CN1272204C - 汽车便利驾驶器及其微机控制方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车便利驾驶器，包括方向盘(1)和壳体之内的操纵杆(2)，操纵杆的下端与花键套配合，并通过花键套连接带动转向机转动；包括微机及接口电路，功率放大电路及执行机构；其特征是：操纵杆上具有加压盘(6)，在加压盘的上下行程的位置分别有压力传感器，压力传感器的输出的压力信号经A/D转换后传给微机；通过微机将操纵杆控制的轴向压力变化转变成的控制信号，驱动接口电路控制变速器、节气门、离合器、刹车器。其微机控制方法，包括：a.建立中央控制数表，b.将判别实际测量获得控制量而达到设定的车速；c.控制量的调整。本发明能够显著降低了控制硬件费用，通过直观快速轻松的驾驶器，显著提高了驾驶水平，减轻驾驶难度，减少交通事故。

Description

汽车便利驾驶器及其微机控制方法

技术领域

本发明属于汽车部件。具体是一种可用于轿车、大巴、货车的便利驾驶器及其微机控制方法。

背景技术

由于汽车驾驶时，驾驶人要根据行车状况，作出控制方案，操作变速器，离合器，节气门(化油器)，刹车器，倒车，开关起动机，鸣喇叭等约七种动作，是一个无定程式的七座标控制系统，成本上百万元，无法采有。故现有汽车驾驶仍处于手工阶段，甚至包括脚踏动作，经常弄得人忙脚乱，非常原始。汽车本是人人皆需要的交通工具，但因驾驶复杂，影响了购车热情，也容易出交通事故。

发明内容

本发明的目的之一是：提供一种易于掌握的，将汽车全部驾驶动作集中在方向盘上，能够实现汽车的起动、转向、加速、减速、任意速度行驶、上下坡行驶、停车、紧急刹车等操作，使汽车驾驶简单化和直观化，凭直觉反映集中快速操作的汽车便利驾驶器。

本发明的另一目的是提供一种所述便利驾驶器的微机控制方法。

实现本发明目的之一所采用的技术方案是这样的，即一种汽车便利驾驶器，包括方向盘和壳体之内的操纵杆，操纵杆的下端与花键套配合，并通过花键套连接带动转向机转动；包括微机及接口电路，功率放大电路及执行机构；其特征是：操纵杆上具有加压盘，在加压盘的上下端分别有压力传感器，压力传感器的输出的压力信号经A/D转换后传给微机；通过微机将操纵杆控制的轴向压力变化转变成的控制信号，驱动接口电路控制变速器、节气门、离合器、刹车器工作。其它还有起动、倒档、鸣喇叭等，与驾驶路线无关的参数保持原状，不进行微机控制。

本发明的目的之二所采用的技术方案是这样的，即一种汽车便利驾驶器的微机控制方法，其特征在于：方法包括以下步骤：

a、建立十央控制数表，即建立加压盘的上下端的压力传感器输出的压力信号与变速器、离合器、节气门、刹车器控制量的对应关系：将压力值范围设定为0～最大压力值，车速范围设定位0～最大车速，汽车离合器状态设定为0～100％，刹车状态设定位0～100％，有级变速设定为两挡，即低速挡传动比为1∶4，高速挡传动比为1∶1，设定无级传动比为1/30～1；油门开度设定为0～100％；按照驾驶规律在微机中建立对应关系表。

b、将实际测量的压力值输入微机进行自动判别并自动调整所需的有级传动比、无级传动比、刹车状态、离合器状态及气门开度控制量而达到设定的车速。

c、当实际车速达不到设定车速时，微机发送增大节气门开度的指令，再经过功率驱动电路驱动步进电机进行节气门调节；当出现实际车速大于设定车速时，减小气门；在紧急刹车，快速后拉操纵杆，设定车速远小于实际车速时，则关小气门、紧刹车，松离合器增大传动比。

该驾驶器即当方向盘向左转动时，汽车向左转弯行驶；当方向盘向右转动时，汽车向右转弯行驶；设定一个压力变量P，当方向加压盘压向压力传感器5时，压力变量P增加一个ΔP，而当加压盘6压向压力传感器4时，压力变量P减少一个ΔP。则当方向盘沿其轴线前推加压时，压力P增加，汽车起动，随着向前的压力的增大，汽车车速增高，压力达到最高设定值时，汽车车速达到最高；将方向盘后拉加压时，压力P减少，汽车减速行驶，愈往后拉加压，汽车行驶速度愈慢，当压力达到设定的最低值时，汽车停车。驾驶人只表达要求，具体操作由微机、专家系统完成。

整个装置的输入量为压力传感器的压力值，输出为行车速率和轨迹。通过操纵变速器、节气门、刹车器、离合器，来控制行车速率和轨迹。

正常行驶速度的装置，车速取决于变速器、节气门、刹车器、离合器，一般需要4坐标数控系统，成本高。在总结司机驾驶经验和规律的基础上，通过压力变化控制车速，车速与变速器、节气门、刹车器、离合器，有一一对应关系，形成一维表格关系。当方向盘轴向压力P输入到微机时，微机按照压力P与车速与变速器、节气门、刹车器、离合器的对应关系，分别进行操作控制，从而将4坐标数控系统简化为一维列表控制。

CPU根据理论油门开度与实际的油门开度比较，发送油门开度加减的指令，经过光电隔离，功率放大电路，驱动步进电机旋转，来调节节气门开度，从而调节节气门的通路面积。同理，CPU发送离合器或刹车器松紧的控制指令，经光电隔离，功率放大电路去驱动电磁阀来控制离合器或刹车器的松紧压力。对于有级变速箱，则根据控制电磁铁进行换档操作。对于无级变速器所需的传动比，功率放大电路驱动线性电磁阀控制油压的大小来调节皮带槽轮的宽度以达到理想的传动比。

车速的微机辅助控制，当实际车速达不到设定车速时，CPU发送增大节气门开度的指令，再经过功率驱动步进电机进行节气门调节；当出现实际车速大于设定车速时，减小气门；在紧急刹车，快速后拉操纵杆，设定车速远小于实际车速时，则关小气门、紧刹车，松离合器增大传动比。

本发明具有以下技术效果：

将汽车的多项操作合并为方向及压力控制，驾驶人只须转动和轴向推拉方向盘就能实现汽车的起动、转向、加速、减速、任意速度行驶、上下坡行驶、停车、紧急刹车等操作，实现了汽车驾驶的简单化和直观化。本驾驶器是现有级变速器和无级变速高档汽车均可采用的装置。

附图说明

图1便利驾驶器操纵部分的结构剖视图；

图2为压力变量与设定车速关系曲线图；

图3为中央控制数表；

图4为控制框图；图5为控制硬件结构图；

图6为微机控制器电路原理图。

具体实施方式

图1中，1-方向盘、2-操纵杆、3-定位弹簧、4-压力传感器、5-压力传感器、6-加压盘、7-带花键套的万向接头、8-法兰盘、9-外壳。

图2所示操作压力P与设定车速V关系曲线。当操纵杆压力在0位时，车速为0；当操纵杆压力从0到P₂时，刹车器逐渐放松，以箭头逐渐向下表示，压力到P₂时，刹车器全松，以后的行车段，刹车器都是全松的。

当操纵杆压力由P₂到P₃时，离合器由全松逐渐到全紧，此时，汽车缓缓起动，压力到P₃时，离合器全紧，此时，车速达到汽车最低挡的速度。在以后的行车段，离合器保持全紧。

当操纵杆压力由P₃到P₄时，无级变速器由最低速度逐渐到最高速。

由于无级变速器的速度变化范围常常小于车速变化范围，故还需加一个有级变速器配合，在压力P₃～P₄范围，有级变速器搭低速挡。当压力由P₄～P₅时，有级变速器搭高速档，由无级变速器实现P₄～P₅间的无级变速。

节气门的正常工作亦受压力P的控制，当压力到P₁时，气门小开，发动机空转，汽车处于怠速状态，当压力到P₂后，气门开到正常开度，保持正常行车。

根据以上压力P决定车速V，车速V决定各执行器动作，列出了中央控制表的实例，如图3所示，这样，由压力P可以得到各执行器的控制脉冲数。在图3的实施例中，0～8N对应0～P₁段，12N～20N对应P₁～P₂段，24N～36N对应P₂～P₃段，40N～100N对应P₃～P₄段，104N～160N对应P₄～P₅段，其中有级变速器，无级变速器，离合器，节气门的状态也有对应的值。压力设定的最高值为160N，当压力超过160N时，则车速不再增加。

控制框图，如图4所示，图5为控制硬件结构图。

异常情况的微机辅助控制，当出现异常情况下，需要由微机辅助驾驶，具体讲，当设定速度V_设大于行车实际车速V_实时(如上坡)，给节气门发出正符号的脉冲，开大气门，数学模型及控制框图如图4所示，当V_设＜V_实时(如下坡)，给节气门发去负符号的脉冲，关小气门，当紧急刹车时，此时，驾驶人急拉回操纵杆，V_设＜＜V_实，发脉冲减小车速，关小气门，松离合器，紧刹车。

CPU根据理论油门开度与实际的油门开度比较，发送油门开度加减的指令，经过光电隔离，功率放大电路，驱动步进电机旋转，来调节节气门开度，从而调节节气门的通路面积。同理，CPU发送离合器或刹车器松紧的控制指令，经光电隔离，功率放大电路去驱动电磁阀来控制离合器或刹车器的松紧压力。对有级变速箱，通过控制电磁铁进行换挡操作。对于无级变速器所需的传动比，功率放大电路驱动线性电磁阀控制油压的大小来调节皮带槽轮的宽度以达到理想的传动比。

图6为微机控制电路原理图。其组成有单片微处理器，地址译码电路(比较器G74LS688和译码器74LS138)，I/O扩展电路(并行接口芯片8255)，A/D转换电路(A/D转换器ADC0809芯片，采样保持器和多路模拟开关AD5701)，以及驱动电路等组成。当压力传感器5的压力值ΔP经A/D转换后输入到单片微处理器后，则压力变量P增加ΔP；当压力传感器4的压力值ΔP经A/D转换后输入到单片微处理器后，则压力变量P又减小ΔP，查出此时压力P在中央控制表中对应的各项操作并执行。举例说，当压力传感器的输入经多路模拟开关AD5701，采样保持器和ADC0809转换成数字信号后，如果此时压力变量值P为104N＜＝P＜＝108N时，车速为43.87km/h，则CPU发出脉冲信号，分别经光电隔离和步进电机或电磁线圈驱动电路，去调整控制节气们，刹车器，离合器，齿轮箱和无级变速器等，使有级传动比为1∶1，无级传动比为2/30，刹车状态为0，离合器状态为100％，油门开度为58.8％。

Claims (2)

1.一种汽车便利驾驶器，包括方向盘(1)和壳体之内的操纵杆(2)，操纵杆的下端与花键套配合，并通过花键套连接带动转向机转动；包括微机及接口电路，功率放大电路及执行机构；其特征是：操纵杆上具有加压盘(6)，在加压盘的上下端分别有压力传感器，压力传感器的输出的压力信号经A/D转换后传给微机；通过微机将操纵杆控制的轴向压力变化转变成的控制信号，驱动接口电路控制变速器、节气门、离合器、刹车器。

2.一种汽车便利驾驶器的微机控制方法，所述汽车便利驾驶器包括方向盘(1)和壳体之内的操纵杆(2)，所述操纵杆(2)上具有加压盘，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

a、建立中央控制数表，即建立加压盘的上下端的压力传感器输出的压力信号与变速器、离合器、节气门、刹车器控制量的对应关系：将压力值范围设定为0～最大压力值，车速范围设定位0～最大车速，汽车离合器状态设定为0～100％，刹车状态设定位0～100％，有级变速设定为两挡，即低速挡传动比为1∶4，高速挡传动比为1∶1，设定无级传动比为1/30～1；油门开度设定为0～100％；按照驾驶规律在微机中建立对应关系表；

b、将实际测量的压力值输入微机进行自动判别并自动调整所需的有级传动比、无级传动比、刹车状态、离合器状态及气门开度控制量而达到设定的车速；

c、当实际车速达不到设定车速时，微机发送增大节气门开度的指令，再经过功率驱动电路驱动步进电机进行节气门调节；当出现实际车速大于设定车速时，减小气门；在紧急刹车，快速后拉操纵杆，设定车速远小于实际车速时，则关小气门、紧刹车，松离合器增大传动比。

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