CN104369737A - 一种车辆限速系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆限速系统，所述系统包括：输入界面，所述输入界面包括用于接收目标车速设定的装置；发动机控制器，所述发动机控制器被配置为在实际油门踏板开度小于预定阈值的情况下，以使实际车速不超过所述目标车速的方式控制发动机对驾驶者通过油门踏板所输入的加速请求的响应。

Description

一种车辆限速系统

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，并且更具体地，涉及一种车辆限速系统。

背景技术

随着汽车工业的发展以及人们生活水平的提高，将汽车用作代步工具已经非常普遍。然而，随着车辆的普及，交通事故发生的概率也越来越高。据统计，每年的交通事故中有一半以上都是由于汽车超速行驶造成的。车辆驾驶者常常可能因为超速而遭受各种惩罚，并且若因此造成重大事故，则后果更加严重。

为了减少超速情况的发生，目前市场上的车辆已经开始配备限速提醒系统，即当车速超过预先输入的限定车速时，仪表上会有相关的超速提示信息。但这样的限速提醒系统并不能实际的限制行车速度，依然不能防止驾驶者在无意识的情况下超速的困扰。另外，即使有限速系统通过对发动机的限制而达到限速功能，也常常不能完全做到精确控制，依然会有短时超出限值的情况发生，比如因坡路等路况因素而带来的超速困扰。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供了一种车辆限速系统，所述系统包括：输入界面，所述输入界面包括用于接收目标车速设定的装置；发动机控制器，所述发动机控制器被配置为在实际油门踏板开度小于预定阈值的情况下，以使实际车速不超过所述目标车速的方式控制发动机对驾驶者通过油门踏板所输入的加速请求的响应。

根据本发明的一些实施例，所述发动机控制器被配置为：基于目标车速、实际车速和实际加速度确定当前允许车速；以及根据当前允许车速来设定与发动机运行工况相关的参数。

根据本发明的一些实施例，所述车辆限速系统还包括用于向车辆提供辅助制动输出的车辆稳定控制单元，所述发动机控制器还被配置为基于目标车速、实际车速和实际加速度确定辅助制动需求指示信号，并且所述车辆稳定控制单元响应于所述辅助制动需求指示信号而产生相应的辅助制动输出以使实际车速不超过所述目标车速。

根据本发明的一些实施例，所述发动机控制器被配置为通过比例积分调节来确定当前允许车速，其中所述目标车速为所述比例积分调节的目标，并且所述实际车速和实际加速度被用作所述比例积分调节的输入。

根据本发明的一些实施例，根据当前允许车速来设定与发动机运行工况相关的参数包括：通过匹配标定从所述当前允许车速得到当前最大扭矩限值；将当前油门踏板所对应的扭矩需求与所述当前最大扭矩限值比较；以及在当前油门踏板所对应的扭矩需求小于所述当前最大扭矩限值时，根据当前油门踏板所对应的扭矩需求来设定与发动机运行工况相关的参数；在当前油门踏板所对应的扭矩需求大于所述当前最大扭矩限值时，根据所述当前最大扭矩限值来设定与发动机运行工况相关的参数。

根据本发明的一些实施例，所述发动机控制器还被配置为在实际油门踏板开度大于预定阈值时，根据驾驶者的加速请求来控制发动机的响应，并且暂停限速功能。

根据本发明的一些实施例，所述预定阈值被设置为油门踏板总行程的80%~100%。

根据本发明的一些实施例，所述车辆稳定控制单元被配置为：根据所述辅助制动需求指示信号确定限速制动需求；将所述限速制动需求与整车稳定控制需求结合以得到总辅助制动需求；以及基于所述总辅助制动需求与驾驶者输入的制动需求的比较结果来确定向稳定控制执行机构的控制输出。

根据本发明的一些实施例，所述用于接收目标车速设定的装置包括目标车速调节增加按钮、目标车速调节降低按钮以及目标车速设定按钮。

根据本发明的一些实施例，所述输入界面还包括用于开启和禁用所述车辆限速系统的按钮。

根据本发明的一些实施例，所述发动机控制器被配置为通过直接的硬线连接从所述输入界面的所述各个按钮接收信息。

根据本发明的一些实施例，发动机控制器被配置为通过CAN总线通信网络从所述输入界面接收信息。

根据本发明的一些实施例，所述系统还包括用于向驾驶者显示所述车辆限速系统的运行状态的仪表。

通过本发明的各个实施例所提供的主动式的车辆限速系统能够严格地限制车速，使车辆始终在驾驶员输入的目标车速以下行驶，杜绝了任何短时超速的情况，从而有效地避免了在限速道路上出现超速的现象。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

图1是根据本发明的一个实施例的车辆限速系统的框图。

图2是根据本发明的一个实施例的车辆限速系统的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性的而不是限定性的，以使本领域普通技术人员最佳地理解本发明的原理，其不一定按比例绘制。

在图1中示出了根据本发明的一个实施例的车辆限速系统的框图。如图1所示，车辆限速系统基本地包括发动机控制器ECM和输入界面，其中输入界面至少包括用于接收目标车速设定的装置，而发动机控制器ECM被配置为在实际油门踏板开度小于预定阈值的情况下，以使实际车速不超过所设定的目标车速的方式来控制发动机对驾驶者通过油门踏板所输入的加速请求的响应。

根据本发明的实施例，用于接收目标车速设定的装置可以按钮的形式来实现，包括目标车速调节增加按钮、目标车速调节降低按钮以及目标车速设定按钮。另外，输入界面还可以包括用于开启和禁用车辆限速系统的按钮。也就是说，在实践中，为实现根据本发明的车辆限速系统，可以在现有车辆的适当位置增加与车辆限速功能关联的组合开关。本领域的技术人员可以理解的是，输入界面可以按现有的或待开发的任何形式来实现，只要其能够实现人机交互，使得驾驶者可以实现诸如设定目标车速、控制车辆限速系统启停这样的控制输入。

进而，发动机控制器ECM从输入界面接收传递驾驶员需求的输入信号，包括目标车速设定、车辆限速系统的使用与否等。在输入界面布置有各种按钮的情况下，发动机控制器可以通过直接的硬线连接从输入界面的各个按钮接收信息。在这种情况下，信息可以通过电阻编码的形式通过硬线传递。在另一实施例中，发动机控制器ECM可以被配置为通过CAN总线通信网络从输入界面接收信息，这些信息可以例如被转换成CAN消息通过该通信网络传播。在这种情况下，输入界面的开关按键可以连接到整车通信网络的其他节点，而不与ECM直接连接。

根据本发明实施例的车辆限速系统实际上是一种主动限速系统，发动机控制器ECM是其核心控制单元。如图1所示，ECM不仅需要从输入界面接收诸如系统启停指示、目标车速设定的信息，还需要接收诸如车速信号、油门踏板信号等用于进行限速控制判断的信息，基于这些信息来控制与发动机运行工况相关的参数，诸如节气门开度，即节气门进气量、发动机点火时刻等。

在本发明的一些实施例中，车辆限速系统的使能一方面可以由驾驶者通过输入界面上所设置的启动/禁用开关按钮来控制。例如，如果ECM从输入界面获得指示车辆限速系统禁用的信号时，即使目标车速被设定，其也不会根据限速需求来控制发动机的运行状态。另一方面，当车辆限速系统开启并且目标车速被设定时，发动机控制器ECM大体上被设置为在实际油门踏板开度小于预定阈值的情况下，以使实际车速不超过目标车速的方式控制发动机对驾驶者通过油门踏板所输入的加速请求的响应。也就是说，在本发明的实施例中，发动机控制器ECM在检测到驾驶员通过油门踏板所输入的信号指示实际油门踏板开度大于预定阈值时，其将不再对发动机响应进行限速控制，而是暂停主动限速功能。这样可以例如支持驾驶员在危险状况下的紧急超车，而不需要额外地人工关闭限速系统。根据本发明的实施例，该预定阈值可以被设置为油门踏板总行程的80%~100%。

除此以外，ECM一般地将不断地调整发动机对驾驶员通过踏板传递的加速需求的响应，即根据情况完全响应或部分响应该加速需求，并且在车速接近或达到目标车速时忽略该加速需求。控制发动机的响应例如可以包括调整节气门的开度以控制进气量、调整发动机的点火时刻等等。举例来说，假定驾驶者设定的目标车速是60 kph，而实际车速为5 kph，则发动机控制器可以全负荷地响应驾驶者的加速需求，因为当前车速与目标限定车速相差很大。如果目标限定车速为60kph，实际车速为50 kph，实际加速度为3km/s²，而驾驶员仍通过踏板输入加速需求，则发动机控制器ECM将对与发动机运行工况相关的参数进行调节，使其不会全负荷地响应驾驶者的加速需求。

根据本发明的一些实施例，车辆限速系统还可以包括用于向车辆提供辅助制动输出的车辆稳定控制单元。发动机控制器可以在对发动机运行工况进行控制的同时基于目标车速、实际车速和实际加速度等信息来是否需要辅助制动，并且向车辆稳定控制单元传送用于车辆限速的辅助制动需求指示信号。车辆稳定控制单元响应于该辅助制动需求指示信号而产生相应的辅助制动输出以进一步确保实际车速不超过目标车速，这将在下文中结合图2来更详细地说明。在实践中，车辆稳定控制单元可以通过CAN总线来接收ECM发出的限速系统制动需求信息

在本发明的一些实施例中，车辆限速系统还可以包括用于向驾驶者显示车辆限速系统的运行状态的仪表，用于使驾驶员感知车辆在主动限速系统作用下的运行状态。该显示仪表可以被实现为与发动机控制器通信连接，接收ECM发出的限速系统状态信号和目标限制车速信号并且向驾驶者显示。系统状态信息可以包含激活状态符号、开启或关闭系统的提示、制动辅助控制提示及系统故障提示等。当驾驶员通过输入界面对目标车速进行不合理的设定时，也可以通过显示仪表发出警示，提醒驾驶者注意车速控制。车辆限速系统的显示仪表可以集成在车辆的中控台上，作为仪表板的一部分，并且可以本领域现有的或待开发的任何相关技术来实现。

图2示出了根据本发明的一个实施例的车辆限速系统的工作流程。在该实施例中，车辆限速系统大体上包括输入界面、发动机控制器以及车辆稳定控制单元。如上所述，在车辆限速系统启动并且实际油门踏板开度小于预定阈值的情况下，车辆限速系统可以大体上按照图2所示的流程起作用。

首先在步骤S100中，驾驶者可以通过车辆限速系统的输入界面进行目标车速设定。如上所述，发动机控制器ECM可以通过硬线连接或CAN总线通信网络从输入界面接收目标车速设定，并且另外地接收包括实际车速、实际加速度、油门踏板输入等一系列与车速控制相关的信息。

在步骤S101中，发动机控制器基于目标车速、实际车速和实际加速度来确定当前允许车速。在本发明的一些实施例中，发动机控制器可以通过比例积分(PI)调节来确定当前允许车速，其中目标车速为比例积分调节的目标，而实际车速和实际加速度被用作所述比例积分调节的输入，由此构成一个动态闭合调节环路。其中，比例调节部分依据比例反应系统的偏差，即系统一旦出现了偏差，则比例调节立即产生调节作用以减少偏差，可以被用于尽快满足驾驶员的加速需求。另一方面，积分调节部分可以使系统消除稳态误差，避免所调整的车速超出目标车速。最终发动机根据所调节的参数运行所获得的车速和加速度将再被用作比例积分调节的输入。

在采用比例积分调节或其他类似的调节算法的情况下，仍然有可能存在诸如超调这样的不稳定情况。也就是说，仅仅通过对与发动机运行工况相关的参数进行调节仍然存在超速的可能，需要进一步的辅助制动来将车速控制在目标值以下。因此，发动机控制器还可以在步骤S201中基于目标车速、实际车速和实际加速度来确定当前允许车速辅助制动需求指示信号。该车速辅助制动需求信号被传送至车辆稳定控制系统，其进而执行步骤S202-S205而将限速系统的辅助制动需求考虑在内来提供辅助制动，这将在下文中更详细地描述。

当在步骤S101中确定当前允许车速之后，发动机控制器进而在步骤S102中根据当前允许车速来设定与发动机运行工况相关的参数。在图2所示的实施例中，发动机控制器被配置为通过匹配标定从当前允许车速得到当前最大扭矩限值。在实践中，车速与最大扭矩限值之间的匹配标定对应关系可以通过试验来得到，由此生成显示车速与最大扭矩限值之间的对应关系的标定图（标定MAP）。可以针对不同的车型建立相应的策略模型来进行试验以确定车速与最大扭矩限值之间的对应关系，并且将该对应关系预先存储在发动机控制器的存储单元内。

接着在步骤S103中，将当前油门踏板所对应的扭矩需求与所确定的当前最大扭矩限值比较。也就是说，将驾驶员的加速需求与目前所允许的最大加速能力进行比较。进而在步骤S104中，基于比较结果来设定与发动机运行工况相关的参数。具体地，在当前油门踏板所对应的扭矩需求小于所述当前最大扭矩限值时，也就是说驾驶员的加速需求可以完全被满足的情况下，根据当前油门踏板所对应的扭矩需求来设定与发动机运行工况相关的参数；在当前油门踏板所对应的扭矩需求大于当前最大扭矩限值时，根据当前最大扭矩限值来设定与发动机运行工况相关的参数。由此，发动机可以对驾驶者通过油门踏板输入的加速请求作出适当的响应而使车速不超过目标车速。

另一方面，在步骤S202中，车辆稳定控制系统将根据接收自ECM的辅助制动需求指示信号来确定限速系统的辅助制动需求。如上所述，发动机控制器ECM可以根据针对目标车速的调节结果来判断限速系统是否需要车辆稳定控制系统的辅助。车辆稳定控制单元可以通过CAN总线来接收ECM发出的限速系统制动需求信息，并且结合驾驶员的制动需求状态来判断是否要对限速系统实施制动辅助操作。

根据本发明的一个实施例，ECM发出的辅助制动需求指示信号可以表示需要辅助制动的程序。比如，制动辅助程度为0%代表当前限速状态不需要制动辅助；100%则代表需要制动系统按照最大辅助能力进行制动输出。在实践中，制动辅助程度与制动需求的对应关系也可以通过匹配标定来实现。通过试验来得到制动辅助程度与辅助制动需求之间的对应，由此生成表征制动辅助程度与辅助制动需求之间的对应关系的标定图（标定MAP）。可以针对不同的车型建立相应的策略模型来进行试验以确定该对应关系，并且将该对应关系预先存储在车辆稳定控制单元的存储部件内。

接着，车辆稳定控制单元将限速制动需求与其他的整车稳定控制需求两者相结合以得到总辅助制动需求；将总辅助制动需求与驾驶者输入的制动需求进行比较；并且基于比较结果来确定向稳定控制执行机构的控制输出，如步骤S203-S205所示的那样。

如上所述，在图2的实施例中，一部分步骤可以由发动机控制器ECM来执行以实现对发动机工作的调节，而另一部分可以大体上由车辆稳定控制单元来执行以提供辅助制动。通过这两方面共同的作用，车辆限速系统可以有效地实现对车速的控制，确保其始终不会超出目标车速。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (13)

1.一种车辆限速系统，其特征在于，所述系统包括：

输入界面，所述输入界面包括用于接收目标车速设定的装置；

发动机控制器，所述发动机控制器被配置为在实际油门踏板开度小于预定阈值的情况下，以使实际车速不超过所述目标车速的方式控制发动机对驾驶者通过油门踏板所输入的加速请求的响应。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机控制器被配置为：基于目标车速、实际车速和实际加速度确定当前允许车速；以及根据当前允许车速来设定与发动机运行工况相关的参数。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述车辆限速系统还包括用于向车辆提供辅助制动输出的车辆稳定控制单元，所述发动机控制器还被配置为基于目标车速、实际车速和实际加速度确定辅助制动需求指示信号，并且所述车辆稳定控制单元响应于所述辅助制动需求指示信号而产生相应的辅助制动输出以使实际车速不超过所述目标车速。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述发动机控制器被配置为通过比例积分调节来确定当前允许车速，其中所述目标车速为所述比例积分调节的目标，并且所述实际车速和实际加速度被用作所述比例积分调节的输入。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，根据当前允许车速来设定与发动机运行工况相关的参数包括：

通过匹配标定从所述当前允许车速得到当前最大扭矩限值；

将当前油门踏板所对应的扭矩需求与所述当前最大扭矩限值比较；以及

在当前油门踏板所对应的扭矩需求小于所述当前最大扭矩限值时，根据当前油门踏板所对应的扭矩需求来设定与发动机运行工况相关的参数；在当前油门踏板所对应的扭矩需求大于所述当前最大扭矩限值时，根据所述当前最大扭矩限值来设定与发动机运行工况相关的参数。

6.如权利要求1所述的车辆限速系统，其特征在于，所述发动机控制器还被配置为在实际油门踏板开度大于预定阈值时，根据驾驶者的加速请求来控制发动机的响应，并且暂停限速功能。

7.如权利要求1所述的车辆限速系统，其特征在于，所述预定阈值被设置为油门踏板总行程的80%~100%。

8.如权利要求3所述的车辆限速系统，其特征在于，所述车辆稳定控制单元被配置为：

根据所述辅助制动需求指示信号确定限速制动需求；

将所述限速制动需求与整车稳定控制需求结合以得到总辅助制动需求；以及

基于所述总辅助制动需求与驾驶者输入的制动需求的比较结果来确定向稳定控制执行机构的控制输出。

9.如权利要求1所述的车辆限速系统，其特征在于，所述用于接收目标车速设定的装置包括目标车速调节增加按钮、目标车速调节降低按钮以及目标车速设定按钮。

10.如权利要求9所述的车辆限速系统，其特征在于，所述输入界面还包括用于开启和禁用所述车辆限速系统的按钮。

11.如权利要求10所述的车辆限速系统，其特征在于，所述发动机控制器被配置为通过直接的硬线连接从所述输入界面的所述各个按钮接收信息。

12.如权利要求1所述的车辆限速系统，其特征在于，发动机控制器被配置为通过CAN总线通信网络从所述输入界面接收信息。

13.如权利要求1所述的车辆限速系统，其特征在于，所述系统还包括用于向驾驶者显示所述车辆限速系统的运行状态的仪表。