CN1944135B - 汽车控制系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车防误操作控制系统，包括液压加速单元、液压制动单元，所述液压加速单元包括加速踏板、液压控制阀、制动液压传感器、电磁阀、加速液压传感器，其中加速踏板与液压控制阀的阀芯机械连接，液压控制阀的第一输出位置与液压油箱连接，液压控制阀的第二输出位置与电磁阀的输入位置连接，液压控制阀的第三输出位置与液压制动单元的制动轮缸入口连接，所述电磁阀的第一输出位置与加速液压传感器连接，电磁阀的第二输出位置与液压油箱连接，制动液压传感器与液压制动单元的制动轮缸入口连接。

Description

汽车控制系统

技术领域

本发明关于汽车控制系统。

背景技术

随着我国汽车工业的发展，汽车正在日益普及。驾车之中，由于汽车司机紧急制动时误操作而所造成的人身伤亡事故时有发生。

在现有技术中，是利用机械踏板、齿轮和超越离合器等机械结构实现对紧急制动过程中的油门误操纵动作进行弥补控制，来实现安全驾驶和操纵稳定。

图1所示是现有技术中的一种汽车控制装置。包括油门踏板1、踏板拉杆3，踏板拉杆3与油门转轴2固接，油门转轴2与另一转轴10间设置啮合齿轮4、5，另一转轴10通过离合器7与连接块6相连，连接块6上设有制动拉杆8，制动拉杆8与汽车制动拉线及紧急熄火拉线相连，离合器7可采用超越离合器。制动拉杆8上设有回位弹簧9，回位弹簧9可使制动拉杆8及连接块6复位。

当出现紧急情况，司机误踩油门时，踏板拉杆3带动油门转轴2、啮合齿轮4、5使另一转轴10快速旋转，当转速达到一定值时，转轴上的离合器7使连接块6与转轴10固接，连接块6与制动拉杆3一起转动，制动拉杆3拉动汽车制动拉线及紧急熄火拉线，使汽车熄火并停车；正常情况下，司机脚踩油门，由于踏板拉杆3带动油门转轴2慢慢转动，相应的另一转轴10转速较慢，离合器7不工作，转轴转动时，连接块6及制动拉杆3不动，汽车正常加速。

应用上述机械拉线的方式，摩擦大，并且对于制动的幅度难于控制，不利于车辆控制的集成化，而且功能较单一。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的摩擦大、制动幅度难于控制、难以集成、控制功能单一的缺陷，提供一种控制机构摩擦小、易于控制、便于集成、能够具备多种控制功能的汽车控制系统。

本发明提供的汽车控制系统包括液压加速单元、液压制动单元，其特征在于，所述液压加速单元包括加速踏板、液压控制阀、制动液压传感器、电磁阀、加速液压传感器，其中加速踏板与液压控制阀的阀芯机械连接，液压控制阀的第一输出位置与液压油箱连接，液压控制阀的第二输出位置与电磁阀的输入位置连接，液压控制阀的第三输出位置与液压制动单元的制动轮缸入口连接，所述电磁阀的第一输出位置与加速液压传感器连接，电磁阀的第二输出位置与液压油箱连接，制动液压传感器与液压制动单元的制动轮缸入口连接。

根据本发明提供的汽车控制系统，降低了行车危险。由于采用液压系统，因此在工作时控制机构摩擦很小；在出现驾驶员对车辆加速和制动工况的误操作时，可以简单、可靠地控制车辆以妥善方式动作，因此易于控制；该系统利用现有的制动液压单元进行功能改进，降低了设计难度，提高了系统集成性；可以利用正常的电控单元对此系统进行优化，可持续扩展能力好，容易实现多种功能的控制。

附图说明

图1是根据现有技术的一种汽车控制装置的示意图；

图2是根据本发明的汽车控制系统示意图；

图3是根据本发明实施方式的误操作情况一时的液压系统工作示意图；

图4是根据本发明实施方式的误操作情况三时的液压系统工作示意图；

图5是根据本发明实施方式中采用变刚度弹簧的液压加速单元的踏板行程与回复力的曲线图。

具体实施方式

图2表示根据本发明的汽车控制系统示意图。所述汽车控制系统包括液压加速单元300、液压制动单元200，其特征在于，所述液压加速单元300包括加速踏板40、液压控制阀50、制动液压传感器60、电磁阀70、加速液压传感器80，其中加速踏板40与液压控制阀的阀芯机械连接，液压控制阀的第一输出位置与液压油箱100连接，液压控制阀的第二输出位置与电磁阀70的输入位置连接，液压控制阀的第三输出位置与液压制动单元200的制动轮缸30入口连接，所述电磁阀70的第一输出位置与加速液压传感器80连接，电磁阀70的第二输出位置与液压油箱100连接，制动液压传感器60与液压制动单元200的制动轮缸30入口连接。

所述液压制动单元200包括制动踏板10、蓄能器120、液压阀20和制动轮缸30，其中所述制动踏板10与液压阀20的阀芯机械连接，蓄能器120的输入端与液压泵110连接，蓄能器120的输出端与液压阀20的输入位置连接，液压阀20的第一输出位置与液压油箱100连接，液压阀20的第二输出位置与制动轮缸30的入口连接。

其中，在本发明的实施方式中，上述液压控制阀采用三位五通比例阀，使得在实现控制油路的切换的同时，实现了油路压力的连续成比例变化，使控制幅度得以有效控制。制动液压传感器60和加速液压传感器80可以采用任何可以有效检测车辆控制油路中压力的液压传感器，例如，压阻式压力传感器、压电式压力传感器或电容式压力传感器。

车辆正常行驶的状态下，驾驶员在对制动踏板10施加动作，制动踏板10所连接的液压制动单元200中的液压阀20的阀芯从第一输出位置向第二输出位置运动，将制动踏板10的位置信号转换为液压阀20的控制信号，在本发明的一个实施方式中，所述液压制动单元200中的液压阀20采用两位四通液压比例阀，因此可以实现输送到制动轮缸30的液体压力和踏板位置是比例函数关系，实现了车辆的可控制动。所述两位四通液压比例阀的两个位置分别代表着制动踏板10处于自由状态和最大踏下状态。此时输入到加速回路的液体通过与加速踏板40相连的液压加速单元300的液压控制阀50第一输出位置流回液压油箱100。

车辆正常行驶的状态下，驾驶员在对加速踏板40施加动作时候，与之相连的液压加速单元300的液压控制阀50将加速踏板位置信号成比例的转换成液压系统的压力，液压控制阀50的阀芯从第一输出位置向第二输出位置运动，通过液压控制阀50的第二输出位置，再通过电磁阀70的第一输出位置，将液体压力传递到加速液压传感器，进而将电信号传递到相应的电控单元中。此时输入到制动回路中的液体通过蓄能器120以及液压阀20的第一输出位置排放到液压油箱100中。

在驾驶员对于加速踏板40和制动踏板10的误操作分为三种：同时踏下加速踏板40和制动踏板10的动作、目标加速踏板40而实际踏下制动踏板10的动作和目标制动踏板10而实际踏下加速踏板40的动作。下面分别对这三种情况进行分析：

误操作情况一：同时踏下加速踏板40和制动踏板10

图3是误操作情况一时的液压系统工作示意图。如果是加速踏板40和制动踏板10同时踏下，车轮的阻力加大，同时踏下了加速踏板40，发动机功率会快速上升，加大过载工作的危险，也加大了制动器的损耗，降低了能量利用率。

在驾驶员的实际操作中（不考虑赛车加速的特殊工况），如果是加速踏板40和制动踏板10同时踏下，则本发明采用优先控制原则，即在上述两个踏板同时踏下情况下，制动踏板信号优先的原则。系统的工作原理如图3所示：

如果制动液压传感器的压力值超过预期设定的数值，则传输控制信号给电磁阀70，电磁阀70的阀芯运动到在第二输出位置工作，使得经由液压控制阀50第二输出位置传递的液体不再经过加速液压传感器，而是回流液压油箱100，也就没有电信号输出给电控单元，实现了对加速踏板信号的屏蔽，从而实现在加速踏板40和制动踏板10同时踏下的控制。本发明实施方式中的液压系统的压力范围在8到12Mpa，因此选用测量范围大于16Mpa的液压传感器以完成对系统液压的检测。

误操作情况二：目标加速踏板40而实际踏下制动踏板10

在此种情况，车辆只是损失了部分的动力性，对于安全性的危害不严重，在本发明中不予考虑。

误操作情况三：目标制动踏板10而实际踏下加速踏板40

图4是根据本发明实施方式的误操作情况三时的液压系统工作示意图。如果是缓慢的踏下加速踏板40，驾驶员有时间进行动作改正，车辆的安全是在可控范围内；如果是快速大力地踏下加速踏板40，即意味着需要紧急停车，因为按照驾驶习惯，在车辆前方遇到危险或者紧急情况下，需要急刹车时候，驾驶员对制动踏板10的动作是快速踩踏，并不断的加力，其踏板力的幅值远远超过正常制动时候的踏板力，本发明即根据这个驾驶本能来设计误操作控制系统。

在加速回路中的液压控制阀50是属于三位阀，其三个位置分别对应着加速踏板40无动作、加速踏板40在正常加速的最大行程和加速踏板40允许的最大行程。

如前所述，在紧急制动时候，驾驶员快速、大力地踏下制动踏板10是驾驶本能，如果误操作发生，对加速踏板40的踏下动作也是如此。这样液压控制阀50阀芯快速越过前两个位置，进入第三输出位置。在第三输出位置，加速回路中的液体流经途径是：液体经过蓄能器120，通过液压控制阀50的第三输出位置和单向阀，进入制动轮缸30。从而给车辆施加以制动力矩。

本发明的加速系统中，与加速踏板40相连的液压加速单元300的液压控制阀50的阻力弹簧是采用变刚度设计，所述液压控制阀50采用三位五通比例阀，阀芯在第一位置和第二位置之间运动时候，弹簧的刚度要小于阀芯在第二位置和第三位置之间运动时的刚度。这样保证了正常加速过程中，弹簧在较软的阶段完成，使得施加的踏板力和普通的车辆基本相同；在误操作时，即急速踏下加速踏板40的时候，由于踏板施加的作用力大且踏下的动作快，弹簧很快的由较软阶段过渡到较硬阶段，进而达到允许的极限状态，液压系统内的液体按照前述的途径流动，可以实现对误操作的有效控制。

本发明是在现有的液压制动单元基础上进行的改进，增加一套液压加速单元300，使得两个单元共用同一个液压源，节约了设计成本，同时也为液压制动单元的功能强化，如ABS（防抱死刹车系统）、EBD（电子制动力分配系统）等，提供了友好的接口。

图5是根据本发明实施方式中采用变刚度弹簧的加速踏板的行程与回复力的曲线图。对于回位弹簧的刚度，在本发明的实施方式中，液压加速单元在液压控制阀50的阀芯处于第二输出位置和第三输出位置之间时踏板作用力不超过700N；常规行驶时（即液压控制阀50的阀芯处于第一输出位置和第二输出位置之间时）的踏板作用力小于400N。

在本发明的实施方式中采用了三位五通阀作为液压控制阀50，但这仅仅是对控制系统的示意性描述，在其他的实施方式中，在对阀门的端口和连接作简单改变后，另外的三位阀门，例如三位六通阀等阀门元件也可以在本发明的控制系统中使用。同理，在本发明的实施方式中，电磁阀70采用二位四通阀，其他的二位阀，例如，二位三通阀、二位五通阀等也可以采用。这是本领域技术人员可以理解的。由于可能存在多个控制系统的集成化设计，因此并不限于上述液压控制元件的使用。

Claims (12)

1.一种汽车控制系统，包括液压加速单元、液压制动单元，其特征在于，所述液压加速单元包括加速踏板、液压控制阀、制动液压传感器、电磁阀、加速液压传感器，其中加速踏板与液压控制阀的阀芯机械连接，液压控制阀的第一输出位置与液压油箱连接，液压控制阀的第二输出位置与电磁阀的输入位置连接，液压控制阀的第三输出位置与液压制动单元的制动轮缸入口连接，所述电磁阀的第一输出位置与加速液压传感器连接，电磁阀的第二输出位置与液压油箱连接，制动液压传感器与液压制动单元的制动轮缸入口连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述液压控制阀是三位阀。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述液压控制阀是三位五通阀或三位六通阀。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述液压控制阀是比例阀。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电磁阀是二位阀。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述电磁阀是二位三通阀、二位四通阀或二位五通阀。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述液压控制阀的第三输出位置通过单向阀与制动轮缸入口连接。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括蓄能器，所述蓄能器的输入端与液压泵连接，蓄能器的输出端与所述液压控制阀的输入位置连接。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述液压制动单元包括制动踏板、蓄能器、液压阀和制动轮缸，其中所述制动踏板与液压阀的阀芯机械连接，蓄能器的输入端与液压泵连接，蓄能器的输出端与液压阀的输入位置连接，液压阀的第一输出位置与液压油箱连接，液压阀的第二输出位置与制动轮缸的入口连接。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加速液压传感器与汽车电控单元电气连接。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加速踏板和液压加速单元中的液压控制阀通过弹簧连接。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述弹簧是变刚度弹簧。

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