经济模式巡航控制的制作方法
【专利摘要】提供了一种车辆巡航控制系统，所述车辆巡航控制系统包括经济巡航模式，使得在巡航控制期间车辆的加速速率小于或等于作为车辆速度和道路坡度的函数的最大值。此外，该速率是车辆速度与目标巡航控制速度之间的差以及车辆速度的函数。
【专利说明】经济模式巡航控制
【技术领域】
[0001]本公开涉及车辆巡航控制操作以及在巡航控制操作期间燃料消耗的管理。
【背景技术】
[0002]传统的巡航控制系统被设计为通过控制车辆加速器来维持车辆速度。这导致了在速度下降到预定滞后水平(hysteresis level)之下时的加速请求以及在速度增加到预定滞后水平之上时的减速请求。随着减速请求，可施加车辆制动以使车辆速度降低到车辆设置速度。当沿着陡坡上行时，加速请求可能等效于节气门全开。
【发明内容】
[0003]提供了一种车辆巡航控制系统，所述车辆巡航控制系统包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为:在不存在驾驶员加速请求的情况下，响应于车辆速度相对于目标巡航速度降低，使车辆以一个速率加速。该速率小于或等于取决于道路坡度和车辆速度的最大值，并且该速率取决于车辆速度与目标巡航速度之间的差以及车辆速度。
[0004]提供了一种控制车辆速度的方法，所述方法包括:接收目标巡航控制速度和巡航控制操作模式；基于巡航控制操作模式以及车辆速度和目标巡航控制速度之间的差来选择速度控制增益；基于速度控制增益通过所述差来产生加权的速度误差。该方法还包括:基于巡航控制操作模式以及表示车辆坡度的道路坡度力产生道路坡度补偿系数；使车辆以基于道路坡度补偿系数、加权的速度误差以及车辆速度的速率加速，使得在不存在驾驶员的加速请求的情况下当道路坡度大体上为常数时，所述速率随着车辆速度的增加而增加，并且在不存在驾驶员加速请求的情况下随着道路坡度的增加而减小。
[0005]一种用于控制车辆速度的方法，所述方法包括:在不存在驾驶员加速请求的情况下，响应于车辆速度相对于目标巡航控制速度降低，使车辆以一个速率加速。该速率小于或等于取决于车辆速度和道路坡度的最大值，并且该速率取决于车辆速度以及车辆速度与目标巡航控制速度之间的差，使得当道路坡度大体为常数时所述速率随着车辆速度增加而增加并随着道路坡度的增加而减小。
[0006]所述道路坡度补偿系数还基于车辆速度和估计的车轮扭矩。
[0007]所述速率被限定在最大值与最小值之间，其中，所述最大值与最小值是基于车辆速度的。
[0008]所述最大值还基于加权的速度误差和道路坡度补偿系数。
[0009]根据本发明的一方面，一种控制车辆速度的方法，所述方法包括:接收目标巡航控制速度以及巡航控制操作模式；基于车辆速度与目标巡航控制速度之间的差以及巡航控制操作模式选择速度控制增益；基于速度控制增益以及所述差产生加权的速度误差；基于巡航控制操作模式以及代表道路坡度的道路坡度力产生道路坡坡度补偿系数；以一个速率使车辆加速，该速率基于道路坡度补偿系数、加权的速度误差以及车辆速度，使得在不存在驾驶员加速请求的情况下当道路坡度大体上是常数时随着车辆速度增加该速率增加，并且在不存在驾驶员加速请求的情况下随着道路坡度增加该速率减小。
[0010]所述最大值随着车辆速度的增加而增加。
[0011 ] 所述最大值随着道路坡度的增加而增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1示出了具有巡航控制功能的示例混合动力电动车辆；
[0013]图2示出了车辆巡航控制算法的驾驶员评估器和驾驶员辅助框图的流程图；
[0014]图3示出了经济巡航控制(ECO-cruise control)算法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]在此描述了本公开的实施例。然而，应该理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，并且其它的实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按照比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图所示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它的附图中示出的特征结合，以生成没有被明确地示出或描述的实施例。示出的特征的结合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可能是特定的应用或实施方式所需要的。
[0016]发动机或电动机是被设计为将能量转换为有用的机械运动的机器。发动机或电动机可以是内燃发动机、电动机或其它电机。执行这种转换的效率依赖于诸如起始转速、期望转速以及如何快速地从当前速度加速到期望速度等条件。
[0017]配备有巡航控制功能的特定车辆在巡航控制被激活时使用通用算法和校准方案。一种通用算法是当车辆速度跨过阈值点时启用的简单PID控制回路。这种控制方法的结果是节气门可达到完全打开位置。这会造成在当前控制系统试图达到期望的巡航控制性能时燃油经济性不佳。
[0018]图1描述了插电式混合动力电动车辆的示例。插电式混合动力电动车辆102可包括一个或更多个机械地连接到混合动力变速器106的电动机104。另外，混合动力变速器106机械地连接到发动机108。混合动力变速器106还被机械地连接到驱动轴110，该驱动轴110机械地连接到车轮112。当发动机108启动时电动机104可提供推进。当发动机108关闭时电动机104可提供减速能力。电动机104可被构造为发电机并且可通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热而损失的能量而能够提供燃料经济效益。由于混合动力电动车辆102在特定状况下可按照电动模式运转，因此电动机104还可减少污染物排放。
[0019]电池包114储存可由电动机104使用的能量。车辆电池包114通常提供高压直流(DC)输出。电池包114电连接到电力电子模块(power electronics module)116。电力电子模块116还电连接到电动机104并提供在电池包114和电动机104之间双向传输能量的能力。例如，典型的电池包114可提供DC电压而电动机104可能需要三相交流(AC)电流来运转。电力电子模块116可将DC电压转换为电动机104所需要的三相AC电流。在再生模式下，电力电子模块116将来自用作发电机的电动机104的三相AC电流转换为电池包114所需要的DC电压。在此描述的方法同样适用于纯电动车辆或使用电池包的其它任意装置。
[0020]除了提供用于推进的能量，电池包114还可为其它车辆电气系统提供能量。典型的系统可包括DC/DC转换模块118，该DC/DC转换模块118将电池包114的高压DC输出转换为与其它车辆负载兼容的低压DC电源。其它高压负载(诸如压缩机和电加热器)可直接连接到来自电池包114的高压母线。在典型的车辆中，低压系统电连接到12V的电池120。所有电动车辆可具有相似的架构而没有发动机108。
[0021]电池包114可通过外部电源126再充电。外部电源126可通过经由充电端口 124进行电连接而将AC或DC电力提供给车辆102。充电端口 124可以是被配置为将电力从外部电源126传输到车辆102的任意类型的端口。充电端口 124可电连接到电力转换模块122。电力转换模块122可适配来自外部电源126的电力，以将合适的电压和电流水平提供给电池包114。在一些应用中，外部电源126可被配置为将合适的电压和电流水平提供给电池包114，因此可以不需要电力转换模块122。在一些应用中，电力转换模块122的功能可存在于外部电源126中。
[0022]车辆发动机、变速器、电动机以及电力电子模块可由动力传动系统控制模块(PCM) 128来控制。车辆巡航控制功能可存在于几乎任何电子模块(包括PCM128)中。车辆巡航控制功能也可存在于与PCM128分开的模块中，所述模块包括车身控制模块(BCM)、仪表板(IPC)、转向柱控制模块(SCCM)、信息娱乐模块、导航模块等，但是不限于此。
[0023]除了示出插电式混合动力车辆外，如果去除组件108、122、124和126的话，图1也可示出电池电动车辆(BEV)。同样，如果去除组件122、124和126，那么图1可示出传统的混合动力电动车辆(HEV)或动力分流式混合动力电动车辆。
[0024]图2示出经济巡航控制流程图200的示例。该经济巡航控制功能200可在动力传动系统控制模块128或者控制或改变速度控制的其它模块中来实施。该经济巡航控制示例流程图200包括驾驶员评估器(DE) 202和驾驶员辅助(DA)功能块204。
[0025]驾驶员评估器(DE) 202是产生诸如驾驶员动力(force)请求206的请求的功能块。驾驶员辅助(DA) 204是产生诸如牵引扭矩请求208的请求的功能块。DA 204判断驾驶员加速请求214和车辆加速请求212 (例如，速度控制和速度限制)，并产生牵引扭矩请求208。
[0026]在DE 202中，系统确定基于诸如踏板位置218、输出轴转速220、车辆速度、发动机速度或等同物等的输入来确定驾驶员扭矩请求216。驾驶员扭矩请求216被转换为驾驶员动力请求206。在DA 204中，系统将驾驶员动力请求206转换为驾驶员加速请求214。系统200还通过各种输入(包括车辆速度控制、速度巡航控制功能、车辆速度限制功能、自适应速度控制功能等)来确定其它车辆加速请求212。可在车辆速度控制功能中实施经济巡航功能，车辆速度控制功能使用经济巡航模式222确定用于速度控制的车辆加速请求212。通过判断驾驶员加速请求214和这些其它车辆加速请求212来确定所判断的加速请求224。系统将判断的加速请求224转换为牵引力请求226，然后确定最终的牵引扭矩请求208。
[0027]图3示出用于确定车辆加速请求212的流程图。经济巡航模式222可由驾驶员选择或可通过另一模块或首选项设置(preference setting)而自动执行该选择。经济巡航模式222是可通过包括实体按钮、在人机交互(HMI)中的软按钮、图形用户界面(GUI)等多种方式来实现的输入，或者是在诸如动力传动系统控制模块(PCM) 128、导航模块、电子稳定控制模块等的电子模块中自动实现的输入。当通过经济巡航模式222确定了在车辆速度控制功能中的车辆加速请求212时，控制系统200可使用特定燃料经济性调整算法和校准，以提高车辆现实中燃料经济性。
[0028]经济巡航模式222输入选择基于模式的道路坡度滤波器常数(mode based roadgradient filter constants) 302。滤波器常数或滤波器系数302和其它输入(包括车轮扭矩、输出轴转速、车辆速度、加速度、倾角(inclinat1n,来自诸如重力传感器的传感器)和其它数据)由道路坡度和道路阻力确定块304接收。道路坡度和道路阻力确定块304产生道路坡度力306，可实时计算道路坡度力306，或在操作之前计算道路坡度力306并且可将其储存为查找表。通过选择性地使用基于道路坡度的加速度补偿矩阵(road grade basedaccelerat1n compensat1n matrix) 310,道路坡度力306与经济巡航模式222 —起被用于确定道路坡度补偿系数308。基于道路坡度的加速度补偿矩阵310是道路坡度力306、车辆速度以及经济巡航模式222的函数。这种矢量计算允许基于道路坡度的加速度补偿系数308通过道路坡度力306而适合于操作参数输入。例如，如果车辆速度增加，那么基于道路坡度的加速度补偿系数308也可增加，以补偿由于空气阻力增加而导致的使车辆加速所需要的力的增加。如果道路坡度(road grade)增加，那么道路坡度力将增加，并且算法可使基于道路坡度的加速度补偿系数308减小。可替换地，如果道路坡度增加，那么基于道路坡度的加速度补偿系数308可增加，以克服由于高度(elevat1n)改变而导致的附加的力。这可被实施为包括基于标准道路坡度的加速补偿矢量矩阵312以及基于经济巡航道路坡度的加速补偿矢量矩阵314，但是也可具有用于包括运动模式、高速公路模式以及城市模式的可选模式的其它矩阵。
[0029]经济巡航模式222也被输入到速度控制增益矩阵316。速度控制增益矩阵316可被实施为包括标准速度控制增益318和经济巡航速度控制增益320，但是也可具有用于可选模式(包括运动模式、高速公路模式和城市模式)的其它矩阵。速度控制增益矩阵316被示出为巡航车辆速度误差322和经济巡航模式222输入到该矩阵。通过比较巡航车辆速度设定点324和滤波的车辆速度326而计算巡航车辆速度误差322。通过从速度控制增益框316导出的速度控制增益常数来调整巡航车辆速度误差322，以确定加权的巡航车辆速度误差328。
[0030]加权的巡航车辆速度误差328是用于调节车辆加速度以实现巡航车辆速度设定点324所需要的加速度。通过最小加速度330和最大加速度332来限制加权的巡航车辆速度误差328。利用道路坡度补偿系数308对最大加速度332进行补偿，以提供加权的最大加速度334。由最小车辆加速度330和加权的最大车辆加速度334对加权的巡航车辆速度误差328进行限制的结果为车辆加速请求212。
[0031]在此公开的过程、方法或算法可传递到处理装置、控制器或计算机/或通过处理装置、控制器或计算机实施，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以以多种形式被储存为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于永久地存储在非可写入存储介质(诸如ROM装置)上的信息和可更改地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带数据存储、光学数据带存储、CD、RAM装置、FLASH装置、MRAM装置以及其它磁介质和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，所述过程、方法或算法可使用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或任何其它硬件组件或装置)或硬件、软件和固件组件的结合)而整体或部分地实施。
[0032]示例性实施例描述如上。然而，并不意味着这些实施例描述了由权利要求包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如前所述，可组合多个实施例的特征以形成本发明可能未被明确描述或示出的进一步实施例。
[0033]虽然各个实施例可能已被描述为提供优点或者关于一个或多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，一个或更多个特点或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为关于一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。
【权利要求】
1.一种车辆巡航控制系统，包括: 至少一个控制器，被配置为在不存在驾驶员加速请求的情况下，响应于车辆速度相对于目标巡航速度降低，使得车辆以一个速率加速，(i)所述速率小于或等于取决于道路坡度和车辆速度的最大值，并且(ii)所述速率取决于车辆速度以及车辆速度与目标巡航速度之间的差。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述速率随着道路坡度的增加而减小。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述速率随着车辆速度的增加而增加。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述最大值随着车辆速度的增加而增加。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述最大值随着道路坡度的增加而增加。
【文档编号】B60W30/14GK104417556SQ201410401447
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】法扎尔·阿拉曼·塞伊德, 马修·艾伦·华纳, 赖安·J·斯卡夫, 本杰明·卡尔·木卡拉, 特里·吉恩·菲尔德波茨, 邝明朗, 大卫·H·施密特, 依莲·Y·陈 申请人:福特全球技术公司