具有外力补偿的车辆速度控制系统和方法_5

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加速度的情况下,这时可以确定并检测到加速力作用在车辆上(例如,车辆从坡上缓降或穿过另外导致加速力正施加至车辆的地形)。相反地,在纵向加速度低于加速度曲线所期待的纵向加速度的情况下,这时可以确定并检测到减速力作用在车辆上(例如,车辆在坡上爬升或穿越导致减速力正施加至车辆的高阻力地形)。在一个实施方式中,该功能可以通过VCU16来执行,并且例如,特别地作为嵌入软件中的PID控制器的操作的一部分;然而在其他实施方式中,该功能可以通过车辆10的另一适合的部件来执行。
[0103]技术人员将理解的是,除了上文描述的技术之外的技术也可以用于检测作用在车辆上的外力的存在。这些技术可以包括除上文描述的或替代上文描述的各种车辆有关的信息的使用。例如,在某些实施方式中,与车辆的一个或更多个操作参数有关的信息可以被评估(例如,与对应的阈值进行比较)并且用于检测作用在车辆上的外力。这些参数可以包括例如但不限于轮胎摩擦力、车轮速度、档位选择、车轮接地性以及与车身姿态(例如,俯仰)有关的参数,以提出一些可能性。在其他实施方式中,可以评估并使用替代或除上文描述的与车辆有关的信息之外的与车辆有关的信息。例如,可以利用与车辆穿过的地形有关的信息。这可以包括例如但不限于地形的特定类型(例如,沙地、草地、泥地、水等)、地形的等级以及地形表面的粗糙度等。表示相关的车辆有关信息的一个或更多个电信号可以从例如一个或更多个车辆传感器(例如,传感器14)、一个或更多个车辆子系统(例如,子系统12)和/或存储装置(例如,VCU16的存储装置22)接收。该信息可以随后被评估并且用于通过使用技术领域中已知的技术来检测外力的存在。正如上文描述的实施方式,该功能可以通过V⑶16或车辆的另一适合的部件来执行。
[0104]当在步骤104中检测到具有加速或减速作用的外力作用在车辆10上时,方法100移动至步骤106,该步骤106试图补偿该外力及其作用。更特别地,步骤106包括对施加至一个或更多个车轮的扭矩的一个或多个方面进行调节以补偿外力对车辆的加速/减速作用,从而引起车辆以更期待的方式(例如根据规定的加速度曲线和/或加速度廊带)加速或减速,并且具有目标设定速度的最小的过冲或不及或没有目标设定速度的过冲或不及。步骤106可以以许多方式执行。
[0105]在一个实施方式中,在步骤106中被调节的扭矩方面为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改变(例如,增大或减小)的速率。将理解的是,鉴于下文的描述,净扭矩的正被调节的分量可以是:由例如动力系子系统产生的驱动扭矩;由例如制动系统产生的降速扭矩,和/或在车辆适当构造的情况下由动力系子系统、陡坡缓降控制(HDC)系统或另一适合的部件等产生的降速扭矩;或者以上两者。因此。在一个实施方式中,步骤106中的调节可以包括增大或减小净扭矩的分量被调节的速率,例如,增大或减小施加至车辆10的车轮的驱动扭矩和降速扭矩中的一者或者两者。可以改变扭矩量的一种方式为通过将增益应用至所命令或所施加的扭矩,该增益用于相应地由此增大或减小扭矩改变的速率。这种概念将在下文说明性的情况下得到更好的理解。
[0106]在第一种情况下,假定存在有作用在车辆上的、对车辆具有加速作用的外力(即,由车辆从坡上缓降造成的加速力)并且假定车辆的设定速度正在增大。在该实施方式中,由于作用在车辆上的力为加速力,并且由于车辆需要被加速至新的设定速度,与在作用在车辆上的力为减速力的情况下需要的净扭矩相比,需要较小的净扭矩增加,并且因此,动力系子系统增大施加至车轮的净扭矩的速率可以由于作用在车辆上的加速力而减小(并且随着该力增大,该速率可以进一步减小)。因此,增益可以应用至所命令或所施加的驱动扭矩以减小驱动扭矩增大的速率,并且可以向动力系子系统发送信号,从而反映出相同的情况。在该示例中,例如并且如下文的示例中描述的那样,与如果作用在车辆上的力为中性的或该力例如为减速力从而需要以较大的速率增大扭矩来处理该减速力的情况下所应用的增益相比,所应用的增益会较小。在某些示例中,除了使驱动扭矩的速率减小之外或替代使驱动扭矩的速率减小,也可以减小使降速扭矩减小的速率。参照图7,提供了该情况的示例。在图7中,轨迹Ptl反映了根据时间变化的所命令的动力系驱动扭矩P,这对应于以下例子:在没有非常规的外力作用在车辆上的情况下,车辆穿过平坦表面。轨迹匕反映了当车辆在坡上缓降并且在时间t = ^时要求增大设定速度时,根据时间变化的所命令的动力系驱动扭矩P。与车辆在水平地面上行驶或在坡上爬升时应用的增益相比,相对较小的增益被应用于增大驱动扭矩以使车辆加速的要求。在时间t =〖2时,驱动扭矩的量减小到足以维持在新的目标设定速度下运动的值。在该坡足够陡的情况下,根本不需要增大驱动扭矩,而降速扭矩的减小可以足以使车辆加速到新的目标设定速度。如此以来,可以利用地形以在以平静的(composed)方式行进的同时快速地响应用户的需要。
[0107]在另一示例中,现在假定存在有作用在车辆上的、对车辆具有减速作用的外力(即,由例如车辆在坡上爬升或穿过高阻力地形造成的减速力),并且车辆的设定速度正在增大。在该实施方式中,由于作用在车辆上的力为减速力,并且由于车辆需要加速到新的设定速度,与在作用在车辆上的力为增速力的情况下所需的驱动扭矩相比,需要较大的驱动扭矩,并且因此,动力系子系统使至车轮的驱动扭矩增大的速率由于作用在车辆上的减速力而必须增大(并且随着该力增大,该速率可以进一步增大)。因此,增益可以应用至所命令的或所施加的驱动扭矩以增大驱动扭矩增大的速率,并且可以向动力系子系统发送信号,从而反映相同的情况。在该示例中,与上述示例相反,与所述作用在车辆上的力为中性的或如上文所述的,该力为加速力从而需要较小的速率改变扭矩以处理该加速力的情况所应用的增益相比,所施加的增益较大。在某些示例中,除了或替代使驱动扭矩的速率增大,也可以增大降速扭矩降低或减小的速率。再次参照图7,提供了该情况的示例。在图7中,如上文描述的,轨迹Ptl反映了与在没有非常规的外力作用在车辆上的情况下车辆穿过平坦表面的例子对应的根据时间变化的所命令的动力系驱动扭矩P。轨迹P1反映了当车辆在坡上爬升并且要求在时间t = h时增大设定速度时,根据时间变化的所命令的动力系驱动扭矩P。与在车辆在水平地面上行驶或在坡上爬升时所应用的增益相比,相对较大的增益应用于增大驱动扭矩以使车辆加速的要求。在时间t =〖2时,驱动扭矩的量减小到足以维持在新的目标设定速度下运动的值。
[0108]在再一示例中,再次假定存在有作用在车辆上的、对车辆具有减速作用的外力,但现在车辆的设定速度正在减小。在该实施方式中,由于作用在车辆上的力为减速力,并且由于车辆需要减速至新的设定速度,与在作用在车辆上的力为加速力的情况所需的降速扭矩或制动扭矩相比,需要更小的降速或制动扭矩,并且因此,制动子系统(和/或能够产生和施加降速扭矩——例如动力系子系统的另一子系统)使车轮的降速扭矩增大的速率由于作用在车辆上的减速力而必须减小(并且减速力增大时,该速率可以进一步减小)。因此,增益可以应用至所命令或所施加的降速扭矩以减小降速扭矩增大的速率并且可以向制动子系统发送信号,从而反映相同的情况。在该示例中,与如果作用在车辆上的力为中性的或为加速力从而需要扭矩以较大的速率变化以处理该加速力的情况应用的增益相比,所应用的增益较小。在某些示例中,除了或替代使降速扭速率的减小,也可以减小驱动扭矩减小的速率以防止车辆从坡上向下而向后滚动。参照图7,提供了该情况的示例。在图7中,轨迹Btl反映了与在没有非常规的力作用在车辆的情况下车辆穿过平坦表面的例子对应的根据时间变化的所命令的降速或制动扭矩B。轨迹&对应于在车辆在坡上爬升并且命令设定速度减小时根据时间变化的降速扭矩或制动扭矩B。相对较小的增益应用于增大降速扭矩以使车辆减速的命令。
[0109]最后,在再一示例中,现在假定存在有作用在车辆上的、对车辆具有加速作用的外力,并且假定车辆的设定速度正在减小。在该实施方式中,由于作用在车辆上的力为加速力,并且由于车辆需要减速至新的设定速率,与在作用在车辆上的力为减速力的情况所需的降速扭矩或制动扭矩相比,需要较大的降速扭矩或制动扭矩,并且因此,制动子系统(和/或能够产生并且施加降速扭矩的另一子系统)使车轮的降速扭矩增大的速率由于作用在车辆上的加速力而必须增加(并且该力增大时,该速率可以进一步增大)。因此,增益可以应用至所命令或所施加的降速扭矩以增大扭矩增大的速率,并且可以向制动子系统发送信号,从而反映相同的情况。在该示例中,与如果作用在车辆上的力为中性的或如上文所述的为减速力从而需要扭矩以较小的速率改变以处理该加速力所应用的增益相比,所应用的增益较大。在某些示例中,除了或替代使降速扭矩的速率增大,也可以增大驱动扭矩减小的速率。再次参照图7,提供了该情况的示例。在图7中,如上文所示,轨迹Btl反映了与在没有非常规的外力作用在车辆上的情况下车辆穿过平坦表面的例子对应的根据时间变化的所命令的降速扭矩或制动扭矩B。轨迹82对应于在车辆在坡上缓降并且命令设定速度减小时根据时间变化的降速扭矩或制动扭矩。与轨迹B1相比,相对较大的增益应用于增大降速扭矩的要求以使车辆减速。
[0110]在增益应用至所施加或所命令的扭矩一为驱动扭矩、降速扭矩或两者一的一个实施方式中,所应用的特定增益(例如,幅值)可以以许多方式选取或选择。在一个实施方式中,增益可以选自存储在速度控制系统的存储装置或由速度控制系统可访问的存储装置(例如,VCU16的存储器22)中的多个预限定增益。这些增益可以在设计、制造和/或安装车辆10或其特定部件期间根据经验得出并且编程到存储装置中。在一个实施方式中,选取或选择要被应用的特定增益可以取决于作用在车辆上的外力的幅值。因此,在一个实施方式中,在车辆的纵向加速度偏离预定或规定的加速度曲线,并且该偏离的幅值可以与外力的幅值有关时检测外力,在该实施方式中,待应用的特定增益可以基于与加速度曲线偏离的幅值来选取。因此,在一个实施方式中,待应用至所命令的扭矩的特定分量的增益可以使用偏离的幅值和诸如例如查找表之类的使外力或加速度曲线偏离与增益关联的数据结构来确定。将理解的是,在其他实施方式中,可以使用用于确定待应用的特定增益的不同技术(例如,增益可以逐渐地增大/减小直到车辆的加速/减速与预期的加速/减速更一致为止,或增益可以基于所感测的车辆数据来确定,所感测的车辆数据例如为滚动阻力、包括俯仰、横摆和侧倾等的车辆姿态数据),并且这些不同的技术仍在本发明的范围内。
[0111]在某些示例或情况中,在车辆10在坡上爬升并且例如,用户在速度控制系统激活的同时使车辆停止或接近停止,在这些示例或情况中,速度控制系统可以构造成防止车辆沿与预期的行驶方向相反的方向从坡上滚下。更具体地,速度控制系统可以构造成命令例如制动子系统或动力系子系统(在适当地如此构造的情况下)施加降速扭矩,并且使降速扭矩的作用与适当级别的驱动或发动机扭矩平衡。速度控制系统还可以配置成激活例如车辆的坡保持辅助系统或者使得例如车辆的坡保持辅助系统激活以提供额外支持。如本领域中已知的,坡保持辅助系统为自动制动件,该自动制动件被设置成:在爬坡开始期间,仅当具有来自动力系子系统的可用的足够扭矩以防止车辆的不需要的运动时,释放车辆的制动器。也就是说,坡保持辅助系统操作成使车辆保持稳定直到已经产生足够的扭矩来防止车辆从坡或斜坡上的不期望的向后运动或已经产生足够的扭矩以使车辆恢复在坡上继续向上的运动。因此,在使车辆手动停止时,该速度控制系统积极地提供辅助以防止车辆从坡上向下的不期望且无意的运动,而不是该速度控制系统自动去除激活。
[0112]类似地,在某些示例中,当在坡上爬升时用户命令设定速度减小,在这些示例中,速度控制系统可以配置成确定车辆速度的降低率(或减速度)使得车辆可能最终具有不足以保持在坡上行进的净扭矩,并且这样,可能潜在地且无意地转向并且从坡上滚下。例如,在车辆的减速度相对于规定的加速度/减速度曲线和/或廊带偏离的情况下,或者相对于规定的加速度/减速度曲线和/或廊带偏离至少特定的阈值量的情况下,可以做出下述判定:不具有足够的扭矩来保持行进。在做出该判定的情况下,速度控制系统能够操作成影响来自例如车辆制动子系统或另一降速扭矩源(例如,传动系子系统(在适当构造的情况下)、坡保持辅助系统等)的降速扭矩的施加以保持车辆10静止以防止反向。即,速度控制系统可以命令自动地施加制动扭矩或降速扭矩。速度控制系统随后可以控制或命令动力系子系统以产生或获得使车辆10从静止加速至新的设定速度(例如,速度控制系统的预限定的最小设定速度)所需的足够的驱动或发动机扭矩。尽管在上文描述的实施方式中,速度控制系统用来使车辆10停止并且使车辆10保持静止直到可以产生足够的驱动扭矩量为止,但将理解的是,在其他实施方式中,可以不需要速度控制系统来使车辆10保持静止以防止反方向行驶。
[0113]因此,在车辆在坡上爬升并且命令降低或减小设定速度的一个示例中,在速度控制系统确定设定速度所要求的减小会导致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改变的速率使得净扭矩不足以保持车辆在坡上向上行进的情况下,速度控制系统可以构造成减小净扭矩的至少一个分量的改变的速率,激活如上文所述的车辆的坡保持辅助部件或其他相似的部件或两者以防止车辆从坡上向下运动。
[0114]参照图8A至图8F,为了对上文描述的本发明的各个方面进行更好地理解,现在将对许多非限制性的示例或情况进行描述以示出上文所述的各个方面的所有应用或一些应用。
[0115]图8A和图SB示意性地示出了在示例情况下根据时间变化的某些车辆参数的值,从而说明速度控制系统的操作方式。
[0116]图8A示出了当车辆10在相对较陡的坡上爬升时,例如当位于在图6的位置B处时,根据时间变化的车辆速度(V)的曲线。在时间t = O时,车辆10以速度V2行驶。同样在时间t = O时,用户保持制动踏板被压下量d,该量d为引起速度控制系统的设定速度Vsrt在从t = O至t = tjj间减小的合适的量。响应于V se;t的减小,速度控制系统控制动力系驱动扭矩,并且根据需要控制制动扭矩或降速扭矩,以使车辆速度V向新的设定速度Vset减小。因此,在Vset减小时,发生了速度V的对应减小,如图8A中所示。速度控制系统控制例如动力系子系统和制动子系统以实现在规定的加速度廊带内的减速的速率,该加速度廊带对该示例而言对应于+/-(01.g-0.2g)的范围。
[0117]速度控制系统整个此期间保持激活,其中,速度控制系统状态标识F设定为F = I,如图8B中所示。
[0118]图SC和图8D示意性地示出了图8A和图SB中表示的车辆参数在替代性的示例情况下的值。
[0119]更特别地,图SC示出了在类似的相对较陡的坡上爬升时根据时间变化的速度(V)的曲线。在时间t = O时,车辆以速度V2行驶。同样,在时间t = O时,用户保持制动板被压下适当的量使得速度控制系统的设定速度Vsrt在t = O至t = t工期间减小。在时间
,当设定速度达到值Vsrtmin时,驾驶员释放制动踏板。要理解的是,Vsrtmin对应于可允许的最低或最小车辆设定速度。在一些实施方式中,该可允许的最小设定速度可以为大约l-3mph(大致为l-5kph)或另一适合的值的速度。
[0120]响应于Vset的减小,速度控
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