一种汽车新型防溜车系统

1.本实用新型涉及一种汽车自动控制技术，尤其是一种防止汽车意外溜车的制动方法，具体地说是一种汽车新型防溜车系统。


背景技术：

2.随着经济的发展和现代科学技术的日新月异，汽车在日常生活中得以普及，人们对汽车性能的要求也越来越高，尤其是涉及辅助驾驶技术方面。在日常的驾驶过程中，车辆有时会因为意外情况导致发动机熄火从而停在具有一定坡度的坡面上，驾驶人员须在坡面上重新启动汽车；有时也会出现驾驶人员在正常驻车过程中忘拉手刹的情况，这些都导致了溜车事件的发生。据统计，从2017年到2021年有上万起意外事故都是溜车所致。在这种环境下，人们对汽车技术的全面性和辅助驾驶技术的专业性要求也不断提高。
3.在现有的车辆防溜车技术中，大都是根据车辆所处档位，以及车轮的转速来判断车辆是否发生了溜车现象。这种防溜车的方法，没有考虑汽车熄火后刹车、手刹、车轮转速和加速度等情况，相对来说还不够完善。此外，现有技术对复杂的溜车情况考虑不全面，如专利号为202110221493.1提出的一种防溜车安全控制方法，其防溜车制动是在驾驶人员离开座位后。这种方法没有充分考虑到驾驶人员还在车上的情况。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有的防溜车技术考虑不全面而导致溜车事故频发的问题，设计一种汽车新型防溜车系统，它通过检测汽车的启动状态、手刹状态、刹车状态和刹车灯状态、车轮转动状态来对汽车进行实时监测。主控制模块对信号的接收并处理，再将指令传送给制动模块，实现汽车在特殊路面上的有效驻车。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种汽车新型防溜车系统，其特征在于：它由点火开关检测模块、汽车驻车检测模块、汽车刹车检测模块、汽车车轮转动检测模块、主控制模块、制动模块组成。点火开关检测模块、汽车驻车检测模块、汽车刹车检测模块、汽车车轮转动检测模块发出的信号被主控制模块获取后，再经过处理和分析，从而可以判断汽车是否处于溜车状态，当满足预设条件时主控制模块发送指令给制动模块，制动模块自动控制汽车驻车。
7.所述点火开关检测模块内置发动机启动检测传感器，本实用新型采用空气流量传感器（maf）检测发动机的状态，它置于发动机空气旁通道上，通过检测进入发动机的空气流量从而准确地判断发动机的启动与熄火。
8.所述汽车驻车检测模块内置手刹检测传感器，手刹检测传感器采tcrt5000红外光电反射传感器，它置于手刹下方，用来检测手刹状态。
9.所述汽车刹车检测模块内置脚踏板检测传感器和刹车灯检测传感器。脚踏板检测传感器采用hc-sr04超声波传感器，它置于脚踏板背面，通过测距来判断脚踏板是否松开；刹车灯检测传感器直接利用导线与刹车灯相连接即可，通过检测有无电流就可以判断刹车
灯的状态。
10.所述汽车车轮转动检测模块内置转速检测传感器，转速检测采用霍尔传感器，置于汽车内部的齿轮处，它通过检测车轮转速进一步将转速信号反馈给主控制模块，转速信号在主控制模块的处理下转变成加速度信号。
11.所述主控制模块主要由51单片机系统构成，它可以对传感器发出的信号进行接收和处理。如果汽车加速度较大则增大制动力，如果加速度较小则减小制动力。除此之外，相对其他的单片机来说51单片机成本较低且易于编程。
12.所述制动模块主要由驻车制动装置组成，本实用新型采用42步进电机对驻车进行控制。步进电机的转轴与特制联轴器连接，驻车的钢丝拉线缠绕在联轴器上，当汽车即将溜车时电机转动拉动钢丝拉线。
13.所述特制联轴器可以与转轴直径为5mm的电机连接，联轴器与转轴采用沉头螺丝孔锁紧螺丝固定，联轴器材料采用45号钢。
14.所述预设条件包括汽车熄火、脚踏板松、刹车灯灭、手刹未拉、车轮即将转动。当满足上述所有情况时主控模块将发送驻车制动信号给制动模块，制动模块接收到指令后立即进行制动。
15.所述车辆处于砂石较多路段、坡度较大路段、积水较多路段和泥泞较多的特殊路面时，主控制模块会通过速度信号的反馈并对其处理从而高效驻车，防止打滑和驻车失效。
16.本实用新型的有益效果：
17.安装有本实用新型防溜车系统的汽车可以实时监测并传输发动机熄火信号、手刹信号、刹车脚踏板信号、刹车灯信号、车轮转速信号，主控制模块通过接收并处理所述信号来判断汽车的状态，若条件符合，则系统自动控制汽车制动，实现安全驻车。
18.本实用新型通过发动机启动检测传感器、手刹检测传感器、脚踏板检测传感器和刹车灯检测传感器、转速检测传感器来检测汽车的发动机状态、手刹状态、刹车状态、车轮转动状态，实现对汽车状态的进行实时监控，通过多个传感器传递的信号来判断汽车是否处于溜车状态。本实用新型相对其他的防溜车检测系统来说更加完善，判断汽车溜车状态的准确度更高。
19.本实用新型可以通过主控制模块对车轮转速信号进行接收并且将转速信号处理成加速度信号。获取到的速度信号可以控制刹车的力度使刹车更稳定，而加速度信号还可以使刹车更快捷和高效。除此之外，还可以通过速度信号的实时反馈使汽车在特殊路面也能更有效地防止溜车。
20.本实用新型工作原理简单，成本低，可广泛应用于各种类型的汽车。它不仅解决了驾驶人员半坡起步时可能造成的溜车问题，也解决了驾驶人员停车时未拉手刹导致的溜车问题，考虑更全面。
21.本实用新型解决了车主未拉手刹导致的溜车以及在起步阶段汽车熄火带来的溜车问题。当驾驶员停车熄火后，系统对刹车灯、刹车脚踏板、手刹和车轮的情况进行实时监测，符合预设条件后系统将自动控制汽车刹车，以避免意外事故的发生。本实用新型设有的加速度和速度的反馈调节可使刹车的制动力量化，可有效延长刹车寿命和防止车轮抱死，同时可以避免汽车在特殊路况上制动时出现打滑现象。本实用新型的防溜车系统控制逻辑清晰，算法简单，有广阔的市场应用前景。
附图说明
22.图1为本实用新型防溜车系统的组成和原理框图。
23.图2为本实用新型的各传感器的安装位置示意图。
24.图3为本实用新型的联轴器结构示意图（正视和a-a剖视图）。
25.图4为本实用新型的防溜车系统的电原理图。
26.图中：1-发动机启动检测传感器；2-发动机；3-驾驶人员；4-手刹检测传感器；5-手刹；6-车轮转速检测传感器；7-车轮；8-刹车灯检测传感器；9-刹车灯；10-步进电机；11-刹车脚踏板；12-脚踏板检测传感器。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
28.如图1-4所示。
29.一种汽车新型防溜车系统，它主要由点火开关检测模块、汽车驻车检测模块、汽车刹车检测模块、汽车车轮转动检测模块、主控制模块、制动模块组成，如图1所示。所述点火开关检测模块直接与汽车发动机连接，用于检测发动机状态；所述汽车驻车检测模块与手刹连接，用于检测手刹状态；所述汽车刹车检测模块与刹车脚踏板和刹车灯相连接，用于检测刹车状态；所述车轮转动检测模块与汽车内部齿轮连接，用于检测车轮转速；所述主控制模块与各个传感器连接，用于接收和处理传感器发出的信号；所述制动模块与手刹连接，用于控制汽车驻车。通过逐一检测分步进行的方法使得编程和算法简单高效。点火开关检测模块、汽车驻车检测模块、汽车刹车检测模块、汽车车轮转动检测模块发出的信号被主控制模块获取后，再经过处理和分析，从而可以判断汽车是否处于溜车状态，当满足预设条件（包括汽车熄火、脚踏板松、刹车灯灭、手刹未拉、车轮即将转动）时主控制模块发送指令给制动模块，制动模块自动控制汽车驻车。各传感器及其模块的安装位置如图2所示。点火开关检测模块内置发动机启动检测传感器1，本实用新型采用空气流量传感器（maf）检测发动机的状态，它置于发动机2空气旁通道上，通过检测进入发动机的空气流量从而准确地判断发动机的启动与熄火。汽车驻车检测模块内置手刹检测传感器4，手刹检测传感器4采tcrt5000红外光电反射传感器，它置于手刹5下方，用来检测手刹状态。汽车刹车检测模块内置脚踏板检测传感器12和刹车灯检测传感器8。脚踏板检测传感器12采用hc-sr04超声波传感器，它置于刹车脚踏板11背面，通过测距来判断脚踏板是否松开；刹车灯检测传感器8直接利用导线与刹车灯9相连接即可，通过检测有无电流就可以判断刹车灯的状态。汽车车轮转动检测模块内置转速检测传感器6，转速检测采用霍尔传感器，置于汽车内部的齿轮处，它通过检测车轮转速进一步将转速信号反馈给主控制模块，转速信号在主控制模块的处理下转变成加速度信号。主控制模块主要由51单片机系统构成，其连接关系如图4所示，它可以对传感器发出的信号进行接收和处理。如果汽车加速度较大则增大制动力，如果加速度较小则减小制动力。除此之外，相对其他的单片机来说51单片机成本较低且易于编程。制动模块主要由驻车制动装置组成，本实用新型采用42步进电机对驻车进行控制。步进电机的转轴与图3所示的特制联轴器连接，驻车的钢丝拉线缠绕在联轴器上，当汽车即将溜车时电机转动拉动钢丝拉线。所述特制联轴器可以与转轴直径为5mm的电机连接，联轴器与转轴采用沉头螺丝孔锁紧螺丝固定，联轴器材料采用45号钢。
30.本实用新型的车辆处于砂石较多路段、坡度较大路段、积水较多路段和泥泞较多的特殊路面时，主控制模块会通过速度信号的反馈并对其处理从而高效驻车，防止打滑和驻车失效。
31.本实用新型的工作过程是：
32.首先，点火开关检测模块对汽车发动机的状态进行检测，检测到发动机熄火后，发动机启动检测传感器1将信号传递给汽车驻车检测模块。进一步，汽车驻车检测模块对手刹信号进行检测，检测到手刹未拉后，手刹检测传感器4将信号传递给汽车刹车检测模块。进一步，汽车刹车检测模块对汽车的刹车脚踏板信号和刹车灯信号进行检测，检测到脚踏板未踩及刹车灯灭后，脚踏板检测传感器12和刹车灯检测传感器8将信号传递给汽车车轮转动检测模块。进一步，汽车车轮转动检测模块对车轮转速检测传感器进行检测，检测到的车轮转速后，车轮转速检测传感器6将信号传递给主控制模块。进一步，主控制模块对转速信号进行接收并处理成加速度信号，再将制动命令发送给制动模块。进一步，制动模块对汽车进行有效制动。
33.如图2所示，本系统包括发动机启动检测传感器1、手刹检测传感器4、车轮转速检测传感器6、刹车灯检测传感器8和脚踏板检测传感器12共5个传感器。结合驾驶人员3、手刹5、车轮7、刹车灯9、步进电机10和刹车脚踏板11对系统的工作原理进行说明。
34.发动机启动检测传感器1置于发动机2空气旁通道上，通过检测进入发动机的空气流量可以更准确地判断发动机的启动与熄火。有电流通过时表示发动机熄火。
35.手刹检测传感器4置于手刹9位置处，利用光电传感器来检测手刹是否拉起。有电流通过时表示驾驶人员3未拉手刹5。
36.脚踏板检测传感器12置于刹车脚踏板11处，通过感应脚踏板的位置即可判断刹车是否踩下，此处利用超声波传感器测距实现。有电流通过时表示刹车脚踏板未踩下。
37.刹车灯检测传感器8置于刹车灯9下方，直接与刹车灯9连接，无电流通过时表示刹车灯灭。
38.车轮转速检测传感器6置于车轮7处，利用霍尔传感器进行车速测量。有电流通过表示车轮转动，同时将转速反馈给主控制模块。
39.步进电机10置于手刹5处，与主控制模块连接用于自动控制手刹。
40.如图4所示，本实用新型利用proteus软件和keil软件分别进行电路布置和软件编程。系统以 51 单片机为核心，依靠单片机最小系统以及一些外围元器件实现简单的逻辑控制，以此更好地阐述本实用新型。
41.指示灯d1为非正常泊车指示灯，灯亮表示非正常泊车。
42.指示灯d2为非正常泊车指示灯，灯亮表示非正常泊车。
43.指示灯d3为手刹检测指示灯，灯亮表示手刹未上拉。
44.指示灯d4为刹车脚踏板检测指示灯，灯亮表示刹车脚踏板未踩下。
45.指示灯d5表示车轮转动检测指示灯，灯亮表示车轮转动
46.开关sw1表示发动机启动开关，左拨启动和右拨关闭。
47.开关sw2表示手刹检测传感器，未检测到闭合开关。
48.开关sw3表示刹车脚踏板检测传感器，未检测到闭合开关。
49.开关sw4表示车轮转动检测传感器，未检测到闭合开关。
50.开关sw5表示单片机复位开关，复位单片机。
51.具体逻辑控制包括：开关sw1向左闭合，发动机熄火。闭合开关sw1后如果指示灯d3、指示灯d4和指示灯d5都亮则表示汽车正处于溜车状态，此时则指示灯d1亮，系统自动控制汽车驻车。如果指示灯d3、指示灯d4和指示灯d5至少有一个不亮则表示汽车未溜车，此时指示灯d2亮，人为控制汽车刹车或者驻车。开关sw1向右闭合，发动机启动。指示灯d1和指示灯d2都不亮，此时防溜车系统处于停止工作状态。
52.上述实施只对其中一些本实用新型的一个或多个实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实用新型可能涵盖各种的修改与替换。
53.本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。