汽車滑流支持系統的製作方法

2023-12-09 13:23:16 1

專利名稱：汽車滑流支持系統的製作方法
技術領域：
本7>開涉及增強駕員對前面車輛安全滑流的能力以實現燃 泮+經濟性效益的系統和方法。
背景技術：
燃料價格的增加導致消費者購買具有改進的燃料經濟性的車 輛。這種增加也導致消費者以優化燃^f經濟性而i殳計的方式駕馬史他 們現有的車輛。汽車製造商意識到這些不斷增加的燃料價格，並不 斷地/沒計車輛以優化燃並牛經濟性。此外，汽車製造商不斷地Z沒計系 統以幫助消費者能夠以優化燃料經濟性的方式駕馬史他們的車輛。
已經公知滑流(也稱作牽伸)的l故法來提供燃料經濟性效益。 該估文法包4舌駕馬史車輛以緊^艮前面的車輛(也稱作在道車輛)。當前 面的車輛和後面的車輛足夠4妄近時，車輛的空氣動力學布置減小前
面和後面車輛的牽引系悽t (cd)。這種減小轉4匕為^i"前面和後面車 輛的燃並牛經濟性效益。
目前，駕駛員能夠試圖手動進行滑流。然而，這些駕駛員缺少 他們應該與前面的車輛保持最佳範圍距離以優化燃料經濟性的信 息。這些駕駛員缺少關於傾斜度效果、車輪扭矩效果等的具體信息， 而留給駕駛員去猜測多大距離將提供最佳的燃料經濟性。沒有基於 真實世界因素的指導，駕駛員尾隨前面的車輛過近可能要承擔不必 要的安全隱患。此外，試圖手動對前面的車輛進行滑流的駕駛員必須僅依靠他 們的反應，以安全達到他們所猜測的對於燃料經濟性效益所希望的
尾隨3巨離。
因此，希望提供一種用於在主車輛上滑流以通過提供最佳距離 信息以及為了燃料經濟性目的而提供自動速度調節和換檔來幫助 駕駛員的駕駛員支持系統。還希望提供一種與諸如前向碰撞警告系 統的安全系統相結合的駕駛員支持系統。

發明內容
至少部分針對在先系統和方法未解決而遺留的一個或多個需 要或需求，^是出了一種系統和方法。
才是供了 一種在滑流中4吏用的系統。該系統包4舌至少一個用於感 測在道車輛的出現的才幾構。該系統還包括至少一個用於感測主車輛 上與牽引係數的評估有關的因素的機構。另夕卜，該系統包括控制器。
該控制器與用於在道車輛的感測才幾構和用於主車輛的感測衝幾構通 信。該控制器適於計算主車輛尾隨在道車輛的估計的距離範圍，以 優化主車輛的燃衝+經濟性。
提供了一種支持駕駛員努力滑流的方法。該方法包括感測在道 車輛的步-驟。該方法還包4舌感測主車輛的與牽引系婆t的計算有關的 因素的步驟。另外，該方法包括計算主車輛能夠尾隨在道車輛的估 計距離範圍以優化燃料經濟性的步驟。該方法還包括顯示瞬時距離 是提供燃料經濟性效益還是提供損失的步驟。
在不背離權利要求所規定的本發明的範圍和實質的前提下，在 閱讀申請文件和附加權利要求的基礎上，這些和其它實施方式將變
;彈顯而易見。

圖1是示出了一秒跟隨距離時的速度相對於尾隨距離的圖表。 圖2是示出了係數減小百分比相對於尾隨距離的圖表。
圖3是涉及牽引係數減小量與燃料經濟性改進百分比的關係的圖表。
圖4是示例性駕駛員支持系統的示意圖。 圖5是駕駛員支持系統的示例性使用的示意圖。
具體實施例方式
這裡的參考附圖和實例是說明性和非限制性的。圖1至圖3主 要說明了滑流在燃料經濟性上的有利效果。圖4至圖5提供了用於 增強滑流的駕駛員支持系統的示例性、非限制性示意圖。
參考圖1，示出了一輛車輛跟隨另一車輛有一秒跟隨距離情況 下的距離相對於速度的圖表。 一秒跟隨距離描述了這樣一種情況 前面的車輛在to經過一標"^己，並且後面的車輛在一秒之後(to+l) 經過相同的標記。 一秒跟隨距離必然隨速度而變。例如，在兩輛車 輛以大約70mph行馬史時，後面的車輛必須在前面的車輛後面^f呆持大 約31米，以保持一秒跟隨距離。
參考圖2,示出了作用在後面車輛上的作為分離距離(也稱作 尾隨距離)函數的牽引係數(Cd)減小百分比的圖表。當前面車輛 的後{呆險槓與後面車輛的前4呆險4工之間的3巨離是360mm、 2.3m、 5.3m、 15m以及31m時，記錄數據點。牽引係數4皮許多變量影響， 包括尾隨距離以及由前面車輛的形狀產生的尾流的大小和結構。圖2的數據代表具有與後面車輛相同或相似的尺寸和形狀的前面車 輛。在圖2示出的實例中，Cd的減小百分比在大約5m尾隨距離時 達到峰值(大約減小25%),但是Cd的明顯減小百分比保持在大約 31m的尾隨距離處(大約減小15%)。
參考圖3， Cd的減小百分比與燃料經濟性改進的百分比有關。 如圖3所示，當Cd的減小百分比大約是15。/。時，在驅動循環是70mph 和3%MH時燃料經濟性改進的百分比是10%。
參考圖4，示出了將要安裝在主車輛上的示例性系統的示意圖。 示出了 Q計算模塊10。該模塊基於汽車製造商能確定的各種輸入 來計算估計的Cd。這種輸入可以包括主車輛車4侖的車4侖扭矩、主車 輛的車速、主車輛的車輛加速度、車輛傾斜度、以及主車輛輪胎的 輪胎壓力。可以由汽車製造商選擇更多或更少的變量，取決於意在 實現其商業應用的邏輯公式。Cd計算模塊10的輸出是作用在與控 制器40連4妄的主車輛上的估計的Cd。
主車輛上的感測系統20還向控制器40提供輸入。根據汽車制 造商的具體要求，感測系統20能夠向控制器40提供任意數量的輸 入。在其它輸入中，感測系統20能夠提供關於最近的在道車輛的 距離和最近的在道車輛的速度的信息。
為了進行4企測，感測系統20可以包括一個或多個雷達、雷射 雷達、或4見覺系統。感測系統20還可以感測關於偏4元率的凝:才居， 偏航率是車輛圍繞其垂直軸線的角速度。偏航率能夠用壓電式傳感 器和/或賴U/l4成式4專感器測量。感測系鄉充20可以進一步包4舌測量 SWA(方向盤角度)的傳感器。根據汽車製造商意在商業實現整個 駕馬史員支持系統的性質，感測系統20可以包4舌更多或更少的傳感 器。例如，由於實際的發動機扭矩會因道路坡度而偏置，所以包含於限制控制才莫塊(RCM)中的殺牛度率傳感器(pitch rate sensor )可 以允許為上;皮和\或下;皮而調節才莫塊10中描述的測量的Cd。
感測系統20可以包4舌已經處於主車輛中的其它系統(_渚如， 眾所周知的前向碰撞警告系統和自適應巡航(ACC)控制系統)的 傳感器。在福特全5求_技術/>司所擁有的美國專利號7,260,465、 6,968,266、 6,882,923、 6,708,099、 6,560,525和6,502,034中說明或 描述了示例性的適當的ACC系統和部件，每個專利整體結合於此 以供參考。在福特全J求4支術^^司所擁有的美國專利號7,321,817、 7,260,461、 7,197,396、 7，158，015、 7,046,167和5,999,092中i兌明或 描述了示例性的適當的前向碰撞警告系統，每個專利整體結合於此 以供參考。
能夠圍繞主車輛向控制器40提供與燃料經濟性有關的其它輸
入，不管這種llr入是否^皮感測、^皮計算、或者乂人主車輛中的另一系 統淨皮發送。 一些這種因素可能與Cd計算有關，而一些可能無關。燃 料經濟性取決於幾個因素，包括^旦不限於，空氣溫度、主車輛處於 哪個檔位、扭矩變換器的狀態(打開、鎖定或調製)、節流閥的打 開/關閉比率、點火才是前、制動作用率、減速切斷燃衝+、制動系統牽
虧1電流(baking system current draft )。主車輛的有爻文的速度4空制策 略可以提供能夠利用用於滑流的駕駛員支持系統放大的燃料經濟
性效益。
駕駛員輸入模塊30也向控制器40提供輸入。駕駛員輸入模塊 30允許駕駛員打開和關閉整個駕駛員支持系統。汽車製造商能夠匹 配(adapt)開閉開關，使得"關閉"狀態允許駕駛員信息顯示模塊 50顯示燃料經濟性效益的存在，^f旦是4吏控制器40不能與多個車輛 控制系統60中的任一個(諸如動力系控制或制動系統)通信以改 變速度或換檔，乂人而優化燃並牛經濟性效益。在圖4的車輛控制系統
960中指出的具體系統是示例性且非限制性的 一可以預期的是可包
:括其它系統。
可替代地，汽車製造商能夠匹配開閉開關，使得"關閉"將駕
駛員信息顯示模塊50關閉，並且使控制器40不能與車輛控制系統 60通信以改變速度或換檔或制動等等。此外，當用於滑流的駕駛員 支持系統處於"打開"時，駕駛員輸入模塊30允許控制器40和任 一車輛控制系統60適應駕駛員與油門踏板和剎車踏板的交互作用， 以優化燃津牛經濟性歲文益。
控制器40將估計的Cd (來自模塊10的輸出)與理論的Cd (沒 有在道車輛時的Cd)比較，以確定Cd是否減小以及Cd減小的程度。 有多種方式來優化這種比較以使之更全面(robust )。例如，在沒有 前面車輛以便更好地比較的一長段時間裡，可計算理論的Cd和滾動 阻力係數(f。和fs )。這些值能夠基於對瞬時發動機扭矩(發動機控 制模塊(ECM)中的參數)、車速、車輛力口速度、以及可選地車輛 傾斜度和輪胎壓力的知識來估計。熟知的牽引係數基於速度的平
方，其中f;基於速度且f。是常數。該比較將確定是否會產生燃料經
濟性效益以及燃料經濟性效益的程度。
控制器40還適應諸如加速^^反上的壓力或剎車上的壓力的駕 駛員輸入。控制器40還包括管理人機界面(HMI)的邏輯電路、 以及用於範圍優化估計器(其輸出可以是優化的跟隨速度)的邏輯 電路。這種模塊可以優化相對於在道車輛和主車輛的速度的尾隨距 離。在確定尾隨距離的優化範圍的下限時，為了安全起見，汽車制 造商可能選擇對系統不建議更接近前面車輛的 一距離進行硬編碼 (hard-code),即Y吏該更4妻近具有更好的燃料經濟性效益。為了安 全起見，汽車製造商也可能選擇執行公式化方法，諸如不建議比一 秒跟隨距離更接近前面的車輛。如果駕駛員違反任何安全邏輯電 路，換句話說，駕駛員離前面的車輛過近，或者駕駛員跟隨前面的車輛比一秒跟隨距離更近，汽車製造商也可能選擇使用於滑流的駕 駛員支持系統無效，包括任何顯示板。
控制器40還可以與警告系統通信。如果駕駛員違反安全邏輯 電路，那麼可以激活警告系統。用於這種警告系統的邏輯電路可以 是控制器40的一部分、或者處於任一前向碰撞警告系統中，無論 這種前向碰撞警告系統是否與控制器40通信。由這種邏輯電路產 生的警告可以利用任一機構通告給駕駛員，不管是視覺的或聽覺的 或兩者兼有。可替換地或附加地，這種警告輸出可以與和駕駛員信 息顯示模塊50有關的一顯示裝置連接。
控制器40與駕駛員信息顯示模塊50連接。駕駛員信息顯示模 塊50可以以任何方式構造，以允許有關/f並撞的警告和/或主車輛中 的即時或瞬時滑流有利效果或不利效果的顯示。與駕馬史員信息顯示 模塊50有關的硬體能夠顯示取得有利效果的距離範圍以及主車輛 的相對位置。顯示器能夠是數字顯示器或抽象^L覺顯示器。對於福 特、林肯、水星和沃爾沃產品而言，顯示才莫塊50可以包括或包含 用於警告燈杆的平視顯示器(HUD),或與之通信。HUD已經在這 種車輛中與剎車支持系統作為其碰撞警告的 一部分。
控制器40還可以與任意數量的車輛控制系統60通信。車輛控 制系統60可以包括在限制範圍內修正到節流閥的駕駛員輸入的邏 輯電路，以當系統處於"打開"時優化燃料經濟性。例如，如果駕 駛員向加速器施加比所需要的更大的壓力以落在優化尾隨距離範 圍內，那麼用於滑流的駕駛員支持系統可以修正駕駛員的錯誤。為 此，車輛控制系統60可利用諸如ACC系統的技術直接或間接地引 起速度或換檔的調節，該:技術包括但不限於以上作為參考所描述 的。可以預期的是，可以利用除了圖4中示出的邏輯電路以外的邏 輯電^各來實現滑流效果。例如，可以利用除了圖4所示的自動調節 發動機扭矩以在優化距離範圍內跟隨前面車輛的方法以外的滑流 替代方法。例如，ACC控制器能夠基於瞬時測量的發動機扭矩接收 輸入，並且將其與道路上出現前面車輛時的基值比較。根據比較結 果，ACC能夠自動地調節尾隨距離。利用此方法，可以基於距離而 不是基於時間來設定ACC間隙，基於由發動機扭矩計算所確定的 牽引係數的減小量引起的滑流效果來選擇該距離。
參考圖5，示出了滑流系統的使用。在模塊70中，傳感器識別 在道或前面的車輛。在才莫塊80中，向駕馬史員顯示關於在道車輛的 信息。在模塊卯中，駕駛員靠近在道車輛。在才莫塊100中，顯示 有關牽引有利效果的信息，應注意的是主車輛在對在道車輛進行滑 流時，通常接收燃料經濟性的有利效果或不利效果。在模塊110中， 駕駛員激活駕駛員支持系統。在模塊120中，為了更好的燃料經濟 性效益，自動調節駕駛員車輛的發動機扭矩，以優化尾隨距離。能 夠編程來修正駕駛員輸入或替換駕駛員輸入。在模塊130中，由於 駕駛員在油門踏板上施加預定量的壓力、或者在剎車踏板上施加預 定量的壓力、或者關閉系統，或者由於違反內置的安全系統(諸如 一秒跟隨距離)而使系統自己關閉，發動機扭矩返回到真正的駕駛 員需求。在模塊140中，在道車輛以某種其它方式轉動或行動而將 其狀態調節為在道車輛。在這種情況中，發動枳4醜矩返回到真正的 駕駛員需求，並且與駕駛員信息模塊50相關的顯示硬體被清除。
儘管在說明書中已經描述了附加權利要求的至少 一個實施方 式，但本領域技術人員能夠理解，所使用的文字是說明性的文字， 而不是限制性的文字。在不背離由附加權利要求所^L定的本發明的 範圍和實質的前提下，多種變化和修改都是可能的。
權利要求
1.一種在滑流中使用的系統，包括(a)至少一個用於感測在道車輛的出現的機構；(b)至少一個用於感測主車輛上與牽引係數的評估有關的因素的機構；(c)控制器，與所述用於在道車輛的感測機構和所述用於主車輛的感測機構通信，所述控制器適於計算所述主車輛尾隨所述在道車輛的估計的距離範圍，以優化所述主車輛的燃料經濟性。
2. 根據權利要求1所述的系統，進一步包括顯示單元，所述控制 器與所述顯示單元通信以顯示所述距離範圍。
3. 根據權利要求1所述的系統，進一步包括開閉開關和動力系控 制單元，以便當所述開關處於"開，，時，所述動力系控制單元 被構造為自動調節速度和換擋以優化燃料經濟性。
4. 根據權利要求3所述的系統，其中，當所述開關處於"開"時， 所述動力系控制單元不要求駕駛員從油門踏板或剎車踏板輸 入。
5. 根據權利要求3所述的系統，其中，當所述開關處於"開"且 不引起開關轉為"關，，時，所述動力系控制單元說明駕駛員從 油門踏板或剎車踏板的輸入。
6. 根據權利要求3所述的系統，其中，當通過引起所述開關轉為"關，，而使所述開關處於"開"時，所述動力系單元說明駕駛 員從油門踏板或剎車踏板的輸入。
7. 根據權利要求1所述的系統，其中，至少所述用於感測在道車 輛的才幾構/人由雷達、雷射雷達和^L覺裝置組成的組中選擇。
8. 根據權利要求1所述的系統，其中，至少所述用於感測與牽引 係數有關的因素的機構從由雷達、雷射雷達和i見覺裝置組成的 組中選擇。
9. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述與牽引係數有關的因 素包括車輪扭矩、速度、加速度、傾斜度和l侖胎壓力。
10. —種包括如權利要求1所述的系統和前向碰撞警告系統的車輛。
11. 一種支持主車輛中的駕駛員進行滑流的方法，包括(a) 感測在道車輛； ，(b) 感測主車輛的與牽引系悽t的計算有關的因素；(c) 計算所述主車輛能夠尾隨所述在道車輛的估計距離 或者估計距離範圍以優化燃料經濟性；以及(d) 顯示瞬時距離是否產生燃並+經濟性效益。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中，所述顯示步驟進一步包 括顯示瞬時距離是否產生燃料經濟性損失。
13. 衝艮據權利要求11所述的方法，進一步包括在沒有駕駛員輸入 時自動調節所述主車輛的速度，以將所述主車輛移動進入所述 估計範圍或者將所述主車輛的位置保持在所述估計範圍中。
14. 根據權利要求11所述的方法，進一步包括在沒有駕駛員輸入 時自動改變所述主車輛的檔位，以將所述主車輛移動進入所述 估計範圍或者將所述主車輛的位置保持在所述估計範圍中。
15. 根據權利要求11所述的方法，進一步包括說明駕駛員輸入時 自動調節所述主車輛的速度，以^l奪所述主車輛移動進入所述估 計範圍或者將所述主車輛的位置保持在所述估計範圍中。
16. 根據權利要求11所述的方法，進一步包括說明駕駛員輸入時 自動改變所述主車輛的檔4立，以爿尋所述主車輛移動進入所述#" 計範圍或者將所述主車輛的位置保持在所述估計範圍中。
17. —種支持主車輛中的駕馬史員以改進燃料經濟性的方法，包括(a) 感測在道車輛；(b) 接收所述主車輛的與燃料經濟性有關的輸入；(c) 計算所述主車輛能夠尾隨所述在道車輛的if巨離或f巨 離範圍以優化燃料經濟性；以及(d) 顯示瞬時距離是否產生燃津十經濟性效益。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中，所述與燃料經濟性有關 的因素是速度、與所述在道車輛的距離、牽引係數、扭矩變換 器的狀態、節流閥的打開/關閉比率、點火提前、制動作用率、 制動系統牽引電流和減速切斷燃並牛中的一個或多個。
全文摘要
提供一種汽車滑流支持系統，增強駕駛員對前面車輛安全滑流的能力以實現燃料經濟性效益。該系統包括至少一個用於感測在道車輛的出現的機構；至少一個用於感測主車輛上與牽引係數的評估有關的因素的機構；控制器，與用於在道車輛的感測機構和用於主車輛的感測機構通信，所述控制器適於計算主車輛尾隨在道車輛的估計的距離範圍，以優化主車輛的燃料經濟性。
文檔編號B60W30/16GK101607553SQ20091014644
公開日2009年12月23日 申請日期2009年6月4日 優先權日2008年6月17日
發明者亞裡克斯·米勒, 安東尼·傑拉爾德·金, 約翰·柯蒂斯·希基, 羅伯特·利茨, 阿龍·L·米爾斯 申請人:福特全球技術公司