本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車踏板裝置的診斷保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置和控制方法。

背景技術(shù)：

加速踏板為司機(jī)控制車輛速度的關(guān)鍵裝置。傳統(tǒng)燃油車采用的拉線油門用細(xì)鋼繩直接將加速踏板與節(jié)氣門相連，加速踏板踩下的深淺與節(jié)氣門的開合大小相對(duì)應(yīng)，是一種純機(jī)械結(jié)構(gòu)。而新型車輛尤其是純電動(dòng)車普遍采用電子油門，電子油門沒有拉線，而由踏板位置傳感器和加速踏板組成，此時(shí)加速踏板踩下的深淺位置變化轉(zhuǎn)換為輸出的信號(hào)，一般為電壓值。通過標(biāo)定踏板零開度和最大開度的所對(duì)應(yīng)電壓，車輛的電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)就能通過采樣該電壓值的變化確定油門踏板的深淺位置變化，進(jìn)而給出駕駛員期望的動(dòng)力輸出。但這一構(gòu)型非常依賴傳感器的精度，對(duì)踏板的正確回位也有較高要求；其工作過程中所受干擾也難以通過傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)修正，一旦傳感器斷電，加速踏板便會(huì)完全失效，處于懸置狀態(tài)?？梢姡娮蛹铀偬ぐ宕嬖谝欢ǖ耐ㄓ嵳`差和失效風(fēng)險(xiǎn)。

制動(dòng)踏板為司機(jī)控制車輛制動(dòng)減速的關(guān)鍵裝置。液壓制動(dòng)系統(tǒng)由于其反應(yīng)靈敏、易維護(hù)在乘用車上被廣泛采用。它通過液壓杠桿原理將駕駛員施加在踏板上的制動(dòng)力放大后作用于制動(dòng)器上完成車輛制動(dòng)減速。關(guān)于電動(dòng)汽車踏板裝置的診斷保護(hù)，公開號(hào)為CN104890531A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種雙路加速踏板信號(hào)控制方法，該技術(shù)方案采用雙路電壓模擬信號(hào)輸出至整車控制器，對(duì)加速踏板傳感器信號(hào)失效模式做出對(duì)應(yīng)的控制策略，增加控制精確性。但是其方案僅是利用電壓變換產(chǎn)生一個(gè)額外的電壓信號(hào)，并不是通過設(shè)置額外獨(dú)立供電工作的傳感器來識(shí)別駕駛員意圖，一旦其所用踏板位置傳感器失效，便無法起到作用；同時(shí)，其方案中對(duì)失效模式的判斷僅考慮了電壓是否在正常范圍內(nèi)，即其電壓信號(hào)值并非與駕駛員踩下踏板意圖一一對(duì)應(yīng)，因此并不具備處理如加速踏板變形、卡殼等失效故障的能力。目前，在純電動(dòng)車上普遍采用了制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。制動(dòng)初始時(shí)的制動(dòng)力主要由電機(jī)反拖提供，其后再由液壓制動(dòng)系統(tǒng)完成對(duì)車輛進(jìn)一步減速。液壓制動(dòng)需要制動(dòng)回路密封性完好，一旦制動(dòng)液泄露，制動(dòng)力便會(huì)大大降低甚至完全失效，俗稱制動(dòng)“踩爆”。液壓制動(dòng)系統(tǒng)并沒有氣路制動(dòng)系統(tǒng)的“斷氣制動(dòng)”裝置，因此一旦制動(dòng)液壓不足，現(xiàn)有系統(tǒng)中車輛無法及時(shí)提供有效的制動(dòng)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的電子加速踏板存在通訊誤差和失效風(fēng)險(xiǎn)，無法對(duì)車輛提供有效的制動(dòng)作用，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種具有失效自診斷及自保護(hù)功能的踏板裝置，在車輛加速踏板上設(shè)置兩路具有獨(dú)立供電、獨(dú)立信號(hào)采集功能的踏板開度傳感器，用于消除車輛加速踏板使用過程中的干擾和誤差；在車輛加速踏板上還設(shè)置有壓力開關(guān)，用于識(shí)別駕駛員是否踩踏車輛加速踏板并診斷車輛加速踏板是否失效；此外，在車輛制動(dòng)踏板上還設(shè)置有隨動(dòng)頂桿及制動(dòng)失效開關(guān)，用于車輛制動(dòng)踏板的失效自診斷和自保護(hù)。本發(fā)明的失效自診斷及自保護(hù)控制方法通過解析上述傳感器信息，對(duì)失效模式進(jìn)行判斷，進(jìn)而結(jié)合當(dāng)前車輛狀態(tài)控制電機(jī)及電池系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行主動(dòng)保護(hù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置，包括整車電力電控系統(tǒng)、整車控制器、儀表、動(dòng)力電池系統(tǒng)、電機(jī)控制器、電機(jī)、后橋、右后輪、左后輪、加速踏板和制動(dòng)踏板，所述整車控制器連接加速踏板、制動(dòng)踏板、儀表和電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接動(dòng)力電池系統(tǒng)和電機(jī)，電機(jī)連接后橋，后橋連接右后輪及左后輪，整車電力電控系統(tǒng)協(xié)同整車控制器、動(dòng)力電池系統(tǒng)和電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)整車的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和控制；所述加速踏板上設(shè)置有一號(hào)加速踏板開度傳感器和二號(hào)加速踏板開度傳感器，所述制動(dòng)踏板上設(shè)置有制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿和制動(dòng)失效開關(guān)，所述整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)超級(jí)電容；所述加設(shè)于加速踏板上的一號(hào)加速踏板開度傳感器和二號(hào)加速踏板開度傳感器具有額外的單獨(dú)供電系統(tǒng)和單獨(dú)采集信號(hào)系統(tǒng)，所述一號(hào)加速踏板開度傳感器和所述二號(hào)加速踏板開度傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、工作電壓相同，所述一號(hào)加速踏板開度傳感器和所述二號(hào)加速踏板開度傳感器分別安裝于加速踏板的加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸兩側(cè)，所述一號(hào)加速踏板開度傳感器為正常方式安裝工作，所述二號(hào)加速踏板開度傳感器按照與一號(hào)加速踏板開度傳感器反向的方式安裝工作；所述制動(dòng)踏板上設(shè)置制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿，所述制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿的前端設(shè)置制動(dòng)失效開關(guān)；所述整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)的超級(jí)電容并聯(lián)于動(dòng)力電池系統(tǒng)旁側(cè)。

優(yōu)選的是，所述加速踏板的受力區(qū)域設(shè)置加速踏板壓力開關(guān)，駕駛員向加速踏板施力時(shí)加速踏板壓力開關(guān)閉合，駕駛員未向加速踏板施力時(shí)則加速踏板壓力開關(guān)斷開。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述加速踏板的連接部件還包括加速踏板回位彈簧、加速踏板支座和加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述加速踏板壓力開關(guān)設(shè)置在加速踏板上部的受力區(qū)域，所述加速踏板的下部與加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸和加速踏板支座連接，所述加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸部位裝置加速踏板回位彈簧且轉(zhuǎn)軸兩側(cè)分別裝置一號(hào)加速踏板開度傳感器和二號(hào)加速踏板開度傳感器。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述制動(dòng)踏板的連接部件還包括制動(dòng)踏板支座和制動(dòng)踏板轉(zhuǎn)軸，所述制動(dòng)踏板支座兩側(cè)設(shè)置有滑槽。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述制動(dòng)踏板通過制動(dòng)踏板轉(zhuǎn)軸與制動(dòng)踏板支座連接，所述制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿的頂端固定于制動(dòng)踏板底部，所述制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿的底端安裝于制動(dòng)踏板支座的滑槽上。

本發(fā)明還公開了一種失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置的控制方法，包括如上任一項(xiàng)所述的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置，該方法包括：通過在加速踏板上加設(shè)一號(hào)加速踏板開度傳感器和二號(hào)加速踏板開度傳感器來實(shí)現(xiàn)加速踏板的失效自診斷及自保護(hù)，在加速踏板上加設(shè)的這兩個(gè)開度傳感器具有額外的單獨(dú)供電系統(tǒng)和單獨(dú)采集信號(hào)系統(tǒng)且工作原理、結(jié)構(gòu)、工作電壓相同，其中，一號(hào)加速踏板開度傳感器安裝于加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸的一側(cè)并且采用正常方式安裝工作，踏板開度增大則輸出信號(hào)增大，而二號(hào)加速踏板開度傳感器安裝于加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)并按照與一號(hào)加速踏板開度傳感器反向的方式安裝工作，踏板開度增大則輸出信號(hào)減?。煌ㄟ^在制動(dòng)踏板上設(shè)置制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿和制動(dòng)失效開關(guān)以及在整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)超級(jí)電容來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)踏板的失效自診斷及自保護(hù)，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿的頂端固定于制動(dòng)踏板底部，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿的底端安裝于制動(dòng)踏板支座的滑槽上，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿的前端設(shè)置制動(dòng)失效開關(guān)，整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)的超級(jí)電容并聯(lián)于動(dòng)力電池系統(tǒng)旁側(cè)。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，通過在加速踏板上加設(shè)一號(hào)加速踏板開度傳感器和二號(hào)加速踏板開度傳感器來實(shí)現(xiàn)加速踏板的失效自診斷及自保護(hù)，標(biāo)定用0～100來表示踏板開度變化范圍，在零開度時(shí)，將一號(hào)加速踏板開度傳感器標(biāo)定為0，二號(hào)加速踏板開度傳感器標(biāo)定為100，在滿開度時(shí)則將一號(hào)加速踏板開度傳感器標(biāo)定為100，二號(hào)加速踏板開度傳感器標(biāo)定為0，當(dāng)這兩個(gè)踏板開度傳感器最終輸出信號(hào)為：踏板在某一開度時(shí)，一號(hào)加速踏板開度傳感器信號(hào)值為X，二號(hào)加速踏板開度傳感器信號(hào)值為Y，則輸出踏板開度為：

α＝(X+(100-Y))÷2

對(duì)這兩個(gè)踏板開度傳感器信號(hào)設(shè)置防誤差失效保護(hù)閾值M₁和M₂，一號(hào)加速踏板開度傳感器描述開度值為X，二號(hào)加速踏板開度傳感器描述開度值為(100-Y)，若這兩個(gè)值的差值N不大于M₁，則進(jìn)入正常模式，兩信號(hào)值相加除以2作為當(dāng)前踏板開度值，即：

α＝(X+(100-Y))/2

若這兩個(gè)值的差值N在M₁～M₂之間則進(jìn)入預(yù)警模式，向駕駛員發(fā)出踏板檢修報(bào)警，同時(shí)在較小數(shù)基礎(chǔ)上，加上差值N的一半作為當(dāng)前踏板開度值，即：

α＝min(X,(100-Y))+N/2

若這兩個(gè)值的差值N大于M₂則認(rèn)定加速踏板故障，加速踏板開度值失效，發(fā)出故障報(bào)警，進(jìn)入失效保護(hù)模式；判斷當(dāng)前車速是否在低速U范圍內(nèi)。若車速小于U，則直接切斷電機(jī)輸出；若車速大于U，進(jìn)入自動(dòng)階梯式降速模式，將車速逐漸降低至小于U后，切斷電機(jī)輸出；

上述保護(hù)閾值M₁和M₂，低速U需要根據(jù)車輛具體情況來確定，如M₁＝3，M₂＝5，U＝15km/h；

在加速踏板受力區(qū)域上設(shè)置一個(gè)加速踏板壓力開關(guān)，當(dāng)駕駛員明確向踏板施加力時(shí)，加速踏板壓力開關(guān)會(huì)閉合；當(dāng)駕駛員未向踏板施加力時(shí)，加速踏板壓力開關(guān)斷開；

在車輛擰鑰匙啟動(dòng)時(shí)，駕駛員需要踩下制動(dòng)踏板進(jìn)行掛擋操作，這一過程不主動(dòng)踩著油門踏板，設(shè)置在車輛啟動(dòng)時(shí)，對(duì)加速踏板開度進(jìn)行零位檢測(cè)，對(duì)加速踏板壓力開關(guān)進(jìn)行零信號(hào)檢測(cè)，如踏板開度值為0，加速踏板壓力開關(guān)輸出信號(hào)為0，則認(rèn)定加速踏板正常，否則報(bào)警故障；

在車輛正常行駛中，駕駛員踩下加速踏板，會(huì)先使加速踏板壓力開關(guān)閉合，傳出加速踏板開度有效信號(hào)，只有車輛ECU接收到該信號(hào)后，才會(huì)執(zhí)行開度信號(hào)；

在行車過程中出現(xiàn)加速踏板無法回到零位、踏板軸卡殼故障時(shí)，會(huì)一直輸出非零開度信號(hào)；但如果駕駛員未向加速踏板施加力，加速踏板壓力開關(guān)便會(huì)斷開，此時(shí)雖然有油門開度，但車輛ECU仍不會(huì)執(zhí)行，進(jìn)入失效保護(hù)模式，同時(shí)發(fā)出加速踏板故障報(bào)警。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，通過在制動(dòng)踏板上設(shè)置制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿和制動(dòng)失效開關(guān)以及在整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)超級(jí)電容來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)踏板的失效自診斷及自保護(hù)：

在踩下制動(dòng)踏板時(shí)，會(huì)發(fā)出制動(dòng)有效信號(hào)，車輛中制動(dòng)優(yōu)先級(jí)會(huì)高于加速優(yōu)先級(jí)，即一旦檢測(cè)到制動(dòng)有效便會(huì)切斷電機(jī)輸出；同時(shí)，在掛擋時(shí)需要在制動(dòng)有效前提下才能進(jìn)行；制動(dòng)踏板開度前段利用該信號(hào)觸發(fā)電制動(dòng)，制動(dòng)踏板開度后段則是向液壓系統(tǒng)施加作用力；

在制動(dòng)踏板開度前段，由于只是觸發(fā)電制動(dòng)，因此駕駛員所克服的力主要是回位彈簧施加的扭矩；在制動(dòng)踏板開度后段，由于液壓系統(tǒng)會(huì)向踏板傳力搖臂上施加反作用力，駕駛員踩下踏板時(shí)則需克服液壓系統(tǒng)反作用力；駕駛員很難將制動(dòng)踏板完全踩下，這一過程一般也會(huì)設(shè)置真空助力器輔助完成，從而使車輪上制動(dòng)器輸出最大制動(dòng)力，而此時(shí)制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿仍無法碰觸制動(dòng)失效開關(guān)；

當(dāng)在行車過程中，出現(xiàn)制動(dòng)回路漏油、制動(dòng)傳力搖臂斷裂情況時(shí)，液壓系統(tǒng)中無反作用力傳遞至制動(dòng)踏板上；當(dāng)駕駛員需要制動(dòng)時(shí)，將制動(dòng)踏板踩下大的開度而無實(shí)際制動(dòng)力輸出，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿將會(huì)迅速碰觸到制動(dòng)失效開關(guān)，發(fā)出電信號(hào)，車輛ECU在接收到該信號(hào)后會(huì)是車輛進(jìn)入緊急制動(dòng)模式，一方面向駕駛員發(fā)出故障警告，并激活雙閃指示燈向車外發(fā)出預(yù)警，同時(shí)，車輛ECU將動(dòng)力電池系統(tǒng)總正、總負(fù)接觸器斷開，從而切斷高壓輸出，以防止可能到來的碰撞危險(xiǎn)；另一方面車輛ECU向電機(jī)發(fā)送最大扭矩制動(dòng)，超級(jí)電容所在支路接通，所產(chǎn)生的瞬間大電流回饋入超級(jí)電容中，實(shí)現(xiàn)最大限度的制動(dòng)踏板失效保護(hù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下有益效果：

本發(fā)明對(duì)現(xiàn)行車輛，尤其是純電動(dòng)車輛上廣泛使用的電子加速踏板、液壓制動(dòng)踏板進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，提出了一種全新的具有失效自診斷及自保護(hù)功能的踏板結(jié)構(gòu)及控制策略。

1、本發(fā)明充分考慮了電子加速踏板在使用過程中可能產(chǎn)生的機(jī)械干擾、電子干擾等各種形式誤差，設(shè)置了兩路獨(dú)立供電、獨(dú)立信號(hào)采集的同規(guī)格開度傳感器。當(dāng)加速踏板在某一開度時(shí)，一號(hào)加速踏板開度傳感信號(hào)值為X，二號(hào)加速踏板開度傳感信號(hào)值為Y，則輸出踏板開度為：

α＝(X+(100-Y))÷2

這樣的好處在于，考慮信號(hào)采集中一號(hào)加速踏板開度傳感和二號(hào)加速踏板開度傳感各自產(chǎn)生的誤差分別為ΔX和ΔY，由于兩個(gè)傳感器是同規(guī)格的，因此對(duì)同一信號(hào)的采集其誤差應(yīng)近似相等：ΔX≈ΔY，則輸出踏板開度為：

α＝(X+ΔX+(100-(Y+ΔY)))/2

＝(X+(100-Y))/2+(ΔX-ΔY)/2

由上式可以看到，本發(fā)明技術(shù)方案采集的加速踏板開度能自動(dòng)消除相關(guān)干擾和誤差。

2、本發(fā)明充分考慮了電子加速踏板開度傳感器及通訊過程中本身可能出現(xiàn)的故障。根據(jù)兩個(gè)各自獨(dú)立的傳感器之間的差值進(jìn)行判斷，并設(shè)置了正常模式，預(yù)警模式和失效保護(hù)模式，能夠在加速踏板傳感器出現(xiàn)故障或失效時(shí)及時(shí)報(bào)警并進(jìn)行失效保護(hù)。

3、本發(fā)明充分考慮電子加速踏板回位彈簧失效、轉(zhuǎn)軸卡殼等無法正常工作的情況。在加速踏板上設(shè)置了加速踏板壓力開關(guān)，能夠準(zhǔn)確地識(shí)別駕駛員當(dāng)前對(duì)加速踏板的真實(shí)操作。一旦識(shí)別出駕駛員并未踩下加速踏板，而踏板卻輸出了開度，即能自診斷出踏板失效，并進(jìn)行失效自保護(hù)。

4、本發(fā)明的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置在每次啟動(dòng)車輛前都會(huì)對(duì)加速踏板進(jìn)行自我檢測(cè)，保證在行車前踏板開度傳感器、踏板壓力開關(guān)是正常的。在單次行車過程中，除非一號(hào)加速踏板開度傳感、二號(hào)加速踏板開度傳感、加速踏板壓力開關(guān)、回位彈簧等全部失效，否則該失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置結(jié)構(gòu)均可對(duì)踏板失效情形進(jìn)行診斷和保護(hù)。而上述全部失效情況在工程實(shí)際中發(fā)生概率是極低的。

5、本發(fā)明充分考慮了加速踏板失效保護(hù)時(shí)車速的影響，并設(shè)置了低速閾值。因?yàn)樵诟咚俟r下，直接切斷電機(jī)動(dòng)力輸出是非常危險(xiǎn)的。通過階梯緩步降速，給駕駛員充分時(shí)間反應(yīng)并將車輛駕駛至合適區(qū)域停車。

6、本發(fā)明充分卡考慮了制動(dòng)踏板傳力桿損壞、制動(dòng)回路漏液等制動(dòng)力失效情形，踏板本身能對(duì)上述情形準(zhǔn)確自診斷并進(jìn)行自保護(hù)。切斷動(dòng)力電池高壓輸出，能最大限度地降低可能發(fā)生的碰撞等意外；發(fā)送報(bào)警信號(hào)給駕駛員、激活雙閃提示車外其它車輛；讓電機(jī)直接進(jìn)行最大扭矩反拖制動(dòng)，并將這部分能量回收入超級(jí)電容中，既最大限度地提供可能的制動(dòng)力，又不會(huì)因產(chǎn)生的回饋大功率對(duì)其它部件造成損害。

7、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于在現(xiàn)有零部件基礎(chǔ)上改造升級(jí)，控制策略準(zhǔn)確高效，響應(yīng)迅速?？紤]了加速踏板、制動(dòng)踏板可能出現(xiàn)的各種失效模式，并使得踏板能自診斷和自保護(hù)，提醒駕駛員及時(shí)維修，在出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)能最大限度主動(dòng)保護(hù)駕駛員安全，使得車輛安全性能大大提升。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為按照本發(fā)明的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置和控制方法的一優(yōu)選實(shí)施例的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為按照本發(fā)明的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置和控制方法的一優(yōu)選實(shí)施例的加速踏板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為按照本發(fā)明的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置和控制方法的一優(yōu)選實(shí)施例的制動(dòng)踏板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為按照本發(fā)明的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置和控制方法的一優(yōu)選實(shí)施例的加速踏板失效保護(hù)控制流程圖；

圖5為按照本發(fā)明的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置和控制方法的一優(yōu)選實(shí)施例的制動(dòng)踏板失效保護(hù)控制流程圖；

附圖標(biāo)記：

1、一號(hào)加速踏板開度傳感器；2、加速踏板；3、加速踏板壓力開關(guān)；4、加速踏板回位彈簧；5、加速踏板支座；6、加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸；7、二號(hào)加速踏板開度傳感器；8、制動(dòng)踏板；9、制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿；10、滑槽；11、制動(dòng)失效開關(guān)；12、制動(dòng)踏板支座；13、制動(dòng)踏板轉(zhuǎn)軸。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了克服電動(dòng)汽車踏板裝置診斷保護(hù)在現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明實(shí)施例提出一種失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置和控制方法：在車輛加速踏板上設(shè)置兩路具有獨(dú)立供電、獨(dú)立信號(hào)采集功能的踏板開度傳感器，用于消除車輛加速踏板使用過程中的干擾和誤差；在車輛加速踏板上還設(shè)置有壓力開關(guān)，用于識(shí)別駕駛員是否踩踏車輛加速踏板并診斷車輛加速踏板是否失效；此外，在車輛制動(dòng)踏板上還設(shè)置有隨動(dòng)頂桿及制動(dòng)失效開關(guān)，用于車輛制動(dòng)踏板的失效自診斷和自保護(hù)。本發(fā)明實(shí)施例的具有失效自診斷及自保護(hù)功能的踏板裝置及其控制方法，提供了一種簡(jiǎn)潔高效、適用性強(qiáng)、工作誤差小，并能應(yīng)對(duì)各種失效模式的帶有自診斷及自保護(hù)的踏板裝置及其控制策略，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電子加速踏板存在的通訊誤差和失效風(fēng)險(xiǎn)以及無法對(duì)車輛提供有效的制動(dòng)作用的問題。

本發(fā)明實(shí)施例所述的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置包括整車電力電控系統(tǒng)、整車控制器、儀表、動(dòng)力電池系統(tǒng)、電機(jī)控制器、電機(jī)、后橋、右后輪、左后輪、加速踏板2和制動(dòng)踏板8，如圖1所示，整車控制器連接加速踏板2、制動(dòng)踏板8、儀表和電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接動(dòng)力電池系統(tǒng)和電機(jī)，電機(jī)連接后橋，后橋連接右后輪及左后輪，在加速踏板2上設(shè)置有一號(hào)加速踏板開度傳感器1和二號(hào)加速踏板開度傳感器7，在制動(dòng)踏板8上設(shè)置制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9和制動(dòng)失效開關(guān)11，以及，在整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)超級(jí)電容；增加的超級(jí)電容只是為了儲(chǔ)存緊急制動(dòng)時(shí)短時(shí)間內(nèi)大功率的能量，能量傳遞為電機(jī)、電機(jī)控制器、超級(jí)電容(正常制動(dòng)時(shí)為電池)。加設(shè)于加速踏板2上的一號(hào)加速踏板開度傳感器1和二號(hào)加速踏板開度傳感器7具有額外的單獨(dú)供電系統(tǒng)和單獨(dú)采集信號(hào)系統(tǒng)，一號(hào)加速踏板開度傳感器1和二號(hào)加速踏板開度傳感器7的工作原理、結(jié)構(gòu)、工作電壓相同，一號(hào)加速踏板開度傳感器1和二號(hào)加速踏板開度傳感器7分別安裝于加速踏板2的加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸6兩側(cè)，一號(hào)加速踏板開度傳感器1為正常方式安裝工作，二號(hào)加速踏板開度傳感器7按照與一號(hào)加速踏板開度傳感器1反向的方式安裝工作；制動(dòng)踏板8上設(shè)置制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9的前端設(shè)置制動(dòng)失效開關(guān)11；整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)的超級(jí)電容并聯(lián)于動(dòng)力電池系統(tǒng)旁側(cè)。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置，其加速踏板2的受力區(qū)域設(shè)置加速踏板壓力開關(guān)3。駕駛員向加速踏板2施力時(shí)加速踏板壓力開關(guān)3閉合，駕駛員未向加速踏板2施力時(shí)則加速踏板壓力開關(guān)3斷開。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置，其加速踏板2的連接部件還包括加速踏板回位彈簧4、加速踏板支座5和加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸6。加速踏板壓力開關(guān)3設(shè)置在加速踏板2上部的受力區(qū)域，加速踏板2的下部與加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸6和加速踏板支座5連接，加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸6部位裝置加速踏板回位彈簧4且轉(zhuǎn)軸兩側(cè)分別裝置一號(hào)加速踏板開度傳感器1和二號(hào)加速踏板開度傳感器7。

如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置，其制動(dòng)踏板8的連接部件還包括制動(dòng)踏板支座12和制動(dòng)踏板轉(zhuǎn)軸13，制動(dòng)踏板支座12兩側(cè)設(shè)置有滑槽10。制動(dòng)踏板8通過制動(dòng)踏板轉(zhuǎn)軸13與制動(dòng)踏板支座12連接，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9的頂端固定于制動(dòng)踏板8底部，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9的底端安裝于制動(dòng)踏板支座12的滑槽10上。

本發(fā)明實(shí)施例所述的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置，其控制方法包括：

通過在加速踏板2上加設(shè)一號(hào)加速踏板開度傳感器1和二號(hào)加速踏板開度傳感器7來實(shí)現(xiàn)加速踏板2的失效自診斷及自保護(hù)，在加速踏板2上加設(shè)的這兩個(gè)開度傳感器具有額外的單獨(dú)供電系統(tǒng)和單獨(dú)采集信號(hào)系統(tǒng)且工作原理、結(jié)構(gòu)、工作電壓相同，其中，一號(hào)加速踏板開度傳感器1安裝于加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸6的一側(cè)并且采用正常方式安裝工作，踏板開度增大則輸出信號(hào)增大，而二號(hào)加速踏板開度傳感器7安裝于加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸6的另一側(cè)并按照與一號(hào)加速踏板開度傳感器1反向的方式安裝工作，踏板開度增大則輸出信號(hào)減?。?/p>

通過在制動(dòng)踏板8上設(shè)置制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9和制動(dòng)失效開關(guān)11以及在整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)超級(jí)電容來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)踏板8的失效自診斷及自保護(hù)，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9的頂端固定于制動(dòng)踏板8底部，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9的底端安裝于制動(dòng)踏板支座12的滑槽10上，制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9的前端設(shè)置制動(dòng)失效開關(guān)11，整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)的超級(jí)電容并聯(lián)于動(dòng)力電池系統(tǒng)旁側(cè)。

本發(fā)明實(shí)施例所述的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置的控制方法，通過在加速踏板2上加設(shè)一號(hào)加速踏板開度傳感器1和二號(hào)加速踏板開度傳感器7來實(shí)現(xiàn)加速踏板2的失效自診斷及自保護(hù)，下面結(jié)合圖4進(jìn)行具體說明：

在加速踏板2上加設(shè)額外的單獨(dú)供電、單獨(dú)采集信號(hào)的踏板開度傳感器，即在加速踏板隨動(dòng)轉(zhuǎn)軸6上存在兩個(gè)相互獨(dú)立的信號(hào)源，而不是將一個(gè)信號(hào)源以不同電壓形式輸出。這兩個(gè)踏板開度傳感器的選型特點(diǎn)是，其工作原理、結(jié)構(gòu)、工作電壓相同，即認(rèn)為兩傳感器的固有誤差是相同的，工作時(shí)的隨機(jī)誤差趨勢(shì)是一致的。這兩個(gè)踏板開度傳感器的安裝特點(diǎn)是，其中一號(hào)加速踏板開度傳感器1仍按正常方式安裝工作，踏板開度增大，其輸出信號(hào)也是增大的；二號(hào)加速踏板開度傳感器7按與一號(hào)加速踏板開度傳感器1反向的方式安裝工作，即隨著踏板開度增大，其輸出信號(hào)是減小的。這兩個(gè)踏板開度傳感器的標(biāo)定特點(diǎn)是，假設(shè)用0～100來表示踏板開度變化范圍，在零開度時(shí)，將一號(hào)加速踏板開度傳感器1標(biāo)定為0，二號(hào)加速踏板開度傳感器7標(biāo)定為100，在滿開度時(shí)則將一號(hào)加速踏板開度傳感器1標(biāo)定為100，二號(hào)加速踏板開度傳感器7標(biāo)定為0，當(dāng)這兩個(gè)踏板開度傳感器最終輸出信號(hào)為：踏板在某一開度時(shí)，一號(hào)加速踏板開度傳感器1信號(hào)值為X，二號(hào)加速踏板開度傳感器7信號(hào)值為Y，則輸出踏板開度為：

α＝(X+(100-Y))÷2

對(duì)這兩個(gè)踏板開度傳感器信號(hào)設(shè)置防誤差失效保護(hù)閾值M₁和M₂，一號(hào)加速踏板開度傳感器1描述開度值為X，二號(hào)加速踏板開度傳感器7描述開度值為(100-Y)，若這兩個(gè)值的差值N不大于M₁，則進(jìn)入正常模式，兩信號(hào)值相加除以2作為當(dāng)前踏板開度值，即：

α＝(X+(100-Y))/2

若這兩個(gè)值的差值N在M₁～M₂之間則進(jìn)入預(yù)警模式，向駕駛員發(fā)出踏板檢修報(bào)警，同時(shí)在較小數(shù)基礎(chǔ)上，加上差值N的一半作為當(dāng)前踏板開度值，即：

α＝min(X,(100-Y))+N/2

若這兩個(gè)值的差值N大于M₂則認(rèn)定加速踏板(2)故障，加速踏板(2)開度值失效，發(fā)出故障報(bào)警，進(jìn)入失效保護(hù)模式；判斷當(dāng)前車速是否在低速U范圍內(nèi)。若車速小于U，則直接切斷電機(jī)輸出；若車速大于U，進(jìn)入自動(dòng)階梯式降速模式，將車速逐漸降低至小于U后，切斷電機(jī)輸出。

上述保護(hù)閾值M₁和M₂，低速U需要根據(jù)車輛具體情況來確定，例如M₁＝3，M₂＝5，U＝15km/h。

在加速踏板2受力區(qū)域上設(shè)置一個(gè)加速踏板壓力開關(guān)3，該加速踏板壓力開關(guān)3的特點(diǎn)是：當(dāng)駕駛員明確向踏板施加力時(shí)，加速踏板壓力開關(guān)3會(huì)閉合；當(dāng)駕駛員未向踏板施加力時(shí)，加速踏板壓力開關(guān)3斷開。

在車輛擰鑰匙啟動(dòng)時(shí)，駕駛員一般需要踩下制動(dòng)踏板2進(jìn)行掛擋等操作，這一過程顯然是不會(huì)主動(dòng)踩著油門踏板的，設(shè)置在車輛啟動(dòng)時(shí)，對(duì)加速踏板2開度進(jìn)行零位檢測(cè)，對(duì)加速踏板壓力開關(guān)3進(jìn)行零信號(hào)檢測(cè)，如踏板開度值為0，加速踏板壓力開關(guān)3輸出信號(hào)為0，則認(rèn)定加速踏板2正常，否則報(bào)警故障。

在車輛正常行駛中，駕駛員踩下加速踏板2，會(huì)先使加速踏板壓力開關(guān)3閉合，傳出加速踏板2開度有效信號(hào)，只有車輛ECU接收到該信號(hào)后，才會(huì)執(zhí)行開度信號(hào)。

在行車過程中出現(xiàn)加速踏板2無法回到零位、踏板軸卡殼等故障時(shí)，顯然會(huì)一直輸出非零開度信號(hào)；但如果駕駛員未向加速踏板2施加力，加速踏板壓力開關(guān)3便會(huì)斷開，此時(shí)雖然有油門開度，但車輛ECU仍不會(huì)執(zhí)行，進(jìn)入失效保護(hù)模式，同時(shí)發(fā)出加速踏板2故障報(bào)警。

本發(fā)明實(shí)施例所述的失效自診斷及自保護(hù)踏板裝置的控制方法，通過在制動(dòng)踏板8上設(shè)置制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9和制動(dòng)失效開關(guān)11以及在整車電力電控系統(tǒng)增設(shè)超級(jí)電容來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)踏板8的失效自診斷及自保護(hù)，下面結(jié)合圖5進(jìn)行具體說明：

在踩下制動(dòng)踏板8時(shí)，會(huì)發(fā)出制動(dòng)有效信號(hào)。一般車輛中制動(dòng)優(yōu)先級(jí)都會(huì)高于加速優(yōu)先級(jí)，即一旦檢測(cè)到制動(dòng)有效便會(huì)切斷電機(jī)輸出；同時(shí)，在掛擋時(shí)一般需要在制動(dòng)有效前提下才能進(jìn)行；制動(dòng)踏板8開度前段主要是利用該信號(hào)觸發(fā)電制動(dòng)，制動(dòng)踏板開度8后段則是向液壓系統(tǒng)施加作用力。

在制動(dòng)踏板8開度前段，由于只是觸發(fā)電制動(dòng)，因此駕駛員所克服的力主要是回位彈簧施加的扭矩；在制動(dòng)踏板8開度后段，由于液壓系統(tǒng)會(huì)向踏板傳力搖臂上施加反作用力，駕駛員踩下踏板時(shí)則需克服液壓系統(tǒng)反作用力；駕駛員很難將制動(dòng)踏板8完全踩下，這一過程一般也會(huì)設(shè)置真空助力器輔助完成，從而使車輪上制動(dòng)器輸出最大制動(dòng)力，而此時(shí)制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9仍無法碰觸制動(dòng)失效開關(guān)。

當(dāng)在行車過程中，出現(xiàn)制動(dòng)回路漏油、制動(dòng)傳力搖臂斷裂等情況時(shí)，液壓系統(tǒng)中無反作用力傳遞至制動(dòng)踏板8上；當(dāng)駕駛員需要制動(dòng)時(shí)，將制動(dòng)踏板8踩下大的開度，而無任何實(shí)際制動(dòng)力輸出，這一現(xiàn)象稱為“制動(dòng)超行程”，此時(shí)，上述制動(dòng)踏板隨動(dòng)頂桿9將會(huì)迅速碰觸到制動(dòng)失效開關(guān)11，發(fā)出電信號(hào)，車輛ECU在接收到該信號(hào)后會(huì)是車輛進(jìn)入緊急制動(dòng)模式，向駕駛員發(fā)出故障警告，并激活雙閃指示燈向車外發(fā)出預(yù)警，同時(shí)，車輛ECU將動(dòng)力電池系統(tǒng)總正、總負(fù)接觸器斷開，從而切斷高壓輸出，以防止可能到來的碰撞危險(xiǎn)；同時(shí)，車輛ECU向電機(jī)發(fā)送最大扭矩制動(dòng)，超級(jí)電容所在支路接通，所產(chǎn)生的瞬間大電流回饋入超級(jí)電容中。使用上述措施，最大限度的進(jìn)行制動(dòng)踏板8失效保護(hù)。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。