專利名稱：汽車便利駕駛器及其微機控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車部件。具體是一種可用于轎車、大巴、貨車的便利駕駛器及其微機控制方法。
背景技術：
由于汽車駕駛時，駕駛人要根據(jù)行車狀況，作出控制方案，操作變速器，離合器，氣門器(化油器)，剎車器，倒車，開關起動機，鳴喇叭等約七種動作，是一個無定程式的七座標控制系統(tǒng)，成本上百萬元，無法采有。故現(xiàn)有汽車駕駛仍處于手工階段，甚至包括腳踏動作，經常弄得人忙腳亂，非常原始。汽車本是人人皆需要的交通工具，但因駕駛復雜，影響了購車熱情，也容易出交通事故。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供一種易于掌握的，將汽車全部駕駛動作集中在方向盤上，能夠實現(xiàn)汽車的起動、轉向、加速、減速、任意速度行駛、上下坡行駛、停車、緊急剎車等操作，使汽車駕駛簡單化和直觀化，憑直覺反映集中快速操作的汽車便利駕駛器。
本發(fā)明的另一目的是提供一種所述汽車便利駕駛器的微機控制方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的之一所采用的技術方案是這樣的，即一種汽車便利駕駛器，包括方向盤和殼體之內的操縱桿，操縱桿的下端與花鍵套配合，并通過花鍵套連接帶動轉向機轉動；包括微機及接口電路，功率放大電路及執(zhí)行機構；其特征是操縱桿上具有加壓盤，在加壓盤的上下端分別有壓力傳感器，壓力傳感器的輸出的壓力信號經A/D轉換后傳給微機；通過微機將操縱桿控制的軸向壓力變化轉變成的控制信號，驅動接口電路控制變速器、氣門器、離合器、剎車器工作。其它還有起動、倒檔、鳴喇叭等，與駕駛路線無關的參數(shù)保持原狀，不進行微機控制。
本發(fā)明的目的之二所采用的技術方案是這樣的，即一種汽車便利駕駛器的微機控制方法，其特征在于方法包括以下步驟a、建立中央控制數(shù)表，即建立壓力信號與變速器、離合器、氣門器、剎車器控制量的對應關系將壓力值范圍設定為0～P，車速范圍設定位0～V，汽車離合器狀態(tài)設定為0～100％，剎車狀態(tài)設定位0～100％，有級變速設定為2擋，即低速擋傳動比為1∶4，高速擋傳動比為1∶1，設定無級傳動比為i/30～30*i/30；油門開度設定為0～100％；按照駕駛規(guī)律在微機中建立對應關系表。
b、將實際測量的壓力值輸入微機進行自動判別并自動調整所需的有級傳動比、無級傳動比、剎車狀態(tài)、離合器狀態(tài)及氣門開度控制量而達到設定的車速。
c、當實際車速達不到設定車速時，微機發(fā)送增大節(jié)氣門開度的指令，再經過功率驅動電路驅動步進電機進行節(jié)氣門調節(jié)；當出現(xiàn)實際車速大于設定車速時，減小氣門；在緊急剎車時，快速后拉操縱桿，設定車速遠小于實際車速時，則減小氣門、剎車，松離合器增大傳動比。
該駕駛器即當方向盤向左轉動時，汽車向左轉彎行駛；當方向盤向右轉動時，汽車向右轉彎行駛；設定一個壓力變量P，當方向加壓盤壓向壓力傳感器5時，壓力變量P增加一個ΔP，而當加壓盤6壓向壓力傳感器4時，壓力變量P減少一個ΔP。則當方向盤沿其軸線前推加壓時，壓力P增加，汽車起動，隨著向前的壓力的增大，汽車車速增高，壓力達到最高設定值時，汽車車速達到最高；將方向盤后拉加壓時，壓力P減少，汽車減速行駛，愈往后拉加壓，汽車行駛速度愈慢，當壓力達到設定的最低值時，汽車停車。駕駛人只表達要求，具體操作由微機、專家系統(tǒng)完成。
整個裝置的輸入量為壓力傳感器的壓力值，輸出為行車速率和軌跡。通過操縱變速器、氣門器、剎車器、離合器，來控制行車速率和軌跡。
正常行駛速度的裝置，車速取決于變速器、氣門器、剎車器、離合器，一般需要4坐標數(shù)控系統(tǒng)，成本高。在總結司機駕駛經驗和規(guī)律的基礎上，通過壓力變化控制車速，車速與變速器、氣門器、剎車器、離合器，有一一對應關系，形成一維表格關系。當方向盤軸向壓力P輸入到微機時，微機按照壓力P與車速與變速器、氣門器、剎車器、離合器的對應關系，分別進行操作控制，從而將4坐標數(shù)控系統(tǒng)簡化為一維列表控制。
CPU根據(jù)理論油門開度與實際的油門開度比較，發(fā)送油門開度加減的指令，經過光電隔離，功率放大電路，驅動步進電機旋轉，來調節(jié)節(jié)氣門開度，從而調節(jié)節(jié)氣門的通路面積。同理，CPU發(fā)送離合器或剎車器松緊的控制指令，經光電隔離，功率放大電路去驅動電磁閥來控制離合器或剎車器的松緊壓力。對于有級變速箱，則根據(jù)控制電磁鐵進行換檔操作。對于無級變速器所需的傳動比，功率放大電路驅動線性電磁閥控制油壓的大小來調節(jié)皮帶槽輪的寬度以達到理想的傳動比。
車速的微機輔助控制，當實際車速達不到設定車速時，CPU發(fā)送增大節(jié)氣門開度的指令，再經過功率驅動步進電機進行節(jié)氣門調節(jié)；當出現(xiàn)實際車速大于設定車速時，減小氣門；在緊急剎車，快速后拉操縱桿，設定車速遠小于實際車速時，則減小氣門、剎車，送離合器增大傳動比。
本發(fā)明具有以下技術效果將汽車的多項操作合并為方向及壓力控制，駕駛人只須轉動和軸向推拉方向盤就能實現(xiàn)汽車的起動、轉向、加速、減速、任意速度行駛、上下坡行駛、停車、緊急剎車等操作，實現(xiàn)了汽車駕駛的簡單化和直觀化。本駕駛器是現(xiàn)有級變速器和無級變速高檔汽車均可采用的裝置。


圖1便利駕駛器操縱部分的結構剖視圖；圖2為壓力變量與設定車速關系曲線圖；圖3為中央控制數(shù)表；圖4為控制框圖；圖5為控制硬件結構圖；圖6為微機控制器電路原理圖。
具體實施例方式
圖1中，1-方向盤、2-操縱桿、3-定位彈簧、4-壓力傳感器、5-壓力傳感器、6-加壓盤、7-帶花鍵套的萬向接頭、8-法蘭盤、9-外殼。
圖2所示操作壓力P與設定車速V關系曲線。當操縱桿壓力在0位時，車速為0；當操縱桿壓力從0到P2時，剎車器逐漸放松，以箭頭逐漸向下表示，壓力到P2時，剎車器全松，以后的行車段，剎車器都是全松的。
當操縱桿壓力由P2到P3時，離合器由全松逐漸到全緊，此時，汽車緩緩起動，壓力到P3時，離合器全緊，此時，車速達到汽車最低擋的速度。在以后的行車段，離合器保持全緊。
當操縱桿壓力由P3到P4時，無級變速器由最低速度逐漸到最高速。
由于無級變速器的速度變化范圍常常小于車速變化范圍，故還需加一個有級變速器配合，在壓力P3～P4范圍，有級變速器搭低速擋。當壓力由P4～P5時，有級變速器搭高速檔，由無級變速器實現(xiàn)P4～P5間的無級變速。
氣門器的正常工作亦受壓力P的控制，當壓力到P1時，氣門小開，發(fā)動機空轉，汽車處于怠速狀態(tài)，當壓力到P2后，氣門開到正常開度，保持正常行車。
根據(jù)以上壓力P決定車速V，車速V決定各執(zhí)行器動作，列出了中央控制表的實例，如圖3所示，這樣，由壓力P可以得到各執(zhí)行器的控制脈沖數(shù)。在圖3的實施例中，0～8N對應0～P1段，12N～20N對應P1～P2段，24N～36N對應P2～P3段，40N～100N對應P3～P4段，104N～160N對應P4～P5段，其有級變速器，無級變速器，離合器，氣門器的狀態(tài)也有對應的值。壓力設定的最高值為160N，當壓力超過160N時，則車速不再增加。
控制框圖，如圖4所示，圖5為控制硬件結構圖。
異常情況的微機輔助控制，當出現(xiàn)異常情況下，需要由微機輔助駕駛，具體講，當設定速度V設大于行車關際車速V實時(如上坡)，給氣門器發(fā)出正符號的脈沖，開大氣門，數(shù)學模型及控制框圖如圖4所示，當V設＜V實時(如下坡)，給氣門器發(fā)去負符號的脈沖，關小氣門，當緊急剎車時，此時，駕駛人急拉回操縱桿，V設＜＜V實，發(fā)脈沖減小車速，關小氣門，松離合器，緊剎車。
CPU根據(jù)理論油門開度與實際的油門開度比較，發(fā)送油門開度加減的指令，經過光電隔離，功率放大電路，驅動步進電機旋轉，來調節(jié)節(jié)氣門開度，從而調節(jié)節(jié)氣門的通路面積。同理，CPU發(fā)送離合器或剎車器松緊的控制指令，經光電隔離，功率放大電路去驅動電磁閥來控制離合器或剎車器的松緊壓力。對有級變速箱，通過控制電磁鐵進行換擋操作。對于無級變速器所需的傳動比，功率放大電路驅動線性電磁閥控制油壓的大小來調節(jié)皮帶槽輪的寬度以達到理想的傳動比。
圖6為微機控制電路原理圖。其組成有單片微處理器，地址譯碼電路(比較器G74LS688和譯碼器74LS138)，I/O擴展電路(并行接口芯片8255)，A/D轉換電路(A/D轉換器ADC0809芯片，采樣保持器和多路模擬開關AD5701)，以及驅動電路等組成。當壓力傳感器5的壓力值ΔP經A/D轉換后輸入到單片微處理器后，則壓力變量P增加ΔP；當壓力傳感器4的壓力值ΔP經A/D轉換后輸入到單片微處理器后，則壓力變量P又減小ΔP，查出此時壓力P在中央控制表中對應的各項操作并執(zhí)行。舉例說，當壓力傳感器的輸入經多路模擬開關AD5701，采樣保持器和ADC0809轉換成數(shù)字信號后，如果此時壓力變量值P為104N＜＝P＜＝108N時，車速為43.87km/h，則CPU發(fā)出脈沖信號，分別經光電隔離和步進電機或電磁線圈驅動電路，去調整控制節(jié)氣門，剎車器，離合器，齒輪箱和無級變速器等，使有級傳動比為1∶1，無級傳動比為2/30，剎車狀態(tài)為0，離合器狀態(tài)為100％，油門開度為58.8％。
權利要求
1.一種汽車便利駕駛器，包括方向盤(1)和殼體之內的操縱桿(2)，操縱桿的下端與花鍵套配合，并通過花鍵套連接帶動轉向機轉動；包括微機及接口電路，功率放大電路及執(zhí)行機構；其特征是操縱桿上具有加壓盤(6)，在加壓盤的上下端分別有壓力傳感器，壓力傳感器的輸出的壓力信號經A/D轉換后傳給微機；通過微機將操縱桿控制的軸向壓力變化轉變成的控制信號，驅動接口電路控制變速器、氣門器、離合器、剎車器。
2.一種汽車便利駕駛器的微機控制方法，其特征在于方法包括以下步驟a、建立中央控制數(shù)表，即建立壓力信號與變速器、離合器、氣門器、剎車器控制量的對應關系將壓力值范圍設定為0～P，車速范圍設定位0～V，汽車離合器狀態(tài)設定為0～100％，剎車狀態(tài)設定位0～100％，有級變速設定為2擋，即低速擋傳動比為1∶4，高速擋傳動比為1∶1，設定無級傳動比為i/30～30*i/30；油門開度設定為0～100％；按照駕駛規(guī)律在微機中建立對應關系表；b、將實際測量的壓力值輸入微機進行自動判別并自動調整所需的有級傳動比、無級傳動比、剎車狀態(tài)、離合器狀態(tài)及氣門開度控制量而達到設定的車速；c、當實際車速達不到設定車速時，微機發(fā)送增大節(jié)氣門開度的指令，再經過功率驅動電路驅動步進電機進行節(jié)氣門調節(jié)；當出現(xiàn)實際車速大于設定車速時，減小氣門；在緊急剎車，快速后拉操縱桿，設定車速遠小于實際車速時，則減小氣門、剎車，送離合器增大傳動比。
3.根據(jù)權利要求1所述的汽車便利駕駛器，其特征在于氣門器有前置接口電路，即可接收初設控制脈沖數(shù)，又可接受修正脈沖數(shù)控制。
4.根據(jù)權利要求1所述的汽車便利駕駛器，其特征在于剎車器有前置接口電路，即可接收初設控制脈沖數(shù)，又可接受修正脈沖數(shù)控制。
全文摘要
一種汽車便利駕駛器，包括方向盤1和殼體之內的操縱桿2，操縱桿的下端與花鍵套配合，并通過花鍵套連接帶動轉向機轉動；包括微機及接口放大，功率放大電路及執(zhí)行機構；其特征是操縱桿上具有加壓盤6，在加壓盤的上下行程的位置分別壓力傳感器，壓力傳感器的輸出的壓力信號經A/D轉換后傳給微機；通過微機將操縱桿控制的軸向壓力變化轉變成的控制信號，驅動接口電路控制變速器、氣門器、離合器、剎車器。其微機控制方法，包括a.建立中央控制數(shù)表，b.將判別實際測量獲得控制量而達到設定的車速；c.控制量的調整。本發(fā)明能夠顯著降低了控制硬件費用，通過直觀快速輕松的駕駛器，顯著提高了駕駛水平，減輕駕駛難度，減少交通事故。
文檔編號B60W10/11GK1522894SQ0313580
公開日2004年8月25日 申請日期2003年9月9日 優(yōu)先權日2003年9月9日
發(fā)明者梁錫昌, 王光建 申請人:重慶大學