一種車輛智能限速系統和方法
2023-04-23 05:12:11 2
一種車輛智能限速系統和方法
【專利摘要】本發明公開了一種車輛智能限速系統和方法，GPS導航模塊檢測車輛目前所在道路的最高限速值，車速傳感器檢測車輛行駛速度，發動機電子控制單元根據目前車速及最高限速值的差值，通過閉環限速控制調節節氣門和噴油器，將車速限制規定速度範圍內，同時在執行限速動作時點亮制動燈對其他車輛進行警示確保安全，通過語音提示系統對本車駕駛員發出警示，提示使駕駛員了解限速做動情況。本發明對車輛所處路段及當前車速進行實時監控，電子控制單元根據需要進行主動智能車速限制，提高了車輛行駛的安全性，同時在一定程度上減少了交管部門的工作壓力。
【專利說明】一種車輛智能限速系統和方法【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車電子領域，具體涉及一種車輛智能限速系統和方法。
【背景技術】
[0002]因國內各種道路最高限速值差異較大，道路限速標示不夠清晰。非常容易導致車輛超速行駛，這給交通部門帶來較大的管理壓力，也給用戶帶來較大安全隱患。
[0003]目前解決上述的問題方法主要有:車輛開發限速功能，通過人為設定最高限速值；在制動踏板等處安裝控制裝置， 當車速達到最高限值時，主動幹預限制車速。
【發明內容】
:
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種簡單，且成本低的改善方案，實測當前路段限速值和當前車速，電子控制單元通過比較計算對車速進行控制確保車輛在規定速度範圍內行駛。
[0005]為了解決上述技術問題本發明的技術方案為一種車輛智能限速系統，其特徵在於包括:發動機電子控制單元，連接於所述發動機電子控制單元輸入端的車速傳感器、發動機轉速傳感器和GPS導航模塊，連接於所述發動機電子控制單元輸出端的限速執行器；GPS導航模塊檢測車輛所在道路的限速值，並將限速值傳送至發動機電子控制單元；車速傳感器檢測車輛當前行駛速度並將行駛速度傳送至發動機電子控制單元；發動機電子控制單元接收限速值和行駛速度並進行計算，向限速執行器發出閉環限速控制信號或退出閉環限速控制信號。
[0006]較佳地，限速執行器包括節氣門和噴油器；限速執行器接收到閉環限速控制信號時，節氣門的開度減小，噴油器的脈寬減小；限速執行器接收到退出閉環限速控制信號時，節氣門的開度停止減小，噴油器的脈寬停止減小。
[0007]較佳地，該系統還包括連接於發動機電子控制單元的制動燈和語音提示系統；發動機電子控制單元輸出閉環限速控制信號時打開制動燈並輸出語音提示，發動機電子控制單元輸出退出閉環限速控制信號時關閉制動燈並輸出語音提示。
[0008]本發明還提供了一種車輛智能限速方法，包括以下步驟:(I)GPS導航模塊檢測車輛所在道路的限速值，將限速值傳送至發動機電子控制單元；車速傳感器實時檢測車輛當前行駛速度，將實時檢測的行駛速度傳送至發動機電子控制單元；(2)發動機電子控制單元對接收到的行駛速度和限速值進行計算，比較行駛速度是否大於或等於限速值與偏移量之和，若是，則進入步驟(3)，若否，則回到步驟(1) ；(3)發動機電子控制單元向限速執行器發出閉環限速控制信號，限速執行器執行閉環限速控制。
[0009]較佳地，步驟(3)之後還包括以下步驟:(4) GPS導航模塊繼續檢測車輛所在道路的限速值，將限速值傳送至發動機電子控制單元；車速傳感器繼續實時檢測車輛當前行駛速度，將實時檢測的行駛速度傳送至發動機電子控制單元；(5)發動機電子控制單元對接收到的行駛速度和限速值進行計算，比較行駛速度是否大於或等於限速值與偏移量之和，若是，則回到步驟(3)，若否，則進入步驟(6) ；(6)發動機電子控制單元向限速執行器發出退出閉環限速控制信號，限速執行器退出閉環限速控制，並回到步驟(I)。
[0010]較佳地，閉環限速控制包括:將實時檢測的行駛速度與預存的阻力項查詢表內的數據進行匹配得到道路阻力項；實時監測的行駛速度減去限速值與偏移量之和，將所得差值與預存的閉環控制項查詢表內的數據進行匹配得到閉環控制項；依次計算出車輛目標牽引力、發動機目標扭矩、平均缸內有效壓力IMEP和所需燃油質量；將所需燃油質量除以噴油器單位時間噴油量得到噴油器目標噴油脈寬；將所需燃油質量乘以空燃比得到所需空氣品質，通過公式:所需空氣品質/(60/發動機轉速/2)，計算得到空氣流量；發動機電子控制單元從發動機轉速傳感器接收到發動機轉速，將發動機轉速和空氣流量與預存的節氣門開度查詢MAP圖進行匹配得到目標節氣門開度；限速執行器的噴油器按目標噴油脈寬執行，限速執行器的節氣門的開度變化目標節氣門開度。
[0011]較佳地，目標牽引力的計算方法是:目標牽引力=道路阻力項+閉環控制項；發動機目標扭矩的計算方法是:目標扭矩=(目標牽引力/速比*發動機飛輪力臂)/傳動系統傳動效率，速比是從發動機輸出到車輪之間傳動系統的速比；平均缸內有效壓力MEP的計算方法是:平均缸內有效壓力頂EP= (2*2 Ji *發動機目標扭矩)/氣缸容積；所需燃油質量的計算方法是:所需燃油質量=平均缸內有效壓力MEP/(發動機熱效率*常數)，常數為(燃油熱值*10的六次方*汽缸數)/氣缸容積。
[0012]較佳地，偏移量依據限速值按比例確定，或由偏移量輸入單元輸入至發動機電子控制單元。
[0013]較佳地，發動機電子控制單元輸出閉環限速控制信號的同時打開制動燈，發動機電子控制單元輸出退出閉環限速控制信號的同時關閉制動燈。
[0014]本發明的有益效果在於:GPS導航模塊檢測車輛目前所在道路的最高限速值，車速傳感器檢測車輛行駛速度，發動機電子控制單元根據目前車速與最高限速值和偏移量之和的差值，得出限速執行器的目標，通過閉環限速控制調節節氣門開度和噴油器脈寬的減小量，通過本發明的閉環限速控制計算方式可以使節氣門開度逐漸減小、噴油器的噴油量逐步減小，漸緩的將車速限制在最大限速值的範圍之內。同時在執行限速動作時點亮制動燈對其他車輛進行警示確保安全，通過語音提示系統對本車駕駛員發出警示，提示使駕駛員了解限速做動情況。本發明對車輛所處路段及當前車速進行實時監控，電子控制單元根據需要進行主動智能車速限制，提高了車輛行駛的安全性，同時在一定程度上減少了交管部門的工作壓力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例的系統結構示意圖；
[0016]圖2為本發明實施例的工作方法流程圖；
[0017]圖3為本發明實施例的閉環限速控制的流程圖；
[0018]圖4為本發明實施例阻力項查詢表，其中X軸表示車輛的行駛速度，y軸表示阻力項；
[0019]圖5為本發明實施例閉環控制項查詢表，其中X軸表示行駛速度_(限速值+偏移量)之間的差值，y軸表示閉環控制項；[0020]圖6為本發明實施例節氣門開度查詢MAP圖，其中X方向表示發動機轉速、y方向表示空氣流量、z方向表示節氣門開度。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明更明顯易懂，以優選實施例並結合附圖作詳細說明如下。
[0022]如圖1所示本發明提供了一種車輛智能限速系統，包括:發動機電子控制單元，連接於所述發動機電子控制單元輸入端的車速傳感器、發動機轉速傳感器和GPS導航模塊，連接於所述發動機電子控制單元輸出端的限速執行器；GPS導航模塊用於檢測車輛所在道路的限速值，並將限速值傳送至發動機電子控制單元；車速傳感器用於檢測車輛當前行駛速度，並將行駛速度傳送至發動機電子控制單元；
[0023]發動機電子控制單元接收限速值和行駛速度並進行計算，向限速執行器發出閉環限速控制信號或退出閉環限速控制信號；限速執行器包括節氣門和噴油器；限速執行器接收到閉環限速控制信號時，節氣門的開度減小，噴油器的脈寬減小；限速執行器接收到退出閉環限速控制信號時，節氣門的開度停止減小，噴油器的脈寬停止減小。
[0024]本實施例的車輛智能限速系統還包括制動燈，制動燈連接於發動機電子控制單元，發動機電子控制單元輸出閉環限速控制信號時打開制動燈，發動機電子控制單元輸出退出閉環限速控制信號時關閉制動燈。本實施例的車輛智能限速系統還包括連接於發動機電子控制單元的語音提示系統。
[0025]如圖2所示上述車輛智能限速系統的工作流程為:
[0026]1、GPS導航模塊檢測車輛所在道路的限速值，將所述限速值傳送至所述發動機電子控制單元；車速傳感器實時檢測車輛當前行駛速度，將實時檢測的所述行駛速度傳送至所述發動機電子控制單元；
[0027]2、發動機電子控制單元對接收到的所述行駛速度和所述限速值進行計算，比較行駛速度是否大於或等於所述限速值與偏移量之和，若是，則進入第3步，若否，則回到第I
I K
少；
[0028]3、如圖3所示的發動機電子控制單元計算閉環限速控制信號，限速執行器執行閉環限速控制包括以下步驟:
[0029](31)將實時檢測行駛速度與如圖4所示的發動機電子控制單元內預存的阻力項查詢表內的數據進行匹配得到道路阻力項；圖4中X軸表示車輛的行駛速度，單位為km/h，y軸表示阻力項單位為N ；
[0030]行駛速度減去限速值與偏移量之和，將所得差值與如圖5所示的發動機電子控制單元內預存的閉環控制項查詢表內的數據進行匹配得到閉環控制項；圖5中X軸表示行駛速度_(限速值+偏移量)之間的差值，單位為km/h，y軸表示閉環控制項，單位為N;
[0031](32)依次計算出車輛目標牽引力、發動機目標扭矩、平均缸內有效壓力IMEP和所需燃油質量:
[0032]車輛目標牽引力=道路阻力項+所述閉環控制項，車輛目標牽引力表示讓車輛回到目標行駛速度所需要的牽引力；
[0033]當前車速向目標車速變化時通過牽引力作用，閉環控制項作為對道路阻力項的修正項，共同作用於目標牽引力，根據行駛車速、限速值和偏移量進行運算的周期不同而實時變化的，道路阻力項和閉環控制項在本實施例中的變化方式已由圖4和圖5示出。
[0034]發動機目標扭矩=(目標牽引力/速比*發動機飛輪力臂)/傳動系統傳動效率，這裡的速比是從發動機輸出到車輪之間傳動系統的速比；
[0035]平均缸內有效壓力MEP= (2*2 *發動機目標扭矩)/氣缸容積；
[0036]所需燃油質量=平均缸內有效壓力IMEP/ (發動機熱效率*常數)，常數=(燃油熱值*10的六次方*汽缸數)/氣缸容積；
[0037]上述的傳動系統摩擦損耗、速比、氣缸容積、發動機熱效率、常數、空燃比在本實施例的系統搭載到整車上作適應性開發時已經通過標定輸入並存儲於發動機電子控制單元的ROM中，
[0038](33)將所需燃油質量除以噴油器單位時間噴油量得到噴油器目標噴油脈寬；噴油器單位時間噴油量由噴油量的流量特性決定。
[0039](34)將所需燃油質量乘以空燃比得到所需空氣品質，通過公式:所需空氣品質/(60/發動機轉速/2)，計算得到空氣流量；所述發動機電子控制單元從發動機轉速傳感器接收到發動機轉速，將所述發動機轉速和所述空氣流量與如圖6所示的發動機電子控制單元內預存的節氣門開度查詢MAP圖進行匹配得到目標節氣門開度；
[0040]圖6中X方向表示發動機轉速,單位為r/min、y方向表示空氣流量,單位為g/s、z方向表示節氣門開度，單位為％。
[0041](35)所述限速執行器的噴油器執行步驟(33)所得目標噴油脈寬，所述限速執行器的節氣門的開度變化為步驟(34)所得目標節氣門開度。
[0042]4、GPS導航模塊再次檢測車輛所在道路的限速值，將限速值傳送至所述發動機電子控制單元；車速傳感器再次檢測車輛當前行駛速度，將行駛速度傳送至發動機電子控制單元。
[0043]5、發動機電子控制單元對接收到的行駛速度和限速值進行計算，比較行駛速度是否大於或等於限速值與偏移量之和，若是，則回到第3步，若否，則進入第6步。
[0044]6、發動機電子控制單元向限速執行器發出退出閉環限速控制信號，限速執行器接收到退出閉環限速控制信號時，節氣門的開度停止減小，噴油器的脈寬停止減小，關閉制動燈，並通過語音提示系統發出退出限速控制的語音提示。
[0045]完成上述步驟之後再回到第I步，這樣在車輛運行中不斷的循環本實施例的技術方案，一方面實現了對車輛超速時候的減緩減速功能，另一方面可以在道路限速值發生變化時可以及時調整減速或退出減速控制的方案。
[0046]偏移量為對應允許最大車速補償量，在系統搭載到整車並作適應性開發時標定。本實施例依據限速值按比例確定，取限速值的10%。另外偏移量還可以由偏移量輸入單元預先輸入至發動機電子控制單元。
[0047]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種車輛智能限速系統，其特徵在於包括:發動機電子控制單元，連接於所述發動機電子控制單元輸入端的車速傳感器、發動機轉速傳感器和GPS導航模塊，連接於所述發動機電子控制單元輸出端的限速執行器； 所述GPS導航模塊檢測車輛所在道路的限速值，並將所述限速值傳送至所述發動機電子控制單元；所述車速傳感器檢測車輛當前行駛速度並將所述行駛速度傳送至所述發動機電子控制單元；所述發動機電子控制單元接收所述限速值和所述行駛速度並進行計算，向所述限速執行器發出閉環限速控制信號或退出閉環限速控制信號。
2.如權利要求1所述的一種車輛智能限速系統，其特徵在於:所述限速執行器包括節氣門和噴油器；所述限速執行器接收到所述閉環限速控制信號時，節氣門的開度減小，噴油器的脈寬減小；所述限速執行器接收到所述退出閉環限速控制信號時，節氣門的開度停止減小，噴油器的脈寬停止減小。
3.如權利要求1所述的一種車輛智能限速系統，其特徵在於:該系統還包括連接於所述發動機電子控制單元的制動燈和語音提示系統；所述發動機電子控制單元輸出所述閉環限速控制信號時打開制動燈並輸出語音提示，所述發動機電子控制單元輸出所述退出閉環限速控制信號時關閉制動燈並輸出語音提示。
4.一種車輛智能限速方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)GPS導航模塊檢測車輛所在道路的限速值，將所述限速值傳送至所述發動機電子控制單元；車速傳感器實時檢測車輛當前行駛速度，將實時檢測的所述行駛速度傳送至所述發動機電子控制單元； (2)發動機電子控制單元對接收到的所述行駛速度和所述限速值進行計算，比較行駛速度是否大於或等於所述限速值與偏移量之和，若是，則進入步驟(3)，若否，則回到步驟(I); (3)發動機電子控制單元向限速執行器發出閉環限速控制信號，所述限速執行器執行閉環限速控制。
5.如權利要求4所述的一種車輛智能限速方法，其特徵在於所述步驟(3)之後還包括以下步驟: (4)GPS導航模塊繼續檢測車輛所在道路的限速值，將所述限速值傳送至所述發動機電子控制單元；車速傳感器繼續實時檢測車輛當前行駛速度，將實時檢測的所述行駛速度傳送至所述發動機電子控制單元； (5)發動機電子控制單元對接收到的所述行駛速度和所述限速值進行計算，比較行駛速度是否大於或等於所述限速值與偏移量之和，若是，則回到所述步驟(3)，若否，則進入步驟⑶; (6)發動機電子控制單元向限速執行器發出退出閉環限速控制信號，所述限速執行器退出閉環限速控制，並回到所述步驟(1)。
6.如權利要求4或5所述的一種車輛智能限速方法，其特徵在於:所述閉環限速控制包括: 將實時檢測的所述行駛速度與預存的阻力項查詢表內的數據進行匹配得到道路阻力項；實時監測的所述行駛速度減去所述限速值與所述偏移量之和，將所得差值與預存的閉環控制項查詢表內的數據進行匹配得到閉環控制項；依次計算出車輛目標牽引力、發動機目標扭矩、平均缸內有效壓力IMEP和所需燃油質量; 將所述所需燃油質量除以噴油器單位時間噴油量得到噴油器目標噴油脈寬； 將所述所需燃油質量乘以空燃比得到所需空氣品質，通過公式:所需空氣品質/(60/發動機轉速/2)，計算得到空氣流量；所述發動機電子控制單元從發動機轉速傳感器接收到發動機轉速，將所述發動機轉速和所述空氣流量與預存的節氣門開度查詢MAP圖進行匹配得到目標節氣門開度； 所述限速執行器的噴油器按所述目標噴油脈寬執行，所述限速執行器的節氣門的開度變化所述目標節氣門開度。
7.如權利要求6所述的一種車輛智能限速方法，其特徵在於: 所述目標牽引力的計算方法是:目標牽引力=道路阻力項+所述閉環控制項； 所述發動機目標扭矩的計算方法是:目標扭矩=(目標牽引力/速比*發動機飛輪力臂)/傳動系統傳動效率；所述速比是從發動機輸出到車輪之間傳動系統的速比； 所述平均缸內有效壓力頂EP的計算方法是:平均缸內有效壓力MEP=(2*2 Ji *發動機目標扭矩)/氣缸容積； 所需燃油質量的計算方法是:所需燃油質量=平均缸內有效壓力MEP/(發動機熱效率*常數)，所述常數為(燃油熱值*10的六次方*汽缸數)/氣缸容積。
8.如權利要求6所述的一種車輛智能限速方法，其特徵在於:所述偏移量依據所述限速值按比例確定，或由偏移量輸入單元輸入至所述發動機電子控制單元。
9.如權利要求4或5所述的一種車輛智能限速方法，其特徵在於:所述發動機電子控制單元輸出所述閉環限速控制信號的同時打開制動燈，所述發動機電子控制單元輸出所述退出閉環限速控制信號的同時關閉制動燈。
【文檔編號】F02D41/04GK103742279SQ201310726254
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】雷鵬, 杜佳正, 陳衛方, 湯慶乾, 包木森 申請人:東風汽車公司