纯电动汽车制动与加速一体化踏板电控系统设计(附件)
随着传统化石燃料的日渐枯竭和自然环境的日益恶化，纯电动汽车在未来世界的大量使用将是一个必不可挡趋势。而且伴随着科学技术的进步，我们希望能够在保证汽车安全性与动力性的情况下简化汽车驾驶操作，使驾驶员可以从枯燥繁琐的驾驶行为中解脱出来，使得驾驶更加安全、舒适。本文围绕这一主题，进行了一种纯电动汽车制动与加速一体化踏板电控系统的设计。主要分别进行了纯电动汽车制动与加速一体化踏板电控系统的技术现状与未来发展意义的研究，以及此种踏板电控系统的组成结构、控制原理和策略的分析。并进行了电控系统的硬件总体设计、电控系统的软件总体设计、速度控制功能的软件仿真，并给出了相应的程序。关键词 纯电动汽车，制动与加速，一体化踏板，电控系统目录
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究意义 2
1.3 国内外研究状况 2
2 一体化踏板电控系统分析 4
2.1 系统组成和结构 4
2.2 电控系统控制原理 5
2.3 系统控制策略 5
3 电控系统硬件总体设计 11
3.1 硬件的总体方案 11
3.2 单片机模块 11
3.3 操纵识别模块 12
3.4 A/D转换器 13
3.5 速度检测模块 14
4 一体化踏板电控系统软件总体设计 15
4.1 A/D转换子程序流程图 15
4.2 中断程序流程图 16
4.3 软件总体流程图 16
5 速度控制信号输出子功能程序调试仿真 18
5.1 Keil?C51程序调试 18
5.2 Proteus软件仿真 19
总结 21
致谢 22
参考文献 23
附录 24
1 引言
1.1 课题背景
自汽车问世以来，安全问题始终是谈及汽车驾驶绕不开的重要话题。驾驶汽车是当今世界范围内不可或缺的一种行为，随着经济近十年的迅猛发展，中国车辆保有量增长迅速，已稳居世界第二位。但伴随
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
.2 Proteus软件仿真 19
总结 21
致谢 22
参考文献 23
附录 24
1 引言
1.1 课题背景
自汽车问世以来，安全问题始终是谈及汽车驾驶绕不开的重要话题。驾驶汽车是当今世界范围内不可或缺的一种行为，随着经济近十年的迅猛发展，中国车辆保有量增长迅速，已稳居世界第二位。但伴随这个事实的，却是道路交通安全问题的日益恶化，由此造成的生命财产损失相当惨重，道路交通事故产生的人身伤亡人数占到了全世界的百分之十五，远远超过世界其他国家。因为道路交通事故造成的死亡人数已超十万，平均下来，每天有三百多人因此而失去生命。在世界各国交通安全问题日趋严重的大环境下，世卫组织（WHO）曾进行一项统计，结果表明，道路交通事故造成的损失远超海难、空难，死伤人数比战争伤亡还多，而且因此产生的损失占一个国家国民生产总值的百分之一到三。因此，世界各国政府无一例外将应对与减少交通事故当成一项必须完成的执政任务。作为一项系统工程，道路交通安全和“人、车、路、环境、管理”等各种因素有关，其中以“人”和“车”的因素最为重要。从事故统计分析，驾驶员、车辆和道路原因造成的道路交通事故死亡人数，约占交通事故死亡人数的77.96%。 汽车驾驶操作的复杂和驾驶员的失误是绝大多数事故产生的主要原因，而其中约50%的事故，是由驾驶员的错误操作产生。此外，机动车数量和使用率日益增长，因为人类驾驶技术的不熟练和感受与控制力有局限，当出现紧急情况时，很容易出现由于加速和制动踏板的误操作出现的险情，造成生命财产损失。
自从1931年亨利-福特发明，油门、刹车双踏板装置一直沿用至今。我们都知道，踩油门踏板汽车加速，踩刹车踏板汽车制动。所以，油门踏板和刹车踏板为机动车必不可少的操纵装置。这两种踏板都由右脚掌操作，由于两套踏板互为独立装置，驾驶时右脚掌得变换于不同踏板间，来实现对汽车速度的调节。驾驶中，脚的位置变换加强了司机的紧张感，而且变换过程须要时间。据有关测试报告知，油门踏板到刹车踏板的换脚过程时长最低为0.2～0.4s，如果依据道路交通安全法中高速公路对小汽车最高120千米/小时的限制要求计算，刹车距离增加了7—13m []。这类踏板的布局安装和操纵，须要驾驶员对前方情况提前作出判断，在突发情况下，会引起驾驶员的心理恐慌，非常可能出现司机的误操作，如此不便的特点是产生交通事故的祸根。
1.2 课题研究意义
随着科学技术的发展，我们希望能够在保证汽车安全性与动力性的情况下简化汽车驾驶操作，让驾驶员可以逃离枯燥繁琐的操作过程，让旅途变得更安全，愉快。自动挡汽车的出现，使汽车踏板数量从三个减为两个，而制动与加一体化踏板有望使得踏板数量从两个减为一个。一体化踏板技术越来越得到了人们的重视。纯电动汽车制动与加速一体化踏板控制技术涉及到环境感知、模式识别、电子技术以及计算机技术等众多学科的前沿研究领域，其研究目标是简化纯电动汽车踏板操作，并以此提高行车安全和效率。随着纯电动汽车在当今及以后的广泛普及使用，制动与加速一体化踏步技术作为展示计算机科学、模式识别和人工智能技术水平、引领车辆工业未来发展的重要平台，必将成为世界各研究的热点。
驾驶操作简便化、人性化是未来汽车发展的趋势，在传统能源问题逐渐加剧，清洁能源逐渐兴起导致纯电动汽车蓬勃发展和广泛普及的大背景下，研究纯电动汽车制动加速一体化踏板电控系统技术拥有广阔的应用前景。该技术的应用可防止因遇到紧急情况造成的误操作现象将能够显著提高汽车行驶安全性、乘坐舒适性和操作简便性。
虽然有关制动加速一体化踏板的理论研究与实践在中国已经起步，但由于相关理论研究环节的相对滞后，中国一体化踏板技术发展还存在许多不足。在中国汽车产业蓬勃发展的现在和电动汽车成为大势所趋的未来，为推动先进智能驾驶技术的健康发展，应进一步推动汽车软硬件进步，从多角度来分析和认识一体化踏板，钻研探索有关科技。
1.3 国内外研究状况
1.3.1 国外研究现状
欧美国家对于纯电动汽车制动与加速一体化踏板研究较早，相关理论研究成果也较为丰富。Nilsson研究了当司机改变了一体化踏板和传统的踏板时，一体化踏板电控系统应对车辆装备可能出现的过渡问题。Konz等人展示了从当看到光信号时，制动加速一体化踏板电控系统可以减少90-250ms反应时间。Matsunaga等人展示了一种一体化踏板及其电子控制系统，通过制动踏板和油门杆系，当脚要在刹车踏板上休息时，司机可以推一个位于刹车踏板右边的加速器杆，当需要刹车时，司机只需从加速踏板的位置按下刹车踏板就可以了。此种电控系统通过识别加速杆的位置来进行加速停止和制动控制。这个新的电控系统反应时间系统比使用传统系统短160 ms。
但由于纯电动汽车尚未大规模普及和相关技术的不成熟，该技术未能够得到广泛应用。作为最早研究该项技术的国家之一，德国在纯电动汽车制动与加速一体化踏板及其电控系统领域的研究水平处于世界前列。2011年2月，宝马汽车在她德国总部对外推出了全新的子品牌i。在i品牌发布后时间不长，又陆续发布了i系列两款新车——i3和i8[]。i3即采用制动与加速一体化踏板和一体化踏板电控系统技术。宝马i3采用标准的电动车驾驶模式，没有滑行，一旦放开油门踏板，汽车便马上进入动能回收模式，这种效果等同于踩下刹车踏板三分之一行程，汽车能够较快地进行减速。这项技术的重点在于电控系统对于一体化踏板位置的准确判断和处理。此系统的运用，使汽车驾驶安全性和便捷、舒适性得到大大改善，且能源利用效率得到提高。
1.3.2 国内研究现状
关于汽车制动和加速一体化踏板，我国取得的研究成果也较多。2012年湖南晟通科技集团有限公司发明了改变传统油门踏板的新型电控系统，这种系统可自动识别一体化踏板的位置，如将油门踏板踩至底即刹车，可避免驾驶员误加速。2
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究意义 2
1.3 国内外研究状况 2
2 一体化踏板电控系统分析 4
2.1 系统组成和结构 4
2.2 电控系统控制原理 5
2.3 系统控制策略 5
3 电控系统硬件总体设计 11
3.1 硬件的总体方案 11
3.2 单片机模块 11
3.3 操纵识别模块 12
3.4 A/D转换器 13
3.5 速度检测模块 14
4 一体化踏板电控系统软件总体设计 15
4.1 A/D转换子程序流程图 15
4.2 中断程序流程图 16
4.3 软件总体流程图 16
5 速度控制信号输出子功能程序调试仿真 18
5.1 Keil?C51程序调试 18
5.2 Proteus软件仿真 19
总结 21
致谢 22
参考文献 23
附录 24
1 引言
1.1 课题背景
自汽车问世以来，安全问题始终是谈及汽车驾驶绕不开的重要话题。驾驶汽车是当今世界范围内不可或缺的一种行为，随着经济近十年的迅猛发展，中国车辆保有量增长迅速，已稳居世界第二位。但伴随
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
.2 Proteus软件仿真 19
总结 21
致谢 22
参考文献 23
附录 24
1 引言
1.1 课题背景
自汽车问世以来，安全问题始终是谈及汽车驾驶绕不开的重要话题。驾驶汽车是当今世界范围内不可或缺的一种行为，随着经济近十年的迅猛发展，中国车辆保有量增长迅速，已稳居世界第二位。但伴随这个事实的，却是道路交通安全问题的日益恶化，由此造成的生命财产损失相当惨重，道路交通事故产生的人身伤亡人数占到了全世界的百分之十五，远远超过世界其他国家。因为道路交通事故造成的死亡人数已超十万，平均下来，每天有三百多人因此而失去生命。在世界各国交通安全问题日趋严重的大环境下，世卫组织（WHO）曾进行一项统计，结果表明，道路交通事故造成的损失远超海难、空难，死伤人数比战争伤亡还多，而且因此产生的损失占一个国家国民生产总值的百分之一到三。因此，世界各国政府无一例外将应对与减少交通事故当成一项必须完成的执政任务。作为一项系统工程，道路交通安全和“人、车、路、环境、管理”等各种因素有关，其中以“人”和“车”的因素最为重要。从事故统计分析，驾驶员、车辆和道路原因造成的道路交通事故死亡人数，约占交通事故死亡人数的77.96%。 汽车驾驶操作的复杂和驾驶员的失误是绝大多数事故产生的主要原因，而其中约50%的事故，是由驾驶员的错误操作产生。此外，机动车数量和使用率日益增长，因为人类驾驶技术的不熟练和感受与控制力有局限，当出现紧急情况时，很容易出现由于加速和制动踏板的误操作出现的险情，造成生命财产损失。
自从1931年亨利-福特发明，油门、刹车双踏板装置一直沿用至今。我们都知道，踩油门踏板汽车加速，踩刹车踏板汽车制动。所以，油门踏板和刹车踏板为机动车必不可少的操纵装置。这两种踏板都由右脚掌操作，由于两套踏板互为独立装置，驾驶时右脚掌得变换于不同踏板间，来实现对汽车速度的调节。驾驶中，脚的位置变换加强了司机的紧张感，而且变换过程须要时间。据有关测试报告知，油门踏板到刹车踏板的换脚过程时长最低为0.2～0.4s，如果依据道路交通安全法中高速公路对小汽车最高120千米/小时的限制要求计算，刹车距离增加了7—13m []。这类踏板的布局安装和操纵，须要驾驶员对前方情况提前作出判断，在突发情况下，会引起驾驶员的心理恐慌，非常可能出现司机的误操作，如此不便的特点是产生交通事故的祸根。
1.2 课题研究意义
随着科学技术的发展，我们希望能够在保证汽车安全性与动力性的情况下简化汽车驾驶操作，让驾驶员可以逃离枯燥繁琐的操作过程，让旅途变得更安全，愉快。自动挡汽车的出现，使汽车踏板数量从三个减为两个，而制动与加一体化踏板有望使得踏板数量从两个减为一个。一体化踏板技术越来越得到了人们的重视。纯电动汽车制动与加速一体化踏板控制技术涉及到环境感知、模式识别、电子技术以及计算机技术等众多学科的前沿研究领域，其研究目标是简化纯电动汽车踏板操作，并以此提高行车安全和效率。随着纯电动汽车在当今及以后的广泛普及使用，制动与加速一体化踏步技术作为展示计算机科学、模式识别和人工智能技术水平、引领车辆工业未来发展的重要平台，必将成为世界各研究的热点。
驾驶操作简便化、人性化是未来汽车发展的趋势，在传统能源问题逐渐加剧，清洁能源逐渐兴起导致纯电动汽车蓬勃发展和广泛普及的大背景下，研究纯电动汽车制动加速一体化踏板电控系统技术拥有广阔的应用前景。该技术的应用可防止因遇到紧急情况造成的误操作现象将能够显著提高汽车行驶安全性、乘坐舒适性和操作简便性。
虽然有关制动加速一体化踏板的理论研究与实践在中国已经起步，但由于相关理论研究环节的相对滞后，中国一体化踏板技术发展还存在许多不足。在中国汽车产业蓬勃发展的现在和电动汽车成为大势所趋的未来，为推动先进智能驾驶技术的健康发展，应进一步推动汽车软硬件进步，从多角度来分析和认识一体化踏板，钻研探索有关科技。
1.3 国内外研究状况
1.3.1 国外研究现状
欧美国家对于纯电动汽车制动与加速一体化踏板研究较早，相关理论研究成果也较为丰富。Nilsson研究了当司机改变了一体化踏板和传统的踏板时，一体化踏板电控系统应对车辆装备可能出现的过渡问题。Konz等人展示了从当看到光信号时，制动加速一体化踏板电控系统可以减少90-250ms反应时间。Matsunaga等人展示了一种一体化踏板及其电子控制系统，通过制动踏板和油门杆系，当脚要在刹车踏板上休息时，司机可以推一个位于刹车踏板右边的加速器杆，当需要刹车时，司机只需从加速踏板的位置按下刹车踏板就可以了。此种电控系统通过识别加速杆的位置来进行加速停止和制动控制。这个新的电控系统反应时间系统比使用传统系统短160 ms。
但由于纯电动汽车尚未大规模普及和相关技术的不成熟，该技术未能够得到广泛应用。作为最早研究该项技术的国家之一，德国在纯电动汽车制动与加速一体化踏板及其电控系统领域的研究水平处于世界前列。2011年2月，宝马汽车在她德国总部对外推出了全新的子品牌i。在i品牌发布后时间不长，又陆续发布了i系列两款新车——i3和i8[]。i3即采用制动与加速一体化踏板和一体化踏板电控系统技术。宝马i3采用标准的电动车驾驶模式，没有滑行，一旦放开油门踏板，汽车便马上进入动能回收模式，这种效果等同于踩下刹车踏板三分之一行程，汽车能够较快地进行减速。这项技术的重点在于电控系统对于一体化踏板位置的准确判断和处理。此系统的运用，使汽车驾驶安全性和便捷、舒适性得到大大改善，且能源利用效率得到提高。
1.3.2 国内研究现状
关于汽车制动和加速一体化踏板，我国取得的研究成果也较多。2012年湖南晟通科技集团有限公司发明了改变传统油门踏板的新型电控系统，这种系统可自动识别一体化踏板的位置，如将油门踏板踩至底即刹车，可避免驾驶员误加速。2
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