一種力反饋雙動(dòng)式汽車安全油門控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種力反饋雙動(dòng)式汽車安全油門控制系統(tǒng)及方法，屬于汽車配件設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于傳統(tǒng)的油門踏板都是一次快速下壓而實(shí)現(xiàn)汽車的快速加速功能，特別是在排量較大、加速性能較好的車輛上，處于急加速狀態(tài)的汽車其車速飆升速度過(guò)快，使得駕駛者對(duì)車速進(jìn)行有效控制的反應(yīng)時(shí)間較短，不利于車輛的安全行駛。如果駕駛者對(duì)汽車性能不熟悉，或者駕駛技術(shù)不熟練，在遇到緊急情況的時(shí)候，駕駛者在慌亂狀態(tài)下有可能誤將油門當(dāng)作剎車而快速踩踏，使得本應(yīng)剎車的操作反而變?yōu)榧奔铀?，這種誤操作往往釀成重大的交通事故。從近年來(lái)的各類新聞報(bào)道中可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)汽車加速性能不熟悉而導(dǎo)致車速失控，以及誤將油門作為剎車進(jìn)行緊急制動(dòng)而引發(fā)的各種惡性交通事故屢見(jiàn)不鮮，每年由此引發(fā)的人身傷亡與財(cái)產(chǎn)損失極為慘重。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種操作安全可靠，油門控制狀態(tài)的信息反饋準(zhǔn)確清晰，同時(shí)又無(wú)需對(duì)汽車駕駛者的駕駛習(xí)慣做較大更改的力反饋雙動(dòng)式油門控制系統(tǒng)，這樣可以有效地減少因誤操作而引發(fā)的交通事故，保護(hù)人身與財(cái)產(chǎn)的損失。
[0003]通過(guò)油門控制系統(tǒng)的踏板控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員油門踏板操作動(dòng)作的辨識(shí)，并且根據(jù)不同的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)油門的不同控制模式的切換，同時(shí)判斷駕駛員的錯(cuò)誤操作動(dòng)作，采取相應(yīng)的保護(hù)性控制策略，從而避免交通事故的發(fā)生。其優(yōu)點(diǎn)是:針對(duì)目前大部分電控發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛，采用帶電控單元的油門控制系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)油門控制單元與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的通訊，可以及時(shí)準(zhǔn)確的將不同的供油控制策略通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU加以執(zhí)行，只需要將現(xiàn)有的踏板更換為本系統(tǒng)，并為本系統(tǒng)提供電源接入，同時(shí)接入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通訊線路即可。其優(yōu)點(diǎn)是:力反饋雙動(dòng)式汽車安全油門控制系統(tǒng)及方法在原汽車踏板上安裝電控單元、傳感器、電控阻尼器及駕駛室聲、光信號(hào)，全套系統(tǒng)體積較小，大部分零部件依靠電路信號(hào)線聯(lián)接，走線比較靈活，因此對(duì)汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)的改動(dòng)較小；整套系統(tǒng)依靠電信號(hào)控制，機(jī)械部件少，因此系統(tǒng)反應(yīng)迅速可靠性高。
[0004]目前，機(jī)械式的油門踏板或者油門剎車聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)有了很多研宄，這些研宄表明，對(duì)于早期的機(jī)械式節(jié)氣門(汽油車輛)或者高壓油泵供油柱塞齒條(柴油車輛)控制噴油量的車輛能夠起到相應(yīng)的控制作用，而對(duì)于當(dāng)前普遍使用的電控燃油噴射系統(tǒng)的車輛則無(wú)法適用(裝有依靠電子油門踏板及ECU進(jìn)行油量控制的發(fā)動(dòng)機(jī))，這些車輛安裝有電子踏板，通過(guò)踏板向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU發(fā)送相應(yīng)的供油量控制信號(hào)。因此，需要根據(jù)使用電控燃油噴射系統(tǒng)的車輛的具體情況，設(shè)計(jì)與之相配套的安全油門控制系統(tǒng)，而該系統(tǒng)必須與車輛搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車相關(guān)電控系統(tǒng)相互匹配與兼容。需要在一套能感知當(dāng)前油門控制狀態(tài)，并且可有效避免誤操作的油門控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)駕駛者對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)供油的有效控制，從而達(dá)到汽車安全的加速控制。因此，需要設(shè)計(jì)一套帶有力反饋的雙動(dòng)式汽車安全油門控制系統(tǒng)，以利于在配備電控系統(tǒng)的汽車上實(shí)際使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:本發(fā)明提供一種力反饋雙動(dòng)式汽車安全油門控制系統(tǒng)及方法，能使駕駛者清晰感知當(dāng)前的油門控制狀態(tài)，準(zhǔn)確掌握汽車加速模式，同時(shí)還能避免駕駛者混淆剎車與油門而出現(xiàn)誤操作，是一種操作方便可靠的帶有力反饋的雙動(dòng)式汽車油門踏板控制系統(tǒng)。本發(fā)明可以方便快速通過(guò)對(duì)油門踏板的雙動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)緩加速與急加速的切換，通過(guò)對(duì)踏板阻尼力的控制，配合安裝在駕駛儀表板上的信號(hào)燈及蜂鳴器共同實(shí)現(xiàn)油門控制狀態(tài)的反饋，同時(shí)通過(guò)踏板力、油門位置與油門加速度的感知判斷誤操作信號(hào)，避免誤將油門當(dāng)剎車的操作，通過(guò)上述功能可以減少對(duì)油門的各種誤操作，避免惡性交通事故，避免人員及財(cái)產(chǎn)的損失。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案是:一種力反饋雙動(dòng)式汽車安全油門控制系統(tǒng)，主要由油門踏板
1、油門踏板力傳感器2、油門踏板連桿3、油門加速度傳感器4、油門位置傳感器5、油門踏板控制單元6、儀表板信號(hào)燈7、駕駛室蜂鳴器8、油門踏板回位彈簧9、電磁阻尼器10組成；所述油門踏板I表面安裝有油門踏板力傳感器2，油門踏板I與車身連接處安裝有油門位置傳感器5及油門加速度傳感器4，油門踏板I通過(guò)油門踏板連桿3與油門加速度傳感器4連接，油門踏板連桿3與車身之間設(shè)有油門踏板回位彈簧9、電磁阻尼器10，油門踏板回位彈簧9位于電磁阻尼器10的下方；油門踏板力傳感器2、油門加速度傳感器4、油門位置傳感器5通過(guò)信號(hào)線聯(lián)接至油門踏板控制單元6，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員油門踏板控制動(dòng)作信號(hào)的采集；油門踏板控制單元6通過(guò)信號(hào)線與電磁阻尼器10、儀表板信號(hào)燈7、駕駛室蜂鳴器8相聯(lián)接，通過(guò)控制電磁阻尼器10的輸出阻尼力、儀表板信號(hào)燈7的顯示信號(hào)和駕駛室蜂鳴器8的鳴響方式，將油門踏板的控制狀態(tài)以力、光、聲的信號(hào)形式及時(shí)反饋給駕駛者。
[0007]所述油門踏板控制單元6根據(jù)駕駛員的操作模式對(duì)儀表板信號(hào)燈7、駕駛室蜂鳴器8、電磁阻尼器10輸出不同的電壓信號(hào)，使安裝于駕駛室儀表板上的儀表板信號(hào)燈7和駕駛室蜂鳴器8輸出不同形式的光、聲信號(hào)，從而使駕駛者能清晰的感知當(dāng)前的操作模式。同時(shí)，油門踏板控制單元6通過(guò)控制電磁阻尼器10輸出阻尼力的有無(wú)和阻尼力的大小使駕駛員能夠判斷當(dāng)前的操作模式及油門控制狀態(tài)。
[0008]一種力反饋雙動(dòng)式汽車安全油門控制方法，首先所述油門踏板控制單元6采集油門踏板力傳感器2、油門加速度傳感器4、油門位置傳感器5的輸出電壓；所述油門踏板控制單元6根據(jù)此三個(gè)傳感器來(lái)判斷駕駛員的操作模式；所述油門踏板控制單元6根據(jù)駕駛員的操作模式對(duì)儀表板信號(hào)燈7、駕駛室蜂鳴器8、電磁阻尼器10輸出不同的電壓信號(hào)，油門踏板控制單元6再將當(dāng)前的駕駛員的操作模式通過(guò)安裝于駕駛室儀表板上的儀表板信號(hào)燈7和駕駛室蜂鳴器8使儀表板信號(hào)燈7、駕駛室蜂鳴器8以不同顏色的信號(hào)燈及不同頻率的蜂鳴方式使駕駛者能清晰的感知當(dāng)前的油門控制狀態(tài)操作模式，通過(guò)電磁阻尼器10的阻尼力的有無(wú)、阻尼力的大小來(lái)判斷駕駛員的操作模式及油門的控制狀態(tài)，使駕駛者能清晰的感知當(dāng)前的操作模式和油門控制狀態(tài)。
[0009]所述力反饋雙動(dòng)式汽車安全油門控制方法的具體步驟如下:
Stepl、所述油門踏板控制單元6檢測(cè)油門踏板力傳感器2、油門加速度傳感器4、油門位置傳感器5的輸出電壓；
Step2、所述油門踏板控制單元6根據(jù)油門踏板力傳感器2、油門加速度傳感器4、油門位置傳感器5的輸出電壓來(lái)判斷駕駛員的操作模式: 當(dāng)駕駛員連續(xù)兩次快速踩踏油門踏板I時(shí)，油門踏板回位彈簧9在兩次踩踏油門間隙實(shí)現(xiàn)踏板的快速回位，安裝于油門踏板連桿3上的油門加速度傳感器4經(jīng)油門踏板連桿3的連續(xù)兩次帶動(dòng)后，輸出連續(xù)的兩個(gè)峰形電壓，油門位置傳感器5根據(jù)油門踏板I的位置輸出對(duì)應(yīng)的電壓值，油門踏板控制單元6根據(jù)油門加速度傳感器4輸出的電壓變化次數(shù)和變化速度及油門位置傳感器5輸出電壓的變化幅度，結(jié)合內(nèi)部的邏輯程序組判斷并識(shí)別為急加速控制模式；
當(dāng)駕駛者一次平緩踩踏油門踏板I時(shí)，使油門加速度傳感器4的輸出電壓發(fā)生一次平緩的變化，則油門踏板控制單元6識(shí)別為緩加速控制模式；
當(dāng)駕駛者一次急速踩踏油門踏板I到底時(shí)，并在一段時(shí)間內(nèi)不釋放油門踏板1，那么油門加速度傳感器4的輸出電壓發(fā)生一次快速的躍升，油門踏板力傳感器2與油門位置傳感器5根據(jù)踏板的力和踏板位置輸出最大的電壓值并在上述不釋放油門踏板I的一段時(shí)間內(nèi)保持不變，油門踏板控制單元6內(nèi)部的邏輯判斷程序識(shí)別該模式為誤操作模式；
Step3、所述油門踏板控制單元6根據(jù)駕駛員的操作模式對(duì)儀表板信號(hào)燈7、駕駛室蜂鳴器8、電磁阻尼器10輸出不同的電壓信號(hào)，使安裝于駕駛室儀表板上的儀表板信號(hào)燈7和駕駛室蜂鳴器8輸出不同形式的光、聲信號(hào)，從而使駕駛者能清晰地感知當(dāng)前的操作模式。同時(shí)，油門踏板控制單元6通過(guò)控制電磁阻尼器10輸出阻尼力的有無(wú)和阻尼力的大小使駕駛員能夠判斷當(dāng)前的操作模式及油門控制狀態(tài):
當(dāng)駕駛員為急加速控制模式時(shí)，油門踏板控制單元6通過(guò)油門加速度傳感器4、油門位置傳感器5感知到駕駛員對(duì)油門踏板的兩次快速踩踏，油門踏板控制單元6把電壓信號(hào)傳給儀表板信號(hào)燈7，儀表板信號(hào)燈7顯示黃顏色“急加速”字樣；
與此同時(shí)，油門踏板控制單元6為駕駛室蜂鳴器8提供間歇式的電壓信號(hào)，使得蜂鳴器8發(fā)出間歇式的小音量鳴響，并將快速加大發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量的命令發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)急加速的功能；
同時(shí)，油門踏板控制單元6向電磁阻尼器10提供勵(lì)磁電壓，且勵(lì)磁電壓隨油門位置傳感器5輸出電壓的變化而變化，即隨著油門踏板行程的加大，勵(lì)磁電壓加大，那么電磁阻尼器10的輸出阻力越大，此時(shí)駕駛者所感知到的油門踏板反饋力由油門踏板回位彈簧9、電磁阻尼器10同時(shí)提供，二者的合力將比普通的緩加速狀態(tài)下要明顯大一些，并且還隨著油門位置傳感器5所感知到的踏板行程越大，阻尼力越大，這樣駕駛者踩踏油門的腳能通過(guò)感知油門踏板回位彈簧9、電磁阻尼器10 二者的合力來(lái)分辨出不同的加速狀態(tài)及踏板所處的位置；
當(dāng)駕駛員為緩加速控制模式時(shí)，油門踏板控制單元6通過(guò)油門加速度傳感器4、油門位置傳感器5感知到駕駛員對(duì)油門踏板的一次緩慢踩踏，油門踏板控制單元6把電壓信號(hào)傳給儀表板信號(hào)燈7，儀表板信號(hào)燈7顯示綠顏色“正常行駛”字樣；
此時(shí)不為駕駛室蜂鳴器8提供電壓信號(hào)，使得蜂鳴器8不發(fā)出鳴響，同時(shí)，油門踏板控制單元6將緩慢加大發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量的命令發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)緩加速的功能；
同時(shí)油門踏板控制單元6對(duì)電磁阻尼器10不提供勵(lì)磁電壓，使其不工作，即不產(chǎn)生阻力，此時(shí)不同的油門行程的踏板反饋力只是油門踏板回位彈簧9提供的彈性阻力，這樣駕駛者踩踏油門的腳能感知通過(guò)油門踏板回位彈簧9的彈性阻力來(lái)輕易分辨出不同的加速狀態(tài)及踏板所處的位置；
當(dāng)駕駛員為誤操作模式時(shí)，油門踏板控制單元6通過(guò)油門加速度傳感器4、油門位置傳感器5和油門踏板力傳感器2感知油門踏板I被快速而大力的踩踏至極限，油門踏板控制單元6把電壓信號(hào)傳給儀表板信號(hào)燈7，儀表板信號(hào)燈7顯示紅色“油門踏板無(wú)效”字樣；
與此同時(shí)，為駕駛室蜂鳴器8提供持續(xù)性的電壓信號(hào)，使得蜂鳴器8發(fā)出持續(xù)性的大音量鳴響，并且將減少發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量的命令發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)減速的功會(huì)K。
[0010]本發(fā)明可以快速改變油門控制狀態(tài)并清晰的將油門位置和當(dāng)前油門的控制狀態(tài)準(zhǔn)確的反饋給汽車駕駛者，使駕駛?cè)藛T能準(zhǔn)確判斷油門控制狀態(tài)，有效避免對(duì)油門的誤操作而引發(fā)的交通事故。通過(guò)快速的兩次踩踏油門踏板(雙動(dòng))實(shí)現(xiàn)汽車的急加速功能，而釋放踏板后的平緩踩踏則為普通駕駛狀態(tài)的緩加速功能，這樣可以有效避免由于駕駛?cè)藛T的誤操作而引發(fā)的汽車急加速現(xiàn)象，同時(shí)在無(wú)需大幅改變駕駛者駕駛習(xí)慣的情況下能實(shí)現(xiàn)車輛的不同加速控制，從而實(shí)現(xiàn)安全、可靠的油門控制及汽車的加減速；
可以針對(duì)駕駛員對(duì)油門踏板的不同操控方式，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的對(duì)話，向ECU發(fā)出改變發(fā)