具有外力补偿的车辆速度控制系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及车辆速度控制，并且更特别地涉及一种用于控制能够穿过各种不同的地形的车辆的速度并且以此补偿车辆上的可能会影响车辆的加速(例如，引起车辆的加速或减速)的外部加速力的方法和系统。
【背景技术】
[0002]在已知的通常被称作巡航控制系统的车辆速度控制系统中，用于车辆的设定速度可以通过如下方式设定:首先手动地使车辆达到所需速度，并且随后操纵用户可选择的用户界面装置，例如操纵(例如，按压)按钮，以将该速度设定为设定速度。当用户此后期望改变设定速度时，可以操纵相同的或不同的用户输入装置以增大或减小设定速度。响应于改变设定速度的请求或命令，速度控制系统通过向诸如车辆的动力系和/或制动子系统之类的一个或更多个车辆子系统发送命令而根据需要使车辆加速或减速以达到或匹配新设定速度。
[0003]然而，这种已知的速度控制系统的一个缺点在于当车辆速度降到目标设定速度以下或者收到将设定速度改变至目标设定速度的命令以及车辆加速或减速以达到目标设定速度时，对车辆的可能会影响车辆加速的外力可能没有得到充分的补偿。因此，车辆可能会加速或减速成使得其可能会导致目标设定速度的过冲或不及，并且从而使得车辆加速或减速与用户期望(例如，其可能比驾驶员预期或期望更快或更慢地加速/减速)、规定的加速度曲线以及预定加速度廊带(accelerat1n corridor)中的一个或更多个不一致。这些力可以例如包括当车辆在坡上爬升或缓降时作用在车辆上的重力、因车辆行驶的较大阻力表面引起的滚动阻力、与驾驶穿过贮水池(即，在涉水情况期间)相关联的阻力等。如果作用在车辆上的一个或更多个力的幅值足够大，则车辆的加速度或减速度根据情况可能会受到不利地影响，这是因为该力可能会使车辆的加速度或减速度不期望地增大或减小成超过所期望的加速度或减速度。
[0004]因此，存在对使上述缺点中的一个或更多个缺点最小化以及/或者消除上述一个或更多个缺点的速度控制系统以及与该速度控制系统一起使用的方法。
【发明内容】
[0005]根据本发明的要求保护的一方面，提供了一种用于控制车辆的速度的方法。该方法包括:检测作用在所述车辆上的外力，其中，该外力对车辆具有加速或减速作用；以及自动调节正施加至车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的改变速率以补偿外力对车辆的加速或减速作用。
[0006]根据本发明的要求保护的另一方面，提供了一种用于车辆的速度控制系统。该系统包括电子控制单元，电子控制单元配置成:检测作用在车辆上的外力，其中，该外力对车辆具有加速或减速作用；以及自动调节正施加至所述车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的改变速率以补偿外力对车辆的加速或减速作用。
[0007]根据本发明的要求保护的又一方面，提供了一种包括如本文中所述的系统的车辆。
[0008]根据本发明的要求保护的另一方面，提供了一种载体介质，该载体介质承载用于执行如在本文中所述的方法来控制车辆的计算机可读编码。
[0009]在所附的从属权利要求中陈述了本发明的各个方面的可选特征。
[0010]根据本发明的以上陈述的方面中的一个或更多个方面的一个或更多个示例，提供了一种能够在非公路情况下操作的速度控制系统，其中，该系统控制下述装置:该装置用于向车辆的多个车轮中的至少一个车轮施加扭矩以保持地面上的规定设定速度。系统能够操作成允许用户将设定速度从当前设定速度增大或减小至新的目标设定速度。因此，当用户命令改变设定速度时，速度控制系统可以控制用于施加扭矩的装置以使得允许车辆自动加速(沿正方向或负方向)以实现新的设定速度。
[0011]如将在下文中更加详细地描述的，用于施加扭矩的装置可以包括动力系，并且可选地包括制动系统。
[0012]在改变车辆的速度以匹配新的设定速度时，系统能够操作成检测并且考虑以使车辆加速(沿正方向或负方向)的方式作用在车辆上的外力。速度控制系统可以在对被命令施加至所述一个或更多个车轮的扭矩的量进行改变时补偿所存在的外力，从而减小新的目标设定速度的过冲的风险。在某些实施方式中，系统能够操作成大致防止新的目标设定速度的过冲或不及。速度控制系统能够操作成控制动力系并且可选地控制制动系统。还应当理解到，在某些实施方式中，动力系可以包括下述装置:该装置用于在不需要利用摩擦制动系统的情况下，借助于例如能够操作为电力产生器的一个或更多个电机的一个或更多个电机向一个或更多个车轮相对较快地施加扭矩。
[0013]应当理解到，作用在车辆上以使车辆加速的外力可以为作用为引起车辆的负加速(即，使车辆减速)的降速力或者以引起车辆的正加速的方式起作用的力。
[0014]应当理解到，作用为使车辆以正或负的方式加速的力可以为具有沿平行于或沿着车辆的行驶方向的方向作用的分量的力。在车辆沿上坡方向行驶的情况下，该力可以沿与行驶方向相反的方向作用，并且因此为降速或减速力。在某些实施方式中，正常行驶方向(即，车辆经历大致为零的侧滑移或横摆)可以设置成平行于或沿着车辆的纵向轴线。
[0015]速度控制系统能够操作成增大或减小被命令施加至一个或更多个车轮的扭矩的量，以使得扭矩的量以取决于外力的大小的速率增大或减小。因此，在某些实施方式中，夕卜力(例如降速或减速力或者引起正加速的力)越大，则通过用于施加所述扭矩的装置施加至一个或更多个车轮的扭矩的量被命令改变的速率越小。
[0016]在车辆在坡上缓降的情况下可以经历正加速力，并且在车辆在坡上爬升的情况下可以经历负加速力。
[0017]在某些实施方式中，除车轮速度以外，系统还被提供有与选自驱动表面的坡度(例如参照车辆的姿态)、档位选择、轮胎摩擦力、车轮接地性、滚动阻力以及车辆的选定地形响应(TR)模式中的至少一者相关的数据。
[0018]在提供有驱动表面坡度信息的某些实施方式中，该系统能够操作成根据作用为使车辆加速或减速的力的幅值和方向来控制施加至一个或更多个车轮的扭矩的量改变的速率。
[0019]在某些实施方式中，在车辆经历沿使车辆沿行驶的方向正加速的方向作用的外力时，速度控制系统能够操作成在命令增大设定速度时减小用于施加扭矩的装置改变所施加的扭矩的量的速率，该速率被减小的量随着外力增加而更大。因此，可以减小或防止(新)目标设定速度的过冲(在过冲的情况下，车辆速度超过设定速度)。应当理解到，在车辆在坡上缓降的情况下，坡度越陡，则重力的趋于引起正加速的分量越大，并且因此，需要来自用于向一个或更多个车轮施加扭矩的装置的加速扭矩越小。用于施加扭矩的装置可以包括发动机、电机或者用于向一个或更多个车轮施加驱动扭矩的任何适当的装置。
[0020]应当理解到，在某些情况下，可能需要增大动力系扭矩以使车辆在限定的加速度廊带(例如以从0.1g至0.2g的范围内的速率)内加速至新的设定速度。在坡度特别陡的某些情况下，可能需要减小制动扭矩以使车辆以下述加速度值加速:该加速度值位于规定值的廊带内。在任一种情况下，动力系扭矩和/或制动或降速扭矩的改变速率都可以设置成随着坡度增大而减小。
[0021]相反地，在作用在车辆上的力使得引起正加速的情况下，如果请求减小设定速度，则速度控制系统能够操作成以随着外力的大小增大而增大的速率改变施加至一个或更多个车轮的扭矩的量。这是因为外力沿与减小设定速度的方向相反的方向作用。
[0022]在车辆经历沿使得在预期行驶方向上引起负加速的方向的力的情况下，例如抵抗重力沿上坡的方向上的力或者在车辆抵抗因地形的复杂性引起的阻力而在多石地形上前进的情况下，速度控制系统能够操作成在请求增大设定速度时使施加至所述一个或更多个车轮的扭矩增大的速率增大，并且能够操作成在请求减小设定扭矩时减小施加至所述一个或更多个车轮的扭矩减小的速率，从而使车辆加速度保持在规定值的廊带内。
[0023]换句话说，在车辆在坡上爬升的同时收到减小设定速度的命令的情况下(在降速力作用在车辆上的情况下)，该系统可以配置成减小车轮扭矩减小的速率以降低车辆具有不足以克服坡度的车轮扭矩从而导致车辆趋于从坡上向下而向后移动的风险。应当理解至IJ，如果在相对较陡的坡爬升的同时车轮扭矩减小了过大的量(例如减小至零)，则车辆速度的下降可能会过度地小于新的目标设定速度，即落在新的目标速度以下。在某些情况下，车辆甚至可能会而从坡上向下而向后移动。因此，车轮扭矩相比在水平表面上行驶的情况更加缓慢地被减小。
[0024]在某些实施方式中，如果车辆在坡上缓降并且需要增大设定速度，则系统能够操作成以根据增大的坡度而减小的速率来改变施加至一个或更多个车轮的扭矩的量。
[0025]在某些实施方式中，车辆可以配置成响应于被确定为因车辆在其上或行驶通过的地形或环境的类型而作用在车辆上的外力的量来控制车轮扭矩改变的速率。应当理解到，诸如沙、泥、水之类的地形可能会向车辆施加相对较大的降速力。如果车辆在平地、多石或多泥的表面上行驶并且收到减小设定速度的命令，则该系统能够操作成改变施加至一个或更多个车轮的扭矩的量，从而以随着作用在车辆上的阻力的量增大而减小的速率使车辆速度减小至新的设定速度。
[0026]应当理解到，如果动力系扭矩的量减小得过快，则作用在车辆上的阻力可能会使车辆的速度减小下述量(并且以下述速率减小):该量(或速率)可能会导致一个或更多个乘客的不舒适并且可能会导致车辆的停止。一旦车辆停止，则将难以使车辆自静止开始再次移动(即，难以获得开始运动的足够的牵引力)。
[0027]相反地，如果请求增大车辆设定速度，则速度控制系统能够操作成命令以随着作用在车辆上的阻力的量而增大的速率增大动力系扭矩。这是因为动力系扭矩必须克服趋于抵抗车辆加速和车辆惯性的阻力以实现新的设定速度。
[0028]应当理解到，根据本发明的实施方式的车辆具有下述优势:该车辆可以比不具有根据本发明的速度控制系统的车辆更加可靠并且以更大的平稳性在地形上行进。无论作用为抵抗或促进车辆穿过表面的运动的力的量如何，本发明的实施方式都能够相对快速地获得新的设定速度，从而增强用户对该系统的信心。
[0029]根据本发明的方面的一个或更多个方面的一个或更多个示例，提供了一种能够在非公路情况下操作的速度控制系统，其中，该系统命令用于向一个或更多个车轮施加扭矩的装置将所需扭矩传递至车辆的所述一个或更多个车轮，从而保持地面上的规定设定速度，该系统能够操作成允许用户将设定速度从当前设定速度增大或减小至目标设定速度，该系统能够操作成在改变被命令施加至一个或更多个车轮的扭矩的量时将作用在车辆上以使车辆加速的外力考虑在内，从而减少了目标设定速度的过冲或不及。
[0030]用于施加扭矩的装置可以包括动力系，并且可选地包括制动系统。
[0031]应当理解到，在本发明的某些实施方式中，当速度控制系统在非公路速度控制模式下操作时，该系统能够配置成接受制动踏板的轻微按压，这将作为驾驶员期望以减小的速度保持速度控制模式的指示，然而，制动踏板上的剧烈的按压可以指示用户期望使车辆离开速度控制模式和使设定速度控制进入中止状态，直到被再次激活为止。以此方式，车辆可以在不需要用户触碰踏板或者反复地操作方向盘上的控制件的情况下以较小的速度(例如<30mph(近似50kph))越野驱动。这极大地减少了用户的工作量并且提高了车辆的平稳性。应当理解到，因为在车辆越过诸如凹地或凹坑之类的越野障碍物时用户通常会需要用其脚部支承/稳定自身，因此当在粗糙的地面上行驶时通常难以在脚踏板上保持恒定的轻微压力。
[0032]可以设想，越野速度控制系统可以形成ATPC (全地形行进控制)系统的一部分，ATPC可以设置成与设置成针对车辆行驶的给定地形优化车辆配置的一个或更多个车辆控制系统独立地或结合地使用。这种系统的示例可以为Terrain Response?系统。
[0033]在提出的速度控制系统的一个实施方式中，如果用户开始速度控制并且车辆在阈值速度以下行驶以及/或者车辆已经设定至越野行驶模式(例如经由TR模式选择或低速档位的选择)，或者如果车辆确定其已经被越野驱动，则速度控制系统将在保持速度控制主动模式的同时以越野模式操作并将经由制动踏板和加速器踏板接受速度调节命令。
[0034]越野速度控制系统可以设置有选自与车辆的姿态、车轮速度、车轮接地性、档位选择、轮胎摩擦力、滚动阻力以及选定的TR模式相关的信息中的至少一者。应当理解到，如果用户正使用越野速度控制以便以较低的速度——即3mph(近似5kph)——进行越野行驶，并且车辆从陡坡向上行驶时，当用户请求减小巡航设定速度时，除非系统将诸如车辆在其上向上行驶的斜坡的陡峭度之类的阻力/引起载荷的因素考虑在内，否则扭矩可能不足以保持行进。以此方式，越野速度控制系统可以预测请求的减小速度可能会导致从斜坡上向下而向后移动，在这种情况下，扭矩可能会随着坡的陡峭度的增大而逐步地减小更多。应当理解到，这是因为与车辆在水平地面上行驶的情况相比，在坡上爬升时供给至车轮的扭矩的略微减小都将导致车辆速度减小更多。以此方式，无论车辆在其上行驶的斜坡和地形如何，扭矩都可以被精确地控制以实现所需的设定速度。这确保了车辆响应较为直观并且符合可能会经历越野行驶的驾驶员的预期。
[0035]如果车辆用户在以越野速度控制模式操作车辆的同时使车辆在陡坡上中止或接近停止，则越野速度控制系统可以在额外地要求来自坡保持辅助系统的支持的同时应用车辆制动器，并且以适当水平的发动机扭矩来平衡其作用。坡保持辅助系统为自动制动特征件，其设置成仅在来自动力系的扭矩足以防止车辆的非预期运动时才在坡上起动期间释放制动器，换言之，防止了车辆从坡上向下而向后移动。
[0036]在某些实施方式中，越野速度控制系统能够控制或者另一方面能够影响档位或速比选择，从而确保车辆在适于避免发动机熄火并保持适当的行进的档位中以较低的速度越野行驶。
[0037]在某些实施方式中，提出的越野速度控制系统能够控制或者另一方面能够影响坡缓降控制(HDC)系统的操作，该坡缓降控制(HDC)系统在车辆在越野速度控制模式下在陡坡上向下行驶时自动应用车辆制动器。在这种情况下，系统将确保车辆发动机保持运行但不允许使车辆速度超过所需的设定速度。
[0038]应当理解到，在某些实施方式中，车辆在或者向前或向后的行驶使用时都可以以越野速度控制模式操作。
[0039]越野速度控制系统可以主动查看来自牵引力或稳定性控制系统的输入以判断车辆是否仍然被越野驱动，并且在牵引力受到一个或更多个滑移事件的限制的情况下使车辆速度增大至设定速度，从而保持速度控制操作以在打滑情况下保持车辆的行进和动量而非取消操作。应当理解到，在常规的速度控制系统的情况下，例如在牵引力控制系统起作用的事件中，如果速度控制响应于滑移事件而被突然自动取消，则因速度控制的取消而引起的车辆速度的突然改变可能会使车辆将牵引力完全中断或者变为停止。
[0040]现在将仅通过示例的方式对本发明的某些实施方式进行描述。假设车辆在具有第一位置A和第二位置B的坡上爬升，其中，坡在位置B处比在位置A处更陡。
[0041]如果用户在位置A处请求将设定速度从第一速度减小至更小的第二速度，则车辆的低速行进(LSP)控制系统配置成以第一速率减小由动力系系