项目案例3——简便误踩油门自动刹车实用化装置

汽车是当代社会必须的日常工具，驾驶汽车是必须掌握的基本技能。油门和刹车的操作控制装置是汽车零部件中最重要的安全控制装置。

对于初学汽车驾驶的新手而言，最害怕的就是一不小心误将油门当刹车踩踏，从而造成安全事故的发生；即使是老驾驶员，在精神紧张、疲惫、突发疾病以及遇到紧急突发事件等非正常情况时，也不敢保证不会出现误将油门当刹车踩踏的情况发生。

研究背景数据

数据来源：国家统计局2019年统计、美国NHTSA

研究目的

设计一套机构精简、安装简便、智能控制、高可靠性、隐蔽式运行，完全不影响正常驾驶的误踩油门自动刹车装置，真正实现实用化。

二、现有方案分析

通过检索中国学术期刊网、万方数据资源系统、维普科技期刊文摘索引等资源，现有的误踩油门自动刹车专利主要有以下四类，均未得到有效的实际运用：

类型一：机械拉力式

在刹车踏板下方设置继电器、拉力器、动滑轮等组件，当油门踏板踏至触发开关位置继电器导通，使拉力器伸缩杆回缩并拉动动滑轮连同刹车踏板向下摆动，使车辆进行刹车制动。

缺陷： 无程序判断和智能化设置，判断误踩油门过于简单，偶发大力踩油门会导致刹车机构运作；刹车踏板下方及后周围布置太多机械或电磁机构，存在极大安全隐患。

类型二：机械联动式

安装刹车踏板和油门踏板机械联动分离装置，在油门踏板增设一个可自动回位的联动臂，在刹车踏板增设固定及活动转盘和若干推动块，当系统检测到误踩油门时，通过转动装置驱动联动臂转动，将刹车踏板和油门踏板硬性连接进行刹车。

缺陷： 在油门踏板和刹车踏板之间增加联动机械机构，极易出现错误联动情况，过多的机械装置也存在极大安全隐患。

类型三：加速度传感器式

在油门踏板下安装加速度传感器，当加速度传感器传至的数字信号值大于预设值的加速度值时，判定为猛踩油门，将其转化为数字信号并传至单片机，控制断油式电磁阀，切断汽车油路制动刹车。

缺陷： 安置的加速度传感器多以触点参照物位移或安置电容和力矩线圈形式测量行程和速度，存在机构复杂、难以安装的问题；急加速易导致加速度达到设定值，易导致误制动；加装的断油式电磁阀，也存在极大安全隐患。

类型四：ECU深度改装式

油门踏板安装电子油门角位移传感器，汽车ECU控制器接收油门踏板的角位移并计算判断为误踩油门，ECU控制器输出发动机断油控制信号启动电子手刹信号，同时控制制动液压缸靠近制动踏板侧油腔进油，车辆制动。

缺陷： 涉及对汽车深度改装，破坏原厂安全协议，存在更大的安全隐患和法律隐患。

⚠️ 现有方案共同缺陷：机构复杂 + 安装麻烦 + 误判率高 + 安全隐患大 + 没有刹车踏板回复初始位置的设计 + 无法实际运用

三、设计思路

关键问题

要突破现有误踩油门自动刹车设计方案固有缺陷、无法实用化运用的难题，关键问题如下：

1. 1. 通过编程实现对误踩油门踏板情形相对准确的判断，和对刹车踏板回弹进行智能控制
2. 2. 完全不改动原车安全和结构前提下，设计一套精简的机构控制刹车踏板
3. 3. 装置须结构精简、安装简便、隐蔽运行，无任何附加安全隐患

解决方案

对于判断误踩油门踏板情形，考虑到之前已有的设计方案要么使用简单促动开关（容错率低、误判率高），要么加装加速度传感器（超车或上坡急加速情形易误判），故采用可编程促动开关对"深踩油门踏板（一踩到底）+ 持续一定时长"的情形判断为误踩油门踏板，较为科学和合理，可以覆盖绝大多数误踩油门踏板情况。

对于机械机构，考虑到之前已有的设计方案在刹车踏板下方及后周围布置了一定的机械或电磁机构，存在极大安全隐患。故采用一套小巧金属支架固定于刹车踏板原车螺栓支点上，在足够扭力电机带动下用金属拉索的方式对刹车踏板进行控制。

工作流程

四、技术参数验证

推力计算

《机动车运行安全技术条件》（GB7528）要求：行车制动踏板力不应大于500N。

推力 = 电机转矩 × 减速比 × 5.338 ÷ 丝杠导程
= 0.5 × 2 × 5.338 ÷ 10 = 533N

参数验证表

方案对比

现有方案： 结构复杂、安装麻烦、误判率高、安全隐患大、无自动复位、无法实用化

本装置： 结构精简、安装简便、误判率低、零附加隐患、自动复位、真正实用化

五、创新成果

核心创新点

• • 判断创新： 采用"深踩到底+持续一定时长"的判断方式，避免急加速超车时的误判
• • 机构创新： 小巧金属支架+金属拉索，固定于原车螺栓，不改线路
• • 控制创新： 可编程模块智能控制刹车踏板回弹，不影响正常驾驶
• • 安全创新： 完全不影响原车安全设计，隐蔽运行，零附加隐患

成果荣誉

• • 📖 论文发表：《少知识》杂志拟录用
• • 📝 专利申请：申请号202410798169.0
• • 🏆 科技创新奖：第39届成都市大赛优秀奖

实用价值

本装置具有结构精简、安装简便、隐蔽运行特点，无附加安全隐患，具有一定的实用价值，可推广使用。

作者：笑蓉科技\ 指导单位：四川笑蓉科技

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