CN202827165U - 一种实时车速控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种实时车速控制装置，包括车速传感器和车速控制装置，还包括储存单元，用于存放与路段信息相匹配的限速信号；车载GPS，用于获取当前路段信息和所述限速信号，输出与当前路段信息相匹配的当前限速信号；电子控制单元，用于对比所述当前限速信号和所述车速传感器提供的车速信号，将与对比结果相应的车速调节信号输出至所述车速控制装置。当前速度为V，当前道路限速为Vs：当V＞120％Vs时，ECU将对车速进行干预，即通过车速控制装置对当前车速进行控制，来达到控制车速的目的。本装置通过电子控制的方式对车辆速度进行限速控制，通过车辆限速的控制，可以很大限度地减小因车祸带来的经济损失，也提高了驾驶员的安全保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车速控制，尤其是一种实时车速控制装置。
背景技术
机动车交通事故中，究其原因，多数为开快车所致，其中还包括由于对路况不熟导致的转弯速度过快所引起的。这是因为超速行驶的车辆在发生意外情况时，司机反应时间需要0.5秒左右才能采取紧急制动措施，而在这段时间内，机动车还将继续驶出一段距离。采取制动后，由于惯性及道路与轮胎之间的摩擦系数等因素，车辆只有经过相当一段距离之后才能完全停住，根据计算，当司机发现意外情况到车辆完全停住的距离可达几十米，而事故中的撞人撞车情况多发生在这段距离内。为有效避免此类交通事故的有效方法是机动车辆限速行驶。不同路段设有不同级别的限速标志，规定了各类车辆的最高时速。尽管相关措施的实施，但由于路况复杂，每段路的限速又各不相同，驾驶人员很容易在疏忽下超速，或者在不熟悉路况的情况下，急转弯前未减速，导致事故发生。
为解决上述问题，现有的车载GPS导航仪已能对车辆的超速做出声光警报，以此提醒司机超速的行为，但是，现有的车载GPS导航仪还不能对车辆的车速进行自动控制。
因此，中国专利公告号CN101554836，公告日2011年06月29日，名称为“限速感应及车速控制装置”中公开了一种限速感应及车速控制装置，其包括限速信号发生及车载接收装置、车速传感器、车速控制装置和电子控制单元，所述的限速信号发生及车载接收装置由限速发射装置和车载GPS组成，所述的车速控制装置包括节气门控制电机和加速踏板传感器；车载GPS、车速传感器、节气门控制电机和加速踏板传感器均接入电子控制单元。该中国专利可根据限速发射装置和车载GPS的信号比较，通过电控实现车辆速度的控制，并利用GPS准确的定位来实现限速的精确感应和接收。
但是，由于该中国专利“限速感应及车速控制装置”仍存在设备复杂的缺陷，尤其是限速发射装置内需要预先编辑好相应道路的限速信息并被安设于该段道路上，每段路的限速几乎都不一样，因此，需要设置足够多的限速发射装置。当路段信息发生变化时，还要对每一个限速发射装置进行升级。实际驾驶途中，部分路段地形复杂，如果对等级较低的道路也设置限速发射装置，硬件投入成本将是天文数字，当限速发射装置出现故障时，维修成本也很大，若不及时维修则会引起误导，严重的还会带来行车安全事故。限速发射装置还需要占用一定的频率资源，从而造成无线电设备之间的互相干扰。另外，虽然道路限速信号可以通过接收限速发射装置的信号获得，但随着车流量的不断增加，不熟练的新手驾驶员数量的增加，导致违章驾车行为的增多，交通事故频发。特别是随着车流量的增多，路况将变得越来越复杂，仅仅有路段限速信息是远远不能满足目前行车安全的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单，能自动有效地控制车速的实时车速控制装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实时车速控制装置，包括车速传感器和车速控制装置，还包括
储存单元，用于存放与路段信息相匹配的限速信号；
车载GPS，用于获取当前路段信息和所述限速信号，输出与当前路段信息相匹配的当前限速信号；
电子控制单元，用于对比所述当前限速信号和所述车速传感器提供的车速信号，将与对比结果相应的车速调节信号输出至所述车速控制装置。
进一步设置为：还包括接入所述电子控制单元的自动巡航系统，该自动巡航系统中设定的最大行车速度不大于所述当前限速信号。
采用上述技术方案，自动巡航系统中设定的最大行车速度不大于当前限速信号，也即自动巡航系统是保证车辆根据预先设定的速度Vp进行行驶，而该预先设定的速度Vp不大于当前该路段道路限速Vs，且不同路段的最高限速不同。当车辆从高限速路段进入低限速路段内时，ECU能将自动巡航系统中所预先设定的速度Vp与车载GPS内储存单元中所储存的该路段道路限速Vs进行比较，然后通过车速控制装置的调节下将车速降下来，从而保证车辆能提前减速，以小于或等于该路段道路限速Vs进入该路段，进而保证车辆即使在自动巡航系统工作的状态下也能自动有效地控制车速。
进一步设置为：设有采集并向所述电子控制单元发送转向信号的转向角传感器。
采用上述技术方案，转向角传感器被安设于方向盘上，并被用来检测方向盘的转向角信号，该转向角信号紧接着被传送至ECU内，并与ECU预先设定的安全转弯速度进行比较。当转向角大于30°时，即可判断车辆在进行转弯，此时ECU会主动通过车速控制装置来降低车辆的速度至安全转弯速度，以保证车辆以安全的转弯速度进行转弯。
进一步设置为：所述车速控制装置包括受控于所述电子控制单元的节气门控制电机和加速踏板传感器。
采用上述技术方案，节气门的作用是控制发动机的进气流量，决定发动机的运行工况，而驾驶员可通过操纵加速踏板来操纵节气门开度。加速踏板传感器是一个无极电的双电位器传感器，加速踏板位置的变化会引起相应电阻值的线性变化，而产生不同的电信号，并将此电信号送给ECU，ECU根据电信号的大小通过控制节气门控制电机来对节气门进行调节，从而达到驾驶员所想要的车速。在ECU获得车载GPS内所储存的相应路段道路限速Vs和车辆当前速度V两个相应的信号后，立即进行相应的处理，对车速V和道路限速Vs进行比较：
当V≤Vs时，一切正常；
当V＞Vs时，相应的装置开始工作。在道路上形式的车辆由于经常会做超车动作，就势必会出现短期的超速现象，所以给车辆留有一定的超速范围。比如先假设将超速范围定120％Vs(实际应用时，可以根据道路上的实际情况来设置最高超速范围)，当Vs＜V≤120％Vs时，可由相应的声音或灯光形式进行警示；直到当前车速V≤120％Vs时，声音或灯光形式的警示停止工作；而当V＞120％Vs时，ECU将对车速进行干预，即通过节气门控制电机对节气门进行控制，来达到控制车速的目的。
进一步设置为：所述车速控制装置包括受控于所述电子控制单元的控制喷油嘴流量的喷油嘴调节阀和加速踏板传感器。
采用上述技术方案，喷油嘴是用来控制给发动机的燃油供应量的多少，由此来调节发动机的功率。在ECU获得车载GPS内所储存的相应路段道路限速Vs和车辆当前速度V两个相应的信号后，立即通过喷油嘴调节阀和加速踏板传感器的处理，对车速V和道路限速Vs进行比较并调整。
进一步设置为：所述车速控制装置包括受控于所述电子控制单元的控制油刹车机构内刹车泵流量的刹车泵调节阀和加速踏板传感器。
采用上述技术方案，油刹车机构由刹车总泵和刹车油储罐组成，他们一头连着刹车踏板，一头连着刹车油管，刹车总泵内储有刹车油，并有出油口和进油口。踩下刹车踏板后，刹车总泵将液压油压到分泵，分泵内部的活塞受到液压力开始移动并刹车片推动对车轮进行制动，从而起到对车辆刹车的功能。通过ECU的控制，可以控制安装于刹车总泵上的刹车泵调节阀，而刹车泵调节阀可对控制刹车总泵流量进行控制，因此能在ECU获得车载GPS内所储存的相应路段道路限速Vs和车辆当前速度V两个相应的信号后，立即通过刹车泵调节阀和加速踏板传感器的处理，对车速V和道路限速Vs进行比较并调整。
进一步设置为：包括超速提示装置，该超速提示装置为受控于所述电子控制单元的扬声器。
采用上述技术方案，当车辆当前速度V接近乃至超过道路限速Vs时，扬声器主动启动并提醒司机。
进一步设置为：所述超速提示装置还包括受控于所述电子控制单元的警示灯。
采用上述技术方案，当车辆当前速度V接近乃至超过道路限速Vs时，警示灯主动启动并提醒司机。
再进一步设置为：所述车载GPS为便携式车载GPS，该便携式车载GPS和电子控制单元间连接有用于信号转换传输的信号转接器。
采用上述技术方案，车辆内部设备安装空间始终是紧缺的，而传统的车载GPS采用与电子控制单元集成的方式来发挥功能，这不利于车辆内部空间利用率的提高。而现有的许多电子设备，如苹果系列的IPAD，或者各新兴的智能手机等均带有GPS系统，这些设备随用随带，上车时候可直接连接使用，下车时候可直接带走，这样并不固定占用车内有限的安装空间。便携式车载GPS通常具有自身的网络连接功能，该网络连接功能一般采用特定的网络协议进行数据接收和发送，而信号转接器则能接收并解析该便携式车载GPS的信号，然后转换成电子控制单元所能识别的信号后传输给电子控制单元，从而使得电子控制单元能根据便携式车载GPS所提供的路况信息作出相应的车速控制判断。
本实用新型的有益效果是：车速传感器的作用是用来感应车辆当前速度V，超速提示装置的作用是用来提醒司机超速并主动通过ECU对当前速度V进行调整，使其低于当前道路限速Vs：
当V≤Vs时，一切正常；
当V＞Vs时，相应的装置开始工作。在道路上形式的车辆由于经常会做超车动作，就势必会出现短期的超速现象，所以给车辆留有一定的超速范围。比如先假设将超速范围定120％Vs(实际应用时可以根据道路上的实际情况来设置最高超速范围)，当Vs＜V≤120％Vs时，可由相应的声音或灯光形式进行警示；直到当前车速V≤120％Vs时，声音或灯光形式的警示停止工作；而当V＞120％Vs时，ECU将对车速进行干预，即通过车速控制装置对当前车速进行控制，来达到控制车速的目的。
本装置通过电控实现了对车辆内部装置的合理控制，由此实现对车辆限速的控制，特别是道路交通日益发达的限制，车辆的限速在很大程度上减小因车祸带来的经济损失，也更好地提高了车辆行驶时对自身以及对周围环境的安全。
附图说明
图1为本实用新型实施例的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
如图1所示，本实施例包括便携式车载GPS、信号转接器、车速传感器、车速控制装置和ECU，车载GPS、车速传感器和车速控制装置均与电子控制单元电连接。该车载GPS上设有编辑有道路限速信息的储存单元。车速传感器的作用是用来感应车辆当前速度V，当车载GPS处于某一路段时，车载GPS将自动获取该路段的位置以及储存单元内的相应限速信息，此时与该车载GPS电连接的ECU将获得该路段的最高限速Vs信息并与当前速度V进行比较，以便ECU根据车况和路况信息引导车速控制装置做出相应控制。其中，信号转接器用于接收并解析便携式车载GPS所发出的信号，并将该其转换成电子控制单元所能识别的信号后传输给电子控制单元。
车速传感器采用霍尔车速传感器，其结果主要由齿圈、霍尔元件、永久磁铁和电子线路等组成。工作原理是永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通向触发齿圈，这时，齿圈相当于一个集磁器，由齿圈旋转引起穿过霍尔元件的磁场变化，从而引起霍尔电压变化，最后通过电子线路变换成标准脉冲电压。在车轮转轴上安装一非磁性的圆盘，在圆盘的边缘等距离的黏贴上磁钢，磁钢为永久磁铁分割成的小磁块，具有较强的磁性。将霍尔元件固定在距离磁块平面1mm-3mm处，当磁块与霍尔元件相对位置发生变化时，通过霍尔元件次面的磁场强度就会发生变化。随着圆盘的旋转，磁场强度就发生周期性的变化。当磁块靠近霍尔元件时，穿过霍尔元件的磁场较强，当霍尔元件位于磁块之间时，磁力线分数，霍尔元件输出低电平；当磁场减弱时，霍尔元件输出高电平，使得在车轮转动过程中，霍尔开关输出连续的脉冲信号。得到脉冲信号的放大整形以及相应的换算都由ECU来完成，并得到相应的车速V。
该装置上还包括自动巡航系统和安设于方向盘上的转向角传感器，该自动巡航系统和转向角传感器均接入电子控制单元。自动巡航系统是保证车辆根据预先设定的速度Vp进行行驶，但是由于不同路段的最高限速不同，当车辆从高限速路段即将进入低限速路段内时，ECU能将自动巡航系统所预先设定的速度Vp与自车载GPS内储存单元中所储存的该路段道路限速Vs进行比较，然后通过车速控制装置的调节下，将车速降下来，从而保证车辆能提前进行减速，实现以小于或等于该路段道路限速Vs进入该路段，即使车辆在自动巡航系统工作的状态下也可自动有效地控制车速。转向角传感器被安设于方向盘上并被用来检测方向盘的转向角信号，该转向角信号紧接着被传送至ECU内，根据ECU预先所设定的安全转弯速度进行比较，当转向角大于30°时即可判断车辆在进行转弯，此时ECU会主动通过车速控制装置来对车辆速度进行减速，直至至安全转弯速度，以保证车辆以安全的转弯速度进行转弯。
车速控制装置包括节气门控制电机和加速踏板传感器，节气门控制电机和加速踏板传感器分别接入电子控制单元。在ECU获得车载GPS内所储存的相应路段道路限速Vs和车辆当前速度V两个相应的信号后，立即进行相应的处理，对车速V和道路限速Vs进行比较：当V＞120％Vs时，ECU记录下加速踏板此时的电信号I，并且ECU控制节气门控制电机以较小的加速度反转，然后根据加速踏板位置的变化情况来工作。当加速踏板传感器传来的电信号比记录的电信号I大时，那ECU继续控制节气门控制电机反转(减速的方向转动)，继续减速，即使司机继续踩下加速踏板，由于电机不再正向(加速方向)转动，所以节气门开度不会增加，因此车速不会增加。而ECU一直在对车辆当前速度V和电信号I进行分析。当加速踏板传感器传来的电信号小于之前超速20％时记录的电信号I时，节气门控制电机恢复正常。如果加速踏板传感器所传来的电信号一直大于电信号I，那么ECU会在车速V≤Vs时恢复正常。并且会对此时的加速踏板传感器所传来的电信号I1与电信号I进行比较分析，如果现在的电信号I1与记录的电信号I的差值(I-I1)＞设定值时，ECU仍不能按照加速踏板传感器传来的信号来工作，而是通过节气门控制电机缓慢正转，防止在电机反转时，由于司机疏忽而继续踩加速踏板；当ECU恢复正常时，车速剧增，此时很容易导致交通事故。
本实用型新还包括超速提示装置，该超速提示装置包括与电子控制单元输入端电连接且用于声音提醒车辆超速的扬声器1和用于灯光提醒车辆超速的警示灯2。当车辆当前速度V接近乃至超过道路限速Vs时，扬声器1和警示灯2启动并提醒司机。
本装置通过电控实现了对车辆内部装置的合理控制，由此实现对车辆限速的控制，特别是道路交通日益发达的限制，车辆的限速在很大程度上减小因车祸带来的经济损失，也更好地提高了车辆行驶时对自身以及对周围环境的安全。
Claims (9)
1.一种实时车速控制装置，包括车速传感器和车速控制装置，其特征是：还包括
储存单元，用于存放与路段信息相匹配的限速信号；
车载GPS，用于获取当前路段信息和所述限速信号，输出与当前路段信息相匹配的当前限速信号；
电子控制单元，用于对比所述当前限速信号和所述车速传感器提供的车速信号，将与对比结果相应的车速调节信号输出至所述车速控制装置。
2.根据权利要求1所述的实时车速控制装置，其特征是：还包括接入所述电子控制单元的自动巡航系统，该自动巡航系统中设定的最大行车速度不大于所述当前限速信号。
3.根据权利要求1或2所述的实时车速控制装置，其特征是：设有采集并向所述电子控制单元发送转向信号的转向角传感器。
4.根据权利要求1所述的实时车速控制装置，其特征是：所述车速控制装置包括受控于所述电子控制单元的节气门控制电机和加速踏板传感器。
5.根据权利要求1所述的实时车速控制装置，其特征是：所述车速控制装置包括受控于所述电子控制单元的控制喷油嘴流量的喷油嘴调节阀和加速踏板传感器。
6.根据权利要求1所述的实时车速控制装置，其特征是：所述车速控制装置包括受控于所述电子控制单元的控制油刹车机构内刹车泵流量的刹车泵调节阀和加速踏板传感器。
7.根据权利要求1所述的实时车速控制装置，其特征是：包括超速提示装置，该超速提示装置为受控于所述电子控制单元的扬声器。
8.根据权利要求7所述的实时车速控制装置，其特征是：所述超速提示装置还包括受控于所述电子控制单元的警示灯。
9.根据权利要求1所述的实时车速控制装置，其特征是：所述车载GPS为便携式车载GPS，该便携式车载GPS和电子控制单元间连接有用于信号转换传输的信号转接器。
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