專利名稱：具有可編程操作特性的車輛底盤和使用底盤的方法
技術領域：
本發明涉及具有能以電子方式改變的控制和操縱系統的車輛。
背景技術：
現有技術的車輛包括將駕駛員的意圖轉變為車輛動作的系統。這樣的系統包括轉向系統、制動系統和節氣門控制系統。這些現有技術的系統的特性，例如轉向傳動比、轉向力、制動響應和制動力，不能或者不易于在制造之后進行修改，這部分是由于系統的機械性質。對車輛的駕駛和操縱很關鍵的現有技術的機械懸架系統也是類似地不能或者不易于在制造之后進行修改。因此，車輛局限于車輛怎樣駕駛、響應和操縱的方式。通常，車輛使用者擁有一輛以上的車輛以便體驗不同的車輛特性。例如，車輛使用者可以擁有休閑娛樂駕駛所用的運動型車和舒適的豪華車，并把它們交換使用。
現有技術的車輛制造商必須使用不同的系統構型或者帶有不同機械部件的系統來生產具有不同系統特性的車輛。因此，為了生產具有不同系統特性的車輛，車輛制造商在車輛的制造和組裝期間使用復雜的調度系統。例如，如果車輛型號具有一種以上的懸架系統，使得消費者可以在“運動型”懸架和“舒適型”懸架之間選擇，那么在生產廠必須有材料管理員和組裝員來實施或執行后勤系統，以保證每輛車接收到它對應的懸架系統。這種調度增大了后勤復雜性和出錯的概率。而且，不能優化規模經濟，因為需要多個系統來提供消費者的選擇。
另外，消費者必須花費時間和其他資源來找到具有他們所尋找的駕駛、響應和操縱特性的車輛的零售商，因為零售商的儲存具有不同系統特性的車輛的存貨空間是有限的。
發明內容
本發明包括一種車輛，其具有轉向系統、懸架系統、制動系統和能量轉化系統，其中這些系統中的至少一個是可重編程的，使得該車輛的駕駛、響應或操縱性能可以選擇性地改變。本發明可以為車輛使用者、零售商和制造商提高車輛功能性。
本發明還可包括一種車輛底盤，該車輛底盤具有轉向系統、線控制動系統、線控能量轉化系統和電控懸架系統。這些系統中的至少一個是可編程的。該底盤還包括帶有連接部件的簡化車身連接界面，各種不同設計的車身可以連接到該連接部件上。可編程系統可以進行編程以便與所連接的車身相匹配，或者為車輛使用者進行定制。
車輛使用者可以將多種不同的車身設計、形式和構型連接在底盤上，并且相應地修改可編程系統。例如，車輛底盤擁有者可以擁有兩個可連接的車身，可連接的車身之一是輕型貨車，而另一個車身是豪華車。在連接輕型貨車車身時，車輛底盤擁有者可以對懸架編程以用于較高的駕駛高度和增大的貨物重量，而在連接豪華車車身時，車輛底盤擁有者可以對懸架編程以用于較低的駕駛高度和緩沖程度更大的駕駛性能。
類似地，提供了一種有利地對車輛上的可編程系統編程的方法。該方法包括為具有轉向、制動、懸架和能量轉化系統的車輛確定用戶所需的可編程系統特性，其中這些系統中的至少一個是可編程的；以及根據用戶所需的可編程系統特性對至少一個可重編程系統編程。這種方法增多了消費者的選擇并且減少了經銷商或租借代理商的存貨要求。
提供了另一種方法，其包括向用戶銷售或租賃軟件以用于可編程系統，其中用戶不是車輛制造商。
提供了另一種用于組裝可編程車輛的方法。該方法包括使車輛底盤與車身相配合，其中該底盤包括轉向系統、制動系統、懸架系統和能量轉化系統，并且轉向、制動、懸架或能量轉化系統中的至少一個是可編程的；以及對至少一個可編程系統編程。
通過閱讀結合附圖對實現本發明的最佳模式所進行的以下詳細描述，可以清楚地了解本發明的上述目的、特征、優點以及其它目的、特征和優點。
圖1是根據本發明的一實施例的一種車輛軋制平臺的透視示意圖；圖2是圖1中所示的車輛軋制平臺的俯視示意圖；圖3是圖1和2中所示的車輛軋制平臺的底視示意圖；圖4是根據本發明的一種車身吊艙與軋制平臺連接方案的側視示意圖，其用于圖1-3的實施例；圖5是一種車身吊艙與軋制平臺連接方案的示意圖，其中不同構型的車身吊艙均可連接于同一軋制平臺上；圖6是與圖4中所示的軋制平臺和車身吊艙一起使用的一種轉向系統的示意圖；圖7是用于圖4的軋制平臺和車身吊艙的一種替代轉向系統的示意圖；圖8是與圖4的軋制平臺和車身吊艙一起使用的一種制動系統的示意圖；圖9是與圖4的軋制平臺和車身吊艙一起使用的一種替代制動系統的示意圖；圖10是與圖4的軋制平臺和車身吊艙一起使用的一種能量轉化系統的示意圖；圖11是與圖4的軋制平臺和車身吊艙一起使用的一種替代能量轉化系統示意圖；圖12是與圖1-5的軋制平臺一起使用的一種懸架系統的示意圖；圖13是與圖4的軋制平臺和車身吊艙一起使用的一種替代懸架系統的示意圖；圖14是與圖4的軋制平臺和車身吊艙一起使用的一種底盤計算機和底盤傳感器的示意圖；圖15是與圖4的軋制平臺和車身吊艙一起使用的主控制單元及一懸架系統、制動系統、轉向系統和能量轉化系統的示意圖；圖16是根據本發明的又一實施例的一種帶殼層軋制平臺的透視圖；圖17是根據本發明的另一實施例的一種帶殼層的軋制平臺的透視圖；圖18是一種帶有一包括一內燃機的能量轉化系統和一油箱的軋制平臺的側面示意圖；
圖19是一種根據本發明的另一實施例的軋制平臺的側面示意圖，其帶有一機械轉向聯動裝置和乘客座位附屬聯接器；圖20和20a示出了一與車身吊艙的連接方案中的根據本發明的又一實施例的一種軋制平臺的局部部件分解透視示意圖，這種軋制平臺具有多個與車身中的配套電連接器相接合的電連接器；圖21是根據本發明另一實施例的帶殼層的軋制平臺的透視示意圖，這種軋制平臺具有一可動控制輸入裝置；圖22示意性地表示了根據本發明的第一可重編程系統構型；圖23示意性地表示了根據本發明的第一可重編程系統構型的另一種實施例；圖24示意性地表示了根據本發明的第二可重編程系統構型；圖25示意性地表示了根據本發明的第三可重編程系統構型；圖26示意性地表示了根據本發明的第四可重編程系統構型；圖27示意性地表示了根據本發明的進行車輛商業交易的方法；以及圖28示意性地表示了根據本發明的用于制造或組裝具有可編程系統的車輛的方法。
具體實施例方式
參看圖1，一根據本發明的汽車底盤10，也稱作“軋制平臺”，包括一結構框架11。圖1中所繪的結構框架11包含一系列包括一種“夾層”狀構成的互連起來的結構元件，它們包括上側和下側結構元件12和14。元件12和14基本上為剛性管狀(或任選為實心)構件，它們在前、后軸區域16、18之間沿縱向延伸，并且位于相似的元件20、22的外側。元件12、14的前、后端向內側成一斜角，向著元件20和22延伸并且在進入軸區域16、18之前與其相連接。為增加強度和剛度，多個垂直和成斜角的結構元件在元件12、14、20和22之間延伸。與沿軋制平臺10的左側延伸的元件12、14、20和22類似，一組結構元件26、28、30和32沿其右側延伸。
側向結構元件34、36分別更靠近于前軸區域16在元件20、30與22、32之間延伸，而側向結構元件38、40分別更靠近于后軸區域18在元件20、30與22、32之間延伸，這樣就確定了個一中間底盤空間。前軸區域16的后部和前部限定于結構元件43、44中并環繞著結構元件43、44，而側面由結構元件46、48限定，結構元件46、48可為元件20、22、30、32的延伸部分或與其相連接。在前軸區域前方，一前部空間限定于元件44和元件50、52之間。后軸區域18的后部和前部限定于結構元件53、54中并環繞著結構元件53、54，而側面由結構元件56、58限定，結構元件56、58可為元件20、22、30、32的延伸部分或與其相連接。在前軸區域的后方，一后部空間限定于元件54和元件60、62之間。另外，如果需要用來容納一能量轉化系統，則后軸區域18或后部空間可相對于結構框架11的其余部分而抬高，并且框架可包括其它元件來包圍并保護能量轉化系統。框架在上述元件之間限定了多個開放空間。本發明所屬領域的普通技術人員將會了解適用于這種結構框架中的材料和緊固方法。例如，結構元件可能為管狀、鋁制，并且在其對應的連接處焊接于其它結構元件上。
結構框架11提供了一種剛性結構，一能量轉化系統67、能量存儲系統69、懸架系統71及車輪73、75、77、79(每個車輪具有一輪胎80)、轉向系統81和制動系統83安裝于這種剛性結構上，如圖1-3中所示，并且這種剛性結構適于支承一附裝的車身85，如圖4中所示。本發明所屬領域的普通技術人員將會了解結構框架11可采用除圖1-3中所述實施例的籠狀結構之外的多種不同形式。例如，結構框架11可為一常規型汽車框架，其具有兩個或更多的互相間隔一定距離的縱向結構構件，并且帶有兩個或更多互相間隔一定距離并在其兩端與兩個縱向結構元件都保持連接的橫向結構元件。另外，結構框架也可采用一“腹形盤”的形式，其中一體式的軌道和橫梁構件由金屬薄板或其它適用材料形成，并且形成其它構件用于容納各種系統部件。結構框架也可與各種底盤部件一體形成。
參看圖2，一車身連接界面87定義為所有車身連接部件的總和，即用于將車身與底盤10形成操作上相配合的連接元件的總和。優選實施例的車身連接部件包括多個安裝于結構框架11上的承載車身保持聯接器89和單個電連接器91。
如圖4中所示，承載車身保持聯接器89可與車身85上的配套附裝聯接器93相嚙合，其功能為將車身85物理地緊固于底盤10上。本發明所屬領域的普通技術人員將了解可使用多種緊固及鎖定元件并且都在本發明權利要求的范圍內。承載車身保持聯接器89優選地與配套聯接器可松脫地相接合，但是在本發明權利要求范圍內，也可使用不可松脫式接合聯接器，例如焊接凸緣或鉚接表面。輔助緊固元件可與承載車身保持聯接器89一起用作鎖定件。底盤10上不帶鎖定或緊固特征的承載表面可以與承載車身保持聯接器89一起使用，以便于支承附裝車身85的重量。在優選實施例中，承載車身保持聯接器89包括帶螺栓孔的支承托架。位于支承托架上的橡膠防振墊(未示出)阻尼著在車身與底盤之間傳遞的振動。另外，車身保持聯接器可使用硬質防振墊。
電連接器91可與車身85上的配套電連接器95相接合。優選實施例中的電連接器91可執行多種功能，或者選擇其組合。第一，電連接器91可以起電能連接器的作用，即其適于將底盤10上的部件所產生的電能傳送至車身85或其它非底盤目標上。第二，電連接器91可起控制信號接收器的作用，即適于將控制信號從非底盤源傳送至受控系統，包括能量轉化系統、轉向系統以及制動系統。第三，電連接器91可起反饋信號管道的作用，通過它車輛駕駛員可得到反饋信號。第四，電連接器91可起外部編程接口的作用，通過它可傳送包含算法和數據的軟件以供受控制系統使用。第五，電連接器可起信息管道的作用，通過它車輛駕駛員可得到傳感信息和其他信息。因此，電連接器91可以起通訊和能量“臍帶”端口的作用，通過它可傳送底盤10和所連接車身85之間的所有通訊。電連接器包括適于將一根或更多電金屬線與其它電金屬線保持操作連接的裝置。這些金屬線可間隔一定距離，以避免任任一金屬線引起在另一與一電連接器保持操作連接的金屬線中產生信號干涉，或者是因為不希望金屬線彼此靠近的任何原因。
如果不需要一個電連接器執行多種功能，例如，如果需要笨重的線束，或者如果能量傳遞會造成控制信號干涉，則車身連接界面87就可以包括多個可與車身85上的多個配套電連接器相接合的電連接器91，其中不同的連接器執行不同的功能。配套電連接器95所執行的功能與同其接合的電連接器的功能配套，例如當與一控制信號接收器相接合時，起控制信號傳送器的作用。
再次參看圖1-3，能量轉化系統67、能量存儲系統69、轉向系統81以及制動系統83配置在底盤10上的方式使得底盤10的整個垂直高度最小化并且保持一基本上為水平的底盤頂面96。物體的表面為一沿朝向特定方向并且直接沿該特定方向外露的物體的輪廓的假想表面。因此，底盤頂面96為一沿著底盤框架11及其中所安裝的系統的向上朝向并外露的輪廓的假想表面。相配的車身具有一相應的車身底面97，其為一沿著車身85的向下朝向并外露的輪廓的假想表面，如圖4中所示。
再次參看圖1-3，結構框架11的高度定義為處于其最高點(結構元件20的頂部)與最低點(結構元件22的底部)之間的垂直距離。在優選實施例中，結構框架高度約為11英寸。為得到基本上為水平的底盤頂面96，能量轉化系統67、能量存儲系統69、轉向系統81以及制動系統83遍布于所有開放空間中，并且配置成安裝于結構框架11上的方式使得能量轉化系統67、能量存儲系統69、轉向系統81或制動系統83的各部分不會延伸于結構框架11上方超過結構框架11高度的50％以上，或者延伸于任一輪胎80頂部的上方。基本上為水平的底盤頂面96使得所連接車身85具有一沿底盤長度延伸的乘客區域，而不同于現有技術的車身所具有的一用于容納一沿垂直方向伸出的內燃機的發動機艙。
大多數動力系載荷均勻分布于底盤的前部與后部之間，因此整個車輛的重心較低而并不需要減小離地距離，從而能夠提高操縱能力而同時能經受翻轉力。
再次參看圖4，軋制平臺10的優選實施例適于使得相配車身85的車身底面97置于緊靠底盤頂面96處以便于與軋制平臺10相接合。車身連接部件相對于彼此之間具有預定空間關系，并且充分地置于外露且不受阻礙的位置，以便當具有處于與車身連接部件相同的預定空間關系的配套連接部件(配套連接聯接器93和一配套電連接器95)的車身85相對于本發明的底盤10的底盤頂面96充分定位時，配套連接部件就會鄰近相應的車身連接部件并易于接合，如圖4中所述。在本發明的范圍內，如果防護層可以除去或回收，則具有一防護層的車身連接部件露出且不受阻礙。
每個車身連接部件相對于每個其它車身連接部件均具有一種預定空間關系，其可表達為例如一向量。如果用于描述一車身連接部件與待接合的其它車身連接部件之間的空間關系的向量也用于描述一相應的配套連接部件與待接合的其它配套連接部件之間的空間關系，則車身連接部件和配套連接部件具有相同的預定空間關系。例如，空間關系可以按照如下敘述確定一第一車身連接部件距一基準點距離為Ax+By；一第二車身連接部件距該基準點距離為Cx+Dy；一第三車身連接部件距該基準點距離為Ex+Fy；等等。處于相同預定空間關系的相應的配套連接部件在車身底面中按照一種鏡像關系隔開，如圖4和5中所示。保護層(未示出)可用于保護任一車身連接部件。
當車身85相對于本發明的底盤10充分定位時，車身連接部件和配套連接部件優選地相互鄰近而不會有位置改變；然而，在本發明的范圍內，車身連接部件可在預定空間關系內彼此相對移動以便于調節構造公差和其它裝配問題。例如，一電連接器可以定位于一信號傳輸纜線上并與其保持操作連接。該纜線在距離電連接器六英寸的位置處相對于結構框架固定住。電連接器因此將可在距纜線上的固定點六英寸之內的范圍移動。如果其中一個或兩者都可在一預定空間關系之內移動以便于互相接觸，則可認為一車身連接部件與一配套連接部件相鄰近。
參看圖5，本發明權利要求范圍內的車身連接界面使得底盤10能夠與具有基本上不同設計的不同類型的車身85、85’、85”相容。車身85、85’、85”具有一通用底座98，配套連接聯接器93和配套電連接器95彼此之間處于與車身連接界面87上的車身連接部件之間的預定空間關系相同的預定空間關系，通過將車身85、85’、85”相對于底盤10正確定位以便使得各配套連接聯接器93鄰近承載車身保持聯接器89并且配套電連接器95鄰近電連接器91，車身85、85’、85”就可各自與底盤10相配合。根據本發明的優選實施例，所有車身和底盤都符合這種通用、標準的界面系統，從而使得一系列不同的車身類型和型式能夠連接到單一底盤設計上。基本上為水平的底盤頂面96也便于軋制平臺10與多種不同構型的車身型式相容。在優選實施例中，通用底座98起車身結構單元的作用并形成車身底面97。圖5示意性地描述了均具有一通用底座98的一轎車85、一篷車85’以及一輕型貨車85”。
車身連接部件優選地在底盤面上充分外露，以便于連接于相配車身上的配套連接部件上。類似地，位于一相配車身上的配套連接部件在車身面上充分外露，以便于連接于車輛底盤上的車身連接部件上。在本發明的優選實施例中，車身連接部件位于底盤頂面上或其上方，以便于與位于車身底面上或其下方的配套連接部件相接合。
在車身不具有與車輛底盤上的車身連接部件處于相同預定空間關系的配套連接部件的情況下，使用一連接裝置來將一車身連接部件與一遠處的配套連接部件相接合或形成操作連接，這也在本發明權利要求的范圍之內。例如，可以使用具有兩個連接器的纜線，其中一個連接器可與車身連接界面上的電連接器相接合，而另一個連接器可與一相配車身上的配套連接器相接合，來與電連接器和配套連接器形成操作連接。
在圖5中示意性地示出的車身85、85’、85”均使用了車輛底盤10上的所有車身連接部件。然而，在本發明權利要求的范圍之內，底盤可以具有的車身連接部件比實際上與一車身相配合的車身連接部件更多。例如，一底盤具有十個承載車身保持聯接器，并且可與只同這十個承載車身保持聯接器中的五個相接合的車身相配合。這種結構設置在所連接車身與底盤尺寸不同時特別有用。例如，相配車身可以小于底盤。類似地，在本發明權利要求的范圍之內，車身可為模塊式以便使得分離的車身部件能夠通過承載車身保持聯接器單獨地連接于車輛底盤上。
車身可以具有的配套連接部件多于可與特定底盤的車身連接部件相接合的配套連接部件。這種結構設置可以用于使得一特定車身能夠與多個均在其車身連接部件中具有不同預定空間關系的底盤相配合。
承載車身保持聯接器89和電連接器91優選地可松脫地相接合，而不損壞所連接車身85或底盤10，從而使得能夠從底盤10上拆卸車身85并且在底盤10上安裝不同的車身85’、85”。
在優選實施例中，車身連接界面87的特征在于沒有任何機械控制信號傳送聯動裝置和任何用于連接機械控制信號傳送聯動裝置的聯接器。機械控制聯動裝置，例如轉向柱，限制了底盤與不同構型的車身之間的相容性。
再次參看圖1，轉向系統81容放于前軸區域16中，并且可操作地連接于前輪73、75上，優選地，轉向系統81對于非機械控制信號產生響應。在優選實施例中，轉向系統81為線控式。線控系統的特征在于控制信號以電的形式傳送。在本發明的范圍之內，線控系統或可控制的線控系統，包括適于通過一位于車身附連界面87上的控制信號接收器來接收電形式的控制信號，然后依照電控制信號作出響應的系統。
再次參看圖6，優選實施例的線控轉向系統81包括一轉向控制單元98以及一轉向致動器99。傳感器100位于底盤10上，并傳送含有關于底盤10及其部件系統的狀態或情況的信息的傳感器信號101。傳感器100可以包括位置傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、力與轉矩傳感器、流量計、溫度傳感器等等。轉向控制單元98接收并處理來自傳感器100的傳感器信號101和來自電連接器91的電轉向控制信號102，然后根據存儲的算法產生轉向致動器控制信號103。控制單元通常包括一微處理器、ROM和RAM以及用于接收不同的輸入信號并將不同的控制指令輸出至致動器的已知類型的適當輸入和輸出電路。傳感器信號101可以包括偏航速率、側向加速度、車輪角速度、轉向拉桿力、轉向角度、底盤速度等等。
轉向致動器99可操作地連接于前輪73、75上，并且適于根據對轉向致動器控制信號103的響應來調節前輪73、75的轉向角度。線控系統中的致動器將電控制信號轉換成一機械動作或者說響應于電控制信號而影響系統行為。可用于線控系統中的致動器的實例包括電動機械致動器如伺服電動機、移動和轉動螺線管、磁流變致動器、電液致動器以及電流變致動器。本發明所屬領域的普通技術人員應當認識并且理解調節轉向角度的機構。在優選實施例中，轉向致動器99為一適于調節一機械轉向齒條的電動機。
再次參看圖6，底盤10的優選實施例適于使其可通過與電連接器91相連接的任一相容電轉向控制信號102源進行轉向。圖6所示的轉向變換器104位于所連接車身85上并與配套電連接器95相連接。變換器將車輛駕駛員的機械控制信號轉換為非機械控制信號。當使用線控系統時，變換器將機械控制信號轉換為線控系統可用的電控制信號。車輛駕駛員通過轉動方向盤、踩下踏板、按下按鈕等等而輸入機械形式的控制信號。變換器利用傳感器，通常是位置和力傳感器，而將機械輸入轉換為電信號。在優選實施例中，利用+/-20度滑動機構來供駕駛員輸入使用，而利用光學編碼器來讀取輸入轉動。
配套電連接器95與車身連接界面87的電連接器91相聯接。轉向變換器104將車輛駕駛員啟動的機械轉向控制信號105轉換成電轉向控制信號102，電轉向控制信號102經過電連接器91傳送至轉向控制單元98。在優選實施例中，轉向控制單元98產生供駕駛員使用的轉向反饋信號106并通過電連接器91傳送轉向反饋信號106。一些傳感器100用于監控轉向齒條運動的直線距離和車輛速度。這種信息由轉向控制單元98按照所存儲的算法進行處理，從而產生轉向反饋信號106。一轉矩控制馬達可操作地與滑動機構相連接，用于接收轉向反饋信號106并且沿與駕駛員的機械輸入相反的方向驅動。
在本發明的范圍內，線控系統可作為與車身連接界面中的電連接器直接連接的致動器。圖7中對本發明權利要求范圍內的一種替換線控轉向系統81’進行了示意性說明，其中與圖6中相同的參考標記指的是相同的部件。一適于調節前輪73、75的轉向角度的轉向致動器99直接與電連接器91相連接。在這個實施例中，轉向控制單元98’和轉向變換器104可位于所連接車身85上。轉向變換器104將電轉向控制信號102傳送至轉向控制單元98’，然后轉向控制單元98’將轉向致動控制信號103經電連接器91傳送至轉向致動器99。置于底盤10上的傳感器100經電連接器91和配套電連接器95將傳感器信號101傳送至轉向控制單元98’。
線控轉向系統的實例在以下美國專利中進行了描述2001年1月23日發布的授予Delphi Technologies的6,176,341；2001年3月27日發布的授予Robert Bosch GmbH的6,208,923；2001年4月17日發布的授予Robert Bosch GmbH的6,219,604；2001年11月20日發布的授予Delphi Technologies的6,318,494；2002年4月9日發布的授予Delphi Technologies的6,370,460以及在2002年5月28日發布的授予TRW Fahrwerksysteme GmbH&Co.KG的6,394,218。
美國專利No.6,176,341中描述的線控轉向系統包括一用于傳感行輪的角度位置的位置傳感器，一用于控制行輪方向的手控方向盤，一用于傳感方向盤位置的方向盤傳感器，一用于致動手控方向盤的方向盤致動器，以及一用于接收檢測到的方向盤位置與檢測到的行輪位置并計算致動器控制信號的轉向控制單元，該致動器控制信號優選地包括一行輪致動器控制信號和一方向盤致動器控制信號，其為檢測到的行輪位置與方向盤位置之間的差異的函數。轉向控制單元操縱著行輪致動器，以便于響應于行輪致動器控制信號而提供對行輪的轉向控制。轉向控制單元還操縱著方向盤致動器，以便于響應于方向盤控制信號提供對手控方向盤的反饋力致動。行輪致動器控制信號和方向盤致動器控制信號優選地進行測量以便補償方向盤與行輪之間在齒輪齒數比上的差異。此外，行輪致動器控制信號和方向盤致動器控制信號可以各具有一增益器，以便使得行輪致動器控制信號向行輪發出比施加在方向盤上的反饋力更大的力致動。
在美國專利No.6,176,341中描述的線控轉向系統優選地執行兩位置控制回路，一種用于行輪而另一種用于手輪。來自方向盤的位置反饋變成一行輪控制回路所用的位置指令輸入，而來自行輪的位置反饋變成一方向盤控制回路所用的位置指令輸入。行輪誤差信號根據行輪指令輸入(方向盤位置反饋)與行輪位置之間的差異進行計算。行輪的致動響應于行輪誤差信號而發出，以便提供對行輪轉向的控制。方向盤誤差信號根據方向盤位置指令(行輪位置反饋)與方向盤位置之間的差異進行計算。手控方向盤的致動響應于方向盤誤差信號而發出，以便提供對手控方向盤的力反饋。
’341系統的轉向控制單元可以配置成單個處理器或多處理器，并且可以包括一通用的基于微處理器的控制器，其可包括一市場上可買得到的現成的控制器。一種控制器的實例為由Delaware的Intel公司制作的No.87C196A型微控制器。轉向控制單元優選地包括一用于存儲并處理軟件算法的處理器和存儲器，其時鐘脈沖速度為16MHz，兩個用于讀取來自各致動器馬達的位置反饋的光學編碼器接口，一用于各馬達驅動器的脈沖寬度調制輸出，以及一5伏的調節器。
U.S.專利No.6,370,460描述的轉向線控控制系統包括一行輪單元和一方向盤單元，它們一起操作以便為車輛操作者提供所需的轉向控制。一轉向控制單元可用于支持實現所需的信號處理。可利用來自行輪單元、方向盤單元中的傳感器的信號和車輛速度來計算用于控制車輛方向的行輪致動器控制信號和用于向車輛操作者提供觸覺反饋的方向盤轉矩指令。可利用阿克曼修正來調節左、右行輪角度以便修正轉向幾何中的誤差從而保證車輪將會繞一公共轉動中心行駛。
再次參看圖1，一制動系統83安裝于結構框架11上并且可操作地與車輪73、75、77、79相連接。制動系統適于對非機械控制信號產生反應。在優選實施例中，如圖8中示意性描述，制動系統83為線控，其中相同的參考數字指的是圖6和7中的相同部件。傳感器100將含有關于底盤10及其部件系統的狀態或情況的傳感器信號101傳送至一制動控制單元107。制動控制單元107與電連接器91相連接并且適于經過電連接器91接收電制動控制信號108。制動控制單元107處理傳感器信號101和電制動控制信號108，并且根據存儲的算法產生制動致動器控制信號109。制動控制單元107隨后將制動致動器控制信號109傳送至用于減小車輪73、75、77、79的角速度的制動致動器110、111、112、113。本發明所屬領域的普通技術人員應當了解制動致動器110、111、112、113作用于車輪73、75、77、79的方式。通常，致動器引起摩擦元件之間發生接觸，例如制動墊片與盤形轉子之間。任選地，一電動機可在一正反饋制動系統中起制動致動器的作用。
制動控制單元107還可產生供駕駛員使用的制動反饋信號114并且通過電連接器91傳送制動反饋信號114。在優選實施例中，制動致動器110、111、112、113通過一卡鉗向每個車輪上的轉子施力。有些傳感器100測量在每一個卡鉗上所施加的力。制動控制單元107使用這種信息來保證力同步施加于每個轉子上。
再次參看圖8，底盤10的優選實施例適于使得制動系統可響應于任一相容電制動控制信號108源。制動變換器115可位于所連接車身85上并且與一聯接于電連接器91上的配套電連接器95相連接。制動變換器115將車輛由駕駛員啟動的機械制動控制信號116轉換成電的形式并且經過電連接器91將電制動控制信號106傳送至制動控制單元。在優選實施例中，制動變換器115包括兩種手柄型部件。制動變換器115包括用于測量所施加的壓力的速率及施加于手柄型部件上的壓力量的傳感器，從而將機械制動控制信號116轉換成電制動控制信號108。制動控制單元107處理所施加壓力的速率和數值從而提供正常和緊急停車。
圖9中描述了本發明權利要求的范圍之內的一種替換線控制動系統83’，其中相同的參考數字指的是圖6-8中的相同部件。制動致動器110、111、112、113和傳感器100直接連接于電連接器91上。在這個實施例中，一制動控制單元107’可位于所連接車身85上。一制動變換器115將電制動控制信號108傳送至制動控制單元107’，然后制動控制單元107’將制動致動器控制信號109經電連接器91傳送至制動致動器110、111、112、113。
線控制動系統的實例在以下美國專利中進行了描述2994年11月22日發布的授予通用汽車公司的5,366,281；1998年10月20日發布的授予通用汽車公司的5,823,636；2001年10月23日發布的授予Delphi Technologies的6,305,758以及2002年3月21日發布的授予Delphi Technologies的6,390,565。
在美國專利No.5,366,281中描述的系統包括一用于接收機械制動控制信號的輸入裝置、一制動致動器以及一與輸入裝置和制動致動器相聯接的控制單元。控制單元從輸入裝置接收制動指令或電制動控制信號并提供致動器指令或者制動致動器控制信號，以便于控制制動致動器的電流和電壓。當第一次收到來自輸入裝置的制動指令時，控制單元就在第一預定時段內向制動致動器輸出一制動轉矩指令，以向致動器發出最大電流。在第一預定時段之后，控制單元在第二預定時段內向制動制動器輸出一制動轉矩指令，以響應于制動指令和第一放大系數向致動器發出電壓。在第二預定時段之后，控制單元向制動制動器輸出制動轉矩指令，以響應于制動指令和第二放大系數向致動器發出電流，其中第一放大系數大于第二放大系數并且其中制動的啟動響應于制動輸入作出。
在美國專利中No.6,390,565描述的線控制動系統，提供了位于一連接于一制動應用輸入構件例如一制動踏板上的制動變換器中的運動傳感器與力傳感器，并且還可以通過提供一響應于制動應用輸入構件的行程或位置而從一傳感器發送至第一控制單元的信號以及一響應于施加于制動應用輸入構件上的力而從一傳感器發送至第二控制單元的信號而提供傳感器中的冗余度。第一和第二控制單元通過一雙向通訊鏈路相連接，籍此各控制器可以向其它控制單元傳送其所接收的傳感器信號之一。至少在控制單元之一中，線性化型信號結合使用以便產生第一和第二制動應用指令信號送往制動致動器。如果任一控制單元不能接收來自其它控制單元的傳感器信號之一，其仍然可根據直接提供給它的傳感器信號來產生制動致動器控制信號。在這個系統的一個優選實施例中，一控制單元通過選擇最大幅值而將線性化信號相組合。
再次參看圖1，能量存儲系統69存儲著用于推動底盤10的能量。對于大多數應用而言，所儲存的能量為化學形式。能量存儲系統69的實例包括燃料箱和電池。在圖1所示的實施例中，能量存儲系統69包括兩個安裝于中間底盤空間41內并且適于存儲壓縮氫氣的壓縮氣瓶儲存罐121(5000psi，或350bars)。可能需要使用多于兩個壓縮氣瓶儲存罐來提供更大的氫存儲容量。作為壓縮氣瓶儲存罐121的替換方案，可以使用一種氫存儲的替換形式，例如金屬或化學氫化物。也可使用氫氣發生或氫重整方法。
能量轉化系統67通過能量存儲系統69將存儲的能量轉化成推動底盤10的機械能。在圖1所述的優選實施例中，能量轉化系統67包括一位于后軸區域18的燃料電池組125，以及一位于前軸區域16的電力牽引馬達127。燃料電池組125產生94千瓦的可持續使用功率。車用的燃料電池系統在以下美國專利中進行了描述2001年3月6日發布的授予通用汽車公司的6,195,999；2001年5月1日發布的授予通用汽車公司的6,223,843；2001年11月20日發布的授予DelphiTechnologies的6,321,145以及2002年5月28日發布的授予通用汽車公司的6,394,207。
燃料電池組125可操作地連接于壓縮氣瓶儲存罐121及牽引馬達127上。燃料電池組125將來自于壓縮氣瓶儲存罐121的氫氣形式的化學能轉化成電能，而牽引馬達127將電能轉化成機械能，并且施加機械能以便轉動前輪73、75。任選地，燃料電池組125和牽引馬達127在前軸區域16與后軸區域18之間轉換。任選地，能量轉化系統包括一用于與燃料電池混合組合使用以改進底盤加速情況的電池組(未示出)。提供于結構構件之間的其它區域用于容放圖2和3中所示的用于提供汽車的常用功能的其它機構和系統。本發明所屬領域的普通技術人員應當了解，其它的能量轉化系統67可以在本發明的范圍內使用。
能量轉化系統67適于響應非機械控制信號。優選實施例中的能量轉化系統67為線控控制，如圖10所示。一能量轉化系統控制單元128與其接收電能量轉化系統控制信號129的電連接器91及其接收含有關于不同底盤條件的信息的傳感器信號101的傳感器100相連接。在優選實施例中，通過傳感器信號101傳輸至能量轉化系統控制單元128的信息包括底盤的速度，所施加的電流，底盤加速度的速率以及馬達軸速度以便保證平穩起動和受控加速。能量轉化系統控制單元128連接于一能量轉化系統致動器130上，并且根據存儲的算法響應于能量轉化系統控制信號129及傳感器信號101將能量轉化系統致動器控制信號131傳送至能量轉化系統致動器130。能量轉化系統致動器130作用于燃料電池組125或牽引馬達127上以便調節能量輸出。本發明所屬領域的普通技術人員應當了解能量轉化系統致動器130可調節能量轉化系統的能量輸出所用的各種方法。例如，一螺線管可交替開啟和關閉一用于調節流向燃料電池組的氫氣流量的閥。類似地，向燃料電池組供應氧氣(從空氣中)的壓縮機通過響應于來自能量轉化系統控制單元的信號而改變供向燃料電池組的氧氣量，可起致動器的功能。
能量轉化系統變換器132可位于車身85上，并且連接于一與電連接器91相接合的配套電連接器95上。能量轉化系統變換器132適于將機械能量轉化系統控制信號133轉化成電能量轉化系統控制信號129。
在本發明的另一個實施例中，如圖11中示意性所示，其中相同的參考數字指的是圖6-10中的相同部件，車輪馬達135也通稱輪轂馬達，置于四個車輪73、75、77、79中的每一個處。任選地，車輪馬達135可以僅提供于前輪73、75上或僅提供于后車輪77、79上。使用車輪馬達135與使用牽引馬達相比減少了底盤10的高度，因此可以合乎于某些用途。
再次參看圖2，一常規型熱交換器137與電扇系統139可操作地連接于燃料電池組125上以便循環用于散熱的冷卻劑，其容放于位于后軸區域18與結構構件54、60之間的開口上。熱交換器137設置成一定的傾斜角度以便減少其垂直面，但為了提供足夠的散熱，其也在元件12、26(如圖4中所示)頂部稍上方延伸。盡管燃料電池組125、熱交換器137以及電扇系統139在結構元件上方延伸，但當與一常規設計的汽車發動機艙的要求相比時，尤其當優選實施例的底盤高度僅約為15英寸(28厘米)時，其伸入車身吊艙空間的部分則比較小。任選地，熱交換器137完全封裝于帶有氣流通道(未示出)的底盤結構之內。
再次參看圖1，懸架系統71安裝于結構框架11上并且與四個車輪73、75、77、79相連接。本發明所屬領域的普通技術人員應當理解懸架系統的操作，并且了解在本發明權利要求的范圍之內可以使用多種懸架系統。本發明優選實施例的懸架系統71為電子控制的，如圖12中示意性示出。
再次參看圖12，電子控制懸架系統71響應于任意給定道路輸入的行為由一懸架控制單元141決定。位于底盤10上的傳感器100監測各種條件例如車輛速度、車輪角速度以及車輪相對于底盤10的位置。傳感器100將傳感器信號101傳送至懸架控制單元141。懸架控制單元141根據存儲的算法處理傳感器信號101并產生懸架致動器控制信號142。懸架控制單元141將懸架致動器控制信號142傳送至四個懸架致動器143、144、145、146。每個懸架致動器143、144、145、146可操作地連接于車輪73、75、77、79上，并且全部或部分地決定著車輪73、75、77、79相對于底盤10的位置。優選實施例的懸架致動器為變力、實時的可控減振器。優選實施例的懸架系統71也適于使得底盤行駛高度可調節。可使用分離的致動器來改變底盤的行駛高度。
在優選實施例中，懸架控制單元141為可編程式并且連接于車身連接界面87的電連接器91上。這樣車輛使用者就能夠通過電連接器91重新編制帶有懸架系統軟件147的懸架控制單元141的程序而變更懸架系統71的特征。
在本發明權利要求的范圍內，電子控制懸架系統包括的懸架系統不帶有位于底盤10上的懸架控制單元。參看圖13，其中相同的參考數字指的是圖12中的相同部件，懸架致動器143、144、145、146和懸架傳感器100直接連接于電連接器91上。在這種實施例中，一位于一所連接車身85上的懸架控制單元141’能夠處理通過電連接器91傳送的傳感器信號101，然后將懸架致動器控制信號142經電連接器91傳送至懸架致動器143、144、145、146。
電子控制懸架系統的實例在以下美國專利中進行了描述1997年2月15日發布的授予通用汽車公司的5,606,503；1997年3月11日發布的授予福特汽車公司的5,609,353以及2002年5月28日發布的授予Delphi Technologies的6,397,134。
美國專利No.6,397,134中描述的一種電子控制懸架系統提供了通過轉向交叉作用而改進懸架控制。特別是，系統可檢測車輛側向加速度和車輛轉向角度，并且為從所檢測的車輛側向加速度的每個方向存儲有車輛的懸架致動器所用的第一和第二組增強型懸架致動器控制信號。響應于所檢測的車輛側向加速度以及所檢測的車輛轉向角度，如果所檢測的轉向角度與所檢測的側向加速度方向相同，則系統對懸架致動器應用第一組增強型懸架致動器控制信號，另外，如果所檢測的轉向角度與所檢測的側向加速度方向相反，則系統對懸架致動器應用第二組增強型懸架致動器控制信號。
美國專利No.5,606,503中描述的一種車輛中所用的懸架控制系統包括一懸掛的車身、四個未懸掛的車輪、四個安裝于車輪與車身之間的可變力致動器，其中每個可變力致動器位于車輛的各角上，以及一組提供表示車身動作、車輪動作、車輛速度和周圍溫度的傳感器信號的傳感器。懸掛控制系統包含的一微型計算機控制單元包括用于接收傳感器信號的裝置；用于響應于傳感器信號而確定每個致動器的致動器所需力的裝置；用于響應于車輛速度而確定表示第一指令最大值的第一信號的裝置；用于響應于周圍溫度而確定表示第二指令最大值的第二信號的裝置；以及用于約束致動器所需力使其不大于第一和第二指令最大值中的較小者的裝置。
在優選實施例中使用導電金屬線(未示出)來在底盤10與所連接車身85之間，以及變換器、控制單元與致動器之間傳輸信號。本發明所屬領域的普通技術人員應當了解，可以使用用于在底盤10與所連接車身85之間以及變換器、控制單元與致動器之間發送和接收信號的其它非機械裝置并且仍在本發明權利要求的范圍之內。發送和接收信號所用的其它非機械裝置包括無線電波和光學纖維。
在優選實施例中，線控系統為網絡式，部分是為了減少連接到電連接器91上的專用金屬線的數量。本發明所屬領域的普通技術人員應當了解可在本發明權利要求的范圍之內使用的各種網絡裝置和協議，例如SAE J1850和CAN(“區域網控制器”)。在本發明優選的實施例中，使用TTP(“時間觸發協議”)網絡來進行通信管理。
由傳感器100所收集的一些信息，例如底盤速度、燃料水平以及系統溫度和壓力，有利于車輛駕駛員操作底盤和檢測系統故障。如圖14中所示，傳感器100通過一底盤計算機153連接于電連接器91上。包含信息的傳感器信號101從傳感器100傳送至底盤計算機153上，其根據存儲的算法處理傳感器信號101。當根據所存儲的算法發現傳感信息對駕駛員有用時，底盤計算機153將傳感器信號101傳送至電連接器91。例如，當底盤10的操作溫度過高時，則含有溫度信息的傳感器信號101通過底盤計算機153傳送至電連接器91。一駕駛員可讀的信息界面155可連接到與電連接器91相連接的配套電連接器95上并且顯示傳感器信號101所包含的信息。駕駛員可讀的信息界面包括但并不限定于量表、儀表、LED顯示以及LCD顯示。底盤還可包含通信系統，例如天線和遠程信息處理系統，它們可操作地連接于車身連接界面中的電連接器上并且適于傳送信息至所連接車身。
一個控制單元可提供多種功能。例如，如圖15中所示，一主控制單元159可以起轉向控制單元、制動控制單元、懸架控制單元以及能量轉化系統控制單元的作用。
再次參看圖15，能量轉化系統67適于將電能傳送至電連接器91，以便提供位于所連接車身上的系統所需的電能，例如自動開閉式車窗、動力鎖、娛樂系統、加熱、通風以及空氣調節系統等等。任選地，如果能量存儲系統包括一電池，那么該電池可以連接于電連接器91上。在優選實施例中，能量轉化系統67包括一用于產生電能并連接于電連接器91上的燃料電池組。
圖16示出了一帶有剛性覆蓋層或“殼層”161以及一可用作臍帶式端口的電連接器或聯接器91的底盤10。剛性覆蓋層161可適于起車輛底板的作用，這點在所連接車身85不具有底面時很有用。圖17中示出的一類似裝備的底盤10帶有一任選的垂直燃料電池組125。垂直燃料電池組125顯著地伸入車身吊艙空間中，這在一些應用中是可以接受。底盤10還包括一手動停車制動界面162，其在某些應用中可能需要，因此也可任選地用于其它實施例中。
圖18示出了在某些環境中可能很有益的本發明的一個實施例。能量轉化系統67包括一帶有水平對置氣缸的內燃機167和一傳動裝置169。能量存儲系統69包括一油箱171。
圖19示出了本發明的一實施例，其中轉向系統81具有一包括一轉向柱173的機械控制聯動裝置。乘客座位連接聯接器175位于車身連接界面87上，從而容許將乘客座位組件連接于底盤10上。
圖20和20a示出了一本發明范圍之內的底盤10和一車身85，它們分別具有多個電連接器91和多重配套連接器95。例如，一第一電連接器91可操作地連接于轉向系統上并起控制信號接收器的作用。一第二電連接器91可操作地連接于制動系統上并起控制信號接收器的作用。一第三電連接器91可操作地連接于能量轉化系統上并起控制信號接收器的作用。一第四電連接器91可操作地連接于能量轉化系統上并起電能連接器的作用。四個多金屬線內嵌連接器和配套連接器用于圖20和20a所示的實施例中。圖20a示出了用于連接相應的連接器91、95的裝配過程。
參看圖21，示出了本發明權利要求范圍內的又一實施例。底盤10具有一剛性覆蓋層161及多個乘客座位連接聯接器175。一由駕駛員操作的控制輸入裝置177包含一轉向變換器、一制動變換器以及一能量轉化系統變換器，其通過金屬線179可操作地與轉向系統、制動系統、能量轉化系統相連接并且可移動至不同的連接點。
圖21中所示的實施例使得不同設計和構型的車身能夠與一種通用底盤設計相配合。一不帶底面但具有配套連接聯接器的車身可在承載車身保持聯接器89處與底盤10相配合。乘客座位組件可連接在乘客座位連接聯接器175上。
車輛底盤上的轉向、制動、懸架和能量轉化系統優選是可編程的，使得這些系統可以選擇性地修改。可編程系統使得車輛底盤可以對于安裝在其上的特定車身構型采用所需的操作特性，或者適合于消費者的愛好。在本發明的范圍內，可編程系統是這樣的系統，其致動器構制成對致動器控制信號產生預定的機械響應，并且該系統構制成應用控制單元或處理器，該控制單元或處理器利用存儲的算法或其他數據來處理控制信號或傳感器信號(總稱為“輸入信號”)并由此產生致動器控制信號或者供車輛駕駛員使用的反饋信號。因此，可編程系統的特性，即，致動器機械地響應的方式和對于任何給定輸入信號提供給車輛駕駛員的反饋，由控制單元采用的存儲的算法或其他數據確定。
為了對一系統編程，通過增加、減少或改變處理輸入信號以產生致動器控制信號或反饋信號的裝置或方式而為該系統提供新的、不同的或者改變的特性。對系統編程包括增加或改變在產生致動器控制信號時由控制單元使用的存儲的算法或存儲的數據。對系統編程還包括向控制單元提供指令數據，該指令數據改變或影響控制單元怎樣產生致動器控制信號或反饋信號的方式。本領域普通技術人員將很清楚，在本發明要求保護的范圍內可以使用對可編程系統編程的多種方法。
可重編程系統是具有外部編程接口的可編程系統，系統特性可以通過該外部編程接口選擇性地改變。一般地，可重編程系統的外部編程接口是電連接器或輸入裝置。用作外部編程接口的電連接器可釋放地與數據源相接合。輸入裝置包括鍵盤、盤驅動器、CD-ROM驅動器、無線輸入裝置等。輸入裝置可操作地連接到遠程信息處理系統，使得編程和軟件可以通過衛星傳送來接收。
在本發明的優選實施例中，轉向系統、制動系統、懸架系統和能量轉化系統是可重編程的，使得系統特性可以由車輛制造商、零售商或消費者修改。本領域普通技術人員將會認識到，在本發明要求保護的范圍內可以使用多種可重編程系統構型。可重編程的系統的幾種構型在這里通過實例說明，并且表示在圖22-25以及圖7、9和13中，其中相同的參考標記表示圖6-13中的相同部件。圖22-25中所示的可重編程系統可以是但不限于轉向系統，其中控制單元是轉向控制單元而致動器是轉向致動器；制動系統，其中控制單元是制動控制單元而致動器是轉向致動器；或者能量轉化系統，其中控制單元是能量轉化系統控制單元而致動器是能量轉化系統致動器。
參考圖22，示意性地示出了第一可重編程系統構型。可重編程系統178A位于車輛底盤10上。車輛底盤10與車身85相配合以形成車輛179。控制單元180構制成接收傳感器信號101和電控制信號183。傳感器信號101通過監測各種底盤和系統部件的狀態的傳感器100傳送。電控制信號183通過電連接器91傳送到控制單元180。在本發明要求保護的范圍內，電控制信號183可以從任何源傳送到控制單元，而不管是否通過位于中間的電連接器91。
控制單元180可操作地連接到可寫存儲單元186，該控制單元從該存儲單元訪問存儲的算法或其他存儲的數據，這些算法或數據作為存儲單元數據信號189傳送給控制單元。控制單元180根據來自存儲單元186的算法或其他數據處理電控制信號183和傳感器信號101以便產生致動器控制信號192和反饋信號195(例如前述反饋信號106、114)。致動器198可操作地連接到控制單元180上并且以預定方式機械地響應于致動器控制信號192。反饋信號195通過電連接器91傳送以供車輛駕駛員使用。
存儲單元可操作地連接到外部編程接口，在圖22中是電連接器91用作外部編程接口。另一種方案是，在本發明要求保護的范圍內，外部編程接口可以是只用作編程端口的專用電連接器。存儲單元構制成存儲通過電連接器91傳送的采用編程數據201的形式的算法或數據。在第一實施例中，通過把存儲單元編程數據201經外部編程接口傳送到存儲單元而對系統編程。
在優選實施例中，存儲單元186是EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)，但是也可使用任何可編程的ROM。可編程的ROM是優選的，因為它是非易失性的并且因為它能進行快速數據傳遞。然而，任何可寫的存儲介質，例如RAM單元、磁介質如軟盤、光學介質如可寫的CD-ROM等，都可用在本發明要求保護的范圍內。本領域普通技術人員將會認識和理解對存儲單元編程或寫入所需的各種方法和裝置。
圖23示意性地表示了第一可重編程系統構型的另一種實施例，其中相同的參考標記表示圖22中的相同部件，其中存儲單元186可操作地連接到輸入裝置203。利用可重編程系統的這個實施例178B，車輛使用者能夠把包含算法或其他數據的軟件傳送到存儲單元186以改變系統特性。例如，車輛使用者可以購買包含算法的軟盤，車輛使用者可以通過把軟盤插入輸入裝置203而利用該算法改變系統特性。
圖24示意性地表示了第二可重編程系統構型，其中相同的參考標記表示圖23中的相同部件。可重編程系統178C包括構制成接收傳感器信號101和電控制信號183的控制單元180。控制單元180可操作地連接到在圖23中表示為電連接器的外部編程接口206，并且構制成通過外部編程接口206檢索算法或數據。外部編程接口206可釋放地與存儲單元186’相接合，該存儲單元構制成存儲控制單元180所用的算法或數據。優選地，存儲單元186’是ROM的形式。另一種方案是，在本發明要求保護的范圍內，外部編程接口可以是讀取存儲單元例如盤、CD-ROM等的輸入裝置。第二可重編程系統構型通過增加或改變存儲單元186’來編程。例如，通過將連接好的第一ROM裝置從外部編程接口上移除并且將第二ROM裝置連接到外部編程接口上，車輛使用者可以改變系統的性能。
在第三可重編程系統構型中，致動器可操作地連接到外部編程接口上。參考圖25，其中相同的參考標記表示圖22-24中的相同部件，車輛底盤10中的可重編程系統178D包括在車身連接界面87中可操作地連接到電連接器91上的致動器198。電連接器91用作外部編程接口，該外部編程接口可釋放地與位于連接的車身85上的存儲單元180’相接合。在本發明要求保護的范圍內，第三可重編程系統構型的外部編程接口可以是除車身連接界面87中的電連接器91以外的裝置。控制單元180’包括集成的ROM，其存儲著用于處理傳感器信號101和來自變換器214的電控制信號183的算法和數據。通過將所連接的車身85的配套電連接器95連接到電連接器91來對可重編程系統178D編程，由此控制單元180’與外部編程接口91相接合。因此，當車身85可操作地連接到底盤10時，例如在車身/底盤組裝操作中，該系統自動地編程。
第四可重編程系統構型示意性地表示在圖26中，其中相同的參考標記表示圖22-24中的相同部件。表示在可連接的車身85中的變換器215可操作地連接到與電連接器91可釋放地接合的配套電連接器95上。控制單元180”可操作地連接到傳感器100和電連接器91，該控制單元構制成分別從傳感器100和電連接器91接收傳感器信號101和電控制信號183。控制單元180”可操作地連接到存儲單元186，該控制單元構制成從該存儲單元訪問算法或其他數據，這些算法或數據采用存儲單元數據信號189的形式。控制單元根據來自存儲單元186的算法或使用其他數據處理電控制信號183和傳感器信號101以便產生致動器控制信號192和反饋信號195。控制單元180”將致動器控制信號192傳送到致動器198，該致動器以預定方式機械地響應于致動器控制信號192。控制單元180”將反饋信號195傳送到電連接器91以供車輛駕駛員使用。
電連接器91用作外部編程接口，并且控制單元180”構制成響應于通過電連接器91從指令數據源220傳送的指令數據218。在圖26中所示的實施例中，指令數據源位于所連接的車身85上并且通過用作外部編程接口的電連接器91可操作地連接到控制單元180”上。
指令數據源220可以是存儲介質例如ROM單元，或者它可以是用戶可操作的接口，由此用戶可以將指令數據218輸入并傳送給控制單元180”。控制單元180”響應于指令數據218，使得它改變所用的參數、算法或數據集以便產生致動器控制信號192和反饋信號195。存儲單元186優選構制成存儲多個算法或存儲控制單元可以根據所接收的指令數據218交替地訪問的多個數據集。因此，通過將指令數據218傳送給控制單元180”來對可重編程系統178E編程。與第三可重編程系統構型一樣，第四可重編程系統構型使得系統可以在車身85連接到底盤10上時進行自動編程。
參考圖27，示意性地表示了一種銷售、租借、租賃帶有可編程系統的車輛或以其他方式轉移該車輛的所有權的有利方法。該方法包括以下步驟為車輛上的至少一個可編程系統確定用戶所需的系統特性，其中至少一個可編程系統是轉向系統、制動系統、懸架系統或能量轉化系統224；響應于用戶所需的操作特性對至少一個可編程系統編程226；以及在消費者交易中準許用戶擁有該車輛228。在優選實施例中，能量轉化系統、轉向系統、制動系統和懸架系統中的每一個是可編程的。通過使零售商、出租代理商等為消費者定制性能、駕駛和操縱特性，同時減少了對包含帶有不同消費者選項的車輛的大的目錄的需要，該方法增多了消費者的選擇和滿意程度，并且減少了消費者調查的成本。例如，想要購買車輛底盤的消費者可以具體確定給出的車輛的所需特性。
該方法還可以包括在商業交易中許諾準許擁有車輛229，以及向用戶提供可編程系統特性的選擇或范圍232。例如，車輛零售商可以向消費者許諾銷售車輛，詢問消費者優選的車輛特性，并且響應于消費者的喜好而對系統編程。經銷商還可以為消費者提供車輛特性的選擇，從此消費者可以選擇他或她優選的車輛特性。在確定用戶所需的系統特性224之后，根據用戶的需要對可編程系統編程226。
圖27還示出了一種銷售或租借程序的方法。該方法包括向用戶提供可編程系統特性的選擇232，確定用戶所需的系統特性224，以及根據用戶所需的系統特性對車輛上的可編程系統編程226。例如，維修廠可以使用這種方法向消費者提供新的或者不同的車輛特性。
圖28表示了一種用于制造或組裝具有可編程系統的車輛的方法。該方法包括以下步驟使車輛底盤與車身相配合，其中該底盤包括轉向系統、制動系統、能量轉化系統和懸架系統，其中至少一個系統是可編程的238；以及對至少一個可編程系統編程241。該方法還可包括制造車輛底盤243和制造車身246。另一種方案是，該方法包括在商業交易中得到底盤的所有權249，或者在商業交易中得到車身的所有權252。例如，車身制造商可以購買與車身配合的底盤，或者底盤制造商可以購買與底盤配合的車身。車身還可以從車身目錄中選擇247，該車身目錄包括帶有標準界面(例如前述界面87)多種不同類型的車身以用于與具有配套標準界面的任何底盤連接。
圖29表示了一種銷售用于可編程系統中的軟件的方法。該方法包括以下步驟與用戶訂立合同，該用戶不是車輛制造商或可編程系統制造商，以便準許擁有或者許可使用適于為車輛上的可編程系統提供操作特性的軟件255，以及把軟件傳送給用戶258。軟件可以通過無線傳輸如蜂窩式傳輸，或通過衛星傳輸、互聯網、電話線、實際的存儲介質如CD或磁盤等傳送給用戶。
如權利要求所述，根據所示的本發明的各種不同實施例所示出和描述的各種特征可以互相結合。
盡管已對用于實現本發明的最佳模式已經進行了詳細地說明，那些熟知本發明相關領域的技術人員應當了解，各種用于實踐本發明的替代設計與實施例也均在附加權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種車輛，其包括結構框架；相對于結構框架安裝的懸架系統；相對于懸架系統可轉動地安裝的至少三個車輪；相對于結構框架安裝并且可操作地連接到至少一個車輪上的轉向系統；相對于結構框架安裝并且可操作地連接到至少一個車輪上的制動系統；相對于結構框架安裝并且可操作地連接到至少一個車輪上的能量轉化系統；以及可操作地連接到車輪、懸架系統、轉向系統、制動系統或能量轉化系統上并且構制成傳送傳感器信號的至少一個傳感器；其中懸架系統、轉向系統、制動系統和能量轉化系統中的至少一個是可重編程系統，至少一個可重編程系統包括致動器，該致動器構制成以預定方式機械地響應于致動器控制信號。
2.根據權利要求1所述的車輛，其特征在于，至少一個可重編程系統包括控制單元，該控制單元可操作地連接到致動器上并且構制成根據存儲的算法或存儲的數據處理非機械控制信號或傳感器信號并產生致動器控制信號。
3.根據權利要求2所述的車輛，其特征在于，其還包括可寫的存儲單元，該存儲單元可操作地連接到控制單元并且構制成存儲控制單元在處理非機械控制信號或傳感器信號時所用的算法或數據，并且可操作地連接到外部編程接口上，該外部編程接口構制成將軟件、算法或數據傳送到存儲單元，并且其中存儲單元構制成存儲外部接口傳送的軟件、算法或數據。
4.根據權利要求3所述的車輛，其特征在于，外部編程接口是電連接器。
5.根據權利要求3所述的車輛，其特征在于，外部編程接口是輸入裝置。
6.根據權利要求2所述的車輛，其特征在于，其還包括外部編程接口，該外部編程接口可操作地連接到控制單元并且構制成可釋放地與存儲單元相接合，并且其中控制單元構制成檢索軟件、算法或數據以便處理非機械控制信號或傳感器信號，并且通過外部接口產生致動器控制信號。
7.根據權利要求2所述的車輛，其特征在于，其還包括可操作地連接到控制單元上的存儲單元，可操作地連接到控制單元并且構制成可釋放地與指令數據源相接合的外部編程接口，并且其中控制單元構制成利用來自指令數據源的指令數據來處理非機械控制信號或傳感器信號，并且產生致動器控制信號。
8.根據權利要求2所述的車輛，其特征在于，其還包括可操作地連接到控制單元上的存儲單元，可操作地連接到控制單元并且構制成將指令數據傳送給控制單元的輸入裝置，并且其中控制單元構制成利用指令數據來處理非機械控制信號或傳感器信號并且產生致動器信號。
9.根據權利要求1所述的車輛，其特征在于，其還包括外部接口，該外部接口可操作地連接到致動器上并且構制成可釋放地與控制單元相接合，并且構制成將致動器控制信號從所接合的控制單元傳送到致動器。
10.根據權利要求2所述的車輛，其特征在于，控制單元位于連接到框架上的車身上。
11.根據權利要求7所述的車輛，其特征在于，指令數據源位于連接到框架上的車身上。
12.一種車輛底盤，其包括結構框架；具有車身連接部件的車身連接界面，該車身連接部件包括至少一個相對于結構框架安裝的承載車身保持聯接器；相對于結構框架安裝的懸架系統；相對于懸架系統可轉動地安裝的至少三個車輪；相對于結構框架安裝并且可操作地連接到至少一個車輪上的線控制動系統；相對于結構框架安裝并且可操作地連接到至少一個車輪上的線控轉向系統；以及可線控的能量轉化系統，相對于結構框架安裝并且可操作地連接到至少一個車輪上；其中懸架系統、轉向系統、制動系統和能量轉化系統中的至少一個是可編程的并且包括致動器，該致動器構制成以預定方式機械地響應于致動器控制信號。
13.根據權利要求12所述的車輛底盤，其特征在于，至少一個可重編程系統包括控制單元，該控制單元可操作地連接到致動器上并且構制成根據存儲的算法處理非機械控制信號或傳感器信號并產生致動器控制信號。
14.根據權利要求13所述的車輛底盤，其特征在于，其還包括可寫的存儲單元，該存儲單元可操作地連接到控制單元并且構制成存儲控制單元在處理非機械控制信號或傳感器信號時所用的算法或數據，并且可操作地連接到外部編程接口上，該外部編程接口構制成將軟件、算法或數據傳送到存儲單元，并且其中存儲單元構制成存儲外部接口傳送的軟件、算法或數據。
15.根據權利要求14所述的車輛底盤，其特征在于，外部編程接口是電連接器。
16.根據權利要求14所述的車輛底盤，其特征在于，外部編程接口是輸入裝置。
17.根據權利要求13所述的車輛底盤，其特征在于，其還包括外部編程接口，該外部編程接口可操作地連接到控制單元并且構制成可釋放地與存儲單元相接合，并且其中控制單元構制成檢索軟件、算法或數據以便處理非機械控制信號或傳感器信號，并且通過外部接口產生致動器控制信號。
18.根據權利要求13所述的車輛底盤，其特征在于，其還包括可操作地連接到控制單元上的存儲單元，可操作地連接到控制單元并且構制成可釋放地與指令數據源相接合的外部編程接口，并且其中控制單元構制成利用來自指令數據源的指令數據來處理非機械控制信號或傳感器信號，并且產生致動器控制信號。
19.根據權利要求13所述的車輛底盤，其特征在于，其還包括可操作地連接到控制單元上的存儲單元，可操作地連接到控制單元并且構制成將指令數據傳送給控制單元的輸入裝置，并且其中控制單元構制成利用指令數據來處理非機械控制信號或傳感器信號并且產生致動器信號。
20.根據權利要求12所述的車輛，其特征在于，其還包括外部接口，該外部接口可操作地連接到致動器上并且構制成可釋放地與控制單元相接合，并且構制成將致動器控制信號從所接合的控制單元傳送到致動器。
21.一種進行車輛商業交易的方法，其包括以下步驟為車輛上的至少一個可編程系統確定用戶所需的系統特性，其中至少一個可編程系統是轉向系統、制動系統、懸架系統或能量轉化系統；以及響應于用戶所需的操作特性對至少一個可編程系統編程。
22.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，其還包括向用戶提供可編程系統特性的選擇。
23.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，其還包括向用戶許諾準許擁有車輛。
24.根據權利要求23所述的方法，其特征在于，其還包括向用戶準許擁有車輛。
25.一種組裝車輛的方法，其包括以下步驟使車輛底盤與車身相配合，其中該車輛底盤包括結構框架；相對于結構框架安裝的電控懸架系統；相對于懸架系統可轉動地安裝的至少三個車輪；可線控并且可操作地連接到至少一個車輪上的能量轉化系統；可操作地連接到至少一個車輪上的線控轉向系統；可操作地連接到至少一個車輪上的線控制動系統；并且其中懸架系統、制動系統、能量轉化系統和轉向系統中的至少一個是可編程系統；以及對至少一個可編程系統編程。
26.根據權利要求25所述的方法，其特征在于，所述編程在所述配合步驟期間自動地進行。
27.根據權利要求25所述的方法，其特征在于，所述編程在所述配合步驟之后進行。
28.根據權利要求25所述的方法，其特征在于，所述編程包括在所述配合步驟之后通過衛星重新編程。
29.根據權利要求25所述的方法，其特征在于，所述編程包括在所述配合步驟之后通過互聯網重新編程。
30.根據權利要求25所述的方法，其特征在于，所述編程包括在所述配合步驟之后通過電話重新編程。
31.根據權利要求25所述的方法，其特征在于，其還包括制造底盤的步驟。
32.根據權利要求24所述的方法，其特征在于，其還包括制造車身的步驟。
33.根據權利要求24所述的方法，其特征在于，其還包括在商業交易中得到車身的所有權的步驟。
34.根據權利要求23所述的方法，其特征在于，其還包括在商業交易中得到底盤的所有權的步驟。
35.根據權利要求27所述的方法，其特征在于，其還包括制造車身的步驟。
36.根據權利要求27所述的方法，其特征在于，其還包括在商業交易中得到車身的所有權的步驟。
37.根據權利要求25所述的方法，其特征在于，其還包括從不同類型的車身的目錄中選擇所述車身，這些車身具有標準界面以使任一車身可以與具有配套標準連接界面的任一底盤選擇性地連接。
38.根據權利要求37所述的方法，其特征在于，所述編程在所述配合步驟期間自動地進行。
39.根據權利要求37所述的方法，其特征在于，所述編程由所選的車身類型確定。
40.一種交易用于可編程車輛系統的軟件的方法，其包括以下步驟與用戶訂立合同，該用戶不是車輛制造商或可編程系統制造商，以便許可使用或者準許擁有構制成給車輛中的可編程系統提供新的或不同的系統特性的軟件；以及把軟件傳送給用戶。
41.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，軟件通過衛星傳送。
42.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，軟件通過無線網絡傳送。
43.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，軟件通過電話傳送。
44.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，軟件通過互聯網傳送。
45.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，軟件在實際的介質中傳送。
46.根據權利要求45所述的方法，其特征在于，實際的介質是CD。
47.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，所述可編程系統包括懸架系統、制動系統、能量轉化系統或轉向系統。
48.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，所述可編程系統包括懸架系統、制動系統、能量轉化系統和轉向系統。
49.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，所述可編程車輛系統包括控制和操縱系統。
全文摘要
一種車輛包括轉向系統、懸架系統、制動系統和能量轉化系統，其中這些系統的至少一個是可重編程的，使得該車輛的駕駛、響應或操縱性能可以選擇性地改變。這些系統可以在車身與底盤配合時自動地編程以提供所需的性能特性。相應地提供了一種為編程系統確定消費者所需的系統特性的方法。
文檔編號G06Q30/00GK1547685SQ02816518
公開日2004年11月17日 申請日期2002年8月16日 優先權日2001年8月23日
發明者C·E·博羅尼-比爾德, A·B·切爾諾夫, M·D·沙巴納, R·L·維塔爾, C E 博羅尼-比爾德, 切爾諾夫, 沙巴納, 維塔爾 申請人:通用汽車公司