專利名稱：限速感應(yīng)及車速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車速度控制裝置，具體為一種限速感應(yīng)及車速控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)和高速公路建設(shè)的發(fā)展，每年由于各種交通事故造成的 人員傷亡數(shù)目驚人，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計，造成各種交通事故 的主要原因是車輛的超載和超速行駛，而后者隨機性很大，糾章困難，而 且由于中國公路條件復(fù)雜，不同等級的公路允許的最高速度不同，現(xiàn)有的 限速裝置難以適應(yīng)這種情況。針對這種狀況，開發(fā)具有超速報警以及車速 控制系統(tǒng)的裝置對行車安全以及自動駕駛顯得極為重要。
目前已有許多關(guān)于車輛速度限制方面的研究報道，比如
公開號為CN2167886的實用新型專利，公開了一種汽車限速裝置， 它能根據(jù)接收到的限速訊號自動限制車速，包括接收處理器和執(zhí)行機構(gòu)， 接收處理器包括無線電接收機、速度傳感器、單片計算機、解碼器、電壓 轉(zhuǎn)換器和比較器等，執(zhí)行機構(gòu)主要是由步進(jìn)電機帶動的一個伸縮裝置，執(zhí) 行機構(gòu)設(shè)置在油門拉線上，通過改變油門拉線的長度從而控制化油氣節(jié)氣 門開啟的大小來達(dá)到限速目的。
公開號為CN200979747的實用新型專利，公開了一種機動車輛自動 限速裝置，在限速路段上埋設(shè)感應(yīng)器和無線電數(shù)據(jù)發(fā)射裝置；在汽車上安 裝無線電數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)和限速閥體；限速閥體的中軸心與操縱電機相連， 操縱電機與無線電數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)相連，限速閥體安裝于發(fā)動機上的化油器 加速節(jié)氣門的上方或下方；通過以上結(jié)構(gòu)既能控制汽車發(fā)動的轉(zhuǎn)速,又能保 持汽車原車功率不變、駕駛輕松自如。
但是大多數(shù)都針對的是化油器式發(fā)動機以及機械式加速踏板，而隨著 電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子技術(shù)被應(yīng)用到汽車上來，將來的發(fā)展趨 勢必然是電控式發(fā)動機以及電子加速踏板來代替現(xiàn)有的裝置。現(xiàn)有的限速信號有物理式的限速牌，其受很大程度上會受到天氣狀況的影響，而無線 發(fā)射裝置則有相應(yīng)的盲區(qū)和交匯，會影響相應(yīng)的信號接收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種限速感應(yīng)及車速控制裝置，是主要針對電子節(jié)氣門
以及電子加速踏板設(shè)計的速度控制，并且利用全球定位系統(tǒng)(GPS)準(zhǔn)確 的定位來實現(xiàn)限速的精確感應(yīng)和接收。
本發(fā)明的裝置包括限速信號發(fā)生及車載接收裝置、車速傳感器、超速 提示及控制裝置和電子控制單元(Electronic Control Unit,簡稱ECU),所 述的信號發(fā)生及車載接收裝置包括限速發(fā)射裝置和車載GPS;所述的超速 提示及控制裝置包括節(jié)氣門控制電機和加速踏板傳感器；車載GPS、車速 傳感器、節(jié)氣門控制電機和加速踏板傳感器均接入ECU;
道路限速信息預(yù)先在GPS地圖上編輯，限速發(fā)射裝置發(fā)射編輯有道 路限速信息的GPS信號，車載GPS接收編輯有道路限速信息的GPS信號 后傳給ECU,當(dāng)車速傳感器傳給ECU的當(dāng)前車速大于道路限速時，ECU 紀(jì)錄下此時加速踏板傳感器的電信號I，同時控制節(jié)氣門控制電機反轉(zhuǎn)， 進(jìn)行減速；若當(dāng)前加速踏板傳感器的電信號小于I，電機恢復(fù)正轉(zhuǎn)，直至 當(dāng)前車速小于等于道路限速；若當(dāng)前加速踏板傳感器的電信號大于I ,節(jié) 氣門控制電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，直至當(dāng)前車速小于等于道路限速。
無線發(fā)射裝置發(fā)射的信號難免產(chǎn)生交叉或盲區(qū)，影響車輛限速的正常 接收，無法合理利用資源。因此本發(fā)明采用如下設(shè)計方案利用現(xiàn)有的 GPS地圖，在編輯路段信息時，附加上路段的限速信息，使車輛可以準(zhǔn)確 地接收到各個路段的不同限速信息，不再會有信號的盲區(qū)以及交叉問題。
有了 GPS提前設(shè)置的道路限速信號，車載GPS就能在限速路段或交 叉路口接收到相應(yīng)的限制時速，能給車輛的行駛帶來很大的方便。
GPS限速信號的在編輯時還可以預(yù)先設(shè)置好相應(yīng)車型的道路限速，可 以用數(shù)字信號來代替相應(yīng)車型，比如用l代表貨車，2代表轎車等，并分 別規(guī)定其限速為多少。而相應(yīng)的在車載GPS的預(yù)設(shè)時，應(yīng)設(shè)置好與GPS 發(fā)射裝置對應(yīng)的車型代號，在獲取相應(yīng)的限速時可以很好的得以匹配。
在得到相應(yīng)的道路限速信號以后，立即送往ECU, ECU即可在第一 時間獲得相對應(yīng)于自己車型的所在道路限速Vs。
4GPS定位準(zhǔn)確，道路信息清晰，可以最大限度的利用資源，并且可以 提供準(zhǔn)確的道路限速信息。
所述的車速傳感器為現(xiàn)有汽車的常用裝置，用的較多的是^l電式車速 傳感器以及霍爾式車速傳感器，通過對車輪轉(zhuǎn)速的測量來通過預(yù)先的轉(zhuǎn)換 關(guān)系，轉(zhuǎn)換得到車輛的當(dāng)前車速V。
節(jié)氣門的作用是控制發(fā)動機的進(jìn)氣流量，決定發(fā)動機的運行工況，駕 駛員通過操作加速踏板來操縱節(jié)氣門開度。加速踏板傳感器是一個無觸電 的雙電位器傳感器，加速踏板位置的變化會引起相應(yīng)電阻值的線性變化， 而產(chǎn)生不同的電信號，并將此電信號送給ECU, ECU根據(jù)電信號的大小 通過控制節(jié)氣門控制電機來對節(jié)氣門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以到達(dá)司機想要的車速。
所述的ECU也可以與揚聲器連接，在當(dāng)前車速V大于道路限速Vs 時，揚聲器開啟，以提醒司機。
在ECU獲得道路限速Vs和車輛當(dāng)前速度V兩個相應(yīng)的信號后，立即 進(jìn)行相應(yīng)的處理，對車速V和道路限速Vs進(jìn)行比較；
當(dāng)V<=Vs時， 一切正常；
而當(dāng)V〉Vs時，相應(yīng)的裝置開始工作。在道路上行駛的車輛由于經(jīng)常 會做超車動作，就勢必會出現(xiàn)短期的超速現(xiàn)象，所以給車子留有一定的超 速范圍。比如先假設(shè)將超速范圍定位120%Vs (實際應(yīng)用時可以根據(jù)道路 上的實際情況來設(shè)置最高超速范圍)，當(dāng)Vs<V^120%Vs時，由ECU控 制揚聲器發(fā)聲，向司機發(fā)出警示，說明已經(jīng)超速；直到當(dāng)前車速V《限速 Vs時，揚聲器停止工作；而當(dāng)VH20。/。Vs時，ECU將對車速進(jìn)行干預(yù)， 即對節(jié)氣門進(jìn)行控制，來控制車速。
本裝置通過電控實現(xiàn)了現(xiàn)有裝置的合理控制，來實現(xiàn)車輛限速的控 制。對道路交通日益發(fā)達(dá)的今天，車輛的限速會很大限度的減小因車禍帶 來的經(jīng)濟(jì)損失，也更好的提高了車輛行駛時對自身以及對周圍環(huán)境的安全 性。


圖l為本發(fā)明裝置示意圖； 圖2為本發(fā)明裝置工作流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示的裝置，包括限速信號發(fā)生及車載接收裝置、車速傳感器、
超速提示及控制裝置和ECU,信號發(fā)生及車載接收裝置包括限速發(fā)射裝置 1和車載GPS 2，限速發(fā)射裝置1安裝在限速路^:，發(fā)射編輯有道路限速 信息的GPS地圖信號；超速提示及控制裝置包括節(jié)氣門控制電機6和加 速踏板傳感器4;車載GPS 2、車速傳感器5、節(jié)氣門控制電機6和加速 踏板傳感器4均接入ECU 3。
車速傳感器采用霍爾車速傳感器，其結(jié)構(gòu)主要由齒圈、霍爾元件、永 久磁鐵和電子線路等組成。工作原理是永久磁鐵的磁力線穿過霍爾元件通 向觸發(fā)齒圈，這時齒圏相當(dāng)于一個集磁器，由齒圈旋轉(zhuǎn)引起穿過霍爾元件 的磁場變化，從而引起霍爾電壓變化，最后通過電子線路變換成標(biāo)準(zhǔn)脈沖 電壓。在車輪轉(zhuǎn)軸上安裝一非磁性的圓盤，在圓盤的邊緣等距離的粘貼上 磁鋼，磁鋼為永久磁鐵分割成的小磁塊，具有較搶的磁性。將霍爾元件固 定在距離磁塊平面lmm 3mm處，當(dāng)磁塊與霍爾元件相對位置發(fā)生變化 時，通過霍爾元件磁面的磁場強度就會發(fā)生變化。
隨著圓盤的旋轉(zhuǎn)，磁場強度就發(fā)生周期性的變化。當(dāng)磁塊靠近霍爾元 件時，穿過霍爾元件的磁場較強，當(dāng)霍爾元件位于磁塊之間時，磁力線分 散，霍爾元件輸出低電平；當(dāng)磁場減弱時，霍爾元件輸出高電平，使得在 車輪轉(zhuǎn)動過程中，霍爾開關(guān)輸出連續(xù)的脈沖信號。得到脈沖信號的放大整 形以及相應(yīng)的換算都由ECU來完成，并得到相應(yīng)的車速V。
限速發(fā)射裝置發(fā)射的道路限速信號Vs由車載GPS接收后傳給ECU, 車速傳感器獲得的車輛當(dāng)前車速V也傳給ECU。
當(dāng)前車速V大于120%Vs時，ECU記錄下加速踏板此時的電信號I， 并且ECU控制節(jié)氣門控制電機以較小的加速度(如果加速度太大，會導(dǎo) 致車輛的突然減速，可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生)反轉(zhuǎn)(即向著減速的方向 轉(zhuǎn)動)，然后根據(jù)加速踏板位置的變化情況來工作。當(dāng)加速踏板位置傳感
器傳來的電信號比記錄的I大，那ECU繼續(xù)控制節(jié)氣門控制電4幾反轉(zhuǎn)， 繼續(xù)減速，即使司機繼續(xù)踩下加速踏板，由于電機不再正向(加速方向) 轉(zhuǎn)動，所以節(jié)氣門開度不會增加，因此車速不會繼續(xù)增加。而ECU—直 在對V和I進(jìn)行分析。當(dāng)加速踏板位置傳感器傳來的電信號小于之前超速 20%時記錄的電信號1時，節(jié)氣門控制電機恢復(fù)正常。如果加速踏^反位置
6傳感器所傳來的電信號一直大于I，那么ECU會在車速V<=Vs時恢復(fù)正 常。并且會對此時的加速踏板位置傳感器所傳來的電信號I'與I進(jìn)行比較 分析，如果現(xiàn)在的電信號I'與記錄的電信號I的差值(I'-I) >設(shè)定值時， ECU仍不能按照加速踏板位置傳感器傳來的信號來工作，而是控制節(jié)氣門 控制電機緩慢正轉(zhuǎn)，防止在電機反轉(zhuǎn)時，司機沒有理會，繼續(xù)踩加速踏板， 而當(dāng)ECU恢復(fù)正常時，車速劇增，很容易導(dǎo)致交通事故。
在此期間，揚聲器一直在工作，提示司機，直到車輛的行駛速度小于 道路限速以后，揚聲器才停止工作。
權(quán)利要求
1、一種限速感應(yīng)及車速控制裝置，其特征在于包括限速信號發(fā)生及車載接收裝置、車速傳感器、超速提示及控制裝置和電子控制單元，所述的信號發(fā)生及車載接收裝置由限速發(fā)射裝置和車載GPS組成；所述的超速提示及控制裝置包括節(jié)氣門控制電機和加速踏板傳感器；車載GPS、車速傳感器、節(jié)氣門控制電機和加速踏板傳感器均接入電子控制單元；限速發(fā)射裝置發(fā)射編輯有道路限速信息的GPS信號，車載GPS接收GPS信號后傳給電子控制單元，當(dāng)車速傳感器傳給電子控制單元的當(dāng)前車速大于道路限速時，電子控制單元紀(jì)錄下此時加速踏板傳感器的電信號為I，同時控制節(jié)氣門控制電機反轉(zhuǎn)，進(jìn)行減速；若當(dāng)前加速踏板傳感器的電信號小于I，電機恢復(fù)正轉(zhuǎn)，直至當(dāng)前車速小于等于道路限速；若當(dāng)前加速踏板傳感器的電信號大于I，節(jié)氣門控制電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，直至當(dāng)前車速小于等于道路限速。
2、 如權(quán)利要求1所述的限速感應(yīng)及車速控制裝置，其特征在于所 述的ECU與揚聲器連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種限速感應(yīng)及車速控制裝置，包括限速信號發(fā)生及車載接收裝置、車速傳感器、超速提示及控制裝置和ECU，所述的信號發(fā)生及車載接收裝置包括限速發(fā)射裝置和車載GPS；所述的超速提示及控制裝置包括節(jié)氣門控制電機和加速踏板傳感器；車載GPS、車速傳感器、節(jié)氣門控制電機和加速踏板傳感器均接入ECU，限速發(fā)射裝置發(fā)射編輯有道路限速信息的GPS信號，車載GPS接收GPS信號后傳給ECU，當(dāng)車速傳感器傳給ECU的當(dāng)前車速大于道路限速時，由ECU控制節(jié)氣門控制電機運轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制當(dāng)前車速。本裝置通過電控實現(xiàn)了現(xiàn)有裝置的合理控制，來實現(xiàn)車輛限速的控制，并且利用GPS準(zhǔn)確的定位來實現(xiàn)限速的精確感應(yīng)和接收。
文檔編號B60K31/04GK101554836SQ20091009867
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者姜耀華, 偉 李, 熊樹生, 偉 石, 胡安慶 申請人:浙江大學(xué)