汽车紧急制动警示装置的设计

邵长青

（浙江经贸职业技术学院,杭州 310018）

0 引言

近几年，汽车工业大量发展；同时公路越来越宽敞，汽车的行驶速度可以越来越快。以上两个原因，造成我国汽车总数交通事故长期保持在20万以上，死亡人数保持在6万以上，其中追尾事故占到事故的50%。造成追尾最主要的原因是警示不及时，当汽车出现紧急情况或者出现故障时，由人手动打开危险警报灯（双跳灯）警示。但是很多时候根本来不及做这些事情，本来是很小的事故，但是来不及点亮危险警报灯而造成了更大的损失。本文设计了一套汽车紧急制动警示装置，它能使后面的汽车很好地分辨前面汽车是急刹车还是缓刹车。

1 汽车紧急制动警示装置的设计基本思路

汽车紧急制动警示装置的设计基本思路就有利用前车自动点亮的危险警报灯提醒后车注意安全。具体如下：汽车紧急制动警示装置在紧急制动时，能够自动打开警示灯闪烁警示（紧急制动传感器判断汽车是否进行紧急制动，如果出现紧急制动，传感器自动接通，接通信号输给控制模块，控制模块点亮警示灯），后车驾驶员就能很好地分辨前车是急刹车还是缓刹车，从而提前做好减速避让措施。当驾驶员把车速提高到正常的速度（40km/h）时，危险警报灯自动熄灭，不需要人为的操纵。

设计的紧急制动警示装置总共包括三部分，分别是传感器（车速传感器、紧急制动传感器）、执行器（继电器、电子频闪器、危险警报灯）、电子控制单元。此装置的工作原理图如下图1所示。

图1 汽车紧急制动警示系统结构图

2 汽车紧急制动警示装置的结构设计

2.1 紧急制动传感器的确定

紧急制动传感器选用水银传感器。水银传感器结构非常简单，一个完全密封的玻璃容器当中存着一小滴水银，为了防止氧化，注入惰性气体或者直接抽成真空，同时在容器（静态时）远离水银的一端引出两个电极，结构如图2所示。水银传感器的工作原理也相当简单，在汽车进行紧急制动时，产生减速度，这个时候因为惯性作用，水银传感器也产生减速度，水银就会往减（加）速度方向流动，原来两个电极之间是断开的，现在水银因为是导体，就把两电极接通，这样水银传感器就发出信号，最后传输给ECU。

图2 水银传感器的结构

2.2 车速传感器的确定

汽车上有现成的车速传感器，所以不需要单独安装新的车速传感器。大部分汽车有的车速传感器都是磁感应式的。信号盘、永久磁铁、一组感应线圈、屏蔽装置、传输线构成了车速传感器。信号盘有一定数量的凸齿，装在变速器的输出轴上，随着变速器的输出轴转动。感应线圈绕在永久磁铁上，永久磁铁用来产生磁场，感应线圈用来感应电动势。结构如图3所示。

图3 车速传感器的结构

2.3 电子控制单元中的单片机确定

电子控制单元（车载电脑）相当于电脑的CPU一样，英文简称为ECU,它是以单片机为核心，电阻、晶体管、门电路等其他电子元件为辅，同时加入使电脑能自行运转的软件控制程序的电子控制装置。结合紧急制动警示控制系统的特点，需要选用具有多功能模块、逻辑运算快、成本低、集成度高的单片机，所以选用了freescale生产的单片机。所选用的单片机为MC9S12单片机。

3 实车实验

3.1 各部件安装位置的确定

为了方便安装及提高线路的紧凑性，紧急制动传感器安装在单片机的旁边，同时危险警示灯的频闪器和继电器也一起安装在一起，最后把这些部件一起装于一个密封的塑料盒子里面。

为了接线方便，在排除信号干扰的前提下，把整个紧急制动警示装置安装于汽车蓄电池的旁边。同时把此装置的两根引出导线接到蓄电池的正负极，另外两根导线与危险警示灯项链。

3.2 实验内容及实验结果

所有的部件都安装到位且导线连接好后，要对汽车紧急制动警示装置进行实验。在本次实验当中，为了验证汽车紧急制动警示装置在低速、中速、高速各种状态下都能发挥良好的作用，测试选用了具有代表性的三个车速：分别是40km/h,70km/h,100km/h。实验结果表明紧急制动警示装置在高，中、低速三种状态在紧急制动下都能自动点亮危险警示灯。

4 结论

汽车安全性是重大的世界性课题，各国都在进行汽车安全性研究，不断的开发各种新技术来提高汽车的安全性，从而降低人员的死伤率。本课题的任务是自主开发一套汽车防追尾技术（汽车紧急制动警示系统），对研发电控制动系统提供技术参考。从实验的结果来看，汽车紧急制动警示系统效果较良好，各部分功能都能实现。

[1]李铭泽.传感器在汽车上的应用及性能要求[J].天津大学学报，2012:14-15.

[2]刘一玮.几种车速传感器的结构及工作原理[J].大连理工大学学报,2013:34-36.

[3]罗亚非.单片机应用基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011:57.