CN103465888A

CN103465888A - 一种适用四种路面的汽车自动制动系统及其控制方法

Info

Publication number: CN103465888A
Application number: CN2013104417457A
Authority: CN
Inventors: 王正键; 陈瑞晶
Original assignee: Individual
Current assignee: Wang Zhengjian
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明公开了一种适用四种路面的汽车自动制动系统及其控制方法，该系统包括：电子控制器、检测器件、执行器件和电源模块。其控制方法为：电子控制器通过汽车行驶实时车速和路面行驶环境计算出实时汽车制动距离和测距传感器测量出同车道两车、车物、车人之间的实时距离，电子控制器根据控制程序发出控制指令，对汽车制动和语音告警，本发明的特点是智能化程度高，可确保在不同环境路面下的安全行驶。

Description

一种适用四种路面的汽车自动制动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆安全技术领域，具体是指一种适用四种路面的汽车自动制动系统及其控制方法。

背景技术

有些驾驶员行车时注意力不集中、疲劳、药物、情绪和天气等因素的影响，导致与同车道的前方车辆、障碍物或行人之间或倒车时与车辆、障碍物或行人之间的距离产生误判，使两车、车物或车人之间距离等于或小于实时车速的汽车制动距离(临界安全距离)，这样就极易造成道路交通事故的发生。

目前，未见有与适用四种路面的汽车自动制动系统类似技术的科技文献。

发明内容

为解决背景技术中所问题，本发明提出一种自适应四种路面、安全可靠的智能化、自动化的汽车自动制动系统及其控制方法。

本发明包括：电子控制器、检测器件、执行器件和电源模块。

所述检测器件包括结冰路面行驶状态按钮开关、有雪路面行驶状态按钮开关、湿度传感器、车速传感器、车前测距传感器、车后测距传感器、倒挡信号开关和倒车雷达探头。

所述执行器件包括继电器、语音告警模块、车辆制动电磁铁、车辆制动指示灯和车辆危险报警灯。

所述电源模块包括汽车蓄电池、汽车点火开关和直流变换器，其作用是为系统提供电源。

所述电子控制器，其作用是根据汽车行驶路面、车速、距离、倒车的信息进行计算、分析和判断，当前方车辆、障碍物和行人之间的距离或后方车辆或倒车时后方车辆、障碍物或行人之间的距离等于或小于实时车速的制动距离时，电子控制器向执行器件发出控制信号，使执行器件工作。

所述结冰路面行驶状态按钮开关，其作用是汽车在结冰路面行驶时，驾驶员按下结冰路面行驶状态按钮开关，向电子控制器传送汽车在结冰路面行驶的信息。

所述有雪路面行驶状态按钮开关，其作用是汽车在有雪路面行驶时，驾驶员按下有雪路面行驶状态按钮开关，向电子控制器传送汽车在有雪路面行驶的信息。

所述湿度传感器，安装在车轮后面的车身上；其作用是间接检测路面的湿滑的情况；当路面有雨水时，由于车轮的转动把路面雨水向后抛起形成雾状，使空气的湿度增大，湿度传感器把湿度的变化转变为电信号，并传送给电子控制器。如果湿度传感器检测到汽车行驶时车轮后方空气湿度参数小于95％RH时，电子控制器判断汽车在干燥沥青(混泥土)路面行驶；如果湿度传感器检测车轮后方空气湿度等于大于95％RH时，电子控制器判断汽车在雨水沥青(混泥土)路面行驶。

所述车速传感器，其作用是检测汽车行驶的实时车速，并向电子控制器传送汽车实时车速的信息。

所述测距传感器，其作用是检测行驶汽车同车道前方或后方车辆、障碍物和行人之间的实时距离，并向电子控制器传送实时距离的信息。

所述倒车雷达探头，其作用是检测车辆倒车时与后方车辆、物体或行人之间的实时距离，并向电子控制器传送瞬时距离的信息。

所述倒车信号开关，其作用是车辆倒车时开关闭合，为倒车雷达探头提供电源。

所述继电器，其作用是根据电子控制器的控制信号，接通电源模块与制动电磁铁和汽车制动指示灯的电路，或接通电源模块与汽车危险报警灯的电路。

所述语音告警模块，为可编程控制多段语音告警的电路，它包括语音芯片和扬声器；其作用是储存语音并根据电子控制器的控制信号，播放操作车辆的指令和行车动态的信息。其存储器固化有包括“车距太近，请马上制动减速”和“危险车距，系统立即自动制动减速”和“后方车辆跟得太近，系统自动开启危险报警灯”的三段语音模块。

所述车辆制动电磁铁有两块，一块安装在汽车制动踏板上，另一块安装在制动踏板下方的车身上；其作用是通电时产生磁场，使两块电磁铁相互吸引，并带动制动踏板向下移动，达到汽车制动的目的。

所述汽车制动指示灯，其作用是车辆制动时，汽车制动信号灯被接通电源而发亮，向外界告示汽车处于制动状态。

所述汽车危险报警灯，其作用是车辆有危险情况时，汽车危险报警灯被接通电源而发亮，向外界报警汽车处于危险状态。

汽车行驶的主要路面有四种，即：干燥沥青(混泥土)路面、雨水沥青(混泥土)路面、有雪路面和结冰路面。据查《汽车工程手册》这四种路面的附着系数分别为0.75、0.45、0.15和0.07。

将干燥沥青(混泥土)路面附着系数0.75和车速10公里／小时、11公里／小时、12公里／小时、13公里／小时、……、148公里／小时、149公里／小时、150公里／小时之间的150个车速数值分别代入计算汽车制动距离公式

式中S为汽车制动距离(临界安全距离)，V为实时车速，μ为附着系数，g为重力加速度)，可分别得到汽车在干燥沥青(混泥土)路面上车速10公里／小时、11公里／小时、12公里／小时、13公里／小时、……、148公里／小时、149公里／小时、150公里／小时的150个车速的汽车制动距离S。

同理，分别计算出雨水沥青(混泥土)路面、有雪路面和结冰路面的10公里／小时至150公里／小时之间的150个车速的汽车制动距离S。

系统控制方法：

驾驶员转动点火开关启动汽车后，电源模块为系统提供电源，系统进入工作状态，湿度传感器、车速传感器和测距传感器将检测到的湿度、车速、车前车后距离的参数传送给电子控制器。如果汽车是在干燥沥青(混泥土)路面行驶时，湿度传感器检测到湿度参数小于95％RH，电子控制器判定汽车在干燥沥青(混泥土)路面行驶，就按照设定的干燥沥青(混泥土)路面行驶的控制程序对汽车行驶过程进行监控；如果汽车是在雨水沥青(混泥土)路面行驶时，湿度传感器检测到湿度参数等于或大于95％RH，电子控制器判定汽车在雨水沥青(混泥土)路面行驶，就按照设定的雨水沥青(混泥土)路面行驶的控制程序对汽车行驶过程进行监控；如果汽车行驶路面是有雪路面，驾驶员要按下有雪路面行驶状态按钮开关，电子控制器得到汽车在有雪路面行驶信息，就按照设定的有雪路面行驶的控制程序对汽车行驶过程进行监控；如果汽车行驶路面是结冰路面，驾驶员要按下结冰路面行驶状态按钮开关，电子控制器得到汽车在结冰路面行驶信息，就按照设定的结冰路面行驶的控制程序对汽车行驶过程进行监控。

车前测距传感器实时监控与前方车辆、障碍物或行人之间的距离，当检测到的距离：

等于汽车制动距离时，电子控制器向语音告警模块发出指令，控制其发出告警语音，“车距太近，请马上制动减速”；小于汽车制动距离时，电子控制器控制继电器接通制动电磁铁电路，使其制动电磁铁产生电磁力带动制动踏板移动，达到汽车制动减速的效果；同时向语音告警模块发出指令，语音告警模块发出语音，“危险车距，系统立即自动制动减速”；同时制动指示灯也亮启，以告警后随车辆减速或变更车道。

当倒车时，倒车雷达探头检测汽车后方车辆之间、障碍物或行人之间的距离等于汽车制动距离时，电子控制器向语音告警模块发出指令，控制其发出告警语音，“车距太近，请马上制动减速”；小于汽车制动距离时，电子控制器控制继电器接通制动电磁铁电路，使其制动电磁铁产生电磁力带动制动踏板移动，达到汽车制动减速的效果；同时向语音告警模块发出指令，语音告警模块发出语音，“危险车距，系统立即自动制动减速”。

当车后测距传感器检测到汽车同车道后方车辆之间的距离等于汽车制动距离时，电子控制器向语音告警模块发出指令，控制其发出告警信息，“后方车辆跟得太近，系统自动开启危险报警灯”；同时电子控制器发出指令，使车辆危险报警灯闪烁，告示后方车辆减速拉开车距。

有益效果：1、电子控制器通过设定车辆的行车路面环境以及湿度传感器对路面状况的监测，车速传感器监控车速以及测距传感器检测车辆与同车道前方、后方车辆、障碍物和行人的实际距离，设定不同车速的制动距离，并将控制程序固化在电子控制器中，对汽车行驶过程进行监控，达到智能化监控，减轻驾驶员的驾车压力；2、由电子控制器控制制动踏板，无需人为操作，可保证及时、准确的汽车制动。

附图说明

图1系统组成框图

图2系统电路图

图3系统控制程序框图

图4系统部件安装示意图

具体实施方式

如图2所示，倒车雷达探头型号为PSA96638，其电源线和数据线分别与倒车信号开关和电子控制器连接。

如图2所示，倒车信号开关型号为17004E，其电源线与系统电源连接。

如图2所示，测距传感器型号为LDM301激光式测距传感器，其参数：测量距离0.5～700m；测量精度±20mm；分辨率1mm；测量速度0m／s～100m／s；工作温度-40℃～+60℃；传感器尺寸136×57×104mm(长×宽×高)，其电源线和数据线分别与系统电源和电子控制器连接。

如图2所示，汽车制动信号灯用符号HL表示，其电源线与继电器连接。

如图2所示，制动电磁铁符号为YA1和YA2，其电源线与继电器连接。

如图2所示，继电器型号为JGX-20F，其电源线和数据线分别与系统电源和电子控制器连接。

如图2所示，汽车危险报警灯用符号H表示，其电源线与继电器连接。

如图2所示，直流变换器型号为ADP1073，其电源线与汽车蓄电池连接。

如图2所示，汽车钥匙点火开关用符号SK表示，其电源线与汽车蓄电池连接。

如图2所示，汽车蓄电池用符号GB表示，其正极与直流变换器电源输入连接。

如图2所示，电子控制器型号为Atgema603，其主要参数：32个通用I／0接口、PF接口具有A／D转换功能、2K的EEROM、4K的SRAM、工作温度-55～+125℃，其接口分别与晶振、电阻、电容、系统电源和执行器件数据线连接。

如图2所示，语音芯片型号为SK080H，其数据线分别与电子控制器和扬声器

如图2所示，扬声器型号为SPYD5D。其数据线与语音芯片连接。

如图2所示，测距传感器(车前和车后)型号为LDM301是激光式距离传感器，其参数：测量距离0.5～700m；测量精度±20mm；分辨率1mm；测量速度0m／s～100m／s；工作温度-40℃～+60℃；传感器尺寸136×57×104mm(长×宽×高)，其电源线和数据线分别与系统电源和电子控制器连接。

如图2所示，湿度传感器型号为HS1101，其主要参数：量程1～99％RH、温度范围-40～140℃、响应时间5S。其数据线分别与电子控制器连接。

如图2所示，光电式的车速传感器型号为SZGB-4A，其主要参数为：转速范围10～3000r／min；工作温度：-40℃～+70℃。配备自动变速器或ABS的汽车，可直接将车上的车速传感器信号线与电子控制单元连接。否则，需要加装车速传感器，连接方法：其电源线和数据线分别与系统电源和电子控制器连接。

如图2所示，结冰路面行驶状态电路按钮开关型号为LA19-11D6V(G)，其电源线与系统电源连接。

如图2所示，有雪路面行驶状态电路按钮开关型号为LA19-11D6V(R)，其电源线与系统电源连接。

如图3所示，按计算机控制框图进行编程四种路面和倒车及车后的车速10公里／小时～150公里／小时之间的150个汽车制动距离数值并固化在电子控制器的存储器内。

如图4所示，机盒用工程塑料制成，内装结冰路面行驶状态电路开关按钮、有雪路面行驶状态电路开关按钮、车前测距传感器、电子控制器、继电器、语音告警模块，这些电子电器部件按图2所示进行数据线和电源连接。

如图4所示，湿度传感器通过螺钉安装在汽车前轮后面的车身上，数据线与机盒内的电子控制器相连接。

如图4所示，制动电磁铁YA2通过螺栓安装在汽车制动踏板下方的车身钢板上，制动电磁铁YA1通过螺栓安装在制动踏板上；电磁铁的制作方法是将0.1mm漆包线绕在铁芯上并安装在铁盒内，其形状与汽车制动踏板相同，其电源线通过电线与机盒内的继电器相连接。

如图4所示，车后测距传感器通过螺钉安装在小客车车内后挡风玻璃下方的中间位置上或安装在汽车尾部的中间位置上，其电源线和数据线分别与系统电源和机盒内电子控制器相连接。

如图4所示，4个倒车雷达探头均匀安装在车尾保险杠上，其电源线和数据线分别与汽车倒挡信号灯和电子控制器连接。

倒挡信号开关用螺丝安装在变速器操纵杆倒挡位置上，开关输出电源线与电子控制器连接。

按图4所示将各部件进行和安装在汽车上，便能实现本发明。

Claims

1.一种适用四种路面的汽车自动制动系统，其特征在于：包括电子控制器、检测器件、执行器件和电源模块。

2.根据权利要求1所述汽车自动制动系统，其特征在于：所述检测器件包括结冰路面行驶状态按钮开关、有雪路面行驶状态按钮开关、湿度传感器、车速传感器、车前测距传感器、车后测距传感器、倒挡信号开关和倒车雷达探头。

3.根据权利要求1所述汽车自动制动系统，其特征在于：所述执行器件包括继电器、语音告警模块、车辆制动电磁铁、车辆制动指示灯和车辆危险报警灯。

4.根据权利要求1所述汽车自动制动系统，其特征在于：所述电源模块包括汽车蓄电池、汽车点火开关和直流变换器。

5.根据权利要求1所述汽车自动制动系统的控制方法，其特征在于：驾驶员转动点火开关启动汽车后，电源模块为系统提供电源，系统进入工作状态，湿度传感器、车速传感器和测距传感器将检测到的湿度、车速、车前车后距离的参数传送给电子控制器。如果汽车是在干燥沥青(混泥土)路面行驶时，湿度传感器检测到湿度参数小于95％RH，电子控制器判定汽车在干燥沥青(混泥土)路面行驶，就按照设定的干燥沥青(混泥土)路面行驶的控制程序对汽车行驶过程进行监控；如果汽车是在雨水沥青(混泥土)路面行驶时，湿度传感器检测到湿度参数等于或大于95％RH，电子控制器判定汽车在雨水沥青(混泥土)路面行驶，就按照设定的雨水沥青(混泥土)路面行驶的控制程序对汽车行驶过程进行监控；如果汽车行驶路面是有雪路面，驾驶员要按下有雪路面行驶状态按钮开关，电子控制器得到汽车在有雪路面行驶信息，就按照设定的有雪路面行驶的控制程序对汽车行驶过程进行监控；如果汽车行驶路面是结冰路面，驾驶员要按下结冰路面行驶状态按钮开关，电子控制器得到汽车在结冰路面行驶信息，就按照设定的结冰路面行驶的控制程序对汽车行驶过程进行监控。

车前测距传感器实时监控与前方车辆、障碍物或行人之间的距离，当检测到的距离：等于汽车制动距离时，电子控制器向语音告警模块发出指令，控制其发出告警语音，“车距太近，请马上制动减速”；小于汽车制动距离时，电子控制器控制继电器接通制动电磁铁电路，使其制动电磁铁产生电磁力带动制动踏板移动达到汽车制动减速的效果；同时向语音告警模块发出指令，语音告警模块发出语音，“危险车距，系统立即自动制动减速”；同时制动指示灯也亮启，以告警后随车辆减速或变更车道。

当倒车时，倒车雷达探头检测汽车后方车辆之间、障碍物、或行人之间的距离等于汽车制动距离时，电子控制器向语音告警模块发出指令，控制其发出告警语音，“车距太近，请马上制动减速”；小于汽车制动距离时，电子控制器控制继电器接通制动电磁铁电路，使其制动电磁铁产生电磁力带动制动踏板移动达到汽车制动减速的效果；同时向语音告警模块发出指令，语音告警模块发出语音，“危险车距，系统立即自动制动减速”。

当车后测距传感器检测到汽车与同车道后方车辆之间的距离等于汽车制动距离时，电子控制器向语音告警模块发出指令，控制其发出告警语音，“后方车辆跟得太近，系统自动开启危险报警灯”；同时电子控制器发出指令，使车辆危险报警灯闪烁，告示后方车辆减速拉开车距。