采用扭矩平衡的车辆速度控制系统和方法_3

文档序号:8398987阅读:来源:国知局
辆10还可以包括一个或多个车辆速度控制系统。例如并且继续参照图2,在一个实施方式中,车辆10还可以包括巡航控制系统26和低速行进(LSP)控制系统28,该巡航控制系统26也被称作“公路”或“道路”巡航控制系统,LSP控制系统28也可以被称作“非公路”或“越野”行进控制系统。
[0049]公路巡航控制系统26—一其可以包括任意数目的本领域中已知的常规巡航控制系统一一能够操作成使车辆速度自动地保持在由使用者设定的期望的“设定速度”。这种系统在其使用方面通常受到限制,原因在于车辆必须在某最小阈值速度(例如,30mph(近似50kph))以上行驶以使该系统是可操作的。因此,这些系统特别适于在公路驾驶或在至少其中不存在大量反复的起动及停止并且允许车辆以相对较高的速度行驶的驾驶中使用。如本领域中已知的,公路巡航控制系统26可以包括被配置成执行及实施系统的功能的专用的ECU或独立的ECU,或者替代地,巡航控制系统26的功能可以集成在车辆10的另外的子系统12 (例如动力传动系子系统12J或者例如VCU 16 (如图2中所示)中。
[0050]此外,如本领域中已知的,巡航控制系统26可以包括一个或多个用户界面设备30,所述一个或多个用户界面设备30可以由使用者(例如驾驶员)使用以与系统26 (例如,系统26的ECU)交互作用,并且在某些实施方式中,用户界面设备30允许系统与使用者交互作用。举几种可能性来说,例如,这些设备可以允许使用者启用/停用系统26以及设定和/或调节系统的设定速度。这些设备中的每个设备均可以采用任意数目的形式,诸如一一例如但不限于一一下述形式中的一者或多者:按钮;开关;触摸屏;可视显示器;扬声器;警告信息显示器;小键盘;键盘;或者任意其他合适的设备。另外,这些设备可以定位于车厢内的并且相对较紧密地靠近使用者的任意数目的位置处(例如方向盘、转向柱、仪表板、中央控制台等)。例如,参照图3,车辆10的方向盘(即图1中的方向盘32)可以被配置成具有呈按钮的形式的巡航控制系统26的多个用户界面设备。一个这种设备可以是“设定速度”按钮SO1,该“设定速度”按钮SO1在被以特定方式操纵时可以启用巡航控制系统26的操作并且还设定期望的设定速度。巡航控制系统26还可以包括一个或多个其他的使用者可选择型界面设备(例如,按钮),以允许使用者增大或减小系统的设定速度。例如,可以设置“ + ”按钮302以允许使用者以离散增量(例如,Imph(或Ikph))增大设定速度,以及设置按钮303以允许使用者以相同的或不同的离散增量减小设定速度。替代地,“ + ”按钮302和“_”按钮30 3可以成一体地结合在单个使用者可选择型设备中。系统26的另外的使用者可选择型界面设备可以包括例如:停用或暂停系统的“取消”按钮304,以及使得系统在系统功能的暂时性的暂停或停用之后能够被重新启用的“恢复”按钮305。
[0051]应当理解的是,由于车辆10不限于任意特定的巡航控制系统或用户界面设备或设置,因而前述情形仅表示巡航控制系统26及其用户界面设备的可能性中的一些可能性;而可以使用任意适当的实施方式。
[0052]LSP控制系统28提供了速度控制系统,该速度控制系统例如使配备有这种系统的车辆的使用者能够选择非常低的目标速度或设定速度,车辆可以在使用者不需要任何踏板输入的情况下以以上所描述的非常低的目标速度或设定速度行进。这种低速行进控制功能与巡航控制系统26的行进控制功能的不同之处在于:不同于巡航控制系统26,车辆不需要以相对较高的速度(例如30mph (近似50kph))行驶以使系统成为可操作的(尽管系统28可以被配置成有助于从静止到约30mph(近似50kph)或更高的速度的自动速度控制,并且因此系统28不限于“低速”操作)。此外,已知的公路巡航控制系统被配置成使得:在使用者压下制动踏板或离合器踏板的情况下,例如,取消道路巡航控制功能并且车辆恢复到需要使用者的踏板输入以保持车辆速度的手动操作模式。另外,在至少某些巡航控制系统中,对可能由于失去牵引力而引起的车轮滑移事件的检测也可具有取消巡航控制功能的作用。LSP控制系统28与这种巡航控制系统不同之处还可以在于:在至少一个实施方式中,LSP控制系统28是以使得由此所提供的速度控制功能不响应于以上所描述的那些事件而被取消或停用的方式来配置的。在实施方式中,LSP控制系统28特别地适于在越野或非公路驾驶中使用。
[0053]在一个实施方式中,LSP控制系统28除了潜在的其他部件之外还包括E⑶42 (在所示实施方式中并且出于下述原因而被示出为包括VCU 16)以及一个或多个使用者输入设备44。ECU 42可以包括任意的各种电子处理设备、存储器或存储设备、输入/输出(I/O)设备以及任意其他已知的部件,并且ECU 42可以执行LSP控制系统28的任意数目的功能,这包括以下描述的和在本方法中实施的功能。为此,ECU42例如可以被配置成从各种来源(例如车辆传感器14、车辆子系统12、使用者输入设备44)接收信息,以及评估、分析和/或处理该信息以控制或监测车辆10的一个或多个操作方面,诸如:例如,监测车辆的一个或多个操作参数;指令向车辆的一个或多个车轮施加驱动扭矩和/或减速扭矩以及降低所述驱动扭矩和/或减速扭矩;检测为了将车辆速度保持于LSP控制系统28的特定目标设定速度所需要的驱动扭矩的降低;确定车辆10正在行驶的地形的类型和/或特征等。此外,在一个实施方式中,ECU 42被配置成执行或实施本方法的在下文中更加详细地描述的一个或多个步骤。应当理解的是,ECU 42可以是单独的电子模块,或者可以成一体地结合到或并入到车辆10的另外的子系统12或者例如VCU 16中。出于说明和清楚的目的,下面的描述将针对下述实施方式:在该实施方式中,ECU 42的功能被集成或并入到VCU16中,使得如图2中所示,VCU 16包括LSP控制系统28的E⑶。因此,在这种实施方式中,VCU 16及其存储设备或者可由其访问的存储设备(例如存储设备22)特别地存储为了执行LSP控制系统28的包括在下述方法中实现的功能在内的功能所需的各种信息、数据(例如预先限定的设定速度)、传感器读数、查找表或其他数据结构、算法、软件等。
[0054]如同上文描述的公路巡航控制系统26 —样,LSP控制系统28还包括一个或多个用户界面设备44,该用户界面设备44可以由使用者使用以与系统28交互作用,并且在某些实施方式中,所述一个或多个用户界面设备44允许系统28与使用者交互作用。这些设备可以允许使用者例如启用/停用LSP控制系统28、设定和/或调节系统的设定速度、从多个预先限定的设定速度中选择期望的设定速度、在两个或更多个预先限定的设定速度之间进行切换、以及以如可在下文描述的另外的方式与系统28交互作用。这些用户界面设备还可以允许系统28向使用者提供某些通知、警告、消息、请求等。这些设备中的每个设备都可以采用任意数目的形式,诸如一一例如但不限制于一一下述形式中的一者或多者:按钮;开关;触摸屏;可视显示器;扬声器;警告信息显示器;小键盘;键盘;或任意其他适合的设备。此外,这些设备可以定位于车厢内的并且相对较紧密地靠近使用者的任意数目的位置处(例如,方向盘、转向柱、仪表板等)。在一个实施方式中,公路巡航控制系统26的用户界面设备30和LSP控制系统28的用户界面设备44分别被设置成在车辆10内彼此相邻,并且在一个实施方式中,用户界面设备30、44被设置成在车辆10的方向盘32上彼此相邻。然而,在诸如例如本文描述的其他实施方式中,公路巡航控制系统26和LSP控制系统28可以共享相同的用户界面设备中的一些或所有用户界面设备。在这样的实施方式中,可以设置另外的使用者可选设备如开关、按钮或任意其他适合的设备以在两个速度控制系统之间进行切换。因此,在图3所示的实施方式中,以上关于巡航控制系统26所描述的那些用户界面设备还可以被用在LSP控制系统28的操作中,并且因此,在系统28的背景下讨论时还可以被称为用户界面设备44r445。
[0055]为了说明的目的,以及除下文描述的LSP控制系统28的功能之外,现在将提供对LSP控制系统28的一个说明性实施方式的总体操作的描述。首先,在本文中描述的实施方式中包括有LSP控制系统28的ECU的VCU 16确定车辆要行驶的期望速度(本文中称为“期望设定速度”)。这可以是由使用者经由用户界面设备44选择的设定速度,或替代地,VCU16可以被配置成基于某些条件或因素自动地确定或选择期望设定速度而无需使用者的介入。在任一情况下,响应于对期望设定速度的选择,VCU16被配置成通过总体地或单独地实现向车辆的车轮应用选择性的动力传动系、牵引力控制和/或制动作用而使车辆按照期望设定速度工作,从而使车辆达到或保持于期望设定速度。在一个实施方式中,这可以包括这样的V⑶16:所述V⑶16例如生成适当的指令并且将该适当的指令发送至适当的子系统12 (例如动力传动系子系统U1和制动子系统12 3)、和/或直接地对车辆10的一个或多个部件、模块、子系统等的操作等进行控制。
[0056]更具体地,参照图4,期望设定速度一经确定,则与车辆底盘或传动系相关联的车辆速度传感器(在图4中被标识为传感器H1)就向V⑶16提供指示车辆速度的信号46。在一个实施方式中,V⑶16包括比较器48,该比较器48将期望设定速度(在图4中以附图标记49表示)与所测量的速度46进行比较并且提供表示该比较的输出信号50。输出信号50被提供至评估器单元52,该评估器单元52根据车辆速度是需要增大还是减小从而保持或达到期望设定速度来将该输出信号50解释为需要由例如动力传动系子系统121向车轮施加另外的扭矩、或者需要降低由例如制动子系统123向车轮施加的扭矩,在后一种情况下,根据预定的或规定的加速度分布图、加速度差(例如,+/-(0.lg-0.2g))、或者加速度分布图和加速度差二者来进行。来自评估器单元52的输出54随后被提供至一个或多个子系统12,以根据是存在来自评估器单元52的对扭矩的正需求还是存在来自评估器单元52的对扭矩的负需求来管理向车轮施加的扭矩。为了开始向车轮施加必需的正扭矩或负扭矩,评估器单元52可以指令向车辆的车轮施加另外的动力和/或指令向车辆的车轮施加制动力,这两种情况中的任一者或两者均可以用于实施为达到或保持期望的车辆设定速度所必需的扭矩的改变。向车轮同步施加正扭矩和负扭矩以控制施加于车轮的净扭矩是由LSP控制系统28来指令的,以保持车辆的稳定性和平稳性以及调节施加在每个车轴上的扭矩,特别是在一个或多个车轮处发生滑移事件的情况下保持车辆的稳定性和平稳性以及调节施加在每个车轴上的扭矩。在某些示例中,VCU16还可以接收表示已经出现车轮滑移事件的信号56。在这样的实施方式中,在车轮滑移事件期间,VCU16继续将所测量的车辆速度与期望设定速度进行比较,并且继续自动地控制施加在车轮上的扭矩以将车辆速度保持在期望设定速度并且管理滑移事件。
[0057]除以上所描述的功能之外,在一个实施方式中,LSP控制系统28还可以被配置成检测、感测、推导或以其他方式确定与车辆10正在行驶的地形相关的信息(例如,表面类型、地形分类、地形或表面粗糙度等)。根据一个实施方式,VCU16可以被配置成执行该功能并且以许多方式来执行该功能。一种这样的方式是于2013年I月16日公布的英国公布申请N0.GB2492748A中描述的方式,该申请的全部内容通过参引并入本文中。更具体地,在一个实施方式中,和与车辆相关联的多个不同参数相关的信息是从多个车辆传感器和/或各种车辆子系统一一包括例如以上所述的那些传感器14和/或子系统12中的一些或所有传感器14和/或子系统12—一接收或获取的。所接收到的信息随后被评估并且用于确定一个或多个地形指标,该地形指标可以表示地形的类型,并且在某些示例下,可以表示地形的一个或多个特征,诸如地形的例如分类、粗糙度等。
[0058]更具体地,在一个实施方式中,速度控制系统(例如,V⑶16)可以包括呈如下评估器模块形式的评估装置:从一个或多个传感器14和/或子系统12获取或接收的信息(下文统称为“传感器/子系统输出”)被提供至该评估器模块。在评估器模块的第一级内,所述传感器/子系统输出中的各个传感器/子系统输出用于导出多个地形指标。在该第一级中,从车轮速度传感器导出车辆速度,从车轮速度传感器导出车轮加速度,从车辆纵向加速度传感器导出车轮上的纵向力,以及从由动力传动系子系统提供的动力传动系扭矩信号导出发生车轮滑移(在车轮滑移发生的情况下)的扭矩、以及另外地或替代地,从由传动系子系统(例如,变速器)提供的扭矩信号导出发生车轮滑移(在车轮滑移发生的情况下)的扭矩、以及从用以检测横摆、俯仰和侧倾的运动传感器导出发生车轮滑移(在车轮滑移发生的情况下)的扭矩。在评估器模块的第一级内执行的其他计算包括车轮惯性扭矩(与使旋转的车轮加速或减速相关联的扭矩)、“行进的连续性”(评估车辆是否反复起动和停止,例如,可以是车辆在岩石地形上行驶时的情况)、空气动力阻力和横向车辆加速度。
[0059]评估器模块还包括第二级,在第二级中计算下述地形指标:表面滚动阻力(基于车轮惯性扭矩、车辆上的纵向力、空气动力阻力和车轮上的纵向力)、方向盘上的转向力(基于来自方向盘传感器和/或转向柱传感器的输出和横向加速度)、车辆纵向滑移(基于车轮上的纵向力、车轮加速度、稳定性控制系统(SCS)的动作和表示是否已经发生车轮滑移的信号)、横向摩擦力(由所测量的横向加速度和横摆与所预测的横向加速度和横摆相比计算出)、以及波纹检测(表示搓板型表面的高频、低幅度的竖向车轮激励)。SCS动作信号是由来自包括有动态稳定性控制(DSC)功能、地形控制(TC)功能、防抱死制动系统(ABS)以及陡坡缓降控制(HDC)算法的稳定性控制系统(SCS)的ECU的若干输出导出的,表示DSC动作、TC动作、ABS动作、对各个车轮的制动干预、以及从SCS ECU到动力传动系子系统的动力传动系扭矩降低请求。所有这些均表示滑移事件已经发生并且SCSEDU已经采取行动来控制滑移。评估器模块还使用来自车轮速度传感器的输出,并且在四轮车辆中,对每个车轴上的输出进行比较且对位于每一侧的从前到后的输出进行比较,以确定车轮速度变化和波纹检测信号。
[0060]在一个实施方式中,除了评估器模块之外,还可以包括道路粗糙度模块以用于基于空气悬架传感器(行驶高度传感器或悬架铰接传感器)和车轮加速计来计算地形粗糙度。在这样的实施方式中,从道路粗糙度模块输出呈粗糙度输出信号形式的地形指标信号。
[0061]在评估器模
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