CN107813803A - 一种汽车爆胎安全处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车爆胎安全处理系统，包括胎压传感器、摄像头、雷达、爆胎主动控制系统数据处理模块和车辆主动制动装置，所述胎压传感器与爆胎主动控制系统数据处理模块连接，所述爆胎主动控制系统数据处理模块连接分别与摄像头、雷达和车辆主动制动装置连接。本发明不仅具有预警的功能，而且增加了维持爆胎发生时车辆的行驶方向状态，防止驾驶员因误操作而提高事故发生率；易于安装，适用多种车型，成本低等优点。

Description

一种汽车爆胎安全处理系统

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其是一种汽车爆胎安全处理系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，汽车已经渐渐成为人们常用的代步工具，但是汽车带来的安全问题也越发严重。据不完全统计，国内高速路上由爆胎引发的交通事故占到交通事故总数的70％。

单独的爆胎并非必然导致事故的发生，驾驶员对爆胎信息作出的反应操作以及爆胎时车辆所处的具体路况，对爆胎后是否引发交通事故有直接关联，驾驶员适当的操控(即调整维持行驶轨迹和适度制动)，将可能避免事故的发生。爆胎后汽车失去控制的危险程度随时间的拖延而呈现逐步加剧的趋势，爆胎后，驾驶员对汽车操控越早，其化解爆胎危险的机会就越大。

相关资料表明，实验室条件下，驾驶员对外界信号的平均反应时间为0.6-0.9s，驾驶员将脚从加速踏板移到制动踏板耗时0.3s，无准备情况下的反应将再延长0.22s，平均制动反应时间为1.12-1.42s。驾驶员应激反应时间随着车速增大而成倍增长，40km/h速度下反应时间是0.6s，当速度增大至80km/h时，反应时间为1.3s。由此可知当车速达到80km/h后，驾驶员爆胎后造成的时间延误最小为2.5-3.0s。因此，在制动反应时间内如何代替驾驶员实施操控，成为亟待解决的问题。

针对这个问题，汽车爆胎安全处理系统能够有效的辅助驾驶员在发生爆胎后规避危险操作，减小发生事故的概率。现今汽车爆胎安全系统，主要是通过气压传感器、转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、方向盘油门刹车踏板传感器等。这些传感器负责采集车身状态的数据，通过数据监测到车辆爆胎状态，并通过控制单元对车辆控制制动，已达到减小发生二次事故概率的目的。

目前对于汽车的主动安全控制系统主要有：

①TPMS(轮胎压力监测系统)这种技术可以通过记录轮胎转速或安装在轮胎中的电子传感器，对轮胎的各种状况进行实时自动监测，能够为行驶提供有效的安全保障，不过此系统仅仅是监测轮胎的状态，并及时报警，避免因轮胎故障引发的交通事故。但这只属于安全预警系统或信息提示预警系统，在突发车轮爆胎状态下，系统无法对车辆进行控制并减小车内乘客受到伤害的概率。

②TESD(汽车爆胎应急安全装置)，系统主要用于真空轮胎在发生爆胎或严重失压后轮胎脱圈阻力急剧减小，轮胎在偏向力的作用下受到地面拖拽会使胎圈卷入槽底，轮胎与轮毂发生分离。这时车轮丧失依靠轮胎向地面传递驱动力、转向力及制动力等功能，从而导致车辆发生严重的侧滑、翻车事故。装置安装于车轮轮槽部位，有效填补轮辋内径差，避免了轮胎失压后卷入槽底或脱离轮辋的可能；并利用失压轮胎有效支撑，形成橡胶垫，避免金属轮毂直接触地打滑。装置上的凸起机构使轮辋内部形成可靠的齿轮结构，与失压轮胎紧紧咬合，“履带传动模式”的车轮在爆胎后也能正常的向地面传递驱动力、转向力和制动力。但是，在车辆高速行驶中，此装置仅是防止的车辆金属轮毂直接触地打滑问题，相对于驾驶员的车辆控制没有保障，如驾驶员在惊吓状态下，错误操作爆胎后车辆，将有可能产生二次事故。

③BMBS(爆胎监测与安全控制系统)，核心即是采用智能化自动控制系统，弥补驾驶员生理局限，在爆胎后反应时间为0.5s，替代驾驶员实施行车制动，保障行车安全。BMBS系统由控制系统和显示系统两大部分组成，控制系统由BMBS开关、BMBS主机、BMBS分机、BMBS真空助力器四部分组成；显示系统由GPS显示、仪表指示灯、语言提示、制动双闪灯组成。遇到爆胎事故，且车速在80km/h或以上，BMBS的安全控制启动，BMBS系统会在0.5s的时间内，实施渐进式自动制动，将车速降至40km/h的安全车速。BMBS与ABS和EBD相结合，使车轮不长时间抱死，避免车轮抱死导致汽车跑偏、侧滑和甩尾的现象发生，确保车安全可靠。但是该系统的装配费略高。且此产品适用于小型车辆，针对于大型车辆，如货车与客车不适用。

如图1所示，左前轮发生爆胎时，在爆胎泄气的过程中，轮胎压力降低，偏侧刚度减小，左前轮的横向力因侧偏刚度的减小而减小，使左前轮的横向力小于右前轮的横向力，因而两个轮的横向力的差值作用在车辆质心上会产生逆时针的转向力矩，使得车辆向左偏航。另一方面，左前轮的纵向摩擦力因纵向滚动阻力系数的增加而增大，使得左前轮的纵向摩擦阻力比右前轮的纵向摩擦力大很多，由于前轮为驱动轮，在两前轮驱动力相同的情况下，由于左前轮的纵向摩擦力大于右前轮，使得左前轮受到的前行力小于右前轮，因而两轮纵向力的差值作用在车辆质心上会产生逆时针的转向力矩。综上所述，在左前轮发生爆胎时，将在车辆质心处产生逆时针转矩，使车辆向左偏航转向。其他轮胎爆胎手里分析也类似，车辆会向爆胎车轮一侧发生偏航。

由于爆胎车轮的工况发生变化，在车胎爆胎时车辆发成偏航力，驾驶员在突发情况下，会下意识的驾驶车辆往偏航力相反方向控制。然而在爆胎时最佳的控制方法是保持车辆行驶的方向进行减速。

发明内容

需解决的主要问题是：①在轮胎发生爆胎瞬间能够及时监测到车辆发生爆胎，并停止发动机运行；②在发生爆胎瞬间记录下车辆爆胎前的车辆行驶状态参数；③采集车辆前方路况，进行规划停车过程中的行驶路线；④及时在驾驶员反应时间(2-3s)内，接管控制车辆，通过采集到的参数，控制车辆行进状态；⑤根据车辆行驶参数与轮胎状态参数，针对每个轮胎进行合适的制动；⑥车辆制动后，速度达到安全速度(或停下)，把车辆的主动控制权交还给驾驶员。

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种汽车爆胎安全处理系统。

本发明的技术方案是：一种汽车爆胎安全处理系统，包括胎压传感器、摄像头、雷达、爆胎主动控制系统数据处理模块和车辆主动制动装置，所述胎压传感器与爆胎主动控制系统数据处理模块连接，所述爆胎主动控制系统数据处理模块连接分别与摄像头、雷达和车辆主动制动装置连接。

进一步的，所述胎压传感器将压力数据传输给爆胎主动控制系统数据处理模块。

进一步的，所述摄像头和雷达将图像数据传输给爆胎主动控制系统数据处理模块。

进一步的，所述爆胎主动控制系统数据处理模块发布控制指令给车辆主动制动装置，所述车辆主动制动装置将数据反馈给爆胎主动控制系统数据处理模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)车辆爆胎情况发生后，通过主动控制方向与制动的方法，减小车辆因爆胎而发生事故的概率，有效防止爆胎方向偏航，制动使汽车行驶速度快速降低，彻底化解爆胎所带来的风险。

(2)本发明不仅具有预警的功能，而且在爆胎发生时，能够维持车辆的行驶方向状态，防止驾驶员因误操作而提高事故发生率；易于安装，适用多种车型，成本低等优点。

附图说明

图1为车辆爆胎示意图。

图2为本发明的系统示意图。

图3为本发明的控制流程图。

图4为本发明的车辆行进路线规划流程图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图2所示，一种汽车爆胎安全处理系统，包括胎压传感器、摄像头、雷达、爆胎主动控制系统数据处理模块和车辆主动制动装置，所述胎压传感器与爆胎主动控制系统数据处理模块连接，所述爆胎主动控制系统数据处理模块连接分别与摄像头、雷达和车辆主动制动装置连接。

进一步的，所述胎压传感器将压力数据传输给爆胎主动控制系统数据处理模块。

进一步的，所述摄像头和雷达将图像数据传输给爆胎主动控制系统数据处理模块。

进一步的，所述爆胎主动控制系统数据处理模块发布控制指令给车辆主动制动装置，所述车辆主动制动装置将数据反馈给爆胎主动控制系统数据处理模块。

如图3所示，车辆在启动时，系统上电，首先自检轮胎状态，监测四个轮胎气压状态，对比车轮气压范围，若在标准范围内数据处理模块做出车轮状态正常显示。车辆行驶中，数据模块采集车辆与轮胎数据。当车轮胎压发生较大变化，判断车轮是否为爆胎状态，若判定为爆胎状态，确定爆胎轮胎在车辆位置。如若判定为左前轮爆胎，控制器首先发送控制车辆保持车辆行驶方向指令。采集爆胎前车辆行驶速度，根据车辆的速度，计算四个车轮需要的给定制动系数，打开控制装置对四个车轮分别进行控制。采集车辆速度数据，当车辆速度降速到安全范围，关闭主动制动控制。

安装在车辆前部的摄像头与雷达，实时采集前方道路数据，甄别计算，规划车辆行进方向，在检测到车爆胎情况发生情况下，及时对车辆的辅助控制，根据规划的行进方向检测方向盘的转向角度，若驾驶员控制车辆转向与预判相同，车辆控制权限最高优先级为驾驶员，主动制动装置辅助。若方向盘的转向与规划的行进路线不同，则主动控制单元为最高优先级，控制转向，使车辆按照规划的方向行驶。车辆行进路线规划流程如图4所示。

制动控制核心在于：根据爆胎后的车辆参数，计算出未爆胎的相对车轮的期望滑移率，进而计算修正出爆胎后的滑移率，根据滑移率输入来控制相对车轮的制动，可增加相对车轮的纵向摩擦力，使车辆的质心处产生相反的作用力，抑制车辆的转向。主要进行三步的设计，首先根据车辆爆胎方位，预估计算车辆质心因爆胎增加的转矩，而后根据转矩计算出爆胎车轮对应的车轮应该增加的滑移率，求出最终的车轮滑移率，对其进行制动控制。之后再反馈当次制动后的参数数据，再进行新一轮计算，直至车辆速度达到安全速度。

爆胎故障的诊断技术，主要基于气压传感器传递的参数，来监测四个轮胎的气压状态，鉴于车辆的载重，天气气温环境的影响，轮胎的规格材质不同，影响轮胎的标准气压范围不同。通过针对轮胎各个状态的采样建模，估算轮胎在各个状态下的气压上下阈值，当检测到气压超过所设阈值时，设定为识别出故障状态，控制器开始作用。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种汽车爆胎安全处理系统，其特征在于，包括胎压传感器、摄像头、雷达、爆胎主动控制系统数据处理模块和车辆主动制动装置，所述胎压传感器与爆胎主动控制系统数据处理模块连接，所述爆胎主动控制系统数据处理模块连接分别与摄像头、雷达和车辆主动制动装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车爆胎安全处理系统，其特征在于，所述胎压传感器将压力数据传输给爆胎主动控制系统数据处理模块。

3.根据权利要求1所述的一种汽车爆胎安全处理系统，其特征在于，所述摄像头和雷达将图像数据传输给爆胎主动控制系统数据处理模块。

4.根据权利要求1所述的一种汽车爆胎安全处理系统，其特征在于，所述爆胎主动控制系统数据处理模块发布控制指令给车辆主动制动装置，所述车辆主动制动装置将数据反馈给爆胎主动控制系统数据处理模块。