汽车制动故障智能监控报警系统研究

傅鹤川

摘要：在这项研究工作中，通过刹车故障监测电路，不断检查刹车状态并反馈给驾驶员。柔性传感器被用来将异常车轮上的功率转换成与在刹车缓冲处连接的电源相对应的电压。事故控制器是一种使用柔性传感器发送信号到监控器的技术。该框架包括两种驱动模式：编程模式和手动模式。在编程模式下，传感器将是动态的，取决于哪个传感器检测到了障碍物，它将执行前进、减速和制动的相关任务。在手动模式下，传感器将停用，转向和制动系统将由驾驶员控制。

Abstract： In this research work， through the brake fault monitoring circuit， the brake status is constantly checked and fed back to the driver. The flexible sensor is used to convert the power on the abnormal wheel to the voltage corresponding to the power supply connected at the brake buffer. Accident controller is a kind of technology that uses flexible sensor to send signal to monitor. The framework includes two driving modes： programming mode and manual mode. In programming mode， the sensor will be dynamic， depending on which sensor detects an obstacle， it will perform tasks related to forward， decelerate， and brake. In manual mode， the sensors will be deactivated and the steering and braking systems will be controlled by the driver.

关键词：汽车;制动故障;智能监测

Key words： automobile vehicles;brake failure;smart brake monitoring

中图分类号：U270.35;U279                             文献标识码：A                                文章編号：1674-957X（2020）21-0195-02

1  项目简介

如今交通事故的发生是有很多原因的，最主要的原因之一就是刹车失灵，它通常是由刹车保养不当导致的，因此，出于安全考虑，对刹车检查是非常重要的事情，功能正常的刹车系统能够避免车祸或将事故造成的损害降至最低，这尤其与人的生命和福祉迫切相关。我们很高兴向您介绍我们的最新研究“汽车制动故障智能监控系统”。这是带有柔性传感器事故控制器系统，经过了系统性的测试，验证了其可靠性，计划用于汽车车辆。刹车是一种机械装置，制动器阻碍在两个物体的相对运动，并改变运动物体的运动动能，使其转变为热能散入大气。刹车通常和轮胎一样与运动有关。当制动器表面过热时，有时会出现制动失效。此外，如果有制动液溢出，造成传动损失。

制动系统是汽车上最重要的安全系统，它能够在接收到制动指令后立即减速或停车，这将有助于避免事故的发生。不正常工作的制动器将无法完成其设计的工作，并且在需要时也不会有效，尤其是在紧急停车情况下。应定期检查制动器，以了解和保证制动系统的功能。检查过程中进行实际目视检查，测量垫和制动蹄厚度，检查制动片和制动蹄的磨损是否均匀，检查转子是否有跳动和烧蚀，检查硬件以确保其工作正常，并正确调整。确保轮缸、制动管路和制动总泵没有泄漏，检查卡钳有无磨损、自由移动和液体泄漏，并检查制动液的液位和状态。检查刹车和刹车传感器的布置是否正确[1]。

所有这些部件都必须处于良好的状态并正常工作，以便车辆在行驶过程中具有100%的制动有效性。例如，制动液是一些看似简单的东西，随着时间的推移，它会随着空气中水分的吸收而受到污染，这可能会降低制动系统内液压系统的有效性，从而导致制动踏板对传动的响应变差，从而导致制动功率略有延迟或降低。我们建议在每次更换机油时检查制动系统，或至少每6个月或大约每一万公里检查一次。然后，如果检查发现制动系统存在任何问题，为了您自己和他人的安全，请进行维修，使您车辆的制动系统100%有效地工作。

2  研究目标

在目前的形势下，意外事故已成为一个真正令人担忧的问题。到目前为止，灾难发生的几率和频率达到了创纪录的高度。具有高速行驶能力的车辆的减速机制的好坏事关重大。车辆制动不当可能会导致严重的事故，因为停车分离时间适度较长，制动器的有效性提高，尤其是在车辆混合的情况下。通常用于减速机构的介质（刹车油或压缩空气）目前可以通过当前电子容量提供的速度和精度进行控制[2]。

①通过安装使用挠性传感器的传感器控制制动器，改进传统车辆的制动系统。

②采用嵌入式设计，使制动过程更舒适。

③尽量提高安全性，防止碰撞，从而避免事故发生。

④采用不同类型的传感器，这些传感器持续监测车辆状况，并在紧急情况下做出响应。

⑤为了改进制动系统，我们使用柔性传感器，它将力转换为电压。

⑥挠性传感器连接在车辆的后部，当我们施加制动时，它会持续监测制动状态。

⑦前车施加制动的力度显示给后车，后车驾驶员了解前车的制动力度，并在驾驶时施加相同的制动量。

⑧我们在行驶过程中不需要踩下制动器，以降低车辆油耗。

3  实验方法

本项目拟采用的设备包括电池和功率调节器、控制器和挠性传感器、连续性传感器、LCD显示屏（16*2）、输出制动指示灯。如图1所示。

电池是一种由至少一个电化学电池组成的小玩意，它与外界有联系，用来控制电子设备，例如聚光灯、手机和电动汽车。当电池提供电能时，它的正极是阴极，负极是阳极。

在拟定的系统中，控制器在挠性传感器和连续性传感器的帮助下用于感应制动百分比，并用于根据挠性传感器值计算制动百分比，并借助16*2 LCD显示屏和LED指示进行连续监控。

挠性传感器连接到车辆后轮，当压力施加到挠性传感器上时，传感器弯曲程度与施加在制动片上的力成比例，它将力转换为电压，并将挠性传感器的输出与流量传感器的弯曲量成比例。

传感器可以通过4到20毫安的电流输出作为一个连续脉冲，也可以将这些数据修改为公开的可定制的交换产量信号。根据所需的应用程序建立，可以通过非挠性或适应性强的测试来实现这种测试，就像定制的测试长度一样，当车辆中的制动器出现功能故障时时，它开始发出响铃声。当控制器收到电源但未检测到框架上的制动器时，它开始发出响声并显示制动器故障[3]。

本控制系统的工作原理，首先打开电路的电源，然后打开电路，电源为12V或9V，作为初始电源，它给电压调节器（7805）提供恒定的5V电源，供电路工作测量弯曲或角度偏移量的装置。通常，柔性传感器是由可变电阻表面组成的，通过弯曲传感器可以改变电阻的大小。

柔性传感器的一端连接到控制中心的模拟输入A0，柔性传感器的另一端连接到地。一个1kΩ的电阻连接在A0和+5V之间，这意味着当力作用在刹车片上时，柔性传感器开始弯曲或偏转，然后相应的LED灯亮起。当压力施加到挠性传感器上时，柔性传感器连接到所有车轮上，并根据施加在制动片上的力成比例施加偏转。柔性传感器只是一个可变电阻器，它可以被设计成与另一个电阻器一起测量简单电压的分压器样式。

系统的工作存在幾个状态，第一个状态，当驾驶员踩下制动踏板使汽车减速时。制动系统将照常工作，控制器似乎没有激活。第二个状态，当驾驶员松开油门踏板汽车开始制动，踩下制动器和离合器踏板，速度传感器、制动传感器和离合器传感器将向控制器发送信号。在汽车再次行驶之前，制动器将保持锁定状态。第三个状态，驾驶员踩下油门踏板，启动速度档并释放制动和离合器踏板。实验实物模型如图2。

本控制系统包括两种驱动模式：编程模式和手动模式。在编程模式下，传感器将是动态的，取决于哪个传感器检测到了障碍物，它将执行前进、减速和制动的相关任务。在手动模式下，传感器将停用，转向和制动系统将由驾驶员控制。

4  结果与讨论

①我们通过使用安装柔性传感器控制的制动器，改进了传统车辆的制动系统。

②我们提供防撞安全，从而避免事故发生。

③采用不同类型的传感器，持续监测车辆状况，并在紧急情况下做出响应。

④为了通过使用柔性传感器改进制动系统，它将力转换为电压。

⑤挠性传感器连接在车辆的罕见端部，当我们施加制动时，它会持续监测制动状态。

⑥前车施加制动的百分比显示给后车，后车驾驶员了解前车的制动百分比，并在驾驶时施加相同的制动量。

⑦我们在驾驶时不需要踩下刹车片，从而避免了增加车辆燃油消耗。

5  结论

本文所提出的用于智能制动系统的装置有很多潜在的应用，特别是在发达国家，智能车辆的研究正受到广泛关注。在本研究项目中，我们将详细讨论使用挠性传感器及汽车刹车故障指示的智能刹车监控系统。通过安装柔性传感器控制的制动器，对传统车辆的制动系统进行了改进。挠性传感器连接在车辆的末端，当我们施加制动时，它不断地监测制动状态，前车显示给后车，后车驾驶员了解前车的制动百分比，并在行驶过程中施加相同的制动量。我们试图通过在行驶过程中减少不必要的踩下刹车片来避免增加车辆的油耗，并且我们将通过在车辆后部显示前车制动百分比来避免事故的发生。

参考文献：

[1]胡云峰，曲婷，刘俊，等.智能汽车人机协同控制的研究现状与展望[J].自动化学报，2019，45（7）：1261-1280.

[2]周勇.智能车辆中的几个关键技术研究[D].上海：上海交通大学，2007.

[3]齐世迁.混合制动系统及其EBD/ABS控制研究[D].长春：吉林大学，2017.