專利名稱：用于重型車輛的自適應(yīng)巡航控制的制作方法
用于重型車輛的自適應(yīng)巡航控制
本申請(qǐng)要求于2005年10月7日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)60/ 724，839的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全文特此作為參考被納入本文。
背景技術(shù)：
車輛巡航控制系統(tǒng)可以在幾乎不需要駕駛員干預(yù)的情況下調(diào)整各種 各樣的車輛系統(tǒng)?？紤]到一系列的駕駛條件如車輛重量和發(fā)動(dòng)機(jī)功率，巡 航控制系統(tǒng)常用的電子控制器的響應(yīng)特性一般協(xié)調(diào)適應(yīng)于特定的車輛應(yīng) 用。例如，如果控制器探測(cè)到車速已降至小于期望巡航速度，則控制器應(yīng) 快速做出響應(yīng)以^是高車速，直至車輛達(dá)到期望巡航速度，而不引起控制系 統(tǒng)"超調(diào)"該期望速度。雖然期望速度的一定超調(diào)量在控制系統(tǒng)中是常有 的并且是期望的，但應(yīng)該盡量減小超調(diào)量，從而巡航控制操作對(duì)駕駛員而 言盡量清楚明白。'
自適應(yīng)巡航控制(ACC)系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)途駕駛的重型車輛如牽引半掛車來(lái)說(shuō) 變得越來(lái)越非常有用，它可以控制在車輛和行車路徑中目標(biāo)之間的行車距 離?？墒?，對(duì)于巡航控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，重型車輛是極富挑戰(zhàn)性的應(yīng)用， 主要是因?yàn)楸姸嘀匦蛙囕v的駕駛裝載條件是截然不同的。例如，某些牽引 掛車的構(gòu)造被設(shè)計(jì)成能運(yùn)載超過(guò)10萬(wàn)磅的最高負(fù)載，而空載時(shí)的重量小 于2萬(wàn)磅。至少部分由于存在各式各樣的可行構(gòu)造，所以目前的巡航控制 系統(tǒng)的響應(yīng)通常不適用于各種各樣的裝載條件。例如，當(dāng)車輛在最高負(fù)載 下行駛時(shí)，用于重型車輛的巡航控制系統(tǒng)通常需要更快速做出響應(yīng)，干預(yù) 程度較高，如發(fā)動(dòng)機(jī)輸入較高，這與車輛空載時(shí)相反。
一般，必須采取折中設(shè)計(jì)以適應(yīng)像上述那樣的極端條件，結(jié)果，例如 獲得這樣的控制系統(tǒng)，即它可以在牽引掛車滿載時(shí)適當(dāng)響應(yīng)道路坡度的變 化，但它可能也在空載時(shí)太快地做出響應(yīng)，造成控制系統(tǒng)超調(diào)選定巡航速 度。相反，在車輛空載狀態(tài)下適當(dāng)響應(yīng)道路坡度變化的控制系統(tǒng)可能無(wú)法 在車輛滿載時(shí)做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，結(jié)果，車輛在爬坡時(shí)可能明顯減慢。因此， 巡航控制系統(tǒng)會(huì)造成在一定時(shí)間內(nèi)的在期望設(shè)定速度上下的波動(dòng)，直到車速收斂至期望設(shè)定速度?？傊?，現(xiàn)有的巡航控制系統(tǒng)做不到以盡量短的收 斂時(shí)間來(lái)精確響應(yīng)在整個(gè)裝載條件范圍內(nèi)的變化的駕駛條件。


圖1表示根據(jù)一實(shí)施例的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)； 圖2表示根據(jù) 一 實(shí)施例的車速控制的 一 個(gè)示范方法； 圖3表示圖2所示的示范方法的一個(gè)步驟的控制邏輯。
具體實(shí)施例方式
圖l提供根據(jù)一實(shí)施例的、用于車輛101的巡航控制系統(tǒng)100的示意 圖。巡航控制系統(tǒng)100包括速度控制器102,該速度控制器可以通過(guò)車輛 通信總線104與車輛101的各個(gè)系統(tǒng)通信，以便控制車輛101的速度。控 制器102通常給發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊112提供扭矩指令。例如，扭矩指令可以 包含扭矩命令和扭矩限值中的至少一個(gè)。扭矩命令指導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)114獲得與 期望巡航速度相關(guān)的規(guī)定扭矩。在本文所述實(shí)施例中的扭矩限值最好優(yōu)先 于扭矩命令。由此一來(lái)，扭矩限制命令通常以根據(jù)扭矩指令來(lái)限制發(fā)動(dòng)機(jī) 扭矩的方式減慢車輛，該扭矩指令是依據(jù)控制器102所執(zhí)行的控制邏輯而 定的，而且扭矩指令借助車輛通信總線104被傳輸。速度控制器102可以 獨(dú)立設(shè)置，或者作為傳統(tǒng)的巡航控制系統(tǒng)的補(bǔ)充部件設(shè)置。
車輛通信總線104通常給與車輛通信總線104相連接的多個(gè)車輛子系 統(tǒng)提供一個(gè)集中通信平臺(tái)。這樣的車輛子系統(tǒng)可以給車輛通信總線104提 供按照標(biāo)準(zhǔn)化格式的命令和/或信息。與車輛通信總線104相連接的其它車 輛子系統(tǒng)由此可以接收或獲取所述命令和/或信息。在車輛101中，可以采 用不同類型的已知的車輛通信總線。例如。車輛通信總線104可以按照汽 車工程師協(xié)會(huì)J1939標(biāo)準(zhǔn)工作，上述標(biāo)準(zhǔn)通常針對(duì)重型車輛的通信系統(tǒng)。
控制器102可以與雷達(dá)裝置106直接連接，該雷達(dá)裝置可被啟動(dòng)用于 檢測(cè)在車輛101的行車路徑上有無(wú)目標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施例中，采用了由位于 俄亥俄州克里夫蘭市的易通公司生產(chǎn)的EVT-300 SmartCmise⑧系統(tǒng)。此外， 可以使用其它裝置來(lái)探測(cè)在車輛101的行車路徑上的目標(biāo)，以代替雷達(dá)裝 置106或作為雷達(dá)裝置106的補(bǔ)充。例如，攝像器材或其它的光敏系統(tǒng)或 熱敏系統(tǒng)可被用來(lái)代替雷達(dá)裝置106。此外，雷達(dá)裝置106不必與控制器 102直接相連。例如，雷達(dá)裝置106可以方便地與車輛通信總線104相連
6接，用于通過(guò)車輛通信總線104與控制器102通信。
控制器102也可以通過(guò)車輛通信總線處于與車速檢測(cè)器108的通信當(dāng)中。通常，車速檢測(cè)器108給車輛通信總線104提供表示車輛101速度的信號(hào)。車速檢測(cè)器108可以通過(guò)多種方式完成速度檢測(cè)。例如，車速^r測(cè)器108可以測(cè)量車輛101的輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)、車輛變速器的齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)、車軸的轉(zhuǎn)動(dòng)等。上述車速指示一般被供給幾個(gè)其它的車輛系統(tǒng)，這幾個(gè)車輛系統(tǒng)依賴作為其運(yùn)行的一部分的車速。例如，通常在車輛101上設(shè)置速度計(jì)(未示出)，用于向駕駛員顯示車速，速度計(jì)一般通過(guò)車輛通信總線104接收車輛101速度的讀數(shù)。
可以為車輛101的駕駛員提供一個(gè)用戶界面110,用于與巡航控制系統(tǒng)IOO的工作參數(shù)相互配合并用于調(diào)整上述工作參數(shù)。用戶界面IIO可以有各種形式，其中包括，但不局限于，安裝在轉(zhuǎn)向柱上的控制桿、安置在方向盤或儀表板上的鍵盤或按鈕等。用戶界面IIO—般允許車輛101駕駛員啟閉巡航控制系統(tǒng)100以及設(shè)定巡航速度。另外，用戶界面110可以允許車輛101駕駛員提高/降低車輛101的巡航速度。而且，用戶界面110可以允許駕駛員調(diào)整控制器102的工作參數(shù)，例如車輛101和前車之間的期望行車距離?？刂破?02可以包含用于從由車輛101駕駛員所選的輸入中確定合適的控制器參數(shù)的啟發(fā)式算法。對(duì)于允許駕駛員依據(jù)其自身駕駛喜好調(diào)整巡航控制系統(tǒng)IOO來(lái)說(shuō)，這樣的特點(diǎn)可能是合乎需要的。不過(guò)，如果車隊(duì)駕駛員或生產(chǎn)廠家希望巡航控制系統(tǒng)具備統(tǒng)一的操作特性或希望防止駕駛員改變生產(chǎn)廠家所推薦的設(shè)定取值，則參數(shù)可調(diào)特點(diǎn)可能是不期望有的。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)112通常管理并監(jiān)視車輛101的發(fā)動(dòng)機(jī)114的工作參數(shù)。如眾所周知，ECM112可以與車輛通信總線104相連接，并且從除巡航控制系統(tǒng)100之外的車輛系統(tǒng)中接收可能對(duì)控制發(fā)動(dòng)機(jī)114工作有用的信息。例如，ECM112可以接收信息并且它通常與車輛101的變速器控制模塊(未示出)相互配合，這是許多車輛的共同之處。
巡航控制系統(tǒng)100還可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)減速器或發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116,例如許多重型車輛所包括的發(fā)動(dòng)機(jī)減速器或制動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116為車輛101才是供輔助制動(dòng)系統(tǒng)，它可以與車輛制動(dòng)系統(tǒng)(未示出)連用，以減慢車輛101。輔助制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)防止車輛制動(dòng)系統(tǒng)過(guò)度磨損是有用的，這樣的過(guò)度磨損是由在重型車輛制動(dòng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的苛酷工作條件造成的。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)缸的進(jìn)氣門和排氣門的
正時(shí)，以便至少降低曲軸的速度，甚至產(chǎn)生阻止曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，由此更
顯著減慢曲軸。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116由此減慢發(fā)動(dòng)機(jī)114的速度，而發(fā)動(dòng)機(jī)又通過(guò)變速器(未示出)減慢車輛101。
控制器102可以以微處理器和存儲(chǔ)器的形式設(shè)置，或者作為軟件設(shè)置或嵌置在車輛101的其它處理器或電子系統(tǒng)如ECM112中，或者按照任何其它已知的形式i殳置。在各實(shí)施例中的控制器102可以包含可由車輛101的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令。這樣的指令可由計(jì)算機(jī)程序編譯，該計(jì)算機(jī)程序是用各種各樣已知的編程語(yǔ)言和/或編程技術(shù)產(chǎn)生的，其中非限制性地單獨(dú)包括或組合包括JavaTM、 C、 C++、 Visual Basic、 Java Script、 Perl等。通常，處理器(如微處理器)從存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)可讀媒介等那里接收指令并且執(zhí)行這些指令，由此完成一個(gè)或多個(gè)操作，其中包括本文所述眾多操作中的至少一個(gè)。這樣的指令和其它數(shù)據(jù)可以用各種各樣的已知的計(jì)算機(jī)可讀媒介來(lái)存儲(chǔ)和傳播。
計(jì)算機(jī)可讀媒介包括參與提供可由計(jì)算機(jī)讀取的數(shù)據(jù)(如指令)的任何媒介。這樣的媒介可以呈任何形式，包括但不局限于非易失性媒介、易失性媒介和傳播媒介。非易失性媒介例如包括光盤、磁盤和其它永久性存儲(chǔ)器。易失性媒介包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM),其通常構(gòu)成主存儲(chǔ)器。傳播媒介包括同軸電纜、銅線和光纖，其包括構(gòu)成連至處理器的系統(tǒng)總線
的線。傳播媒介可以包括或傳播例如在射頻(RF)數(shù)據(jù)通信和紅外(IR)數(shù)據(jù)通信中所產(chǎn)生的聲波、光波和電磁輻射。計(jì)算機(jī)可讀媒介的通用形式例如包括軟盤片、軟盤、硬盤、磁帶、任何其它磁性介質(zhì)、CD-ROM、 DVD、其它任何光學(xué)介質(zhì)、穿孔卡、紙帶、帶有穿孔圖案的任何其它物理介質(zhì)、RAM、 PROM、 EPROM、閃爍-EEPROM、 4壬何其它存儲(chǔ)芯片或存儲(chǔ)盒、如下所述的載波、或者計(jì)算機(jī)可讀的任何其它媒介。
控制器102可以包含不同類型的傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)，或者不同類型的傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)可以與控制器連用。例如在一個(gè)實(shí)施例中，速度控制器102包括比例積分(PI)控制器，用于保持車輛101的期望巡航速度?？梢园凑赵S多形式提供啟發(fā)式算法，其產(chǎn)生用于保持穩(wěn)定巡航速度的扭矩命令，并且該啟發(fā)式算法可能依賴于裝有巡航控制系統(tǒng)100的車輛的某些特性。這樣的特性可以包括車輛重量、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和/或功率、變速器傳動(dòng)比等。
控制器102還通常包括用于執(zhí)行自適應(yīng)巡航控制(ACC)功能的三個(gè)部件。在控制器102的^/f牛和/或軟件中，可以劃分出這三個(gè)部件122、 124 和126,或者這三個(gè)部件可以被整合到控制器102的、提供這三個(gè)部件的 單個(gè)硬件區(qū)和/或軟件區(qū)中。第一部件是控制邏輯122,它包含可被用來(lái)確 定巡航控制系統(tǒng)100的工作狀態(tài)的監(jiān)控邏輯。第二部件是扭矩指令部件 124，它包括啟發(fā)式算法，用于依據(jù)控制器102的不同輸入和在第一部件 122中確定的ACC部分的工作狀態(tài)來(lái)確定扭矩指令。第三部件是扭矩指令 格式化部件126,它把在扭矩指令部件124中確定的扭矩指令轉(zhuǎn)化為與車 輛通信總線104兼容的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，所述信息被格式化并且通 過(guò)符合J1939標(biāo)準(zhǔn)的車輛通信總線104^皮發(fā)送。以下，結(jié)合一個(gè)示范方法 來(lái)進(jìn)一步描述這三個(gè)部件的工作。
示范方法
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2,示出一個(gè)明確可以在控制器102中實(shí)施的示范方法 200。在可能有的且在以下所述的某些實(shí)施例中被省掉的步驟202中，控 制器102接收設(shè)定速度信號(hào)。設(shè)定速度信號(hào)是在駕駛員借助用戶界面110 訪問(wèn)控制器102時(shí)產(chǎn)生的。于是，設(shè)定速度信號(hào)表示車輛101駕駛員所設(shè) 定的期望巡航速度。方法200可以進(jìn)至步驟204。
隨后，在可能有的并且可以如下所述地由其它步驟代替的步驟204中， 可以確定與在步驟202中選擇的設(shè)定速度相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。如上所述， 控制器102可以包含啟發(fā)式算法，其確定用于保持期望設(shè)定速度的發(fā)動(dòng)機(jī) 扭矩?？梢詧?zhí)行各種各樣的已知的控制啟發(fā)式算法，并且可以考慮車輛特 性如車輛質(zhì)量、發(fā)動(dòng)機(jī)配置和/或可用功率等。可以在控制器102或者其它 車輛子系統(tǒng)如ECM112中執(zhí)行這樣的啟發(fā)式算法。在步驟204中被確定的 扭矩值或任何其它控制參數(shù)可以被儲(chǔ)存在控制器102的存儲(chǔ)器中，其在步 驟210中凈皮調(diào)回。
在某些實(shí)施例中，步驟202被省掉，步驟204被另一個(gè)用于借助控制 器102規(guī)定期望巡航速度的步驟代替。例如，步驟204還可以包括確定與 期望設(shè)定速度如發(fā)動(dòng)機(jī)速度、變速器速度或者發(fā)動(dòng)機(jī)功率等相關(guān)的任何非 扭矩參數(shù)。
接著在步驟206中，監(jiān)控邏輯部件122確定控制器102是否處于控制 狀態(tài)以及控制器102因而是否應(yīng)給ECM112提供扭矩指令。通常，此確定 依據(jù)控制器102的工作狀態(tài)即通?？赡苁?控制狀態(tài)"或"非控狀態(tài)"來(lái)做出?？刂破?02的第一工作狀態(tài)可以被稱為"非控狀態(tài)"。這例如可以
是雷達(dá)裝置106未纟果測(cè)到車輛101前方有目標(biāo)的情況，或是車輛101駕駛 員尚未啟動(dòng)控制器102的情況。如果雷達(dá)裝置106已發(fā)現(xiàn)前方目標(biāo)，但控 制器102不認(rèn)為該目標(biāo)是撞車危險(xiǎn)，例如該目標(biāo)是比車輛101更快速的物 體，則控制器102也可以處于此狀態(tài)。為了確定是否在非控狀態(tài)，車輛101 和車輛101前方的任何目標(biāo)之間的距離(即行程)以及車輛101和目標(biāo)之間 的相對(duì)速度可以是雷達(dá)裝置106的實(shí)際測(cè)量結(jié)果的低通濾波形式，以防止 信噪觸發(fā)ACC子系統(tǒng)120的干預(yù)。控制器102可以依據(jù)車輛101的當(dāng)前 速度和其它車輛參數(shù)和道路參數(shù)確定是否需要控制器102啟動(dòng)控制狀態(tài)。
控制器102的控制邏輯122可以在步驟206中依據(jù)許多因素確定是否 存在控制狀態(tài)。例如，如果控制器102確定車輛101和由雷達(dá)裝置所探測(cè) 的目標(biāo)之間的行車距離大于或小于期望值，則控制器102可以啟動(dòng)控制狀 態(tài)。為了確定是否存在控制狀態(tài)，控制器102也可以依賴像非理想路況指 示這樣的參數(shù)，例如車輛101正行駛在碎石路上或者路面上有雨雪。這樣 的非理想路況可以由控制器102借助各種各樣的、用于探測(cè)濕度、震動(dòng)等 的已知裝置來(lái)檢測(cè)。
控制器102可以確定是否存在控制狀態(tài)的另一個(gè)例子可以被稱為"重 回巡航速度狀態(tài)"。在此狀態(tài)下，控制器102傳輸一系列的扭矩指令，但 控制器隨著時(shí)間推移正增大與這些扭矩指令相關(guān)的扭矩值，以使車輛101 的速度回升至選定巡^:速度。"重回巡航速度狀態(tài)"可以發(fā)生在巡航控制 系統(tǒng)100已失去前方目標(biāo)(例如車輛101或前車已拐彎或離開(kāi)另 一方的行車 路線)并且巡航控制系統(tǒng)正過(guò)渡至期望設(shè)定速度時(shí)。對(duì)于此工作狀態(tài)，重回 速度可以是緩慢攀升至期望設(shè)定速度的計(jì)算速度。
在ACC子系統(tǒng)120處于非控狀態(tài)的情況下，方法200從步驟206進(jìn) 至步驟210。但是，如果ACC子系統(tǒng)120處于"距離控制狀態(tài)"或"重回 CCC速度狀態(tài)"，則方法200進(jìn)至步驟208。
在步驟208中，ACC子系統(tǒng)120的扭矩指令部件124確定扭矩指令。 扭矩指令可以包含命令發(fā)動(dòng)機(jī)114達(dá)到規(guī)定扭矩的扭矩命令，或者包含指 示發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116減小發(fā)動(dòng)機(jī)114的輸出扭矩的扭矩限值。如上所述， 控制器102可以-接收來(lái)自雷達(dá)裝置106的、表示在車輛101和車輛101行 車路徑中目標(biāo)之間的距離的輸入，以及也接收距離正變化的速率(即相對(duì)速 度)。控制器102也可從車速檢測(cè)器108接收表示車輛101當(dāng)前速度的信號(hào)。
10控制器102通?？梢砸罁?jù)包含車輛101和在車輛101行車路徑中的探測(cè)目 標(biāo)之間的距離和/或相對(duì)速度的啟發(fā)式算法來(lái)確定扭矩指令。圖3示出了用 于確定扭矩指令的啟發(fā)式算法例子的方案，如下所述。
步驟208可以包括PI控制邏輯。不過(guò)，控制器102用以確定扭矩指 令的控制邏輯可以采用其它形式。例如， 一個(gè)實(shí)施例包括非線性控制邏輯， 其中扭矩指令是在已知的Lyapunov范圍內(nèi)定下來(lái)的?；赑I的控制器可 以對(duì)從雷達(dá)裝置106那里獲得的雷達(dá)測(cè)量結(jié)果的噪音和低分辨率不太敏 感，因此基于PI的控制器通常優(yōu)先于非線性控制邏輯。
圖3表示一個(gè)可被用于確定扭矩指令的PI控制模型的例子。圖3舉 例示出了 PI控制模型表示步驟208。 PI控制模型一般至少包括輸入加法塊 302、比例增益塊304、積分增益塊308、積分塊312、加法塊306、穩(wěn)態(tài) 扭矩輸入塊314以及輸出加法塊316。如下所述，步驟310、 318、 320、 322和324是可能有的。
圖3所示的控制邏輯的總目標(biāo)是保持車輛101和在車輛101前方的被 測(cè)目標(biāo)之間的規(guī)定期望距離ddisreI。在車輛101和被測(cè)目標(biāo)之間的期望距離 dcfeel可以通過(guò)使速度檢測(cè)器108所指示的車輛101當(dāng)前速度乘以在車輛 101和車輛101行車路徑中的被測(cè)目標(biāo)之間的期望車間時(shí)距來(lái)得到
ddisrel = Vvehkle * h (1)
其中
vvehiele是車輛101的速度 h是期望車間時(shí)距
期望車間時(shí)距h可以根據(jù)車輛101的某些特性如車輛質(zhì)量、剎車性能、操 控特性或者可能影響車輛101的撞車危險(xiǎn)的任何其它因素來(lái)確定。此外， 車輛101的駕駛員可借助用戶界面110調(diào)整期望車間時(shí)距h。
除了控制器101所接收的雷達(dá)測(cè)量結(jié)果外，車輛參數(shù)和道路參數(shù)也可 以被用于產(chǎn)生扭矩指令。扭矩指令通常包含兩個(gè)分量，即與當(dāng)前速度相關(guān) 的穩(wěn)態(tài)分量Tenginesteady和瞬時(shí)誤差相關(guān)分量△ Tengine:
Tengine— Tenginesteady + △ Tengine (2) 穩(wěn)態(tài)扭矩Tenginesteady是為了在雷達(dá)裝置106測(cè)到前方目標(biāo)物之后保持恒定 速度所需要的扭矩。此扭矩分量是車速、車輛參數(shù)(例如變速器傳動(dòng)比、部 件慣性、部件效率、車輪半徑、車輛空氣動(dòng)力學(xué)等)和道路參數(shù)(例如道路 坡度、摩擦系數(shù)等)的函數(shù)。在確定第二分量ATengine時(shí)，通?？梢钥紤]兩
11組因素(l)對(duì)估計(jì)的車輛參數(shù)和道路參數(shù)的誤差的補(bǔ)償；(2)為控制車輛 101和車輛101行車路徑中的被測(cè)目標(biāo)之間距離而需要的適當(dāng)?shù)呐ぞ刂噶?的產(chǎn)生。
當(dāng)車輛]01速度和距被測(cè)目標(biāo)的距離不具有期望的穩(wěn)態(tài)值(即雷達(dá)裝
置106發(fā)現(xiàn)前車并且行車距離大于或小于期望距離)時(shí)，分量AT一ne在控 制器102的瞬時(shí)響應(yīng)過(guò)程中運(yùn)行。此扭矩值A(chǔ)Tengine補(bǔ)償期望值與實(shí)際值 之差或者說(shuō)誤差，其與如下所定義的相對(duì)速度和距離均相關(guān)
Vrd = V!ead - Vhost (3)
drel = diead - dhost (4)
如圖3所示，VM是加法塊302的輸入。加法塊302的第二輸入是A drel，它被定義為Adrel= drel- ddisrel(ddisrel由公式(l)定)?？傁到y(tǒng)誤差e是加法 塊302的輸出
e = Vrel + Cd * Adrel (5) 其中，Cd是速度和距離控制目標(biāo)之間的加權(quán)系數(shù)?？傁到y(tǒng)誤差e是加法塊 302的輸出并且被輸入比例增益步驟304。總系統(tǒng)誤差e也被輸入積分增 益塊308。積分增益塊308的輸出可以被直接輸入積分器312。或許，積 分增益塊的輸出被輸入如下所述的轉(zhuǎn)換塊310。積分器312的輸出與比例 增益塊304的輸出一起被輸入加法塊306。因而，加法塊306的輸出是瞬
時(shí)誤差分量ATengine:
△Tengine= KP*e + IQ承Je (6)
因此，ATengine呈典型的PI控制器的一般形式，它之所以能減小總系統(tǒng)誤 差是因?yàn)樗[含補(bǔ)償模型誤差。
扭矩指令丁^^通常是穩(wěn)態(tài)分量T
enginesteady同△ Tenghie *^和。Tenginesteady
可以由控制器102依據(jù)已知的不同車輛參數(shù)來(lái)確定，并且借助輸入塊314
被輸入。合并公式(2)、 (5)和(6)在塊316中得到輸出扭矩指令Tengine:
Tengine = Tenginesteady + KP*(Vrei + Cd * Adfe!) + Ki * J(Vrei + Cd * Adrei) (7)
與只包含PI控制器分量的扭矩指令不同，公式(7)有利地具有較小的控制 器增益，即便當(dāng)未準(zhǔn)確知曉發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、車輛參數(shù)或道路參數(shù)時(shí)。ACC子 系統(tǒng)120的控制邏輯因此快速適應(yīng)迅速改變車輛IOI速度的要求，而在穩(wěn) 態(tài)跟車狀態(tài)下沒(méi)有太急進(jìn)。
與ACC啟發(fā)式算法的調(diào)定時(shí)間、超調(diào)和緩沖相關(guān)的動(dòng)態(tài)性能取決于 像Cd這樣的控制器參數(shù)以及控制器增益Kp和K!。對(duì)這些參數(shù)的某些限制
12條件可以由在某些駕駛情況中的期盼性能來(lái)定。例如，在某些情況下(例如
在前車速度高于車輛101速度時(shí)的前車并入線的場(chǎng)合)，ACC子系統(tǒng)120 不影響車輛ioi的速度是合乎要求的。假定車輛101的速度在這些場(chǎng)合之 前是穩(wěn)定不變的，在可能要求控制器102保持車輛101的當(dāng)前速度。假定 已經(jīng)知道車輛參數(shù)，這意味著AT必然等于零。因此，通過(guò)采用值V^和 drel,可以對(duì)控制器增益加以限制。
因而，Tengine代表可以包含扭矩命令或扭矩限值的扭矩指令。Tengine可 以是加法塊316的輸出?；蛘撸赡苡械慕M成部分310、 318、 320、 322 和324可以被加入，以改善控制器102性能的方方面面。
抗積分飽和控制塊318是可能有的并且可以與轉(zhuǎn)換塊310聯(lián)合使用， 用于在扭矩指令命令一個(gè)處于能由發(fā)動(dòng)機(jī)114和發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116分別 提供的最大極限或者最小極限之外的扭矩時(shí)減小積分器312的輸出?？狗e
分飽和控制塊318的輸入是扭矩指令Tengine和如上所述地在加法塊302中
確定的誤差信號(hào)?？狗e分飽和控制塊318可以從任何已知的、其中最好限 制積分器312輸入的啟發(fā)識(shí)別情況中確定抗積分飽和控制(AWC)信號(hào)。例
如，在丁^^超過(guò)可由發(fā)動(dòng)機(jī)114獲得的最大扭矩時(shí)限制積分器312可能
是合乎要求的。此外，抗積分飽和控制塊318的啟發(fā)式算法可以由車輛101 駕駛員來(lái)調(diào)整。因此，當(dāng)希望限制積分器312的輸入時(shí)，AWC輸出信號(hào) 是整數(shù)l，當(dāng)希望允許積分增益塊308的輸出被輸入積分器312時(shí)，AWC 輸出信號(hào)是O。
作為輸入，轉(zhuǎn)換塊310接收由抗積分飽和控制塊318確定的AWC輸 出信號(hào)、以及積分增益塊308的輸出。在來(lái)自抗積分飽和控制塊318的AWC 輸出信號(hào)小于或等于0時(shí)，轉(zhuǎn)換塊310將積分增益塊308的輸出傳輸給積 分器312。在AWC輸出信號(hào)大于O的情況下，轉(zhuǎn)換塊310將0值傳輸給 積分器312,由此減小積分器塊312的輸出。
當(dāng)不需要發(fā)動(dòng)^4'j動(dòng)系統(tǒng)116時(shí)，也可以由除法塊320和轉(zhuǎn)換塊324 施加一個(gè)限制功能，以使發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)失效。Ad^和ddi^被輸入除法塊 320,該除法塊用ddi^去除AdreI，其輸出被輸入轉(zhuǎn)換塊324。如果Ad^小 于0并且除法塊320的輸出因而為負(fù)，則轉(zhuǎn)換塊324的輸出為整數(shù)1。如 果除法塊320的輸出大于0,則轉(zhuǎn)換塊324的輸出為0。此外，除整數(shù)0 外的其它閾值可以被用來(lái)確定轉(zhuǎn)換塊324的輸出是否應(yīng)為1或0。轉(zhuǎn)換塊 324的輸出可以^皮輸入抗積分飽和控制塊318，在轉(zhuǎn)換塊324的輸出為0的情況下，抗積分々包和控制塊可以使發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116失效。因而，當(dāng) 實(shí)際的車間時(shí)距大于期望車間時(shí)距h時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116將不能工作， 這是因?yàn)樵谶@些場(chǎng)合中通常不需要發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116。
另外，在可能有的轉(zhuǎn)換塊322中，當(dāng)限制減速信號(hào)為整數(shù)1時(shí)，可以 盡量減小輸出Tengine。轉(zhuǎn)換塊322的輸入是來(lái)自轉(zhuǎn)換塊324的限制減速信 號(hào)、以及加法塊316的輸出。如果限制減速信號(hào)為1，則使發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系
統(tǒng)116失效，因而轉(zhuǎn)換塊322將Tengine調(diào)為0?；蛘?，如果限制減速信號(hào)
為0,則轉(zhuǎn)換塊322可以傳輸作為發(fā)動(dòng)機(jī)114的扭矩指令的Tengine。
返回圖2, —旦在步驟208中確定了扭矩指令，該扭矩指令可以馬上 被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中或者以其它方式被控制器102獲得，以便在步驟208之 后的步驟210中調(diào)回。
在步驟210中，控制器102的扭矩指令格式化部件126向車輛通信總 線104傳輸扭矩指令。輸出扭矩指令可以包括如在步驟208中被確定的扭 矩命令和扭矩限值中的至少一個(gè)。步驟210包括將扭矩指令格式化以便能 與車輛通信總線104兼容。在一個(gè)實(shí)施例中，車輛通信總線104依據(jù)SAE J1939標(biāo)準(zhǔn)工作，在這里，扭矩指令格式化部件126依據(jù)J1939標(biāo)準(zhǔn)將扭 矩指令格式化。扭矩指令在完成格式化后由車輛通信總線104被傳輸至
ECM112。 ECM112可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)和114/或發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116的工作 參數(shù)，以便執(zhí)行期望的扭矩指令，其中步驟208的扭矩限制命令(如果有的 話)優(yōu)先于任何設(shè)定速度扭矩信號(hào)，例如在步驟204中確定的設(shè)定速度扭矩 信號(hào)，或者任何其它:&定速度信號(hào)?？刂破?02由此可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)114 的輸出扭矩，以便將車輛101的速度降低至小于期望設(shè)定速度。發(fā)動(dòng)機(jī)扭 矩限值通常在距離控制狀態(tài)或重回CCC速度狀態(tài)下被傳輸。此外，對(duì)于 某些場(chǎng)合(例如車輛近距并線場(chǎng)合)，控制器102將產(chǎn)生負(fù)的扭矩限值，控 制器102在步驟210中認(rèn)為負(fù)的扭矩限值是要發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116投入工 作。如果期望扭矩是一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116當(dāng)前正工作的扭矩，則發(fā)動(dòng) 機(jī)扭矩限制命令可以伴隨等于0的期望扭矩被發(fā)送，以便施加發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng) 系統(tǒng)116的最大作用。
因此，控制器102可以用扭矩指令在發(fā)動(dòng)機(jī)114處命令產(chǎn)生期望扭矩， 該扭矩指令可以包括扭矩命令或扭矩限值，允許在由發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)116 所實(shí)施的正發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩命令和負(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩命令之間的無(wú)縫切換。負(fù)的期 望扭矩可以裙j人為是命令啟動(dòng)發(fā)動(dòng)沖幾制動(dòng)系統(tǒng)116,而正的期望扭矩可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩限制命令來(lái)實(shí)現(xiàn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩限制命令隨時(shí)間穩(wěn)步增 大，以允許發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩回升至巡航速度。控制器102由此可以快速適應(yīng)有
侵犯性的交通情況，例如有車輛在車輛101前方強(qiáng)行并線，但在穩(wěn)態(tài)跟車
情況下沒(méi)有太急進(jìn)，結(jié)果，得到了平穩(wěn)的控制性能。另外，即便沒(méi)有準(zhǔn)確
獲知車輛參數(shù)和道路參數(shù)，控制器102的性能通常也是穩(wěn)健的，因而巡航 控制系統(tǒng)100可以在各種各樣的駕駛條件下做出適當(dāng)響應(yīng)。
說(shuō)明書中提到"一個(gè)實(shí)施例"或"一實(shí)施例"是指在至少一個(gè)實(shí)施例 中包含結(jié)合此實(shí)施例所描述的某個(gè)特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)。在說(shuō)明書各處的用 語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施例"在其每次出現(xiàn)時(shí)不一定指同一個(gè)實(shí)施例。
關(guān)于本文所述的操作、系統(tǒng)、方法和啟發(fā)式算法等，人們應(yīng)該理解， 盡管已經(jīng)按照以 一定次序發(fā)生的方式描述了這樣的方法步驟等，但這樣的
還應(yīng)該理解，某些步驟可以同時(shí)進(jìn)行，可以添加其它步驟，或者可以省掉 本文所述的某些步驟。換句話說(shuō)，為了描述某些實(shí)施例而給出了在此的方 法說(shuō)明，但這決不應(yīng)該被理解為是要限制尋求保護(hù)的發(fā)明。
因此，人們應(yīng)該理解，以上描述是示范性而非限制性的。對(duì)于閱讀了 以上描述的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，除了所給出的例子之外的許多實(shí)施例和 應(yīng)用將是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明的保護(hù)范圍的確定不應(yīng)參照以上描述，而是 應(yīng)該參照后續(xù)的權(quán)利要求以及應(yīng)給予這樣的權(quán)利要求的全部等同?？梢灶A(yù) 見(jiàn)和想到，在所述技術(shù)領(lǐng)域中將會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)展，上述的系統(tǒng)和方法 將被加入這樣的未來(lái)實(shí)施例中。總之，人們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明能夠修改 和改變并且只由后續(xù)的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求書所用的所有術(shù)語(yǔ)被定為被賦予了其最寬的合理解釋和如 本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的一般含義，除非在本文中做出了明確的相反表 述。尤其是，單數(shù)冠詞例如"一個(gè)"、"該"、"所述，，等的使用應(yīng)該被理解 為是表述至少一個(gè)所指元件，除非權(quán)利要求書給出明確的相反定義。
權(quán)利要求
1. 一種速度控制器，包括監(jiān)控邏輯部件，被構(gòu)造成確定所述速度控制器的工作狀態(tài)；扭矩指令部件，被構(gòu)造成依據(jù)所述速度控制器的輸入以及所述工作狀態(tài)確定扭矩指令；通信部件，被構(gòu)造成在信息中包含所述扭矩指令，所述信息還包含車輛發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的輸入。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度控制器，其特征在于，所述扭矩指令包 括扭矩命令和扭矩限值中的至少 一 個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度控制器，其特征在于，所述工作狀態(tài)是 非控狀態(tài)和控制狀態(tài)中的 一 個(gè)。
4. 一種速度控制器，包括監(jiān)控邏輯部件，被構(gòu)造成確定所述速度控制器的工作狀態(tài)； 扭矩指令部件，被構(gòu)造成依據(jù)所述速度控制器的輸入以及所述工作狀 態(tài)確定扭矩限值；通信部件，被構(gòu)造成在信息中包含所述扭矩限值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的速度控制器，其特征在于，所述工作狀態(tài)是 非控狀態(tài)和控制狀態(tài)中的 一個(gè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的速度控制器，其特征在于，所述信息還包括 車輛發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的輸入。
7. —種控制重型車輛的速度的方法，包括 確定速度控制器的控制狀態(tài)； 至少由所述控制狀態(tài)確定扭矩限值；和 將所述扭矩限值傳輸給車輛發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng) 系統(tǒng)減小車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，控制狀態(tài)的確定包括確 定車輛和行車路徑中的目標(biāo)之間的距離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括利用雷達(dá)裝置 確定所述距離。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括確定車輛速度，其中所述轉(zhuǎn)矩極限值是至少依據(jù)所述車輛速度來(lái)確定的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括接收設(shè)定速度 信號(hào)，其中所述設(shè)定速度信號(hào)與約等于車輛巡航速度的速度相關(guān)聯(lián)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括接收至少一個(gè)用于所述速度控制器的可變參數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括確定車輛和行 車路徑中的目標(biāo)之間的相對(duì)速度，其中所述扭矩限值是至少依據(jù)所述車輛 和所述目標(biāo)之間的相對(duì)速度來(lái)確定的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器傳輸 扭矩限值包括通過(guò)J1939車輛通信總線提供所述扭矩限值。
16. —種計(jì)算機(jī)可讀媒介，包含處理器可執(zhí)行的指令，所述指令被編 寫成使處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法。
17. —種控制重型車輛的速度的方法，包括 確定速度控制器的控制狀態(tài)；至少由所述控制狀態(tài)確定扭矩指令； 將所述扭矩指令傳輸給車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器；和 利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)減小車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述扭矩指令包括扭 矩命令和扭矩限值中的至少 一個(gè)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，控制狀態(tài)的確定包括 確定車輛和行車路徑中的目標(biāo)之間的距離。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括利用雷達(dá)裝置 確定所述距離。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括接收設(shè)定速度 信號(hào)，其中所述設(shè)定速度信號(hào)與約等于車輛巡航速度的速度相關(guān)聯(lián)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括接收至少一個(gè) 用于所述速度控制器的可變參數(shù)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括確定車輛速度， 其中所述扭矩指令是至少依據(jù)所述車輛速度來(lái)確定的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括確定車輛和行 車路徑中的目標(biāo)之間的相對(duì)速度，其中所述扭矩指令是至少依據(jù)所述車輛 和所述目標(biāo)之間的相對(duì)速度來(lái)確定的。
25. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器傳輸扭矩指令包括通過(guò)J1939車輛通信總線提供所述扭矩指令。
26. —種計(jì)算機(jī)可讀媒介，包含處理器可執(zhí)行的指令，所述指令被編 寫成使處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法。
全文摘要
本文披露一種自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)和一種控制車輛速度的方法。該系統(tǒng)通常包括控制器，用于確定與小于選定速度的車輛極限速度相關(guān)的扭矩指令。該方法通常包括確定在車輛和行車路徑中的被測(cè)目標(biāo)之間的距離，至少依據(jù)所述距離來(lái)確定與小于選定速度的極限速度相關(guān)的扭矩指令，以及將該扭矩指令傳輸給車輛發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
文檔編號(hào)B60W30/16GK101500839SQ200680036573
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2006年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者M·諾瓦克, P·伊比, R·埃弗里, R·安德森, S·本奇 申請(qǐng)人:伊頓公司