一种应对汽车突然爆胎的智能处理系统

1.本实用新型涉及汽车应急处理技术领域，具体涉及一种应对汽车突然爆胎的智能处理系统。


背景技术：

2.高速行驶的汽车如果突然发生爆胎，汽车会瞬间失去平稳，有可能突然掉头甚至倾覆，也有可能与周围物体发生碰撞。不管是新手还是老手，遇到突发状况，由于精神紧张或反应不及时，都很容易发生错误操作，这个时候，轻则虚惊一场，重则车毁人亡。尤其是当爆胎发生时适逢驾驶员分神或单手握方向盘时，情况将更加危险。
3.针对汽车在行驶过程中突然爆胎的问题，据报道部分生产厂家采取瞬间锁死方向盘的方法来提高安全性。这种将方向盘完全锁死从而完全剥夺驾驶员对方向盘操控权的方法，使驾驶员无法根据当前情况对车辆进行调整，有可能会引起更大的交通事故。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种应对汽车突然爆胎的智能处理系统，当汽车突然爆胎时能够快速高效地采取有效的应对措施，防止事故发生。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：
6.一种应对汽车突然爆胎的智能处理系统，包括ecu控制器、tpms接收器、转矩传感器、节气门位置传感器、车速传感器、喷油控制系统、智能方向盘稳定系统和智能制动系统；
7.tpms接收器接收tpms发射器发送的信号、转矩传感器采集方向盘转矩信号、节气门位置传感器采集节气门位置信号、车速传感器采集车速信号，之后tpms接收器、转矩传感器、节气门位置传感器以及车速传感器分别将其采集到的数据信号传输至ecu控制器，ecu之爆胎识别判定模块实时监测四个车轮的胎压并监控其变化情况，当监测到某个车轮发生爆胎时，将立即做出如下响应：（1）智能方向稳定系统瞬间将方向盘锁死以稳定方向，而当司机操控方向盘的转矩达到设定值后方向盘则解除锁死状态并改由司机操控；（2）智能制动系统将启动智能点刹模式，使汽车缓缓制动；（3）向发动机ecu发送信号，使其控制喷油器停止喷油，直至检测到节气门位置传感器归零后又再次检测到节气门开度逐渐变大的信号，喷油器才正常喷油。。
8.进一步地方案为，应对汽车突然爆胎的智能处理系统还包括制动活塞杆限位开关、大气压力传感器和警报器，制动活塞杆限位开关和大气压力传感器分别将其采集到的制动活塞杆限位信号和大气压力信号传输至ecu控制器，ecu控制器对其接收的信号进行分析，并根据分析结果进行调控处理和控制警报器发出警报信号。
9.进一步地方案为，tpms接收器接收的信号包括左前轮胎压信号、右前轮胎压信号、左后轮胎压信号以及右后轮胎压信号。
10.进一步地方案为，所述智能方向盘稳定系统包括方向盘、转向轴、带式制动器、转
向器、调速阀a、单向阀a、溢流阀、液压泵、过滤器和油箱；
11.所述带式制动器包括制动带、制动轮、转动连杆、调整环和锁死液压缸，方向盘通过转向轴和转矩传感器与制动轮相连，转向轴上还设有转向器，所述制动带绕设在制动轮上，制动带通过转动连杆和调整环与锁死液压缸相连；所述锁死液压缸倾斜布置，其内部通过活塞分为有杆腔和无杆腔，所述有杆腔直接与电磁换向阀a相连，无杆腔则通过并联的调速阀a和单向阀a连接电磁换向阀a；
12.所述有杆腔和无杆腔与液压泵和油箱的连接包括以下两种可能的方式：
13.其一为，所述有杆腔通过电磁换向阀a分别连接溢流阀和液压泵，所述液压泵通过过滤器与油箱相连，所述溢流阀直接与油箱相连；所述无杆腔通过电磁换向阀a与油箱相连；ecu控制器与电磁换向阀a的电磁铁yw1相连；
14.其二为，所述无杆腔通过电磁换向阀a分别连接溢流阀和液压泵，所述液压泵通过过滤器与油箱相连，所述溢流阀直接与油箱相连；所述有杆腔通过电磁换向阀a与油箱相连；ecu控制器与电磁换向阀a的电磁铁yw1相连。
15.进一步地方案为，所述智能制动系统包括制动踏板、真空助力器、柔性拉索、制动液压缸、调速阀b、单向阀b、电磁换向阀b、溢流阀、液压泵、过滤器和油箱，真空助力器的柱塞推杆通过机械铰链与制动踏板相连，制动液压缸位于制动踏板的背侧，且制动踏板背侧通过柔性拉索与制动液压缸内的活塞杆相连，制动液压缸水平布置，其内部通过活塞分为左腔和右腔，所述左腔直接与电磁换向阀b相连，右腔通过并联的调速阀b和单向阀b连接电磁换向阀b；
16.所述左腔和右腔与液压泵和油箱的连接包括以下两种可能的方式：
17.其一为，所述左腔通过电磁换向阀b分别连接溢流阀和液压泵，所述液压泵通过过滤器与油箱相连，所述溢流阀直接与油箱相连；所述右腔通过电磁换向阀b与油箱相连；ecu控制器与电磁换向阀b的电磁铁ya1相连；
18.其二为，所述右腔通过电磁换向阀b分别连接溢流阀和液压泵，所述液压泵通过过滤器与油箱相连，所述溢流阀直接与油箱相连；所述左腔通过电磁换向阀b与油箱相连；ecu控制器与电磁换向阀b的电磁铁ya1相连。
19.上述应对汽车突然爆胎的智能处理系统的控制方法具体为：
20.在汽车四个车轮上分别安装tpms发射器，tpms发射器定时向tpms接收器发送胎压及温度信号，且当监测到异常情况时即刻发送，ecu控制器实时获取tpms接收器接收到的胎压及温度信号并监控其变化情况；当ecu控制器监测到某个车轮发生爆胎时，作以下响应：
21.1）智能方向盘稳定系统瞬间将方向盘锁死，当司机操控方向盘的转矩达到设定值后方向盘解除锁死状态并改由司机操控；
22.2）ecu控制器向喷油控制系统发送信号，使其控制喷油器停止喷油，直至检测到节气门位置传感器归零后又再次检测到节气门开度由零逐渐变大的信号，喷油器才正常喷油；
23.3）智能制动系统启动点刹模式，使汽车缓缓制动。
24.其中，采样时间设定为20ms，当连续两次检测到某个轮胎的胎压值低于1.5个当地大气压时，判定为爆胎。
25.上述技术方案中提供的应对汽车突然爆胎的智能处理系统，主要是针对汽车在行
驶过程中突然爆胎，现有生产厂家采取瞬间锁死方向盘的方法来提高安全性的问题，由于这种方式存在背景技术中所述的缺陷，因此本实用新型在锁死方向盘的基础上增设了当司机操控方向盘的转矩达到设定值后方向盘解除锁死状态的智能方向盘稳定系统，以及能够及时启动点刹模式迫使汽车缓缓制动的智能制动系统；其利用ecu控制器接收各个传感器的采集信号，对接收到的信号进行分析处理，并根据分析结果启动智能方向盘稳定系统和智能制动系统，对汽车突然爆胎进行安全应对，有效解决背景技术中存在的缺陷，从而避免交通事故的发生。
26.本实用新型的智能方向盘稳定系统将方向盘转矩传感器和锁死方向盘的带式制动器均安装在方向盘转向轴上，ecu控制器在检测到爆胎的瞬间，方向盘将被锁死，当驾驶员从突然爆胎的变故中反应过来后，可随时获得对方向盘的操控权，且当驾驶员有意识地操作方向盘时，方向盘转矩传感器会产生输出信号，当转矩达到一定数值（如设定为5nm）后，被锁死的方向盘便会智能化地缓缓解除锁死状态而改由驾驶员操控；在前期锁死方向盘可防止车辆因爆胎而突然掉头或倾覆，同时也可以防止驾驶员因惊慌而脱手失控方向盘，而当驾驶员反应过来能够自主控制方向盘时，该智能方向盘稳定系统能够恢复驾驶员对方向盘的操控权，保证操作灵活性。
27.本实用新型的智能制动系统利用制动踏板、真空助力器、柔性拉索、制动液压缸、调速阀b、单向阀b、电磁换向阀b、溢流阀、液压泵、过滤器和油箱，实现智能点刹模式，其效果如同驾驶员缓缓地轻踩刹车而后便快速松开制动踏板一样，每隔数秒钟（准确时间需经调试获得）便重复上述动作，从而使汽车缓缓制动。本实用新型的应对汽车突然爆胎的智能处理系统，能够对突然爆胎作出更加安全和智能的处理，有效避免了单纯锁死方向盘存在的缺陷，大大降低了交通事故的发生率。
附图说明
28.图1为本实用新型所述应对汽车突然爆胎的智能处理系统的电气接口控制电路图；
29.图2为本实用新型所述智能方向盘稳定系统的结构示意图；
30.图3为本实用新型所述智能制动系统的结构示意图。
31.图中：1.方向盘；2.转向轴；3.转矩传感器；4.制动带；5.制动轮；6.转动连杆；7.调整环；8.锁死液压缸；9.转向器；10.调速阀a；11.单向阀a；12.二位四通电磁换向阀a；13.溢流阀；14.液压泵；15.过滤器；16.油箱；17.制动踏板；18.真空助力器；19.柔性拉索；20.改向定滑轮；21.制动液压缸；22.活塞杆挡铁；23.制动活塞杆限位开关；24.调速阀b；25.单向阀b；26.二位四通电磁换向阀b。
具体实施方式
32.为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用新型的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用新型具体请求的保护范围进行严格限定。
33.本实施例采取的技术方案如图1~3所示，一种应对汽车突然爆胎的智能处理系统，包括ecu控制器、tpms（轮胎压力监测系统）接收器、转矩传感器、节气门位置传感器、车速传
感器、喷油控制系统（包括发动机ecu和喷油器）、智能方向盘稳定系统和智能制动系统，tpms接收器接收tpms发射器发送的信号（包括左前轮胎压信号zql、右前轮胎压信号yql、左后轮胎压信号zhl以及右后轮胎压信号yhl）、转矩传感器采集方向盘转矩信号zj、节气门位置传感器采集节气门位置信号wz、车速传感器采集车速信号chs，之后tpms接收器、转矩传感器、节气门位置传感器以及车速传感器分别将其采集到的数据信号传输至ecu控制器，ecu控制器对其接收的数据信号进行分析处理后、根据分析结果发送发动机断油控制信号dy至喷油控制系统、发送智能方向稳定信号yw至智能方向盘稳定系统以及发送智能制动信号ya至智能制动系统；喷油控制系统接收信号后控制喷油器停止喷油，智能方向盘稳定系统接收信号后对汽车方向盘进行方向锁死，且当司机操控方向盘的转矩达到设定值后方向盘解除锁死状态，智能制动系统接收信号后启动点刹模式迫使汽车缓缓制动。
34.如图1所示，应对汽车突然爆胎的智能处理系统还包括制动活塞杆限位开关、大气压力传感器和警报器；制动活塞杆限位开关和大气压力传感器分别将其采集到的制动活塞杆限位信号zdxw和大气压力信号dqy传输至ecu控制器，ecu控制器对其接收的信号进行分析，并根据分析结果进行调控处理和控制警报灯jbd发出警报信号。
35.如图2所示，智能方向盘稳定系统包括方向盘1、转向轴2、带式制动器、转向器9、调速阀a10、单向阀a11、溢流阀13、液压泵14、过滤器15和油箱16；带式制动器包括制动带4、制动轮5、转动连杆6、附有锁紧螺钉的调整环7和锁死液压缸8，方向盘1通过转向轴2和转矩传感器3与制动轮5相连，转向轴2上还设有转向器9，制动带4绕设在制动轮5上，锁死液压缸8倾斜布置，其内部通过活塞分为有杆腔和无杆腔，制动带4通过转动连杆6和调整环7与锁死液压缸8的有杆腔相连，有杆腔直接与二位四通电磁换向阀a12相连，其无杆腔则通过并联的调速阀a10和单向阀a11连接二位四通电磁换向阀a12（若锁死液压缸有杆腔通过电磁换向阀a12连通液压泵14和溢流阀13，则无杆腔连通油箱16；反之，若无杆腔连通液压泵14和溢流阀13，则有杆腔连通油箱16；所述液压泵14通过过滤器15与油箱16相连，所述溢流阀13直接与油箱16相连）；ecu控制器与电磁换向阀a12的电磁铁yw1相连。
36.如图3所示，智能制动系统包括制动踏板17、真空助力器18、柔性拉索19、制动液压缸21、调速阀b24、单向阀b25、二位四通电磁换向阀b26、溢流阀13、液压泵14、过滤器15和油箱16，真空助力器18的柱塞推杆通过机械铰链与制动踏板17相连，制动液压缸21位于制动踏板17的背侧，且制动踏板17背侧通过柔性拉索19与制动液压缸21内的活塞杆相连，制动液压缸21活塞杆与柔性拉索端部之间还设有活塞杆挡铁22和制动活塞杆限位开关23，制动活塞杆限位开关23与ecu控制器相连，向ecu控制器发送制动活塞杆限位信号zdxw，活塞杆挡铁用于限制活塞杆的位置。制动液压缸21水平布置，其左腔直接与二位四通电磁换向阀b26相连，右腔则通过并联的调速阀b24和单向阀b25连接二位四通电磁换向阀b26（若制动液压缸左腔通过电磁换向阀b26连通液压泵14和溢流阀13，则其右腔连通油箱16；反之，若其右腔连通液压泵14和溢流阀13，则左腔连通油箱16；所述液压泵14通过过滤器15与油箱16相连，所述溢流阀13直接与油箱16相连）；ecu控制器与电磁换向阀b26的电磁铁ya1相连。
37.本实施例的应对汽车突然爆胎的智能处理系统，当ecu控制器监测到某个车轮发生爆胎时，立即做出如下响应：（1）智能方向盘稳定系统瞬间将方向盘锁死以稳定方向，驾驶员依然随时有权操控方向盘；（2）向发动机ecu发送信号，使其控制喷油器停止喷油，直至检测到节气门位置传感器归零后又再次检测到节气门开度逐渐变大的信号，喷油器才正常
喷油；（3）智能制动系统将启动点刹模式，使汽车缓慢制动。本实用新型将智能制动系统和制动方向盘稳定系统结合起来，当汽车突然爆胎时能够快速高效地采取有效应对措施，降低交通事故发生率。
38.下面对上述应对汽车突然爆胎的智能处理系统的控制方法进行说明：
39.首先汽车轮胎气压监测系统属于成熟的现有技术，且已经成为大多数汽车的标准配置，我国已经于2019年开始要求新出厂的轿车必须配置轮胎气压监测系统。在汽车行驶过程中，本实施例所采用的ecu控制器实时地从tpms接收器获取四个车轮的胎压值并监控其变化情况，由于爆胎发生的时间很短，一般小于100ms，故采样时间可设定为20ms；安装在4个车轮上的tpms发射器定时（为减少耗电，可设置为1分钟）向tpms接收器（无线）发送胎压及温度等信息，当监测到异常情况（如胎压过高、过低或温度过高等）时则即刻发送，若车辆原配置的tpms系统不满足上述要求，需予以更换。在没有爆胎的情况下，监测到的数值为正常胎压值（2.3~2.5个大气压），当连续两次监测到某轮胎的胎压值均低于1.5个当地大气压时，则判定为爆胎。
40.当ecu控制器监测到某个车轮发生爆胎时，将作出以下响应：
41.1）智能方向盘稳定系统将方向盘锁死，当司机操控方向盘的转矩达到设定值后方向盘解除锁死状态；
42.当ecu控制器检测到某个车轮发生爆胎时，在爆胎瞬间锁死方向盘，但不完全剥夺驾驶员对方向盘的操控权，当驾驶员从突然爆胎的变故中反应过来后，可随时获得对方向盘的操控权，且当驾驶员有意识地操作方向盘时，方向盘转矩传感器会产生输出信号，当转矩达到一定数值（本实施例设定为5nm）后，被锁死的方向盘便会缓慢地解除锁死状态而改由驾驶员操控，之所以缓慢解除制动状态是为了防止发生猛打方向盘的情况，其动作原理如图2所示，上述方向盘转矩传感器和锁死方向盘用的带式制动器均安装在方向盘转向轴上，对于采用电动助力转向系统（epas）的车辆，由于其已经配置了方向盘转矩传感器，故只需另外加装带式制动器即可。
43.前面已经在背景技术中提及，目前针对汽车在行驶过程中突然爆胎的问题，据报道部分生产厂家采取瞬间锁死方向盘的方法来提高安全性，这种将方向盘完全锁死从而完全剥夺驾驶员对方向盘操控权的方法存在一定缺陷。例如，针对直行或转弯过程中突发的爆胎问题，瞬间锁死的方向盘只能使汽车沿着原车道行驶或转圈，而本实用新型锁死的方向盘一开始可防止车辆因爆胎而突然掉头或倾覆，使汽车稳定行驶一段时间，这就能为驾驶员赢得不少反应时间，即便驾驶员在爆胎前后有所分神和惊慌，也应有足够的反应时间获得对方向盘的操控权，获得方向盘操控权之后，驾驶员即可根据自身所处情况进行自行调整；针对车辆即将准备转弯或车辆由弯道即将进入直行道时突发爆胎的问题，由于此时驾驶员处于全神贯注且双手紧握方向盘开车的状态，其既不可能也不应该分神，在这种情况下的车速一般也不会太高，因此留给驾驶员的反应时间正常情况下是足够的；但是，对于没有使用本实用新型的汽车而言，由于其突然发生爆胎后会可能瞬间失去平稳，方向盘也完全有可能因司机的惊慌而脱手失控，汽车有可能突然掉头甚至倾覆，也有可能与周围其它物体或车辆发生碰撞，从而有可能引发严重的交通事故。但对于使用了本实用新型的汽车，情况则可能完全不同，锁死的方向盘至少可防止车辆因爆胎而突然掉头或倾覆，也可防止司机因惊慌而脱手失控方向盘，这就能为司机赢得不少反应时间，从而使司机完全有可
能及时获得对方向盘的控制权，及时地操控车辆改变行驶方向。所以，在上述两种最不利的情况下，使用了本实用新型的车辆比没有使用本实用新型的车辆要安全许多。
44.参考图2，在汽车正常行使条件下，ecu控制器无输出信号，二位四通电磁换向阀a12的电磁铁yw1不得电，二位四通电磁换向阀a12右位工作，锁死液压缸的无杆腔经调速阀a10缓慢进油，活塞杆被缓慢推动到极限位置，方向盘可自由旋转；当汽车突然爆胎时，ecu控制器便输出方向稳定信号yw，智能方向盘稳定系统中的二位四通电磁换向阀a12的电磁铁yw1得电，二位四通电磁换向阀a左位工作，锁死液压缸的有杆腔快速进油，活塞杆被推动快速移动，并通过转动连杆6拉紧制动带4，快速锁死方向盘1；当驾驶员从突然爆胎的变故中反应过来并有意识地操作方向盘时，方向盘转矩传感器会产生输出信号，当转矩达到一定数值（设定为5nm）后，ecu控制器便撤除方向稳定信号yw，二位四通电磁换向阀a12的电磁铁yw1失电，二位四通电磁换向阀a右位工作，锁死液压缸的无杆腔经调速阀a缓慢进油，活塞杆被缓慢推动，被锁死的方向盘便会缓慢解除锁死状态而改由驾驶员操控，这里采用缓慢解除锁定是为了防止因驾驶员的操作惯性而产生猛打方向的情况。
45.2）ecu控制器向喷油控制系统（包括发动机ecu和喷油器）的发动机ecu发送信号，使其控制喷油器停止喷油，这样操作的原因是，突然爆胎后驾驶员很可能会因为紧张而忘记松开油门，该操作旨在不管驾驶员是否脚踩油门踏板，喷油器都不会喷油，从而有效地降低车速；直至检测到节气门位置传感器归零，说明驾驶员已经完全松开油门踏板后方可恢复正常喷油功能，此后如果检测到节气门开度由零逐渐变大时，说明驾驶员已经开始正常地控制油门，喷油器便可以正常喷油了；
46.3）智能制动系统启动点刹模式，完成汽车缓缓制动。
47.当ecu控制器检测到某个车轮发生爆胎时，使发动机断油并稳定方向盘，同时自动启动智能制动系统，开启智能点刹模式，其效果如同驾驶员缓缓地轻踩刹车而后便快速松开制动踏板，每隔数秒钟（准确时间需经调试获得）便重复上述动作，从而使汽车缓缓制动。另外，当节气门位置传感器归零后，又检测到节气门开度由零逐渐变大的信号时，说明驾驶员已经能够正常地控制油门和刹车了，ecu控制器便会撤除智能刹车信号，智能制动系统便停止工作，或当车速低于每小时5公里时，智能制动系统也将自动停止工作。
48.其动作原理如图3所示，在汽车正常行使条件下，ecu控制器无输出信号，二位四通电磁换向阀b26的电磁铁ya1不得电，二位四通电磁换向阀b右位工作，制动液压缸左侧进油，活塞杆被推到最右端，活塞杆与制动踏板采用柔性拉索19连接，在制动踏板17没有被踩踏的情况下，将柔性拉索19调整到适当张紧但又无张紧力状态；由于采用了柔性拉索且在正常情况下没有张紧力，因此其不会影响制动操作，且当踩踏制动踏板17时既不会对活塞杆造成任何影响也不会受到任何额外的阻滞力，更不可能被卡死，因而完全可以正常刹车。当汽车突然爆胎时，ecu控制器便输出制动信号ya，智能制动系统中的二位四通电磁换向阀b26的电磁铁ya1得电，二位四通电磁换向阀b26左位工作，制动液压缸右腔经调速阀b24缓慢进油，活塞杆被推动缓缓左移，并通过柔性拉索19拉动制动踏板17顺时针缓慢转动，当活塞杆上的活塞杆挡铁22触碰到制动活塞杆限位开关23（其具体安装位置经调试获得）后，表示已经对汽车产生制动，在持续1秒钟后，ecu控制器便撤除制动信号ya，二位四通电磁换向阀b26的电磁铁ya1失电，二位四通电磁换向阀b右位工作，制动液压缸左腔快速进油，活塞杆被快速推到最右端。该步骤与驾驶员缓慢地轻踩制动踏板而后快速松开从而实现点动刹
车效果一样。持续5秒钟后，ecu控制器再次输出制动信号ya，上述点动刹车过程再完成一个工作循环，直至节气门位置传感器归零后又检测到了节气门开度由零逐渐变大的信号或当车速低于每小时5公里时，ecu控制器才完全撤除制动信号ya，智能制动系统完全停止工作。
49.由于汽车在静止或车速较低（如低于5公里/小时）状态时，即便发生爆胎也不会有太大危险，因此本实用新型对上述情况下的爆胎将不做响应，ecu控制器对车速进行监控即为此目的。
50.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本实用新型中记载内容后，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本实用新型的保护范围。