NL1005770C1

NL1005770C1 - Vehicle computer improved to calculate road gradient

Info

Publication number: NL1005770C1
Application number: NL1005770A
Authority: NL
Inventors: Frederik Willem Rombouts; Hendrikus Lambertus Co Klijsen
Original assignee: Nicolaas Cornelis Petrus De Jo
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-10-12

Abstract

A computer has three arithmetic units. The first uses a wheel revolution counter to measure distance travelled. Successive differentiations determine speed and acceleration. The second arithmetic unit uses a sensor that determines gradient along the direction of travel. The third processes data from the first two for display or use. Gradient is detected using a pendulum connected to a commercially available magnetic angle transmitter. The pendulum is mechanically damped and its output smoothed electronically by moving average and spike rejection filters.

Description

Computer en voertuig voorzien van een dergelijke computerComputer and vehicle equipped with such a computer

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een voertuig, zoals een fiets, een auto, een vrachtauto, een zgn. Human Powered 5 Vehicle (HPV) etc., welk voertuig is voorzien van een computer, waarbij de computer is voorzien van middelen voor het bepalen en presenteren van tenminste de actuele hellingshoek.The present invention relates to a vehicle, such as a bicycle, a car, a truck, a so-called Human Powered 5 Vehicle (HPV), etc., which vehicle is provided with a computer, the computer being provided with means for determining and presenting at least the current angle of inclination.

Dergelijke, van een computer voorziene voertuigen zijn op zich algemeen bekend. Deze voertuigen zijn in de praktijk voorzien 10 van een computer uitgerust met middelen voor het bepalen en presenteren van bijvoorbeeld de afgelegde afstand, de actuele snelheid en de gemiddelde snelheid. Deze informatie dient als terugkoppeling voor de bestuurder en kan worden gebruikt bij bijvoorbeeld het instellen van de optimale overbrenging van het 15 aandrijfmechanisme. Naast de snelheid is de hellingshoek van de ondergrond een belangrijke grootheid in het besturen van een dergelijk voertuig, deze is bijvoorbeeld van grote invloed op de optimale overbrenging en de te leveren arbeid teneinde een bepaalde snelheid te bereiken, de hellingshoek wordt door gangbare 20 computers niet bepaald en/of weergegeven.Such computer-equipped vehicles are generally known per se. In practice, these vehicles are provided with a computer equipped with means for determining and presenting, for example, the distance traveled, the current speed and the average speed. This information serves as feedback to the driver and can be used, for example, in setting the optimum transmission of the drive mechanism. In addition to the speed, the angle of inclination of the ground is an important quantity in driving such a vehicle, for example, this has a major influence on the optimal transmission and the work to be delivered in order to achieve a certain speed, the angle of inclination is not determined and / or displayed.

De onderhavige uitvinding heeft onder meer tot doel het overkomen van voornoemde nadelen. De onderhavige uitvinding heeft in het bijzonder tot doel het verschaffen van een voertuig met een verbeterde computer.One of the objects of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks. In particular, the present invention aims to provide a vehicle with an improved computer.

25 Voornoemde doelen worden volgens de uitvinding bereikt doordat de computer naast middelen voor het opnemen van de verplaatsing en het registreren van de tijd, middelen omvat die de grootte in de rijrichting of de hoek ten opzichte van de neutrale vertikaal van de werkende massa/traagheidskrachten opnemen, en doordat de 30 computer met behulp van de te bepalen versnelling of vertraging in de rijrichting de grootte of de hoek van de werkende traag-heidskrachten verrekent met versnelling- of vertragingseffecten waarmee de actuele hellingshoek wordt bepaald. De computer volgens de uitvinding omvat hiertoe bijvoorbeeld drie rekeneenheden 35 waarvan er één de met behulp van het signaal van de eerste opnemer de verplaatsing bepaalt en vervolgens met een tijdregistratie en een differentiërend algoritme, de snelheid en de versnelling uitrekent. Een tweede rekeneenheid bepaalt aan de hand van 100 ·> 7 70 2 een tweede opnemer de actuele hoek van de werkende traagheids-krachten en compenseert deze gegevens voor versnelling en vertragingseffecten met behulp van de gegevens van de eerste rekeneenheid met een algoritme gebaseerd op: ( · Π ^ s · sm - π - a \ \2 ) <p = a-arcsin - - g 5 ^ waarin φ de actuele hellingshoek van de ondergrond, α de hoek van de werkende traagheidskrachten ten opzichte van de neutrale vertikaal, s de verplaatsing van het voertuig en g de gravita-tieversnelling is. De derde rekeneenheid bewerkt de gegevens zo-10 danig dat deze middels bijvoorbeeld een zogenaamd LCD aan de bestuurder kunnen worden gepresenteerd.The aforementioned objects are achieved according to the invention in that the computer comprises, in addition to means for recording the displacement and recording the time, means which record the magnitude in the direction of travel or the angle relative to the neutral vertical of the working mass / inertial forces and in that the computer uses the acceleration or deceleration to be determined in the direction of travel to calculate the magnitude or angle of the acting inertial forces with acceleration or deceleration effects with which the actual angle of inclination is determined. To this end, the computer according to the invention comprises, for example, three calculation units, one of which determines the displacement by means of the signal from the first sensor and subsequently calculates the speed and acceleration with a time registration and a differentiating algorithm. A second calculation unit uses 100 ·> 7 70 2 to determine the current angle of the acting inertial forces and compensates this data for acceleration and deceleration effects using the data from the first calculation unit using an algorithm based on: ( · Π ^ s · sm - π - a \ \ 2) <p = a-arcsin - - g 5 ^ where φ is the current inclination angle of the substrate, α is the angle of the acting inertial forces relative to the neutral vertical, s the displacement of the vehicle and g is the gravitational acceleration. The third calculation unit processes the data in such a way that it can be presented to the driver by means of, for example, a so-called LCD.

Volgens een voordelige uitvoering van de uitvinding adviseert de computer, op basis van de bepaalde grootheden en informatie over de aandrijving van het voertuig met behulp van een aanvullende 15 rekeneenheid, bijvoorbeeld de optimale overbrenging en/of snelheid. Bij toepassing van de onderhavige uitvinding in voertuigen met een automatische transmissie oefent de computer volgens een voordelige uitvoeringsvorm direct invloed uit op de automatische selectie van de overbrenging, waarmee met name op in hoofdzaak 20 niet horizontale wegen een aanzienlijke verbetering kan worden bereikt. Verder is het volgens een voordelige uitvoering van de uitvinding mogelijk om aanvullende informatie te presenteren zoals de gemiddelde stijging daling en de totaal klimmend of dalend afgelegde afstand.According to an advantageous embodiment of the invention, on the basis of the determined quantities and information about the drive of the vehicle, the computer advises, for example, the optimum transmission and / or speed, using an additional calculation unit. When the present invention is used in vehicles with an automatic transmission, the computer according to an advantageous embodiment directly influences the automatic selection of the transmission, whereby a considerable improvement can be achieved in particular on substantially non-horizontal roads. Furthermore, according to an advantageous embodiment of the invention, it is possible to present additional information such as the average ascent and the total ascending or descending distance traveled.

25 Het zal duidelijk zijn dat het opnemen van de voornoemde grootheden zich op veel manieren laat realiseren. Voor het opnemen van de verplaatsing kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van een bestaande methode die voorziet in tenminste één, op een evenredig met de verplaatsing in hoofdzaak roterend lichaam zo-30 als een wiel, gemonteerde magneet waarvan middels een zogenaamd rietrelais op een ten opzichte van het voortuig vast punt het voorbijgaan wordt gedetecteerd waarna met behulp van een rekeneenheid de verplaatsing en in combinatie met een tijdregistratie de snelheid en de versnelling kunnen worden bepaald. Voor het 1005770 3 opnemen van de grootte of de hoek van de in de rijrichting werkende traagheidskrachten is het, naast toepassing van bekende acceleratie- of drukopnemers, bijvoorbeeld mogelijk om met behulp van een gangbare opnemer, zoals de Philips KMZ IOC, de 5 hoekverdraaiing van een in de nabijheid aanwezige magneet te de tecteren, deze magneet kan onderdeel van bijvoorbeeld een slinger vormen die onder invloed van de heersende traagheidskrachten ten opzichte van de neutrale vertikaal van hoek verandert. Teneinde invloeden van trillingen of plotselinge beweging te mini-10 maliseren is het volgens de uitvinding voordelig indien een dergelijke slinger is voorzien van dempermiddelen bijvoorkeur opgebouwd uit een energieopnemend materiaal zoals Polyurethaan-schuim. Tevens zal het voor de vakman duidelijk zijn dat in het programma van een rekeneenheid die het signaal van de opnemer 15 verwerkt maatregelen kunnen worden genomen die de invloed van trillingen en plotselinge bewegingen verminderen. Hierbij kan men denken aan het bepalen van een gemiddelde waarde, berekend op basis van een aantal opeenvolgende metingen, een zogenaamd "moving average filter" en/of het schrappen van waarden die gro-20 ter of kleiner zijn dan een bepaalde maximale en/of minimale waarde, een zogenaamd "spike rejection filter".It will be clear that the recording of the aforementioned quantities can be achieved in many ways. For recording the displacement, use can for instance be made of an existing method which provides for at least one magnet, which is essentially rotating on a proportional to the displacement, such as a wheel, a magnet mounted of which by means of a so-called reed relay on a the vehicle fixed point passing is detected, after which the displacement and, in combination with a time registration, the speed and acceleration can be determined with the aid of a computer. For recording the magnitude or angle of the inertial forces acting in the direction of travel, for example, it is possible, in addition to the use of known acceleration or pressure sensors, to use a conventional sensor, such as the Philips KMZ IOC, to to detect a magnet present in the vicinity, this magnet may form part of, for example, a pendulum that changes angle in relation to the neutral vertical forces under the influence of the prevailing inertial forces. In order to minimize the effects of vibrations or sudden movement, it is advantageous according to the invention if such a pendulum is provided with damper means, preferably built up from an energy-absorbing material such as polyurethane foam. It will also be clear to the skilled person that in the program of a computer that processes the signal from the sensor 15 measures can be taken that reduce the influence of vibrations and sudden movements. This could include determining an average value, calculated on the basis of a number of consecutive measurements, a so-called "moving average filter" and / or the deletion of values that are larger or smaller than a certain maximum and / or minimum value, a so-called "spike rejection filter".

De uitvinding zal in het nu volgende aan de hand van een figuur waarin bij wijze van illustratie een uitvoeringsvorm van de computer op schematische wijze is weergegeven nader worden toege-25 licht,The invention will now be explained in more detail below with reference to a figure in which an embodiment of the computer is diagrammatically illustrated,

De hoekopnemer produceert een signaal dat evenredig is met de hoek α van de in de rijrichting werkende traagheidskrachten. Een verplaatsingsopnemer geeft middels bijvoorbeeld het detecteren 30 van de wielomwenteling een signaal At waarmee de rekeneenheid 1 de verplaatsing s berekent, deze rekeneenheid is tevens voorzien van een tijdregistratie zodat hiermee ook de actuele snelheid v en versnelling s kunnen worden berekend. De rekeneenheid 2 compenseert het signaal α van de hoekopnemer met behulp 35 van s voor vertraging en versnellingseffecten. Dit resulteert in de actuele hellingshoek φ van de ondergrond. De rekeneenheid 3 bewerkt de signalen v s, s, en φ zodanig dat deze middels de presen- 1005770 4 tatie-eenheid aan de gebruiker kunnen worden aangeboden. Deze rekeneenheid verwerkt tevens interventies van de gebruiker.The angle sensor produces a signal proportional to the angle α of the inertial forces acting in the direction of travel. By means of, for example, detecting the wheel revolution, a displacement sensor gives a signal At with which the calculation unit 1 calculates the displacement s, this calculation unit is also provided with a time registration, so that the current speed v and acceleration s can also be calculated with this. The calculator 2 compensates the angle sensor signal α using s for delay and acceleration effects. This results in the current angle of inclination φ of the surface. The calculation unit 3 processes the signals v s, s, and φ such that these can be presented to the user by means of the presentation 1005770 4 presentation unit. This unit of account also processes user interventions.

10057701005770

Claims

1. Vehicle, such as a bicycle, a car, a truck, a so-called Human Powered Vehicle (HPV), etc., which vehicle is provided with a computer, characterized in that the computer is provided with at least one sensor for determining of the current angle of the inertial forces acting in the direction of travel with respect to the neutral vertical and that the computer is provided with at least one calculation unit which, using the aforementioned quantity, determines values that represent the current angle of inclination of the surface and that the computer is feedback to the rider is also provided with means for reading at least the current angle of inclination.

Vehicle according to claim 1, characterized in that the calculation unit compensates the angle or magnitude of the inertial forces acting in the direction of travel relative to the neutral vertical for deceleration and / or acceleration effects.

3. Vehicle according to claim 2, characterized in that the current acceleration and inclination angle of the ground are calculated by differentiating the displacement with time to the actual acceleration, which subsequently corrects the signal of the sensor for deceleration and / or acceleration effects and therefore the current angle of inclination of the surface is determined.

Vehicle according to claim 3, characterized in that the algorithm for the correction for deceleration and / or acceleration effects is based on the following formula (fl 'Λ .V-sin -π-a V2) φ = α-arcsin - ^ - V / where φ is the current inclination of the ground, a is the angle of the acting inertial forces relative to the neutral vertical, s is the displacement of the vehicle and g is the gravitational acceleration.

Vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that the angle sensor is formed by a combination of 1005770 a sensor that detects the orientation of a magnetic field, for example the Philips KMZ IOC, and rotates in proportion to the inertial forces acting in the direction of travel suspended magnet, preferably rotating with a damper, to minimize the influence of vibrations and sudden movements.

6. Vehicle according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the angle sensor consists of an acceleration sensor, for example a pressure sensor in combination with a mass such as a liquid, which detects the magnitude of the inertial forces acting in the direction of travel, whereby these variable can be converted to a value for the angle of the inertial forces acting in the direction of travel relative to the neutral vertical.

Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that, in addition to the current angle of inclination, the computer also generates and presents advice for the optimum gear ratio to be used.

8. Vehicle as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the computer generates information with regard to the optimum transmission to be used and has a direct or indirect influence on the choice of the transmission ratio in, for instance, an automatic transmission.

9. Computer intended for a vehicle according to any one of claims 1-8.

10 0 5 7 7 h