用于车辆的控制系统的制作方法

本公开涉及用于车辆的控制系统，并且特别地但非排他地涉及用于车辆的缓行速度控制系统。本发明的各方面涉及系统、方法、车辆以及计算机可读存储介质。

背景技术：

具有自动变速器的许多车辆、例如汽车包括所谓的“缓行速度”功能或怠速功能，当车辆驾驶员不压下加速踏板或制动踏板时，该“缓行速度”功能或怠速功能使车辆保持处于相对较低的速度、例如6km/h。在这种车辆中，自动变速器包括将内燃发动机的输出连接至车辆的车轮的液力耦合器或滑动离合器。缓行速度取决于发动机怠速以及变速箱的传动比。缓行在驾驶员需要多次停车和起动车辆的情况下、比如在交通堵塞的情况下可以是特别有用的。缓行功能使驾驶员能够仅使用制动踏板来控制车辆的运动，即压下制动踏板以使车辆停止以及将他们的脚从制动踏板移开以允许车辆沿向前或向后的方向进行缓慢运动。

在使用一个或更多个电动马达而不是内燃发动机来向车轮提供驱动转矩的车辆、比如纯电动车辆(bev)中，没有内置的缓行速度功能。与具有内燃发动机的车辆不同，在具有内燃发动机的车辆中，当驾驶员没有经由加速踏板和制动踏板请求任何驱动转矩或制动转矩时发动机继续以怠速旋转；在纯电动车辆中，在这种情况下电动马达不向车轮提供转矩。

期望的是，纯电动车辆的驾驶员能够获得模拟常规自动车辆的缓行功能的缓行速度功能。然而，对于纯电动车辆，在某些情况下，进入这种缓行模式存在困难。特别是在电动马达永久性地连接或直接连接至车轮、即没有滑动离合器的纯电动车辆中。这在电动马达或电机的转矩必须从负值切换到正值的情况下可能会是成问题的。特别是，在这种情况下，有可能在传动系中发生所谓的“反冲”(backlash)或重击然后是振动，从而可能导致驾驶员不适和对传动系的损坏。具体地，传动系中的齿轮必须从沿一个方向啮合转变到沿相反方向啮合。例如，这种情况可能发生在当以中速至高速比如50km/h行驶时驾驶员相对突然地松开加速踏板、即齿轮的啮合方向改变太快的情形下。

本公开的目的是解决与现有技术相关的缺点。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，提供一种用于车辆的缓行速度控制系统，该车辆具有用于向至少一个车轮提供转矩的至少一个电动马达。该系统包括输入端，该输入端构造成接收指示该车辆的当前速度的当前速度信号。该系统还包括缓行速度控制模块，该缓行速度控制模块构造成当车辆的当前速度经过高于缓行速度目标值的预定阈值时启用。该系统还包括输出端，该输出端构造成在缓行速度控制模块启用后，向所述至少一个电动马达发送缓行速度控制转矩信号，以根据缓行速度目标值控制车辆速度。该缓行速度控制转矩信号被限制为小于缓行速度控制最大转矩值的缓行速度控制过滤的转矩值。

有利地，缓行速度控制系统在由一个或更多个马达而不是内燃发动机提供动力的车辆中提供缓行速度功能。因此，可以在电动车辆中模拟常规自动车辆的缓行速度功能，从而例如当控制处于缓慢移动的交通中的车辆的运动时，使驾驶员有更熟悉的感觉。此外，限制向电动马达请求的转矩可以使例如在缓行模式进入期间马达转矩从负向正的变化能够更为平缓地发生。对可以在马达处由缓行速度控制模块请求的最大可允许转矩的值进行过滤的能力因此使进入缓行模式能够被控制，从而减少或消除传动系内的反冲。因此，提供了向驾驶员提供舒适的缓行进入并且防止对传动系造成潜在损坏的缓行速度控制系统。此外，缓行速度控制模块经由缓行速度控制过滤的转矩而“知道”过滤。这意味着在缓行速度控制模块的下游没有积分器收尾并且没有过滤，这意味着控制模块不是不稳定的。

在车辆传动系的转矩反向阶段期间，缓行速度控制转矩信号可限制为缓行速度控制过滤的转矩值。这是反冲效应很可能最严重或最有可能发生的时间段或阶段。

在缓行速度控制模块启用之后的整个规定过滤时间段，缓行速度控制过滤的转矩值可以变为等于速度控制最大转矩值。也就是说，一旦过滤时间段过去了，反冲发生的可能性就变得可以忽略不计，并且因此无需继续将最大可允许的请求转矩限制在缓行速度控制最大转矩值以下。

缓行速度控制过滤的转矩值可以随时间变化。

缓行速度控制过滤的转矩值可以随时间增大。

缓行速度控制过滤的转矩值可以以恒定速率增大。

缓行速度控制过滤的转矩值可以在该缓行速度控制模块启用之后的比整个规定过滤时间段少的第一规定过滤时间段内以第一速率增大。

缓行速度控制过滤的转矩值可以在该第一规定过滤时间段之后的第二规定过滤时间段内以第二速率增大，该第二速率大于该第一速率。

第一规定过滤时间段中的缓行速度控制过滤的转矩值可以小于保持车辆速度处于缓行速度目标值所需的速度控制转矩值。

在第一规定过滤时间段中，缓行速度控制转矩信号、即请求的马达转矩在缓行速度控制模块启用之后增大的速率受到限制，从而防止在转矩反向阶段期间出现反冲。在第二规定过滤时间段中，缓行速度控制转矩信号增大的速率仍受到限制，但是受限程度比第一过滤时间段小。因此，第一规定过滤时间段和第二规定过滤时间段带来了防止车辆传动系内的反冲的益处，同时仍允许车辆在没有会给驾驶员带来不便的明显滞后的情况下达到目标缓行速度。也就是说，速度控制性能、即保持缓行速度目标值的能力不会折衷。

缓行速度控制过滤的转矩值在缓行速度控制模块被启用时可以为零。

缓行速度控制模块可以构造成在驾驶员需要的转矩为非零时以及车辆速度大于缓行速度目标值时停用。

缓行速度控制模块可以是能够由车辆驾驶员选择性地操作的。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆的缓行速度控制方法，该车辆具有用于向至少一个车轮提供转矩的至少一个电动马达。该方法包括接收指示车辆的当前速度的当前速度信号。该方法还包括当车辆的当前速度经过高于缓行速度目标值的预定阈值时启用缓行速度控制模块。该方法还包括，在缓行速度控制模块启用之后，向至少一个电动马达发送缓行速度控制转矩信号，以根据缓行速度目标值控制车辆速度。该缓行速度控制转矩信号被限制为小于缓行速度控制最大转矩值的缓行速度控制过滤的转矩值。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，该车辆包括如上所述的系统或者构造成执行如上所述的方法。

该车辆可以是纯电动车辆。

该车辆可以包括向车辆的至少一个前轮提供转矩的第一电动马达和向车辆的至少一个后轮提供转矩的第二电动马达。

根据本发明的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，在该存储介质上存储有当被一个或更多个处理器执行时可以致使所述一个或更多个处理器执行上述方法的指令。

在本申请的范围内明确想要的是，可以单独地或以任何组合的方式采用在前面段落、在权利要求书中和/或在以下描述和附图中所阐述的各个方面、实施方式、示例和替代方案以及特别是其各个特征。也就是说，可以以任何方式和/或组合形式来组合所有实施方式和/或任何实施方式的特征，除非这些特征是不可兼容的。申请人保留修改任何原始提交的权利要求或相应地提交任何新的权利要求的权利，包括将任何原始提交的权利要求修改为从属于任何其他权利要求和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，即使最初没有以这种方式请求保护亦如此。

附图说明

现在将参照附图仅以示例的方式对本发明的一个或更多个实施方式进行描述，其中：

图1是根据本发明的一方面的实施方式的包括缓行速度控制系统的纯电动车辆(bev)的动力系的示意图；

图2是图1的缓行速度控制系统的更详细的示意图；

图3是由图2的缓行速度控制系统控制的车辆的速度与转矩关于时间的示意性图示；

图4是包括图1的缓行速度控制系统的纯电动车辆的示意图；以及

图5示出了根据本发明的一方面的实施方式的、由图1的缓行速度控制系统执行的方法的步骤。

具体实施方式

图1是纯电动车辆60(bev)(图4中所示)的动力系10的示意图。该车辆的动力系10具有向两个电动马达或电机14、16提供电力的蓄电池12。第一马达14连接至车辆60的前轮18，并且向前轮18提供驱动转矩或制动转矩。相似地，第二马达16连接至车辆60的后轮20，并且向后轮20提供驱动转矩或制动转矩。马达14、16经由相应的驱动轴17、19永久地(或直接地)连接至车轮18、20。

车辆60具有缓行速度控制系统或模块22，如将在下文更详细地描述的，缓行速度控制系统或模块22通过在特定情况下控制在电动马达14、16处请求的转矩来实施缓行功能。特别地，缓行速度控制系统22根据车辆60的速度启用或执行缓行功能。具体地，当车辆速度在目标缓行速度的预定阈值范围内时缓行功能被启用，并且系统22控制马达14、16的请求转矩，使得车辆60被控制成达到和/或保持目标缓行速度。目标缓行速度可以是相对低速的车辆速度，例如大约6km/h，并且预定的阈值范围可以是从4km/h至12km/h。

缓行速度控制模块22构造成在以下两个情况下启用：当车辆速度从大于预定阈值范围内的那些值的速度降低到预定阈值范围内的值时，例如当驾驶员松开加速踏板时；以及当车辆速度从低于预定阈值范围内的那些值的速度增大到预定阈值范围内的值时，例如当在繁忙的交通中从停车状态起步时。

特别地，在上述的第一种情况中，进入缓行模式可能会导致传动系中所谓的“反冲”。在从这种“超速”状态进入缓行期间，电机14、16的转矩必须从负值(超速转矩)变为正值，这意味着传动系17、19中的齿轮必须从沿一个方向啮合转变到沿相反方向啮合。从负转矩转变到正转矩可能会导致传动系17、19中的重击继而振动，从而可能导致驾驶员不适或最终损坏传动系17、19。当车辆60减速时，车辆60以发电模式运行，在该发电模式中，超速转矩被电动马达14、16获取以给蓄电池12充电。

在减速的同时，车辆60最终将达到预定阈值缓行速度范围的上限。此时，缓行速度模式被启用。在缓行期间，当车辆60处于前进挡位时，由于马达14、16向车辆60提供驱动转矩，传动系17、19中的请求转矩为正。因此，在进入缓行期间存在下述点，在该点处，请求的马达转矩反向并经过零点。请求的马达转矩经过零点的点被称为间隙穿越(lashcrossing)。在该点处从负转矩相对突然地变化到正转矩可能会导致突然的颠簸或反冲，这可能会令驾驶员不适。

在具有自动变速器的常规自动车辆中，传动系内的齿轮在转矩反向期间也从沿一个方向啮合改变为沿相反方向啮合。然而，在常规自动车辆中，内燃发动机与车轮之间的液力耦合器或滑动离合器会产生缓冲效果，以便减小反冲的影响。在具有滑动离合器的常规自动车辆中，驾驶性能控制功能可以应用速率限制或过滤器，以在转矩请求穿越零请求转矩时放慢转矩请求，从而防止重击。

相比之下，在本实施方式的纯电动车辆60中，马达14、16直接地或永久地连接至车轮18、20。因此，与常规的自动车辆不同，传动系17、19中没有缓冲。间隙穿越期间的反冲可能因此发生并且比常规自动车辆中的反冲更严重，从而导致驾驶员不适。

缓行速度控制系统22配置成控制电动马达14、16请求的转矩，以便减小间隙穿越期间传动系中反冲的影响，如将在以下所描述的。

图2示出了缓行速度控制系统22的功能部件。具体地，缓行速度控制系统22包括启用模块32、间隙过滤模块36、以及缓行速度控制器40。

车辆60的当前速度30在系统22的输入端31处、具体在启用模块32处被接收。启用模块32基于接收到的当前车辆速度30判定是否应当启用缓行速度控制器40。如上所述，如果当前车辆速度30在目标缓行速度的预定阈值量内、即在预定的阈值缓行范围内，则启用模块32向间隙过滤模块36输出启用信号34。另一方面，如果当前车辆速度30不在预定阈值目标缓行速度范围内，则启用模块32不输出启用信号34。

如果当前车辆速度30在目标缓行速度的阈值内，则由启用模块32向间隙过滤模块36输出启用信号34，间隙过滤模块36随后输出信号38从而启用缓行速度控制器40。

间隙过滤模块36包括与马达14、16的最大转矩极限或最大允许转矩有关的数据。最大转矩极限可以是这样的极限：其代表在考虑了马达的当前运行状况、他们相关联的电力电子器件以及来自蓄电池的可用牵引电力的情况下马达所能够输送的最大转矩。

间隙过滤模块36将过滤器应用于该最大转矩极限，以便获得被输出至缓行速度控制器40的所谓的过滤的最大转矩极限38。过滤的最大转矩极限38定义了可以通过缓行速度控制器40请求的马达14、16的最大转矩。

缓行速度控制器40还经由输入端31接收当前车辆速度30。缓行速度控制器40确定连接到车轮18、20的马达14、16所需的转矩，以便车辆60达到并保持基于当前车辆速度30的目标缓行速度。此请求的转矩被限制为接收到的过滤的最大转矩极限38。然后，缓行速度控制器40基于该确定以及在马达14、16处接收到的过滤的最大转矩极限38而输出缓行速度控制转矩请求或信号42。缓行速度控制器40将缓行速度控制转矩信号42输出至马达14、16以实施缓行功能，直到接收到停用命令信号。

从启用缓行速度控制器40开始，过滤的最大转矩极限38随时间变化，从而使得马达14、16的可以请求的最大转矩可以随时间变化。也就是说，在自缓行速度控制模块22被启用起所经过的时间中随时间变化。过滤的最大转矩极限38的该变化限制或减少了马达14、16的在间隙穿越期间可以请求的最大转矩为多少，从而减少传动系17、19中的反冲。这将参照图3进一步详细描述。

由缓行速度控制器40输出的缓行控制转矩请求42可以与驾驶员所需的转矩请求相结合，以便获得从马达14、16请求的最终转矩。在许多情况下，驾驶员需求的转矩为零，因为驾驶员没有压下加速踏板或制动踏板；然而，事实未必如此。例如，如果车辆60以相对较小的正向驾驶员转矩需求沿着相对陡峭的斜坡向上行驶，则车辆60仍可能减速至缓行速度目标值。驾驶员所需的转矩可以在与来自缓行速度控制器40的缓行速度转矩信号42相结合之前另外经过过滤以确定可以在马达14、16处请求的最大转矩。

启用模块32还接收驾驶员所需的转矩作为输入。特别地，当驾驶员所需转矩大于零且车辆速度大于缓行速度目标值时，启用模块32向缓行速度控制器40输出停用信号。情况可能是，缓行控制器40没有在这时立即停用；而是，满足上述条件触发了混合功能，该混合功能冻结当前车辆速度控制转矩值，然后根据各种因素将其混合出。

图3a和图3b示出了在具有缓行速度控制系统22的车辆60中车辆速度和马达转矩如何随时间变化的示意图。具体地，这些图说明了在当车辆60以相对较高的速度例如50km/h行驶时驾驶员松开加速踏板的情况下，车辆速度和马达转矩如何随时间变化。图3c进一步示出了启用缓行速度控制器40的点。

图3a示出了当前车辆速度30是如何随时间变化的，其将缓行速度目标值52示出为水平虚线。图3a还示出了预定缓行速度阈值范围的上限52a和下限52b。车辆60最初以大于上限52a的速度行驶并正在减速。车辆速度30最终减速到与上限52a相对应的速度。当启用模块32确定车辆速度30在预定的缓行速度阈值范围52内时，缓行速度控制器40被启用(参见图3c)。特别地，缓行速度控制模块22配置成当车辆60的当前车辆速度30经过高于缓行速度目标值52的预定阈值时启用。也就是说，当车辆速度30从大于上限52a的速度经过上限52a到低于上限52a的速度时，缓行速度控制模块22启用。换句话说，在这种情况下，即车辆60从比高于缓行速度目标值52的预定阈值52a大的速度减速至小于预定阈值52a的速度。

图3b示出了关于时间的马达转矩54，其对应于图3a中的车辆速度30。曲线图3b示出了在马达14、16中的一者或两者处的转矩54的变化的示例。

参照图3b，当车辆60减速时，请求的马达转矩54为负值，即超速转矩。随着车辆速度30降低，请求的转矩54接近于零。这与车辆速度30等于缓行速度目标值52的时间一致。当车辆速度等于上限52a时，缓行速度控制器40启用。缓行速度控制器40于是向马达14、16输出速度控制转矩信号54。

图3b中的虚线38示出了缓行控制速度控制过滤的转矩值38如何随时间变化。缓行速度控制器40请求转矩以使车辆60达到并保持缓行速度目标值52。然而，请求的转矩受过滤的最大转矩38的限制。

当请求的转矩54为负时，过滤的最大转矩38为零。当缓行速度控制器40启用时，过滤的最大转矩极限38在第一过滤时间段56中以第一(恒定)速率增大。在第一过滤时间段56期间，转矩请求54被限制为小于过滤的最大转矩极限38。在所示示例中，请求的转矩54紧随转矩极限38。该第一过滤时间段56可以对应于传动系中最有可能出现反冲的时间段，即在转矩反向阶段或间隙穿越期间。通过在此时间段56期间限制对马达14、16的转矩请求54的值，转矩请求54可以仅被控制成以相对缓慢的速率增大。因此，转矩反向不是那么突然并且可以减小传动系17、19中的反冲。

在第一过滤时间段56之后，示出了第二过滤时间段58，在第二过滤时间段58期间，缓行控制过滤的转矩值38以比第一过滤时间段56期间更快的第二(恒定)速率增大。在此第二时间段58期间，转矩请求54最初跟随缓行控制过滤的转矩值38，直到达到为了保持缓行速度目标值52所需的转矩。此后，转矩请求54保持相对恒定，以将车辆速度30保持在缓行速度目标值52。在第二时间段结束时，缓行控制过滤的转矩值38继续增大至速度控制最大转矩值59。此后，缓行控制过滤的转矩值38为恒定的并且等于速度控制最大转矩值59。应当指出的是，将车辆60保持在缓行速度目标值52所需的转矩请求54小于缓行控制过滤的转矩值38(并且因此小于速度控制最大转矩值59)，因而在第二时间段58结束之后，转矩请求54不需要由系统22过滤。换句话说，在第二时间段结束之后，传动系17、19内发生反冲的风险变为零或忽略不计。

图4是包括缓行速度控制系统22的车辆60的示意图。

上述的缓行速度控制模块22是可由驾驶员选择的。也就是说，车辆用户驾驶员能够例如经由车辆60内的用户界面来选择是否启用缓行速度控制系统22。如果驾驶员不希望车辆60上具有缓行功能，那么他们可以经由用户界面禁用系统22。

图5示出了由缓行速度控制系统22执行的方法70的步骤。在步骤72处，由输入端31接收当前车辆速度30。在步骤74处，如果车辆速度30介于上限52a与下限52b之间，则启用缓行速度控制模块22。在步骤76处，向电动马达14、16发送缓行速度控制转矩信号42，以根据缓行速度或怠速目标值52控制车辆速度30。速度控制转矩信号42被限制为小于速度控制最大转矩值59的速度控制过滤的转矩值38。

可以在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下对上述示例进行许多修改。

在上述实施方式中，车辆60具有向前轮18和后轮20提供驱动转矩或制动转矩的两个电动马达14、16；然而，在不同的实施方式中，车辆可设置任意数量的电动马达。例如，车辆可以在车辆的前部或后部处设置单个电动马达，并且该电动马达配置成向车辆的前轮和/或后轮提供驱动转矩或制动转矩。

在上述实施方式中，当车辆速度在预定阈值范围内时启用缓行功能；然而，在不同的实施方式中，可以当车辆速度达到预定(目标)阈值缓行速度时启用缓行功能。

在上述实施方式中，缓行控制过滤的转矩值38在第一时间段56和第二时间段58二者期间都以恒定速率增大；然而，不一定如此，并且在不同实施方式中，缓行控制过滤的转矩值38在第一时间段56和/或第二时间段58期间以非恒定的速率增大。

在上述实施方式中，存在两个过滤时间段56、58，在这两个过滤时间段56、58期间，缓行控制过滤的转矩值38以不同的速率增大；然而，不一定如此。特别地，可以设置任意数目的过滤时间段，例如可以设置一个过滤时间段。