汽车油门猛踩限制器设计

李轩 董新宇 朱世伟 万达

摘要：本文主要研究一种汽车油门猛踩限制装置，其原理是当汽车遭遇紧急情况时，对油门被踩下的速度、加速度等运动学指标进行检测，通过系统的分析来判断司机是否做出了正确的驾驶行为，当驾驶行为（即猛踩油门）与当前情况不符时，本装置就会做出相关处理，使汽车能够在紧急情况时自行切断动力并进行刹车，从而减少由此类情况所带来的交通事故。

Abstract： This paper mainly studies a car throttle slam pedal limiter. The principle is to detect the kinematic indicators such as speed and acceleration when the car is in an emergency， and determine whether the driver has made correct driving behavior through system analysis. When the driving behavior （ie， slamming on the throttle） is inconsistent with the current situation， the device will perform relevant processing so that the car can automatically cut off the power and brake when in an emergency situation， thereby reducing traffic accidents caused by such situations.

关键词：猛踩限制器；速度；加速度；制动

Key words： thrust limiter；speed；acceleration；braking

中图分类号：U260.35 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）25-0103-02

0 引言

当今社会，汽车的数量在增加，交通事故的发生次数也在增加，其中由于猛踩油门所造成的事故占大多数，但是大部分汽车装置中并没有判断汽车猛踩的装置，因此交通事故的发生次数难以下降。为了解决上述问题，我们研究了一种汽车油门猛踩限制装置，本装置的研究将为保护人民生命财产，维护社会稳定做出巨大贡献。

1 猛踩限制器的工作原理及组成

装置功能原理图如图1所示。通过雷达实时测量驾驶车辆与前车之间的距离L，并将此数据传递给系统，与阀值L0进行比较，以此作为第一判断，检测此车距下是否有发生危险的可能，如果没有危险则保持正常状态，如果有则发出提醒信息。在油门踏板下方安装并排放置的速度传感器1和2，二者之间距离为S（传感器1，2和油门踏板在同一垂直直线上），当第一判断为存在危险时，速度传感器1和2对油门进行监测，一旦油门被踩，测量出油门踩下的速度v1和v2，并将其传递系统进行分析，运用如下公式计算出加速度a。

将计算得到的加速度a与a0阀值进行比较，如果小于阀值则认为正常行驶，如果大于则系统判定为误踩，立即作出反应，同时使电机1和电机2按照预设计进行运转，电机1控制刹车进行紧急制动，电机2控制离合，完成对动力输出的分离，通过此种方法合理解决油门猛踩所造成的交通意外。

汽车油门猛踩限制器主要包括三部分，分别是测量装置，控制系统以及最后的执行机构。

①测量装置主要包括两部分，第一部分是通过雷达测量前后车距以及前车的速度，为第一判断提供数据；第二部分是两个速度传感器，将其并列安放在油门踏板下方，并于油门踏板三者处于同一直线上，应用这两个传感器测量的数据计算加速度。

②控制系统本装置采用汽车中自带ecu作为处理系统，减少成本将装置融入到汽车整机中去，其作用是计算加速度，综合判断是否存在发生事故的危险，输出信号确定电机是否旋，以带动刹车踏板和离合踏板下压。

③输出装置包含三部分，分别是电机1，电机2和报警装置其作用分别是：

a. 电机1：控制刹车踏板，由单片机控制电机1是否旋转，按照预设带动刹车踏板下压，使汽车自身的刹车系统开始工作，完成制动。

b. 电机2：控制离合器，由单片机控制电机2是否旋转，按照预设带动离合踏板下压，使汽车自身的离合系统开始工作，完成对动力输出的分离。

c.警报装置：在车距过小，系统完成对车距的第一判断，并认为存在危险，系统在没有制动前发出警报，提醒驾驶者小心行驶。

2 理论实现方式

为了方便原理展示与实现，本研究在不改变基本理论与实验效果的情况下进行合理替换，进行实物制作。本实验装置以汽车刹车油门离合为主体，安装其余配件，主要零部件型号如下：

电机型号：直流减速电机

单片机：stm32单片机

对于前后车距则采用直接通过蓝牙输入数据，即不影响真实性，但又简化模型。

则本装置对理论实现方式为蓝牙直接输入前方车辆测量距离L，并且系统随时与设定好的阙值 L0进行比较，若L大于L0则汽车安全行驶；若L小于L0则警示灯亮，提醒驾驶人前方有障碍物。

同时速度传感器测定油门踩下速度，由系统计算得出加速度a并与a0比较，若a小于a0，汽车安全行驶；若a大于a0，电机开始工作拉动离合踏板与刹车踏板同时以最快速度下压，完成制动。油门猛踩限制器的理论实现流程如图2所示，制作实物如图3所示。

3 阙值的确定

本装置需要确定两个阙值，分别是前后车距阙值L0以及油门下踩加速度a0。

3.1 L0的确定

根据表1中结果，选择L0=50m作为L的判断阙值。

3.2 a0的确定

根据表2结果分析，选择a0=50m/s2作为判断a的阙值。即考虑了全部情况，又不会产生失误，选择较为合理。

4 结论

本文提出的猛踩油门限制器装置为外在附加装置，结构简单，对驾驶影响小，可用于市场上大多数车型之中，通过此装置可进一步减少由于猛踩油门导致的交通事故发生率，减少交通事故的危害。

该装置具有以下优点：

①可以准确的辨别驾驶人在当时情况之下是否为猛踩油门的动作。

②当系统判断为驾驶人猛踩油门有发生意外事故的可能性时，系统操作使电机下拉刹车踏板和离合踏板，使汽车能够及时的减速。

③该装置不影响原有的使用结构和性能，轻便、安全、可靠；合理利用离合器，刹车的工作原理。使装置结构简单、紧凑、实用，便于拆装，培养了司机良好的驾驶习惯，避免“误把油门当刹车”。

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