专利名称：自动设置和解除巡航器工作状态的机动车辆节油稳速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车辆的巡航控制器(Cruise Control。以下简称巡航器)系统。特别是涉及一种定名为稳速器的由微处理器通过加速器踏板控制的机动车辆巡航器系统。
背景技术：
巡航器是一个使机动车辆保持恒定速度而无须用脚控制加速器的系统。巡航器有如下优点1.节约燃油；2.避免不自觉地超速；3.无须用脚控制加速器，从而使长途驾驶更舒适。不过这种装置只适用于在交通量很小的情况下使用。当交通量增加，需要频繁地设置(Set)和解除(Cancel)巡航器的工作状态时，人们越来越少使用这种装置。事实上，尽管大多数(美国的)机动车辆配置了巡航器，多数人说他们很少或从来不使用，因为使用这种装置太麻烦。巡航器的第二个问题在于解除巡航器的工作状态的方式。在光滑的路面上，用制动器解除巡航器状态可能导致车辆失控。此外，由于使用巡航器驾驶不需要把脚放到加速器踏板上，长时间使用巡航器驾驶车辆会导致一种称为“高速公路催眠”(Highway Hypnosis)的状态而使驾驶员失去对意外事件迅速反应的能力。
一种新型的巡航器叫做适应巡航器(Adaptive Cruise Control)。这种巡航器使用雷达或激光去发现前面的车辆，根据情况调整车辆速度。如果需要，自动地通过制动减速。适应巡航器可以在任何交通量中使用。不过，到目前为止，只有少数豪华车型可以把适应巡航器作为选项装置。适应巡航器的一个问题是它的“隧道视觉”效应，即不能看到拐弯，不能觉察静止的物体如树木，不能觉察车道融合或改换车道。适应巡航器受天气影响较大，因为天气可以影响雷达的“视觉”。由于以上原因，在一般公路上，或在车辆密度较高的高速公路上不用加速器踏板而用适应巡航器控制车辆不是一个很好的选择。此外，适应巡航器同样易于导致“高速公路催眠”状态。
另外一个试图改进传统巡航器的趋势是使用特殊设计的加速器装置和控制软件维持恒定速度。这些系统是特殊设计的巡航器。美国专利4,541,052，4,615,409和6,078,860展示了这类特殊设计的巡航器。这些系统共同的缺陷是●只是适用于带有电动节气阀(Electronic Throttle)的机动车辆。电动节气阀是一种线传控制(drive-by-wire)装置。尽管线传控制是机动车辆来来发展的趋势，目前多数车辆仍使用由机械连接控制的节气阀或机械节气阀(Mechanical Throttle)。
●难于采用。这些系统是作为完整的速度控制系统，包括加速器，节气阀，机器控制单位(Engine ControlUnit)，巡航器机械连接，传感器，软件及特殊硬件而设计的。其它车型不可能不做彻底的设计改动就采用这些技术。
●不自然的驾驶经验。使用电动节气阀，加速器踏板位置与机器动力输出可以有任意的影射关系。不过，与机械节气阀相同的影射关系在驾驶车辆时感觉比较自然。美国专利6,078,860与4,615,409中的系统把加速器踏板的移动范围分为减速、稳速和加速三个区域。踏板在稳速区可以保持恒定速度。在美国专利6,078,860中，这个区域叫自然位置，大约在踏板移动范围的25％左右。在美国专利4,615,409中，这个区域叫做“0”点。“0”点可以位于踏板移动范围10％到40％的某一点。在两种情况下，“自然位置”或“0”位置都是由带有弹簧的硬件决定的。由一个位置决定所有恒定速度显然不太自然。加速器踏板下行到移动范围的10％到40％后才开始加速也不自然。美国专利4,541,052中的系统把加速器踏板位置和机械动力输出定为线性的。这种关系也不太自然。上述系统所使用的加速器踏板位置与机器动力输出的特殊影射关系使其它车型很难采用这些技术。美国专利7,000,722推出一种特殊的加速器踏板装置，可以用来恢复(Resume)巡航器工作状态而不必使用巡航器控制按钮。这种装置仅适用于适应巡航器。
发明内容
本发明定名为稳速器。这种独特的速度控制装置可以用于所有配备巡航器的机动车辆。稳速器是一种嵌入系统，一种机动车辆的附加件。稳速器把一些标准的机动车组件的输出作为输入。通过输出设置(Set)和解除(Cancel)信号控制巡航器的工作状态。作为一个附加件，稳速器可以应用于任何配有巡航器，并且能提供稳速器所需的输入的机动车辆。稳速器的优势在于它不需要改变任何车辆的包括加速器踏板位置与机器动力输出关系和巡航器软件算法在内的现行设计。巡航器的最低使用速度一般设为35英哩(56公里)/小时。使用本项发明的稳速器，巡航器的最低作用速度可以设为20-30英哩(32-48公里)/小时。这样，巡航器就包括了在一般公路和高速公路大部分驾驶时间所使用的速度。当机动车辆保持稳定速度的时间超过一个预先设置的时间长度，例如一秒或两秒，且这个稳定速度大于等于巡航器的最低工作速度，稳速器设置巡航器进入工作状态(engaged)。当巡航器在某一速度下运行的时候，驾驶员可以在一个小的误差范围内向上或向下移动加速器踏板而不解除巡航器的工作状态。当踏板接近误差范围的上界或下界时，稳速器输出警告信号，提醒驾驶员进一步移动踏板会产生加速或减速。警告信号可以在LED显示器上显示。当加速器踏板位于上述误差范围之外时，巡航器工作状态被解除，驾驶员获得对车辆速度的完全控制。与稳速器对巡航器的控制相比，传统的手动控制具有有限优先权。这样在低交通量的高速公路上，驾驶员仍旧可以使用“设置”或“恢复”按钮使巡航器进入工作状态，然后把脚从加速器踏板移开，靠巡航器驾驶。
稳速器的功能是线传控制这个概念的自然延伸。借助过滤人类操作的不稳定性，稳速器帮助驾驶员保持稳定速度。稳速器在保留了一般巡航器的所有优点的同时，使驾驶员能够使用巡航器而不受道路，车辆密度和天气的影响。
与单独使用巡航器相比，使用稳速器具有下列明显的优越性●节约燃料被广泛引用的美国爱德蒙特公司(www.edmunds.com)的测试结果表明，使用巡航器平均节约7％，最高节约14％燃料。美国环境保护总署和加拿大节能办公室都推荐使用巡航器节约燃料。问题是传统的巡航器在大多数情况下无法使用。本发明使巡航器在大多数情况下自动进入工作状态，使巡航器得到最有效的使用。稳速器把巡航器由一个极少使用的装置变成了一个具有实际意义的节能装置。
●安全性在光滑的路面上，用制动器解除巡航状态可能导致车辆失控。稳速器在加速器踏板上行超出误差区间时自动解除巡航器工作状态，从而免除了使用制动器解除巡航状态的必要。由于误差区间很小，驾驶使用稳速器的车辆与不使用巡航器的车辆在感觉和安全性上没有任何区别。此外，因为通过稳速器驾驶车辆时驾驶员的脚在加速器踏板上，所以一般不易产生“高速公路催眠”状态。稳速器的另一个与安全有关的特征是在坡度较大的路上自动解除巡航状态。众所周知，在坡度大的路如山路上使用巡航器不但费油，且下坡时容易超速。
●驾驶的工作负荷(workload)与舒适性通过稳速器控制巡航器完全免除了对巡航器令人分心的手工控制的工作负荷，从而使在低速度和高密度交通中使用巡航器成为可能。驾驶车辆的两项最主要的工作负荷是方向控制和速度控制。稳速器的误差区间使驾驶员无须特意保持加速器踏板的稳定。由于稳速器可以“过滤”人类对于加速器控制的不稳定性，在巡航器进入工作状态之后，踏板的随机的微小移动不影响速度的稳定。此外，使用具体实施方式
中所介绍的组件，在巡航器处于工作状态时，如不需要加速或减速，驾驶员只需把右脚放在加速器踏板上，无须随时调整速度。这样，稳速器进一步减小了驾驶车辆的工作负荷，增加了驾驶的舒适性。
●与适应巡航器相比，稳速器没有“隧道视觉”效应问题，不易引起“高速公路催眠”状态，较少受天气影响，且造价远为低廉。
图1a-1d说明与稳速器有关的加速器踏板位置和踏板活动范围区间。
图2说明稳速器的输入与输出。
图3a-3d说明显示加速和减速警告信号的LED显示器的不同信号。
图4a显示一种踏板放松型加速器和机械节气阀系统组件安排。
图4b显示一种踏板锁定型加速器和机械节气阀系统组件安排。
图5a和5b显示一种配备电动节气阀的踏板放松型车辆所需的加速器的组件安排。
图5c和5d显示一种配备电动节气阀的踏板锁定型车辆所需的加速器的组件安排。
图6显示一种带有接触传感器的加速器踏板装置。
图7显示事件“手动设置巡航器”的流程图。这个事件在驾驶员用巡航器控制按钮设置或恢复巡航器工作状态时发生。
图8显示事件“接触传感器变化”的流程图。这个事件在加速器踏板的接触传感器的输入信号改变时发生。
图9显示事件“脚离开踏板”的流程图。这个事件在驾驶员的脚离开加速器踏板时发生。
图10显示稳速器的主体程序的流程图。
图11显示稳速器的主体程序的子程序“处理警告信号”的流程图。
具体实施例方式
稳速器这项发明是一个基于踏板位置和车辆速度使巡航器使用率最大化的嵌入系统。当车辆保持稳定速度的时间超过一个预先设定的数值时，稳速器使巡航器进入工作状态(engaged)。当车辆加速或减速的时候，稳速器解除巡航器的工作状态。这样，驾驶员借助稳速器的帮助可在中到高密度交通流量中使用巡航器而无须手动操作。
基本概念和术语下列概念和术语对于理解稳速器的功能和控制过程是至关重要的。
A.加速器踏板的起始位置1，踏板终止位置2，踏板3和踏板活动范围4，如图1a中显示。
B.虚拟踏板位置5，如图1b和1c所示。虚拟踏板位置是指当巡航器不处于工作状时对应于节气阀位置的加速器踏板位置。
C.加速器踏板行为在设置巡航器进入工作状态之后，如果脚不在加速器踏板上，加速器踏板可以有下面两种行为方式如图1b所示，踏板3回到起始位置1；或者如图1c所示，踏板3受巡航器控制停留在上面定义的虚拟踏板位置5上，踏板可以向下移动但不能向上移动。当车辆上坡或下坡时，节气阀位置发生变化。踏板位置随之变化。为了方便起见，我们把前一种方式叫做踏板放松型，把后一种方式叫做踏板锁定型。稳速器可以用于踏板锁定型车辆，但需要额外的硬件。为此我们建议尽可能使用踏板放松型，因为踏板放松型比较简单。
D.基本车辆类型，我们可以按照节气阀种类和加速器踏板行为把机动车辆分为4种类型●电动节气阀/踏板放松型。
●电动节气阀/踏板锁定型。
●机械节气阀/踏板放松型。
●机械节气阀/踏板锁定型。
E.加速器踏板活动范围区间当巡航器处于工作状态的时候(engaged)，加速器踏板的活动范围动态地分为四个区间(1d)减速区间6，上行误差区间7，下行误差区间8和加速区间9。上行误差区间7和下行误差区间8合称误差区间。表1总结车辆的加速器踏板在每个区间内引发的稳速器和巡航器的反应。巡航器的反应分为传统型和优选型。传统型为现有的巡航器的反应方式；优选型为稳速器和稳速器所控制的巡航器的特有的反应方式。两种反应方式仅在下行误差区间和加速区间有区别。踏板上行到减速区解除巡航器的工作状态。在上行误差区间，车辆保持恒速。当踏板接近误差区间上界时，稳速器产生减速警告信号。上行误差区间可以是0，在这种情况下，踏板从虚拟踏板位置直接进入减速区间，不产生减速警告信号。其它两个区间复杂一些。进入加速区间有两种反应方式。一是传统的巡航器反应方式车辆加速但不改变巡航器的速度设置。优选的反应方式是解除巡航器工作状态。这种反应与减速区的反应一致。在下行误差区间具有机械节气阀的车辆节气阀开启量增大，车辆加速。不过如果下行误差区间很小，加速的量可以忽略。对于机械节气阀来说，上行误差区间的存在只是为了产生加速警告信号。传统的带有电动节气阀的车辆的反应方式与机械节气阀一致。不过既然叫做误差区间，优选的反应是车辆速度保持稳定，并在接近下界时产生加速警告信号。这种反应方式与上行误差区间一致。我们可以通过使机器控制单位忽略加速器踏板在下行误差区间的位置变化达到这个目的。
表1加速器踏板位置引发的稳速器和巡航器反应
F.巡航器的控制巡航器具有“设置”，“恢复”，“解除”，“加速”和“减速”开关。“设置”使巡航器进入的工作状态，保持现行速度。“解除”解除巡航器工作状态。“恢复”使车辆进入工作状态并恢复到原先设置的速度。“加速”可以连续或分步增加速度，“减速”可以连续或分步减低速度，“解除”开关是通过制动器或离合器踏板控制的，有些车辆也提供“解除”控制按钮。
稳速器的输入，输出和其他性质下面列出流程图中所使用的公共性质，公共变量，输入和输出。
稳速器设置的公共性质●速度误差驾驶员试图保持恒速时车辆速度被认为是随机变化的最大允许值。速度变化小于等于速度误差时被认为是稳速的。
●最小稳速期间一个很小的时间值。如果车辆保持某一速度的时间大于等于最小稳速期间，且该速度大于等于巡航器的工作速度下限，稳速器设置巡航器的工作速度为车辆的即时速度。
●加速解除巡航器这个设置对应于表1中第1列。选择传统型时为0，选择优选型时为1。
●上行误差加速器踏板上行所允许的误差。详见“概念与术语E”。
●下行误差加速器踏板下行所允许的误差。详见“概念与术语E”。
其它全局变量●加速警告信号1/0。数值为1时通知驾驶员加速器踏板进一步下行引起加速。
●减速警告信号1/0。数值为1时通知驾驶员加速器踏板进一步上行引起减速。减速警告信号与上面的加速警告信号不能同时为1。
●允许离开踏板1/0。数值为1时，稳速器忽略加速器踏板的运动，不会解除巡航器的工作状态。
●允许踏板返回1/0。数值为1时，稳速器在加速器踏板回到上行误差区间或虚拟踏板位置之前不解除巡航器的工作状态。允许踏板返回与允许离开踏板不能同时为1。
●速度下限巡航器的工作速度下限。
图2显示管理器的输入和输出。
稳速器的输入●输入11为从加速器踏板位置传感器(Accelerator Pedal Position Sensor)来的加速器踏板位置信号。所有使用电动节气阀的车辆都装有加速器踏板位置传感器。使用机械节气阀的车辆需要安装加速器踏板位置传感器才能使用稳速器。
●输入12为从机器控制单位(Engine Control Unit)或巡航器来的虚拟踏板位置信号。定义见“概念和术语”。
●输入13为从车辆速度传感器(Vehicle Speed Sensor)或由机器控制单位来的速度信号。
●输入14为从加速器踏板接触传感器(Touch Sensor)来的信号。默认输入值为0。当巡航器处于工作状态时，踏板锁定型车辆的踏板处于虚拟踏板位置。加速器踏板接触传感器用于发现驾驶员的脚是否接触加速器踏板。踏板放松型车辆不需要接触传感器。
●输入15为从巡航器来的巡航器开关信号(On/Off)。稳速器只在这个信号为“开”或1的时候才工作。
●输入16为从巡航器来的设置/解除(Set/Cancel)工作状态信号。
●输入17为从巡航器来的巡航器的工作速度下限信号。这个信号保存在变量“速度下限”中。稳速器输出●输出18向巡航器输出设置(Set)命令。
●输出19向巡航器输出解除(Cancel)命令。
●输出20向LED显示器输出加速警告信号。当巡航器处于工作状态时，这个信号在加速器踏板下行接近踏板下行误差下限时为1，其它时候为0。
●输出21向LED显示器输出减速警告信号。当巡航器处于工作状态时，这个信号在加速器踏板上行接近踏板上行误差上限时为1，其它时候为0。
●输出22向机器控制单位输出加速器踏板的下行误差。这个输出只用于配有电动节气阀的车辆。当稳速器的设置“加速解除巡航器”为1时，接受这个信号的机器控制单位忽略加速器踏板在下行误差区间的移动。
稳速器的硬件要求表2不同类型车辆使用稳速器所需的硬件
稳速器对于不同类型的车辆有不同的硬件要求。表2总结不同类型车辆需要添加的硬件。配有机械节气阀的车辆需要安装加速器踏板位置传感器(APPS)以提供图2中输入11所需的加速器踏板位置信号。加速器踏板锁定型车辆需要一种踏板带有接触传感器的加速器。在巡航器处于工作状态时，这种加速器可以察觉驾驶员的脚从踏板的锁定位置，即虚拟踏板位置的上行移动。
LED显示器不是必须的，故没有在表2中列出。LED显示器可以用于所有车辆类型，帮助驾驶员把加速器踏板维持在误差区间内。在图3中，3a用于巡航器不处于工作状态时；3b用于巡航器处于工作状态但踏板离踏板上行误差上界和下行下界较远时；3c用于巡航器处于工作状态，且踏板接近下行误差下界。图中的向上的箭头是加速警告信号；3d用于巡航器处于工作状态，且踏板接近上行误差上界。图中的向下的箭头是减速警告信号；图3中的显示可以使用颜色。箭头可以是闪动的，使边缘视觉易于察觉。
图4显示加速器踏板与节气阀的常见的机械连接方式。讨论机械连接方式的目的是为了建立适用于电动节气阀的连接方式。图4a显示踏板放松型的机械连接方式。图中加速器踏板30可以通过连索32与节气阀臂37连接，从而控制节气阀35的角度。巡航器的气动调节器(Vacuum Actuator)33通过连索34与节气阀臂37连接，从而控制节气阀35的角度。扭簧31和36的功能分别为使踏板30和节气阀35返回初始位置。扭簧31只需强到能使踏板30返回初始位置38。扭簧36的强度应明显高于扭簧31，强到可以支撑右脚在踏板30上休息。当巡航器处于工作状态时，节气阀被气动调节器33控制张开到能维持巡航器所设置的速度。如果驾驶员的脚离开踏板30，扭簧31使踏板30返回初始位置38，从而使连索32处于松弛状态。在这种情况下，踏板从初始位置顺时针转到对应于节气阀位置的虚拟踏板位置只需克服扭簧31的阻力。从虚拟踏板位置进一步顺时针移动需要克服两个扭簧的阻力。由于扭簧36的强度明显高于扭簧31，驾驶员能够很容易地感知到加速器的虚拟踏板位置。这一点对于维持踏板位置稳定和保持速度稳定是至关重要的。图4b显示踏板锁定型的机械连接方式。与踏板放松型不同的是，气动调节器33通过连接踏板30上臂的连索34和连索32控制节气阀臂37和节气阀35。当巡航器处于工作状态时，气动调节器33使踏板30顺时针转动到加速器的虚拟踏板位置。由于连索34的牵制，即使脚离开踏板，踏板并不回到初始位置。
对于电动节气阀来说，由于在加速器踏板与节气阀之间没有机械连接，当脚离开踏板时，踏板回到初始位置。所以，现有的配有电动节气阀的车辆都属于踏板放松型。如上面所述，感知加速器虚拟踏板位置对于保持速度稳定是至关重要的。由于缺乏机械连接，驾驶配有电动节气阀的车辆时，驾驶员很难把踏板保持在上行和下行误差区间内从而保持车辆速度稳定。使用图5所示的加速器把配有电动节气阀的车辆分为踏板放松型和踏板锁定型。同时，使驾驶员易于感知加速器的虚拟踏板位置。图5a和5b显示用于电动节气阀的踏板放松型加速器。在图5a中，压簧42和连索41与踏板30上臂并不接触。连索41连接巡航器控制的伺服电机40与压簧42的左端。扭簧31仅强到当脚不在踏板上时使踏板返回初始位置38。压簧42的强度明显高于扭簧31，强到可以支撑右脚在踏板30上休息。如果巡航器不处于工作状态，如图5a所示，顺时针转动踏板30需要克服两个弹簧的阻力。当巡航器处于工作状态时，如图5b所示，伺服电机40把压簧的左端拉到加速器的虚拟踏板位置43。这样，在初始位置与虚拟踏板位置之间转动踏板只需要克服扭簧31的阻力。从虚拟踏板位置43进一步顺时针转动必须克服两个弹簧的阻力。这使加速器虚拟踏板位置43非常易于感知。图5c和5d显示用于电动节气阀的踏板锁定型加速器。当巡航器处于工作状态时，由巡航器控制的伺服电机40通过连索41把踏板30移到加速器虚拟踏板位置43。当脚离开踏板时，由于连索41的牵制，踏板30不会回到初始位置38。
美国专利7,000,722的图3所示的加速器踏板可以用于踏板锁定型车辆。缺点是没有踏板上行误差区间，或者说使用这种加速器踏板使稳速器的上行误差区间为0。图6所示的改进的带有接触传感器的加速器踏板解决了这一问题。在图6中，加速器踏板臂51与踏板支撑52紧密连接。位于支撑52上的支柱53的作用是阻止开关固定装置55的相对于踏板支撑的下行运动。固定装置55由压缩弹簧54支撑。带有按钮57的开关56位于固定装置55的中央。按钮57完全按下时开关56的状态为开，否则为关。固定装置55上面的压缩弹簧58使踏板外壳59与按钮57免于接触。图6中没显示从开关56和加速器位置传感器50到稳速器的导线连接。压缩弹簧58的强度低于压缩弹簧54。踏板外壳59受力下行的时候，打开开关56。接触到支柱53后继续下行，才使加速器踏板位置传感器50的输出发生变化。固定装置55在距离60范围内上行移动过程中，开关56始终为开，且对加速器踏板位置传感器50的输出没有影响。外壳59进一步上移关闭开关56。很明显，距离60可以作为稳速器踏板的上行误差区间。不过，由于踏板在距离60中的移动对加速器踏板位置传感器50的输出没有影响，稳速器也不会产生减速警告信号。只有把图6中的接触传感装置改为类似加速器踏板位置传感器50的能输出数字信号的装置，才能触发减速警告信号。鉴于踏板锁定型相对于踏板放松型并无明显优势，且需要较复杂的附加硬件，踏板放松型是较好的选择。
本节所要强调的最后一个问题是，稳航器作为一个嵌入系统，其控制软件并不要求很高的计算速度。因此，控制软件可以嵌入一个专用的微处理器作为一个附加件，也可以嵌入其它现有的微处理器如机械控制单位或巡航器的微处理器。图2中的输入11至17应该是嵌入控制软件的微处理器的输入，图2中的输出18至22应该是这个微处理器的输出。不论使用哪一个微处理器，不论是“专职”或“兼职”，都应称为稳速器。
稳速器控制巡航器的算法和过程A.稳速器的事件事件是在一定条件下触发执行的子程序。稳速器的软件不要求一定使用事件，但使用事件可以简化算法和流程图。事件与主程序是平行进行的。
图7是事件“手动设置巡航器”的流程图。这个事件在驾驶员用巡航器控制按钮设置或恢复巡航器工作状态后开始执行，用于设置与巡航器控制有关的两变量。在起始步骤61之后，巡航器已经处于工作状态。步骤62检验驾驶员的脚是否在加速器踏板上。如果在踏板上，步骤63令变量“允许离开踏板”为1，变量“允许踏板返回”为0。否则，在步骤64中令变量“允许离开踏板”为0，变量“允许踏板返回”为1。在巡航器处于工作状态时，如果上述两个变量中任一个为1，稳速器忽略加速器踏板的位置变化而不会解除巡航器的工作状态。这个事件在步骤65结束。
图8是事件“接触传感器变化”的流程图。这个事件在加速器踏板的接触传感器的输出信号发生变化后开始执行。用于解除加速器踏板锁定型车辆的巡航器的工作状态。没有踏板接触传感器的踏板放松型不会触发这个事件。在起始步骤70之后，步骤71检验传感器输出是否为1。输出为1表示脚在加速器踏板上。如果输出为1，步骤75令变量“允许踏板返回”为0。然后在步骤76结束程序。如果步骤71的检验结果为0，即脚不在踏板上，步骤72检验巡航器是否处于工作状态。如果不处于工作状态，程序在步骤76结束。否则，在步骤73检验是否两个变量“允许离开踏板”和“允许踏板返回”之一为1。为1表示用巡航器按钮设置巡航器的全部过程还没有结束，不能解除巡航器工作状态。如果步骤73的检验结果为是，步骤76结束事件程序。否则，步骤74解除巡航器工作状态，然后结束事件程序。
图9是事件“脚离开踏板”的流程图。在驾驶员的右脚上行过程中，这个事件在事件“接触传感器变化”之后，驾驶员的右脚离开加速器踏板的时候触发。这个事件用于设置与巡航器控制优先有关的两个变量。在起始步骤80之后，步骤81检验巡航器是否处于工作状态。如果是，步骤82令变量“允许踏板返回”为1。否则，步骤83令变量“允许踏板返回”为0。步骤84令变量“允许离开踏板”为0。本事件在步骤85结束。
B.主程序图10是稳速器的主程序的流程图。与图11中的子程序“处理警告信号”和上述三个事件一起完成下列任务●基于车辆速度设置巡航器工作状态。
●基于加速器踏板位置解除巡航器工作状态。
●输出加速和减速警告信号。
●完成手动巡航器设置工作状态的全部过程。
主程序在开机后进入一个无限循环。为清晰起见，主程序流程图中使用下列整型变量●T时间计数器。
●V车辆即时速度。
●V0车辆在计数器T为0时的即时速度。
●VMin巡航器的最低工作速度。低于这个速度时巡航器不能进入工作状态。
图10中在起始点步骤90设变量T为0，V0为车辆的即时速度V。在步骤91，T在系统计时器下一个时间周期开始时增加1。下面的所有步骤均在一个时间周期中完成。步骤92检验即时速度V是否大于等于巡航器的最小工作速度VMin。如结果为否，步骤106清除警告信号，即令变量“加速警告信号”和“减速警告信号”为0，然后回到起始点步骤90。如果V＞＝VMin，步骤93检验驾驶员的右脚是否在加速器踏板上。如果检验结果为否，经步骤106清除警告信号后返回起始步骤90。否则，步骤94检验巡航器是否处于工作状态。
步骤94的左侧分支负责处理巡航器的工作状态。下列检验依顺序进行●步骤95检验加速器踏板是否在减速区间。如果是，步骤99检验是否两个变量“允许离开踏板”和“允许踏板返回”之一为1，如果是，步骤100解除巡航器工作状态后返回步骤90，否则直接返回步骤90。如果踏板位置不在减速区间，执行步骤96。对于加速器踏板锁定型车辆，解除巡航器工作状态是由图8中步骤71到74完成的。
●步骤96检验踏板位置是否在上行误差区间，如果是，经步骤101处理警告信号后，返回起始点90。否则，执行步骤97。子程序“处理警告信号”将在后面详细说明。
●步骤97检验踏板位置是否在下行误差区间，如果是，经步骤101处理警告信号后，返回起始点90。否则，执行步骤98。
●步骤98检验稳速器的设置“加速解除巡航器”是否为1。如果不为1，即加速不解除巡航器工作状态，直接返回起始点90。否则，如果步骤99检验的两个变量“允许离开踏板”和“允许踏板返回”均为0，经步骤100解除巡航器工作状态后返回起始点90。
步骤94的右侧分支负责处理巡航器的非工作状态。步骤102清除警告信号。步骤103检验车辆速度是否稳定。如果车辆的即时速度V与V0的差的绝对值小于事先设定的速度误差，车辆速度被认为是稳定的。如果车辆速度不是稳定的，返回起始点90。否则，步骤104检验车辆保持稳速的时间是否达到了预先设定的最小稳速期间。如果未达到最小稳速期间，返回步骤91。从步骤104到步骤91是唯一的需要累积时间计数器的路径。如果T已经达到最小稳速期间，步骤105向巡航器输出设置巡航器工作状态的命令。
图11是在图10中步骤101调用的子程序的流程图。在起始步骤110后，步骤111检验是否两个变量“允许离开踏板”和“允许踏板返回”至少有一个为1。如果结果为是，表明手动设置巡航器的完整过程尚未完成，不需要显示警告信号。经步骤118清除加速和减速警告信号后，子程序结束于步骤119。步骤112检验加速器踏板位置是否在上行误差区间之内。如果检验结果为是，步骤113使变量“允许踏板返回”为0，用以结束手动设置巡航器工作状态的完整过程，恢复加速器踏板对巡航器的控制。步骤114检验加速器踏板位置是否接近上行误差上界。如果接近，步骤115产生减速警告信号。步骤116检验加速器踏板位置是否接近下行误差下界。如果接近，步骤117产生加速警告信号。所有其它情况，都经步骤118清除警告信号，在步骤119结束子程序。
C.手动设置和恢复巡航器因为可以通过巡航器原有的控制机制和稳速器两种方式控制巡航器，所以必须考虑优先问题。否则，原有的控制方式将变为无效。例如，手动设置或恢复巡航器工作状态之后，在脚离开加速器踏板的过程中，踏板必须经过减速区。如果稳速器在这时候输出一个解除命令，刚刚设置的工作状态会被解除。优先问题是借助两个布尔变量“允许离开踏板”和“允许踏板返回”解决的。前面已经在几个流程图中提及这两个变量，本节详细解释这两个变量的作用。
表3手动设置巡航器工作状态后控制变量与工作状态变化
在表3中，在手动设置巡航器时，假定脚驾驶员的右脚在加速器踏板上。稳速器把“允许离开踏板”设为1，把“允许踏板返回”设为0。巡航器进入工作状态。在脚离开踏板之前，变量和巡航器工作状态不变，踏板的移动不解除巡航器工作状态。在脚离开踏板之后，“允许离开踏板”变为0，“允许踏板返回”变为1。在踏板返回减速区后，变量和巡航器工作状态保持不变。“允许踏板返回”在踏板返回上行误差区间或虚拟踏板位置后变为0，从而使稳速器恢复对巡航器的控制。即加速器踏板进入加速区间或减速区间时，稳速器解除巡航器的工作状态。
从上面的叙述可以看出，对巡航器的手动控制优先权不是绝对的。在完成表3第一列中的一系列活动后，稳速器重新获得对巡航器的控制。
权利要求
1.一种控制机动车辆速度的方法。这种方法使用微处理器根据车辆的速度和加速器踏板的位置设置(Set)和解除(Cancel)巡航控制器(Cruise Control。以下简称巡航器)的工作状态。上述微处理器执行下列步骤(a)当车辆的速度超过了巡航器的最小工作速度，且车辆速度的变化在预先设定的速度误差之内的时间超过了预先设定的最小稳速期间，设置巡航器进入工作状态(engaged)。(b)巡航器进入工作状态的同时，建立一个对应于节气阀的位置的虚拟踏板位置。(c)巡航器进入工作状态的同时，建立一个包括虚拟踏板位置在内的踏板移动误差区间。在这个误差区间内，加速器踏板的移动不解除巡航器的工作状态。(d)当加速器踏板的位置高于上述误差区间的上界时，解除巡航器的工作状态。(e)当加速器踏板的位置低于上述误差区间的下界时，解除巡航器的工作状态。
2.权利要求1所述的方法包括当驾驶员通过“设置”或“恢复”控制键使巡航器处于工作状态时，免于执行(d)和(e)，从而使驾驶员能在低交通量的高速公路上把右脚从加速器踏板上移开而不解除巡航器的工作状态。
3.权利要求1所述的方法包括当加速器踏板接近误差区间的上界或下界时，产生警告信号的步骤，从而使驾驶员知道加速器踏板在同一方向进一步移动会解除巡航器工作状态。
4.权利要求3包括在根据权利要求2免于执行(d)与(e)的情况下，免于产生警告信号。
5.一种控制配备电动节气阀的加速器踏板放松型机动车辆速度的方法。产生这种加速器踏板的阻力的机械装置是不对称的。第一个不对称的弹力装置由较弱的弹簧构成，使加速器踏板能返回起始位置。这种方法使用微处理器根据车辆的速度和加速器踏板的位置设置和解除巡航器的工作状态。上述微处理器执行下列步骤(a)当车辆的速度超过了巡航器的最小工作速度，且车辆速度的变化在预先设定的速度误差之内的时间超过了预先设定的最小稳速期间，设置巡航器进入工作状态。(b)巡航器进入工作状态的同时，建立一个对应于节气阀的位置的虚拟踏板位置。(c)巡航器进入工作状态的同时，建立一个包括虚拟踏板位置在内的踏板移动误差区间。在这个误差区间内，加速器踏板的移动不解除巡航器的工作状态。(d)当加速器踏板的位置高于上述误差区间的上界时，解除巡航器的工作状态。(e)当加速器踏板的位置低于上述误差区间的下界时，解除巡航器的工作状态。(f)当巡航器自处于工作状态时，第二个不对称的弹力装置从虚拟踏板位置开始增加对踏板下行的阻力，从而使驾驶员易于觉察虚拟踏板位置和易于把踏板保持在踏板误差区间内。
6.权利要求5中的第二个不对称弹力装置由与加速器踏板不相连的弹簧构成。当巡航器处于工作状态时，该弹簧的一端被动态地压缩到虚拟踏板位置。
7.权利要求5所述的方法包括当驾驶员通过“设置”或“恢复”控制键使巡航器处于工作状态时，免于执行(d)和(e)，从而使驾驶员能在低交通量的高速公路上把右脚从加速器踏板上移开而不解除巡航器的工作状态。
8.权利要求5所述的方法包括当加速器踏板接近误差区间的上界或下界时，产生警告信号的步骤，从而使驾驶员知道加速器踏板在同一方向进一步移动会解除巡航器工作状态。
9.权利要求8包括在根据权利要求7免于执行(d)与(e)的情况下，免于产生警告信号。
10.一种控制加速器踏板锁定型机动车辆速度的方法。这种方法使用微处理器根据车辆的速度和加速器踏板的位置设置和解除巡航器的工作状态。上述微处理器执行下列步骤(a)当车辆的速度超过了巡航器的最小工作速度，且车辆速度的变化在预先设定的速度误差之内的时间超过了预先设定的最小稳速期间，设置巡航器进入工作状态。(b)巡航器进入工作状态的同时，建立一个对应于节气阀的位置的虚拟踏板位置。(c)巡航器进入工作状态的同时，建立一个包括虚拟踏板位置在内的踏板移动误差区间。在这个误差区间内，加速器踏板的移动不解除巡航器的工作状态。(d)当加速器踏板的位置高于上述误差区间的上界时，解除巡航器的工作状态。上述误差区间的上界是由加速器踏板的接触传感器决定的。(e)当加速器踏板的位置低于上述误差区间的下界时，解除巡航器的工作状态。
11.权利要求10的步骤(d)中的接触传感器具备固有的上行误差区间，从而使加速器踏板在达到上行误差区间上界之前免于解除巡航器的工作状态。
12.权利要求10所述的方法包括当驾驶员通过“设置”或“恢复”控制键使巡航器处于工作状态时，免于执行(d)和(e)，从而使驾驶员能在低交通量的高速公路上把右脚从加速器踏板上移开而不解除巡航器的工作状态。
13.权利要求10所述的方法包括当加速器踏板接近误差区间的上界或下界时，产生警告信号的步骤，从而使驾驶员知道加速器踏板在同一方向进一步移动会解除巡航器工作状态。
14.权利要求13包括在根据权利要求12免于执行(d)与(e)的情况下，免于产生警告信号。
全文摘要
稳速器可用于任何配备传统的巡航控制器(Cruise Control。以下简称巡航器)的机动车辆，使对巡航器的控制自动化，从而在低速度和高交通量驾驶中免于繁琐和重复性地手动控制巡航器。对巡航器控制的自动化增加车辆燃料的使用效率，减少驾驶的工作负荷。当车辆的速度高于巡航器的最低工作速度，且保持稳定的时间大于等于某一预先设定的最小稳速期间时，稳速器使巡航器处于工作状态(engaged)。在巡航器处于工作状态的时候，加速器的踏板可以在一个小的误差区间内移动而不解除巡航器的工作状态。当踏板接近误差区间的上界或下界时，稳速器输出警告信号。与稳速器对于巡航器的控制相比，对巡航器的手动控制具有有限的优先权。
文档编号G05B19/42GK1958326SQ20061014498
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者孙俊世 申请人:孙俊世