CN103574026B - 一种手动档汽车换档语音提示装置及其控制方法 - Google Patents

一种手动档汽车换档语音提示装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种手动档汽车换档语音提示装置及其控制方法，属于汽车技术领域。它解决了现有技术中新手驾驶手动档汽车换挡不及时，选档不正确的问题。本手动档汽车换档语音提示装置，包括发动机转速传感器、车内扬声器、车速传感器、整车控制器，整车控制器的输入端与发动机转速传感器和车速传感器连接，输出端连接有语音模块，语音模块与车内扬声器连接。本控制方法如下：发动机转速传感器和车速传感器采集信号并输送给控制器；控制器计算出变速器预挂档位，控制器根据档位传感器和计时模块反馈的信号控制语音模块提示。本手动档汽车换档语音提示装置能通过监测发动机转速和车辆车速计算出预选档位并提示驾驶员及时换挡，辅助驾驶员驾驶车辆。

Description

一种手动档汽车换档语音提示装置及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种手动档汽车换档语音提示装置。
背景技术
随着经济的不断发展，人们的生活水平不断提高，汽车的售价逐渐降低，汽车已经不再是奢侈品，价格偏移的代步车比比皆是，但是价格便宜的汽车大多都是用手动变速器驱动，手动变速器具有传动效率高，经济性好的特点，非常适合家庭用车。
但是由于新手上路，新手往往会害怕开手动档汽车，新手在驾驶手动档车型初期，因为经验不足，常常对换档时机把握不好，导致低档时未及时换入高档，发动机转速过高，而发动机保持在1500转到2500转的转速以下是经济性最好的，而且存在低头看档等危险现象。同时，新手还存在高档时未及时减档以及高档位降档预选档位不正确的问题，而高档位不降档使得发动机转速过低，导致熄火，这些问题在实际驾车时存在很大的安全隐患。
为此，人们研究出了一种能够简单实现手动档汽车换档的系统，如中国专利公开一种半自动电控离合器系统（其申请号为CN201010215696.1），该系统包括一个直流螺旋管电磁铁和控制直流螺旋管电磁铁通断的控制电路，直流螺旋管电磁铁的衔铁与连接离合器的杠杆固定连接，制电路在变速箱的变速杆、方向盘和车钥匙插口处分别设有开关，方向盘上的开关有结合、分离和半联动三档。驾驶者发动汽车或者换档时控制电路的开关闭合，使离合器与发动机自动分离，然后重新缓慢结合，取代了手动档汽车的离合器踏板，通过方向盘上三个档位的选择可以调节离合器与发动机分离与结合的速度，使汽车的档位操作得到极大简化，同时相比与自动档汽车有效降低了油耗和制动成，便于维修。
上述专利虽然解决了新手驾驶换档的问题，但是改动成本较高，机械部分结构复杂，且只能实现自动换档，并且不存在自动预选变速器档位的功能，无法从本质上提高新手驾驶手动档汽车的能力。
发明内容
本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种手动档汽车换档语音提示装置，该手动档汽车换档语音提示装置能够通过监测发动机转速和车辆车速，计算出预选档位并提示驾驶员及时换档，辅助驾驶员驾驶车辆。
本发明通过下列技术方案来实现：一种手动档汽车换档语音提示装置，包括用于采集发动机工作时实时转速的发动机转速传感器、用于语音提示的车内扬声器和车速传感器，其特征在于，本手动档汽车换档语音提示装置还包括控制器，控制器的输入端与发动机转速传感器和车速传感器连接，控制器的输出端连接有语音模块，语音模块与车内扬声器连接，控制器接收发动机转速传感器采集的发动机转速信号和车速传感器采集的车辆当前车速信号进行计算处理，计算出当前车辆发动机转速和车速下的预选档位，并输出控制信号控制语音模块输出语音提示信号给车内扬声器，车内扬声器发声提示。
由于新手驾驶手动档车辆经验不足，常常对换档时机把握不好，导致转速升高低档时未及时换入高档，转速降低高档时未及时换入抵档，低档转速过高发动机转速过高增加油耗，高档转速过低造成发动机熄火和积炭等问题，车辆行驶时，发动机转速传感器实时采集当前发动机的转速信号，车速传感器采集当前车辆车速信号，并把采集的发动机转速信号和车速信号输送给控制器，控制器通过车辆车速和发动机的转速计算出此时车辆的手动变速器应挂入的预选档位，并输出控制信号给语音模块，语音模块输出控制信号控制车内扬声器发声，提示驾驶员将手动变速器挂入预选档位。
在上述的手动档汽车换档语音提示装置中，所述控制器的输入端还连接有用于采集当前车辆手动变速器所用的档位信号的档位传感器，所述的档位传感器包括若干个触点感应器，所述的若干个触点感应器分别设置在手动变速器的各个前进档档位上。手动变速器换档手动挂入档把时，通过触点感应器来判断当前车辆行驶时所挂的档位。
在上述的手动档汽车换档语音提示装置中，所述的语音模块包括信号处理器和语言存储器，所述信号处理器的输入端与控制器的输出端连接，所述信号处理器的输出端与语言存储器的输入端连接，所述语言存储器的输出端与车内扬声器连接。控制器输出控制信号给信号处理器，信号处理器将该信号进行分析处理后输出信号控制语言存储器输出与控制器输出的控制信号所对应的语音信号。
在上述的手动档汽车换档语音提示装置中，所述控制器的输出端还连接有用于延时提示换档操作的计时模块。设置计时模块实现延时语音提示，在驾驶员未及时换档的情况下再提示换档，更具实用性。
在上述的手动档汽车换档语音提示装置中，所述控制器的输出端还连接有用于显示车辆当前档位和车辆预挂档位的显示模块，所述的显示模块设置在车辆的仪表盘内。将车辆的档位信息在显示模块中提示，避免了驾驶员忘记所挂档位而低头看档产生安全隐患。
一种手动档汽车换档语音提示装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、车辆行驶时，发动机转速传感器采集当前车辆的发动机转速信号并把采集的当前车辆的发动机转速信号输送给控制器；
b、车速传感器采集当前车辆车速信号并把采集的车速信号输送给控制器；
c、控制器根据接收的发动机转速信号和车速信号在内部计算出与当前车辆的发动机转速信号和车速信号相匹配的变速器预挂档位。
d、档位传感器采集当前档位信号并把采集的档位信号输送给控制器。
e、控制器输出控制信号给计时模块，计时模块进行计时并在计时完成时将计时完成信号输送给控制器。
f、在e步骤中计时时间完成后，步骤d中采集的档位信号不为步骤C中控制器计算的预选档位信号，控制器输出控制信号给语音模块，语音模块输出语音信号给车内扬声器，车内扬声器对驾驶员提示当前档位和变速器应该挂入的预挂档位。
g、在b步骤中计时完成前，步骤d中采集的档位信号为控制器计算的预挂档位信号，变速器档位挂入到步骤c中计算出的预选档位，控制器输出控制信号给语音模块，语音模块输出语音信号给车内扬声器，车内扬声器发声对驾驶员提示换档成功。
在上述的手动档汽车换档语音提示装置的控制方法中，在步骤e计时完成前，步骤d采集的档位信号为步骤c中控制器计算的预选档位信号时，控制器不输出控制信号控制语音模块输出语音信号。
在上述的手动档汽车换档语音提示装置的控制方法中，所述的步骤e中的计时时间为3秒。一般驾驶员能在3秒内完成换档动作，避免驾驶员已及时换档依然进行语音提示，影响驾驶员驾车的舒适性。
在上述的手动档汽车换档语音提示装置的控制方法中，所述的控制器输出控制信号控制显示模块将步骤d中采集的档位信号在显示屏中进行显示提示。
在上述的手动档汽车换档语音提示装置的控制方法中，所述的步骤f中，控制器输出控制信号给信号处理器，信号处理器将控制器输出的控制信号进行分析处理后输出与控制器输出控制信号相对应的信号给语言存储器，语言存储器将内部设定的语音信号输出给车内扬声器。
与现有技术相比，本手动档汽车换档语音提示装置具有以下优点：1、通过发动机转速传感器监测发动机转速和车速传感器采集车辆车速，来计算出当前手动变速器应挂入预选档位，辅助驾驶员更好的驾驶手动档车辆；2、设置档位传感器和显示模块，解决了驾驶员在驾驶过程中低头看档的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制流程示意图。
图中，1、发动机转速传感器；2、车速传感器；3、档位传感器；4、控制器；5、语音模块；5a、信号处理器；5b、语言存储器；6、车内扬声器；7、显示模块；8、显示屏。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，一种手动档汽车换档语音提示装置，包括发动机转速传感器1、车速传感器2、档位传感器3、控制器4、语音模块5、车内扬声器6和显示模块7，发动机转速传感器1、车速传感器2和档位传感器3与控制器4的输入端连接，控制器4的输出端与语音模块5和显示模块7的输入端连接，语音模块5的输出端与车内扬声器6连接。
发动机转速传感器1用于采集车辆行驶时的实时转速信号；车速传感器2用于采集当前车辆的车速信号；档位传感器3包括若干个触点感应器，分别设置在变速箱每个前进档的档位上，前进档有几档，即有几个触点感应器，如五速手动变速器，即有五个触点感应器，通过触点感应器的感应信号来判断车辆所挂的档位；控制器4用于接收发动机转速传感器1、车速传感器2和档位传感器3输出的发动机转速信号、车速信号、车辆档位信号并输出控制信号控制语音模块5对驾驶员进行相应提示；语音模块5包括信号处理器5a和语言存储器5b，信号处理器5a的输入端连接控制器4的输出端，信号处理器5a的输出端连接语言存储器5b；显示模块7用于显示当前手动变速器所挂的档位，如车辆行驶时，驾驶员将手动变速器挂入一档，则显示模块7显示为“一”，显示模块7设置在车辆的仪表盘内与仪表盘内的显示屏8连接，控制器4中设置换档转速值以及相应的车速值，计算出车辆的预选档位，从而根据转速和车速来辅助驾驶员及时将手动变速器挂入预选档位，保证车辆的燃油经济性的同时提高了驾驶员驾驶的稳定性。
本手动档汽车换档语音提示装置工作原理如下：由于新手驾驶手动档车辆经验不足，常常对换档时机把握不好，导致转速升高低档时未及时换入高档，转速降低高档时未及时换入抵档，低档转速过高发动机转速过高增加油耗，高档转速过低造成发动机熄火和积炭等问题，车辆行驶时，档位传感器3对手动变速器挂入的档位进行实时采集，并通过控制器4将档位信息输送给显示模块7，从而在车辆仪表盘中的显示屏8中显示，直观的将车辆档位信息反馈给驾驶员，避免驾驶员忘记档位而低头看档产生安全隐患；当发动机转速传感器1采集的当前发动机转速大于控制器4中的升档设定值时，控制器4接收车速传感器2采集当前车辆车速信号，在内部进行分析计算，计算出当前车速下手动变速器应挂入预选档位，并输出控制信号给信号处理器5a，信号处理器5a对控制器4输出的控制信号进行分析处理输出处理后的控制信号给语言存储器5b，控制语言存储器5b输出升档语音信号给车内扬声器6，车内扬声器6提示驾驶员，当前档位过低，需要升档，将档把挂入预选档位，保证车辆的燃油经济性；当发动机转速传感器1采集的当前发动机转速小于控制器4中的降档设定值时，控制器4接收车速传感器2采集当前车辆车速信号，在内部进行分析计算，计算出当前车速下手动变速器应挂入预选档位，并输出控制信号给信号处理器5a，信号处理器5a对控制器4输出的控制信号进行分析处理输出处理后的控制信号给语言存储器5b，控制语言存储器5b输出降档语音信号给车内扬声器6，车内扬声器6提示驾驶员，当前档位过高，需要降档，将档把挂入适当的档位，避免车辆熄火。本装置通过监测发动机转速和车速，来判断出当前手动变速器的预选档位，辅助驾驶员更好的驾驶手动档车辆，设置档位传感器33和显示模块7，解决了驾驶员在驾驶过程中低头看档的问题，辅助驾驶员更安全的驾驶车辆的同时，兼顾了车辆的燃油经济性。
一种手动档汽车换档语音提示装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：车辆行驶时，发动机转速传感器1实时采集当前车辆的发动机转速信号并把采集的当前车辆的发动机转速信号输送给控制器4，车速传感器2实时采集当前车辆车速信号并把采集的车速信号输送给控制器4，控制器4根据接收的发动机转速信号和车速信号在内部计算出与当前车辆的发动机转速信号和车速信号相匹配的变速器预挂档位。
步骤2：档位传感器3实时采集当前档位信号并把采集的档位信号输送给控制器4，控制器4输出控制信号控制显示模块7输出显示信号将当前档位信号在的显示屏8中进行显示提示。
步骤3：控制器4输出控制信号给计时模块，计时模块计时3秒，计时模块计时完成将计时完成信号输送给控制器4，计时时间完成后，步骤2中采集的档位信号不为步骤1中控制器4计算的预选档位信号，控制器4输出控制信号给语音模块5中的信号处理器5a，信号处理器将控制器4输出的控制信号进行分析处理后控制语言存储器5b输出语音信号给车内扬声器6，车内扬声器6对驾驶员提示当前档位和变速器应该挂入的预挂档位。
步骤4：在步骤3中计时完成后，驾驶员完成换挡操作，步骤2中采集的档位信号为控制器4计算的预挂档位信号，变速器档位挂入到步骤1中计算出的预选档位，控制器4输出控制信号给语音模块5，语音模块5输出语音信号给车内扬声器6，车内扬声器6发声对驾驶员提示换档成功。
步骤5：在步骤3计时完成前，步骤2采集的档位信号为步骤1中控制器4计算的预选档位信号时，控制器4不输出控制信号控制语音模块5输出语音信号。
在车辆正常行驶时，发动机转速传感器1、车速传感器2和档位传感器3实时采集车辆的发动机转速信号、车速信号和变速器的档位信号，驾驶员可从显示屏中看到当前档位信号，避免低头看档产生安全隐患，控制器4接收发动机转速传感器1采集的车辆当前的发动机转速信号和车速传感器2采集的车辆当前的车速信号，在内部通过软件进行模拟计算，计算出变速器在当前车速信号和发动机转速信号下车辆应挂入的预选档位信号，同时控制器4接收档位传感器3采集的当前车辆行驶的档位信号，控制器4将接收的档位信号与其计算的预选档位信号进行比对并输出控制信号控制计时模块计时3秒，在3秒内若驾驶员完成换档，档位传感器3采集的档位信号为控制器4计算的预选档位信号时，控制器4不输出控制信号给语音模块5，无需对驾驶员进行换档提示，避免驾驶员已及时换档依然进行语音提示，影响驾驶员驾车的舒适性。
若驾驶员未在3秒内完成换挡操作，则计时模块输出计时完成信号给控制器4，此时控制器4接收的档位传感器3采集的档位信号依然不是计算的预选档位信号，控制器4输出控制信号给信号处理器5a，信号处理器5a将控制器4输出的控制信号进行处理后控制语言存储器5b输出与控制信号相对应的语音提示信号给车内扬声器6，车内扬声器6发声对驾驶员进行提示，提示当前车辆的档位以及车辆在当前的车速和发动机转速下应挂入的预选档位，当驾驶员完成换挡操作后，控制器4输出控制信号给信号处理器5a，信号处理器5a将控制信号进行处理后输出信号控制语言存储器5b输出换挡完成语音提示信号给车内扬声器6，提示驾驶员换挡成功，没有脱档现象，语音提示驾驶员及时进行换挡操作，保护了发动机和变速箱的同时提高了新手驾驶员的驾车能力，还兼顾了车辆行驶的燃油经济性。

Claims (9)

1.一种手动档汽车换档语音提示装置，包括用于采集发动机工作时实时转速的发动机转速传感器(1)、用于语音提示的车内扬声器(6)和车速传感器(2)，其特征在于，本手动档汽车换档语音提示装置还包括控制器(4)，控制器(4)的输入端与发动机转速传感器(1)和车速传感器(2)连接，控制器(4)的输出端连接有语音模块(5)，语音模块(5)与车内扬声器(6)连接，控制器(4)接收发动机转速传感器(1)采集的发动机转速信号和车速传感器(2)采集的车辆当前车速信号进行计算处理，计算出当前车辆发动机转速和车速下的预选档位，并输出控制信号控制语音模块(5)输出语音提示信号给车内扬声器(6)，车内扬声器(6)发声提示，所述的语音模块(5)包括信号处理器(5a)和语言存储器(5b)，所述信号处理器(5a)的输入端与控制器(4)的输出端连接，所述信号处理器(5a)的输出端与语言存储器(5b)的输入端连接，所述语言存储器(5b)的输出端与车内扬声器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的手动档汽车换档语音提示装置，其特征在于，所述控制器(4)的输入端还连接有用于采集当前车辆手动变速器所用的档位信号的档位传感器(3)，所述的档位传感器(3)包括若干个触点感应器，所述的若干个触点感应器分别设置在手动变速器的各个前进档档位上。
3.根据权利要求1或2所述的手动档汽车换档语音提示装置，其特征在于，所述控制器(4)的输出端还连接有用于延时提示换档操作的计时模块。
4.根据权利要求3所述的手动档汽车换档语音提示装置，其特征在于，所述控制器(4)的输出端还连接有用于显示车辆当前档位和车辆预挂档位的显示模块(7)，所述的显示模块(7)设置在车辆的仪表盘内。
5.一种手动档汽车换档语音提示装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、车辆行驶时，发动机转速传感器(1)采集当前车辆的发动机转速信号并把采集的当前车辆的发动机转速信号输送给控制器(4)；
b、车速传感器(2)采集当前车辆车速信号并把采集的车速信号输送给控制器(4)；
c、控制器(4)根据接收的发动机转速信号和车速信号在内部计算出与当前车辆的发动机转速信号和车速信号相匹配的变速器预挂档位；
d、档位传感器(3)采集当前档位信号并把采集的档位信号输送给控制器(4)；
e、控制器(4)输出控制信号给计时模块，计时模块进行计时并在计时完成时将计时完成信号输送给控制器(4)；
f、在e步骤中计时时间完成后，步骤d中采集的档位信号不为步骤c中控制器(4)计算的预选档位信号，控制器(4)输出控制信号给语音模块(5)，语音模块(5)输出语音信号给车内扬声器(6)，车内扬声器(6)对驾驶员提示当前档位和变速器应该挂入的预挂档位；
g、在b步骤中计时完成前，步骤d中采集的档位信号为控制器(4)计算的预挂档位信号，变速器档位挂入到步骤c中计算出的预选档位，控制器(4)输出控制信号给语音模块(5)，语音模块(5)输出语音信号给车内扬声器(6)，车内扬声器(6)发声对驾驶员提示换档成功。
6.根据权利要求5所述的手动档汽车换档语音提示装置的控制方法，其特征在于，在步骤e计时完成前，步骤d采集的档位信号为步骤c中控制器(4)计算的预选档位信号时，控制器(4)不输出控制信号控制语音模块(5)输出语音信号。
7.根据权利要求5所述的手动档汽车换档语音提示装置的控制方法，其特征在于，所述的步骤e中的计时时间为3秒。
8.根据权利要求5或6或7所述的手动档汽车换档语音提示装置的控制方法，其特征在于，所述的控制器(4)输出控制信号控制显示模块(7)将步骤d中采集的档位信号在显示屏(8)中进行显示提示。
9.根据权利要求5或6或7所述的手动档汽车换档语音提示装置的控制方法，其特征在于，所述的步骤f中，控制器(4)输出控制信号给信号处理器(5a)，信号处理器(5a)将控制器(4)输出的控制信号进行分析处理后输出与控制器(4)输出控制信号相对应的信号给语言存储器(5b)，语言存储器(5b)将内部设定的语音信号输出给车内扬声器(6)。
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