大型客车用人工智能定速巡航系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于电子控制领域，具体涉及一种大型客车用人工智能定速巡航系统。提出的一种大型客车用人工智能定速巡航系统具有中央控制器ECU（2）；中央控制器ECU（2）设置在油门踏板与发动机之间；在离合踏板的初始位置设置有离合踏板位置传感器（3）；在制动踏板的初始位置设置有制动踏板位置传感器（4）；对应变速箱输出轴设置有转速传感器（6）；在最高速前进挡的位置设置有最高挡位位置传感器（5），设置有用以对人工操作和定速巡航进行切换的定速巡航选择与解除按钮；所述的定速巡航选择与解除按钮设置在控制面板上；本发明减轻了驾驶员的工作强度，提高了驾驶员的舒适性，在一定程度上降低车辆的燃油消耗。
【专利说明】大型客车用人工智能定速巡航系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电子控制领域，具体涉及一种大型客车用人工智能定速巡航系统。
【背景技术】
[0002]目前，国内的主流大型客车，均匹配具有6个前进挡的机械式手动变速箱，发动机为电子燃油喷射控制系统。该类车型主要用途即为长途客运或旅游接待，行驶高速公路的时间及里程很多。由于该类车辆均为机械式手动变速箱，都没有配备只有自动挡变速箱才具备的定速巡航系统。但结合其实际工况一高速路上为了保证车辆的匀速行驶，驾驶员要长时间的控制油门踏板，增加了驾驶员的工作强度，而且由于踩踏油门踏板的力度不可能一直是均衡的，因此也不能保证车辆的匀速行驶。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提出一种大型客车用人工智能定速巡航系统，采用时时动态电子控制原理，经过对驾驶员的指令、变速箱输出轴的转速及发动机的工作情况进行分析后，通过控制发动机的转速实现定速巡航。
[0004]本发明为完成上述发明目的采用如下技术方案:
一种大型客车用人工智能定速巡航系统，所述的人工智能定速巡航系统具有用以对客车进行人工控制或定速巡航的中央控制器ECU ;所述的中央控制器ECU设置在油门踏板与发动机之间；中央控制器ECU的插头h连接油门踏板，中央控制器ECU的插头g与发动机连接；所述的中央控制器ECU对油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号进行判断分析最终决定对客车进行人工操作或定速巡航；当中央控制器ECU将油门踏板所输入的液压马达变量泵开度信号直接输出给发动机的液压马达变量泵时，客车处于人工操作状态；当中央控制器ECU将油门踏板所输入的液压马达变量泵开度信号屏蔽，输出一个恒定的液压马达变量泵开度信号给发动机的液压马达变量泵时，客车处于定速巡航状态；设置有用以对离合踏板的位置信号进行检测的离合踏板位置传感器，所述的离合踏板位置传感器设置在离合踏板的初始位置，并与中央控制器ECU的插头c连接；使在未踏下离合踏板时，离合踏板位置传感器输出一个闭合的信号给中央处理器ECU，在踏下离合踏板时，离合踏板位置传感器输出一个断开的信号给中央处理器ECU;设置有用以对制动踏板的位置信号进行检测的制动踏板位置传感器，所述的制动踏板位置传感器设置在制动踏板的初始位置，并连接中央控制器ECU的插头d ;使在未踏下制动踏板时，制动踏板位置传感器输出一个闭合的信号给中央处理器ECU，在踏下制动踏板时，制动踏板位置传感器输出一个断开的信号给中央处理器ECU ;对应所述的变速箱输出轴设置有用以检测变速箱输出轴转速的转速传感器，转速传感器连接中央控制器ECU的插头f ;转速传感器所输出的转速信号值与驱动桥及驱动桥外径被一同输入到中央处理器ECU中，中央处理器ECU根据转速信号的变化，不断的计算时时车速；设置有最高挡位位置传感器，所述的最高挡位位置传感器设置在最高速前进挡的位置，所述的最高挡位位置传感器采集换挡摇臂的位置信号，当车辆的换挡摇臂进入最高速前进挡位置时，最高挡位位置传感器通过中央控制器ECU的插头e输出一个闭合的信号给中央控制器ECU ;设置有用以对人工操作和定速巡航进行切换的定速巡航选择与解除按钮；所述的定速巡航选择与解除按钮设置在控制面板上；所述的控制面板与中央控制器ECU的插头b连接；按下定速巡航选择与解除按钮的按钮时，所述的中央控制器E⑶根据油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号进行判断分析最终决定是否进入定速巡航，当离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号均为闭合信号，且此时发动机的时时转速达到了定速巡航系统所设定的转速时，中央控制器ECU将根据最高速前进挡位置传感器的位置信号、发动机的时时转速信号及油门踏板的输出信号对发动机的控制进行接管，将油门踏板的输出信号锁定并输出一个按下定速巡航选择与解除按钮瞬间的油门踏板信号给发动机的液压马达变量泵，车辆速度将被自动控制在，按动选定按钮瞬间的正负3%范围内，此时车辆进入定速巡航系统；此时中央控制器ECU继续接收油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号；当离合踏板所输出的位置信号为断开信号，或制动踏板所输出的位置信号为断开信号，或中央控制器ECU所检测到的油门踏板输出信号大于中央控制器ECU提供给发动机的信号，或人为的通过操纵换挡系统解除了最高速前进挡即最高速前进挡所输出的位置信号为断开信号，或中央控制器ECU输出的发动机控制信号已经达到最大，但转速传感器接收到的信号仍小于设定车速的最小值，或中央控制器ECU输出的发动机控制信号已经达到最小，但转速传感器接收到的信号仍大于设定车速的最大值，或，按下定速巡航的选定/解除按钮，这时，自动退出定速巡航，改为人工控制。
[0005]离合踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、最高速前进挡位置传感器均为相同型号的电磁传感器，抗干扰性强，使用寿命厂，区别仅限于插头的型号。
[0006]转速传感器为具有方波信号输出的霍尔型励磁反馈传感器，该传感器具有信号稳定，抗干扰能力强及识别范围广的优点。
[0007]本发明提出的一种大型客车用人工智能定速巡航系统，利用中央控制器ECU，采用时时动态电子控制原理，经过对驾驶员的指令、变速箱输出轴的转速及发动机的工作情况进行分析后，通过控制发动机的转速实现定速巡航，减轻了驾驶员的工作强度，提高了驾驶员的舒适性，在一定程度上降低车辆的燃油消耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的原理框图。
[0009]图中:1、控制面板，2、中央控制器E⑶，3、离合踏板位置传感器，4、制动踏板位置传感器，5、最高速前进挡位置传感器，6、转速传感器，7、发动机，8、油门踏板。
【具体实施方式】
[0010]结合附图和具体实施例对本发明加以说明: 如图1所示，一种大型客车用人工智能定速巡航系统，所述的人工智能定速巡航系统具有用以对客车进行人工控制或定速巡航的中央控制器ECU2 ;该实施例中，所述的中央控制器E⑶2采用PIC16F916单片机；所述的中央控制器E⑶2设置在油门踏板与发动机之间；中央控制器E⑶2的插头h连接油门踏板8，中央控制器E⑶2的插头g通过原整车线束与油门踏板的接口连接发动机7 ;所述的中央控制器ECU2对油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号进行判断分析最终决定对客车进行人工操作或定速巡航；当中央控制器ECU2将油门踏板所输入的液压马达变量泵开度信号直接输出给发动机的液压马达变量泵时，即中央控制器ECU2内部的光电耦合器将油门踏板与发动机之间连通，客车处于人工操作状态；当中央控制器ECU2将油门踏板所输入的液压马达变量泵开度信号屏蔽，输出一个恒定的液压马达变量泵开度信号给发动机的液压马达变量泵时，客车处于定速巡航状态；设置有用以对离合踏板的位置信号进行检测的离合踏板位置传感器3，所述的离合踏板位置传感器3设置在离合踏板的初始位置，并与中央控制器ECU的插头c连接；使在未踏下离合踏板时，离合踏板位置传感器3输出一个闭合的信号给中央处理器ECU，在踏下离合踏板时，离合踏板位置传感器3输出一个断开的信号给中央处理器ECU2 ;设置有用以对制动踏板的位置信号进行检测的制动踏板位置传感器4，所述的制动踏板位置传感器4设置在制动踏板的初始位置，并连接中央控制器ECU2的插头d ;使在未踏下制动踏板时，制动踏板位置传感器4输出一个闭合的信号给中央处理器ECU2，在踏下制动踏板时，制动踏板位置传感器4输出一个断开的信号给中央处理器ECU2 ;对应所述的变速箱输出轴设置有用以检测变速箱输出轴转速的转速传感器6，转速传感器6连接中央控制器ECU2的插头f ;转速传感器6所输出的转速信号值与驱动桥及驱动桥外径被一同输入到中央处理器ECU2中，中央处理器ECU2根据转速信号的变化，不断的计算时时车速；设置有最高挡位位置传感器5，所述的最高挡位位置传感器5设置在最高速前进挡的位置，所述的最高挡位位置传感器5采集换挡摇臂的位置信号，当车辆的换挡摇臂进入最高速前进挡位置时，最高挡位位置传感器5通过中央控制器ECU的插头e输出一个闭合的信号给中央控制器E⑶2 ;设置有用以对人工操作和定速巡航进行切换的定速巡航选择与解除按钮；所述的定速巡航选择与解除按钮设置在控制面板I上；所述的控制面板与中央控制器ECU的插头b连接；按下定速巡航选择与解除按钮的按钮时，所述的中央控制器ECU2根据油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号进行判断分析最终决定是否进入定速巡航，当离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号均为闭合信号，且此时发动机的时时转速达到了定速巡航系统所设定的转速时，中央控制器ECU2内部的光电耦合器切断油门踏板与发动机之间的之间连通，并将根据最高速前进挡位置传感器的位置信号、发动机的时时转速信号及油门踏板的输出信号对发动机的控制进行接管，所述的光电耦合器切采用TLP521光电耦合器；
将油门踏板的输出信号锁定并输出一个按下定速巡航选择与解除按钮瞬间的油门踏板信号给发动机的液压马达变量泵，车辆速度将被自动控制在，按动选定按钮瞬间的正负3%范围内，此时车辆进入定速巡航系统；此时中央控制器ECU2继续接收油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号；当车速在定速巡航系统所设定的转速范围内，但低于或高于选定按钮瞬间的车速时，由中央控制器ECU2为发动机提速或减速；当离合踏板所输出的位置信号为断开信号，或制动踏板所输出的位置信号为断开信号，或中央控制器ECU2所检测到的油门踏板输出信号大于中央控制器ECU提供给发动机的信号，或人为的通过操纵换挡系统解除了最高速前进挡即最高速前进挡所输出的位置信号为断开信号，或中央控制器ECU输出的发动机控制信号已经达到最大，但转速传感器3接收到的信号仍小于设定车速的最小值，或中央控制器ECU2输出的发动机控制信号已经达到最小，但转速传感器6接收到的信号仍大于设定车速的最大值，或，按下定速巡航的选定/解除按钮，这时，自动退出定速巡航，改为人工控制。
[0011]所述的控制面板I上还具有巡航系统工作指示灯、系统启动指示灯及扬声器；车辆电源接通后，电源输入接口与中央控制器E⑶2上的线束插头a相连，控制面板I固定在仪表台的专用卡座内，输出线束与中央控制器ECU2上的线束接口 b连接；
中央控制器ECU的插头c与离合踏板位置传感器，中央控制器ECU的插头d与制动踏板位置传感器4的连接关系可以互换，其余插头均设置了防误插功能。
[0012]离合踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、最高速前进挡位置传感器均为相同型号的电磁传感器，抗干扰性强，使用寿命厂，区别仅限于插头的型号。
[0013]变速箱输出轴转速传感器为具有方波信号输出的霍尔型励磁反馈传感器，该传感器具有信号稳定，抗干扰能力强及识别范围广的优点。
[0014]一种大型客车用人工智能定速巡航系统的控制方式，其具体步骤如下:
a、变速箱输出轴转速传感器采集变速箱输出轴的转速信号，该信号值与驱动桥及驱动轮外径等参数被一同输入到中央控制器ECU中，中央控制器ECU根据转速信号的变化，不断的计算时时车速，由中央控制器ECU定义定速巡航系统的工作速度为60 — 110Km/h ；
b、踏下油门踏板，车辆启动，同时油门踏板的输出信号输入到中央控制器ECU;中央控制器ECU同时还检测离合踏板的位置信号、制动踏板的位置信号、变速箱输出轴的转速信号和最高速前进挡位置信号；
C、当车辆进入最高挡位后，最高速前进挡位置传感器才会向中央控制器ECU输入闭合信号，这时如需打开定速巡航系统时，按下控制面板总成上的选定/解除按钮，启动定速巡航系统，巡航系统工作指示灯开启；这时，中央控制器ECU将根据最高速前进挡位置传感器的位置信号、变速箱输出轴转速传感器的时时转速信号及油门踏板的输出信号对发动机的控制进行接管，切断油门踏板输出信号与发动机的直接通信；油门踏板的输出信号通过中央控制器ECU输出一个恒定的信号对发动机进行控制，此时车辆进入定速巡航系统，驾驶员可以将右脚离开油门踏板，车辆速度将被自动控制在按动选定/解除按钮瞬间的正负3%范围内；如此时实际车速高于或低于系统工作速度60 — 110Km/h，系统指示灯将闪烁报警，并不会启动定速巡航系统，驾驶员根据情况对发动机进行增加或降低转速的控制；同时中央控制器ECU还继续检测油门踏板的输入信号，并时刻对比油门踏板输入信号与中央控制器ECU输出的油门控制信号的差值；
d、当遇到以下情况，E⑶将解除定速巡航控制，转由驾驶员接管:
①、踏下离合踏板或制动踏板，离合踏板位置传感器或制动踏板位置传感器输出一个断开的信号给中央控制器ECU，中央控制器ECU将中断自动控制，改由人工控制，巡航指示灯熄灭；
②、踏下油门踏板，当中央控制器ECU所检测到的油门踏板输出信号大于中央控制器ECU提供给发动机的信号时，中央控制器ECU将中断自动控制，改由人工控制，巡航指示灯熄灭；或，驾驶员通过操纵换挡系统解除了挡位，ECU将中断自动控制，改由人工控制，巡航指示灯熄灭；
③、车辆爬坡时，中央控制器ECU输出的发动机控制信号已经达到最大,但变速箱输出轴转速传感器接收到的信号仍小于设定车速的最小值时；中央控制器ECU将通过控制面板进行声、光提醒并中断自动控制，改由人工控制，闪烁指示灯及报警器在10秒钟后自动关闭；
④、车辆下坡时，中央控制器ECU输出的发动机控制信号已经达到最小,但变速箱输出轴转速传感器接收到的信号仍大于于设定车速的最大值时，中央控制器ECU将通过控制面板进行声、光提醒并中断自动控制，改由人工控制，闪烁指示灯及报警器在10秒钟后自动关闭；
⑤、驾驶员直接按下控制板板上的选定/解除按钮，解除定速巡航。
【权利要求】
1.一种大型客车用人工智能定速巡航系统，其特征在于:所述的人工智能定速巡航系统具有用以对客车进行人工控制或定速巡航的中央控制器ECU (2 );所述的中央控制器ECU(2)设置在油门踏板与发动机之间；中央控制器ECU (2)的插头h连接油门踏板，中央控制器ECU (2)的插头g与发动机连接；所述的中央控制器ECU (2)对油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号进行判断分析最终决定对客车进行人工操作或定速巡航；当中央控制器ECU (2)将油门踏板所输入的液压马达变量泵开度信号直接输出给发动机的液压马达变量泵时，客车处于人工操作状态；当中央控制器ECU (2)将油门踏板所输入的液压马达变量泵开度信号屏蔽，输出一个恒定的液压马达变量泵开度信号给发动机的液压马达变量泵时，客车处于定速巡航状态；设置有用以对离合踏板的位置信号进行检测的离合踏板位置传感器(3)，所述的离合踏板位置传感器(3)设置在离合踏板的初始位置，并与中央控制器ECU (2)的插头c连接；使在未踏下离合踏板时，离合踏板位置传感器输出一个闭合的信号给中央处理器ECU，在踏下离合踏板时，离合踏板位置传感器(3)输出一个断开的信号给中央处理器ECU ;设置有用以对制动踏板的位置信号进行检测的制动踏板位置传感器(4)，所述的制动踏板位置传感器(4)设置在制动踏板的初始位直，并连接中央控制器(2) ECU的插头d ;使在未踏下制动踏板时，制动踏板位直传感器(4)输出一个闭合的信号给中央处理器ECU，在踏下制动踏板时，制动踏板位置传感器(4)输出一个断开的信号给中央处理器ECU (2);对应所述的变速箱输出轴设置有用以检测变速箱输出轴转速的转速传感器(6)，转速传感器(6)连接中央控制器ECU的插头f;转速传感器(6)所输出的转速信号值与驱动桥及驱动桥外径被一同输入到中央处理器ECU中，中央处理器ECU (2)根据转速信号的变化，不断的计算时时车速；设置有最高挡位位置传感器(5)，所述的最高挡位位置传感器(5)设置在最高速前进挡的位置，所述的最高挡位位置传感器(5)采集换挡摇臂的位置信号，当车辆的换挡摇臂进入最高速前进挡位置时，最高挡位位置传感器(5)通过中央控制`器E⑶(5)的插头e输出一个闭合的信号给中央控制器E⑶(2);设置有用以对人工操作和定速巡航进行切换的定速巡航选择与解除按钮；所述的定速巡航选择与解除按钮设置在控制面板上；所述的控制面板与中央控制器ECU的插头b连接；按下定速巡航选择与解除按钮的按钮时，所述的中央控制器ECU根据油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号进行判断分析最终决定是否进入定速巡航，当离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号均为闭合信号，且此时发动机的时时转速达到了定速巡航系统所设定的转速时，中央控制器ECU将根据最高速前进挡位置传感器的位置信号、发动机的时时转速信号及油门踏板的输出信号对发动机的控制进行接管，将油门踏板的输出信号锁定并输出一个按下定速巡航选择与解除按钮瞬间的油门踏板信号给发动机的液压马达变量泵，车辆速度将被自动控制在，按动选定按钮瞬间的正负3%范围内，此时车辆进入定速巡航系统；此时中央控制器ECU继续接收油门踏板所输出的液压马达变量泵开度信号、离合踏板所输出的位置信号、制动踏板所输出的位置信号、最高速前进挡所输出的位置信号、变速箱输出轴所输出的转速信号；当离合踏板所输出的位置信号为断开信号，或制动踏板所输出的位置信号为断开信号，或中央控制器ECU所检测到的油门踏板输出信号大于中央控制器ECU提供给发动机的信号，或人为的通过操纵换挡系统解除了最高速前进挡即最高速前进挡所输出的位置信号为断开信号，或中央控制器ECU输出的发动机控制信号已经达到最大，但转速传感器接收到的信号仍小于设定车速的最小值，或中央控制器ECU输出的发动机控制信号已经达到最小，但转速传感器接收到的信号仍大于设定车速的最大值，或，按下定速巡航的选定/解除按钮，这时，自动退出定速巡航，改为人工控制。
2.根据权利要求1所述的一种大型客车用人工智能定速巡航系统，其特征在于:中央控制器ECU (2)的插头c与离合踏板位置传感器(3)，中央控制器ECU的插头d与制动踏板位置传感器(4)的连接关系可以互换。
3.根据权利要求1所述的一种大型客车用人工智能定速巡航系统，其特征在于:离合踏板位置传感器(3)、制动踏板位置传感器(4)、最高速前进挡位置传感器(5)均为相同型号的电磁传感器。
4.根据权利要求1所述的一种大型客车用人工智能定速巡航系统，其特征在于:变速箱输出轴转速传感器(6 )为具有方波信号输出的霍`尔型励磁反馈传感器。
【文档编号】B60K31/02GK103770646SQ201410024308
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】庞媛媛, 杜万庆, 杜庆丽, 杨钧 申请人:洛阳市黄河软轴控制器股份有限公司