用于机动车辆纵向控制的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于机动车辆纵向控制的方法和装置。
背景技术：
：在机动车辆的纵向控制的情况下，例如，在诸如具有“停止和起动功能”的自动间隔控制系统这样的驾驶辅助系统中使用的情况下，需要以非常平缓和无抖动的方式在低车辆速度下实现这种纵向控制，因为在低车辆速度下，对抖动行驶的灵敏度增加。抖动行驶是加速度快速变化的结果。迄今为止，纵向控制的无抖动实施代表了艰巨的挑战，因为这种纵向控制不能仅借助于制动系统来实现，导致最终需要更精细或更精确的控制。在操作中，常规的制动系统表现出阶梯状的压力变化，这导致抖动的操纵响应。为了使用制动系统实现尽可能平缓的纵向控制，重要的是压力的变化尽可能缓慢地或逐渐地发生。在传统的制动系统中，由于现有的设计缺陷，这通常是不可能的。因此，在实践中会发生问题，即在低车辆速度下无抖动的纵向控制一般是不可能使用常规的制动系统来实现。上述情况导致发动机必须用于更精细或更精确的控制。在这方面，用于扭矩需求的常规方法——其中计算发动机扭矩并乘以传动系中的后续部件的传递函数——是不准确的。更精细的扭矩控制需要更直接和鲁棒的计算方法。此外，发动机的不正确控制导致速度的低频波动和发动机转速的持续上升和下降，对于车辆的驾驶员以及任何其他乘员来说，这可能是可听见的和让人不快的。此外，“停止和起动功能”需要附加的控制结构，因为负责连续速度控制的控制器不足以满足此要求。技术实现要素：本发明的目的是提供一种用于机动车辆纵向控制的方法和装置，其能够在相对较低的车辆速度下实现尽可能无抖动的行驶模式。该目的通过根据独立权利要求1的特征的方法以及根据并列的权利要求7的特征的装置来实现。一种用于机动车辆纵向控制的方法，该机动车辆具有发动机和制动系统，方法包括以下步骤：——从用于控制车辆速度的控制器接收扭矩需求；和——基于该扭矩需求提供扭矩，由此，根据扭矩需求的值，将由发动机提供的扭矩和由制动系统提供的扭矩进行联系。根据本发明，利用车辆的扭矩模型，通过该模型，基于给定的扭矩需求，在发动机与制动系统之间进行合适的和适当的联系，以便在不同的情况下分别提供所需的扭矩。通过这种方式，也可以在低速范围内实现特别无抖动的操纵响应。根据一个实施例，该联系以如下方式至少间歇地进行，即，使得发动机和制动系统关于相应提供的扭矩彼此反作用。根据一个实施例，用于控制车辆速度的控制器已经被配置为比例积分微分(pid)控制器。在这种情况下，特别地，可以采用具有不同特殊控制结构的pid控制器，以便实现起动控制以及平缓的停止过程。根据一个实施例，如果车辆速度的控制偏差的值在预定公差范围内，则pid控制器的积分器(integrator)部件被停用，由此可以减小车辆速度的波动。根据一个实施例，如果车辆速度的控制偏差的值在预定公差范围之外，则控制偏差的代数表示(vorzeichen)乘以放大系数，在pid控制器的积分器部件中被积分。通过这种方式，可以使得抖动响应与速度的控制偏差无关。在这种情况下，在车辆速度的控制偏差的较大值下，可以防止出现引起明显的抖动响应的受控输出量或扭矩的过快增加或减小。根据一个实施例，在pid控制器的微分部件中，控制偏差的导数被提供给积分器，减去该积分器的反馈放大信号。通过这种方式，可以确保在控制偏差不存在相对快速或动态变化的情况下，稳定(也就是说，有助于稳定速度响应)积分器的信号逐渐趋于零。本发明还涉及一种用于机动车辆纵向控制的装置，该机动车辆包含发动机和制动系统，该装置被设计为实现具有上述特征的方法。本发明的其它配置可以从说明书和从属权利要求中获得。附图说明下面将参照附图以示例性实施例为基础更详细地阐述本发明。附图中：图1是用于阐明能够在本发明中使用的用于控制车辆速度的pid控制器的比例部件(p-部件)的示意图；图2是用于阐明能够在本发明中使用的用于控制车辆速度的pid控制器的积分部件(i-部件)的示意图；和图3a-b用于阐明能够在本发明中使用的用于控制车辆速度的pid控制器的微分部件(d-部件)的示意图。具体实施方式在下文中，将关于(内部)扭矩模型和关于(外部)速度控制阐述根据本发明的控制设计。内部扭矩模型从(外部)速度控制接收扭矩需求，并且适当地连接内燃发动机和制动系统，以便提供必要的扭矩。对于驱动扭矩，在这种情况下使用液力变矩器的模型。在液力变矩器中，输出扭矩由输入轴或驱动轴的速度或泵轮转速以及输出轴或从动轴的速度或涡轮转速确定。在这种情况下，变矩器的特征在于所谓的k因子和扭矩比数据，其分别取决于速度比(也就是说，涡轮转速与泵轮转速的比率)。该模型被提供以为了计算存在于预定车辆速度下的扭矩需求所需的发动机转速所需的所有参数。制动扭矩可以通过制动扭矩接口直接传递。在下文中，将阐述用于确定对于给定扭矩需求的必要发动机转速和必要制动扭矩的可能方法。首先，计算由控制器请求的扭矩的泵轮转速(其对应于发动机转速)。如果泵轮转速低于发动机的空转速度，则在发动机转速接口处请求空转速度。然后计算该空转速度的驱动扭矩。如果驱动扭矩大于由控制器请求的扭矩，则计算的驱动扭矩和由控制器请求的扭矩之间的差经由制动系统来补偿。此外，在发动机和制动系统能够彼此“相互”反作用的情况下，还利用关于驱动扭矩和制动扭矩的一定重叠。这种重叠使得可以通过发动机实现精细控制，以及通过发动机和制动系统进行较粗略的控制。下面将更详细地描述在提供请求的输出扭矩的过程中在发动机和制动系统之间的根据本发明的联系。如果重叠扭矩(moverlap)被指定为发动机和制动系统能够相互反作用的扭矩范围，则在给定情况下发送到制动系统的扭矩需求mbrake通过由发动机提供的扭矩mengine从表1明显地确定，也就是说，以取决于在给定情况下当前获得的关于当前获得所请求的输出扭矩mreq的偏差δ的值的方式：表1：δ＝mreq–menginembrakeδ≥2*moverlappmbrake＝0moverlapp≤δ<2*moverlappmbrake＝2*moverlapp-δ-moverlapp≤δ<moverlappmbrake＝moverlappδ<-moverlappmbrake＝-δ(外部)速度控制实现为pid控制。在这种情况下，对控制器的速度要求在速度上升率和速度下降率方面都受到限制。通过最小速度，例如可以允许0.2千米/小时的值。在这种情况下，将下面描述的pid控制的三个部件(p-部件、i-部件和d-部件)的总和提供给扭矩模型。在比例部件(p项)10中，根据图1，速度的控制偏差乘以小的放大系数，以便保持稳定的操纵响应。理想地，使用扭矩作为输入量的速度控制不应引起波动。然而，由于等待周期和致动延迟，加速度相对于所请求的扭矩表现出延迟，由此引起波动。因此，在比例控制过程中的放大应该选择为低的。还需要根据图2的积分部件(i项)20(尽管已经安装了用于基于扭矩输入的速度控制的积分器)，因为出现了外部扭矩扰动——例如传输损耗、制动片的摩擦系数中的波动等。然而，如果用于速度的控制偏差在小公差范围(例如，±0.1千米/小时)内，则通过将积分器的输入信号设置为零，来将输入量设置为零以停用积分控制，由此可以减小车辆速度的波动。在用于速度的较大的控制偏差的情况下，传统的积分部件将过快地增大或者根据控制偏差的代数表示减小所控制的输出量(也就是说扭矩)，在这种情况下扭矩的快速变化又将导致加速度的快速变化，并且因此导致明显的抖动响应。为了使抖动响应与速度的控制偏差无关，在积分部件中不是所使用的速度本身的控制偏差，而是将控制偏差的代数表示乘以合适的放大系数，其结果是可以监测抖动响应。积分器的极限指定了所请求的合成扭矩(控制输出信号)可能有多大。在本发明的实施例中，可以对对应于约3-5度(在任何方向上)的道路坡度的值进行限制。由于对应的俯仰波动通常也在该范围内，所以在适当选择积分器极限的情况下，可以保证鲁棒响应。根据图3a-b的微分部件(d项)以这样的方式实现，即控制偏差的导数被提供给积分器35，来减去积分器的反馈放大信号。通过这种方式，保证在不存在控制偏差的较快或动态变化的情况下，稳定(也就是说，有助于稳定速度响应)积分器的信号逐渐趋于零。将上述三个部件(p-部件、i-部件和d-部件)的总和提供给扭矩模型。该信号被提供给控制器的i-部件20中的积分器，其与乘以如上所述的速度的控制偏差的合适的放大系数的代数表示相加。在这种情况下，在启动和停用起动控制的过程中的逻辑顺序如下：如果所请求的速度超过0.2千米/小时并且当前速度低于0.1千米/小时，则设置触发器。该触发器的输出乘以可调参数(抖动)，并被发送到控制的积分项。将抖动信号立即添加到积分项确保了在抖动消失之后，控制器能够再次开始平缓的控制。如下所述，可以使用发动机获得平缓的停止响应的实现。如果驾驶员请求零速度(发动机转速)，则发动机的最小转速(空转速度)从700转每分钟的值缓慢地增加到900转每分钟的值。如果由于先前的控制动作，发动机转速已经达到大于每分钟900转，则不发生变化，否则发动机转速随时间线性地或成比例地增加。增加的发动机转速对应于较高的驱动扭矩。由于平缓的控制干预，所请求的扭矩变化相当缓慢，这意味着已经由于发动机转速增加而增加的驱动扭矩由制动系统根据联系计算(阶段1)来补偿。在上述的阶段1完成之后，当车辆速度低于0.3千米/小时并且所请求的速度(设定速度值)等于零时，发生第二阶段。在这种情况下，发动机转速以每分钟200转的速度缓慢降低。由于这发生在扭矩模型之外，并且扭矩模型不知道这一点，因此不发生所请求的制动扭矩的变化。在阶段1中，已经确保驱动扭矩和制动扭矩良好平衡，使得在阶段2中减小的过程中，制动压力足够高以停止车辆，但是足够低以确保无抖动和无旋转停止。为了保证车辆保持静止，如果速度需求为零并且车辆速度在0.1千米/小时以下持续5秒的时间，则复位积分器。这用作车辆已经停止的确认。设定速度值以大于0.2千米/小时的变化导致积分器的复位结束并且开始重启动。即使车辆经过一些平缓的停止阶段并且停止需求被撤销(对应于大于0.2千米/小时的设定速度值)，来自阶段1和/或阶段2的发动机转速修改被取消，这可以以大体更高的速率发生。结果，利用根据本发明的方法可以实现极端无抖动的操纵响应。当前第1页12