CN108674183A - 集激活锁防误踩油门踏板及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集激活锁防误踩油门踏板及其控制方法，包括基座、踩踏部、油门踏板位置传感器以及加速踏板控制单元。踩踏部分为上下二层，上层的锁面板覆盖下层的锁底板，根据配合关系分为上下层相对移动式和固定式两种；优选的移动式组件，锁底板中装有用于检测锁面板和锁底板之间相对位移的位移闪读传感器；油门踏板位置传感器和位移闪读传感器均与加速踏板控制单元电连接。当触拨锁面板时，锁面板在锁底板上作相对的逆势移动或横向移动，触发位移闪读传感器，激活加速踏板控制单元，实现激活状态下自由加速；否则判定误踩、加速无效并实施反馈制动的功能，解决了踏板误用问题，提高汽车的主动安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种集激活锁防误踩油门踏板及其控制方法。
背景技术
从传统的拉线式油门踏板延续至今，除了因电子技术发展变为电子油门踏板的进步以外，油门踏板的改进尤其在安全应用技术上还未发现突破性成果，更没有颠覆性的创新，而汽车的踏板误用事故又屡有发生。最近的研究发明多着眼于雷达探测、踏板力和踏板加速度监测等技术判断采取自动刹车的被动安全措施，存在着雷达的全天候适应性不够、河塘沟渠等洼地的探测反射盲区以及对驾驶者驾驶习惯的识别判断不准确等因素，无论在理论还是实践上都会造成不少的误判。误判会使意外事故增加，而其导致的自动刹车更会增加追尾事故的概率，甚至如果这些装备配置麻痹了驾驶者警惕性则危害更大。此类技术不具备主动防止油门踏板被误踩的功能，完善这些技术的难度不亚于无人驾驶汽车技术，而要实现汽车的全天候全景无人驾驶目前还存在诸多难题。
踏板误踩的物理根源在于汽车的踏板布局不完善，油门和刹车踏板之间存在两个同类项：两个踏板作用力方向相同，都是下推压力；两个踏板操作模式相同，都是右脚盲踩；并且两个踏板距离接近。但是如果改变踏板布局又会产生其它的技术干涉和冲突，并且现有汽车的踏板布局是历史和技术的沉淀，相对成熟，因此踏板误踩成为延续至今难以破解的两难问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种集激活锁防误踩油门踏板及其控制方法，它能够帮助驾驶者正确认知,主动防止因误踩油门踏板而造成车辆意外加速，利用技术手段实现安全驾驶，是一种主动安全技术。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种集激活锁防误踩油门踏板，包括基座、踩踏部、用于检测踩踏部位置的油门踏板位置传感器以及加速踏板控制单元；踩踏部连接在基座上，所述踩踏部分为上下二层，上层的锁面板覆盖下层的锁底板，锁面板和锁底板之间通过滑移连接部连接；锁底板中装有用于检测锁面板和锁底板之间相对位移的位移闪读传感器。当触拨锁面板时，锁面板在锁底板上作相对的逆势移动或横向移动，所述逆势为锁面板的位移与锁面板沿锁底板向下的受力滑动趋势相抵斥；油门踏板位置传感器和位移闪读传感器均与加速踏板控制单元电连接。本领域中，所述的油门踏板等同于加速踏板，是加速踏板的通俗名称。
进一步的，所述滑移连接部包括导向部、导向配合部和弹簧；所述导向部位于锁底板上，导向配合部位于锁面板上，导向部和导向配合部相配合，且导向配合部沿导向部滑动；所述弹簧的一端固定在锁底板上，弹簧的另一端固定在锁面板上，弹簧的伸缩方向与导向配合部沿导向部滑动方向相同。
进一步的，所述锁面板和锁底板之间设置若干轴承。
进一步的，所述加速踏板控制单元自成独立，与电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM电连接；或集成到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM中。
本发明还提供一种集激活锁防误踩油门踏板的控制方法，该方法包括如下步骤：
为了防止锁面板位移触发激活和油门踏板加速两个动作顺势而为，影响踏板误踩预防效果，应当相对于油门踏板被踩踏时锁面板沿锁底板向下的受力滑动趋势相排斥，触拨锁面板，使锁面板在锁底板上逆势移动或横向移动触发位移闪读传感器，产生的信号激活加速踏板控制单元，该加速踏板控制单元将接收的油门踏板位置传感器的信号处理后发送到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，实现激活状态下自由加速；另一方面，当加速踏板控制单元未激活而发现进一步加速、快速急踩油门踏板的强烈加速信号，则判断为误踩油门踏板，此时加速踏板控制单元将油门踏板位置传感器的信号转换为电动汽车的停机或者内燃发动机的怠速工况信号，并发送给电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，使油门踏板的加速指令无效，电动汽车按照VCU控制策略实行回馈制动或保持停机；或者内燃发动机按照ECM控制策略利用发动机阻力制动或保持怠速。本领域中，所述的回馈制动等同于再生制动或反馈制动。
本发明的另一目的是提供一种集激活锁防误踩油门踏板，包括基座、踩踏部、用于检测踩踏部位置的油门踏板位置传感器以及加速踏板控制单元；踩踏部连接在基座上，所述踩踏部包含固定一体的锁面板和锁底板，踩踏部内置有用于检测脚部姿势动作的近场触控传感器；油门踏板位置传感器和近场触控传感器均与加速踏板控制单元电连接。
进一步的，所述加速踏板控制单元自成独立，与电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM电连接；或集成到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM中。
本发明还提供一种集激活锁防误踩油门踏板的控制方法，该方法包括如下步骤：
为了防止脚部触发激活和油门踏板加速两个动作顺势而为，影响踏板误踩预防效果，应当相对于油门踏板被踩踏时脚部沿踩踏部向下的滑动趋势相排斥，使脚部在踩踏部上逆势移动或以预设的姿势动作触发近场触控传感器，产生的信号激活加速踏板控制单元，该加速踏板控制单元将接收的油门踏板位置传感器的信号处理后发送到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，实现激活状态下自由加速；另一方面，当加速踏板控制单元未激活而发现进一步加速、快速急踩油门踏板的强烈加速信号，则判断为误踩油门踏板，此时加速踏板控制单元将油门踏板位置传感器的信号转换为电动汽车的停机或者内燃发动机的怠速工况信号，并发送给电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，使油门踏板的加速指令无效，电动汽车按照VCU控制策略实行回馈制动或保持停机；或者内燃发动机按照ECM控制策略利用发动机阻力制动或保持怠速。
本发明与背景技术相比，具有的积极效果是：
1)把延续至今固有的油门踏板一个受力面分为上下二层用以增加操纵的控制矢量，是一项突破性的革新。
2)用技术措施有效阻隔油门踏板和刹车踏板两者相同的操作模式，主动阻止和排除驾驶者无意识或意识混乱下误踩油门踏板导致的误加速行为，对事故防患于未然，是对现有技术难题的有效突破。
3)通过技术手段帮助驾驶者正确认知，操纵简洁、快捷，比原有驾驶习惯只增一个位移闪动，技术措施之改进就如安全带之于驾驶者约束，犹若驾驶者的意识安全带，是进行事前预防的主动安全技术。
4)与最近技术相比，其优点还在于对驾驶者的操控意图判别准确，没有误判，适应性广，不受气候环境影响，是适合全时全天候全场景安全驾驶的主动控制技术。技术可靠、升级简单、成本低。
5)本发明还能够激励驾驶者行驶期间阶段性刷新大脑认知，时刻保持意识清醒，辅助驾驶员改善驾驶习惯。
6)油门踏板的误踩锁定状态还可以使电动汽车的再生制动提前介入，提高再生能量回馈效率。
附图说明
图1为本发明的悬挂式油门踏板锁面板纵向上移方式爆炸视图；
图2为悬挂式油门踏板锁面板从常态位置逆势纵向上移至最上端位置(上止点)的状态变化示意图；
图3为本发明的悬挂式油门踏板锁面板横向左移方式爆炸视图；
图4为悬挂式油门踏板锁面板从常态位置横向左移至最左端位置的状态变化示意图；
图5为本发明的风琴式油门踏板锁面板从常态位置逆势纵向上移至最上端位置(上止点)的状态变化示意图；
图6为本发明的风琴式油门踏板锁面板从常态位置横向左移至最左端位置的状态变化示意图；
图中标号说明：1-油门踏板位置传感器，2-踏板臂，3-锁面板，4-轴承，5-位移闪读传感器，6-锁底板，7-弹簧。
所有附图中相同的标号指示相应或相似的功能或特征,图中所示各零部件的类型、数量、形状、位置等结构形式或原理性能，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
以下结合附图和优选的实施例对本发明作进一步说明，应当明确，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释，并不用于限定本发明。
本发明提供一种集激活锁防误踩油门踏板及其控制方法，它把油门和刹车两个踏板相同的操作模式进行技术隔离：在油门踏板的操纵上增加一个控制矢量，以区别刹车踏板的操作。当驾驶者违反技术要求采用刹车踏板的操作模式，系统会降低电动汽车电机的输出功率至停机或再生制动；或者内燃发动机降低功率至怠速工况利用发动机阻力制动，从而避免汽车突然加速，有效防止事故发生。如图1-图2所示，是悬挂式油门踏板锁面板纵向上移方式，包括基座、踩踏部、用于检测踩踏部位置的油门踏板位置传感器1以及加速踏板控制单元。踩踏部通过踏板臂2连接在基座上，所述踩踏部分为上下二层，上层的锁面板3覆盖下层的锁底板6，并略有一定量的延长，以免灰尘侵入；锁面板3和锁底板6之间通过滑移连接部连接，所述滑移连接部包括导向部、导向配合部和弹簧7；所述导向部位于锁底板6上，导向配合部位于锁面板3上，导向部和导向配合部相配合，且导向配合部沿导向部滑动；所述弹簧7的一端固定在锁底板6上，弹簧7的另一端固定在锁面板3上，弹簧7的伸缩方向与导向配合部沿导向部滑动方向相同；所述锁面板3和锁底板6之间设置若干轴承4。为了防止锁面板3位移触发激活和油门踏板加速两个动作顺势而为，影响踏板误踩预防效果，应当相对于油门踏板被踩踏时锁面板3沿锁底板6向下的受力滑动趋势相抵斥，逆势向上轻力触拨锁面板3，便使锁面板3能够在锁底板6上作对应的逆势上移，直到锁底板6触及锁面板3下端止挡边。
锁底板6中装有用于检测锁面板3和锁底板6之间相对位移的位移闪读传感器5，所述位移闪读传感器5与加速踏板控制单元电连接。
锁面板3在常态位置下受弹簧7的拉力作用，保持在运行位置的最下端，锁底板6抵住锁面板3上端的止挡边；所述常态位置为锁面板3在没有外力作用下于油门踏板上所处的原始位置。先行右脚逆势向上轻力触拨锁面板3，使其在锁底板6上逆势上移，直至锁面板3下端止挡边触碰锁底板6的下端，即锁面板3移动到最上端位置，触发位移闪读传感器5，产生的信号激活加速踏板控制单元，该加速踏板控制单元依据控制策略将接收的油门踏板位置传感器1的信号处理后发送到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，实现激活状态下自由加速。锁面板位移量为常态位置下锁面板3下端止挡边与锁底板6下端边的距离，即相当于锁面板3比较锁底板6产生的特定的延长量。
另一方面，当加速踏板控制单元未激活而发现进一步加速、快速急踩油门踏板的强烈加速信号，则判断为误踩油门踏板，加速踏板控制单元即刻将油门踏板位置传感器1的信号转换为电动汽车的停机或者内燃发动机的怠速工况信号，并发送给VCU或者ECM，使油门踏板的加速指令无效，电动汽车按照VCU控制策略实行回馈制动或保持停机；或者内燃发动机按照ECM控制策略利用发动机阻力制动或保持怠速。
具体的，位移闪读传感器5用以锁面板3位移触发产生激活信号，加速踏板控制单元接受该信号并激活，在特定的时效内加速行为无限制，可以快速深踩油门踏板进行强烈的急加速，油门踏板的一切加速功能完全激活，但油门踏板必须单向运动、连续保持加速动作，此状态称为激活状态；反之，未触发和激活，加速功能受限制则为未激活状态。
激活状态特定的时效分两个阶段：第一阶段从加速踏板控制单元激活到油门踏板开始加速动作，这一阶段的时间超过特定的时间阈值则激活失效，返回未激活状态；第二阶段从油门踏板开始加速动作到加速动作停止，这一过程须持续加速并在一定时间内完成，一旦加速动作停止或收回油门踏板，或者加速过程时间超过特定的时间阈值，则激活失效，返回未激活状态。
锁面板3触发并保持在触发位置不间断连续触发，有且只有一次激活，激活时效从初始触发的时间算起，超过特定的时间阈值则激活失效。因而锁面板3不必保持在触发位置，位移触发后锁面板3可以返回至常态位置，等待下一次移动触发，即可以闪动锁面板3触发完成激活。本发明所述位移闪读传感器5为位移传感器，在触发过程中只需短暂闪动锁面板3就能使加速踏板控制单元在一定时效内保持激活状态。
未激活状态的主要情形有：首先，电动汽车油门踏板的初始位置或停机位置；或者内燃发动机油门踏板的怠速位置默认为未激活状态；其次，本发明所述的激活失效等效于未激活状态。未激活状态下，除了正常自由减速，油门踏板只能够维持在原有位置或油门踏板深度基本保持不变；或者在特定的油门踏板深度变化或慢速度范围内踩动踏板缓慢加速，超过设定的阈值则被加速踏板控制单元判断为踏板误踩，该加速踏板控制单元即刻将油门踏板位置传感器1的信号转换为电动汽车的停机或者内燃发动机的怠速工况信号，并发送给电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，使油门踏板的加速指令无效，电动汽车按照VCU控制策略实行回馈制动或者内燃发动机按照ECM控制策略利用发动机反拖阻力制动。
与此同时，加速踏板控制单元把加速信号锁定在电动汽车的停机或者内燃发动机的怠速工况并记录，此状态为误踩锁定状态。该状态下，油门踏板不能进一步用于锁面板3位移触发激活而加速，须要将油门踏板回位到电动汽车的初始位置或停机位置，或者内燃发动机的怠速位置，使激活锁复位，才能解除信号锁定；加速踏板控制单元恢复接收处理油门踏板位置传感器1的信号和位移闪读传感器5的信号，进而重新按照不同状态下的规则实施操作。
加速踏板控制单元与汽车仪表盘电连接，判定踏板误踩、进入误踩锁定状态的同时，发出仪表灯警告和声音警报。激活锁复位后，警报解除。
未激活状态下油门踏板处于某一深度或某个位置，可以通过位移触发转变为激活状态，在原来深度或位置基础上实施激烈驾驶，但不能触及激活失效的阈值。
电动汽车油门踏板的初始位置或停机位置，或者内燃发动机油门踏板的怠速位置通常可以设定为未激活状态下维持原始位置工况，只有通过激活才能过渡到加速工况，以避免这一特殊位置造成的大概率踏板误用事件发生。
自动变速箱的减挡加速在未激活状态下被限制。
对于配置手动变速箱的汽车，加速踏板控制单元还要与车辆的离合器踏板开关电连接，采集离合器分离信号，以短暂解除防误踩功能；
同理，图3-图4所示，是悬挂式油门踏板锁面板横向左移方式，上层的锁面板3覆盖下层的锁底板6并略有一定量的加宽；锁面板位移量为常态位置下锁面板3右端止挡边与锁底板6右端边的距离，即相对于锁面板3比较锁底板6产生的特定的加宽量。锁面板3在常态位置下受弹簧7的拉力作用，保持在运行位置的最右端，锁底板6抵住锁面板3左端的止挡边。为了防止锁面板3位移触发激活和油门踏板加速两个动作顺势而为，影响踏板误踩预防效果，应当对应于油门踏板被踩踏时锁面板3沿锁底板6向下的受力滑动趋势相排斥，轻力触拨锁面板3，便使锁面板3在锁底板6上作相对的横向移动。先行右脚横向往左轻力触拨锁面板3，使其在锁底板6上左移，直至锁面板3右端止挡边触碰锁底板6的右端，即锁面板3移动到最左端位置，触发位移闪读传感器5，产生的信号激活加速踏板控制单元。
同理，图5所示，是风琴式油门踏板锁面板纵向上移方式。
同理，图6所示，是风琴式油门踏板锁面板横向左移方式。
锁面板位移矢量控制油门踏板的防误踩方案用以增强驾驶者加速意图的确认，判别精准、操控简捷；同样也可以引入多元矢量控制的防误踩油门踏板方案。锁面板3和锁底板6之间可以有不同的配合关系，也可以固定一体；内置近场触控传感器与加速踏板控制单元电连接，并依据特定的脚部姿势动作感应协同加速踏板控制单元进行动作捕捉来识别判断油门踏板误踩行为。所述近场触控传感器为一组电容式或超声波型接近开关传感器，以一定的间隔、顺序排列，嵌入式布置在锁面板3和锁底板6之间，用于感应脚部的顺序动作；锁面板3与锁底板6固定一体组成踩踏部。同理，采用其它类型元器件也能实现此方案，因而不限于此。
利用锁面板3位移矢量控制的油门踏板，锁面板3与锁底板6之间安装有弹簧7和轴承4，弹簧7的拉力仅够无外力作用下的锁面板3轻力保持在常态位置，或者在脚部闪动锁面板的过程中，辅助回位锁面板，从而使锁面板3的位移能够轻便快捷；锁面板3和锁底板6固定一体的油门踏板无需弹簧7和轴承4，仅布置近场触控传感器。
因此，锁面板3和锁底板6的配合面可以有不同的形位与几何关系；锁面板3与锁底板6之间可以安装有不同类型数量、不同位置和布置形式的传感器、弹簧和轴承。
油门踏板原本与加速踏板控制单元电连接，原有与其直接的电连接器件都转移与加速踏板控制单元电连接，由加速踏板控制单元综合处理信号。
加速踏板控制单元与防误踩功能开关(ON/OFF)电连接,以确定安全驾驶的前提下可以关闭防误踩功能。
加速踏板控制单元可以自成独立，并与电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM电连接；也可以集成到VCU或者ECM中。
本发明在行车环境识别技术准确性没有保证的情况下，不设置自动刹车系统，以免未激活状态下深踩油门踏板导致自动刹车系统误判而增加车辆追尾事故，并且麻痹驾驶者操纵的警惕性。
本发明不局限于上述实施方式，对于相关技术人员来说，其依然能够对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行变换或改进。凡在本发明的基本精神或者原则之内，所作的任何更改，均包含在本发明的保护范围之内，视大同小异为如出一辙。
Claims (8)
1.一种集激活锁防误踩油门踏板，包括基座、踩踏部、用于检测踩踏部位置的油门踏板位置传感器(1)以及加速踏板控制单元等，踩踏部连接在基座上，其特征在于，所述踩踏部分为上下二层，上层的锁面板(3)覆盖下层的锁底板(6)，锁面板(3)和锁底板(6)之间通过滑移连接部连接，锁底板(6)中装有用于检测锁面板(3)和锁底板(6)之间相对位移的位移闪读传感器(5)；当触拨锁面板(3)时，锁面板(3)在锁底板(6)上作相对的逆势移动或横向移动，所述逆势为锁面板(3)的位移与锁面板沿锁底板向下的受力滑动趋势相抵斥；油门踏板位置传感器(1)和位移闪读传感器(5)均与加速踏板控制单元电连接。
2.根据权利要求1所述的集激活锁防误踩油门踏板，其特征在于，所述滑移连接部包括导向部、导向配合部和弹簧(7)；所述导向部位于锁底板(6)上，导向配合部位于锁面板(3)上，导向部和导向配合部相配合，且导向配合部沿导向部滑动；所述弹簧(7)的一端固定在锁底板(6)上，弹簧(7)的另一端固定在锁面板(3)上，弹簧(7)的伸缩方向与导向配合部沿导向部滑动方向相同。
3.根据权利要求2所述的集激活锁防误踩油门踏板，其特征在于，所述锁面板(3)和锁底板(6)之间设置若干轴承(4)。
4.根据权利要求1所述的集激活锁防误踩油门踏板，其特征在于，所述加速踏板控制单元自成独立，与电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM电连接；或集成到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM中。
5.根据权利要求1所述的一种集激活锁防误踩油门踏板的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
触拨锁面板(3)，使锁面板(3)在锁底板(6)上逆势移动或横向移动触发位移闪读传感器(5)，产生的信号激活加速踏板控制单元，该加速踏板控制单元将接收的油门踏板位置传感器(1)的信号处理后发送到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，实现激活状态下自由加速；另一方面，当加速踏板控制单元未激活而发现进一步加速、快速急踩油门踏板的强烈加速信号，则判断为误踩油门踏板，此时加速踏板控制单元将油门踏板位置传感器(1)的信号转换为电动汽车的停机或者内燃发动机的怠速工况信号，并发送给电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，使油门踏板的加速指令无效，电动汽车按照VCU控制策略实行回馈制动或保持停机；或者内燃发动机按照ECM控制策略利用发动机阻力制动或保持怠速。
6.一种集激活锁防误踩油门踏板，包括基座、踩踏部、用于检测踩踏部位置的油门踏板位置传感器(1)以及加速踏板控制单元，踩踏部连接在基座上，其特征在于，所述踩踏部包含固定一体的锁面板(3)和锁底板(6)，踩踏部内置有用于检测脚部姿势动作的近场触控传感器；油门踏板位置传感器(1)和近场触控传感器均与加速踏板控制单元电连接。
7.根据权利要求6所述的集激活锁防误踩油门踏板，其特征在于，所述加速踏板控制单元自成独立，与电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM电连接；或集成到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM中。
8.根据权利要求6所述的一种集激活锁防误踩油门踏板的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
脚部在踩踏部上逆势移动或以预设的姿势动作触发近场触控传感器，产生的信号激活加速踏板控制单元，该加速踏板控制单元将接收的油门踏板位置传感器(1)的信号处理后发送到电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，实现激活状态下自由加速；另一方面，当加速踏板控制单元未激活而发现进一步加速、快速急踩油门踏板的强烈加速信号，则判断为误踩油门踏板，此时加速踏板控制单元将油门踏板位置传感器(1)的信号转换为电动汽车的停机或者内燃发动机的怠速工况信号，并发送给电动汽车整车控制器VCU或者内燃发动机控制模块ECM，使油门踏板的加速指令无效，电动汽车按照VCU控制策略实行回馈制动或保持停机；或者内燃发动机按照ECM控制策略利用发动机阻力制动或保持怠速。
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