基于安全制动的自动挡汽车爆胎控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车控制领域，具体涉及一种自动挡汽车在爆胎时的安全制动控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，汽车在行驶时，尤其在高速公路上行驶时，如果发生车轮爆胎(特别是前轮)，将会发生方向失控、侧翻等现象，导致严重的交通事故，甚至会发生连环撞车的惨案，给家庭和社会带来巨大损失。据相关部门的统计资料显示:全球每年因高速爆胎而死亡的人数占高速公路意外事故死亡人数的50%，在中国高速公路上的突发性交通事故70%是由汽车爆胎引发的。为了解决这一课题，相关学者和技术人员进行了大量研宄，也取得了丰富的成果，具体有以下几类。第一类是改变轮胎结构，将轮胎变为多胎结构，或在轮胎内部的轮毂上安装填充物，即使发生爆胎了，也会短暂维持车辆行驶，此类专利的弊端是轮胎结构复杂，如果是多胎结构，还将很难保证每个胎的气压是相等的，导致整个轮胎磨损不均匀；如果在轮毂上安装填充物，还将增加车轮转动惯量，动平衡也需要重新调整。第二类专利是当一个轮胎发生爆胎时，控制装置迅速将同轴的另一个轮胎刺破，保证两个轮胎的滚动半径是一样的，减少车辆跑偏，此类专利的弊端是控制复杂，而且在轮胎完好的情况下，发生错误信号或错误指令时，刺破好的车轮，反而会发生交通事故。第三类是在爆胎时，通过引爆火药迅速给爆胎充气，此类专利的弊端是增加车轮质量和动不平衡，而且一旦爆胎，很难通过充气来维持车辆平衡。第四类专利是爆胎时，采用方向自锁装置，避免车辆跑偏，此类专利的弊端是同轴的两个车轮的转动半径不一样(爆胎后)，如果将转向锁死后，将会导致向一个方向跑偏，此类技术处于表象研宄阶段，研宄成果很少，而且没有救助功能。第五类专利是爆胎时，控制装置将爆胎信号送到中央控制单元，控制刹车并直至停车，此类专利的弊端是减速度过大，汽车的方向稳定性不好。第六类专利是爆胎时，通过雷达测速，判断后方的车辆距离，进而决定是否制动，但是，在发生爆胎时，发生碰撞的事故主要是在前方，而不是后方。
[0003]综上所述，上述的几类专利都存在弊端，发生高速爆胎的正确处理方法应该是:当爆胎时，驾驶员要紧握方向盘，保持方向稳定，然后快速抢“低档”，利用发动机进行制动，直至车速降下来，在车速较高时，如果没有应急制动压力调节装置，不能踩下制动踏板。理论上虽然如此，但是发生高速爆胎时，驾驶员(尤其是经验不足的驾驶员)将很难做到这一步，因此高速爆胎绝大部分都将发生重大交通事故。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于安全制动的自动挡汽车爆胎控制系统(目前，在乘用轿车中，自动挡汽车在美国和日本等发达国家所占比例达90%以上，在中国的比例也在逐年提高)，增加制动压力调节装置，根据前方障碍物的距离，调节制动力，从而实现爆胎时平稳、快速停车目的。
[0005]本发明的技术方案是:一种基于安全制动的自动挡汽车爆胎控制系统，包括中央控制单元、发动机控制单元、自动变速器控制单元和制动系统控制单元，中央控制单元将控制指令分别发送给发动机控制单元、自动变速器控制单元和制动系统控制单元，控制系统还包括胎压监测装置、横摆角速度传感器和单片机，胎压监测装置和横摆角速度传感器分别将监测到的每个车轮的胎压和汽车横摆角速度发送给单片机，单片机分析车胎状态并上传给中央控制单元。所述控制系统还包括语音提示系统，语音提示系统连接至单片机。所述控制系统还包括双闪信号灯，双闪信号灯连接至单片机。所述控制系统还包括制动灯，制动灯连接至单片机。
[0006]一种基于安全制动的自动挡汽车爆胎控制方法，包括如下步骤:步骤一:胎压监测装置监测汽车的胎压，将监测到的爆胎信号发送给单片机；步骤二:单片机查询汽车横摆角速度，如果确认汽车爆胎，单片机将爆胎信号发送给中央控制单元；步骤三:中央控制单元发出三路信号，分别至发动机控制单元、自动变速器控制单元和制动系统控制单元，发动机控制单元、自动变速器控制单元和制动系统控制单元分别实施制动动作。所述步骤三中发动机控制单元制动动作具体为:控制系统还包括发动机喷油器线圈，发动机控制单元切断喷油器线圈供电，发动机停止供油，切断发动机动力源。所述步骤三中自动变速器控制单元的制动动作具体为:当车速多60km/h时，控制单元将自动变速器强制降到3档，当60km/h >车速彡40km/h时，控制单元将自动变速器强制降到2档，当车速< 40km/h时，控制单元将自动变速器强制降到I档，直至停车。所述步骤三中:制动系统控制单元的制动动作具体为:将发生爆胎的轮胎失去制动力，对其同轴的轮胎实施制动力，维持爆胎前的横摆角速度。所述控制方法还包括步骤四:当车速<60km/h时，或者与前面车辆或障碍物小于安全距离时，对与爆胎车轮非同轴的两个车轮实施制动，控制滑移率在15%?25%之间。所述控制方法还包括步骤:确认汽车爆胎后，单片机将信号传输至语音提示系统、双闪信号灯和制动灯，控制双闪信号灯和制动灯闪烁，语音提示系统提醒驾驶员规范操作。
[0007]本发明有如下积极效果:本发明在爆胎时有语音操作提示系统，避免驾驶员在爆胎发生时因慌张而误操作，进一步加剧了汽车的不稳定性；控制双闪信号灯工作，同时也让制动灯闪烁(不是常亮)，给后面车辆更有效的警示效果。对汽车发动机实施降档控制，利用发动机进行制动，较好的控制了汽车稳定性。对发生爆胎的轮胎不实施制动，余下的三个轮胎根据横摆角速度、汽车行驶速度和前车距离大小等情况，实施安全制动。除了发动机制动外，通过踩下制动踏板，然后根据具体情况，由控制单元对没有发生爆胎的车轮分别实施制动，进一步确保车辆稳定控制。
【附图说明】
[0008]图1为本发明【具体实施方式】的汽车爆胎控制系统结构图；
[0009]图2为本发明【具体实施方式】降档控制系统；
[0010]图3为本发明【具体实施方式】的车轮制动力控制系统。
【具体实施方式】
[0011]下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0012]图1是基于安全制动的自动挡汽车爆胎控制系统。本发明增加的装置主要由左前轮胎压监测、右前轮胎压监测、左后轮胎压监测、右后轮胎压监测、横摆角速度传感器(装备电子横向稳定系统(ESP)的汽车有此传感器)、雷达测距传感器、单片机、语音操作提示系统等，需要利用到汽车本身的装置有车速传感器、4个车轮转速传感器、制动系统控制单元、自动变速器控制单元、发动机控制单元、中央控制单元、双闪信号灯、制动灯等。每个轮胎上安装一个胎压监测装置，当胎压快速降低时，则胎压监测装置判断为爆胎，胎压监测装置利用无线传输的方式，将胎压监测到的爆胎信号送到单片机，单片机接收到该信号时，需要通过横摆角速度信号进行确认(爆胎时，汽车稳定性变差，汽车的横摆角速度将发生快速变化，该信号由横摆角速度传感器获得)，只有上述两个信号都判断为爆胎发生时，单片机才确认汽车真正的发生爆胎事故。然后，单片机通过a端口给双闪信号灯送出信号，让左右转向灯工作；通过b端口给制动灯送出周期性信号，让制动灯闪烁，双闪信号灯和闪烁的制动灯同时工作，可以更有效的提醒后方车辆驾驶员:前方车辆出现异常情况，控制车距并随时停车。一旦发生爆胎，驾驶员很可能出现慌张状况，因处理不当将进一步加重事故的危害性，因此当车速多60km/h时，单片机通过c端口给语音操作提示系统送给信号，语音系统将发出“车辆爆胎、握紧方向盘、轻踩刹车”，当车速< 60km/h时或者与前方障碍物小于安全距离时，语音系统发出“握紧方向盘、踩下刹车”，增加制动力，引导驾驶员正确操作。另外，单片机通过d端口给中央控制单元送出爆胎信号，中央控制单元获得信号后，同时送出三路信号，第一路信号送给发动机控制单元，由发动机控制单元切断喷油器线圈供电，发动机停止供油，切断发动机动力源(经试验证明，此时断油后的方向盘还是可以自由转动的)；第二路信号送到自动变速器控制单元，控制自