TWI386336B - 車輛定速控制方法及裝置 - Google Patents

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Description

車輛定速控制方法及裝置
本發明係關於一種車輛定速控制方法及裝置，特別是關於一種藉由調整ECVT變速箱之速比控制馬達來使車輛維持定速行駛之車輛定速控制方法及裝置。
習用車輛定速控制方法多是以電子控制單元控制節流閥開閉程度，以達到固定車速的目的。例如申請人先前核准公告中華民國第I312325號發明專利，其揭示一種「機車定速裝置以及應用於該裝置之定速巡航程序」，請參照第8圖所示，當機車騎士按下機車定速裝置之一定速啟動/關閉開關時，一控制器感測各項數據，當判斷車速低於一定速車速時，該控制器將調節一節流閥與一燃油噴嘴，以增加送入一燃燒室之空氣流量與汽油量；當判斷車速高於該定速車速時，該控制器則反向調節該節流閥與燃油噴嘴，以減少送入該燃燒室之空氣流量與汽油量。
然而，上述習用機車定速裝置與定速巡航程序在實際使用上仍具有下述問題，例如：當該機車定速裝置欲藉由調整該節流閥與燃油噴嘴之開度改變進入該燃燒室的空氣量與汽油量，以達到調整車速以保持一恆定車速時，容易使車輛引擎之轉速忽高忽低的變動，而引擎轉速的急遽變化無法使燃燒室內之燃油達到最佳燃燒效益。結果，習用機車定速裝置雖可達到保持定速巡航之目的，卻也同時增加了損耗之油量。
因此，有必要提供一種車輛定速控制方法及裝置，以解決習知技術所存在的問題。
本發明之主要目的在於提供一種車輛定速控制方法，其首先利用一電子控制單元檢測一車輛之一定速開關是否被按下，當按下該定速開關時，則進入一定速模式，並經由該電子控制單元發出一訊號，以鎖定一節流閥鎖定裝置維持一節流閥之開度，及調整一電子式無段變速器之速比，而使車輛能以較佳燃燒效率進行定速行駛。
本發明之次要目的在於提供一種車輛定速控制裝置，其包含一電子控制單元、一電子式無段變速器、一定速開關、一車速感測裝置及一節流閥鎖定裝置，當按下該定速開關時，藉由該電子控制單元鎖定該節流閥鎖定裝置維持一節流閥之開度，及調整該電子式無段變速器之速比，因而使車輛以較佳燃燒效率進行定速行駛。
在本發明之一實施例中，在進入該定速模式前，該方法包含：由該電子控制單元判斷一車速感測裝置感測到之車速是否位於一設定範圍內，當判斷車速於該設定範圍內時，進入該定速模式。
在本發明之一實施例中，該電子式無段變速器包含一速比控制馬達及一皮帶輪組，該電子控制單元判斷車速是否高於或低於一定速值，當判斷車速高於該定速值時，由該速比控制馬達調整該皮帶輪組至一低速比；或者，當判斷車速低於該定速值時，由該速比控制馬達調整該皮帶輪組至一高速比。
在本發明之一實施例中，該方法另包含：由該電子控制單元判斷一油門開度感測裝置是否發出一油門開度訊號，當判斷該油門開度變化超過一預設值時，解除該定速模式。
在本發明之一實施例中，該方法另包含：由該電子控制單元判斷一剎車開關是否起動，當判斷該剎車開關起動時，解除該定速模式。
在本發明之一實施例中，該方法另包含：由該電子控制單元判斷該定速開關是否被再次按下，當再次按下該定速開關時，解除該定速模式。
在本發明之一實施例中，該電子式無段變速器包含一速比控制馬達及一皮帶盤組。
在本發明之一實施例中，該皮帶盤組包含一第一皮帶盤輪及一第二皮帶盤輪，該速比控制馬達用以調整第一皮帶盤輪，以調整該第一皮帶盤輪相對於該第二皮帶盤輪之速比。
在本發明之一實施例中，該車輛定速控制裝置另包含一剎車開關及一顯示器，其分別電性連接於該電子控制單元。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參照第1圖所示，其揭示本發明較佳實施例車輛定速控制裝置所使用之電子式無段變速器構造示意圖，其中電子式無段變速器(Electric Continuously Variable Transmission，簡稱ECVT)為現今汽車、機車等車輛普遍使用的一種變速器，但習用電子式無段變速器僅能依據扭力與阻力的感測來自動調整皮帶盤組的速比，上述控制習用電子式無段變速器之方法係不同於本發明控制一電子式無段變速器10之方法。本發明車輛定速控制裝置所採用之電子式無段變速器10包含一皮帶盤組11及一速比控制馬達15，其中該皮帶盤組11進一步包含一第一皮帶盤輪12與一第二皮帶盤輪13，該第一及第二皮帶盤輪12、13各別由一對相對的錐形面盤(未標示)組成一可變節距之皮帶盤輪。再者，一皮帶14係附掛於該第一及第二皮帶盤輪12、13上，以便將該第一皮帶盤輪12的動力傳遞至該第二皮帶盤輪13。該皮帶14之用語為一般通稱，但其材質不限於皮質帶體，其可選擇由皮質、橡膠、橡膠與織物混合，或是由金屬製成。
請再參照第1圖所示，該速比控制馬達15用以透過一減速齒輪組16來旋轉驅動該第一皮帶盤輪12之其中一面盤進行軸向移動，以改變該第一皮帶盤輪12的節距。該速比控制馬達15可以是直流馬達、交流馬達、有刷或無刷馬達，或是伺服馬達等任一形式的電動馬達。當該第一皮帶盤輪12的節距改變時，該第二皮帶盤輪13則受一彈簧或普利珠(weight roller，未繪示)頂推而自動調整節距，使該皮帶14保持一定的張力，此為ECVT之一般構造，故於此不再加以詳述。當該速比控制馬達15正向或反向旋轉時，可以改變該第一及第二皮帶盤輪12、13的速比，因而達到無段變速的目的。本發明所稱的速比為第一皮帶盤輪12對第二皮帶盤輪13的轉數比值。
請同時參照第2圖本發明較佳實施例車輛定速控制裝置所使用之電路結構圖，及第3圖本發明車輛定速控制裝置之功能方塊圖。其中該定速控制裝置包含一電子控制單元20、一定速開關21、一剎車開關22、一油門開度感測裝置23、一車速感測裝置24、一顯示器25、一節流閥鎖定裝置26以及該速比控制馬達15，其中該電子控制單元20分別電性連接該定速開關21、剎車開關22、油門開度感測裝置23、車速感測裝置24、顯示器25、節流閥鎖定裝置26及速比控制馬達15。該電子控制單元20(Electric Control Unit,簡稱ECU)為一運算處理器，其可接受該定速開關21之訊號、剎車開關22的剎車訊號221、油門開度感測裝置23的油門開度訊號231，以及車速感測裝置24所產生之車速訊號241並加以運算，以輸出相關控制訊號來控制該顯示器25、節流閥鎖定裝置26及速比控制馬達15之作動，其中該速比控制馬達15的轉動可以改變該皮帶盤組11之第一及第二皮帶盤輪12、13的速比。該定速開關21可以是按鈕式開關、觸碰式開關或撥桿式等電子開關。
請參照第2、3及4圖所示，其中第4圖進一步揭示本發明車輛定速控制方法較佳實施例之模式選擇與速比調整流程圖，本發明將於下文詳細說明該電子控制單元20選擇是否進入定速模式之各個步驟：在步驟S101中，該電子控制單元20首先檢測判斷該定速開關是否被按下，當該電子控制單元20檢測到該定速開關21尚未被按下時，車輛將維持一般運轉模式(步驟S105)，其中本發明所謂之一般運轉模式係指車輛之車速由傳統的變化油門開度來加以控制，當駕駛者欲增加車速時，增加油門開度(通常機車之油門開度控制裝置為油門把手，而汽車為油門踏板)以提升引擎轉速，此時該電子式無段變速器10依據扭力與阻力的感測自動調整該皮帶盤組11的速比；反之，當駕駛者欲減少車速時，則降低油門開度使引擎轉速降低。當該電子控制單元20檢測到該定速開關21被按下時，則接著進入步驟S102。
在步驟S102中，該電子控制單元20檢測到由一車速感測裝置24發出之車速訊號241是否低於設定值。當車速過低時引擎通常處於不穩定的怠速，且該電子式無段變速器10的皮帶盤組11的速比亦可能到達一極限值，因此有必要設定一進入定速模式的最低車速設定值，以防止引擎熄火或該速比控制馬達15超出極限值的運轉，該最低車速設定值例如是10公里或20公里等，但不限於上述速度。當該電子控制單元20檢測到車速訊號241低於進入定速模式的最低車速設定值時，車輛維持一般運轉模式(步驟S105)；當該電子控制單元20檢測到車速訊號241未低於該設定值時，則接著進入步驟S103。
在步驟S103中，該電子控制單元20檢測由該車速感測裝置24發出之車速訊號241是否高於另一設定值。當車速過高時進入定速模式可能導致發生安全上的問題，且該電子式無段變速器10的皮帶盤組11的速比亦可能到達一極限值，因此有必要設定一進入定速模式的最高車速設定值，以防止該速比控制馬達15超出極限值的運轉，該最高車速設定值例如是50公里或100公里等，但不限於上述速度。當該電子控制單元20檢測到車速訊號241高於進入定速模式的最高車速設定值時，車輛維持一般運轉模式(步驟S105)；當該電子控制單元20檢測到車速訊號241未高於該設定值時，則接著進入定速模式(步驟S104)，並將定速模式狀態顯示於該顯示器25，其中該顯示器25可選擇為一獨立燈號或車輛儀錶中之一符號燈號。
在定速模式中，該電子控制單元20發出一訊號以鎖定該節流閥鎖定裝置26，該節流閥鎖定裝置26可以是電子節流閥或是機械式節流閥。鎖定該節流閥鎖定裝置26的目的在於保持節流閥開度的恆定，使引擎保持一定轉速，由於各種引擎的最佳效率轉速不同，例如汽車多數介於1500RPM~4000RPM(轉動次數/每分鐘)之間，機車多數介於1800RPM~6000RPM之間，本發明的電子控制單元20的預設引擎轉速可以固定於一最佳運轉效率轉速(不限於上述轉數)，也可以鎖定在按下定速開關當時的轉速，或以可調整的方式設定該節流閥鎖定裝置26的鎖定預設值。該節流閥鎖定裝置26可以藉由一電磁閥或是伺服馬達控制該車輛的節流閥。
當本發明車輛進入定速模式(步驟S104)之後，該電子控制單元20持續檢測該車速感測裝置24之車速訊號241，在步驟S201中，當該電子控制單元20檢測到車速訊號241高於定速設定值時，由該電子控制單元20發出訊號調整該速比控制馬達15往低速比調整(步驟S203)，同時實質維持以恆定之空氣流量與汽油量送入引擎燃燒室。請參照第6圖所示，其揭示本發明車輛定速控制裝置之電子式無段變速器構造降低速比動作示意圖，其中該第一皮帶盤輪12往節距縮小的方向調整，同時該第二皮帶盤輪13往節距擴大的方向自動調整。在本實施例中，電子控制單元20發出訊號調整該速比控制馬達15往低速比調整(步驟S203)時，該速比控制馬達15係持續對該第一皮帶盤輪12往節距縮小的方向調整，並且回到步驟S201。若該電子控制單元20檢測到車速訊號241未高於定速設定值時，則接著進入步驟S202。
在S202步驟中，當該電子控制單元20檢測到該車速感測裝置24之車速訊號241低於定速設定值時，由該電子控制單元20發出訊號調整該速比控制馬達15往高速比調整(步驟S204)，請參照第7圖所示，其揭示本發明車輛定速控制裝置之電子式無段變速器構造提高速比動作示意圖，其中該第一皮帶盤輪12往節距擴大的方向調整，同時該第二皮帶盤輪13往節距縮小的方向自動調整。當電子控制單元20發出訊號調整該速比控制馬達15往高速比調整(步驟S204)時，該速比控制馬達15係持續對該第一皮帶盤輪12往節距擴大的方向調整，並且回到步驟S201。當該電子控制單元20檢測到該車速感測裝置24之車速訊號241未低於定速設定值時，該電子控制單元20停止發出訊號調整該速比控制馬達15，以維持速比(步驟S205)，並且回到步驟S201。
如此，由於在車速高於或低於定速設定值期間，本發明皆鎖定該節流閥鎖定裝置26，因此可保持節流閥開度的恆定，而使引擎轉速維持在不變的較佳效率轉速，以有效避免燃油燃燒不完全，進而降低油耗。同時，轉而藉由該速比控制馬達15調整該電子式無段變速器10的速比以調整車速維持在定速設定值，以達到定速行駛的目的。
請參照第2至5圖所示，其中第5圖進一步揭示本發明車輛定速控制方法之模式解除流程圖。當進入定速模式(S104)時，車輛處於定速模式行駛中，該電子控制單元20同部且持續檢測各種訊號以判斷是否解除定速。在步驟S301中，由該電子控制單元20判斷該油門開度感測裝置23是否發出一油門開度訊號231，當該電子控制單元20檢測到該油門開度感測裝置23之油門開度訊號231變化超過預設值時，則解除定速模式(步驟S307)；亦即，當駕駛者欲手動操作油門，在機車之油門把手轉動一定動量或是汽車之油門踏板踩踏一定動量產生一油門開度增加訊號時，則回復至一般運轉模式，解除對該節流閥鎖定裝置26的鎖定，恢復以油門開度變化來控制車速的一般行駛狀態。當該電子控制單元20未檢測到油門開度變化超過預設值時，則接著進入步驟S302。
在步驟S302中，由該電子控制單元20判斷該剎車開關22是否起動，當該電子控制單元20檢測到該剎車開關22發出一剎車訊號221時，則解除定速模式(步驟S307)；亦即，當車輛使用該剎車開關22時，亦即由剎車桿或剎車踏板產生一剎車訊號221，則回復至一般運轉模式，解除對該節流閥鎖定裝置26的鎖定，恢復以油門控制車速的一般行駛狀態。當該電子控制單元20未檢測到有任何剎車訊號221產生時，則接著進入步驟S303。
在步驟S303中，由該電子控制單20判斷該定速開關21是否被再次按下，當該電子控制單元20檢測到該定速開關21再次被按下時(步驟S303之是)，則解除定速模式(步驟S307)；亦即，當駕駛者欲解除定速模式則可再次按下定速開關21，如此即可回復至一般運轉模式，解除對該節流閥鎖定裝置26的鎖定，恢復以油門控制車速的一般行駛狀態。當該電子控制單元20未檢測到該定速開關21再次被按下時(步驟S303之否)，則接著進入步驟S304。
在步驟S304中，當該電子控制單元20檢測到該車速感測裝置24發出之車速訊號241高於預設之定速模式的最高車速設定值時，則解除定速模式(步驟S307)；亦即，當車輛因下坡或其他因素導致車速高於定速模式的最高車速設定值時，則回復至一般運轉模式，解除對該節流閥鎖定裝置26的鎖定，恢復以油門控制車速的一般行駛狀態。當該電子控制單元20檢測到該車速感測裝置24發出之車速訊號241未高於預設之最高車速設定值時，則接著進入步驟S305。
在步驟S305中，當該電子控制單元20檢測到該車速感測裝置24發出之車速訊號241低於預設之定速模式的最低車速設定值時，則解除定速模式(步驟S307)；亦即，當車輛因上坡、逆風或其他因素導致車速低於定速模式的最低車速設定值時，則回復至一般運轉模式，解除對該節流閥鎖定裝置26的鎖定，恢復以油門控制車速的一般行駛狀態。當該電子控制單元20檢測到該車速感測裝置24發出之車速訊號241未低於預設之最低車速時，則維持定速模式行駛(步驟S306)。
如上所述，相較於習知以調整節流閥與燃油噴嘴之開度來改變進入該燃燒室的空氣量與汽油量，雖可達到使車輛定速行駛但卻無法使燃燒室內之燃油達到最佳燃燒效益等缺點，本發明藉由維持節流閥開度固定，使車輛引擎維持在一個燃燒效率較佳之實質恆定轉速，轉而藉由調整該速比控制馬達15來改變速比及維持車速，因而確實有利於以更佳燃燒效率及更省油的手段達到使車輛定速行駛之目的。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．電子式無段變速器
11．．．皮帶盤組
12．．．第一皮帶盤輪
13．．．第二皮帶盤輪
14．．．皮帶
15．．．速比控制馬達
16．．．減速齒輪組
20．．．電子控制單元
21．．．定速開關
22．．．剎車開關
23．．．油門開度感測裝置
24．．．車速感測裝置
25．．．顯示器
26．．．節流閥鎖定裝置
S101．．．檢測定速開關是否按下步驟
S102．．．檢測車速是否低於設定值步驟
S103．．．檢測車速是否高於設定值步驟
S104．．．進入定速模式
S105．．．維持一般運轉模式
S201．．．檢測車速是否高於定速設定值步驟
S202．．．檢測車速是否低於定速設定值步驟
S203‧‧‧往低速比調整
S204‧‧‧往高速比調整
S205‧‧‧維持速比
S301‧‧‧檢測油門開度變化是否超過預設值步驟
S302‧‧‧檢測剎車訊號是否產生步驟
S303‧‧‧檢測是否再次按下定速開關步驟
S304‧‧‧檢測車速是否高於設定值步驟
S305‧‧‧檢測車速是否低於設定值步驟
S306‧‧‧維持定速模式
S307‧‧‧解除定速模式
第1圖：本發明車輛定速控制裝置之電子式無段變速器構造之示意圖。
第2圖：本發明車輛定速控制裝置之電路結構示意圖。
第3圖：本發明車輛定速控制裝置之功能方塊圖。
第4圖：本發明車輛定速控制方法較佳實施例之模式選擇與速比調整流程圖。
第5圖：本發明車輛定速控制方法之模式解除流程圖。
第6圖：本發明車輛定速控制裝置之電子式無段變速器構造降低速比動作示意圖。
第7圖：本發明車輛定速控制裝置之電子式無段變速器構造提高速比動作示意圖。
第8圖：習知機車定速裝置之功能方塊圖。
15．．．速比控制馬達
20．．．電子控制單元
21．．．定速開關
22．．．剎車開關
221．．．剎車訊號
23．．．油門開度感測裝置
231．．．油門開度訊號
24．．．車速感測裝置
241．．．車速訊號
25．．．顯示器
26．．．節流閥鎖定裝置

Claims (7)

  1. 一種車輛定速控制方法，其特徵在於：該車輛定速控制方法包含：利用一電子控制單元檢測一車輛之一定速開關是否被按下，當按下該定速開關時，進入一定速模式；及經由該電子控制單元發出一訊號，以鎖定一節流閥鎖定裝置維持一節流閥之開度，及調整一電子式無段變速器之速比使該車輛維持定速行駛；其中在進入該定速模式前，該方法包含：由該電子控制單元判斷一車速感測裝置感測到之車速是否位於一設定範圍內，當判斷車速於該設定範圍內時，進入該定速模式；及其中該電子式無段變速器包含一速比控制馬達及一皮帶輪組，該電子控制單元判斷車速是否高於或低於一定速值，當判斷車速高於該定速值時，由該速比控制馬達調整該皮帶輪組至一低速比；或者，當判斷車速低於該定速值時，由該速比控制馬達調整該皮帶輪組至一高速比。
  2. 如申請專利範圍第1項之車輛定速控制方法，其中該方法另包含：由該電子控制單元判斷一油門開度感測裝置是否發出一油門開度訊號，當判斷該油門開度變化超過一預設值時，解除該定速模式。
  3. 如申請專利範圍第1項之車輛定速控制方法，其中該 方法另包含：由該電子控制單元判斷一剎車開關是否起動，當判斷該剎車開關起動時，解除該定速模式。
  4. 如申請專利範圍第1項之車輛定速控制方法，其中該方法另包含：由該電子控制單元判斷該定速開關是否被再次按下，當再次按下該定速開關時，解除該定速模式。
  5. 一種車輛定速控制裝置，其包含一電子控制單元、一電子式無段變速器、一定速開關及一車速感測裝置，其特徵在於：該車輛定速控制裝置另包含：一節流閥鎖定裝置，其中該電子控制單元在判斷該定速開關被按下時鎖定該節流閥鎖定裝置以維持一節流閥之開度，及調整該電子式無段變速器之速比，而使車輛維持定速行駛；其中該電子式無段變速器包含一速比控制馬達及一皮帶盤組；該皮帶盤組包含一第一皮帶盤輪及一第二皮帶盤輪，該速比控制馬達用以調整該第一皮帶盤輪相對於該第二皮帶盤輪之速比。
  6. 如申請專利範圍第5項之車輛定速控制裝置，其中該車輛定速控制裝置另包含一剎車開關，其電性連接於該電子控制單元。
  7. 如申請專利範圍第5項之車輛定速控制裝置，其中該車輛定速控制裝置另包含一顯示器，其電性連接於該電子控制單元。
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