CN102241239A - 具有使用者致动传感器的车辆踏板设备及相关操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有使用者致动传感器的车辆踏板设备及相关操作方法。公开了一种用于车辆的踏板系统。所述踏板系统包括加速踏板、传感器、传感器检测电路和控制器。加速踏板具有脚垫，所述踏板响应于使用者致动脚垫而移动。传感器被联接到脚垫或者在脚垫内一体形成，在脚垫被致动时具有第一状态且在脚垫未被致动时具有第二状态。所述传感器独立于踏板的任何物理位置传感器且与踏板的任何物理位置传感器不同。所述检测电路电联接到传感器，且能够在第一状态和第二状态之间进行区分。控制器联接到所述传感器检测电路，且以由第一状态或第二状态影响的方式控制车辆操作。

Description

具有使用者致动传感器的车辆踏板设备及相关操作方法

技术领域

这里描述的主题的实施例总体上涉及车辆踏板系统和相关控制器。更具体地，所述主题的实施例涉及使用踏板传感器（除了常规踏板位置传感器之外）来确定驾驶员是否物理地致动踏板。

背景技术

用于车辆的脚致动控制踏板是熟知的。大多数机动车包括用于车辆/发动机速度或扭矩/功率控制的加速踏板、以及用于制动控制的制动踏板。手动变速器机动车通常包括用于接合和脱离离合器以适应换档的离合器踏板。现代车辆可与控制踏板一起使用电和/或机电传感器或检测器。例如，传感器可以用于确定由驾驶员相互作用引起的踏板（例如，加速踏板）的物理行程量；传感器信号然后可以用于控制车辆/发动机速度或车辆的其它方面。作为另一个示例，传感器可以用于确定由驾驶员致动引起的踏板（例如，制动踏板）的当前物理位置；传感器信号然后可以用于控制制动系统，产生制动光，等等。

电子传感器信号通常由主车辆上的一个或多个电子控制单元（ECU）收集、分析和处理。例如，发动机控制模块（ECM）可用于控制车辆发动机的各个方面，例如节气门位置、燃料/空气进气系统、稳定系统等。ECM还可以用于接收和处理用于一个或多个控制踏板的常规传感器信号。

发明内容

提供一种用于车辆的踏板设备。所述踏板设备包括：脚踏板，所述脚踏板配置用于响应于使用者致动而物理移动；和与脚踏板有关的传感器。所述传感器配置成独立于脚踏板物理位置而检测脚踏板的使用者致动及没有使用者致动。

还提供一种控制车辆操作的方法，所述车辆具有脚踏板，所述脚踏板配置用于响应于使用者致动而物理移动。所述方法从与脚踏板有关的传感器获取传感器信号。所述传感器信号以独立于脚踏板物理位置且不受脚踏板物理位置影响的方式产生。所述方法通过分析传感器信号以确定脚踏板的使用者致动状态而继续。所述方法然后可以响应于脚踏板的使用者致动状态而控制车辆操作。

还提供一种用于车辆的踏板系统。所述踏板系统包括加速踏板，所述加速踏板具有脚垫，所述加速踏板配置用于响应于使用者致动脚垫而物理移动。所述踏板系统还包括被联接到脚垫或者在脚垫内一体形成的传感器，所述传感器在脚垫被致动时具有第一状态且在脚垫未被致动时具有第二状态，所述传感器独立于加速踏板的任何物理位置传感器且与加速踏板的任何物理位置传感器不同。所述踏板系统还包括电联接到传感器的传感器检测电路、以及联接到所述传感器检测电路的控制器。所述传感器检测电路配置成在第一状态和第二状态之间进行区分，所述控制器配置成以由第一状态或第二状态影响的方式控制车辆操作。

方案1. 一种用于车辆的踏板设备，所述踏板设备包括：

脚踏板，所述脚踏板配置用于响应于致动而物理移动；和

与脚踏板有关的传感器，所述传感器配置成独立于脚踏板的物理位置而检测脚踏板的使用者致动及没有使用者致动。

方案2. 根据方案1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板包括致动脚垫；以及

所述传感器包括电子力传感器，所述电子力传感器联接到所述致动脚垫或者与致动脚垫一体形成，且配置成检测施加到致动脚垫上的致动力。

方案3. 根据方案2所述的踏板设备，所述电子力传感器包括可变电阻传感器，所述可变电阻传感器在没有力施加到其上时具有第一电阻，且在力施加到其上时具有第二电阻。

方案4. 根据方案1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板包括致动脚垫；以及

所述传感器包括电子压力传感器，所述电子压力传感器联接到所述致动脚垫或者与致动脚垫一体形成，且配置成检测施加到致动脚垫上的致动压力。

方案5. 根据方案1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板包括致动脚垫；以及

所述传感器包括电子触敏垫，所述电子触敏垫联接到所述致动脚垫或者与致动脚垫一体形成，且配置成检测与致动脚垫的物理接触。

方案6. 根据方案1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板包括具有接触表面的致动脚垫；以及

所述传感器包括电子位置传感器，所述电子位置传感器联接到所述致动脚垫或者与致动脚垫一体形成，且配置成检测接触表面上经受使用者致动的至少一个位置。

方案7. 根据方案1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板位于车辆脚部空间中；以及

所述传感器包括位于脚部空间中的无线检测器，所述无线检测器配置成检测与脚踏板接合的致动物体的存在。

方案8. 根据方案7所述的踏板设备，所述无线检测器包括选自以下组的检测器：红外检测器、激光检测器；超声检测器、磁性检测器；照相机；和热检测器。

方案9. 根据方案1所述的踏板设备，还包括被联接到传感器的控制器，所述控制器配置成响应于传感器的输出而改变车辆操作特性。

方案10. 一种控制车辆操作的方法，所述车辆具有脚踏板，所述脚踏板配置用于响应于致动而物理移动，所述方法包括：

从与脚踏板有关的使用者致动传感器获取传感器信号，所述传感器信号以独立于脚踏板的物理位置且不受脚踏板的物理位置影响的方式产生；

分析传感器信号以确定脚踏板的使用者致动状态；以及

响应于脚踏板的使用者致动状态而控制车辆操作。

方案11. 根据方案10所述的方法，其中，控制车辆操作包括：

在使用者致动状态表示致动脚踏板时执行第一控制操作；以及

在使用者致动状态表示没有致动脚踏板时执行第二控制操作。

方案12. 根据方案10所述的方法，还包括独立于获取传感器信号而确定脚踏板的当前物理位置，其中，控制车辆操作响应于脚踏板的使用者致动状态和脚踏板的当前物理位置两者进行。

方案13. 根据方案12所述的方法，其中，控制车辆操作包括在使用者致动状态与脚踏板的当前物理位置不一致时启动校正动作。

方案14. 根据方案13所述的方法，其中，所述校正动作包括选自以下组的动作：在车辆显示器上产生消息；产生警告指示；限制车辆的最高速度；限制车辆的发动机速度；降低发动机输出功率；限制脚踏板的响应范围；换档；以及切换到空档。

方案15. 一种用于车辆的踏板系统，所述踏板系统包括：

加速踏板，所述加速踏板具有脚垫，所述加速踏板配置成响应于脚垫的致动而物理移动；

被联接到脚垫或者在脚垫内一体形成的传感器，所述传感器在脚垫被致动时具有第一状态且在脚垫未被致动时具有第二状态，所述传感器独立于加速踏板的任何物理位置传感器且与加速踏板的任何物理位置传感器不同；

电联接到传感器的传感器检测电路，所述传感器检测电路配置成在第一状态和第二状态之间进行区分；以及

联接到所述传感器检测电路的控制器，所述控制器配置成以由第一状态或第二状态影响的方式控制车辆操作。

方案16. 根据方案15所述的踏板系统，其中，所述传感器包括电子力传感器，所述电子力传感器具有由施加到其上的力影响的可变电阻。

方案17. 根据方案15所述的踏板系统，其中，所述控制器配置成在不使用所述传感器的情况下独立地确定加速踏板的当前物理位置，且响应于加速踏板的当前物理位置而控制车辆操作。

方案18. 根据方案17所述的踏板系统，其中，所述控制器配置成在以下两种情况时启动车辆的校正动作：（1）传感器检测电路检测到第二状态；以及（2）加速踏板的当前物理位置与致动位置相对应。

方案19. 根据方案15所述的踏板系统，其中：

所述控制器监测车辆的至少一个车辆/发动机速度相关控制信号；以及

所述控制器配置成在第二状态的检测与所述至少一个车辆/发动机速度相关控制信号不一致时启动车辆的校正动作。

方案20. 根据方案19所述的踏板系统，其中，所述校正动作包括选自以下组的动作：在车辆显示器上产生消息；产生警告指示；限制车辆的最高速度；限制车辆的发动机速度；降低发动机输出功率；限制加速踏板的响应范围；换档；以及切换到空档。

提供该发明内容是为了以简化形式介绍构思的选择，所述构思在详细说明中进一步描述。该发明内容不旨在指明要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用来帮助确定要求保护的主题的范围。

附图说明

结合考虑以下附图，通过参考详细描述及权利要求可更充分地理解本发明的主题，在附图中类似的参考标号表示类似的元件。

图1是车辆脚部空间的透视图，示出了三个脚踏板；

图2是具有联接到其上的力传感器的示例性脚踏板组件的透视图；

图3是适合于与脚踏板组件一起使用的示例性力传感器的俯视图；

图4是示例性车辆控制系统的示意图；

图5是示例性传感器检测电路的简图；和

图6是示出了基于踏板传感器的控制过程的示例性实施例的流程图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是说明性的，其并不意在对所述主题的实施例或对这些实施例的应用及使用构成任何限制。如本文使用的，术语“示例性”指的是“用作示例、实例、或说明”。在这里描述的任何实施方式均不必须解释为优于或好于其他实施方式。此外，本发明并不受明确指出或隐含在上述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细说明部分中的任何理论的限制。

本文所述的技术涉及使用车辆上的传感器来检测脚踏板何时由操作者致动。除了检测脚踏板本身的物理行程、物理位置或状态的常规传感器或检测器元件之外，使用踏板致动传感器（或在一些实施例中多个传感器）。虽然以下说明涉及机动车系统，但是传感器技术还可以在其它车辆的环境中使用，包括但不限于：船；飞机；火车；轨道车辆；航天器；和摩托车。

图1是具有位于其中的三个脚踏板的车辆脚部空间100的透视图：离合器踏板102；制动踏板104；和加速踏板106。这些脚踏板在需要时被致动（踩下）以操作车辆，如熟知的那样。使用现代的有线驱动、电子控制单元（ECU）、电子传感器、机械联杆、和机电传感器技术，车辆的各个控制系统能够反应和响应于脚踏板102、104、106的实时致动状态和状况。例如，离合器正常接合且响应于操作离合器踏板102而脱离，制动系统响应于致动制动踏板104而正常致动，发动机或车辆速度通常响应于致动加速踏板106而调节。

图2是示例性脚踏板组件200的透视图。脚踏板组件200可以实施为离合器踏板组件、制动踏板组件、或加速踏板组件。脚踏板组件200的该具体实施例包括脚踏板202，其具有臂204和位于臂204的致动端的致动脚垫206。致动脚垫206可联接到臂204，或者其可以一体形成为臂204的延伸部分。致动脚垫206定形和定尺寸为适合操作者的脚。如熟知的那样，脚踏板202配置用于响应于使用者致动（通常通过致动脚垫206）而物理移动。在正常驾驶状况下施加到大多数脚踏板上的致动力将在大约15至45牛顿的范围内。

脚踏板202的该具体实施例围绕通常位于区域208附近的铰接点枢转。因而，当操作者踩下致动脚垫206时，施加在致动脚垫206上的力使得臂204围绕其铰接点枢转。脚踏板组件200可包括适当配置的位置传感器210，其指示或测量脚踏板202相对于一些参考点、角度和/或坐标系的当前物理位置。实践中，位置传感器210可包括与臂204的铰接端一起移动的旋转传感器元件。位置传感器210具有电导线212，其允许位置传感器210由一个或多个控制模块或部件监测。如图2所示，导线212可以使用合适的连接器214、插头或类似特征端接。

应当理解的是，脚踏板202可以使用用于将操作者致动力转换为合适控制信号的不同机构。例如，脚踏板202可以使用一个或多个联杆，而不是单个铰接臂204。此外，脚踏板202的物理行程可以对应于上/下移动，而不是枢转运动，位置传感器210可以设置成测量、检测或以其它方式响应于脚踏板202的上/下位置，而不是其旋转位置。脚踏板202被构造和实施的具体方式可以根据实施例而不同，本文所述主题并不受脚踏板202的具体形式或机械设置约束或限制，这从以下说明可以清楚。

脚踏板组件200还包括与脚踏板202有关的至少一个传感器230。传感器230配置成检测、测量、反应或以其它方式响应于脚踏板202的使用者致动（和没有使用者致动）。显然，传感器230独立于位置传感器210且独立于脚踏板202的实际物理位置而工作和操作。所示实施例采用被联接到致动脚垫206、与其一体形成、附连到其上或者以其它方式位于其上的传感器230。虽然图2示出了位于致动脚垫206的暴露表面上的传感器230，但是传感器230可以相反嵌入在致动脚垫206的表面下方，位于致动脚垫206的橡胶或塑料盖或外壳下、用保护衬垫覆盖等。传感器230相对于致动脚垫206的具体机械特性可以根据实施例而不同，只要不损害传感器230的感测/检测属性即可。

传感器230设计成检测、测量、反应或以其它方式响应于施加到其上的致动力（例如，由操作者的脚施加到致动脚垫206上的力）。传感器230具有反应于致动力的可变和可检测特性。例如，传感器230可具有可变电阻、电容、电感、磁性和/或其它可检测特性。在某些实施例中，传感器实施为电子力传感器，其具有由施加到传感器230上的力的量影响的可变电阻。因而，传感器230将在没有力施加到其上时具有第一电阻（或第一限定电阻范围），且在力施加到其上时具有第二电阻（或第二限定电阻范围）。换句话说，传感器230在致动脚垫206被致动时具有第一电气特性状态，且在致动脚垫206未被致动时具有不同的第二电气特性状态。因而，传感器230和/或相应控制逻辑（在下文更详细描述）可以被标定或设计成在至少两个致动状态之间进行区分：致动脚踏板202；以及没有致动脚踏板202。这些不同状态可以通过监测传感器230电阻变化来确定。

在可选实施例中，传感器230可实施为电子压力传感器，其配置成检测、测量、响应或反应于施加到致动脚垫206上的致动压力。这种实施方式可以利用常规压力感测技术。在又一个实施例中，传感器230可以实施为电子触敏垫，其配置成检测与致动脚垫206的物理接触和/或与触敏垫本身的物理接触。这种实施例可以利用常规触敏垫或触摸屏技术。在另外的实施例中，传感器230可以实施为电子位置传感器，其配置成检测致动脚垫206的接触表面上的经受使用者致动的至少一个位置。这种位置传感器可期望检测由操作者接合的致动脚垫206的具体区域、区部或区段。在该上下文中，位置传感器可以使用常规触敏垫或触摸屏技术实现。此外，为了检测脚踏板202的实际操作者致动，脚踏板组件200的某些实施例可以使用多个传感器（具有相同或不同类型）。例如，在一些应用中，可期望采用多个较小的力传感器而不是一个大的力传感器。在其它应用中，可期望采用具有与位置传感器和/或压力传感器分层形成的的力传感器的混合或组合传感器设置。

图3是适合于与脚踏板组件一起使用的示例性力传感器300的俯视图。实际上，传感器230（参见图2）可如图3所示配置。力传感器300的实施例可以从各种制造商获得，例如SparkFun Electronics of Boulder, Colorado。力传感器300包括主感测区域302和终止于触头306的两个电导体304。电导体304电联接到位于主感测区域302中的电阻元件。力传感器的电阻在两个触头306之间测量。该测量电阻在没有力施加到主感测区域302时将具有一定值范围，且在力施加到主感测区域302时将具有不同值范围。在一个示例性实施例中，触头306之间的电阻在没有力施加时非常高（实际上是开路），且电阻在施加力时相对低（在大约100至300欧姆之间）。应当理解的是，这些电阻范围仅仅是示例性的，且力传感器300的实际电阻将取决于具体设计、制造技术、所使用的材料等。

虽然力传感器300可以设计用于以具有两个可区分状态的双模式操作，但是可期望采用能够在具体范围内检测或测量施加到其上的力的量的力传感器。例如，系统能够检测脚踏板何时到达其物理行程范围的终点和/或驾驶员是否已经在该点施加异常高数量的力可能是有益的。

触头306用作电导线或电线的连接点。如图2所示，传感器230可与电导线232协作，其允许传送传感器信号、监测传感器230等。虽然不需要，但是导线232可以合适方式布线，使得其能够在接纳电导线212的相同连接器214处端接。

除了（或取代）踏板安装传感器（例如，传感器230），脚踏板系统的实施例可以使用位于车辆脚部空间内的一个或多个无线检测器或传感器。再次参考图1，所示车辆包括位于脚部空间100内的无线检测器120。显然，无线检测器120不需要（且优选不）机械联接到或以其它方式附连到任何脚踏板102、104、106。相反，该具体实施例具有安装到中控台的无线检测器120，其处于内部风道处或附近。

无线检测器120适当地配置以检测与感兴趣脚踏板接合的致动物体（例如，驾驶员的脚、驾驶员的腿或机械联杆）的物理和实际存在。实践中，无线检测器120和相关控制逻辑可以设计成检测驾驶员的脚是否接触脚踏板，驾驶员的脚是否踩下脚踏板，驾驶员的腿是否处于通常表示致动脚踏板的位置，等等。在这方面，无线检测器120可配置成使用合适的无线扫描、询问、感测或检测技术来扫描或以其它方式询问由脚部空间100限定的空间。例如，无线检测器120可包括或实施为以下元件中的一个或多个而不限制于此：红外检测器；激光检测器；超声检测器；磁性检测器；照相机；或热检测器。应当理解的是，无线检测器120和相关控制器可以利用已知扫描、物体感测和物理接近度检测技术和工艺来确定感兴趣脚踏板是否由操作者自愿致动。无线检测器120的操作以及获取、处理和分析其感测信号的方式在本文将不详细描述。

如前文所述，一个或多个使用者致动传感器能够以独立于常用位置传感器、与常用位置传感器不同且不受常用位置传感器影响的方式配置和使用，常用位置传感器用于确定感兴趣脚踏板的物理位置。本文所述的踏板系统可以利用从致动传感器获取的信息，以便以受致动传感器的状态影响的方式控制主车辆操作。在这方面，图4是可以与本文所述踏板系统一起使用的示例性车辆控制系统400的示意图。系统400的所示实施例包括但不限于：具有上述总体特征、特性和功能的至少一个使用者致动传感器402；至少一个踏板位置传感器404；控制器406和/或处理器模块；一个或多个其它车辆ECU 408；一个或多个其它车辆传感器410；以及可以由控制器406控制、管理或以其它方式影响的一个或多个车辆子系统412、装置、设备或特征。系统400的各个元件和部件可以使用任何合适互连结构联接在一起，例如，数据通信总线、电线和/或电导体，以适合于提供供应电压、数据通信、控制消息通信、传感器信号通信等。

图4示出了可以使用任何类型的使用者致动传感器402和任何数量的一般实施例。在这方面，传感器230和/或无线检测器120可以用于使用者致动传感器402。踏板位置传感器404表示用于确定所考虑的脚踏板的物理位置和/或物理行程量的常规传感器。因而，如果需要，系统400可以使用多个使用者致动传感器402和多个踏板位置传感器404，以监测车辆的多于一个的脚踏板。

控制器406可以使用通用目的处理器、按内容寻址的存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何合适的可编程逻辑装置、分立栅极或晶体管逻辑、分立硬件部件、或设计成执行本文所述功能的任何组合实施或执行。控制器406可以实施为微处理器、控制器、微控制器或状态机。此外，控制器406可以实施为计算装置的组合，例如，数字信号处理器和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与数字信号处理核结合、或任何其它这种配置。

在某些实施例中，控制器406在车辆的ECU中实施，例如，发动机控制模块。这允许控制器406响应于使用者致动传感器402和/或踏板位置传感器404的输出、状况、状态或情况来改变、调节、控制或影响车辆（具体地，车辆子系统412）的一个或多个操作特性。如图4所示，为了控制、调节或以其它方式影响车辆子系统412的操作，在需要时，控制器406可以与车辆的其它ECU 408和其它车辆传感器410协作。例如，控制器406在需要时可以适当地配置成启动、管理或控制与踏板系统（和/或其它车辆子系统412）相关的某些校正动作。

在某些实施例中，控制器406包括被联接到使用者致动传感器402的适当地配置的传感器检测电路或与其协作。在这方面，图5是适合于与前述类型的可变电阻力传感器502一起使用的示例性传感器检测电路500的简图。应当理解的是，如果需要，可以采用不同的传感器检测电路拓扑，以便与具体类型的使用者致动传感器402相容、与可用车辆供应电压相容、和其它实践考虑。此外，传感器检测电路500的一部分或全部（例如，电阻器和布线）可以一体形成到力传感器本身中，而不是使用不同部件实施。

图5示出了可变电阻504（其表示力传感器502本身的电阻）和力传感器502的两个连接端子506。可变电阻504定义为两个连接端子506之间的电阻。传感器检测电路500电联接到所示力传感器502的连接端子506。传感器检测电路500的该具体实施例包括但不限于：上拉电阻器508；并联端子电阻器510；下拉电阻器512；和模拟-数字转换器（ADC）元件514。在一个示例性工作实施例中，上拉电阻器508是187千欧，并联端子电阻器510是272.5千欧，下拉电阻器512是47.7千欧。上拉电阻器508联接在供应电压节点516和ADC输入节点518之间。ADC输入节点518联接到一个连接端子506。并联端子电阻器510跨过两个连接端子506联接，使得其显现为与力传感器502的可变电阻504并联。下拉电阻器联接在并联端子电阻器510和参考电压节点520之间。虽然不总是需要，但是在供应电压节点516处提供5伏，且参考电压节点520接地。

ADC输入节点518处存在的电压表示来自于力传感器502的传感器信号，ADC元件514产生与其模拟输入电压的数字表示相对应的数字输出。ADC元件514的输出位精度可以被选择以适合具体应用的需要和规定。显然，在可变电阻504变化时，ADC元件514的模拟输入电压将变化。在这方面，上拉电阻器508、并联端子电阻器510与可变电阻504和下拉电阻器512一起相结合形成简单分压器电路。对于该示例，在没有致动力施加到力传感器502时，可变电阻504非常高（源于连接端子506处的开路状况）。实践中，当没有致动力存在时，可变电阻504可以在大约100千欧至大约300千欧的范围内。对于力传感器502的该状态，与并联端子电阻器510并联结合，可变电阻的影响是可忽略的，因而，ADC输入节点518处的电压将主要由上拉电阻器508、并联端子电阻器510和下拉电阻器512形成的分压器确定。

相反，当致动力施加到力传感器502时，可变电阻504相对低。实践中，当没有致动力存在时，可变电阻504可以在大约100欧至大约200欧的范围内。对于力传感器502的该状态，可变电阻对ADC输入节点518处的电压将具有更大的影响。更具体地，ADC输入电压将由可变电阻504和并联端子电阻器510的并联组合影响。因而，与没有施加致动力时相比，在致动力施加到力传感器502时，ADC输入电压将较低。传感器检测电路500设计成检测电压的该差异。

上拉电阻器508、并联端子电阻器510和下拉电阻器512的电阻值可以被选择，以便与力传感器502相容和匹配，以便与ADC元件514相容和匹配，以提供不同传感器状态的期望模拟电压电平。例如，可期望将ADC输入电压保持在大约2至4伏范围内。此外，电阻值可以被选择以提供不同传感器状态的电压电平之间的可靠和可检测差。在某些实施方式中，系统包括诊断性能，其中，期望范围（例如，2至4伏）之外的检测电压表示应当采取校正动作。例如，期望范围之外的电压表示传感器需要重新标定、修理或更换。

本文所述的使用者致动传感器、控制系统和传感器电路可以在控制主车辆操作的各个方法中使用。在这方面，图6是示出了基于踏板传感器的控制过程600的示例性实施例的流程图。结合过程600进行的各个任务可以通过软件、硬件、固件或其任何组合进行。为了说明目的，过程600的以下说明可参考结合图1-5在上文所述的元件。实践中，过程600的部分可以通过所述系统的不同元件执行，例如，控制器、ECU、传感器检测电路或车辆子系统。应当理解的是，过程600可以包括任何数量的附加或可选任务，图6所示任务不需要以所示顺序执行，过程600可以并入具有本文未详细描述的附加功能的更复杂程序或过程中。此外，图6所示任务中的一个或多个可以从过程600的实施例省去，只要预期总体功能保持完好无损即可。

过程600能够在车辆操作时以持续进行的方式执行。实践中，过程600的功能可以在发动机/车辆速度由车辆的巡航控制特征调节时禁用（因为在巡航控制有效时驾驶员通常从加速踏板移开他的或她的脚）。作为示例，在使用巡航控制时，除了物理踩下制动器或关掉巡航控制系统之外，还可以采用安装到制动踏板的使用者致动传感器，以停止巡航控制系统。

过程600的该具体实施例器获取、接收或监测来自于与一个或多个脚踏板有关的至少一个踏板致动传感器的传感器信号（任务602）。如上所述，踏板致动传感器信号以独立于脚踏板的实际物理位置且不受其影响的方式产生。此外，踏板致动传感器信号以独立于脚踏板的计算或检测物理位置且不受其影响的方式获取。过程600还可以获取、接收或监测来自于常规踏板位置传感器的传感器信号（任务604）。常规踏板位置传感器信号允许系统以常规方式独立地确定脚踏板的当前物理位置，且响应于脚踏板的当前物理位置控制车辆操作（例如，用于制动、离合器或发动机/车辆速度控制）。应当理解的是，脚踏板的当前物理位置的确定不需要（且优选不）使用踏板致动传感器或踏板致动传感器信号。过程600还可以获取、接收或监测任何数量的附加车辆传感器信号和/或车辆控制指令（任务606）。如果需要，可以使用这些附加信号和/或指令以确定如何最佳地控制车辆操作，在有或者没有附加考虑踏板致动传感器信号的情况下。

过程600通过分析或处理踏板致动传感器信号（任务608）继续，以确定脚踏板的使用者致动状态（或者等价地，踏板致动传感器的致动状态）。如果踏板致动传感器信号表示使用者致动（询问任务610），那么过程可执行检查以确定所检测致动状态是否与其它监测传感器信号、车辆状态、车辆操作状况等一致（询问任务612）。如果询问任务612确定所检测使用者致动状态与其它指示一致，那么过程600将以由一致信息和传感器数据指定的方式控制车辆操作（任务614）。因此，控制车辆操作可以响应于由踏板致动传感器信号指示的脚踏板使用者致动状态和由踏板位置传感器信号指示的脚踏板当前物理位置两者来进行。例如，如果由系统监测的与车辆/发动机速度相关的控制信号表示增加车辆/发动机速度的指令且所检测使用者致动状态表示力施加到加速踏板，那么任务614可以与正常速度控制操作相关以执行期望速度调节量。

如果询问任务612确定所检测使用者致动状态与其它指示不一致，那么过程600启动或执行校正动作（任务616）。在某些实施例中，在使用者致动状态与由踏板位置传感器信号指示的脚踏板当前物理位置不一致时，采取校正动作。例如，在以下两种情况时，将启动车辆的校正动作：（1）传感器检测电路检测到与没有致动力相对应的状态；以及（2）脚踏板的当前物理位置与致动位置相对应。作为另一个示例，在以下两种情况时，将采取校正动作：（1）传感器检测电路检测到与没有致动力相对应的状态；以及（2）电子车辆/发动机速度控制系统发出表示增加车辆/发动机速度的控制信号。

由过程600启动的校正动作的具体类型将取决于车辆的当前状况和状态、所检测传感器信号不一致的类型和其它因素。在某些实施例中，校正动作可以是以下动作中的一个或多个但不限于此：在车辆显示器上产生消息；产生警告指示；限制车辆的最高速度；限制车辆的发动机速度；降低发动机输出功率；限制脚踏板的响应范围；停用、禁用或关闭发动机、动力系和/或其它子系统的某些功能或性能；换档；以及切换到空档。

相反，如果询问任务610确定踏板致动传感器信号表示没有使用者致动，那么过程600可执行检查以确定所检测状态是否与其它监测传感器信号、车辆状态、车辆操作状况等一致（询问任务618）。如果询问任务618确定所检测“没有致动”状态与其它指示一致，那么过程600将以由一致信息和传感器数据指定的方式控制车辆操作（任务620）。因此，取决于使用者致动状态是表示脚踏板的致动还是没有致动，过程600可导致不同的控制操作。例如，如果由系统监测的相关控制信号表示怠速指令且所检测使用者致动状态表示没有力施加到加速踏板，那么任务620可以与使发动机怠速的正常控制操作相关。如果询问任务618确定所检测使用者致动状态与其它指示不一致，那么过程600启动或执行校正动作（任务616），如前文所述。

负责上述技术和过程的控制器可执行适应性标定例程（定期地或在需要时）以考虑力传感器和/或其它车载传感器的正常和普通偏移。例如，控制器在脚踏板正常未被操作时的进行“零力”标定。在这方面，零力标定可以在点火已经关闭之后指定时间和/或在其它子系统或车辆传感器已经指示车辆不再操作时自动地启动。在零力标定例程期间，控制器分析力传感器信号、其电阻和/或ADC输入电压。如果所分析的量落入规格内或者在一些指定值范围内，那么控制器认定力传感器仍已标定。然而，如果力传感器已经偏移出标定值，那么控制器可以通过建立与零力状况相对应的新电压或电压范围来再次标定感测电路。此外，与致动力状况相对应的电压或电压范围也可以被再次标定。如果控制器确定力传感器已经偏移太远，那么其可以产生报警或诊断警告。

本文所述的脚踏板致动监测技术和工艺可以在任何车辆中且针对任何或所有脚踏板配置。脚踏板致动传感器技术提供脚踏板致动的附加指示，其可以用于增强一个或多个车辆控制算法和/或补充现有安全和诊断系统。

总而言之，可以采用以下传感器技术和工艺中的一个或多个：

覆盖一部分或整个踏板表面（使用者接口）的独立力传感器，其将所施加的力转换为给定电阻。

覆盖一部分或整个踏板表面的独立位置传感器，其将使用者的脚在踏板上的位置转换为两个电阻值，一个在X方向，一个在Y方向。

覆盖一部分或整个踏板表面（使用者接口）的独立“存在”传感器，其电容在不同物体与其接触时变化。

覆盖一部分或整个踏板表面的独立位置传感器，其将使用者的脚在踏板上的位置转换为两个电容值，一个在X方向，一个在Y方向。

组织成栅格或一些其它图案或阵列的多个力传感器，其将检测施加到踏板不同区域上的力。这可以用作力和位置传感器且可需要附加电子器件/布线，以编译使用者动作且将其传送给管理车辆/发动机的ECU或逻辑系统。

安装在车辆的驾驶员侧脚部空间中的红外传感器。通过使用这种传感器，ECU可以确定使用者是否伸出他的/她的脚或者脚是否停在远离踏板的一些地方（假定驾驶员身体温度与周围环境可测量不同）。这还可以用于察看踩下哪个踏板，例如，如果红外成像传感器检测使用者的脚在脚部空间的右侧，那么ECU可以确定使用者正在使用或者想要使用加速踏板，等等。

超声范围探测器传感器可以用于确定脚（或任何其它物体）是否处于其脚部空间范围内。如果没有检测到脚，那么传感器读取其全部范围（大约0.8米）。如果在感测范围内存在脚，那么传感器将输出与较短距离（例如，0.2米）相对应的电压。

带安全器的激光束（例如，与车库门安全系统一起使用的那些）可以位于车辆的脚部空间内，以检测使用者是否“断开束”，这将表示使用者已经伸出脚致动控制踏板。

虽然已经在前述详细描述中阐述了至少一个示例性实施例，但应当理解存在大量的变型。还应当理解的是，本文所述的示例性实施例或多个实施例并不意在以任何方式限制要求保护的主题的范围、应用或配置。相反，前述详细描述将为本领域的技术人员提供实施所述实施例或多个实施例的便捷路径。应当理解的是，可对元件的功能及设置进行各种改变而不脱离由权利要求界定的本发明的范围，包括在提交该专利申请时已知的等价物和可预见的等价物。

Claims (10)

1.一种用于车辆的踏板设备，所述踏板设备包括：

脚踏板，所述脚踏板配置用于响应于致动而物理移动；和

与脚踏板有关的传感器，所述传感器配置成独立于脚踏板的物理位置而检测脚踏板的使用者致动及没有使用者致动。

2.根据权利要求1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板包括致动脚垫；以及

所述传感器包括电子力传感器，所述电子力传感器联接到所述致动脚垫或者与致动脚垫一体形成，且配置成检测施加到致动脚垫上的致动力。

3.根据权利要求2所述的踏板设备，所述电子力传感器包括可变电阻传感器，所述可变电阻传感器在没有力施加到其上时具有第一电阻，且在力施加到其上时具有第二电阻。

4.根据权利要求1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板包括致动脚垫；以及

所述传感器包括电子压力传感器，所述电子压力传感器联接到所述致动脚垫或者与致动脚垫一体形成，且配置成检测施加到致动脚垫上的致动压力。

5.根据权利要求1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板包括致动脚垫；以及

所述传感器包括电子触敏垫，所述电子触敏垫联接到所述致动脚垫或者与致动脚垫一体形成，且配置成检测与致动脚垫的物理接触。

6.根据权利要求1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板包括具有接触表面的致动脚垫；以及

所述传感器包括电子位置传感器，所述电子位置传感器联接到所述致动脚垫或者与致动脚垫一体形成，且配置成检测接触表面上经受使用者致动的至少一个位置。

7.根据权利要求1所述的踏板设备，其中：

所述脚踏板位于车辆脚部空间中；以及

所述传感器包括位于脚部空间中的无线检测器，所述无线检测器配置成检测与脚踏板接合的致动物体的存在。

8.根据权利要求7所述的踏板设备，所述无线检测器包括选自以下组的检测器：红外检测器、激光检测器；超声检测器、磁性检测器；照相机；和热检测器。

9.一种控制车辆操作的方法，所述车辆具有脚踏板，所述脚踏板配置用于响应于致动而物理移动，所述方法包括：

从与脚踏板有关的使用者致动传感器获取传感器信号，所述传感器信号以独立于脚踏板的物理位置且不受脚踏板的物理位置影响的方式产生；

分析传感器信号以确定脚踏板的使用者致动状态；以及

响应于脚踏板的使用者致动状态而控制车辆操作。

10.一种用于车辆的踏板系统，所述踏板系统包括：

加速踏板，所述加速踏板具有脚垫，所述加速踏板配置成响应于脚垫的致动而物理移动；

被联接到脚垫或者在脚垫内一体形成的传感器，所述传感器在脚垫被致动时具有第一状态且在脚垫未被致动时具有第二状态，所述传感器独立于加速踏板的任何物理位置传感器且与加速踏板的任何物理位置传感器不同；

电联接到传感器的传感器检测电路，所述传感器检测电路配置成在第一状态和第二状态之间进行区分；以及

联接到所述传感器检测电路的控制器，所述控制器配置成以由第一状态或第二状态影响的方式控制车辆操作。

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