采用扭矩平衡的车辆速度控制系统和方法_4

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块内对车轮纵向滑移的评估和横向摩擦力评估相互比较作为真实性检查。然后从评估器模块输出对车轮速度变化和波纹输出的计算、表面滚动阻力的评估、车轮纵向滑移和波动检测、以及摩擦力真实性检查,并且提供表示车辆正在行驶的地形的性质的地形指标输出信号,以用于由VCU16进行进一步处理。例如,地形指标可以用于:基于车辆正在行驶的地形的类型的指标来确定多个车辆子系统控制模式(如地形模式)中的哪种控制模式最合适,并且随后相应地自动控制适当的子系统12。
[0062]在另一实施方式中,不是LSP控制系统28执行以上所描述的地形感测/检测功能,而是可以适当地将车辆10的另外的部件、模块或子系统诸如例如VCU16(在其不执行LSP控制系统28的功能的情况下)、底盘管理子系统1?或另外的适合的部件配置成执行以上所描述的地形感测/检测功能,并且这样的其他实施方式仍处于本发明的精神和范围内。
[0063]应当理解的是,LSP控制系统28的设置、功能和性能的前面的描述仅是出于示例和说明的目的而提供,而并不意味着在本质上进行限制。因此,无意于将LSP控制系统28限制于任意一种特定实施方式或设置。
[0064]再次,车辆10的先前描述以及图1和图2中的图示仅意在说明一种可能的车辆设置并且意在以常规的方式进行说明。还可以替代地使用任意数目的其他车辆设置和架构,包括与图1和图2所示的设置和架构明显不同的设置和架构。
[0065]现在转向图5,示出了用于通过速度控制系统的操作来控制车辆的速度的方法100的示例。为了说明和清楚起见,将在图1和图2所示的以及以上所描述的车辆10的背景下描述方法100。更具体地,将在车辆10的低速行进(LSP)控制系统28的背景下描述方法10,为了说明的目的,该低速行进(LSP)控制系统28成一体地结合在VCU 16中(即,VCU 16包括LSP控制系统28的E⑶42)。然而,将理解的是,本方法的应用不意味着仅限于这样的设置,相反,方法100可以通过任意数目的其他速度控制系统设置一一包括:例如除了以上所描述的LSP控制系统之外的LSP控制系统(例如,未成一体地结合在车辆的VCU中、和/或V⑶未包括速度控制系统的E⑶)——而获得应用,并且在某些示例中,方法100可以通过诸如例如以上所描述的巡航控制系统26之类的常规“公路”巡航控制系统而获得应用。因此,本发明并不意味着限于任意一种特定设置或类型的速度控制系统。另外地,将理解的是,方法100的执行并不意味着限于步骤的任意一种特定的顺序或次序。
[0066]在实施方式中,提供了方法100的成套方法以例如在车辆越过诸如例如巨石、台阶、高阻力地形之类的与地形相关的障碍时防止或至少基本上限制车辆的速度超出速度控制系统的目标设定速度。更具体地,方法100可以用于在车辆越过障碍以及在需要不同的或变化的驱动扭矩量的环境之间过渡时控制车辆的速度,以便例如基本上保持目标设定速度、或者至少使由于动力传动系或发动机超速引起的车辆速度超出设定速度的量最小化并且因此使其对车辆的平稳性和/或乘客舒适度产生的不利影响最小化。例如,在实施方式中,在车辆穿越巨石区或台阶时,方法100可以用于抵消在车辆到达巨石或台阶的顶部时出现的动力传动系或发动机超速,并且因此将车辆的速度保持在目标设定速度。类似地,方法100可以以大致相同的方式用于在车辆从高阻力地形或环境(例如,沙、泥、砾石等)过渡到低阻力地形或环境(如路面)时将车辆的速度保持在目标设定速度。
[0067]相应地,参照图5,在实施方式中,方法100包括接收表示与车辆相关的信息的一个或多个电信号的步骤102。电信号可以源自任意数目的来源一一包括但不限于一个或多个车辆传感器14、一个或多个车辆子系统12、一个或多个存储设备(如VCU 16的存储设备22)、或车辆10的任意合适或适当的设备或部件。此外,电信号可以表示与车辆和车辆的操作相关的、特别是可以用于下述用途的各种信息。
[0068]可以由在步骤102中接收到的电信号表示的一种类型的信息是与车辆的一个或多个操作参数相关的信息。这可以包括一一例如但不限于一一与下述参数相关的信息:举几种可能性来说,纵向车辆加速度;车辆速度;车轮速度;车辆姿态(例如,车身的俯仰、侧倾、横摆等、车辆姿态的改变等);车轮铰接;所施加的驱动扭矩;所施加的减速扭矩;所请求的驱动扭矩和/或减速扭矩、实际的驱动扭矩和/或减速扭矩、驱动扭矩和/或减速扭矩的改变率;车轮滑移;行驶高度;轮胎压力;轮胎阻力;轮胎摩擦力;方向盘角度;横向车辆加速度;地形响应(TR)模式;滚动阻力;档位选择;车辆悬架铰接(例如延伸或压缩);和/或影响车身运动的其他参数。由所接收到的电信号表示的与这些参数相关的信息可以包括例如操作参数的特定值或量度或其他有用信息。表示车辆10的一个或多个操作参数的电信号可以从一个或多个车辆传感器14和/或一个或多个车辆子系统12--包括但不限于本文中其他地方描述的那些车辆传感器14和/或车辆子系统12——接收或者从车辆10的任意其他合适部件或设备接收。
[0069]另一种类型的信息可以是车辆正在行驶的地形的类型(例如,雪、水、沙、烁石、巨石、泥、草等),和/或所述地形的一个或多个特征(例如粗糙度、陡峭度等)。在实施方式中,可以从车辆10的被配置成用以确定这样的与地形相关的信息的子系统12中接收该信息。例如,可以查询适当的车辆子系统12,并且可以从该车辆子系统12接收适当的地形信息(例如,类型/分类、特征等)。在另一个实施方式中,该信息可能已经存储在被配置成执行方法100的至少某些步骤的部件或设备的存储设备中或能够由所述部件或设备访问的存储设备中,因此,可以从所述存储设备接收该信息。例如,在VCU 16被配置成执行方法100的至少某些步骤的示例中,该信息可以存储在V⑶16的存储设备22中,并且因此,VCU16的处理设备24可以从存储设备22接收信息。
[0070]另一种类型的信息可以是为了确定、检测或感测车辆正在穿越的地形的类型和/或该地形的一个或多个特征而需要的信息。例如,在诸如接收表示车辆10的一个或多个操作参数的电信号的以上所描述的实施方式之类的实施方式中,这些电信号可以表示可用于确定各种与地形相关的信息的与车辆的操作参数相关的信息。这些操作参数可以包括例如上文就用于确定地形类型/分类和/或地形的特征的说明性过程所描述的那些参数或其他相关参数。所接收到的信息可以例如被以以上所描述的方式使用和评估以确定期望的与地形相关的信息。例如,在VCU16被配置成执行方法100的至少某些步骤的实施方式中,VCU16可以从一个或多个车辆传感器14和/或一个或多个子系统12接收表不与车辆10的各种操作性参数或操作参数相关的信息的电信号。然后,VCU 16可以以例如以上所描述的方式评估和使用所接收到的信息以确定期望的与地形相关的信息。
[0071]尽管以上已经明确地描述了仅某些类型的信息,但将理解的是,本发明并不意味着限于仅那些类型的信息。而是还可以以与以下更详细描述的方式相同的方式来获取或接收以及使用除了以上所描述的信息之外的信息或替代以上所描述的信息的信息。因此,本发明不限于任意一个或多个特定类型的信息。另外,在VCU16被配置成执行方法100中的一些步骤或所有步骤的实施方式中,VCU 16被配置成接收表示与车辆相关的信息的电信号。然而,在其他实施方式中,车辆10的除了 VCU 16之外的部件或替代VCU 16的部件可以被配置成接收所述电信号。
[0072]如图5所示,方法100还包括步骤104:判定是否将需要降低由动力传动系子系统向车辆10的一个或多个车轮施加的驱动扭矩(“所施加的驱动扭矩”)以将车辆的速度保持在速度控制系统的目标设定速度。就本发明的目的而言,将车辆的速度保持在速度控制系统的目标设定速度包括将车辆的速度准确地保持在目标设定速度、以及将车辆的速度保持在高于或低于目标设定速度预定的可接受量的范围内,诸如一一例如但不限于一一保持在高于目标设定速度10%的范围内以及保持在低于目标设定速度20%的范围内、或者高于或低于目标设定速度预定的速度,即预定的公里每小时,例如2kph。将理解的是,尽管已经提供了高于和低于目标设定速度的特定百分比值,但本发明并不意味着限于这样的值;而是可以依据特定的实施而替代地使用任意数目的其他百分比。在实施方式中,该判定步骤全部或部分地基于在步骤102中接收到的表示与车辆相关的信息的电信号。步骤104可以以许多方式来执行。
[0073]在一个实施方式中,步骤104包括使用在步骤102中接收到的电信号来判定车辆10的一个或多个车轮是已经越过还是即将越过车辆正在穿越的地形的障碍。在这样的实施方式中,如果确定车辆的一个或多个车轮已经越过或者即将越过与地形相关的障碍,则速度控制系统可以进一步确定将需要降低所施加的驱动扭矩以将车辆的速度保持在目标设定速度。该判定可以使用许多技术来进行。
[0074]一种这样的技术涉及使用在步骤102中接收到的电信号中的一个或多个来监测所请求的驱动扭矩或所施加的驱动扭矩的改变率。更具体地,在实施方式中,可以监测所请求的驱动扭矩,并且如果感测到在所施加的驱动扭矩突然、急剧升高之后已请求突然降低所施加的驱动扭矩,则可以确定车辆的一个或多个车轮正在越过(或已经越过)与地形相关的障碍。将理解的是,对于所请求的驱动扭矩或所施加的驱动扭矩的升高或降低而言,要被认为是“急剧”的,则升高或降低可以分别是先前所请求的驱动扭矩或所施加的驱动扭矩的至少特定百分比的增大或减小,例如,根据具体情况而定,是先前在预定时长期间所请求的驱动扭矩值或所施加的驱动扭矩值上下多于20%的增大(例如,其可以例如包括多于30%、多于40%或者多于50%)。该时长可以取决于车辆的速度,但可以例如是小于五(5)秒、小于三(3)秒或小于两(2)秒。较短的时长可能会与较高的速度一起使用而不是与较低的速度一起使用。针对驱动扭矩所请求的升高率可以适配成最合适车辆正在行驶的地形,并且正因为如此,可以依据如下当前的条件或操作参数来限定或以其他方式限制驱动扭矩的最大增大,所述当前的条件或操作参数诸如例如:地形方案或模式;车辆姿态;转向角度;或任意其他合适的限制因素,因此,所请求的驱动扭矩的增大可以是以与所限定的扭矩增大率的相当大的比例相等的增大率超出先前请求的扭矩值20%或更多。例如,假设车辆10的质量约为2000kg (4400磅),滚动半径约为0.38m (15英寸),并且车辆10在攀爬高4英寸约0.1m(4英寸)的台阶之前沿着相对较平坦和光滑的地形行驶。在攀爬台阶以提升车辆上台阶且同时保持给定设定速度的车辆的车轮处所需要的驱动扭矩的增大可以是在越过台阶之前在相对平坦和光滑的表面上行进而可能需要的例如约100Nm(74镑英尺)上增大大约295镑英尺约400Nm(295镑英尺)。因此,当车辆到达台阶顶部时,将需要非常小的扭矩来以目标设定速度推进车辆,因此,将需要降低所施加的驱动扭矩。响应于在所施加的驱动扭矩急剧升高之后的所施加的驱动扭矩的这种降低或所请求的降低,可以确定车辆的一个或多个车轮已经越过或即将越过车辆正在越过的障碍(例如,到达顶部或从高阻力表面过渡到低阻力表面),并且因此确定所施加的驱动扭矩除非快速被降低否则将使车辆速度超出设定速度。将理解的是,实际扭矩值(即,所施加的驱动扭矩的升高和降低)将取决于特定车辆,原因是不同尺寸的车辆可能需要不同的扭矩量。
[0075]在另一个实施方式中,可以通过监测由在步骤102中接收到的电信号表示的车辆的一个或多个操作参数来确定车辆10的一个或多个车轮已经越过或即将越过车辆正在越过的障碍,然后至少部分地基于所监测的操作参数来判定一个或多个车轮是已经越过障碍还是即将越过障碍。更具体地,可以例如将一个或多个所监测的操作参数与一个或多个对应的阈值或范围进行比较,并且依据所监测的操作参数是否达到、超出或低于给定的阈值或范围,能够做出关于车辆的一个或多个车轮是否正在越过(或已经越过)车辆正在越过的障碍的判定。在实施方式中,这些操作参数可以包括与车辆的姿态(例如,俯仰、横摆、侧倾等)相关的那些参数或车辆姿态的改变、车辆悬架铰接(即,延伸或压缩)和/或任意其他合适的参数。
[0076]在一个特定实施方式中,所监测的操作参数是车辆10的纵向加速度。在该实施方式中,步骤104包括:监测车辆10的纵向加速度,然后至少部分地基于所述纵向加速度来确定车辆的一个或多个车轮是已经越过还是即将越过障碍。更具体地,在实施方式中,可以基于规定的加速度分布图来监测车辆的纵向加速度和在车辆的一个或多个车轮处所施加的驱动扭矩。纵向加速度和所施加的驱动扭矩二者都可以使用在步骤102中从一个或多个车辆传感器14(例如,在纵向加速度的情况下为车轮速度传感器、纵向加速度传感器、车辆速度传感器等;以及在扭矩的情况下为扭矩传感器)、一个或多个车辆子系统12 (例如,动力传动系子系统U1)、和/或车辆10的任意其他合适的部件接收或获取的信息或读数来进行监测。如果在给定的所施加的驱动扭矩处,纵向加速度跟踪加速度分布图或与加速度分布图一致,使得车辆速度将保持于期望设定速度或目标设定速度,则能够确定车辆正在按照预期加速,并且因此能够确定车辆的车轮中没有一个车轮已经越过障碍或即将越过障碍。然而,相反地,如果车辆的纵向加速度超出根据该分布图预期的纵向加速度(或者至少超出该分布图多于预先限定的可接受量、或者达多于预定的时间量),则可以确定车辆的一个或多个车轮已经越过障碍或即将越过障碍。
[0077]在又一个实施方式中,所监测的操作参数为车辆的速度。在该实施方式中,步骤104包括基于设定速度来监测车辆的速度,然后至少部分地基于所述车辆的速度来判定车辆的一个或多个车轮是已经越过障碍还是即将越过障碍。更具体地,车辆的速度可以使用在步骤102中从一个或多个车辆传感器14 (例如,车轮速度传感器、车辆速度传感器等)、一个或多个车辆子系统12 (例如,动力传动系子系统12J和/或车辆10的任意其他合适的部件接收到或者获取的信息或读数来进行监测。如果车辆的速度与速度控制系统的设定速度匹配(或者至少在预定容差范围内),则可以确定车辆正在以设定速度或者以足够接近设定速度的速度操作,并且因此可以确定车辆的车轮中没有一个车轮已经越过障碍或即将越过障碍。然而,相反地,如果车辆速度超出设定速度(或者超出预定速度至少一定量和/或达至少一定时间量),则可以确定车辆的一个或多个车轮已经越过障碍或即将越过障碍。
[0078]因此,在实施方式中,可以使用本领域已知的技术来监测和评估一个或多个操作参数以确
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