车辆报警系统及方法
【专利摘要】本发明涉及车辆报警系统及方法。提供了一种用于向车辆占用者提供触觉反馈的方法和车辆。在一个实施方式中，该方法包括：选择起作用的触觉时段的模式，在这期间，控制器将命令位于车辆座椅中的多个触觉致动器产生触觉脉冲；确定提供给触觉致动器的信号的期望电压，该信号指示了起作用的触觉时段，从而产生期望强度的触觉脉冲；确定车辆的能量存储设备的实际电压；计算脉宽调制(PWM)模式，当该模式被用至使用实际电压的信号时，其模拟期望电压；以及，基于PWM模式产生指示了起作用的触觉时段的信号，从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
【专利说明】车辆报警系统及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年6月22日申请的、申请号为61/663，516的美国临时申请的优
先权，其全部内容合并在此作为参考。
【技术领域】
[0003]【技术领域】主要涉及驾驶员报警系统及方法，更特别地，涉及与车辆座椅组件相关的触觉设备的控制系统和方法。
【背景技术】
[0004]防撞系统警示驾驶员潜在的碰撞威胁，其可能处于驾驶员的视线内(例如，由车载车辆传感器探测的)或驾驶员的视线外(例如，从无线的车辆至车辆通讯、车辆至基础设施通讯和/或车辆至步行者通讯而确定的)。防撞系统可以产生视觉和/或听觉报警，以警示车辆驾驶员潜在的碰撞威胁。这些用于警示驾驶员需要注意的情形的典型的防撞系统可能是分心和令人困惑的。这样的分心和令人困惑可能具有增加驾驶员响应时间且降低防撞系统有效性的可能性。
[0005]因此，需要提供用于使用触觉设备来警示车辆驾驶员的方法和系统，特别是产生更有效触觉报警的改进方法和系统。本发明的其它可取的特征和特点将从下文的详细描述和所附权利要求中、结合附图和前述【技术领域】和【背景技术】而变得清晰。
【发明内容】
[0006]提供了一种用于警示车辆占用者的方法。在一个实施方式中，该方法包括:选择起作用的触觉时段的模式，在这期间，控制器将命令位于车辆座椅中的多个触觉致动器产生触觉脉冲；确定提供给触觉致动器的信号的期望电压，其指示所述起作用的触觉时段产生期望强度的触觉脉冲；确定车辆能量存储设备的实际电压；计算脉宽调制(PWM)模式，该模式在被应用到使用实际电压的信号时模拟期望电压；以及，产生信号，该信号基于PWM模式指示起作用的触觉时段从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
[0007]提供了一种用于警示车辆占用者的方法。在一个实施方式中，该方法包括:选择起作用的触觉时段的模式，在这期间，控制器将命令位于车辆座椅中的多个触觉致动器产生触觉脉冲；基于由大于最小5%的潜在驾驶员和小于最大5%的潜在驾驶员的驾驶员所察觉到的振动强度，确定期望强度的触觉脉冲；确定提供给触觉致动器的信号的期望电压，其指示起作用的触觉时段产生期望强度的触觉脉冲；确定车辆能量存储设备的实际电压；计算脉宽调制(PWM)模式，该模式在被应用到使用实际电压的信号时模拟期望电压；以及，产生信号，该信号基于PWM模式指示起作用的触觉时段从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
[0008]提供了一种用于向驾驶员提供触觉反馈的车辆。在一个实施方式中，该车辆包括用于支撑驾驶员的座椅，位于座椅内的多个触觉致动器，以及与触觉致动器通信的控制器。该控制器选择起作用的触觉时段的模式，在这期间，控制器将命令多个触觉致动器产生触觉脉冲；确定提供给触觉致动器的信号的期望电压，并且其指示起作用的触觉时段实现期望强度的触觉脉冲；确定车辆能量存储设备的实际电压；计算脉宽调制(PWM)模式，该模式当被应用到实际电压时模拟期望电压；以及，产生所述信号，该信号基于PWM模式指示起作用的触觉时段从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
[0009]本发明还包括以下方案:
[0010]1、一种方法，包括:
[0011]选择起作用的触觉时段的模式，在该时段期间，控制器将命令位于车辆座椅中的多个触觉致动器产生触觉脉冲；
[0012]确定提供给触觉致动器的信号的期望电压，该信号指示起作用的触觉时段，从而产生期望强度的触觉脉冲；
[0013]确定车辆的能量存储设备的实际电压；
[0014]计算脉宽调制(PWM)模式，该脉宽调制模式在被应用到使用实际电压的信号时模拟期望电压；以及，
[0015]基于PWM模式产生指示起作用的触觉时段的信号，从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
[0016]2、如方案I所述的方法，进一步包括:改变在相邻起作用的时段期间应用的PWM模式，从而为报警序列的每一个触觉脉冲产生具有独特的强度值的独特脉冲识别特征。
[0017]3、如方案I所述的方法,进一步包括:基于由大于最小5%的潜在驾驶员和小于最大5%的潜在驾驶员的驾驶员所察觉到的振动强度，确定期望强度的触觉脉冲。
[0018]4、如方案I所述的方法，其中:确定期望电压包括，基于触觉致动器中的电机的旋转速度和供至电机的电压之间的关系，确定期望电压。
[0019]5、如方案I所述的方法，进一步包括:确定实际电压是否在期望电压附近的阈值范围内，并且其中，计算PWM模式包括，响应于确定了实际电压在阈值范围之外而计算PWM模式。
[0020]6、如方案I所述的方法，进一步包括:在PWM模式中，增加“开”部分与“关”部分的比率，从而增加触觉脉冲的实际强度。
[0021]7、如方案I所述的方法，进一步包括:在PWM模式中，降低“开”部分与“关”部分的比率，从而降低触觉脉冲的实际强度。
[0022]8、如方案I所述的方法，进一步包括:在起作用的时段的第一部分修改PWM模式，从而在触觉脉冲的第一部分调整触觉强度的加速度。
[0023]9、一种方法，包括:
[0024]选择起作用的触觉时段的模式，在该时段期间，控制器将命令位于车辆座椅中的多个触觉致动器产生触觉脉冲；
[0025]基于由大于最小5%的潜在驾驶员和小于最大5%的潜在驾驶员的驾驶员所察觉到的振动强度，确定期望强度的触觉脉冲；
[0026]确定提供给触觉致动器的信号的期望电压，该信号指示起作用的触觉时段，从而产生期望强度的触觉脉冲；
[0027]确定车辆的能量存储设备的实际电压；[0028]计算脉宽调制(PWM)模式，该脉宽调制模式当被应用于使用实际电压的信号时，其模拟期望电压；以及，
[0029]基于PWM模式产生指示了起作用的触觉时段的信号，从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
[0030]10、如方案9所述的方法，进一步包括:改变在相邻起作用的时段期间应用的PWM模式，从而为每一个触觉脉冲产生具有独特强度值的独特脉冲识别特征。
[0031]11、如方案9所述的方法，其中，确定期望电压包括，基于触觉致动器中的电机的旋转速度和供至电机的电压之间的关系确定期望电压。
[0032]12、如方案9所述的方法，进一步包括:确定实际电压是否在期望电压附近的阈值范围内，并且其中，计算PWM模式包括，响应于确定了实际电压在阈值范围之外而计算PWM模式。
[0033]13、如方案9所述的方法，进一步包括:在PWM模式中，增加“开”部分与“关”部分的比率，从而增加触觉脉冲的实际强度。
[0034]14、如方案9所述的方法，进一步包括:在PWM模式中，降低“开”部分与“关”部分的比率，从而降低触觉脉冲的实际强度。
[0035]15、一种车辆，包括:
[0036]用于支撑驾驶员的座椅；
[0037]位于座椅内的多个触觉致动器；以及
[0038]与多个触觉致动器通信的控制器，并且该控制器:
[0039]选择起作用的触觉时段的模式，在该时段期间，控制器将命令多个触觉致动器产生触觉脉冲；
[0040]确定提供给触觉致动器并指示起作用的触觉时段的信号的期望电压，从而实现期望强度的触觉脉冲；
[0041]确定车辆的能量存储设备的实际电压；
[0042]计算脉宽调制(PWM)模式，当其被应用于实际电压时，其模拟期望电压；以及，
[0043]基于PWM模式产生指示了起作用的触觉时段的信号，从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
[0044]16、如方案15所述的车辆，其中，控制器还改变在相邻起作用的时段期间应用的PWM模式，从而为每一个触觉脉冲产生具有独特强度值的独特脉冲识别特征。
[0045]17、如方案15所述的车辆，其中，控制器进一步:基于由大于最小5%的潜在驾驶员和小于最大5%的潜在驾驶员的驾驶员所察觉到的振动强度，确定期望强度的触觉脉冲。
[0046]18、如方案15所述的车辆，其中，控制器基于触觉致动器中的电机的旋转速度和供至电机的电压之间的关系，确定期望电压。
[0047]19、如方案I所述的方法，进一步包括:确定实际电压是否在期望电压附近的阈值范围内，并且其中，计算PWM模式包括，响应于确定了实际电压在阈值范围之外而计算PWM模式。
[0048]20、如方案I所述的方法，进一步包括:在PWM模式中，增加“开”部分与“关”部分的比率，从而增加触觉脉冲的实际强度；并且进一步包括:在PWM模式中，降低“开”部分与“关”部分的比率，从而降低触觉脉冲的实际强度。【专利附图】
【附图说明】
[0049]接下来将结合下述附图描述典型实施方式，其中相同的附图标记代表相同的部件，以及其中:
[0050]附图1是示出了包括依照典型实施方式的驾驶员报警系统的车辆的功能性框图；
[0051]附图2是依照典型实施方式的附图1的车辆的车辆座椅组件的示意性侧视位置图；
[0052]附图3是依照典型实施方式的附图2的座椅组件的部分俯视位置图；
[0053]附图4是依照典型实施方式的装配入附图3的座椅组件内的电机的侧视位置图；
[0054]附图5是依照典型实施方式的致动曲线和加速曲线的图表；以及
[0055]附图6-8是示出了可以由依照典型实施方式的报警系统执行的报警方法的流程图。
【具体实施方式】
[0056]下述详细的描述本质上仅用于示例，且并不限制本发明或其使用。此外，前述的【技术领域】、【背景技术】、
【发明内容】
或下面的详细描述中的表述或隐含的理论并不用作限制。可以理解的是，全部附图中相同的附图标记指示相同或相应的部件和特征。正如在此使用的，术语模块表示专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路，和/或其它合适的提供所述功能的部件。
[0057]广泛地讲，在此讨论的典型实施方式涉及实施为车辆座椅组件的驾驶员报警系统和方法。驾驶员报警系统和方法可以包括装配入座椅垫枕的致动器，其提供了改进的触觉响应和更高效的安装。
[0058]附图1是功能性框图，示出了车辆10，其包括依照典型实施方式的驾驶员报警系统100。虽然没有示出，该车辆具有通常所知的结构，有用于支撑驾驶员的一个或多个座椅以及用于向车辆10的部件提供电压的蓄电池12。关于车辆座椅组件200的其它细节将在下文在驾驶员报警系统100的简单描述之后来提供。
[0059]通常，驾驶员报警系统100包括一个或多个防撞模块110、通信模块120、控制模块130、触觉报警组件(或触觉反馈组件)140，以及一个或多个额外报警设备，包括视觉报警设备150、听觉报警设备152和信息娱乐报警设备154。正如上面介绍以及下文更详细的描述，触觉报警组件140可被装配入车辆座椅组件200内，其也可以被认为是驾驶员报警系统100的部分。在操作期间且正如也在下文更详细的描述，控制模块130从防撞模块110和通讯模块120接收指示了碰撞情况可能性的输入信号。控制模块130评价输入信号，并且如果合适，操作触觉报警组件140和/或报警设备150、152、154，从而警示驾驶员碰撞情况。这样，驾驶员报警系统100可以起作用，从而警示驾驶员碰撞情况，使得可以启动碰撞防止操纵(例如，制动和/或转向)和/或碰撞减轻响应(例如，制动和/或转向)。虽然在此示出的附图指示了部件的示例布置，可以在一些实施方式中存在额外的中间元件、设备、特征或部件。
[0060]通常，防撞模块110包括一个或多个车载车辆传感器(例如，照相机、雷达和/或激光雷达)，其基于车辆传感器信号探测碰撞信息的可能性。防撞模块110通常可被实施 为，例如，前向碰撞警示系统、车道偏离报警或车道保持辅助系统、前驻车辅助系统、后驻车 辅助系统、前和后自动制动系统、后部横向交通报警系统、自适应巡航控制(ACC)系统、侧 面盲区(或点)探测系统、车道改变报警系统、驾驶员注意力系统(分心-和/或瞌睡-监 测)，以及前行人探测系统和后行人探测系统。如上所述，驾驶员报警系统100可以进一步 包括通讯模块120，使得在车辆间、车辆和基础设施之间、和/或车辆和行人/骑车者之间能 够通讯，以预报由于交通、行人、自行车或驾驶员视线内部或驾驶员视线外部活动(例如， 在驾驶员视线外探测到的道路危险或前方交通拥堵)的可能碰撞。通常，防撞模块110和 /或通讯模块120通讯地连接至基于车辆传感器信号和/或通讯评估碰撞可能性的控制模 块 130。
[0061]控制模块130包括一个或多个子模块或单元132、134、136和138，其相互配合以 评价来自于防撞模块110和通讯模块120的信号，并且作为响应，产生用于操作触觉报警组 件140和/或设备150、152、154中的一个或多个的控制信号。如下所述，控制模块130可 以包括监测单元132、使用者构造单元134、评价单元136和模式确定单元138。正如可以理 解的，附图1所示的单元可以与其它控制模块一体化或可以为每个防撞系统单独实施。控 制模块还可以是插入式设备，其安装于车辆的车载诊断连接器(OBD-1I)内，与现有车辆模 块并置(也就是，使用适应连接器安装在主机模块上)的加装模块，或者作为现有车辆系统 (也就是，车内后视镜组件)的替代部分。控制模块还可以是无线设备，其使用例如W1-F1、 蓝牙、NFC或类似的小范围无线连接通信地连接至车辆。
[0062]通常，监测单元132监测来自于车辆10的各种部件、特别是触觉报警组件140的 输入，从而确定合适的操作。如果监测单元132确定一个部件故障，监测单元132则可以产 生警示消息、警示信号和/或错误情况状态，其可以被通讯至车辆驾驶员或技术人员。
[0063]使用者构造单元134管理构造菜单的显示，且管理从与构造菜单交互的使用者接 收到的使用者输入。这样的构造菜单可以显示于车辆内或远离车辆的显示设备上。在不同 的实施方式中，构造菜单包括可选择的选项，当被选择时，允许使用者构造与设备150、152、 154和/或触觉报警组件140相关的不同报警设置。用于触觉报警组件140的报警设置可 以包括但不限于，振动的发生(例如，是否或不执行用于特定模式的振动)，座椅上振动的 位置、振动强度、振动持续时间、振动速率和/或振动脉冲的频率。基于从与构造菜单交互 的使用者接收到的使用者输入，使用者构造单元134在报警设置数据库中存储使用者构造 的报警设置。正如可以理解的，报警设置数据库可以包括暂时地存储设置的易失性存储器、 存储跨越关键循环的设置的非易失性存储器，或易失性和非易失性存储器的组合。
[0064]评价单元136起作用，以查明车辆10的当前模式，并且基于该模式，来评价来自于 防撞模块110和通讯模块120的情况输入信号和通信。基于这一评价，评价单元136可以 确定碰撞情况的存在，例如，车辆可能具有碰撞可能性。在宣布碰撞情况时，评价单元136 发送合适的信号至模式确定单元138。该信号还可以指示碰撞情况的本质。
[0065]基于碰撞情况的指不，模式确定单兀138产生控制信号以操作设备150、152、154 和/或触觉报警组件140中的一个或多个。在一个典型实施方式中，控制信号可以基于碰 撞情况定义一个或多个报警模式。报警模式包括触觉报警模式、视觉报警模式和/或听觉 报警模式。在不同实施方式中，模式确定单元138通过基于碰撞情况从报警设置数据库检索预定义报警设置和/或使用者定义的报警设置，来确定报警模式。在下文讨论关于报警 模式的额外细节。
[0066]报警模式还可以指示设备150、152、154和触觉报警组件140的多个方面的同步。 例如，触觉报警设备140可以包括多个触觉致动器，例如右和左致动器，如下文所述。这样， 报警可以包括方向指令，例如，右或左致动器的操作，以提供关于碰撞情况的本质的额外信 息(例如，碰撞威胁的位置)。
[0067]可以提供任何合适的视觉报警设备150和听觉报警设备152。作为示例，视觉报警 设备150可以实施为车辆10内部内的灯，并且听觉报警设备152可以实施为车辆立体声系 统的一部分。信息娱乐报警设备154可以对应于用于与车辆10交互的一个设备或设备的 组合。例如，信息娱乐报警设备154可以包括与仪表板一体化的显示屏，以及使用者界面， 例如触摸屏、按钮和/或旋转表盘。关于信息娱乐报警设备154的报警信号可以是视觉、听 觉和/或触觉报警信号(例如，当压下触摸屏的区域时，手指感觉到的触摸屏触觉脉冲)的 形式。
[0068]触觉报警设备140可以是任何适合的触觉报警设备。在一个典型实施方式中，触 觉报警设备140实施为车辆座椅组件200的部分，正如现在将更详细描述的。
[0069]附图2是依照典型实施方式的车辆座椅组件200的示意性侧视图。座椅组件200 可以安装于车辆、例如如上所述的车辆10的乘客区域的地板上。在一个典型实施方式中， 座椅组件200是用于机动车的驾驶员座椅,虽然在其它典型实施方式中，座椅组件200可以 是乘客座椅和/或实施于任何类型的车辆。
[0070]如附图2所示，座椅组件200包括下座椅元件210、座椅靠背元件220、头枕230和 触觉报警设备140，例如在上文附图1的讨论中介绍的触觉报警组件140。下座椅元件210 确定了大体水平的表面，用于支撑占用者(未示出)。座椅靠背元件220可被枢转地连接 至下座椅元件210，且确定了大体垂直的表面，用于支撑占用者的后背。头枕230可操作地 连接至座椅靠背元件22，以支撑占用者头部。虽然未示出，下座椅元件210、座椅靠背元件 220和头枕230每一个均由安装于框架且覆盖有覆盖物的泡沫而形成。
[0071]如下文更详细的描述，触觉报警组件140安装于下座椅元件210内，以在预定情形 中向占用者提供触觉信号(例如，振动)。如上面提到的，触觉报警组件140是驾驶员报警 系统100的部分，从而警示驾驶员和/或自动控制(例如，制动或转向)车辆来帮助驾驶员 避免碰撞或降低碰撞冲击速度。
[0072]附图3是依照典型实施方式的附图2的座椅组件200的俯视图。如附图3所示， 下座椅元件210通常包括座椅盘310、第一垫枕320和第二垫枕330。垫枕320、330通常被 认为分别是下座椅元件210的左边最外侧和右边最外侧。正如可以理解的，在不同的其它 实施方式中，座椅盘310可以没有垫枕320、330，例如平坦座椅。在附图3中，垫枕320、330 布置在座椅盘310的纵侧(例如，左侧和右侧)，以支撑占用者的腿和大腿。每个垫枕320、 330可被认为具有相对于向前行驶的主方向的前端324、334和后端326、336。如图所示，座 椅靠背元件220在后端326、336可以重叠垫枕320、330的一部分。正如在座椅设计中通常 认识到的，垫枕320、330布置在下座椅元件210的的侧面，通常与座椅盘310成一角度。
[0073]附图3额外地示出了触觉报警组件140的位置方面。特别地，触觉报警组件140 包括安装于第一垫枕320内的第一致动器322和安装于第二垫枕330内的第二致动器332。第一和第二致动器322、332使用线束360连接至触觉控制器350。在一个典型实施方式中， 触觉控制器350对应于上面讨论的控制模块130，虽然触觉控制器350替代地可以是独立控 制器。正如可以理解的，控制器350可以与其它控制模块一体化或可以为每个防撞系统独 立地实施。控制器还可以是插入式设备，其安装于车辆的车载诊断连接器(OBD-1I)内，与 现有车辆模块并置(也就是，使用适应连接器安装在主机模块上)的加装模块，或者作为现 有车辆系统(也就是，车内后视镜组件)的替代部分。控制模块还可以是无线设备，其使用 例如W1-F1、蓝牙、NFC或类似的小范围无线连接通信地连接至车辆。
[0074]通常，第一和第二致动器322、332定位为使得占用者能够清晰地且快速地察觉和 区别不同类型的触觉信号，而不负面地影响座椅舒适性和座椅耐久性。第一和第二致动器 322,332的特定位置可以额外地取决于座椅设计考虑，包括座椅结构、垫枕设计和泡沫厚 度。虽然第一和第二致动器322、332被描述为位于垫枕320、330内，在其它实施方式中，第 一和第二致动器322、332可以位于座椅组件200的其它区域中，例如座椅盘310、座椅靠背 元件220和/或头枕230。
[0075]如图所示，提供第一和第二致动器322、332(例如，两个致动器)，以在左侧、右侧、 或左右两侧向占用者独立地产生期望的触觉信号。然而，在其它实施方式中，可以提供额外 的致动器。在一个典型实施方式中，第一和第二致动器322、332在垫枕320、330的安装用 于相互隔离致动器的振动，使得致动器322、332的触觉振动相互分离(或隔离)。这样，振 动可以被高度局部化。因此，当仅需要产生这两个致动器中的一个(例如，左致动器)时， 座椅占用者不会经历可能经过坐垫材料或座椅结构传递至另一致动器位置(例如，右致动 器)的无意振动。作为一个示例，在被激活的致动器位置的与座椅垫枕表面正交的测量垂 直加速度的峰值振幅，可以是沿着平行于电机致动的旋转轴线的测量的加速度的峰值振幅 的至少七倍大。
[0076]在一个典型实施方式中，第一和第二致动器322、332定位在垫枕320、330的前端 324、334和座椅靠背元件220之间的距离的三分之二处。在一个典型实施方式中，第一和 第二致动器322、332(例如，致动器322、332的前边缘)可以与H点(或臀部点)370侧向 对齐，如示意地示出的。在其它实施方式中，致动器322、332(例如，致动器322、332的后边 缘)位于H点370前方近似25cm处和/或H点370前方Ocm至25cm之间。正如在车辆设 计中通常认识到的，H点370是占用者臀部的理论相对位置，具体地是身体的躯干和腿上部 之间的枢转点。通常且如上所述，致动器322、332的定位考虑了性能、座椅耐久性和座椅舒 适性。然而，在此讨论的典型位置能够从识别和解释二者方面实现有利的占用者反应时间 (例如，感受到振动且识别报警方向)，典型地在数百毫秒的数量级上。在一个典型实施方 式中，与没有触觉反馈组件的下座椅元件相比，H点370的位置未改变。
[0077]如下面的描述，两个致动器322、332提供了在占用者探测和解释报警(例如，碰撞 威胁的方向)、座椅舒适性和座椅耐久性方面的优势。在一个典型实施方式中，致动器322、 332可以分别独立地产生触觉报警的第一和第二部分，或被独立地操作以产生全部响应。作 为示例，两个致动器322、332提供关于报警本质和报警所指示的方向的清晰信号，例如，左 致动器322的快速脉冲向驾驶员发出信号，他们已经在没有激活左转弯信号的情况下偏移 穿过了左边车道标记，类似于停车振动带的警示。额外的致动器，例如在左车道偏移的这 一情况中还激活了右致动器，会降低使用者正确地将激活与左侧事件关联的几率，且将增加占用者确定发生左侧事件所需的时间(例如，如果当使用者视线从前方道路离开时发生 这种致动)。类似的，致动器322、332的位置和尺寸提供了关于座椅耐久性的优势，其可以 由通常使用的滑动进入、颠簸和扭动和膝盖负载耐久性座椅有效测试而测量。致动器322、 332可以设计为能在车辆寿命的150000英里中进行100000次正常致动。其它位置可能损 害占用者探测和报警有效性、座椅舒适性和座椅耐久性。例如，如果触觉设备位于座椅的最 前端，如果占用者将他们的腿向后抵着座椅的前部，他们可能不能感觉到座椅振动。
[0078]附图4是可以包含在上述致动器322、332内的电机400的侧视图。作为示例，每 一个致动器322、332可包含一个电机400。电机400可以是相对小且轻的电机，例如12V直 流电机，其中电流驱动磁铁或线圈以旋转输出轴402。偏心质量404连接至旋转轴402且与 其一起旋转，以产生触觉响应。换句话说，偏心质量404选择地旋转，以产生使用者的振动 感觉。电机400和/或轴402的尺寸和形状可以设置成用来产生期望特点的振动响应。可 以提供其它类型的电机和/或致动组件，包括智能材料。
[0079]如上所述，触觉控制器350可以具有多种预定模式，实施于操作的起作用的和不 起作用的时段。在起作用的时段中，触觉控制器350命令选择的电机400 (例如致动器322 中的电机或致动器332中的电机400)旋转，并且在不起作用的时段中，触觉控制器350部 命令选择的电机400旋转。
[0080]电机400可以以在座椅垫枕(例如垫枕320、330)的表面上产生触觉脉冲的方式 操作，该脉冲在长度、间隔和强度方面改变以产生由车辆驾驶员感觉到的触觉反馈。由触觉 脉冲建立的触觉反馈，与振动脉冲的位置一起，指示了报警类型，例如，，碰撞情况的本质。 触觉控制器350确定合适的电压，且确定，例如，电压供给电机400的“开”时段和没有电压 供给电机400的“关”时段的脉宽调制(PWM)模式。
[0081]现在参考附图5，示出了依照一些实施方式的致动曲线500和加速曲线510。致动 曲线500表示了传送至电机的命令致动信号，以确定由驾驶员感受的触觉反馈的强度和持 续时间。例如，致动曲线可以表示由触觉控制器350产生以命令致动器322、332的平均信 号。致动曲线500包括起作用的时段502和不起作用的时段504。例如，起作用的时段502 可以由触觉控制器350产生的正电压信号确定，并且不起作用的时段504可以对应于触觉 控制器350产生的低或零电压信号。每个起作用的时段502具有前边缘506和尾边缘508。 在一些实施方式中，前边缘506和/或尾边缘508可以包括锥形509，以调整触觉脉冲的加 速曲线，如下文所述。在起作用的时段502，触觉致动器命令选择的电机旋转。在不起作用 的时段504，触觉致动器不命令选择的电机旋转。可以理解的是，起作用的时段502代表提 供给电机的平均信号，并且事实上，包括迅速重复的PWM序列。
[0082]加速曲线510指示了在座椅垫枕表面的加速度。例如，加速曲线510可以使用位 于第一垫枕320表面上的加速计测量，以测量由于致动器322的致动引起的加速度。加速 曲线510示出了长度和间隔改变的触觉脉冲512，以产生由车辆驾驶员感觉的触觉反馈。由 触觉脉冲512产生的触觉反馈指示了报警类型。加速曲线510包括第一方向数据514、第二 方向数据516和第三方向数据518。在示出的实施方式中，第一方向数据514对应于与座椅 垫枕表面正交的测量加速度，第二方向数据516对应于在垫枕表面以相对电机的前后方向 测量的加速度，并且第三方向数据518对应于在垫枕表面以垂直于竖直和前后方向的侧向 方向上测量的加速度。[0083]在一个典型实施方式中，与座椅垫枕表面正交的激活致动器位置测量的垂直加速 度的峰值振幅是在未激活致动器位置的竖直、前后和侧向上测量的加速度的峰值振幅的至 少五倍大。此外，通过示例的方式，致动曲线可被调整，以产生由不同体型驾驶员感受到的 期望加速度曲线。例如，对应于电机400的旋转速度的振动的高频分量可以处于55至67Hz 的范围内。高频分量还被选择以降低与道路振动频率的不可取的相互作用。振动的竖直加 速度可以在50至70m/s2之间。在一个示例中，在每一个致动器位置之间的竖直加速度水 平在10%之内。
[0084]通常，在座椅垫枕处的加速度曲线510在致动曲线500的起作用的时段502期间 增加，并且在致动曲线500的不起作用的时段504期间降低。致动曲线500的起作用的时 段502和不起作用的时段504的相对持续时间可以用于指示潜在危险的严重性。此外，起 作用的时段502和不起作用的时段504之间的时间可以降低，以指示更急迫的警示。例如， 独特的触觉报警致动曲线500可以用于区分近场即将发生的碰撞报警和可能发生在驾驶 员视线之外的远场咨询事件。
[0085]现在参考附图6，示出了依照一些实施方式的用于控制触觉系统的方法600的流 程图。通常，方法600建立系统报警至振动电机的映射，建立多个振动脉冲用于命令，并且 建立脉冲的开/关循环重复模式。在提供的示例中，方法600的操作由触觉控制器350执 行。正如可以由本说明书的教导而理解的，方法内的操作的顺序并不限于附图6中所示的 依序执行，但是可以在适当时和依照本发明的一个或多个改变次序而执行。在不同的实施 方式中，该方法可以基于预定事件而按计划运行，和/或可以在车辆操作期间持续运行。
[0086]在第一操作602，控制器评价关于车辆的条件。这些条件可以包括车辆周围和内 部的环境条件。例如，触觉控制器350可以评价来自于防撞模块110的传感器(例如，照相 机、雷达和/或激光雷达)的数据。
[0087]触觉控制器350基于这些条件确定是否命令触觉报警。例如，触觉控制器350可 以确定这些条件是否指示了可能的碰撞(例如，当驻车时的微小间隙、当行驶时与接近车 辆的高速碰撞，等)。如果控制器350确定了不命令触觉报警，随后控制器回到操作602以 继续评价条件。如果控制器确定了命令触觉报警，随后控制器执行操作606。
[0088]在操作606中，控制器基于在操作602中评价的条件，确定命令什么类型的触觉报 警。例如，触觉报警可以指示车道偏离警示、车道保持辅助、后部横向交通报警、前方碰撞报 警、碰撞紧急制动、自适应巡航控制事件、后停车辅助、倒车警示、前方行人探测、后方行人 探测事件或其它类型的事件。
[0089]控制器确定了触觉致动器的模式以在操作608中基于触觉报警的类型和触觉致 动器的位置进行命令。例如，控制器350可以基于指示的触觉报警类型，命令第一致动器 322、第二致动器332或两个致动器。在一个示例中，当探测到物体从车辆10的右侧接近、同 时驾驶员正在倒车时，选择位于驾驶员的右侧大腿附近的第二致动器332来致动。相反的， 当探测到物体从车辆10的左侧接近、同时驾驶员正在倒车时，选择位于驾驶员的左侧大腿 附近的第一致动器322来起作用的。致动器被类似地选择，用于右和左车道偏离警示，或被 检测到位于车辆侧面的其它潜在危险。
[0090]当在车辆前或后部探测到潜在危险时，触觉控制器350可以选择位于驾驶员两侧 的致动器322、332。电机选择模式可被用于指示不同的报警。例如，在多个电机被定位在特定区域的情况下，电机可被同时选择或以任何模式交替选择。例如，电机可以交替地被致动 以产生之字形或环形模式。
[0091]在操作610中，控制器基于触觉报警的类型选择要命令的起作用的触觉时段的数 量。正如上文指示的，起作用的时段对应于通过座椅被传送至驾驶员的触觉脉冲。更少的 起作用的时段和脉冲可以指示较不严重的报警，而更大数量的起作用的时段和脉冲可以指 示更严重的报警。例如，五个脉冲可以指示车辆正前方的即将发生碰撞报警，反之，两次脉 冲可以指示远场的前方交通事件(例如，前方交通拥堵)。
[0092]在操作612中，控制器基于触觉报警的类型，选择起作用的触觉时段和不起作用 的触觉时段的持续时间。通过选择持续时间，可以调整脉冲之间的长度和时间。例如，停车 辅助应用可以使用脉冲之间的间隔时间或脉冲数量，以指示车辆与物体的接近程度。脉冲 之间的间隔可以通过增加不起作用的时段的持续时间而增加。当物体被第一次探测到时， 可以提供一个脉冲、两个脉冲或独特脉冲特征。当车辆移动更接近物体时，脉冲之间的间隔 时间(或脉冲特征)被降低，直到达到最小间隔时间和/或脉冲的数量可以被增加(例如， 可以触发五次脉冲)。用于接近程度报警的强度设置可以有别于碰撞报警设置，以降低消费 者的不舒适或烦恼。
[0093]在另一示例中，系统之间的报警起落可被快速切换以指示多情景事件。例如， 如果有前方事件与侧面事件同时发生，致动曲线500的起作用的时段502和不起作用的 时段504之间的时间可被降低以指示多个报警状态。例如，代替以IOOms间隔的交替的 前-侧-前-侧事件报警，报警可以以50ms来交替。替代地，与更高优先级事件相关联的 起作用的时段502，正如由安全系统确定的，可被更频繁命令。例如，如果前方报警被认为是 更严重的，那么座椅将产生例如前-前-侧-前-前-侧的模式。该模式可以基于单独的 系统报警或可以在多个报警情景的背景下被按需订制。
[0094]在下文提供报警模式的起作用的和不起作用的时段的长度示例。用于车道偏离警 示(LDW)事件的触觉报警可以由以80ms的起作用的时段和120ms的不起作用的时段命令 的三次脉冲指示。后部横向交通报警(RCTA)事件可以由以IOOms的起作用的时段和IOOms 的不起作用的时段命令的三次脉冲指示。前方碰撞报警(FCA)、碰撞紧急制动(CIB)或自适 应巡航控制(ACC)事件可以由以IOOms的起作用的时段和IOOms的不起作用的时段命令的 五次脉冲指示。后停车辅助(RPA)首次探测事件可以由以70ms的起作用的时段和130ms 的不起作用的时段命令的一次或两次脉冲指示。RPA和前驻车辅助(FPA)接近物体事件可 以由以70ms的起作用的时段和130ms的不起作用的时段命令的五次脉冲指示。ACC“去往 通知者”事件(以在车辆已经停止之后，信号通知使用ACC的驾驶员它们跟随的车辆已经继 续向前移动)可以由以IOOms的起作用的时段和IOOms的不起作用的时段命令的三次脉冲 指示。可以理解的是，其它相对和绝对时间段可以被包括，而不偏离本发明的范围。
[0095]在各种不同的实施方式中，报警模式可以在任何一个时刻指示多个报警模式(例 如，前方碰撞警告和车道偏离警告可能在接近的时间发生)。在这样的情形中，所确定的用 于一个或多个不同报警模式的报警模式可以被仲裁，以确定优选的模式，可以被组合或增 加以产生独特的、重叠的和/或累加的模式而无需仲裁，和/或可以被同时给出而无需仲 裁。在这一无需仲裁的后者情形中，如果另一报警(例如，前方碰撞警告)被请求同时一个 报警正在被执行(例如，车道偏离警告)，例如，座椅振动报警可以产生用于每个被要求的致动器的所要求的模式(或波形)，并且随后将剩余时间的当前正执行模式与该新模式求 和，并且对于每个所要求的致动器都执行这一结果。用于每一致动器的起作用的时间和不 起作用的时间将受到求和过程的影响，然而，如果多于一个报警此时请求起作用的时间，那 么在该起作用的时间的振动强度将被保持(或增加，如果需要的话)。
[0096]在操作614中，控制器产生信号以命令触觉致动器所选择的模式、起作用的触觉 时段的所选择的数量，以及起作用的和不起作用的触觉时段的持续时间。例如，控制器350 可以产生信号以命令致动器322、332提供触觉脉冲512。
[0097]现在参考附图7，示出了依照一些实施方式的控制触觉系统的方法700的流程图。 例如，控制器350可以产生具有起作用的时段502的信号，以命令致动器322、332产生脉 冲514。通常，方法700基于提供给控制器的实际蓄电池电压，使用触觉致动器的脉宽调制 (PWM)控制，建立了恒定的振动感觉。
[0098]在操作702中，控制器选择起作用的触觉时段的模式，在这期间，控制器将命令触 觉致动器产生触觉脉冲。例如，控制器350通过执行上述方法600的操作，可以选择起作用 的触觉时段502的模式。
[0099]在操作704中，控制器确定触觉脉冲的期望强度。例如，控制器350可以通过从查 找表格检索期望强度来确定该强度。在一个示例中，控制器350可以确定，触觉脉冲512被 以独特的强度值紧密地间隔开(例如，“大嗡嗡-小嗡嗡(BUZZ-buzz) ”或“小嗡嗡-大嗡嗡 (buzz-BUZZ) ”，其中，大写字母指示了独特的强度值)，以产生独特的脉冲识别特征。
[0100]控制器在起作用的触觉时段确定将被产生的信号的期望电压，以达到在操作706 中触觉脉冲的期望强度。例如，供给电机400的期望电压可以基于直流电机400的旋转速 度和供给电机400的电压之间的直接比例关系而确定。在一个示例中，控制器350从查找 表检索期望强度，且省略操作704。
[0101]在操作708中，控制器确定供给控制器的实际蓄电池电压。车辆内提供的实际蓄 电池电压可以在点火循环中或之间改变。在一个示例中，控制器350测量通过蓄电池12供 给控制器350的实际电压。在操作710中，控制器确定实际电压是否处于阈值内。这些阈 值指示了期望电压附近的电压的范围，在该范围中控制器将不改变起作用的时段。例如，当 期望电压时11伏特且实际供给的蓄电池电压是11.1伏特，控制器350可以确定不改变起 作用的时段。
[0102]当实际蓄电池电压不在阈值内时，在操作712中，控制器计算模拟期望电压的脉 宽调制(PWM)模式。通常，PWM模式是电压被供给到电机的“开”时段和没有电压被供给到 电机的“关”时段的快速序列。
[0103]在操作714中，控制器基于计算的PWM模式，产生用于起作用的触觉时段的信号。 例如，PWM模式可以在致动曲线500的起作用的时段502期间，被命令到电机400以控制传 送给电机的动力。由于DC电机速度与电压成比例，PWM模式通过模拟期望电压而产生一致 的振动强度。例如，当蓄电池电压高于期望时，可降低PWM模式中的“开”时段的比例。此 夕卜，PWM模式可被调整以产生不同强度的振动。例如，为了产生具有更高强度的振动，可增 加PWM模式中的“开”时段的比例。
[0104]现在参考附图8，示出了依照一些实施方式的控制触觉系统的方法800的流程图。 例如，控制器350可以产生具有起作用的时段502的信号，以命令致动器322、332产生脉冲512。通常，方法800为广泛使用者建立令人满意的振动特性，从而可以消除或减少调整控 制。此外，方法800可以用于实现令人满意的高频率电机特性，正如将在下文讨论的。
[0105]在操作802中，控制器基于触觉报警的类型确定触觉脉冲的标准振动强度。例如， 控制器350可以使用查找表，或连续的函数关系，来确定标准振动强度。在一个示例中，基 于由在最低五个百分比的体型的人和最高五个百分比的体型的人之间的使用者所感受到 的“报警但未令人烦恼”的探测水平，来选择标准振动强度。
[0106]在操作804中，控制器确定车辆的内部和外部情况。在操作806中，控制器确定车 辆情况是否指示了振动强度将被修改。当振动强度将被修改时，控制器计算起作用的时段 502的调整，来实现修改的振动强度。例如，控制器350可以计算将实现修改的振动强度的 PWM模式。
[0107]在一个示例中，内部车辆情况包括感测的或预测的车辆内部的音响效果，其可能 影响驾驶员感受振动的能力。例如，在收音机上播放的特定歌曲或音乐的探测可以用于通 过基于低频内容的存在或收音机音量而增加振动强度来调整。其它内部情况可以包括，驾 驶员分心模块、瞌睡驾驶员模块或半自主驾驶系统(例如，巡航控制、自适应巡航控制、车 道保持或车道对中系统)的启用状态的输出。
[0108]外部车辆条件可以包括但不限于，车辆外部感测或预测到的音响效果或振动，其 可能影响驾驶员感受振动的能力。例如，对由车辆悬挂系统所指示的车辆振动的探测，可被 用于在粗糙道路条件期间调整报警模式。该模式可以基于来自于悬挂系统的振动本质或幅 值而调整。例如，如果预订时间内的平均幅值在阈值之上，报警模式可被调整以增加振动强 度(例如，通过离散值、或基于幅值确定的值)。
[0109]在操作812中，控制器确定令人满意的起作用的时段曲线。例如，起作用的时段 520的前边缘506和尾边缘508可以通过包含变化的PWM模式来逐渐变窄，以提供不同的 触觉反馈曲线。例如，PWM模式可被调整以产生触觉脉冲512，其加速度具有线性或指数增 力口。相似地，触觉脉冲512的端部可以通过调整PWM模式而改变。触觉脉冲512中的加速 度增长率可以用于指示报警的严重性。例如，快速增加的触觉脉冲512强度指示了即将发 生的近场报警，并且缓慢增加的触觉脉冲512强度指示了远场的较不紧要的报警。
[0110]在操作814中，控制器确定令人满意的高频特性。例如，控制器350可以调整致动 曲线500、PWM模式和电机特性，以产生由多种体型的驾驶员感觉到的期望的加速度曲线。 在一个示例中，对应于电机旋转速度的振动的高频分量处于55至67Hz的范围内。高频分 量还被选择用于降低与道路振动频率的不希望的相互作用(例如，对致动振动的掩盖)。
[0111]在操作816中，控制器计算起作用的时段的调整，以实现期望的高频特性和触觉 脉冲曲线。例如，在起作用的时段502期间，控制器350可以调整PWM模式或开/关补偿模 式。通常，当触觉致动器超过了旋转速度上阈值时，开/关补偿模式停止命令触觉致动器的 致动，并且当触觉致动器的旋转速度低于下阈值时，恢复命令触觉致动器的致动。
[0112]尽管在上述【具体实施方式】部分展示了至少一个典型实施例，可以理解的是，存在 多种变形。还可以理解的是，典型实施方式或多个典型实施方式仅用于示例，并不以任何方 式限制本发明的范围、可应用性或构造。相反，上述【具体实施方式】为本领域技术人员提供了 方便的指示，来实现典型实施方式或多个典型实施方式。可以理解的是，在不脱离所附权利 要求以及和它法律等同方式而确定的本发明的范围的情况下，可以对部件的功能和布置作出多种改变。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 选择起作用的触觉时段的模式，在该时段期间，控制器将命令位于车辆座椅中的多个触觉致动器产生触觉脉冲； 确定提供给触觉致动器的信号的期望电压，该信号指示起作用的触觉时段，从而产生期望强度的触觉脉冲； 确定车辆的能量存储设备的实际电压； 计算脉宽调制(PWM)模式，该脉宽调制模式在被应用到使用实际电压的信号时模拟期望电压；以及， 基于PWM模式产生指示起作用的触觉时段的信号，从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括:改变在相邻起作用的时段期间应用的PWM模式，从而为报警序列的每一个触觉脉冲产生具有独特的强度值的独特脉冲识别特征。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括:基于由大于最小5%的潜在驾驶员和小于最大5%的潜在驾驶员的驾驶员所察觉到的振动强度，确定期望强度的触觉脉冲。
4.如权利要求1所述的方法，其中:确定期望电压包括，基于触觉致动器中的电机的旋转速度和供至电机的电压之间的关系，确定期望电压。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括:确定实际电压是否在期望电压附近的阈值范围内，并且其中，计算PWM模式包括，响应于确定了实际电压在阈值范围之外而计算PWM模式。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括:在PWM模式中，增加“开”部分与“关”部分的比率，从而增加触觉脉冲的实际强度。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括:在PWM模式中，降低“开”部分与“关”部分的比率，从而降低触觉脉冲的实际强度。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括:在起作用的时段的第一部分修改PWM模式，从而在触觉脉冲的第一部分调整触觉强度的加速度。
9.一种方法，包括: 选择起作用的触觉时段的模式，在该时段期间，控制器将命令位于车辆座椅中的多个触觉致动器产生触觉脉冲； 基于由大于最小5%的潜在驾驶员和小于最大5%的潜在驾驶员的驾驶员所察觉到的振动强度，确定期望强度的触觉脉冲； 确定提供给触觉致动器的信号的期望电压，该信号指示起作用的触觉时段，从而产生期望强度的触觉脉冲； 确定车辆的能量存储设备的实际电压； 计算脉宽调制(PWM)模式，该脉宽调制模式当被应用于使用实际电压的信号时，其模拟期望电压；以及， 基于PWM模式产生指示了起作用的触觉时段的信号，从而命令触觉致动器产生期望强度的触觉脉冲。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括:改变在相邻起作用的时段期间应用的PWM模式，从而为每一个触觉脉冲产生具有独特强度值的独特脉冲以别特征。
【文档编号】B60Q9/00GK103568949SQ201310498497
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】R·J·基弗, A·N·巴利奥斯, C·A·格林, M·A·斯特宾斯, D·K·麦奎恩 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司