专利名称：限速感应及车速控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车速度控制装置，具体为一种限速感应及车速控制装置。
背景技术：
随着汽车工业和高速公路建设的发展，每年由于各种交通事故造成的 人员伤亡数目惊人，造成了巨大的经济损失。据统计，造成各种交通事故 的主要原因是车辆的超载和超速行驶，而后者随机性很大，纠章困难，而 且由于中国公路条件复杂，不同等级的公路允许的最高速度不同，现有的 限速装置难以适应这种情况。针对这种状况，开发具有超速报警以及车速 控制系统的装置对行车安全以及自动驾驶显得极为重要。
目前已有许多关于车辆速度限制方面的研究报道，比如
公开号为CN2167886的实用新型专利，公开了一种汽车限速装置， 它能根据接收到的限速讯号自动限制车速，包括接收处理器和执行机构， 接收处理器包括无线电接收机、速度传感器、单片计算机、解码器、电压 转换器和比较器等，执行机构主要是由步进电机带动的一个伸缩装置，执 行机构设置在油门拉线上，通过改变油门拉线的长度从而控制化油气节气 门开启的大小来达到限速目的。
公开号为CN200979747的实用新型专利，公开了一种机动车辆自动 限速装置，在限速路段上埋设感应器和无线电数据发射装置；在汽车上安 装无线电数据接收系统和限速阀体；限速阀体的中轴心与操纵电机相连， 操纵电机与无线电数据接收系统相连，限速阀体安装于发动机上的化油器 加速节气门的上方或下方；通过以上结构既能控制汽车发动的转速,又能保 持汽车原车功率不变、驾驶轻松自如。
但是大多数都针对的是化油器式发动机以及机械式加速踏板，而随着 电子技术的发展，越来越多的电子技术被应用到汽车上来，将来的发展趋 势必然是电控式发动机以及电子加速踏板来代替现有的装置。现有的限速信号有物理式的限速牌，其受很大程度上会受到天气状况的影响，而无线 发射装置则有相应的盲区和交汇，会影响相应的信号接收。
发明内容
本发明提供了 一种限速感应及车速控制装置，是主要针对电子节气门
以及电子加速踏板设计的速度控制，并且利用全球定位系统(GPS)准确 的定位来实现限速的精确感应和接收。
本发明的装置包括限速信号发生及车载接收装置、车速传感器、超速 提示及控制装置和电子控制单元(Electronic Control Unit,简称ECU),所 述的信号发生及车载接收装置包括限速发射装置和车载GPS;所述的超速 提示及控制装置包括节气门控制电机和加速踏板传感器；车载GPS、车速 传感器、节气门控制电机和加速踏板传感器均接入ECU;
道路限速信息预先在GPS地图上编辑，限速发射装置发射编辑有道 路限速信息的GPS信号，车载GPS接收编辑有道路限速信息的GPS信号 后传给ECU,当车速传感器传给ECU的当前车速大于道路限速时，ECU 纪录下此时加速踏板传感器的电信号I，同时控制节气门控制电机反转， 进行减速；若当前加速踏板传感器的电信号小于I，电机恢复正转，直至 当前车速小于等于道路限速；若当前加速踏板传感器的电信号大于I ,节 气门控制电机继续反转，直至当前车速小于等于道路限速。
无线发射装置发射的信号难免产生交叉或盲区，影响车辆限速的正常 接收，无法合理利用资源。因此本发明采用如下设计方案利用现有的 GPS地图，在编辑路段信息时，附加上路段的限速信息，使车辆可以准确 地接收到各个路段的不同限速信息，不再会有信号的盲区以及交叉问题。
有了 GPS提前设置的道路限速信号，车载GPS就能在限速路段或交 叉路口接收到相应的限制时速，能给车辆的行驶带来很大的方便。
GPS限速信号的在编辑时还可以预先设置好相应车型的道路限速，可 以用数字信号来代替相应车型，比如用l代表货车，2代表轿车等，并分 别规定其限速为多少。而相应的在车载GPS的预设时，应设置好与GPS 发射装置对应的车型代号，在获取相应的限速时可以很好的得以匹配。
在得到相应的道路限速信号以后，立即送往ECU, ECU即可在第一 时间获得相对应于自己车型的所在道路限速Vs。
4GPS定位准确，道路信息清晰，可以最大限度的利用资源，并且可以 提供准确的道路限速信息。
所述的车速传感器为现有汽车的常用装置，用的较多的是^l电式车速 传感器以及霍尔式车速传感器，通过对车轮转速的测量来通过预先的转换 关系，转换得到车辆的当前车速V。
节气门的作用是控制发动机的进气流量，决定发动机的运行工况，驾 驶员通过操作加速踏板来操纵节气门开度。加速踏板传感器是一个无触电 的双电位器传感器，加速踏板位置的变化会引起相应电阻值的线性变化， 而产生不同的电信号，并将此电信号送给ECU, ECU根据电信号的大小 通过控制节气门控制电机来对节气门进行调节，以到达司机想要的车速。
所述的ECU也可以与扬声器连接，在当前车速V大于道路限速Vs 时，扬声器开启，以提醒司机。
在ECU获得道路限速Vs和车辆当前速度V两个相应的信号后，立即 进行相应的处理，对车速V和道路限速Vs进行比较；
当V<=Vs时， 一切正常；
而当V〉Vs时，相应的装置开始工作。在道路上行驶的车辆由于经常 会做超车动作，就势必会出现短期的超速现象，所以给车子留有一定的超 速范围。比如先假设将超速范围定位120%Vs (实际应用时可以根据道路 上的实际情况来设置最高超速范围)，当Vs<V^120%Vs时，由ECU控 制扬声器发声，向司机发出警示，说明已经超速；直到当前车速V《限速 Vs时，扬声器停止工作；而当VH20。/。Vs时，ECU将对车速进行干预， 即对节气门进行控制，来控制车速。
本装置通过电控实现了现有装置的合理控制，来实现车辆限速的控 制。对道路交通日益发达的今天，车辆的限速会很大限度的减小因车祸带 来的经济损失，也更好的提高了车辆行驶时对自身以及对周围环境的安全 性。
图l为本发明装置示意图； 图2为本发明装置工作流程图。
具体实施例方式
如图1所示的装置，包括限速信号发生及车载接收装置、车速传感器、
超速提示及控制装置和ECU,信号发生及车载接收装置包括限速发射装置 1和车载GPS 2，限速发射装置1安装在限速路^:，发射编辑有道路限速 信息的GPS地图信号；超速提示及控制装置包括节气门控制电机6和加 速踏板传感器4;车载GPS 2、车速传感器5、节气门控制电机6和加速 踏板传感器4均接入ECU 3。
车速传感器采用霍尔车速传感器，其结构主要由齿圈、霍尔元件、永 久磁铁和电子线路等组成。工作原理是永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通 向触发齿圈，这时齿圏相当于一个集磁器，由齿圈旋转引起穿过霍尔元件 的磁场变化，从而引起霍尔电压变化，最后通过电子线路变换成标准脉沖 电压。在车轮转轴上安装一非磁性的圆盘，在圆盘的边缘等距离的粘贴上 磁钢，磁钢为永久磁铁分割成的小磁块，具有较抢的磁性。将霍尔元件固 定在距离磁块平面lmm 3mm处，当磁块与霍尔元件相对位置发生变化 时，通过霍尔元件磁面的磁场强度就会发生变化。
随着圆盘的旋转，磁场强度就发生周期性的变化。当磁块靠近霍尔元 件时，穿过霍尔元件的磁场较强，当霍尔元件位于磁块之间时，磁力线分 散，霍尔元件输出低电平；当磁场减弱时，霍尔元件输出高电平，使得在 车轮转动过程中，霍尔开关输出连续的脉冲信号。得到脉冲信号的放大整 形以及相应的换算都由ECU来完成，并得到相应的车速V。
限速发射装置发射的道路限速信号Vs由车载GPS接收后传给ECU, 车速传感器获得的车辆当前车速V也传给ECU。
当前车速V大于120%Vs时，ECU记录下加速踏板此时的电信号I， 并且ECU控制节气门控制电机以较小的加速度(如果加速度太大，会导 致车辆的突然减速，可能导致交通事故的发生)反转(即向着减速的方向 转动)，然后根据加速踏板位置的变化情况来工作。当加速踏板位置传感
器传来的电信号比记录的I大，那ECU继续控制节气门控制电4几反转， 继续减速，即使司机继续踩下加速踏板，由于电机不再正向(加速方向) 转动，所以节气门开度不会增加，因此车速不会继续增加。而ECU—直 在对V和I进行分析。当加速踏板位置传感器传来的电信号小于之前超速 20%时记录的电信号1时，节气门控制电机恢复正常。如果加速踏^反位置
6传感器所传来的电信号一直大于I，那么ECU会在车速V<=Vs时恢复正 常。并且会对此时的加速踏板位置传感器所传来的电信号I'与I进行比较 分析，如果现在的电信号I'与记录的电信号I的差值(I'-I) >设定值时， ECU仍不能按照加速踏板位置传感器传来的信号来工作，而是控制节气门 控制电机緩慢正转，防止在电机反转时，司机没有理会，继续踩加速踏板， 而当ECU恢复正常时，车速剧增，很容易导致交通事故。
在此期间，扬声器一直在工作，提示司机，直到车辆的行驶速度小于 道路限速以后，扬声器才停止工作。
权利要求
1、一种限速感应及车速控制装置，其特征在于包括限速信号发生及车载接收装置、车速传感器、超速提示及控制装置和电子控制单元，所述的信号发生及车载接收装置由限速发射装置和车载GPS组成；所述的超速提示及控制装置包括节气门控制电机和加速踏板传感器；车载GPS、车速传感器、节气门控制电机和加速踏板传感器均接入电子控制单元；限速发射装置发射编辑有道路限速信息的GPS信号，车载GPS接收GPS信号后传给电子控制单元，当车速传感器传给电子控制单元的当前车速大于道路限速时，电子控制单元纪录下此时加速踏板传感器的电信号为I，同时控制节气门控制电机反转，进行减速；若当前加速踏板传感器的电信号小于I，电机恢复正转，直至当前车速小于等于道路限速；若当前加速踏板传感器的电信号大于I，节气门控制电机继续反转，直至当前车速小于等于道路限速。
2、 如权利要求1所述的限速感应及车速控制装置，其特征在于所 述的ECU与扬声器连接。
全文摘要
本发明公开了一种限速感应及车速控制装置，包括限速信号发生及车载接收装置、车速传感器、超速提示及控制装置和ECU，所述的信号发生及车载接收装置包括限速发射装置和车载GPS；所述的超速提示及控制装置包括节气门控制电机和加速踏板传感器；车载GPS、车速传感器、节气门控制电机和加速踏板传感器均接入ECU，限速发射装置发射编辑有道路限速信息的GPS信号，车载GPS接收GPS信号后传给ECU，当车速传感器传给ECU的当前车速大于道路限速时，由ECU控制节气门控制电机运转，进而控制当前车速。本装置通过电控实现了现有装置的合理控制，来实现车辆限速的控制，并且利用GPS准确的定位来实现限速的精确感应和接收。
文档编号B60K31/04GK101554836SQ20091009867
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者姜耀华, 伟 李, 熊树生, 伟 石, 胡安庆 申请人:浙江大学