CN106515690A - 急松加速踏板辅助制动方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种急松加速踏板辅助制动系统及方法，其中急松加速踏板辅助制动方法中，控制器通过加速踏板感应器、脚跟压力感应器和光电感应器实时检测驾驶人放松加速踏板的动作。在车速不低于设定车速的情况下，如果驾驶人放松加速踏板的动作非常迅速而且脚跟迅速离开地板，或者如果驾驶人放松加速踏板的动作比较迅速、脚跟迅速离开地板并往制动踏板方向移动，系统均判断驾驶人正在准备紧急制动，并在驾驶人还没有踩到制动踏板时紧急制动一小段时间，达到缩短制动反应时间，同时提高汽车行驶安全性的目的。本发明利用多种设备全面跟踪驾驶人放松加速踏板的动作，而且用多种判断法进行判断使本发明方法更准确地、无遗漏地预判驾驶人将要进行紧急制动的行为。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制动控制技术领域，具体涉及一种急松加速踏板制动系统。
背景技术
汽车紧急制动时从驾驶员发现险情到踩下制动踏板产生足够大的制动力需要一段时间，即制动反应时间，在这个时间里汽车经过的距离叫做反应距离。一般驾驶汽车时制动踏板和加速踏板都由驾驶者的右脚来控制，要紧急制动时右脚需先从加速踏板抬起来再踩下制动踏板，导致了在紧急制动时，驾驶者的制动反应时间明显大于心理反应时间。
现有的汽车辅助制动系统是一种缩小制动反应时间的一项技术，它能够通过判断驾驶者的制动动作，在紧急制动时自动增加制动力度，从而将制动距离缩短。这项技术只能缩小踩下制动踏板时间来减少制动反应时间，但是没能有效地解决驾驶者右脚放松加速踏板再踩下制动踏板过程中时间延误问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种减少右脚放松加速踏板再踩下制动踏板制动时间的急松加速踏板制动方法及系统。
其中，一种急松加速踏板辅助制动方法，其关键在于：包括以下步骤，
步骤1：初始化系统；
步骤2：判断车速是否大于设定车速，是，则执行步骤3；否，则循环执行步骤2；
步骤3：通过加速踏板传感器获取加速踏板在设定的时间阈值A内的平均恢复加速度，并记为a1，判断a1是否超过加速度阈值B，如果是，将当前系统时间赋值给Ta，并进行步骤5；否，则执行步骤4；
步骤4：判断a1是否超过加速度阈值C，如果是，将当前系统时间赋值给Tb，并执行步骤5；否，则直接执行步骤5；
步骤5：通过脚跟压力传感器获取其压力值从大于第一压力阈值变为小于第二压力阈值的时间，并记为t1，判断所述t1是否小于预设的时间阈值D，如果是，则将当前系统时间赋值给Tc，并执行步骤6；否，则直接执行步骤6；
步骤6：通过光电传感器判断驾驶人的脚是否从加速踏板快速移向制动踏板，如果是，将当前系统时间赋值给Td，并执行步骤7；否，则直接执行步骤7；
步骤7：判断所述Ta和当前系统时间T的时间差是否在时间阈值E内，记为第一判断；判断所述Tc和T的时间差是否在所述时间阈值E内，记为第二判断；所述第一判断和第二判断均为是，则执行步骤9；所述第一判断和第二判断中任意一个不为是，则执行步骤8；
步骤8：判断所述Tb和当前系统时间T的时间差是否在时间阈值F内，记为第三判断；判断所述Tc和当前系统时间T的时间差是否在所述时间阈值F内，记为第四判断；判断所述Td和当前系统时间T的时间差是否在时间阈值F内，记为第五判断；所述第三判断、第四判断和第五判断均为是，则执行步骤9；当所述第三判断、第四判断和第五判断中任意一个不为是，则返回步骤2循环执行；
步骤9：ECU对汽车执行持续时间为G秒的紧急制动，并在紧急制动结束后，返回步骤2循环执行。
本发明的原理：控制器在车速不低于设定车速时，通过所述第一判断和第二判断预判驾驶人将要采取紧急制动，并在驾驶人还没有踩到制动踏板时紧急制动一小段时间，达到缩短制动距离的目的；通过所述第三判断、第四判断和第五判断进一步预判驾驶人将要采取紧急制动，使本发明方法更准确地、无遗漏地预判驾驶人将要进行紧急制动的行为。
为更好实现本发明方法，可进一步为：所述初始化系统具体为，所述Ta、Tb、Tc和Td的初始值均为-1，目的在于在所述步骤7和步骤8中，直接引用Ta、Tb、Tc和Td初始值进行判断时，使每个判断结果均不为是。
可选的：所述设定车速的取值范围为5～30km/h，时间阈值A取值范围为0.1～0.05s，加速度阈值B为0.9K，加速度阈值C为0.7K，第一压力阈值的取值范围为1～4N，第二压力阈值的取值范围为0.05～0.15N，时间阈值D的取值范围为0.05～0.15s，时间阈值E为0.15～0.25s，时间阈值F为0.26～0.35s，G的取值范围为0.4～0.6s；其中，统计超过100位驾驶人放松加速踏板时，加速踏板的最快加速度，并将统计的最快加速度的平均值作为所述K；
另外，紧急制动在G秒后结束的目的在于，一是使采用和没采用本发明方法的汽车在驾驶操作上保持统一，使采用本发明方法的汽车在驾驶操作没有任何的变化，遇到险情时迅速放松加速踏板，系统进行自动紧急制动，驾驶员可以照常踩下制动踏板，自动制动结束时制动力度由驾驶员来控制；二是使本发明方法在因误判而引起的紧急制动，对驾驶人造成的干扰最小化。
可选的：所述K为20m/s2。
可选的：所述紧急制动为对汽车进行最大制动力制动，且不影响汽车加速踏板的制动能力；即，本发明的制动控制与制动踏板的制动控制属于两种并行的控制，相互之间没有影响；值得注意的是，本发明最好是应用在带有ABS系统的汽车上。
可选的：所述步骤6具体为，通过光电传感器获取其电流I从大于0.8I0变为小于0.1I0的时间是否在0.05s内，是，则认定为驾驶人的脚从加速踏板快速移向制动踏板，其中I0为光电传感器没有被挡住时的正常电流值。
可选的：所述步骤9具体为，向ECU发送G秒的紧急制动信号。
一种基于权利要求1所述方法的急松加速踏板辅助制动系统，其关键在于：包括控制器，所述控制器的第一输入端与加速踏板恢复速度检测模块的输出端相连，所述加速踏板恢复速度检测模块的输入端与加速踏板传感器的信号输出端相连，所述控制器的第二输入端与脚跟压力传感器的信号输出端相连，所述控制器的第三输入端与车速传感器的信号输出端相连，所述控制器的第四输入端与光电传感器的信号输出端相连，所述控制器的第一输出端与ECU的控制信号输入端相连；
所述脚跟压力传感器固设在加速踏板的下方，用于检测脚跟的压力；所述光电传感器固设在所述加速踏板的脚踏面边缘，且靠近制动踏板。
其中，车速传感器用于检测汽车的行驶速度，加速踏板传感器用于检测加速踏板的位置，加速踏板恢复速度检测模块通过加速踏板传感器实时监测加速踏板的位置，并根据加速踏板的位置变化信息计算出加速踏板在其恢复时的平均恢复加速度；
ECU用于进行汽车的紧急制动，脚跟压力传感器用于检测驾驶人踩加速踏板时，脚跟的作用力；光电传感器用于判断脚是否从加速踏板移动到制动踏板。
为更好实现本发明系统，可进一步为：
所述加速踏板恢复速度检测模块包括放大电路、放大整形电路和处理器，所述放大电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极经电阻R1后与电源相连，发射极接地，基极与所述加速踏板传感器相连，所述三极管Q1的基极和所述电源之间跨接有电阻R2；
所述放大整形电路包括三极管Q2和三极管Q3，所述三极管Q2的基极与所述三极管Q1的集电极相连，集电极经电阻R3后与所述电源相连，发射极接地；所述三极管Q3的基极经电容C1后与所述三极管Q2的集电极相连，集电极经电阻R4后与所述电源相连，发射极接地；所述三极管Q3和电阻R4的公共端与所述处理器的输入端相连；所述三极管Q3和电容C1的公共端经电阻R5后与所述电源相连；这样，通过将加速踏板传感器的信号放大，提高加速踏板恢复速度检测模块的判断精度，避免误动作；其中，处理器实时监测加速踏板的位置信息，并根据接收到的信号变化及时间，计算出加速踏板上某一点的线性加速度，在进一步计算出加速踏板上某一点的恢复加速度。
可选的：所述控制器的第二输出端与语音模块的信号输入端相连，用于当驾驶人长时间遮挡光电传感器，或脚跟压力传感器和光电传感同时有作用时，判定为驾驶人误遮盖光电传感器，通过语音模块进行语音提醒。
本发明的有益效果为：控制器通过判断急松加速踏板的恢复加速度大小是否超标，并根据车速、脚跟压力传感器和光电传感器的状态，判定驾驶人是否需要进行制动，辅助驾驶人在其没有踩到制动踏板前对汽车进行紧急制动，从而减小驾驶人的制动反应时间，提高汽车行驶的安全性，确保人身安全。
附图说明
图1示出了本发明方法的流程图；
图2示出了本发明系统的结构框图；
图3示出了本发明系统中脚跟压力传感器的安装位置示意图；
图4示出了本发明系统中加速踏板传感器的安装位置示意图；
图5示出了本发明系统中加速踏板恢复速度检测模块的电路图。
附图中，11-离合器踏板；12-制动踏板；13-光电传感器；14-加速踏板；15-脚跟压力传感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示：一种急松加速踏板辅助制动方法，包括以下步骤，
步骤1：初始化系统，设定Ta、Tb、Tc和Td的初始值均为-1；
步骤2：判断车速是否大于5km/h，是，则执行步骤3；否，则循环执行步骤2；
步骤3：通过加速踏板传感器获取加速踏板在设定的0.05s内的平均恢复加速度，并记为a1，判断a1是否超过18m/s2，如果是，将当前系统时间赋值给Ta，并进行步骤S5；否，则执行步骤4；
步骤4：判断a1是否超过14m/s2，如果是，将当前系统时间赋值给Tb，并执行步骤5；否，则直接执行步骤5；
步骤5：通过脚跟压力传感器获取其压力值从大于2N变为小于0.1N的时间，并记为t1，判断所述t1是否小于预设的0.1s，如果是，则将当前系统时间赋值给Tc，并执行步骤6；否，则直接执行步骤6；
步骤6：通过光电传感器判断驾驶人的脚是否从加速踏板移向制动踏板，即，通过光电传感器获取其电流I从大于0.8I0变为小于0.1I0的时间是否在0.05s内，如果是，则认定为驾驶人的脚从加速踏板快速移向制动踏板，将当前系统时间赋值给Td，并执行步骤7；否，则直接执行步骤7；其中I0为光电传感器没有被挡住时的正常电流值；
步骤7：判断所述Ta和当前系统时间T的时间差是否在0.2s内，记为第一判断；判断所述Tc和当前系统时间T的时间差是否在0.2s内，记为第二判断；所述第一判断和第二判断均为是，则执行步骤9；所述第一判断和第二判断中任意一个不为是，则执行步骤8；
步骤8：判断所述Tb和当前系统时间T的时间差是否在0.3s内，记为第三判断；判断所述Tc和当前系统时间T的时间差是否在0.3s内，记为第四判断；判断所述Td和当前系统时间T的时间差是否在0.3s内，记为第五判断；所述第三判断、第四判断和第五判断均为是，则执行步骤9；当所述第三判断、第四判断和第五判断中任意一个不为是，则返回步骤2循环执行；
步骤9：向ECU发送0.5s的紧急制动信号，ECU对汽车执行持续时间为0.5s的紧急制动，并在紧急制动结束后，返回步骤2循环执行。
其中，紧急制动为对汽车进行最大制动力制动，且不影响汽车加速踏板的制动能力，使得本系统最好在装有ABS系统的汽车上实用，以免本发明作用后，汽车紧急制动时发生抱死；本实施例计算的是加速踏板在恢复时，其板面中心点的线性加速度。
如图2至图4所示，为急松加速踏板辅助制动系统，包括控制器，控制器的第一输入端与加速踏板恢复速度检测模块的输出端相连，加速踏板恢复速度检测模块的输入端与加速踏板传感器16的信号输出端相连，控制器的第二输入端与脚跟压力传感器的信号输出端相连，控制器的第三输入端与车速传感器的信号输出端相连，控制器的第四输入端与光电传感器13的信号输出端相连，控制器的第一输出端与ECU的控制信号输入端相连，控制器的第二输出端与语音模块的信号输入端相连；加速踏板传感器16为非接触式加速踏板传感器；
脚跟压力传感器15固设在加速踏板14的下方，当驾驶人踩加速踏板14时，脚跟压力传感器15位于驾驶人脚跟处，用于检测脚跟的压力；光电传感器13固设在加速踏板14脚踏面的边缘，且靠近制动踏板12，其中，脚跟压力传感器的尺度为150mm*100mm*2mm，用于检测150mm*100mm面积内的压力。
如图5所示：加速踏板恢复速度检测模块包括放大电路、放大整形电路和处理器，这里处理器采用芯片，放大电路包括三极管Q1，三极管Q1的集电极经电阻R1后与电源相连，发射极接地，基极经电阻R8后与加速踏板传感器16相连，三极管Q1的基极和电源之间跨接有电阻R2；
放大整形电路包括三极管Q2和三极管Q3，三极管Q2的基极经电阻R7后与三极管Q1的集电极相连，集电极经电阻R3后与电源相连，发射极接地，三极管Q2和电阻R6的公共端经电阻R6后接地；三极管Q3的基极经电容C1后与三极管Q2的集电极相连，集电极经电阻R4后与电源相连，发射极接地；三极管Q3和电阻R4的公共端与处理器的输入端相连，处理器的输出端为加速踏板恢复速度检测模块的输出端；三极管Q3和电容C1的公共端经电阻R5后与电源相连，其中电源电压为直流5V。
另外，在驾驶室设有本发明方法的开关按钮，当系统失灵或是驾驶人不适应均可以通过该开关按钮关闭本发明方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种急松加速踏板辅助制动方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1：初始化系统；
步骤2：判断车速是否大于设定车速，是，则执行步骤3；否，则循环执行步骤2；
步骤3：通过加速踏板传感器获取加速踏板在设定的时间阈值A内的平均恢复加速度，并记为a1，判断a1是否超过加速度阈值B，如果是，将当前系统时间赋值给Ta，并进行步骤5；否，则执行步骤4；
步骤4：判断a1是否超过加速度阈值C，如果是，将当前系统时间赋值给Tb，并执行步骤5；否，则直接执行步骤5；
步骤5：通过脚跟压力传感器获取其压力值从大于第一压力阈值变为小于第二压力阈值的时间，并记为t1，判断所述t1是否小于预设的时间阈值D，如果是，则将当前系统时间赋值给Tc，并执行步骤6；否，则直接执行步骤6；
步骤6：通过光电传感器判断驾驶人的脚是否从加速踏板快速移向制动踏板，如果是，将当前系统时间赋值给Td，并执行步骤7；否，则直接执行步骤7；
步骤7：，判断所述Ta和当前系统时间T的时间差是否在时间阈值E内，记为第一判断；判断所述Tc和当前系统时间T的时间差是否在所述时间阈值E内，记为第二判断；所述第一判断和第二判断均为是，则执行步骤9；所述第一判断和第二判断中任意一个不为是，则执行步骤8；
步骤8：判断所述Tb和当前系统时间T的时间差是否在时间阈值F内，记为第三判断；判断所述Tc和当前系统时间T的时间差是否在所述时间阈值F内，记为第四判断；判断所述Td和当前系统时间T的时间差是否在时间阈值F内，记为第五判断；所述第三判断、第四判断和第五判断均为是，则执行步骤9；当所述第三判断、第四判断和第五判断中任意一个不为是，则返回步骤2循环执行；
步骤9：ECU对汽车执行持续时间为G秒的紧急制动，并在紧急制动结束后，返回步骤2循环执行。
2.根据权利要求1所述的急松加速踏板辅助制动方法，其特征在于：所述初始化系统具体为，所述Ta、Tb、Tc和Td的初始值均为-1。
3.根据权利要求1所述的急松加速踏板辅助制动方法，其特征在于：所述设定车速的取值范围为5～30km/h，时间阈值A取值范围为0.1～0.05s，加速度阈值B为0.9K，加速度阈值C为0.7K，第一压力阈值的取值范围为1～4N，第二压力阈值的取值范围为0.05～0.15N，时间阈值D的取值范围为0.05～0.15s，时间阈值E为0.15～0.25s，时间阈值F为0.26～0.35s，G的取值范围为0.4～0.6s；其中，统计超过100位驾驶人放松加速踏板时，加速踏板的最快加速度，并将统计的最快加速度的平均值作为所述K。
4.根据权利要求3所述的急松加速踏板辅助制动方法，其特征在于：所述K为20m/s2。
5.根据权利要求1所述的急松加速踏板辅助制动方法，其特征在于：所述紧急制动为对汽车进行最大制动力制动，且不影响汽车加速踏板的制动能力。
6.根据权利要求1所述的急松加速踏板辅助制动方法，其特征在于：所述步骤6具体为，通过光电传感器获取其电流I从大于0.8I0变为小于0.1I0的时间是否在0.05s内，是，则认定为驾驶人的脚从加速踏板快速移向制动踏板，其中I0为光电传感器没有被挡住时的正常电流值。
7.根据权利要求1所述的急松加速踏板辅助制动方法，其特征在于：所述步骤9具体为，向ECU发送所述G秒的紧急制动信号。
8.一种基于权利要求1所述方法的急松加速踏板辅助制动系统，其特征在于：包括控制器，所述控制器的第一输入端与加速踏板恢复速度检测模块的输出端相连，所述加速踏板恢复速度检测模块的输入端与加速踏板传感器的信号输出端相连，所述控制器的第二输入端与脚跟压力传感器的信号输出端相连，所述控制器的第三输入端与车速传感器的信号输出端相连，所述控制器的第四输入端与光电传感器的信号输出端相连，所述控制器的第一输出端与ECU的控制信号输入端相连；
所述脚跟压力传感器固设在加速踏板的下方，用于检测脚跟的压力；所述光电传感器固设在所述加速踏板的脚踏面边缘，且靠近制动踏板。
9.根据权利要求5所述的急松加速踏板辅助制动系统，其特征在于：所述加速踏板恢复速度检测模块包括放大电路、放大整形电路和处理器，所述放大电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极经电阻R1后与电源相连，发射极接地，基极与所述加速踏板传感器相连，所述三极管Q1的基极和所述电源之间跨接有电阻R2；
所述放大整形电路包括三极管Q2和三极管Q3，所述三极管Q2的基极与所述三极管Q1的集电极相连，集电极经电阻R3后与所述电源相连，发射极接地；所述三极管Q3的基极经电容C1后与所述三极管Q2的集电极相连，集电极经电阻R4后与所述电源相连，发射极接地；所述三极管Q3和电阻R4的公共端与所述处理器的输入端相连；所述三极管Q3和电容C1的公共端经电阻R5后与所述电源相连。
10.根据权利要求5所述的急松加速踏板辅助制动系统，其特征在于：所述控制器的第二输出端与语音模块的信号输入端相连。
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