專利名稱：用于提高車(chē)輛燃料經(jīng)濟(jì)性的觸覺(jué)設(shè)備和指導(dǎo)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說(shuō)明書(shū)總體上涉及一種機(jī)動(dòng)車(chē)輛，更具體地i井，涉及一種向駕駛者提 供反々貴的觸覺(jué)^殳備(haptic apparatus)和指導(dǎo)方法(coaching method),所述 觸覺(jué)設(shè)備和指導(dǎo)方法使駕駛者能夠并且鼓勵(lì)駕駛者l是高車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。
背景技術(shù)：
汽車(chē)公司傾力校準(zhǔn)他們的車(chē)輛引擎，以獲得與駕駛者的期望有關(guān)的優(yōu)化 水平的性能。在政府認(rèn)證之前，馬力、扭矩和燃料經(jīng)濟(jì)性在一套復(fù)雜的操作
條件下得到平衡。
然而，車(chē)輛被駕駛的方式會(huì)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生^艮大的影響。例如，2006 款福特F-150 4x4 5.4L皮卡在城市中駕駛時(shí)的EPA為14 mpg,在高速公路 上駕駛時(shí)為18mpg，在城市和高速公路混合駕駛時(shí)為16mpg。然而，通過(guò)明 智的駕駛，在城市和高速公路混合駕駛的實(shí)際情況下，能夠獲得大于20mpg。 換句話說(shuō)，想提高燃料經(jīng)濟(jì)性的駕駛者能夠獲得超過(guò)平均水平25%的燃料經(jīng) 濟(jì)性的提高。相比之下，GM在2006年4月30日宣布其2008涼欠雙才莫式混合 Tahoe SUV與其傳統(tǒng)的Tahoe SUV相比，在城市和高速公路混合駕駛的情況 下將使燃料經(jīng)濟(jì)性提高25%。雖然清楚不是同類(lèi)進(jìn)行比較，但是應(yīng)該清楚， 更加認(rèn)真地對(duì)駕駛形式進(jìn)行控制能夠獲得有效的燃料經(jīng)濟(jì)性利益，而不需要 增力口成本。
在因特網(wǎng)上可容易地找到燃料有效駕駛的技巧。例如，殼牌石油公司的 媒體中心(Shell Oil's Media Centre )的網(wǎng)站上陳述了唐突的駕駛(aggressive driving)使用的燃料會(huì)比理性的駕駛使用的燃料多超過(guò)三分之一。對(duì)釆用更 加理性的駕駛形式的唐突的駕駛者來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于汽油的價(jià)格從3美元/加侖降 到了2.25美元/加侖。為此，建議消費(fèi)者避免過(guò)猛地加速或者制動(dòng)、使用巡航 控制(cruise control)以及當(dāng)排隊(duì)等待時(shí)關(guān)閉引擎等。類(lèi)似地，edmunds.com 上有題目為"駕駛技巧(Driving Tips)"的文章，聲稱通過(guò)改變駕駛習(xí)慣可使 燃料經(jīng)濟(jì)性提高高達(dá)37% (平均值為31% )。他們的建議與殼牌公司的建議類(lèi)似，每種技巧均能提高特定的燃料經(jīng)濟(jì)性。例如，宣稱低速駕駛能夠節(jié)省平 均為12%的燃料經(jīng)濟(jì)性，而宣稱使用巡航控制能夠節(jié)省平均為7%的燃料經(jīng)濟(jì)
性。然而，如在福特汽車(chē)/>司主辦的網(wǎng)站www.drivingskillsforlife.com上的節(jié) 油駕駛技巧(Eco-driving tips )中指出的那樣，巡航控制不應(yīng)該用于山地，這 樣做的目的在于使燃料經(jīng)濟(jì)性最大化。該網(wǎng)站的節(jié)油駕一使(Eco-Driving )版 提供大量支持環(huán)保駕駛方面的信息。例如，節(jié)油駕駛版陳述了在城市駕駛條 件下速度超過(guò)60 mph時(shí)燃料消耗迅速增力口，并且加速占近50%的車(chē)輛能源消 耗。雖然這些通用的駕駛方法毫無(wú)疑問(wèn)是指導(dǎo)性的，但是駕駛者自己仍然本 能地尋求如何能夠在許多不同的駕駛情況下使他們的特定的車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì) 性增力口。
一些汽車(chē)制造商提供了使駕駛者能夠在動(dòng)力系操作的不同模式之間切換 的模型。然而，這通常通過(guò)調(diào)節(jié)變速器(transmission)的換檔點(diǎn)(shiftpoint) 而實(shí)現(xiàn)，目的是以燃料經(jīng)濟(jì)性為代價(jià)增大功率。與此相反，在第DE10218012 號(hào)德國(guó)專利申請(qǐng)中提出了一種燃料經(jīng)濟(jì)性的控制方法。根據(jù)這種方法，駕駛 者能夠設(shè)置用于燃料消耗的變量，接著，車(chē)載控制系統(tǒng)將設(shè)法將其實(shí)現(xiàn)。然 而，這會(huì)導(dǎo)致在車(chē)輛性能中發(fā)生一些不滿足駕駛者的期望的改變。
雖然大多數(shù)駕駛者理解快速加速和高速損害燃料經(jīng)濟(jì)性，但是如今的車(chē) 輛尚未被裝備得能夠幫助駕駛者提高燃料經(jīng)濟(jì)性。通常，滑動(dòng)量表 (sliding-scale gauge)或者數(shù)字mpg顯示器就是設(shè)置的為駕駛者指示瞬時(shí)燃 料經(jīng)濟(jì)性或者平均燃料經(jīng)濟(jì)性的全部裝備。這些指示器會(huì)非常容易被駕駛者 忽略。另外，在一些裝備有標(biāo)準(zhǔn)(換檔桿)變速器的車(chē)輛中，設(shè)置換檔燈以 使駕駛者能夠知道何時(shí)換檔，而不是必須查看轉(zhuǎn)速器。但是，換檔僅僅是駕 駛形式的一個(gè)方面，換檔燈或許不是與駕駛者進(jìn)行交流的最好方法。
在現(xiàn)有專利技術(shù)中，也提出了視覺(jué)顯示器。例如，第JP2002370560號(hào)日 本專利公開(kāi)建議使用儀表組或者導(dǎo)航顯示器，以為駕駛者指示優(yōu)化的加速器 踏板值。這種方案在試圖獲得顯示的優(yōu)化值的過(guò)程中將需要駕駛者反復(fù)地將 他或者她的注意力從道路改變到車(chē)輛內(nèi)的顯示器上，接著再改變回去。提出 的另一種視覺(jué)顯示器在第6,092,021號(hào)美國(guó)專利中被公開(kāi)。在這種情況下，當(dāng) 檢測(cè)到燃料使用效率低時(shí)，顯示提示消息(例如，穩(wěn)定駕駛速度("DRIVE STEADY SPEED"))。然而，這種指令并不能使消費(fèi)者十分滿意，才艮據(jù)定義， 這些消息在事實(shí)之后才出現(xiàn)。關(guān)于他們幫助駕駛者的實(shí)驗(yàn)的通告，但是對(duì)于
消費(fèi)者來(lái)說(shuō)仍然不存在商業(yè)上可用的方案。例如，《新科學(xué)家》(The New Scientist)于2004年3月22日?qǐng)?bào)道戴姆勒-克萊斯勒公司(DaimlerChrysler ) 正在對(duì)振動(dòng)加速器踏板進(jìn)行試驗(yàn)，以提醒駕駛者何時(shí)減速。據(jù)說(shuō)，這種樣才幾 能夠使用GPS預(yù)見(jiàn)前方道路的彎曲、使用車(chē)輛纟全測(cè)雷達(dá)幫助避免太靠近前方 的任何車(chē)輛、使用PC處理這些測(cè)量值以及當(dāng)需要減速時(shí)，^吏用固定在加速 器踏板之下的小致動(dòng)器使小活塞抵住踏板橡膠的下側(cè)輕微地振動(dòng)。選擇用振 動(dòng)提醒的原因在于戴姆勒-克萊斯勒公司發(fā)現(xiàn)駕駛者對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)比對(duì)儀表 板燈更快。
斯坦福大學(xué)和美國(guó)大眾汽車(chē)公司(Volkswagen )在題目為"共生汽車(chē) 觸覺(jué)反饋力口速器踏板"("Symbiotic Car: Haptic Feedback Accelerator Pedal") 的2003-2004項(xiàng)目中進(jìn)行了另一實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，駕駛者能夠使用2003 VW GTIVR6中的控制接口在燃料經(jīng)濟(jì)性模式、性能換檔模式和速度/借道模式之 間進(jìn)行選擇?；跈z測(cè)的車(chē)輛速度和引擎速度，軟件程序確定適當(dāng)?shù)挠|覺(jué)輸 出如果駕駛者正在超速行駛，則施加抵抗他或者她的腳的力，如果系統(tǒng)處 于換檔模式，則進(jìn)行振動(dòng)提示。樣機(jī)系統(tǒng)包括將拉動(dòng)加速器踏板的DC電機(jī) 和線纜組件，以產(chǎn)生抵住駕駛者腳的力。微型控制器將向電機(jī)發(fā)送信號(hào)，指 明將產(chǎn)生哪種觸覺(jué)反饋，在加速器踏板處感觸是否產(chǎn)生了振動(dòng)(~49Hz)或 者連續(xù)的力(0至5磅)感覺(jué)。電機(jī)安裝在加速踏^^反之上。線纜附于安裝在 電機(jī)軸的齒輪頭周?chē)?，并使用有眼螺栓連接到加速踏板。該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果指出， 只有駕駛者能夠選擇換檔點(diǎn)，駕駛者才會(huì)喜歡呈現(xiàn)給他們的換檔點(diǎn)。
當(dāng)然，使加速器踏板振動(dòng)的構(gòu)思也可在專利技術(shù)(例如，第5,113,721 號(hào)美國(guó)專利、第6,925,425號(hào)美國(guó)專利、第FR2828155號(hào)法國(guó)專利申請(qǐng)公布、 第2005/0110348號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公布以及第2005/0021226號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公 布)中發(fā)現(xiàn)。然而，在目前的市場(chǎng)上缺少針對(duì)商業(yè)上可用的方案說(shuō)明解決上 述問(wèn)題比l交困難。例如，所述方案必須能夠有效地增加燃料經(jīng)濟(jì)性，而且不 應(yīng)該是打擾性的從而阻礙使用或者不利地影響消費(fèi)者的滿意度。如同福特的 被授予專利的安全帶提醒(BeltMinder )系統(tǒng)所證明的那樣，通常，發(fā)明通 常必然鼓勵(lì)象座椅安全帶一樣有益的裝置的使用。所述方案應(yīng)當(dāng)不僅能引起 駕駛方式上的暫時(shí)改變，同時(shí)還能夠使駕駛者具有舒暢的體驗(yàn)。所述方案也 能夠應(yīng)用于目前的車(chē)輛產(chǎn)品，以及目前在l吏用的上百萬(wàn)車(chē)輛。所述方案應(yīng)該易于使用，不需防礙正常的車(chē)輛操作，安裝便宜，并且車(chē)輛不需要換發(fā)新證 或者不違反車(chē)輛保證。另外，所述方案應(yīng)當(dāng)不分散駕駛者的注意力或者不需 要駕駛者一直注意以達(dá)到其燃料經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。理想地，所述方案將能夠4吏 消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)大到足以滿足他們的需求的車(chē)輛，而且能夠使駕駛者按照接近較 小的車(chē)輛的燃料效率的方式操作車(chē)輛。換句話說(shuō)，無(wú)論何時(shí)需要，所述方案 將都能夠使駕駛者維持并且總是能夠使用車(chē)輛的全部動(dòng)力系能力，而且，不 會(huì)使駕駛者猜測(cè)如何以其它方式來(lái)最佳地增加燃料經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，有利地提供一種觸覺(jué)設(shè)備以及指導(dǎo)方法，以能夠使駕駛者并且鼓 勵(lì)駕駛者提高車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì)性，而不需要遠(yuǎn)離駕駛者地進(jìn)行額外的控制。
還存在以下優(yōu)點(diǎn)這種觸覺(jué)設(shè)備能夠安裝在現(xiàn)有的上百萬(wàn)車(chē)輛中以及將
來(lái)的車(chē)輛產(chǎn)品中。
還存在以下優(yōu)點(diǎn)所述觸覺(jué)設(shè)備以及指導(dǎo)方法將幫助發(fā)揚(yáng)安全駕駛習(xí)慣， 并且減少制動(dòng)和輪胎磨耗。
還存在以下優(yōu)點(diǎn)所述觸覺(jué)設(shè)備以及指導(dǎo)方法自身能夠被調(diào)節(jié)以適用于 被駕駛的特定車(chē)輛。
還存在以下優(yōu)點(diǎn)所述觸覺(jué)設(shè)備以及指導(dǎo)方法將能夠使駕駛者調(diào)節(jié)期望 達(dá)到的燃料經(jīng)濟(jì)性的水平，而不需要對(duì)車(chē)輛進(jìn)4亍重新認(rèn)i正。
為了實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)，提供一種設(shè)備，所述設(shè)備包括觸覺(jué)致動(dòng)器，與車(chē) 輛的踏板組件操作地關(guān)聯(lián)人機(jī)界面(HMI),使駕駛者能夠在多個(gè)燃料節(jié)省 設(shè)置之間進(jìn)行選擇；控制器，被配置為當(dāng)所述車(chē)輛超過(guò)響應(yīng)于所述HMI設(shè)置 的多個(gè)速度閾值和加速度閾值中的至少一個(gè)時(shí)，通過(guò)觸覺(jué)致動(dòng)器為駕駛者提 供指導(dǎo)反饋。另外，有益的指導(dǎo)方法提供不影響車(chē)輛的操作的基于觸覺(jué)的反
方法將鼓勵(lì)隨著時(shí)間改變駕駛方式，例如，使加速器踏板后退以按照低的速 度加速，并使用較小的強(qiáng)度較早地進(jìn)行制動(dòng)。由于不是在所有條件下所有駕 駛者的愛(ài)好都相同，所以HMI選擇器通過(guò)在具體時(shí)間提供最適于他們的駕駛 愛(ài)好的反饋來(lái)幫助指導(dǎo)駕駛者。


通過(guò)下面對(duì)優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)地描述，上述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及其它 方面將變得清楚。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將從附圖中被得出，下面筒要地概括 附圖，其中
圖1是包括在此描述的觸覺(jué)設(shè)備的車(chē)輛系統(tǒng)的框圖； 圖2是針對(duì)觸覺(jué)設(shè)備的后繼市場(chǎng)(aftermarket)實(shí)施例的圖形表示； 圖3是用于車(chē)輛儀表板的信息控制裝置的圖示，其中，正顯示兩條不同 的消息以表示其作為HMI接口的實(shí)施例的效用； 圖4是HMI接口的另 一實(shí)施例的圖示； 圖5是在一定的速度范圍上的燃料經(jīng)濟(jì)性的示例性曲線圖； 圖6是加速度試驗(yàn)程序的圖例；
圖7是圖6中示出的加速度試驗(yàn)的結(jié)果的示例性曲線圖； 圖8是指導(dǎo)方法的整體流程圖9是在對(duì)指導(dǎo)方法的一方面進(jìn)行的描述中有用的兩條速度曲線的圖
例；
圖10示例性的查找表的結(jié)構(gòu)的圖例。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1,示出了車(chē)輛系統(tǒng)10的框圖。車(chē)輛系統(tǒng)10的特征在于包括觸 覺(jué)設(shè)備12,觸覺(jué)設(shè)備12具有以上概括的優(yōu)點(diǎn)。觸覺(jué)設(shè)備12包括電子控制單 元(ECU)或者微控制器14以及與加速器踏板18操作地相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè) 電機(jī)16。雖然微控制器14可以是單獨(dú)的模塊，但是其功能能夠被改為并入 動(dòng)力系控制模塊或者引擎控制模塊20。還示出了變速器控制模塊20a以說(shuō)明 可提供單獨(dú)的引擎控制模塊和變速器控制模塊。假設(shè)駕駛者可僅僅對(duì)基于計(jì) 算機(jī)的指導(dǎo)反饋快速地作出反應(yīng)，而由于微控制器14的功能性引起的額外的 負(fù)載相對(duì)于引擎控制模塊的其它功能可能是無(wú)關(guān)緊要的。用于微控制器14的 合適的實(shí)施例的一個(gè)示例是德州儀器的TMS470R1B1M 16/32-Bit RISC微控 制器芯片。這種微控制器芯片的特征在于包括1兆字節(jié)的閃速存儲(chǔ)器和兩個(gè) 控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)控制器。如今，CAN總線協(xié)議被用于許多車(chē)輛系統(tǒng) 中。然而，所公開(kāi)的觸覺(jué)設(shè)備不限于任何具體的總線結(jié)構(gòu)或者總線協(xié)議。圖 1也示出了連接到微控制器14的閃速存儲(chǔ)器電路14a，這是因?yàn)槠渌暮线m 的微控制器可能未裝備有能夠用于記錄事件和其它數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器。不管微控制器14的功能被集成到引擎控制模塊20中，還是被集成到車(chē)載的 一些其它控制器中，微控制器都會(huì)將指導(dǎo)方法編程到其相關(guān)4關(guān)的存儲(chǔ)器中。
稍后將結(jié)合圖8描述該方法。在經(jīng)銷(xiāo)商服務(wù)的范圍內(nèi)，會(huì)適當(dāng)?shù)貙⒑兴?方法的軟件指令上載到裝備有閃速存儲(chǔ)器或者基于EEPROM的存儲(chǔ)器的現(xiàn) 有的車(chē)載控制器中。在任何情況下，都應(yīng)該理解，車(chē)輛系統(tǒng)中的合適的控制 器被配置成用于提供描述于此的指導(dǎo)反饋方法。
在主要在圖2中示出了后繼市場(chǎng)的實(shí)施例中，孩i控制器14通過(guò)OBD-I1 數(shù)據(jù)口接口 15結(jié)合到動(dòng)力系控制模塊20。 OBD-II指針對(duì)車(chē)載診斷的美國(guó)汽 車(chē)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)需要在車(chē)廂中(在通常位于方向盤(pán)之下)提供可訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn) 的16針連接器。通過(guò)這種車(chē)載連接器，DC電源正好能夠被使用。在后繼市 場(chǎng)的實(shí)施例中，雖然直接與車(chē)載CAN總線進(jìn)行連接是一種可選的方案，但是， 應(yīng)該理解，標(biāo)準(zhǔn)的OBD-II連接器提供被特別設(shè)計(jì)以提供合適的單獨(dú)的數(shù)據(jù)口 的簡(jiǎn)單并且低成本的連接點(diǎn)。還應(yīng)該注意到，在歐洲還存在按照歐洲車(chē)載診
斷(EOBD)標(biāo)準(zhǔn)的類(lèi)似的數(shù)據(jù)口。
如圖2所示，OBD-II數(shù)據(jù)接口 15、微控制器14和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路17 最好安裝在電路板21上，該電路板21被容納在模塊封裝22中，在模塊封裝 22的一端具有匹配的OBD-II連接器23,在模塊封裝22的另一端具有輸出接 口 24。雖然連接器23被示出為附于封裝22上，但是，應(yīng)該理解，可選地， 連接器23能夠通過(guò)帶狀電纜等結(jié)合到封裝上。商業(yè)上可用的其中具有電路板 的OBD- II接口產(chǎn)品的示例是來(lái)自加利福尼亞州戈拉塔的Multiplex Engineering, Inc.的T16-002 4妄口 。加拿大多倫多的Elm Electronics也提供形 成以幾個(gè)OBD-II數(shù)據(jù)接口 (例如，來(lái)自加利福尼亞州麗浪多灘(Redondo Beach )的 OBD Diagnostics ， Inc.的多合 一 掃描工具)為基礎(chǔ)的 ELM320-OBD(PWM)至RS232的轉(zhuǎn)換器電路(interpreter circuit)。輸出接口 24最好包括連接器(例如，RS-232C連接器25 ),以^是供通信輸出。RS-232C 連接通常與OBD- II掃描工具一起使用，用于連接到計(jì)算機(jī)或者個(gè)人數(shù)據(jù)助理 裝置(例如，PDA26)。雖然在圖2中示出了與PDA26為可拆卸的有線連接， 但是，應(yīng)該理解，也可采用無(wú)線通信，例如，通過(guò)可從亞利桑那州梅瑟(Mesa, AZ )的AutoEnginuity L丄.C.獲4尋的藍(lán)牙^:發(fā)器(見(jiàn)www.autoenginuity.com )。 另外，作為可選的后繼市場(chǎng)的封裝，開(kāi)關(guān)30的功能能夠被并入PDA26的軟 件程序中。應(yīng)該理解，圖2中的實(shí)施例的觸覺(jué)設(shè)備12可作為后繼市場(chǎng)單元被封裝和 在有授權(quán)的經(jīng)銷(xiāo)商處作快速、合適的安裝和銷(xiāo)售。電機(jī)16可被安裝在加速器 踏板上的合適的位置，例如，安裝在加速器踏板的后側(cè)，或者被安裝在與加 速器踏板操作地相關(guān)聯(lián)的任何其它位置，使得駕駛者能夠通過(guò)加速器踏板接
收觸覺(jué)反饋。例如，電機(jī)16可通過(guò)背面有粘合劑的塑料安裝夾子28固定到 固定支架27上，固定支架27形成加速器踏板組件的一部分。當(dāng)然，在適當(dāng) 的應(yīng)用中，可使用其它合適的安裝技術(shù)，但是快速連接器(例如，卡扣式鎖 定腳)通常更易于使安裝成本低。例如，在適當(dāng)?shù)膽?yīng)用中，可使用Velcro 鉤和環(huán)形緊固件，這會(huì)使后繼市場(chǎng)設(shè)備12易于轉(zhuǎn)移到另一車(chē)輛中。這種可重 復(fù)使用的安裝技術(shù)尤其有利于租用車(chē)輛，這是因?yàn)樗鲈O(shè)備可通過(guò)更新軟件 重新配置而^^用于另 一車(chē)輛上。
如圖1所示，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路17電結(jié)合到微控制器14和觸覺(jué)電機(jī)16 之間。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路17用于響應(yīng)于來(lái)自微控制器14的輸出信號(hào)將電源施 加給觸覺(jué)電機(jī)16,從而使觸覺(jué)電機(jī)16通電。另外，如圖2所示，可使用單 獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器電路17以使用于制動(dòng)踏板36的觸覺(jué)電機(jī)34通電。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電 路17可以是能夠選擇性地將足夠的電源施加給觸覺(jué)電機(jī)16的任何合適的電 路。在1999年4月27公布的Nishiumi等人的標(biāo)題為控制器包(controller pack ) 的第5,897,437號(hào)美國(guó)專利的圖15中示出了示例性的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路。該專 利通過(guò)引用被包含于此。
電機(jī)16的目的在于提供足以被感覺(jué)到的幅度的觸覺(jué)反饋，但是不會(huì)分散 駕駛者的注意力。另一種方式是，所述目的在于通知駕駛者，而不必要(例 如)引起駕駛者的立即注意。因此，例如，駕駛者可以響應(yīng)于來(lái)自電機(jī)16的 柔和的振動(dòng)而隨著時(shí)間的流逝以幾乎下意識(shí)的水平輕輕壽奪放加速器踏板上的 壓力。如對(duì)在普通的蜂窩電話中的振動(dòng)電機(jī)所證明的那樣，電機(jī)16可以非常 小并且仍然非常有效。另外，如于2004年2月17日公布的并轉(zhuǎn)讓給愛(ài)默生 公司(I皿ersion Corp.)的標(biāo)題為"振動(dòng)觸覺(jué)的觸覺(jué)反饋裝置(Vibrotactile Haptic Feedback Devices )，，的第6,693,622號(hào)美國(guó)專利所舉例說(shuō)明的那樣，消費(fèi)者正 開(kāi)始習(xí)慣于振動(dòng)觸覺(jué)的裝置，例如，力反饋游戲面板控制器。可使用多種振 動(dòng)電機(jī)作為電機(jī)16,例如，中國(guó)的金龍控股集團(tuán)(Jinlong Holdings Group ) 的4SH3-0212B振動(dòng)電機(jī)或者來(lái)自瑞優(yōu)帝上(Radio Shack)的在其轉(zhuǎn)子上附 有偏心塊29的1.5V至3VDC電機(jī)(型號(hào)為273-223 )。其它類(lèi)型的振動(dòng)電機(jī)基于壓電操作、螺線管操作或者電磁操作，例如，阿爾卑斯電氣林式會(huì)社(Alps Electric )的ForceReactor AF系列的弱^展反々責(zé)裝置(short vibration feedback
device)。然而，應(yīng)該理解，所公開(kāi)的觸覺(jué)設(shè)備實(shí)際上不限于振動(dòng)電機(jī)。倘若 其它觸知反饋致動(dòng)器或者其它感觸反饋致動(dòng)器不會(huì)不利地影響加速器踏板的 操作或者不會(huì)使駕駛者反應(yīng)過(guò)度，則這些致動(dòng)器可適合于這種應(yīng)用。例如， 在裝備有可調(diào)節(jié)的踏板的車(chē)輛中，調(diào)節(jié)加速器和制動(dòng)踏板組件的運(yùn)動(dòng)的電機(jī) 的反復(fù)的快速觸發(fā)可使駕駛者感知到觸覺(jué)信號(hào)，而不改變車(chē)輛操作。換句話 說(shuō)，在一些應(yīng)用中，可通過(guò)加速器踏板和制動(dòng)踏板二者使用單個(gè)電機(jī)提供觸 覺(jué)反饋。
如在此所公開(kāi)的，車(chē)輛駕駛者確定觸覺(jué)設(shè)備12提供多少駕駛形式的引導(dǎo) 或者指導(dǎo)。例如，在一個(gè)具體的旅程或者時(shí)間間隔期間，駕駛者可能會(huì)想要 或者需要獲得理論上可能的最高燃料經(jīng)濟(jì)性，但是同 一駕駛者在另 一旅程或 者時(shí)間間隔期間可能會(huì)愿意接受稍低水平的燃料經(jīng)濟(jì)性。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí) 施例，人機(jī)界面(HMI)以三位置選擇器開(kāi)關(guān)30的形式結(jié)合到微控制器14。 開(kāi)關(guān)30能夠使駕駛者在正常操作模式、經(jīng)濟(jì)操作模式以及更加經(jīng)濟(jì)的操作模 式之間進(jìn)行選擇。在正常操作模式下，不需要所述設(shè)備12提供觸覺(jué)反饋。在 更加經(jīng)濟(jì)的操作模式下，將向駕駛者提供車(chē)輛最適合于實(shí)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)的最高 實(shí)際燃料經(jīng)濟(jì)性的觸覺(jué)反饋。然而，不是所有駕駛者均想獲得這種級(jí)別的反 饋，這是因?yàn)?一些駕駛者可能會(huì)想更加快速地加速或者按照更高的高速進(jìn)行 駕駛等。因此，開(kāi)關(guān)30提供至少一種另外的設(shè)置，被標(biāo)示為經(jīng)濟(jì)的操作模式。 這種中間的設(shè)置將仍然鼓勵(lì)高的燃料經(jīng)濟(jì)性，但是不會(huì)尋求實(shí)現(xiàn)最高的實(shí)際
在一個(gè)示例性實(shí)施中，選擇器開(kāi)關(guān)30包括ITT工業(yè)公司cannon C&K Rafix22QR系列型號(hào)為1.30 242.136的照明旋轉(zhuǎn)選4奪器開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)可被安 裝在儀表板上，或者可被安裝在駕駛者易于接觸的任何其它合適的位置。還 應(yīng)該理解，可采用許多其它類(lèi)型的開(kāi)關(guān)。例如，可提供額外的開(kāi)關(guān)柱位，從 而為駕駛者提供更微調(diào)的控制，甚至提供能夠達(dá)到與收音機(jī)上的音量控制類(lèi) 似的連接變化的開(kāi)關(guān)的程度。可選地，車(chē)輛中現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)的操作可被重新編 程，以提供開(kāi)關(guān)30的功能，例如，圖3中所示的信息組(informational cluster) 32。所述信息組32包括一組按照儀表板(dash mounted)的按鈕38-42以及 顯示器44。可在2006林肯馬克(Lincoln Mark) LT皮卡中發(fā)現(xiàn)這種信息組，用于顯示與顯示器44上顯示的消息類(lèi)似的消息。這些消息包括環(huán)境溫度、平 均燃料經(jīng)濟(jì)性、車(chē)輛前進(jìn)的羅盤(pán)方向以及累計(jì)的行駛里程。通過(guò)按下信息按
鈕38，車(chē)輛駕駛者能夠使一組預(yù)編程序的消息(例如，上面所描述的一個(gè)消 息)循環(huán)。設(shè)置按鈕40用于產(chǎn)生各種預(yù)編程序的選項(xiàng)(例如，使用英語(yǔ)或者 米制單位)。重置按鈕42用于重置操作，例如，平均燃料經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算。
在另一示例性實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)30的功能可^^皮加到對(duì)^f言息組32的編程中。 具體地講，可通過(guò)設(shè)置按鈕40生成的選項(xiàng)中的一個(gè)將是在燃料經(jīng)濟(jì)操作模式 或者更高的經(jīng)濟(jì)性操作模式下放置觸覺(jué)設(shè)備12或者在正常操作模式中使觸 覺(jué)指導(dǎo)反饋不起作用。那么，重置按鈕能夠用于重新開(kāi)始與將被顯示的燃料 經(jīng)濟(jì)性的消息相關(guān)的計(jì)算以及使駕駛者能夠輸入信息。例如，當(dāng)車(chē)輛被補(bǔ)給 燃料時(shí)，駕駛者能夠通過(guò)選擇被編入信息組中的價(jià)格中的一種(例如，$2.5/g、 S2.6/g等)輸入支付的汽油的大約的價(jià)格。接著，信息按鈕38將用于使傳遞 給駕駛者(例如，顯示在顯示器44a上)的可視的反饋的一條或者多條消息 循環(huán)。這樣，駕駛者能夠被給予積極的反饋即使在燃料泵處支付的價(jià)格為 $3/加侖，設(shè)備12和指導(dǎo)方法在有效地降低支付的價(jià)格的燃料經(jīng)濟(jì)性方面也 得到了提高。其它行為的加強(qiáng)消息可包括對(duì)每月或者每年的燃料的成本節(jié)約 的估計(jì)，或者，甚至對(duì)通過(guò)更好的駕駛習(xí)慣賺取的象工資一樣的每小時(shí)節(jié)省 的金錢(qián)的估計(jì)。優(yōu)選地，視覺(jué)反饋用于積極地傳遞行為加強(qiáng)消息，而觸覺(jué)反 饋用于精確地傳遞駕駛者實(shí)際想知道的燃料經(jīng)濟(jì)性極限。
圖4示出了可用作合適的HMI的另一種類(lèi)型的開(kāi)關(guān)組件46。單式開(kāi)關(guān) 組件46包括安裝在塑料殼體58中的五個(gè)瞬時(shí)按鈕48-56?？赏ㄟ^(guò)改變按鈕標(biāo) 簽將許多福特車(chē)輛上的無(wú)鍵輸入類(lèi)型鍵盤(pán)構(gòu)造成單式開(kāi)關(guān)組件46。 一種這樣 的鍵盤(pán)的示例是第3L2Z-14A626-AA號(hào)福特部件，其特征還在于其無(wú)線RF 通信并且背面涂覆粘合劑安裝。按鈕48-52對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)30上的三個(gè)位置。雖 然按鈕54和56能夠用于提供另外的中間燃料經(jīng)濟(jì)性設(shè)置，但是，可選地， 根據(jù)指導(dǎo)方法，它們可選擇性地用于選擇城市駕駛優(yōu)化或者高速公路駕駛優(yōu) 化。即使圖8中所示的方法示出了設(shè)備12如何能夠辨別應(yīng)該使用高速公路優(yōu) 化，但是， 一些使用者可能情愿具有能夠指示應(yīng)該采用那種優(yōu)化模式的能力。
再次返回圖1,可選地，車(chē)輛中的觸覺(jué)屏顯示器60,例如，通常與CPS/ 導(dǎo)航系統(tǒng)62結(jié)合使用的觸覺(jué)顯示器可被使用，以結(jié)合開(kāi)關(guān)30的功能。開(kāi)關(guān) 30的功能也可被并入車(chē)輛的語(yǔ)音指令系統(tǒng)中，或被并入方向盤(pán)按鈕64中。雖然觸覺(jué)屏顯示器60除了提供觸覺(jué)反饋之外，還能夠被用來(lái)為駕駛者提供視 覺(jué)反饋，但是，應(yīng)該理解，這種視覺(jué)反饋不是在每種應(yīng)用中都是必須的。如
在顯示器60的情況下，用虛線示出了車(chē)輛系統(tǒng)10的所有其它可選的元件。 因此，例如，如果車(chē)輛裝備有自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC) 66,則當(dāng)車(chē)輛之 間的較大的分離有益時(shí)，該信息能夠被用于使觸覺(jué)設(shè)備12能夠?qū)⒎答佁峁┙o 駕駛者。于2004年3月16日公布的并轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的標(biāo)題為"停止和 運(yùn)行自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(Stop and Go Adaptive Cruise Control System )"的第 6,708,099號(hào)美國(guó)專利公開(kāi)了示例性的ACC系統(tǒng)。該專利通過(guò)引用被包含于 此。類(lèi)似地，能夠使用防抱死系統(tǒng)(ABS) 68將制動(dòng)強(qiáng)度信息提供給觸覺(jué)設(shè) 備12?？蛇x地，通過(guò)監(jiān)測(cè)車(chē)輛減速的速度可加入制動(dòng)力。
雖然在快速制動(dòng)期間，向駕駛者提供觸覺(jué)反饋可能不是優(yōu)化的做法，但 是一旦車(chē)輛要停止就能夠提供觸覺(jué)反饋。因此，例如，電機(jī)34能夠提供短期 的突發(fā)性振動(dòng)，從而為駕駛者指明 一 系列最近的制動(dòng)操作與唐突式駕駛形式 相符合，而不是與公知的會(huì)提高燃料效率以及駕駛的安全性的謹(jǐn)慎式駕駛形 式相符合。
所述指導(dǎo)方法將被理想地調(diào)到包含設(shè)備12的車(chē)輛的具體的操作特性。例 如，福特F-150可以有效地加速的速度會(huì)明顯不同于福特fUsion可以有效地 加速的速度。通過(guò)另外的信息的可用性在車(chē)輛自身的操作期間也可調(diào)節(jié)所述 指導(dǎo)方法。例如，如果已知車(chē)輛的位置和^^線，則可以確定車(chē)輛已經(jīng)進(jìn)入了 高速公路的駛?cè)朐训?，并確定將適于快速加速。在這種情況下，觸覺(jué)反饋將 不是特別有益。類(lèi)似這樣的情形也可被添入，而不需要借助外部信息(例如， 來(lái)自于從相對(duì)低的速度開(kāi)始快速加速的持續(xù)的命令)。
參照?qǐng)D5，示出了在一定的速度范圍上的燃料經(jīng)濟(jì)性的曲線圖。通過(guò)(使 用其平均燃料經(jīng)濟(jì)性讀出能力)對(duì)2006林肯馬克LT皮卡進(jìn)行示例性的試車(chē) 而繪制出上述曲線圖。非常簡(jiǎn)要地講， 一旦車(chē)輛的速度穩(wěn)定，平均燃料經(jīng)濟(jì) 性計(jì)算器就被重置，并且當(dāng)讀取燃料經(jīng)濟(jì)性時(shí)被記錄的值就變成0.1mpg內(nèi)的 常數(shù)。如圖5所示，車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì)性的穩(wěn)定狀態(tài)隨著速度(所有其它變量 均為常數(shù)，例如，風(fēng)向以及空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)被關(guān)閉)變化。發(fā)現(xiàn)該測(cè)試行駛的 最好的燃料經(jīng)濟(jì)性為40mph。假設(shè)美國(guó)許多城市街道的速度限制為45mph, 對(duì)于城市駕駛優(yōu)化和最大的燃料經(jīng)濟(jì)性操作模式來(lái)說(shuō)，40 mph能夠提供適當(dāng) 的速度設(shè)置。類(lèi)似地，對(duì)于城市駕駛優(yōu)化和中間燃料經(jīng)濟(jì)性操作模式來(lái)說(shuō)，45mph能夠提供適當(dāng)?shù)乃俣仍O(shè)置。因此，例如，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在 較高的燃料經(jīng)濟(jì)性操作模式下，如果車(chē)輛速度超過(guò)了 40mph的閾值，則樣史處 理器14將使電機(jī)16啟動(dòng)，并將觸覺(jué)振動(dòng)指導(dǎo)信號(hào)發(fā)送給駕駛者。應(yīng)該注意 到，如果對(duì)尋求優(yōu)化速度的駕駛者產(chǎn)生反應(yīng)，則觸發(fā)閾值會(huì)大于或者小于優(yōu) 化速度的閾值。在任何情況下，最好的觸發(fā)閾值將是能夠使駕駛者避免對(duì)車(chē) 輛進(jìn)行低效率的操作的觸發(fā)閾值。在車(chē)輛在城市道路上按照低的速度限制被 駕駛的情況下，如果不被認(rèn)為具有太大干擾性，則也可以加入住宅區(qū)駕駛優(yōu) 化程序。
雖然在圖5的示例中示出了對(duì)于城市駕駛來(lái)說(shuō)，40mph是優(yōu)化的速度， 但是，在該示例中，對(duì)于高速公路駕駛來(lái)說(shuō)，優(yōu)化的速度最好是55mph。在 這一點(diǎn)上，在美國(guó)的許多快速路上速度限制是55mph。另外，在圖5中示出
的示例中，速度從55 mph增加到60 mph將使燃料效率從55 mph的燃料效率 水平降低9.3%。相比之下，速度從50mph增加到55mph僅使燃料效率降低 3.8%。換句話說(shuō)，通過(guò)燃料經(jīng)濟(jì)性隨速度改變的斜率可以至少部分地確定高 速公路駕駛的優(yōu)化速度限制。另外，應(yīng)該注意到，相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài)的速度來(lái) 說(shuō)， 一些車(chē)輛在燃料效率方面具有多于一個(gè)的峰值。因此， 一個(gè)峰值可用于 確定城市駕駛速度閾值(例如，40mph)，而另一個(gè)峰值可用于幫助確定高速 公路駕駛速度閾值。另外，在一些實(shí)施例中，使駕駛者能夠在燃料經(jīng)濟(jì)性模 式和較高的燃料經(jīng)濟(jì)性模式下單獨(dú)地設(shè)置城市駕駛和高速公路駕駛的闊值是 有利的。例如，如果駕駛者在速度限制為70 mph的快速路上勻速行駛，則 65 mph會(huì)是幫助確保順暢的運(yùn)輸流量并且合理地節(jié)省燃料的合適的閾值。
當(dāng)然，如前面所指出的那樣，每款車(chē)輛均具有其獨(dú)特的燃料效率特性或 者輪廓。事實(shí)上，但是由于以下因素，例如，橋速比(axle ratio)的選擇以 及車(chē)頂上的貨架是否存在，所以相同款式的車(chē)輛之間也會(huì)存在燃料效率變化。 此外，燃料效率還受正被運(yùn)送的乘客和/或貨物負(fù)載的量以及其它因素(例如， 風(fēng)速)等影響。這些因素會(huì)使確定何時(shí)通過(guò)設(shè)備12提供指導(dǎo)反饋的一個(gè)或者 多個(gè)觸發(fā)閾值發(fā)生改變。如圖l所示，由于動(dòng)力系控制模塊20和變速器控制 模塊20a (如果兩者是分開(kāi)的)尋求獲得性能和效率的最佳平衡，所以動(dòng)力系 控制模塊20和變速器控制模塊20a響應(yīng)于來(lái)自駕駛者的速度或者加速要求
(通過(guò)加速器踏板表現(xiàn)出來(lái))從多個(gè)傳感器接收輸入。這些輸入中的許多輸 入也可在CAN總線得到，以及通過(guò)OBD-II 口用于微處理器14，以調(diào)節(jié)需要的觸發(fā)閾值。然而，應(yīng)該理解，車(chē)輛操作者對(duì)加速器踏板18的位置的調(diào)節(jié)能 力的精度幾乎不會(huì)達(dá)到通過(guò)計(jì)算機(jī)控制對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)的精度。因此，需要用 于確定觸發(fā)閾值的輸入的數(shù)量相對(duì)較少。至少需要輸入車(chē)輛速度和時(shí)鐘信號(hào)，
以使微控制器14確定何時(shí)使電機(jī)16和34通電。例如，微控制器14可包括 存儲(chǔ)在其程序存儲(chǔ)器中的查找表，其中，通過(guò)車(chē)輛速度與加速度之間的關(guān)系 的圖形確定觸發(fā)閾值。然而，最優(yōu)選地，引擎負(fù)載也被包含以作為微處理器 14的輸入，以提供對(duì)引擎的燃料消耗率的更加精確的了解。引擎速度最好也 被包含，這是因?yàn)樵谝嫘?zhǔn)過(guò)程中，引擎的燃料效率通常與引擎速度和引 擎負(fù)載對(duì)應(yīng)。另外，最好也有來(lái)自變速器的輸入，例如，所采用的當(dāng)前的變 速裝置。這些額外的輸入將顯著提高觸覺(jué)設(shè)備12的精度，但是，應(yīng)該理解， 這些并不是每個(gè)實(shí)施例都需要的。類(lèi)似地，加速器^"板18或者開(kāi)節(jié)流閥 (throttle opening )的位置也有作用，但是這些輸入通常不是必須的。為此， 應(yīng)該注意到，如今的車(chē)輛中的普通的加速器踏板也將被將來(lái)的加速器控制的 另外的形式所代替。
參照?qǐng)D6，示出用于燃料經(jīng)濟(jì)性估算的加速性能測(cè)試程序的圖例。根據(jù) 該測(cè)試，車(chē)輛從0力口速到45 mph，在滑行減速以及使車(chē)輛停止之前，暫時(shí)保 持45 mph。在該過(guò)程中，讀取了三個(gè)燃料經(jīng)濟(jì)性。在圖7中示出了來(lái)自該測(cè) 試程序的三種水平的車(chē)輛加速度。當(dāng)然，最快的加速度導(dǎo)致最差的燃料經(jīng)濟(jì) 性，而最慢的加速度產(chǎn)生最佳的燃料經(jīng)濟(jì)性。然而，大部分駕駛者通常不會(huì) 希望例行公事地按照非常小的速度進(jìn)行加速。因此，如圖7所示，最有益的 加速度是接近于非常慢的加速度時(shí)獲得燃料效率并且快到足以使大部分駕駛 者能夠接受的加速度。那么，這種速度可被用作較高的燃料經(jīng)濟(jì)性操作模式 的加速度閾值。也可通過(guò)獲悉何時(shí)會(huì)發(fā)生動(dòng)力系事件(例如，變速器扭矩轉(zhuǎn) 換器被解鎖)而確定所述速度，使得駕駛者不會(huì)無(wú)意識(shí)地造成使燃料經(jīng)濟(jì)性 下降的動(dòng)力系事件。更大的加速度閾值將被用于燃料經(jīng)濟(jì)性模式。該閾值應(yīng) 該被選擇為低于將使變速器的換低檔裝置處于低的檔位的加速度水平(相對(duì) 于車(chē)輛速度)。
參照?qǐng)D8,示出了指導(dǎo)方法的整體流程圖。在初始化步驟100期間，假 設(shè)處于城市駕駛優(yōu)化狀態(tài)下，這是因?yàn)椋蠖鄶?shù)車(chē)輛在高速公路駕駛之前將 從城市駕駛開(kāi)始。接著，在步驟102中，上述討論的輸入被讀取。這里，在 步驟104中，微處理器14將確定設(shè)備12是否處于正常的車(chē)輛操作模式，在正常的車(chē)輛操作模式下，不提供觸覺(jué)指導(dǎo)反饋。然而，即使駕駛者選擇了正 常的車(chē)輛操作模式，設(shè)備12也最好被激活。如在步驟106-110中所示，執(zhí)行
多個(gè)功能，例如，為特定的車(chē)輛建立的基準(zhǔn)燃料效率值，；險(xiǎn)測(cè)燃料效率是否
隨著時(shí)間降低，并且記錄用于將來(lái)的參考將需要的所有值。
在駕駛者已經(jīng)選擇了燃料經(jīng)濟(jì)性模式中的一種的情況下，在步驟112中， 將選擇合適的觸發(fā)闊值以對(duì)應(yīng)于所選擇的燃料經(jīng)濟(jì)性模式以及駕駛優(yōu)化狀態(tài) 或者模式。這樣，在左側(cè)示出了該過(guò)程的示例性的子程序。具體地講，例如， 如果車(chē)輛速度超過(guò)預(yù)定閾值持續(xù)了預(yù)定量的時(shí)間，則如在確定步驟114中所
示，接著將使用高速公路優(yōu)化模式118。另外，在城市或者高速公路駕駛的 條件下，駕駛者會(huì)遇到走走停停交通。因此，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，最好 采用走走停停駕駛優(yōu)化模式119。在該模式下，采用鼓勵(lì)駕駛者在前方至少 留出五個(gè)或者更多個(gè)車(chē)長(zhǎng)的車(chē)輛加速度閾值。適當(dāng)?shù)膌曼的加速度和較大的車(chē) 距將幫助避免不必要的制動(dòng)力，這將結(jié)合圖IO進(jìn)行描述。
下一個(gè)決定是通過(guò)微處理器14確定車(chē)輛是否正在按照超過(guò)鬮值的速度 加速或者可能加速。假設(shè)步驟120的答案是是，則接著，在步驟122中，微 控制器14將使電機(jī)16通電，或者激活電機(jī)16，以為駕駛者提供觸覺(jué)指導(dǎo)反 饋。操作者的本能反應(yīng)將是使加速器踏板18后退，從而使加速度減小。加速 度的減小將在后續(xù)的讀取循環(huán)中被檢測(cè)，并且一旦微處理器14確定了車(chē)輛加 速度是被接受的或者很快將是可接受的，則電機(jī)16將被斷電?？蛇x地，如果 車(chē)輛沒(méi)有減緩或者停止加速，則電機(jī)18最初會(huì)被通電持續(xù)預(yù)定的短的時(shí)間 段，接著，在合理的延遲之后，被通電持續(xù)至少一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間段。另一種 可選的方式是，如果車(chē)輛繼續(xù)加速，則當(dāng)超過(guò)用于較高的燃料經(jīng)濟(jì)性模式的 閾值時(shí)，電機(jī)18會(huì)被通電持續(xù)短的時(shí)間段，然后再次回到用于燃料經(jīng)濟(jì)性模 式的較高的閾值。這樣，應(yīng)該理解，可提供不同的定時(shí)、放大、頻率和脈沖 技術(shù)，以獲得需要的指導(dǎo)反饋。
接著，在步驟124中，微處理器14將確定與用戶期望的燃料經(jīng)濟(jì)性相關(guān) 的速度是否太高(如通過(guò)類(lèi)似選擇器開(kāi)關(guān)30的輸入裝置表現(xiàn))。例如，如果 在較高的燃料經(jīng)濟(jì)性設(shè)置的情況下，在高速公路優(yōu)化才莫式下車(chē)輛速度超過(guò)55 mph，則在操作126中，微處理器14將使電機(jī)16通電，以提供觸覺(jué)反饋。 這種觸覺(jué)反饋也會(huì)不同于在加速度太快的情況下所提供的觸覺(jué)反饋。為此， 例如，加速度的反饋可以是連續(xù)的振動(dòng)，而速度的反饋可以是脈沖振動(dòng)。相反，在許多市內(nèi)駕駛的情形下，即使按照快到足以引起差的燃料經(jīng)濟(jì) 性的速度進(jìn)行駕駛，駕駛者到達(dá)他或者她的目的地也不會(huì)太快。例如，在工 作曰上下班的路上，駕駛者通常在快速路上一些地方會(huì)遇到交通堵塞，交通 堵塞將以較高的速度行駛節(jié)省的時(shí)間抵消到無(wú)意義。作為特定的示例，假設(shè)
在遇到走走停停交通之前，對(duì)駕駛者來(lái)說(shuō)，按照55 mph或者60 mph行駛10 英里是合適的。與按照55 mph行駛相比，按照60 mph行駛比他或者她應(yīng)該 到達(dá)走走停停交通快1分鐘。即使對(duì)駕駛者來(lái)說(shuō)60mph是明顯的較快的速度， 但是非常短暫的走走停停交通就會(huì)抵消最初的時(shí)間差，使得整個(gè)旅行時(shí)間相 同。通過(guò)使用GPS/導(dǎo)航系統(tǒng)62以及對(duì)道路上經(jīng)過(guò)的路段的記錄，對(duì)燃料經(jīng) 濟(jì)性設(shè)置和較高的燃料經(jīng)濟(jì)性設(shè)置二者估計(jì)的行駛時(shí)間都將被顯示給駕駛 者。如果這兩個(gè)時(shí)間相同或者接近，則駕駛者將認(rèn)識(shí)到按照明顯的較高的速 度行駛僅僅會(huì)使他或者她浪費(fèi)金錢(qián)和燃料。在不提供GPS/導(dǎo)航系統(tǒng)62的情 況下，微處理器14也會(huì)被配置為提供這樣的估計(jì)，而不需要駕駛者選擇路線。 但是，在這種情況下，將不得不需要假設(shè)給定了在該路線/距離行駛需要花費(fèi) 的時(shí)間以及過(guò)去在該時(shí)間的行程情況及其日期。通過(guò)記錄行駛起始時(shí)間、停 止時(shí)間、旅行的距離以及間歇的速度，微控制器14將能夠推出將要進(jìn)行的最 可能的行程。因此，例如，假設(shè)駕駛者在星期一的早上7: 20啟動(dòng)車(chē)輛的引 擎。如果在星期一在早上6點(diǎn)到8點(diǎn)之間的多數(shù)行程大約是20英里長(zhǎng)，那么 這20英里的行程的平均行程信息以及上面所討-論的估計(jì)的4亍駛時(shí)間將被顯 示(例如，在圖3中的顯示器44a上)給駕駛者。提供這樣的信息的目的在 于鼓勵(lì)駕駛者去判斷通過(guò)改變駕駛形式來(lái)提高他或者她的車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì) 性。然而，在其它的情況下，該信息也是有用的。例如，按照環(huán)保的方式， 車(chē)輛能夠?qū)Χ煸缟系穆眯羞M(jìn)行自動(dòng)預(yù)熱和/或?qū)ο奶煜挛绲?良行進(jìn)行自動(dòng) 預(yù)冷，而不需要駕駛者給出這樣做的指令。
假設(shè)車(chē)輛裝備有自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)30，則在步驟128中，將存在用于 微控制器14確定是否存在足夠的車(chē)距以提高燃料經(jīng)濟(jì)性的信息，如果車(chē)距不 夠，則通過(guò)加速器踏板提供觸覺(jué)警告或者向后推的命令(步驟130)。這樣， 相對(duì)于前面的車(chē)輛良性的車(chē)距將使駕駛者減速，但是在多數(shù)行駛情況下不需 要停止。相反，快速制動(dòng)的現(xiàn)象(或者快速減速)也與提高行駛安全性以及 燃料經(jīng)濟(jì)性的駕駛形式不一致。通過(guò)在圖9中示出的兩條速度曲線顯示了這 些分歧情形。在車(chē)輛沒(méi)有裝備自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的情況下，微控制器14仍然可以確定出現(xiàn)了不足的車(chē)距的情況。如圖9所示，從在制動(dòng)事件之前所允 許的滑行減速時(shí)間的量以及車(chē)輛多快一皮減速可以確定不足的車(chē)距的現(xiàn)象。例
如，駕駛者會(huì)花費(fèi)l-2秒將加速器踏板18釋放到其空閑位置并使用該制動(dòng)踏 板36。假設(shè)車(chē)輛的滑行減速比(coastdown rate)可被存儲(chǔ)在樣i控制器14的 相關(guān)的存儲(chǔ)器中，從車(chē)輛速度的改變可確定滑行減速時(shí)間。因此，例如，如 果在制動(dòng)之前滑行減速時(shí)間小于4秒，則駕駛者所留的與前面的車(chē)輛之間的 車(chē)距相對(duì)較小。這種事后現(xiàn)象識(shí)別分析可通過(guò)制動(dòng)踏板36經(jīng)觸覺(jué)指導(dǎo)反饋被
現(xiàn)象(步驟132),并且據(jù)此提供觸覺(jué)指導(dǎo)反饋(步驟134)。為此，應(yīng)該理解， 觸覺(jué)接收將指導(dǎo)反饋直接(僅僅被)傳遞給駕駛者，而不需要將被接收到的 駕駛者的視線的改變。
另外，即使駕駛者操作車(chē)輛以獲得高的燃料經(jīng)濟(jì)性，過(guò)度的空轉(zhuǎn)也會(huì)使 最終獲得的燃料經(jīng)濟(jì)性降低。例如，重啟一些車(chē)輛所使用的燃料會(huì)比車(chē)輛空 轉(zhuǎn)30秒鐘以上需使用的燃料少。因此，在沒(méi)有裝備操作啟停系統(tǒng)的車(chē)輛中， 當(dāng)超過(guò)了時(shí)間閾值時(shí)，微控制器14將最好建議將引擎關(guān)閉，如在步驟136和 138中所示。示例性的時(shí)間閾值可以是兩分鐘。4艮設(shè)車(chē)輛停止時(shí)，該建議(例 如，"關(guān)閉引擎？")會(huì)通過(guò)顯示器44或者60被傳遞。
無(wú)論上面所討論的閾值中的任何一個(gè)是否已經(jīng)被超過(guò)，步驟110和140 指示在將來(lái)的讀取循環(huán)中所需要的變量(例如，車(chē)輛速度和加速度)將被記 錄。另外，步驟142指示微控制器14將最好確定車(chē)輛速度是否穩(wěn)定，即，很 明顯駕駛者設(shè)法保持穩(wěn)定的車(chē)輛速度的情形。雖然這時(shí)，駕駛者能夠可選地 運(yùn)行車(chē)輛的巡航控制系統(tǒng)，但是步驟144示出了半巡航模式的有益的設(shè)置。 與駕駛者可將他或者她的腳從加速器踏板18移開(kāi)的正常的巡航控制模式不 同，半巡航模式不需要駕駛者察覺(jué)。換句話說(shuō)，駕駛者仍然將他或者她的腳 按照相同的程度置于加速器踏板18上，但是，微控制器14將使用巡航控制 系統(tǒng)來(lái)防止駕駛者不利的踩踏運(yùn)動(dòng)而不利地影響燃料經(jīng)濟(jì)性。因此，例如， 如果駕駛者進(jìn)一步輕微地壓迫加速器踏板，使得每小時(shí)的速度增大了 一或者 兩英里，則如果明顯地使燃料經(jīng)濟(jì)性減小的話，則將可防止這樣的微小的速 度的增加。 一旦駕駛者命令車(chē)輛速度增加到該閾值水平之上，就將再次允許 車(chē)輛照常加速。
最后，圖IO示出了微控制器14可采用的查找表的一個(gè)示例。圖IO實(shí)質(zhì)上是普通的示例性的，每種款式的車(chē)輛均有其自身特定的燃料效率輪廓。在 任何情況下，應(yīng)該理解，在全部合適的車(chē)輛速度下，在加速期間的燃料效率 不是常數(shù)。雖然與燃料消耗率與引擎速度和負(fù)載之間的關(guān)系的圖形以及變速 器換檔規(guī)律與引擎速度和車(chē)輛速度之間的關(guān)系的圖形一樣，可通過(guò)這樣的標(biāo) 準(zhǔn)的校準(zhǔn)的工具模擬車(chē)輛的燃料效率輪廓，但是可對(duì)車(chē)輛本身進(jìn)行測(cè)試以估 計(jì)針對(duì)各種速度、加速度以及負(fù)載的燃料效率，以為微控制器14確定特定的
閾值的值的一個(gè)或者多個(gè)查找表。還應(yīng)該注意到在圖10中加重了 40 mph和 55 mph的車(chē)輛速度，并被示出稍微積極的加速度。這是為了指出當(dāng)車(chē)輛速度 增加時(shí)，車(chē)輛速度閾值應(yīng)該^皮觸發(fā)(步驟124)。
雖然在此已經(jīng)描述了特定的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，在不脫離本權(quán)利要 求以及對(duì)其進(jìn)行的那些增加或者后續(xù)的修改的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行各種修改、變型和改寫(xiě)。與原權(quán)利要求的范圍相比，不 管這樣的權(quán)利要求的范圍更大、更小、等同或者不同均被認(rèn)為是包含在本公 開(kāi)的主題的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于將指導(dǎo)反饋提供給車(chē)輛的操作者的設(shè)備，該設(shè)備將鼓勵(lì)車(chē)輛以高燃料經(jīng)濟(jì)性被驅(qū)動(dòng)，所述設(shè)備包括觸覺(jué)致動(dòng)器，與所述車(chē)輛的加速器控制組件操作地相關(guān)聯(lián)，用于將反饋提供給所述操作者；人機(jī)界面，使車(chē)輛操作者能夠在增加燃料經(jīng)濟(jì)性的多個(gè)燃料節(jié)省設(shè)置之間進(jìn)行選擇；觸覺(jué)控制器，被構(gòu)造成當(dāng)所述車(chē)輛超過(guò)響應(yīng)于所述人機(jī)界面的所述燃料節(jié)省設(shè)置的多個(gè)速度閾值和加速度閾值中的至少一個(gè)時(shí)，通過(guò)所述觸覺(jué)致動(dòng)器將指導(dǎo)反饋提供給所述操作者。
2、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述觸覺(jué)控制器針對(duì)城市行駛方式和高速公路行駛方式包括不同的速度閾值。
3、 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述加速度閾值至少部分地依賴于車(chē)輛速度。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，對(duì)于所述人機(jī)界面的所述燃料節(jié)省設(shè)置中的每個(gè)來(lái)說(shuō)，針對(duì)所述城市行駛方式和高速公路行駛方式的所述速度閾值中的至少 一 個(gè)是不同的。
5、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，還包括觸覺(jué)致動(dòng)器，所述觸覺(jué)致動(dòng)器與所述車(chē)輛的制動(dòng)控制組件操作地相關(guān)聯(lián)，所述第二觸覺(jué)控制器還被配置為響應(yīng)于超過(guò)多個(gè)與減速相關(guān)的閾值中的至少一個(gè)通過(guò)所述觸覺(jué)致動(dòng)器為所述制動(dòng)控制組件提供指導(dǎo)反饋。
6、 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述與減速相關(guān)的闊值中的一個(gè)是預(yù)定的滑行減速時(shí)間，所述與減速相關(guān)的閾值中的另 一個(gè)是指示制動(dòng)強(qiáng)度。
7、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述觸覺(jué)控制器連接到所述車(chē)輛中的{貪斷口。
8、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述觸覺(jué)致動(dòng)器是粘附地安裝在所述加速器控制組件的固定元件上的振動(dòng)電機(jī)。
9、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述人機(jī)界面是所述車(chē)輛中的多用途界面。
10、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述人機(jī)界面包括在視覺(jué)上可察覺(jué)的顯示器，所述觸覺(jué)控制器還被配置為通過(guò)所述顯示器將積極的反饋消息傳遞給所述操作者。
11、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述人機(jī)界面還包括不具有所述指導(dǎo)反饋的設(shè)置。
12、 一種用于將指導(dǎo)反饋提供給車(chē)輛的操作者的后繼市場(chǎng)設(shè)備，所述設(shè)備將鼓勵(lì)車(chē)輛被高燃料經(jīng)濟(jì)性地驅(qū)動(dòng)，所述后繼市場(chǎng)設(shè)備包括觸覺(jué)致動(dòng)器，用于將反饋提供給車(chē)輛操作者，所述觸覺(jué)致動(dòng)器包括便于在所述車(chē)輛的加速器控制組件上進(jìn)行安裝的安裝件；觸覺(jué)控制器，具有第一界面和第二界面，第一界面用于連接到所述車(chē)輛的診斷口，第二界面用于與人機(jī)界面進(jìn)行通信，所述觸覺(jué)控制器被配置為針對(duì)通過(guò)所述人機(jī)界面可以選擇的燃料節(jié)省設(shè)置當(dāng)所述車(chē)輛超過(guò)多個(gè)速度閾值和加速度閾值中的至少一個(gè)時(shí)，通過(guò)所述觸覺(jué)致動(dòng)器將指導(dǎo)反饋提供給所述操作者。
13、 如權(quán)利要求12所述的后繼市場(chǎng)設(shè)備，其中，用于所述觸覺(jué)致動(dòng)器的安裝件包括能夠?qū)λ黾铀倨骺刂平M件的一部分進(jìn)行快速安裝的粘合劑襯件。
14、 如權(quán)利要求13所述的后繼市場(chǎng)設(shè)備，其中，所述安裝件是鉤安裝件
15、 如權(quán)利要求12所述的后繼市場(chǎng)設(shè)備，其中，所述觸覺(jué)控制器被容納在封裝中，并且所述人機(jī)界面是開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)還包括沒(méi)有指導(dǎo)反饋的設(shè)置。
16、 如權(quán)利要求12所述的后繼市場(chǎng)設(shè)備，還包括第二觸覺(jué)致動(dòng)器，所述第二觸覺(jué)致動(dòng)器包括便于在所述車(chē)輛的制動(dòng)控制組件上進(jìn)行安裝的安裝件，所述觸覺(jué)控制器還被配置為當(dāng)所述車(chē)輛超過(guò)多個(gè)與減速相關(guān)的閾值中的至少一個(gè)時(shí)，通過(guò)所述第二觸覺(jué)致動(dòng)器提供指導(dǎo)反々責(zé)。
17、 如權(quán)利要求16所述的后繼市場(chǎng)設(shè)備，其中，所述與減速相關(guān)的閾值中的一個(gè)是預(yù)定的滑行減速時(shí)間，所述與減速相關(guān)的闊值中的另 一個(gè)指示制動(dòng)強(qiáng)度。
18、 一種將指導(dǎo)反饋提供給車(chē)輛的操作者的方法，該方法將鼓勵(lì)車(chē)輛被高燃料經(jīng)濟(jì)性地驅(qū)動(dòng)，所述方法包括以下步驟當(dāng)所述車(chē)輛的速度超過(guò)變化的速度閾值時(shí)，通過(guò)與所述車(chē)輛的加速器控制組件操作地相關(guān)聯(lián)的觸覺(jué)致動(dòng)器提供指導(dǎo)反饋；當(dāng)所述車(chē)輛的加速度超過(guò)變化的加速度閾值時(shí)，通過(guò)所述觸覺(jué)致動(dòng)器提供指導(dǎo)反饋。
19、 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述速度閾值和所述加速度閾值依賴于通過(guò)人機(jī)界面選擇的燃料節(jié)省設(shè)置。
20、 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述加速度閾值也隨著車(chē)輛速度而變化。
21、 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述速度閾值也隨著城市4亍駛和高速公路行駛而變化。
22、 如權(quán)利要求18所述的方法，包括以下步驟當(dāng)所述車(chē)輛超過(guò)多個(gè)與減速相關(guān)的閾值中的至少一個(gè)時(shí)，通過(guò)與所述車(chē)輛的制動(dòng)控制組件操作地相關(guān)聯(lián)的觸覺(jué)致動(dòng)器提供指導(dǎo)反饋。
23、 如權(quán)利要求18所述的方法，包括以下步驟基于過(guò)去的行程為操作者顯示估計(jì)的行駛時(shí)間信息。
24、 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括以下步驟檢測(cè)所述車(chē)輛的速度已經(jīng)穩(wěn)定；進(jìn)行半巡航模式的速度控制，而不需要車(chē)輛操作者的介入，其中，當(dāng)燃料經(jīng)濟(jì)性將減小時(shí)，直到車(chē)輛操作者命令車(chē)輛速度增加至預(yù)定量之上時(shí)，才允許車(chē)輛的速度不利地增加。
25、 一種幫助車(chē)輛的操作者保持穩(wěn)定的速度的方法，包括下面的步驟檢測(cè)所述車(chē)輛的速度已經(jīng)穩(wěn)定；進(jìn)行半巡航模式的速度控制，而不需要車(chē)輛操作者的介入，其中，當(dāng)燃料經(jīng)濟(jì)性將減小時(shí)，直到車(chē)輛操作者命令車(chē)輛速度增加至預(yù)定量之上時(shí)，才允許車(chē)輛的速度不利地增加。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種設(shè)備，所述設(shè)備包括觸覺(jué)致動(dòng)器，與車(chē)輛的踏板組件操作地相關(guān)聯(lián)人機(jī)界面(HMI)，使駕駛者能夠在多個(gè)燃料節(jié)省設(shè)置之間進(jìn)行選擇；控制器，結(jié)合到車(chē)輛中的數(shù)據(jù)接口和HMI接口，當(dāng)所述車(chē)輛操作的一方面超過(guò)響應(yīng)于所述HMI設(shè)置的多個(gè)速度閾值和加速度閾值中的至少一個(gè)時(shí)，使觸覺(jué)致動(dòng)器為駕駛者提供反饋。另外，一種指導(dǎo)方法提供將不影響車(chē)輛的操作的基于觸覺(jué)的反饋。該閉環(huán)反饋方法以將鼓勵(lì)隨著時(shí)間改變駕駛方式的方式為駕駛者提供及時(shí)的信號(hào)，所述方式例如，使加速器踏板后退以按照小的速度加速，并使用較小的強(qiáng)度較早地進(jìn)行制動(dòng)。由于不是在所有情況下所有駕駛者的愛(ài)好都相同，所以HMI選擇器將通過(guò)在具體時(shí)間提供最適于他們的駕駛愛(ài)好的反饋來(lái)幫助指導(dǎo)駕駛者。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101460952SQ200780017580
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者比爾·庫(kù)格林 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司