总体以16和17表不的多个信号，所述多个信号是从多个车辆传感器接收到的并代表与车辆运动和状态相关联的各种不同参数。如下面进一步详细描述的，信号16、17提供、或者被用于计算表示车辆正在行驶的条件的性质的多个驾驶条件指标(也称作为地形指标)。本发明的一个有利特征在于:VCU 10基于地形指标来确定对于各个子系统而言最合适的控制模式，并且相应地对子系统自动地进行控制。
[0132]车辆上的传感器(未示出)包括但不限于向VCU 10提供连续的传感器输出16的传感器，该传感器包括车轮速度传感器、环境温度传感器、大气压力传感器、轮胎压力传感器、用以检测车辆的横摆、侧倾及俯仰的横摆传感器、车辆速度传感器、纵向加速度传感器、发动机扭矩传感器(或发动机扭矩评估器)、转向角度传感器、方向盘速度传感器、坡度传感器(或坡度评估器)、横向加速度传感器(稳定性控制系统(SCS)的一部分)、制动踏板位置传感器、加速踏板位置传感器以及纵向运动传感器、横向运动传感器和竖向运动传感器。
[0133]在其他实施方式中，可以仅使用上述传感器中的被选定者。VCUlO还接收来自车辆的电子动力辅助转向单元(ePAS单元12c)用以表示施加至车轮的转向力(通过驾驶员施加的转向力与通过ePAS单元12c施加的转向力相结合)的信号。
[0134]车辆100还设置有向VCU 10提供离散的传感器输出17的多个传感器，所述传感器输出17包括巡航控制状态信号(开/关)、分动器或PTU 137状态信号(传动比是被设定于高(“Hi”)范围还是低(“LO”)范围)、陡坡缓降控制(HDC)状态信号(开/关)、挂车连接状态信号(开/关)、用以表示稳定性控制系统(SCS)已经启用的信号(开/关)、挡风玻璃刮水器信号(开/关)、空气悬架状态信号(高(“Hi”)/低(“LO”))以及动态稳定性控制(DSC)信号(开/关)。
[0135]VCU 10包括呈评估器模块或处理器18的形式的评价装置以及呈选择器模块或处理器20的形式的计算及选择装置。最初，来自传感器的连续输出16被提供至评估器模块18，而离散信号17被提供至选择器模块20。
[0136]在评估器模块18的第一级内，传感器输出16中的各个传感器输出16被用于导出许多地形指标。在评估器模块18的第一级中，从车轮速度传感器导出车辆速度，从车轮速度传感器导出车轮加速度，从车辆纵向加速度传感器导出车轮上的纵向力，以及从用以检测横摆、俯仰及侧倾的运动传感器导出发生车轮滑移时(在发生车轮滑移的情况下)的扭矩。在评估器模块18的第一级内所执行的其他计算包括车轮惯性扭矩(与使旋转车轮加速或减速相关联的扭矩)、“前进的连续性”(对车辆是否正在起动及停止的评估，例如，如当车辆在岩石地形上行驶时可能会发生的情况)、空气动力阻力、横摆以及横向车辆加速度。
[0137]评估器模块18还包括第二级，在第二级中计算下述地形指标:表面滚动阻力(基于车轮惯性扭矩、车辆上的纵向力、空气动力阻力和车轮上的纵向力)、方向盘上的转向力(基于来自方向盘传感器的输出和横向加速度)、车轮纵向滑移(基于车轮上的纵向力、车轮加速度、稳定性控制系统(SCS)的作用和表示是否已经发生车轮滑移的信号)、横向摩擦力(由所测量的横向加速度和横摆与所预测的横向加速度和横摆相比计算出)、以及波纹检测(表示搓板型表面的高频、低幅度的竖向车轮激励)。
[0138]SCS作用信号是由来自包括有DSC(动态稳定控制)功能、TC(牵引力控制)功能、ABS和HDC算法的SCS E⑶(未示出)的、表示DSC作用、TC作用、ABS作用、对各个车轮的制动干预以及从SCS ECU至发动机的发动机扭矩减小请求的若干个输出所导出的。所有这些均表示滑移事件已经发生并且SCS E⑶已经采取措施来控制该滑移事件。评估器模块18还使用来自车轮速度传感器的输出以确定车轮速度变化和波纹检测信号。
[0139]基于挡风玻璃刮水器信号(开/关)，评估器模块18还计算挡风玻璃刮水器已经处于开启状态的时长(即，雨持续信号)。
[0140]VCU 10还包括用于基于空气悬架传感器(行驶高度传感器)和车轮加速度计来计算地形粗糙度的道路粗糙度模块24。从道路粗糙度模块24输出呈粗糙度输出信号26的形式的地形指标信号。
[0141]作为真实性检查，在评估器模块18内将对车轮纵向滑移的评估与横向摩擦评估进行相互比较。
[0142]从评估器模块18输出对于车轮速度变化和波纹输出、表面滚动阻力评估、车轮纵向滑移和波纹检测、以及摩擦真实性检查的计算结果，并且所述计算结果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22，以用于在VCU 10内进行进一步处理。
[0143]来自评估器模块18的地形指标信号22被提供给选择器模块20，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中的哪个车辆子系统控制模式是最合适的。基于来自评估器模块18和道路粗糙度模块24的地形指标信号22、26，通过分析“不同的控制模式中的各控制模式是合适的”的概率来确定最合适的控制模式。
[0144]可以响应于来自选择器模块20的控制输出信号30且在不需要驾驶员输入的情况下自动地控制车辆子系统12 (称作为“自动模式”)。替代性地，可以经由人机界面(HMI)模块32响应于手动的驾驶员输入来操作车辆子系统12 (称作为“手动模式”)。子系统控制器14自身可以经由信号线13直接控制车辆子系统12a-12e，或者替代性地，每个子系统可以设置有其自己的相关联的中间控制器(图1中未示出)以用于提供相关的子系统12a_12e的控制。在每个子系统可以设置有其自己的相关联的中间控制器以用于提供相关的子系统12a_12e的控制的情况下，子系统控制器14可以仅对子系统12a_12e的最合适的子系统控制模式的选择进行控制，而非实施对于子系统的实际控制步骤。中间控制器或者每个中间控制器实际上可以形成主子系统控制器14的必要部分。
[0145]当以自动模式进行操作时，最合适的子系统控制模式的选择是通过三阶段过程来实现的:
[0146](I)对于每种类型的控制模式，基于地形指标执行控制模式适于车辆正在行驶的地形的概率的计算；
[0147](2)对当前控制模式与其他控制模式的概率之间的“正差值”进行积分；以及
[0148](3)当积分值超过预定的阈值或当前地形控制模式概率为零时执行向控制模块14的程序请求。
[0149]现在将更加详细地描述阶段(I)、(2)和(3)的具体步骤。
[0150]在阶段⑴中，呈路面粗糙度输出26以及来自评估器模块18的输出22的形式的连续的地形指标信号被提供至选择器模块20。选择器模块20还接收直接来自车辆上的各个传感器的离散的地形指标17，包括分动器状态信号(传动比是被设定为高范围还是低范围)、DSC状态信号、巡航控制状态(车辆的巡航控制系统是“开”还是“关”)、以及挂车连接状态(挂车是否连接至车辆)。表示环境温度和大气压力的地形指标信号也被提供至选择器模块20。
[0151]选择器模块20设有用于基于直接从传感器接收到的离散的地形指标信号17以及分别由评估器模块18和路面粗糙度模块24计算出的连续的地形指标22、26来计算对于车辆子系统而言最适合的控制模式的概率算法20a。也就是说，概率算法20a基于离散的地形指标信号17来计算最适合的系统控制模式，最适合的系统控制模式确定了每个子系统待被操作的相应子系统配置模式。
[0152]控制模式通常包括当车辆在草地、碎石或冰雪地形中行驶时适用的草地/碎石/冰雪控制模式(GGS模式)、当车辆在泥地和沟槽地形中行驶时适用的泥地/沟槽控制模式(MR模式)、当车辆在岩石或巨石地形中行驶时适用的攀爬岩石/巨石模式(RB模式)、当车辆在沙地地形(或深软雪)中行驶时适用的沙地模式、以及作为对于所有地形条件并且特别是对于高速公路和正规道路上的车辆行驶而言适用的折衷模式或者通用模式的特定程序“关(OFF)”模式(SP “关”模式)。还可以想到许多其他控制模式，包括:在US2003/0200016——其内容通过参引并入本文——中所公开的控制模式。
[0153]不同的地形类型是根据地形的摩擦作用以及地形的粗糙度来进行分组的。例如，将草地、碎石以及冰雪一起分组为提供低摩擦作用、平滑表面的地形是适当的，而将岩石和巨石地形一起分组为提供高摩擦作用、非常大的不平度的地形是适当的。
[0154]图3是取自US2003/0200016的图表，该图表示出了车辆100的子系统12在V⑶10可以进行操作的各个不同的操作模式下所呈现的特定的子系统配置模式。
[0155]所述操作模式为:
[0156](a)高速公路(或公路)模式；
[0157](b)乡间道路模式；
[0158](c)城市驾驶(都市)模式；
[0159]⑷拖挂(道路)模式；
[0160](e) 土路模式；
[0161](f)冰/雪(道路)模式；
[0162](g)草地/碎石/雪上(GGS)模式；
[0163](h)沙地模式；
[0164](i)攀爬岩石或越过巨石模式；以及
[0165](j)泥地/沟槽模式
[0166]操作模式在某些实施方式中可以包括对重视性能的驾驶而言最佳的运动或动态模式、对重视经济性的驾驶而言最佳的经济模式、以及默认模式。默认模式可以为用于普通的道路驾驶条件的公路模式。
[0167]参照图3，悬架系统12e的配置是根据行驶高度(高、标准或低)和侧/侧空气相互连接来规定的。悬架系统12e是允许在位于车辆的相反两侧的车轮的悬架之间以在US2003/0200016中描述的方式相互流体连接的流体悬架系统，在本实施方式中为空气悬架系统。多种子系统配置模式提供了不同水平的所述相互连接，在本文的情况下，提供无相互连接(相互连接关断)和至少部分相互连接(相互连接开通)。
[0168]ePAS转向单元12c的配置可以被调节以提供不同水平的转向辅助，其中，转向辅助的量越大，方向盘181越易于转动。在某些操作模式下，辅助的量可以与车辆速度成比例。
[0169]制动系统12d可以设置成用以根据操作模式对于施加至制动踏板163的给定压力量而言提供相对较大的制动力或者相对较小的制动力。
[0170]制动系统12d还可以设置成在防抱死制动系统起作用时允许不同水平的车轮滑移(例如，在低摩擦作用表面(“低μ”表面)上的相对较少量以及在高摩擦作用表面上的相对较大量，或者在低摩擦作用表面上的相对较大量以及在高摩擦作用表面上的相对较少量)O
[0171]可以以高μ配置或低μ配置来操作电子牵引力控制(ETC)系统，相比于在高μ配置下的情况，该系统在低μ配置下在干预车辆控制之前容许较大的车轮滑移。
[0172]也可以以高μ配置或低μ配置来操作动态稳定性控制系统(DSC)。
[0173]可以以“快”加速器(或节气门)踏板前进配置模式或“慢”加速器(或节气门)踏板前进配置模式来操作发动机管理系统12a，在“快”加速器(或节气门)踏板前进配置模式或“慢”加速器(或节气门)踏板前进配置模式下，发动机扭矩随加速器踏板前进而分别相对较快或相对较慢地增大。速率可以取决于在诸如沙地模式之类的一种或更多种模式下的速度。
[0174]可以以如本文所描述的高范围(HI)子系统配置模式或低范围(LO)子系统配置模式来操作PTU 137。
[0175]可以以“正常”模式、“性能”模式以及“手动”模式来操作变速器124，其中，“正常”模式在燃料经济性与驾驶性能之间提供合理的折衷；“性能”模式相比于正常模式而言通常将变速器保持于较低的档位，特别是在驾驶员请求高水平的驱动扭矩以使车辆加速时；在“手动”模式下，档位变化的控制完全交予驾驶员。还具有“雪上”或“冰上”模式以及“沙地”模式，其中，“雪上”或“冰上”模式相比于正常模式而言通常将变速器保持于较高的档位，特别是在从静止开始加速的情况下，从而避免因车轮滑转引起的牵引力的损失；“沙地”模式在低速时将变速器保持于相对较高的档位以避免过度的车轮滑转。过度的车轮滑转可能导致车轮在低速时自己陷入沙地中。然而，沙地模式在较高速度时使用相对较低的档位，在较高速度的情况下，可能期望相对较大程度的车轮滑移来提供最大的牵引力。向较低的档位切换还有助于发动机121保持在发动机速度高并且动力输出大的操作区域中，从而有助于避免车辆100因缺乏动力而变得“深陷泥沼”。
[0176]在某些实施方式中，中央差速器和后差速器各自包括离合器组件并且是可控制的以在“完全打开”与“完全锁定”状态之间的改变锁定的程度。在任一时间的实际的锁定程度都可以以已知的方式基于多种因素来进行控制，但是该控制能够被调节成使得差速器“更大程度地打开”或“更大程度地锁定”。具体地，离合器组件上的预加载可以被改变，这进而控制锁定扭矩一一即，穿过差速器的将使离合器滑移并且因此使差速器滑移的扭矩。也可以以相同或类似的方式来控制前差速器。
[0177]对于每种子系统控制模式而言，选择器模块20内的算法20a基于地形指标来执行概率计算，以确定“不同控制模式中的每一者是合适的”的概率。选择器模块20包括将连续的地形指标22、26(例如，车辆速度、道路粗糙度、转向角度)与“特定的控制模式是合适的”的概率相关联的可协调数据映射。每个概率值都通常取介于O与I之间的值。因此，例如，如果车辆速度相对较慢，则车辆速度计算可能就RB模式返回0.7的概率，而如果车辆速度相对较高，则关于RB模式的概率将低得多(例如0.2)。这是因为高的车辆速度不大可能表示车辆正在岩石或巨石地形上行驶。
[0178]另外，对于每种子系统控制模式而言，离散地形指标17(例如，挂车连接状态“开/关”，巡航控制状态“开/关，，)中的每一者还被用于计算GGS控制模式、RB控制模式、沙地控制模式、MR控制模式或SP “关”控制模式中的每一者的关联概率。因此，例如，如果车辆的驾驶员打开巡航控制，则“SP ‘关’模式是合适的”的概率相对较高，而“MR控制模式是合适的”的概率将较低。
[0179]对于不同的子系统控制模式中的每种子系统控制模式而言，基于如由连续的或离散的地形指标17、22、26中的每一者导出的如上所述的关于该控制模式的各个概率来计算组合概率值Pb。在下面的等式中，对于每种控制模式而言，就每个地形指标所确定的各个概率由a、b、c、d...!!表示。因此，每种控制模式的组合概率值Pb计算如下:
[0180]Pb = (a.b.c.d....η) / ((a.b.c.d...η) + (l~a).(l~b).