一种简易的汽车防误踩油门电子控制系统的设计周胜利1，冯勇1，骆美富1，郑尧军1，胡国华2，孙挺2，柯晓华2（1.浙江经济职业技术学院，杭州310018；2.缙云县职业中等专业学校，浙江丽水321400）摘要：为了防止驾驶员在紧急制动时误踩油门踏板的情况，结合刹车制动的工作原理与误踩油门的原因，开发了一种简易的防误踩油门系统。

主要设计了控制电路并通过实验验证了系统的可行性，与以往的误踩油门系统相比，本系统工作原理简明，可靠性好，稳定性高，在误踩油门的情况下有效地降低刹车距离。

关键词：误踩油门踏板；自动刹车；汽车主动安全中图分类号：U467文献标识码：A文章编号：1001-7119（2015）07-0218-04Design of a New System to Prevent from Mistaking Accelerator for BrakeZhou Shengli 1，Feng Yong 1，Luo Meifu 1，Zheng Yaojun 1，Hu Guohua 2，Sun Ting 2，Ke Xiaohua 2（1.Zhejiang Technical Institute of Economics ，Hangzhou 310018，China ；2.Jinyun Vocatiol School ，Lishui 321400，China ）Abstract ：To prevent stepping on the wrong gas pedal in an emergency,combined with the principle of brake and the reason of mis-operation on accelerator pedal,a new type of anti-operation step on the gas system was designed.We have designed the control system,and through many experiments we have proved the way is pared to the previous error step on the gas system,The system has reduced the distance efficiently when stepping on wrong gas pedal.Keywords ：mis-operation on accelerator pedal ；automatic brake ；automobile active safety technology收稿日期：2015-04-30基金项目：2011年度浙江省公益性技术应用研究计划项（2011C21004）。

作者简介：周胜利（1977-），男，浙江天台人，工程师，研究方向为汽车运用与检测。

0前言在汽车驾驶过程中，误将油门踏板当成刹车踏板，通常会造成严重的交通事故。

误踩油门带来的严重后果在于往往涉及到严重的财产损失、人身伤害[1]。

根据目前汽车采用的两类油门控制方式：机械式油门控制和电子式油门控制的特点[2]，以往的研究大多针对前者进行机械辅助系统的改造或加装，其特点是通过机械方式进行干预，已有相关的专利发明登记，其存在着改造或加装成本高、误动作频率高、安装麻烦、不同车型通用型差等不足。

为更好地解决以上缺陷，本研究结合误踩油门的无意识行为，通过有意识的技术性控制，降低事故发生的概率；针对电子油门系统的特性，以加速踏板位置传感器加速度阈值作为干预条件，通过ECU 开启干预控制，忽略急加速信号，同时开启电子油门系统的刹车优先功能，以意识和技术控制的双重保险对防误踩油门电子控制系统进行了技术研究。

系统进行了试验测试，试验结果表明对低速移库等驾驶情况防误踩油门效果可靠，电子控制系统采用模块化方式，在原有踏板插头上直接加装，适合量产、加装方便、效果明显。

1整体设计方案第31卷第7期2015年7月科技通报BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.31No.7Jul.2015第7期本系统根据总体设计要求，主要有两部分组成：正常加速控制装置和防误踩油门控制装置。

其中防误踩油门主要包括触发信号装置、电子控制装置、制动干预装置。

系统框图如图1所示。

图1系统组成Fig.1System component1.1正常加速控制装置的设计如前所示，误踩油门往往发生在低速前后移动或高速紧急情况下因驾驶技术不熟练、疲劳驾驶、过度紧张等无意识行为下发生，通过在方向盘上加装正常加速开关，让驾驶者在有意识状态下，开启加速开关才能正常加速，而在无意识状态下，因正常加速开关没有开启，系统自动进行防误踩油门的干预控制，从而达到第一层的低成本干预保险。

系统的设计技术方式如图2所示。

图2正常加速控制装置的技术设计Fig.2The technical design of normal acceleration controlequipment1.2防误踩油门控制装置的设计电子油门的结构原理是驾驶员踩加速踏板，踏板位置由加速踏板位置传感器转化为电信号输入发动机ECU ，ECU 控制节气门电机动作，从而控制节气门开度，出于安全考虑，电子油门系统设计了各种安全模式和刹车优先模式[3]，以大众帕萨特领驭轿车为例，电子油门系统的电路原理图[4]如图3所示。

防误踩油门控制装置基于电子油门系统的安全模式和刹车优先模式，采用信号阻断的方式实现防误动控制。

其控制原理如图4所示。

系统的逻辑关系如下：车辆在常规行驶过程中，防误踩油门装置开关处于开启（断开）状态，防误踩油门装置对油门踏板车辆正常行驶加速所需的信号不进行处理，直接输入发动机ECU,保证车辆具有正常的行使功能。

图4电子油门式防误踩油门控制原理Fig.4Electronic throttle style of anti mistakenly stepped on theaccelerator control principle在开启（断开）防误踩油门装置开关情况下，由于无意识行为造成的急加速（如车辆处于倒车、前面遇障碍物、超车等特殊情况）中，防误踩油门控制装置将起作用。

防误踩油门控制装置对输入的加速踏板位置传感器信号阈值进行判别，识别出无意识行为的误踩动作，防误踩油门控制装置对输入的加速信号进行阻断控制，输出的加速踏板位置信号，并启用车辆的刹车优先模式，接通车辆制动开关，使该车的急加速功能失效，从而实现驾驶员无意识状态下的防误踩油门控制。

图3领驭电子油门系统的电路原理图Fig.3PASSAT B5Electronic throttle system circuit principlediagram周胜利等.一种简易的汽车防误踩油门电子控制系统的设计219第31卷科技通报若车辆需要急加速，则需有意识地闭合（接通）防误踩油门装置开关，并经控制单元计算，确认车辆行驶处于安全可控状态，防误踩油门控制装置对输入的加速踏板位置传感器信号不处理，直接输出，确保驾驶员在有意识状态下进行正常的急加速功能。

2信号触发与控制电路的设计2.1正常加速控制开关电路的功能按常规左侧控制的意识性特点，在方向盘左手大拇指位置设置一个回位式的加速开关，开关接通时为防误踩油门控制器输入12V高电平信号，闭合（接通）防误踩油门装置开关，并经过控制单元的计算，车辆处于可控状态，此时急踩油门可正常急加速。

急加速完成后，防误踩油门装置开关自动处于开启（断开）状态。

2.2加速度阈值信号判别模型的建立控制单元的难点在正常行驶条件下，对加速踏板输入信号的处理与加速度阈值判别。

判断油门加速度是否属于常规加速还是急加速；因此，需要对加速度阈值建立判别模型。

节气门的旋转角度A与节气门位置传感器的输出电压V0呈线性的关系，k1为线性常数[5]。

设节气门位置传感器触点转动时的位移为：其中r0是节气门位置传感器转子的半径。

设油门踏板的位移是L1，k2为一线性常数，则可由油门踏板传动机构原理可得：由上式可得：由式(2.4)可知，油门踏板的位移L1与节气门位置传感器输出的电压V0是线性输出关系，因此通过电压V0可线性反映L1。

踩踏油门踏板，通过对电压的测量我们可以得到：设k3=2πk2r0360k1，则可求得油门踏板加速度a：可见，油门踏板的加速度值是所测电压的二次微分值，在系统控制单元中将对所测电压值做相应处理。

2.3防油门误踩控制系统的功能及其设计汽车防误踩油门电子控制系统（以下简称防误踩系统）外围电路主要包括信号采集电路、电源转换电路、报警电路和执行机构控制电路。

误踩系统）用于处理节气门位置传感器和雷达测距传感器传送的信号。

首先，中央控制单元计算所提取的节气门实时电压的二次微分值，根据车辆行驶的状况（如车辆处于倒车、前面遇障碍物、超车等特殊情况）、车辆与障碍物的距离；确定油门加速度的阈值；最后将计算所得加速度值与其阈值进行比较。

防误踩系统具有以下功能：当加速开关有效（闭合）时，防误踩系统对当前油门踏板位置信号不进行任何处理，直接通过继电器把油门踏板信号全部输出到汽车ECU电脑板上。

当加速开关无效（断开）时，防误踩系统采集当前油门踏板位置，计算出当前油门踏板是否属于急加速状态。

如果当前油门踏板属于急加速状态，防误踩系统就通过控制继电器对油门踏板信号进行拦截；反之，如果油门踏板属于正常加速状态，则防误踩系统直接通过继电器把油门踏板信号全部输出到汽车ECU电脑板上。

防误踩油门系统的核心部分就是其控制单元--中央处理器和外围设备。

整个防误踩油门系统的传感器模块、行车制动器模块都要中央处理器的控制，传感器的感知的信息也在处理器中完成。

同时防误踩系统是车载式，控制单元设计时应选用功耗低、体积小、含有多个I/O端口处理器。

根据功能的要求制作了控制单元的硬件（见图5）和系统软件设计的流程（见图6）3试验结果与实验数据3.1加速度位置传感器触发阈值的测试制作加速踏板与信号采集台架，模拟正常踩加速踏板和紧急制动的动作，将加速踏板位置信号、单位响应时间信号与单位响应电压变化信号等进行模型测试。

V0=k1AL0=A360·2πr0L1=k2L0L1=2πk2r0V0360k1V0=f(t)L1=k3f(t)a=L1''=f''(t)220第7期3.2整车试验3.2.1安装调试试验车为大众帕萨特领驭轿车。

将防误踩油门控制装置制作成小模块，输入端配6针母插头，刚好插到加速踏板位置传感器上；输出端配6针公插头，刚好和加速踏板位置传感器线束插头相连。

3.2.1误踩油门测试未开启正常加速开关情况下，实验结果如表1所示。