专利名称：可配置的电子制动换挡互锁超控的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及制动器变速器换挡互锁系统的手动超控，更准确地说，涉及一种电子超控功能，在停放车辆的短暂时机里，它允许驾驶者采取审慎的行动将车辆的变速器置于非锁定的状态。
背景技术：
制动换挡互锁(BSI)功能，也被称为制动器变速器换挡互锁(BTSI)，是一种常用的防溜车盗窃功能，它将变速器挡位范围选择机构的自动变速器换挡杆部分锁定在驻车位置，以使它只能在点火开关置于运行或启动位置时才能被释放——因此需要点火钥匙。作为进一步防止非预期移动的保险，从驻车位置释放换挡杆也需要压下(即起动)车辆的制动踏板。当关紧并离开车辆时，在允许点火钥匙从点火开关上移除之前，常规的BTSI系统进一步需要变速器换挡杆置于驻车位置。很多司法辖区的法规要求有这样的互锁装置，如 美国的FMVSS 114(联邦机动车安全标准114)。典型的BTSI系统在挡位范围选择机构中使用弹簧推进的电磁回位锁定销，其防止换挡杆移离(即移出)驻车位置。常规的变速器挡位范围定为PRNDL，包括驻车、倒车、空挡、驾驶、低速。BTSI互锁电磁线圈和锁定销选择性地禁止或准许由驻车位置向非驻车位置改变(即倒车、空挡、行驶和低速)。如果电子系统故障或电磁线圈释放锁销功能失常，根据FMVSS 114和全球大多数相似法规，允许使用可选择的、机械的手动超控，而且制造商通常将它包含在内。然而，为了保持一些想要的防盗属性以及阻止消费者对它的非维修性使用，FMVSS 114和大多数相似法规要求手动超控设计只能通过工具或钥匙使用或操作。因为“维修专用”的手动超控机构被规定为难以使用和很少用到，硬件通常设计为只能经受低频(即低工作循环)使用。如果频繁使用或者被非修理技术人员使用，这些常规的维修用的手动超控机构可能很容易损坏。由于经济的和复杂性管理的原因，车辆制造商通常希望将单一的硬件设计用于特定的车型，不论该车型出售到全球市场的哪里。然而，在需求、相关法规以及与一些硬件(例如BTSI系统和它的机械的维修用的超控)相关的消费者行为上，存在显著的区域性差异。这种差异的范围从禁止包含机械的维修用的超控的司法辖区，延伸到那些很多司机需要日常使用超控并且宁愿删除BTSI的司法辖区。例如，在东南亚的一些市场，溜车盗窃不经常发生。因此，没有实施规定BTSI系统的相应的法规。此外，该地区的很多市区有长期的停车空间不足的特点。在很多这样的地方，已经形成惯例，并且经常被要求双行停车(即沿着街道边缘和在停车场内，成平行的两排)，同时将阻挡车通过使变速器置于非驻车位置(即空挡)锁闭，车辆的驻车制动器关闭，车轮成一条直线，以便于其他车辆的驾驶者可以根据需要将它们推开，以接近被阻挡的停车位——无论是到达或者离开时。因为大部分东南亚车辆包含手动挡变速器，并且没有BTSI或其他防止空挡驻车的功能，所以很容易的发展了出这种习俗。然而，这种消费者行为已经迁移到该地区逐渐增长的自动变速器市场部分的驾驶者当中。装备有标准的符合FMVSS 114规定的BTSI和机械的维修用的超控的自动变速器车辆的驾驶者，为了他们“空挡”驻车的目的，被迫使用这种超控。这导致了与手动超控过度使用有关的问题，而手动超控被规定为仅支持低工作循环、维修专用的使用。此夕卜，FMVSS 114规定的以工具或钥匙使用的设计性的不便，已经导致了消费者对其人体工程学和易用性的不满。一些车辆制造商已经推出了专为这些市场重新设计的机械的手动超控硬件，对于驾驶者的日常使用，它足够易用也足够耐用。这些设计具有暴露的按钮，不需要工具使用或起动，同时像维修性超控一样，它完全手动并且没有制动器起动的要求。尽管这些设计已经被消费者欣然接受为对他们的最重要问题的显著改 进，它们代表了形成或者增加其他问题的一个折衷解决方案。首先，这样高工作循环的机械的手动超控硬件通常更昂贵，并且，对车辆制造商来说增加了加工、工程和复杂性成本。然而，最重要的是，通过提供完全不受约束的轻松使用，BTSI实现其两个首要设计目标的能力受到彻底的削弱；即，防溜车盗窃和从驻车换挡时必需的制动器起动。此外，这些按钮很容易被停放的车辆内的儿童或者前座乘客接触到，如果换挡杆移动导致了车辆移动，他们可能无法迅速的使用刹车。本发明克服了两种类型手动超控的缺点，且对合乎任何特定司法辖区需要的属性没有折衷或削弱，同时没有增加成本和复杂性。
发明内容
本发明的优势在于，在停放车辆时，容许车辆驾驶者选择是否将其置于允许其他人在本人离开后推动车辆的状态(即无点火钥匙时置于空挡)。将钥匙移除之后，在一个时间窗口之内，驾驶者有机会把变速器换挡到非驻车位置(这样车辆将可以被移动)。如果在这个时间窗口之内没有这么做，车辆将被置于需要使用点火钥匙来释放互锁的状态。如此，当不需要使车辆可移动的能力时(即不是双行停车)，可以保持完全的防盗保护。除了常规的、电子控制单元(ECU)驱动的BTSI系统中已有的硬件之外，不需要额外的或者特殊的硬件。ECU内的功能控制软件可以制造成可配置的，以便于可以全球通用，带有的易设置(可配置)的软件标志可基于司法辖区和/或消费者对此功能的许可准许或禁止该功能。在本发明的一个方面，提供了一种方法和装置，用于机动车的制动换挡互锁的电子超控，其允许车辆在驻车且没有钥匙时可以被人工推动。当检测到车辆处于驻车状态，同时变速器位于驻车位置并且点火钥匙可移除或已经移除的时候，启动一个时间窗口。选择非驻车位置是被禁止的。在这个时间窗口内，本发明监控制动踏板的起动。当制动踏板在这个时间窗口之内被起动时，制动换挡互锁的超控被启动，从而允许选择非驻车位置挡位。在预设的时间或事件(例如驾驶室门被打开后)之后，此时间窗口终止，禁止换挡杆从驻车位置进一步移动，直到下一个点火钥匙周期。除了以上阐明的驻车方面的应用之外，如果地方法规允许，本发明可用于能够在不必点火开关上留下钥匙的情况下平拖车辆(例如在居住式旅行车后拖一辆车)。因此本发明将为被拖车辆提供更高的防盗安全性。
图I是显示包括BTSI的车辆系统的示意性框图。
图2是显示典型的现有技术系统允许换挡杆移出驻车位置的条件的逻辑图。图3是显示根据本发明启动手动超控的条件的逻辑图。图4是显示本发明的一种优选方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，变速器挡位范围选择系统10包括支承换挡杆12的基座11。电磁线圈13控制与换挡杆12连接的锁定销14。锁定销14通过弹簧与换挡杆12相互作用，以便于当换挡杆12置于驻车位置时不能被移动出驻车位置，除非电磁线圈13对抗弹簧(未显示)缩回锁定销14。控制器15 (例如车身控制模块)与电磁线圈13连接，用以在需要时使锁定销14缩回。控制器15从安装于驾驶杆17上的点火开关16接收点火开关信号。换挡杆12可以与变速器24机械连接，以直接(例如通过变速线12a)控制变速器挡位范围选择，或者可以与控制器15和变速器24通过换挡杆位置传感器18或其他独立装置连接，以识别和传达驾驶者想要的(即要求的)变速器挡位范围位置(例如在线控换挡系统内)。变速器挡位范围传感器29确定变速器24目前位于什么挡位范围，并提供相应的信号给控制器15。控制器15进一步从连接制动踏板机构20的制动传感器19接收输入信号，以识别制动踏板何时被起动。控制器15进一步连接于远程启动器21，以监控远程启动功能何时处于活动状态(即发动机处于运转状态，但是点火钥匙不在点火开关上)。控制器15也从驾驶室门半开传感器23接收“门未关紧”信号，目的在下面解释。在图I所示系统中，机械的手动超控(MOR) 22包含以释放换挡杆12的方式使用及物理移动锁定销14的机械装置。在本发明的系统中，本发明的超控的电子手段完全摆脱了对轻松使用、高工作循环的机械的M0R22的需要。然而，可选的、可以通过工具使用的、低工作循环版本的M0R22可以被保留，以便在与超控的电子手段不相容的电子或机电故障的状态下进行车辆维修。因此，在法律允许的地区，本发明可以被视为提供了一种辅助性的电子MOR功能。如果可供选择的维修途径没有过于缓慢或困难，可选的维修用超控组件以及与它们相关的额外费用可以完全取消，以便于提供单一的整体换挡杆设计，而不附带任何机械的 MOR。图2总结了控制器中执行的用于释放BTSI以允许挡位换出驻车位置以便驾驶车辆(即当钥匙在点火开关中时)的现有技术的逻辑。与门25具有接收指示制动器踏板是否压下的“制动器开启”信号的第一输入。与门25从或门26接收第二输入，或门26接收显示换挡杆是否在驻车位置的第一逻辑信号和显示目前换挡杆挡位是否不可用或不可知(例如由于变速器挡位范围传感器29故障)的第二逻辑信号。如果换挡杆在驻车位置或者它的位置不可知，则从或门26提供一个高逻辑电平信号给与门25。与门25的第三输入从点火开关接收“点火”信号。与门25的第四输入具有来自反相器27的反相逻辑电平，反相器27在其输入端接收显示远程起动序列是否激活的“远程起动”状态信号。因此，第四输入具有高逻辑电平信号，显示何时远程起动没有进行。只有在以下条件同时存在时，与门25才提供高逻辑电平输出信号1)制动器激活，2)变速器和换挡杆在驻车位置(或它的位置未知)，3)点火开关处于运转位置，并且4)远程起动过程没有激活。响应于来自与门25的高逻辑电平信号，驱动电路28提供电力给电磁线圈以解锁换挡杆，以便车辆驾驶者能够将换挡杆移出驻车位置。除了图2中示出的BTSI解锁条件，本发明还执行图3中总结的逻辑，以准许在点火钥匙不在的特定情况下挡位换出驻车位置。本发明可以被视为一种电子辅助手动超控功能。在一个优选的实施例中，根据控制器中两个配置位或标记，启用辅助性的MOR功能，其中两个配置位或标记必须都设置为“开”。第一位是“钥匙拔出BTSI激活许可”标记，其基于车辆被销售和使用的目标国家或司法辖区的法规和功能需求设置(最好由车辆制造商或服务供应商进行)。第二位是“钥匙拔出BTSI激活启用”标记，它可以由消费者和/或车辆所有者使用车辆人机界面(HMI)和/或维修工具进行配置。在本发明中，钥匙锁止电磁阀的操作没有变化，这是由于在点火钥匙能够移除之前，仍然需要PRNDL换挡杆置于驻车位置。如果这两个配置位的设置允许，电子BTSI电磁线圈激活功能扩展到包括一段预设的时间(例如点火钥匙取下之后的三十秒)。因而BTSI电磁线圈的激活可以通过踩下制动踏板(即与点火钥匙处于运行位置时相同)获得，以允许换挡杆移出驻车位置。因此，需要所有者采取审慎的行动，以便于当他们放弃此审慎的行动时，车辆将在受BTSI功能持续防盗保护的状态驻停。在优选的实施例中，此30秒计时器终止或驾驶室门打开，则立即停止电 子BTSI超控功能。参照图3，一个优选实施例的控制器逻辑的模式为，与门30接收到显示驾驶室门关闭的第一信号，同时30秒退出计时器仍然活动并且在倒数。输入到与门30的第二逻辑信号包含制动器开启信号。第三输入对应于被设置为启用电子MOR功能的两个配置位。与门30的输出耦合到的驱动电路31，用于以常规方式操纵电磁线圈。可选择地，本发明可以通过变速器线控换挡(SBW)系统在车辆中实施。在SBW系统中，对于从换挡杆挡位传感器18或其他独立装置(例如旋转式选择器旋钮或开关)输出的驾驶者挡位范围选择请求信号，SBff挡位选择控制器32使其生效或无效化，随即输出电子挡位范围选择控制信号至变速器24或提供直接的物理挡位范围选择控制(例如通过变速线12a)。在一个SBW实施例中，与门30的输出被提供给SBW控制逻辑，或者并入这一逻辑内，以根据情况提供电子MOR功能。图4中更详细地示出了本发明的一种方法。在步骤35中，车辆正在行驶，同时钥匙在点火开关上。在步骤36进行一次检测，以确定换挡杆是否置于驻车位置。如否，继续进行检测。当换挡杆被置于驻车位置时，本方法进入步骤37，此时驾驶者关闭点火开关，并从点火开关上拔下点火钥匙。响应于换挡杆置于驻车位置并且点火钥匙被移除，车辆被探测为处于驻车状态。此时，BTSI锁定功能使换挡杆(和变速器)被锁定于驻车位置。在步骤38进行检测，基于“钥匙拔出BTSI激活许可”配置位，决定是否允许启用电子MOR功能。如果不允许，本方法于步骤39完成，且BTSI电磁线圈仍处于无效状态。如果此功能被允许，那么在步骤40进行检测，以确定此功能是否已被消费者启用(通过检查“钥匙拔出BTSI激活启用”配置位)。如果未启用，本方法于步骤39完成。如果此功能已被启用，那么在步骤41启动定时器，对应于预设的时间，比如30秒。定时器确立驾驶者操作窗口，在此窗口内，电子MOR功能将被提供给驾驶者。如下所示，随着预设时间的终止(即实耗时间等于预设时间)或者当驾驶室门打开(或者驾驶者采取任何其他所需的动作)，驾驶者操作窗口可以被终止。随着计时器的运行，在步骤42进行检测，以确定驾驶室门是否半开(即开)。只要门一打开，电磁线圈就立即在步骤39被无效化。如果门尚未打开，则在步骤43进行检测，以确定定时器是否已经终止。如已终止，则返回步骤39并且使电磁线圈无效化。如果时间未终止，则在步骤44进行检测，以确定制动踏板是否已被压下(即制动传感器被激活)。如否，在步骤45，则电磁线圈继续无效化或者锁定。可选择地，在SBW系统中，任何移出驻车位置的换挡请求在步骤45被无效化。然后继续返回步骤42，继续检测车门状态。如果制动器在步骤44已被压下，则BTSI电磁线圈在步骤46被起动(即解锁)。在一个SBW实施例中，开启挡位换出驻车位置的要求有效的状态。然后返回步骤42。从而，在这个驾驶者操作窗口内，只要制动踏板被检测为起动且预设的时间期限没有终止，电子手动超控功能就允许驾驶者将换挡杆移出驻车位置。本发明提供了一种软件解决手段，它可以被全球性地跨越车辆生产线地重复使用，并且为每一个特定车型提供包含或不包含这种最耐用且最易用的、将手动超控功能作为日常使用的能力，此处不需要增加布线密度、不同的硬件或调整面板、或独特的工具。相比另一种调整硬件的复杂性管理，车辆装配厂所需要的自动车辆装配的复杂性管理容易得多，且花费更少。然而，最重要的是，本发明在此同时恢复了 BTSI实现它的两个首要设计目 标的能力——即防溜车盗窃和从驻车位置换挡时必需的制动器起动。此外，除了定时器提供的防盗效用之外，制动踏板和门半开输入结合防止儿童或前排乘客使用，并确保换挡杆从驻车位置移出导致车辆移动时可以迅速地使用制动器。亦如前文所述，通过提供超控的电子手段，车辆制造商可以选择省去附带任何机械换挡超控硬件相关的费用，因为任何市场都不需要它，并且对于一些不允许它的市场必须被禁用。
权利要求
1.一种用于在驻车时电子控制车辆的换挡杆锁定功能的方法，其特征在于，车辆包括制动踏板和变速器，变速器具有驻车位置和多个非驻车位置，该方法包含以下步骤 检测车辆开始驻车状态且变速器位于驻车位置； 禁止选择非驻车位置； 响应于检测到驻车状态，确立驾驶者操作窗口 ； 在驾驶者操作窗口内检测制动踏板是否被起动； 如果在驾驶者操作窗口内检测到制动踏板起动，则在制动踏板起动的持续期内，准许选择非驻车位置挡位； 检测驾驶者操作窗口结束，并在剩余的停泊状态期间禁止换挡杆移出驻车位置。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，驾驶者操作窗口包含一段预设的时间，并且检测驾驶者操作窗口结束包含测量实耗时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，这段预设的时间大约是30秒。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，车辆进一步包括驾驶室门和驾驶室门半开传感器，并且检测驾驶者操作窗口结束进一步包含，响应于驾驶室门半开传感器检测驾驶室门的打开。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，响应于点火开关关闭并且钥匙从点火开关上移除，检测驻车状态的开始。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，车辆包括互锁电磁线圈，用以选择性禁止或准许从驻车位置改变到非驻车位置。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，车辆包括变速器线控换挡范围选择控制，并且，禁止或准许从驻车位置改变到非驻车位置包含控制器选择性使驾驶者的挡位范围选择请求生效或无效。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在驾驶者操作窗口内发生制动器起动时可用的非驻车位置包含空挡变速器挡位范围位置。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，车辆具有存储可配置的软件标记的电子存储器，并且，驾驶者操作窗口的确立取决于可配置的标记。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包含，根据车辆是否要用于允许在驻车状态时选择非驻车位置的司法辖区设置可配置的标记的步骤。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包含，根据车辆驾驶者或所有者是否希望允许在驻车状态时选择非驻车位置设置可配置的标记的步骤。
12.—种机动车，其特征在于，包含 制动踏板； 制动器激活传感器； 变速器挡位范围选择器； 点火开关；和 控制器，用于响应于钥匙从点火开关上移除并且变速器挡位范围选择器处于驻车位置而启动时间窗口，并且在这个时间窗口之内，响应于传感器显示制动踏板起动使挡位选择器能够移出驻车换挡杆位置。
13.根据权利要求12所述的机动车，其特征在于，进一步包含与驾驶室门关联的门半开传感器，其中，当门半开传感器显示驾驶室门打开时，控制器终止时间窗口。
14.根据权利要求12所述的机动车，其特征在于，进一步包含互锁电磁线圈，其选择性地禁止或准许改变驻车换挡杆位置。
15.根据权利要求12所述的机动车，其特征在于，进一步包含通过线控换挡控制操作的变速器换挡控制器，并且，禁止或准许移出驻车换挡杆位置包含控制器选择性地使驾驶者的挡位范围选择请求生效或无效。
16.根据权利要求12所述的机动车，其特征在于，进一步包含存储可配置的软件标记的电子存储器，并且，时间窗口的启动取决于可配置的标记。
17.根据权利要求16所述的机动车，其特征在于，根据车辆是否要用于允许在驻车状态时选择非驻车位置的司法辖区设置可配置的标记。
18.根据权利要求16所述的机动车，其特征在于，根据车辆驾驶者或所有者是否希望允许在驻车状态时选择非驻车位置设置可配置的标记。
19.一种变速器换挡互锁超控的方法，其特征在于，包含以下步骤； 当检测到车辆的驻车状态且变速器置于驻车位置时，启动时间窗口 ； 禁止选择非驻车位置； 检测制动踏板是否起动； 在时间窗口内，当制动踏板起动时，准许选择非驻车位置；并且 在预设的时间之后终止时间窗口。
全文摘要
机动车辆制动换挡互锁的电子超控方法和装置，可以用于车辆在驻车并且没有钥匙时被手动推动。当检测到车辆的驻车状态，其变速器处于驻车位置并且点火钥匙可以被移除或已经移除时，启动时间窗口。禁止选择非驻车位置挡位。在此时间窗口内，本发明检测制动踏板的起动。在时间窗口内，当制动踏板起动时，启动制动换挡互锁的超控，从而可以选择非驻车换挡杆位置。在预设的时间或事件(例如驾驶室门打开后)之后，时间窗口终止，以禁止换挡杆从驻车位置的任何进一步的移动，直到下一个点火钥匙周期。
文档编号B60R25/06GK102712294SQ201080061718
公开日2012年10月3日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者乔治·麦克唐纳, 史蒂文·斯琼道夫, 帕特里克·赫鲁伯, 格拉汉姆·梅斯, 约翰·范·维米尔斯, 约翰内斯·许内肯斯 申请人:福特全球技术公司