CN103648880B - 车辆控制系统和用于控制车辆的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的至少一个车辆子系统的车辆控制系统（10）；该车辆控制系统包括子系统控制器（12a、12b、12c、12d），其用于以多种不同的子系统控制模式中的所选择的一种子系统控制模式启动对各车辆子系统或每个车辆子系统的控制，每种子系统控制模式与车辆的一个或多个不同的驾驶条件对应。评估装置（18）被设置用于对一个或多个驾驶条件指标进行评估以确定每种子系统控制模式合适的程度并向子系统控制器提供指示最合适的控制模式的输出。这可以是用于计算各子系统控制模式或每种子系统控制模式合适的概率的评估装置。自动控制装置（20）可以以自动响应模式进行操作以根据该输出选择子系统控制模式中的合适的一种子系统控制模式。

Description

车辆控制系统和用于控制车辆的方法

技术领域

本发明涉及一种用于一个或多个车辆子系统的车辆控制系统。该车辆控制系统对车辆的操作参数进行评估并且能够实现用于适于车辆行驶的驾驶条件的各车辆子系统或每个车辆子系统的操作模式。本发明还涉及一种控制一个或多个车辆子系统的方法。

背景技术

已知在车辆中设置了可以以不同配置进行操作以适应不同驾驶条件的各种不同的子系统。例如，可以以各种模式（例如，运动、手动、冬季或经济）控制自动变速器，在所述各种模式中，修改传动比与其他子系统控制参数之间的变化以适应地形条件或驾驶员的特殊偏好。还已知为空气悬架设置了道路模式和越野模式。可以以降低的活动性操作稳定性控制系统以让驾驶员更直接的控制，并且可以以不同的模式操作动力转向系统以根据驾驶条件来提供不同水平的辅助。

本申请人先前已经认识到，给驾驶员的高级选择造成了对于有效、安全且有乐趣的驾驶体验而言复杂且混淆的方案。我们被授予的美国专利US7,349,776描述了如下一种车辆控制系统，其中，驾驶员可以在较宽范围的驾驶条件内并且尤其是在越野驾驶时可能遇到的许多不同地形上实现改进的控制。响应于与地形有关的驾驶员输入命令，选择车辆控制系统以在多种不同驾驶模式中的一种驾驶模式下进行操作。对于每种驾驶模式而言，以适于对应地形的方式操作各个车辆子系统。

现在已经认识到，对车辆控制系统的进一步改进会提供一种针对一系列驾驶风格和驾驶员能力的更加有效且有乐趣的驾驶体验。因此，本发明的目的是提供如下一种车辆控制系统，该车辆控制系统通常提供了对前面提到的类型的系统的改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆的至少一个车辆子系统的车辆控制系统，该车辆控制系统包括用于以多种子系统控制模式中的所选择的一种子系统控制模式启动对各车辆子系统或每个车辆子系统的控制的子系统控制器，每种子系统控制模式均对应于车辆的一种或多种不同的驾驶条件。该车辆控制系统还包括评估装置，该评估装置用于对一个或多个驾驶条件指标进行评估以确定每种子系统控制模式合适的程度并用于提供指示最合适的子系统控制模式的输出。

优选地，输出被提供至子系统控制器，并且在优选实施例中，车辆控制系统还包括能够以自动响应模式操作用于根据该输出来选择子系统控制模式中的最合适的一种子系统控制模式的自动控制装置。

优选的是，评估装置确定每种子系统控制模式合适的概率并提供指示合适的具有最大概率的子系统控制模式的输出。

该评估装置可以优选地采取形式为位于车辆控制系统的车辆控制单元内的处理器的软件实现评估装置的形式。

该子系统控制器可以为中央控制器，该中央控制器通过选择多个控制模式中的最合适的一种控制模式来启动对该最合适的一种控制模式的控制，并且也被配置成以所述所选择的控制模式控制各车辆子系统或每个车辆子系统。替选地，子系统控制器可以以控制模式中的所选择的一种控制模式、经由中间控制器启动对车辆子系统的控制，该中间控制器随后以所选择的控制模式控制车辆子系统。不同的中间控制器可以与每个车辆子系统相关联。该中间控制器或每个中间控制器可以构成子系统控制器的一体化部分。

根据驾驶条件，多个车辆子系统中的仅一个车辆子系统可以由子系统控制器（或中间控制器）以最合适的控制模式控制。

尽管并非必要，但多个（即，两个或更多个）驾驶条件指标可以优选地被提供至评估装置。

应当理解，可以仅有两种子系统控制模式（例如，适于道路的一种子系统控制模式以及适于越野的一种子系统控制模式）。

在一个实施例中，各驾驶条件指标或每个驾驶条件指标是从指示车辆行驶的地形的信号获得的。因此，与不同的子系统控制模式相关联的不同驾驶条件中的每个驾驶条件可以代表或适于至少一种地形类型。例如，草地、碎石以及雪地可以与一种子系统控制模式相关联，并且泥泞或车辙（ruts）可以与另一种子系统控制模式相关联。

替代依赖驾驶员来识别对于一个或多个车辆子系统最合适的控制模式，本发明利用用于对车辆的操作信号（诸如指示车辆行驶的地形的信号）进行评估的评估装置，并且在优选实施例中，在不需要驾驶员识别或选择最合适的控制模式的情况下使得能够自动实现适于地形条件或驾驶员的驾驶风格的车辆子系统控制模式。由于不依赖驾驶员输入来选择合适的控制模式，因此这允许更加沉着且有乐趣的驾驶体验，并且减小了发动机上的工作负荷。

替选地或另外，各驾驶条件指标或每个驾驶条件指标可以是根据指示车辆的驾驶员的驾驶风格的特征的信号而获得的。因此，与不同的子系统控制模式相关联的多个不同的驾驶条件中的每个驾驶条件可以代表驾驶风格的特征或者与驾驶风格的特征相关联。驾驶风格的特征的范围可以从面向经济的驾驶风格到面向性能的驾驶风格，例如包括动态风格、运动风格以及经济风格。

例如，评估装置可以接收以下指标中一个或多个指标以识别驾驶员的当前驾驶风格：

（a）发动机的旋转速度；

（b）电动马达装置的旋转速度；

（c）车辆的速度；

（d）车辆的纵向加速度；

（e）车辆的横向加速度；

（f）加速器踏板位置；

（g）加速器踏板自动跳合（kick-down）检测器的状态；

（h）制动踏板位置；

（i）驾驶员请求的通过再生制动提供的制动扭矩量的比例；

（j）车辆的动力传动系统的至少一部分的速度；

（k）正传动扭矩的量；

（l）正传动扭矩请求的改变率；

（m）方向盘角度；以及

（n）方向盘角度的改变率。

在优选实施例中，评估装置包括估计装置，该估计装置用于接收与驾驶条件指标中的相应的一个驾驶条件指标对应的一个或多个输入信号并用于基于输入信号来估计一个或多个另外的驾驶条件指标。

该评估装置还可以包括用于基于针对每个子系统控制模式从各驾驶条件指标或每个驾驶条件指标获得的单独概率值来计算关于每个子系统控制模式的组合概率值的装置，其中，来自评估装置的控制输出信号指示具有最大组合概率值的控制模式。

在一个实施例中，关于每个控制模式的组合概率值（Pb）可以通过如下等式进行计算：

Pb=(a.b.c.d....n)/((a.b.c.d...n)+(1-a).(1-b).(1-c).(1-d)....(1-n))

其中，a、b、c、d…n代表从驾驶条件指标中的相应的一个驾驶条件指标获得的单独概率值（该单独概率值基于一个驾驶条件指标指示控制模式合适的概率）。

与使选择仅仅基于仅单个地形指标相比，当结合在一起时某些地形指标会使控制模式差不多成为可能。因此，如果自动响应基于取决于多个不同的驾驶条件指标的组合概率值而不是依赖仅一个驾驶条件指标的概率值，则这是有利的。

车辆控制系统还可以包括用于针对每种控制模式计算关于当前控制模式的概率与关于另一控制模式的概率之间的差值的装置。

另外，可以提供用于将每个差值关于时间进行积分以计算关于其他控制模式中的每种控制模式的积分差值的装置。

在优选实施例中，提供了用于将每个积分差值与用于改变的阈值进行比较的比较装置。

可以提供另外的装置，该装置用于在关于一种控制模式的积分差值超过用于改变的阈值时以所选择的子系统控制模式启动改变。

优选的是，比较装置将每个积分差值与多个用于改变的阈值而非仅单个阈值进行比较。用于以所选择的子系统启动改变的装置从而能够操作用于在达到用于改变的阈值中的第一用于改变的阈值时启动改变。

例如，每个用于改变的阈值均可以根据不同的驾驶条件指标（诸如车辆行驶的地形的表面粗糙度或车辆行驶的地形的滚动阻力）而变化。

根据不同的地形指标来提供可变的用于改变的阈值的优点在于，选择控制模式的响应速度可以根据车辆行驶的地形的性质而变化。这确保了相比于其他条件（例如，越野地形）在特定的条件（例如，道路地形）下将实现更少的控制模式改变。

各驾驶条件指标或每个驾驶条件指标优选地是从来自设置在车辆上的传感器的传感器输出信号获得的。传感器输出信号可以包括来自提供对车辆挡风玻璃刮水器的开启/关断（ON/OFF）状态的指示并且/或者提供对车辆挡风玻璃刮水器已处于开启状态的持续时间的指示的挡风玻璃刮水器传感器的信号。

先前从未提出为了车辆控制的目的而将从挡风玻璃刮水器传感器获得的信号用作驾驶条件的指示。本发明的该特征具有如下优点：挡风玻璃刮水器传感器在车辆上以任何方式置于适当的位置，因此，不需要另外的硬件来实现。

或者替选地，传感器输出信号还可以包括来自车辆的用于控制车辆转向方向的转向系统的信号，该车辆转向方向指示施加至转向系统的力。

或者替选地，传感器输出信号还可以包括来自车辆的制动踏板和加速器踏板中的一个或多个的信号。例如，车辆控制系统可以设置有用于比较何时来自制动踏板的信号和来自加速器踏板的信号一致并基于该比较向评估装置提供另外的驾驶条件指标的装置。以此方式，指示车辆行驶的地形的制动踏板和加速器踏板两者的双重使用可以用于影响对于车辆子系统合适的控制模式的自动选择。

该车辆控制系统还可以包括用于使驾驶员能够在自动响应模式与手动响应模式之间进行切换的切换装置，其中，在自动响应模式下，自动控制装置根据输出自动地控制一个或多个车辆子系统，在手动响应模式下，驾驶员手动地选择子系统控制模式。另外或替选地，车辆控制系统还可以包括用于例如根据一个或多个驾驶条件指标自动地从手动模式切换至自动响应模式的装置。

至少一个车辆子系统可以包括但不限于发动机管理系统、转向控制器、制动器控制器、悬架控制器、变速箱控制器、轮胎压力控制器中的一个或多个。

根据本发明的第二方面，提供了一种控制车辆的至少一个车辆子系统的方法，该方法包括：以多种不同的子系统控制模式中的所选择的一种控制模式启动对各车辆子系统或每个车辆子系统的控制，每种子系统控制模式均对应于车辆的一种或多种不同的驾驶条件；对一个或多个驾驶条件指标进行评估以确定每种子系统控制模式合适的程度并提供指示最合适的控制模式的输出。优选地，该方法包括根据输出自动地选择子系统控制模式中的合适的一种子系统控制模式。

在优选实施例中，评估步骤包括对一个或多个驾驶条件指标进行评估以确定每种子系统控制模式合适的概率，该方法还包括提供指示具有最大概率的控制模式的输出。

根据本发明的第三方面，提供了一种具有本发明的第一方面的车辆控制系统的车辆。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于车辆的至少一个车辆子系统的车辆控制系统，该车辆控制系统包括用于以多种子系统控制模式控制各车辆子系统或每个车辆子系统的子系统控制器，每种子系统控制模式对应于车辆的一种或多种不同的驾驶条件。该车辆控制系统还包括：评估装置，用于对一个或多个驾驶条件指标进行评估以确定每种子系统控制模式合适的概率并用于提供指示合适的具有最大概率的控制模式的输出；以及自动控制装置，能够以自动响应模式操作用于根据该输出来选择子系统控制模式中的合适的一种子系统控制模式。

应当理解，本发明的第一方面的优选的和/或可选的特征可以单独或以适当组合的形式包括在本发明的第二方面、第三方面或又一方面内。

附图说明

为了使本发明更容易理解，现在将仅通过示例的方式参照以下附图，在附图中：

图1为示出了根据本发明的实施例的车辆控制系统的框图，其中，该车辆控制系统包括在车辆控制系统的控制下的各个车辆子系统；

图2为构成图1中的车辆控制系统的一部分的人机接口（HMI）的更详细的框图；以及

图3为示出了被配置成确定驾驶员行为评估指数的值的与车辆控制系统相关联的性能参数的示意性框图。

具体实施方式

图1和图2示出了用于车辆的车辆控制单元（VCU）10，该VCU10意在适合于在除常规的柏油路面以外的地形上使用的越野用途。VCU10控制多个车辆子系统12，车辆子系统12包括但不限于发动机管理系统12a、变速器系统12b、转向系统12c、制动器系统12d以及悬架系统12e。尽管五个子系统被示为处于VCU10的控制下，但实际上更多的车辆子系统可以包括在车辆上并且可以处于VCU10的控制下。VCU10包括子系统控制模块14，该子系统控制模块14经由线路13向每个车辆子系统提供控制信号以按适于车辆行驶的诸如地形的驾驶条件（称为地形条件）的方式启动对子系统的控制。子系统12还经由信号线路13与子系统控制模块14进行通信以反馈关于子系统状态的信息。

VCU10接收从多个车辆传感器接收的且代表与车辆运动和状态相关联的各种不同参数的多个信号，这多个信号通常以16和17表示。如下面进一步详细描述的，信号16、17提供或用来计算指示车辆行驶的条件的性质的多个驾驶条件指标（也称为地形指标）。本发明的一个有利特征是，VCU10基于地形指标来确定对于各个子系统最合适的控制模式，并相应地自动控制子系统。

车辆上的传感器（未示出）包括但不限于向VCU10提供连续的传感器输出16的传感器，该传感器包括轮速传感器、环境温度传感器、大气压力传感器、轮胎压力传感器、检测车辆的横摆、侧倾及俯仰的横摆传感器、车速传感器、纵向加速度传感器、发动机扭矩传感器（或发动机扭矩估计器）、转向角度传感器、方向盘速度传感器、坡度传感器（或坡度估计器）、稳定性控制系统（SCS）上的横向加速度传感器、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、横向运动传感器和垂直运动传感器。

在其他实施例中，仅可使用上述传感器的选择。VCU10还接收来自车辆的电子动力辅助转向单元（ePAS单元）的信号以指示施加至车轮的转向力（驾驶员施加的转向力结合通过ePAS系统施加的转向力）。

车辆还设置有向VCU10提供离散的传感器输出17的多个传感器，传感器输出17包括巡航控制状态信号（开启/关断）、分动器（transfer box）状态信号（传动比是被设置为HI范围还是LO范围）、陡坡缓降控制（HDC）状态信号（开启/关断）、拖车连接状态信号（开启/关断）、指示稳定性控制系统（SCS）已被激活的信号（开启/关断）、挡风玻璃刮水器信号（开启/关断）、空气悬架状态（HI/LO）以及动态稳定性控制（DSC）信号（开启/关断）。

VCU10包括形式为估计器模块或处理器18的评估装置以及形式为选择器模块或处理器20的计算和选择装置。首先，来自传感器的连续输出16被提供至估计器模块18，而离散信号17被提供至选择器模块20。

在估计器模块18的第一级内，各个传感器输出16用于获得许多地形指标。在估计器模块18的第一级中，车辆速度从轮速传感器获得，车轮加速度从轮速传感器获得，车轮上的纵向力从车辆纵向加速度传感器获得，以及车轮打滑发生（在车轮打滑发生的情况下）的扭矩从运动传感器获得以检测横摆、俯仰及侧倾。在估计器模块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）、“行进的连续性”（对车辆是否启动并停止的估计，例如，可能如为车辆在岩石地形上行驶时的情况那样）、气动阻力、横摆以及横向车辆加速度。

估计器模块18还包括第二级，在该第二级中，计算以下地形指标：表面滚动阻力（基于车轮惯性扭矩、车辆上的纵向力、气动阻力以及车轮上的纵向力）、方向盘上的转向力（基于横向加速度和来自方向盘传感器的输出）、车轮纵向打滑（基于车轮上的纵向力、车轮加速度、SCS活动性以及指示是否发生了车轮打滑的信号）、横向摩擦力（根据所测量出的横向加速度和横摆与所预测的横向加速度和横摆的关系来计算）、以及搓板（corrugation）检测（指示崎岖不平型表面的高频、低幅度的车轮高度激励（excitement））。

SCS活动性信号是根据来自稳定性控制系统（SCS）ECU（未示出）的若干个输出获得的，该稳定性控制系统（SCS）ECU包括DSC（动态稳定性控制）功能、TC（牵引控制）功能、ABS和HDC算法，从而指示DSC活动性、TC活动性、ABS活动性、对各个车轮的制动干涉以及从SCSECU至发动机的发动机扭矩减小请求。所有这些均指示打滑（slip）事件已发生并且SCS ECU已采取行动来控制打滑。估计器模块18还使用来自轮速传感器的输出以确定轮速变化和搓板检测信号。

基于挡风玻璃刮水器信号（开启/关断），估计器模块18还计算挡风玻璃刮水器已处于开启状态的时长（即，雨持续信号）。

VCU10还包括用于基于空气悬架传感器（底盘高度传感器）和车轮加速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输出形式为粗糙度输出信号26的地形指标信号。

作为真实性检查，在估计器模块18内将对车轮纵向打滑的估计结果和对横向摩擦力估计的估计结果相互进行比较。

为了在VCU10内进行进一步处理，关于轮速变化和搓板输出、表面滚动阻力估计、车轮纵向打滑和搓板检测以及摩擦真实性检查的计算结果从估计器模块18输出，并提供指示车辆行驶的地形的性质的地形指标输出信号22。

来自估计器模块18的地形指标信号22被提供至选择器模块20，以基于车辆行驶的地形类型的指标来确定多个车辆子系统控制模式中的哪种车辆子系统控制模式最合适。通过基于来自估计器模块18和道路粗糙度模块24的地形指标信号22、26分析不同的控制模式中的每种控制模式合适的概率来确定最合适的控制模式。

可以响应于来自选择器模块20的控制输出信号30并且在不需要驾驶员输入的情况下自动地控制（称为“自动模式”）车辆子系统12。替选地，可以经由人机接口（HMI）模块（图1中未示出）、响应于手动驾驶员输入（称为“手动模式”）来操作车辆子系统12。子系统控制器14可以直接经由信号线路13自身控制车辆子系统12a-12e，或者替选地，每个子系统均可以设置有用于提供对相关子系统12a-12e的控制的其自身相关联的中间控制器（图1中未示出）。在后一种情况下，子系统控制器14可以仅控制对于子系统12a-12e最合适的子系统控制模式的选择，而非实现子系统的实际控制步骤。中间控制器或每个中间控制器实际上可构成主子系统控制器14的一体化部分。

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通过三个阶段过程来实现：

（1）对于每种类型的控制模式，基于地形指标来计算控制模式适于车辆行驶的地形的概率；

（2）关于当前控制模式的概率与关于其他控制模式的概率之间的“正差值”的积分；以及

（3）当积分值超过预定阈值或当前地形控制模式概率为零时对控制模块14的程序请求。

现在将更加详细地对阶段（1）、（2）和（3）的具体步骤进行描述。

在阶段（1）中，形式为路面粗糙度输出26以及来自估计器模块18的输出22的连续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地形指标17，包括分动器状态信号（传动比是被设置为HI范围还是LO范围）、DSC状态信号、巡航控制状态（车辆的巡航控制系统是开启还是关断）以及拖车连接状态（拖车是否连接至车辆）。指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。

选择器模块20设置有概率算法20a，该概率算法20a用于基于直接从传感器接收到的离散地形指标信号17以及分别由估计器模块18和路面粗糙度模块24计算出的连续地形指标22、26来计算对于车辆子系统最合适的控制模式。

控制模式通常包括适于车辆在草地地形、碎石地形或雪地地形中行驶时的草地/碎石/雪地控制模式（GGS模式）、适于车辆在泥泞地形和车辙地形中行驶时的泥泞/车辙控制模式（MR模式）、适于车辆在岩石或漂石地形中行驶时的岩石爬行/漂石（boulder）模式（RB模式）、适于车辆在沙地地形（或深软雪地）中行驶时的沙地模式以及为适当的折衷模式的特定程序关断模式（SP关断模式）、或者用于所有地形条件并且特别是用于高速公路和常规道路上的车辆行驶的通用模式。也可以设想很多其他控制模式。

根据地形的摩擦力以及地形的粗糙度对不同的地形类型进行分组。例如，合适的是将草地、碎石以及雪地一起分组为提供小摩擦力、光滑表面的地形，并且合适的是将岩石地形和漂石地形一起分组为摩擦力大、粗糙度非常大的地形。

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种控制模式合适的概率。选择器模块20包括将连续地形指标22、26（例如，车辆速度、道路粗糙度、转向角度）与特定的控制模式合适的概率相关的可协调数据映射。每个概率值通常取0至1之间的值。因此，例如，如果车辆速度相对慢，则对于RB模式，车辆速度计算可以返回为0.7的概率，而如果车辆速度相对高，则关于RB模式的概率将更低（例如，0.2）。这是因为高的车辆速度不大可能指示车辆在岩石或漂石地形上行驶。

另外，对于每种子系统控制模式而言，离散地形指标17（例如，拖车连接状态开启/关断、巡航控制状态开启/关断）中的每一个还用于计算关于控制模式GGS、RB、沙地、MR或SP关断中的每一个的相关联概率。因此，例如，如果车辆的驾驶员接通巡航控制，则SP关断模式合适的概率相对高，而MR控制模式合适的概率将较低。

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，基于如根据连续或离散地形指标17、22、26中的每一个获得的关于如上所述的控制模式的单独概率来计算组合概率值Pb。在以下等式中，对于每种控制模式而言，针对每个地形指标所确定的单独概率由a、b、c、d…n表示。然后，如下计算关于每种控制模式的组合概率值Pb：

Pb=(a.b.c.d....n)/((a.b.c.d...n)+(1-a).(1-b).(1-c).(1-d)....(1-n))

可以向概率算法20a输入任意数量的单独概率并且输入至概率算法的任何一个概率值自身可以为组合概率函数的输出。

一旦已计算出关于每种控制模式的组合概率值，就在选择器模块20内选择与具有最大概率的控制模式对应的子系统控制程序，并且提供该指示的输出信号30被提供至子系统控制模块14。使用基于多个地形指标的组合概率函数的益处在于，与使选择仅仅基于仅单个地形指标相比，某些指标在被组合在一起时使控制模式差不多成为可能（例如GGS或MR）。

来自选择器模块20的另一控制信号31被提供至控制模块34。

在阶段（2）中，在选择器模块20内继续实现积分过程以确定是否需要从当前控制模式改变为替选控制模式中的一种控制模式。

积分过程的第一步骤是确定相比于关于当前控制模式的组合概率值、在关于替选控制模式中的每种控制模式的组合概率值之间是否存在正差值。

例如，假定当前控制模式为组合概率值为0.5的GGS。如果关于沙地控制模式的组合概率值为0.7，则计算这两个概率之间的正差值（即，正差值0.2）。将该正差值关于时间进行积分。如果差值保持为正并且积分值达到预定改变阈值（称为改变阈值）或多个预定改变阈值中的一个预定改变阈值，则选择器模块20确定当前地形控制模式（对于GGS）将要更新为新的替选控制模式（在该示例中为沙地控制模式）。控制输出信号30随后从选择器模块20输出至子系统控制模块14以启动车辆子系统的沙地控制模式。

在阶段（3）中，监测概率差值，并且在积分过程期间的任意点，如果概率差值从正值变为负值，则积分过程取消并重置为零。类似地，如果关于其它替选控制模式（即，除沙地外）中的一种控制模式的积分值在关于沙地控制模式的概率结果之前达到预定改变阈值，则针对沙地控制模式的积分过程取消并重置为零，并且选择具有更高概率差值的其他替选控制模式。

如果需要高速响应，则一种结果可能是实现了大量且频繁的控制模式改变。在某些情况下，大量改变可能是不适当的或过度的。控制模式的改变速率受到校准过程的两个因素的影响：每种控制模式的组合概率以及针对改变积分的正差值阈值（改变阈值）。频繁的控制模式改变的问题可以以两种方式中的一种来解决。如果改变阈值被设置为相对大的值，则将任一种控制模式切换为另一种控制模式将花费更长的时间。这种策略将对所有控制模式选择产生影响。替选地，通过确保在不同控制模式的数据映射概率值之间仅存在很小的差值，例如通过将所有的值设置为接近0.5，与存在较大差值的情况相比，实现控制模式的改变将花费更长的时间。如果需要，这种策略可以用于影响仅与所选择的地形指标和控制模式有关的响应速度。

继续监测当前控制模式与所有其他控制模式之间的概率差值，并且继续将每种控制模式的积分值与预定改变阈值进行比较。预定改变阈值在车辆运行之前被离线校准并存储在选择器模块20的存储器中。

预定改变阈值能够随着关于表面粗糙度的地形指标而变化是有益的。以此方式，可以根据车辆行驶时的地形粗糙度的性质来变更改变子系统控制模式的频率。例如，如果车辆在表面粗糙度小的情况下进行道路行驶（例如，在常规的平滑路面上），则将改变阈值设置为相对大的值，以使得积分差值达到阈值耗费更长的时间并因此不太频繁地改变控制模式。这避免了控制模式在例如车辆在常规道路上在另一直线前进的行程中攀上路缘较短时间段的情况下改变。相反地，如果车辆在表面粗糙度大的情况下进行越野行驶，则将改变阈值设置为较小的值，以使得控制模式更频繁地改变以适应保证对控制模式的调整的真正的地形改变。

在优选实施例中，也可以实现另外的一个或多个改变阈值以与积分差值相比较，该一个或多个改变阈值中的每个改变阈值均基于地形指标中的不同的一个地形指标。例如，可以根据车辆滚动阻力来设置另一改变阈值。在这种情况下，将积分差值与两个阈值（针对表面粗糙度的一个阈值以及针对滚动阻力的一个阈值）进行比较，并且当超过阈值中的第一阈值时，则开始改变控制模式。

如果确定当前控制模式的组合概率变为零，则来自选择器模块20的控制输出信号30被发送至控制模块14以实现其他控制模式中与具有最大的组合概率的控制模式对应的一种控制模式。首先，实现该模式改变以处理指示不再能够接受仍处于当前控制模式的离散地形指标。例如，如果驾驶员选择巡航控制，则子系统控制模块将MR模式和沙地模式的概率自动地设置为零。这是因为在车辆处于巡航控制模式的情况下GGS模式和SP关断模式是仅适合于车辆子系统的模式。如果在驾驶员选择巡航控制时选择RB模式，则RB模式的概率立即被设置为零，并且子系统控制器立即选择其他控制模式中具有最大概率的一种控制模式。

可以用来对关于选择“可用的”的控制模式的数量施加约束的其他指标包括DSC开启/关断状态（例如，如果DSC状态变为关断，则自动操作模式不可用）、拖车状态以及分动器状态（HI/LO范围）。

存在积分过程将暂停并且当前积分值存储在存储器中而非重置为零的很多情况，如下：（a）当车辆在倒车行驶时；（b）在倒车运动之后向前行驶的预定距离内；（c）当车辆处于停车模式时；（d）当车辆以特定速度以下行驶时；（e）当车辆换挡时；（f）当车辆在施加了零油门的情况下被制动时；以及（g）当发生主动制动时。例如，对于上述选项（b），可以将选择器模块20编程为使得如果确定RB模式具有最大组合概率值，则一旦车辆在倒车运动之后开始向前移动，就启动积分过程，而不是等待了预定距离才启动积分过程。

现在将更详细地描述子系统控制模块14。模块14包括三种功能：验证、故障管理及检查功能14a、允许在自动操作与手动操作之间进行切换的算法14b（如以下进一步详细描述）以及（HMI）模块支持操作的自动响应模式的接口算法14c。在图2中更详细地示出了HMI模块32。

子系统控制模块14向HMI模块32提供了三个输出信号。第一输出信号35向HMI模块32提供了是自动模式还是手动模式激活的通知。如果自动模式激活，则提供第二输出信号36以通知驾驶员何时系统“最优化”以及何时控制模式的改变发生。也可以为了其它目的将第三输出信号37提供至HMI模块32。

参照图2，HMI模块32提供了选择器模块20与车辆的驾驶员之间的接口，并且包括选择器开关32a、消息接发模块32b以及高级显示功能（HLDF）模块32c。在优选的情况下，HMI模块32允许车辆的驾驶员经由选择器开关32a忽略自动模式并选择手动操作模式。HLDF模块32c 包括多个图形指标（未示出）以在系统以自动响应模式（即，从第二输出信号36获得）进行操作时向驾驶员指示何时所选择的子系统控制模式发生了改变。例如，典型地，HLDF模块32c可以按照“控制模式更新”向驾驶员显示文本指示。

在启动车辆时，控制系统处于自动模式并且选择器模块20继续执行上述概率分析以推断各种控制模式中的哪种控制模式最合适。选择器模块20自动地调整控制模式以使得使用最合适的模式来控制车辆子系统。在任何时候驾驶员都可以通过经由HMI模块32的选择器开关32a将系统切换到手动模式来有意地忽略自动模式。

从控制模块34到子系统控制模块14的输出包括分动器设置信号54、空气悬架设置信号52以及其他信号50。在子系统控制模块14中执行验证检查或故障检测过程14a。验证和故障检测过程14a进行操作以确保在一个子系统例如由于故障而不能支持所选择的控制模式的情况下采取适当的动作（例如以警告的形式）。

本发明的特别的益处在于，来自制动踏板传感器和加速器踏板传感器的输入被提供至估计器模块18并且用作概率计算中的地形指标以确定最合适的控制模式。来自踏板传感器的、同时使用制动踏板和油门踏板的指示提供了车辆行驶的地形的性质的指示。

本发明的另一益处在于，从ePAS输出的用以指示施加至车轮的转向力（通过驾驶员施加的转向力结合通过ePAS系统施加的转向力）的信号输出被用来通过将转向力信号输入至估计器模块18来确定最合适的控制模式。

本发明的又一新颖方面在于，挡风玻璃或前灯刮水器的状态以及其运行的持续时间用作地形指标以输入至估计器模块18和/或选择器模块20的。

刮水器信号、方向盘力施加信号以及踏板位置信号都被输入至VCU10以有助于基于选择器模块20内的组合概率计算来确定最合适的控制模式。

然而，在以上提到的实施例中，VCU10能够操作用于根据与车辆行驶的地形的性质相关的驾驶条件指标来控制车辆子系统12a至12e，在另一实施例中，车辆控制系统被配置成根据代表驾驶员的驾驶特征或驾驶风格的驾驶条件指标来控制车辆子系统。可以实现该技术的一个示例是在混合动力电动车辆（HEV）中。这样的车辆采用能够作为除内燃机外的电动马达的电机进行操作以提供牵引力。HEV通常配备有用于储存电力以向电机供电的电池。内燃机借助于离合器机构可释放地耦接至曲轴集成马达/发电机（CIMG）。CIMG进而耦接至自动变速器。车辆能够操作用于仅借助于发动机、仅借助于CIMG或借助于并联的发动机和CIMG向变速器提供传动扭矩。变速器连接至车辆的通常被配置成驱动车辆的一对前轮的动力传动系统。

车辆被配置成以混合动力电动车辆（HEV）模式、HEV抑制模式以及可选择的仅电动车辆（EV-only）模式中的任一种模式进行操作。VCU10被配置成控制车辆以在处于HEV模式时根据基于驾驶员行为修改的能量管理策略来接通和切断发动机。为了实现这个目的，VCU10监测驾驶员的行为并响应于驾驶员的行为来确定驾驶员行为评估指数的值。

图3代表VCU10响应于驾驶员行为来确定驾驶员评估指数100的值的过程的流程图。本文中对诸如功能块的块的引用应理解成包括对用于执行响应于一个或多个输入来提供输出的所指定的功能或动作的软件代码的引用。代码可以为通过主计算机程序调用的软件例程或功能的形式，或者可以为构成不是单独的例程或功能的代码的流程的一部分的代码。为了容易说明控制器的操作方式而对功能块进行引用。

制动行为评估块102被配置成从制动控制器（未示出）接收再生制动扭矩请求信号104和总制动扭矩请求信号106，该制动控制器被配置成控制车辆的四个车轮中的每个车轮的制动操作。制动控制器通常为防抱死制动系统（ABS）控制器。

总制动扭矩请求信号106为响应于驾驶员压下车辆的制动踏板的量的、代表驾驶员请求的制动扭矩的总量的信号。在某些实施例中，总制动扭矩请求信号106为响应于由于压下制动踏板而造成的制动压力的驾驶员启动增加量的信号。用于测量驾驶员请求的制动扭矩的总量的其他装置也是有用的。

再生制动扭矩请求信号104为指示车辆以再生制动的形式提供的总制动力的量的信号。通过再生制动意味着制动力为负扭矩的形式，该负扭矩在CIMG用作发电机时通过CIMG施加至车辆动力传动系统。也可以想到用于通过引起车辆的减速而产生有用的能量的其他装置。

制动行为评估块102被配置成基于再生制动扭矩请求信号104和总制动扭矩请求信号106来计算制动评估器增益信号（未示出）的值，并将增益信号的值馈送至纵向加速度评估块108。应当理解，制动行为评估块102被配置成使得通过再生制动提供的总制动扭矩的比例越小，确定制动事件就越积极。因此，增益信号的值被配置成随着通过再生制动提供的总制动扭矩的比例减小而增大。

纵向加速度评估块108接收来自制动行为评估块102的制动评估器增益信号以及来自制动控制器的总制动扭矩请求信号106。另外，其接收作为响应于车辆的纵向加速度的值的信号的纵向加速度信号110、作为响应于车辆的动力传动系统的一部分的速度的信号的动力传动系统速度信号112以及响应于加速器踏板的位置的加速器踏板位置信号114。块108被配置成将纵向加速度计数器增量的值输出到驾驶员评估器计数器功能块118，该计数器增量值118响应于制动评估器增益信号、总制动扭矩请求信号106、纵向加速度信号110、动力传动系统速度信号112以及加速器踏板位置信号114。

应当理解，对车辆的动力传动系统的一部分的速度的引用包括对变速器的输入轴的速度、变速器的输出轴的速度、诸如辅助传动轴、前传动轴或后传动轴的传动轴的速度、一个或多个车轮或动力传动系统的任何其他适当部分的速度中的一个或多个的引用。

还提供了横向加速评估块120，并且横向加速评估块120被配置成计算横向加速度计数器增量值。横向加速度评估块120被配置成接收动力传动系统速度信号112以及另外接收作为响应于车辆经历的横向加速度的值的信号的横向加速度信号122。横向加速度评估块120被配置成响应于动力传动系统速度信号112和横向加速度信号122来计算横向加速度计数器增量值的值。

自动跳合开关评估块124被配置成响应于自动跳合开关激活信号126来计算自动跳合增量或自动跳合行为指数的值。自动跳合开关激活信号126为其值响应于驾驶员是否以足以激活自动跳合开关的量压下了加速器踏板的信号。自动跳合开关可以被配置成在充分压下加速器踏板时激活。在某些配置中，自动跳合开关被配置成在以例如其最大行程的95%以上的更小量压下了加速器踏板时激活。其他配置也是有用的。

作为具有响应于车辆的速度的值的信号的车辆速度信号128、具有响应于车辆选择的档位的值的档位选择器信号130以及加速器踏板位置信号114也被馈送至驾驶员评估器计数器功能块118。计数器功能块118被配置成响应于向其输入的信号和指数的值计算驾驶员评估指数值100的值。

在图1中驾驶员评估指数值100的值被输出至VCU10的能量管理部（未示出）。VCU10能够操作用于以先前描述的方式经由子系统控制器14、响应于驾驶员评估指数值100的值来控制车辆子系统的操作，使得为车辆子系统12a-12e或其中的每一个选择对于驾驶员评估指数值100最合适的控制模式。

因此，在本发明的该实施例中，如果确定驾驶员以面向性能的驾驶风格驾驶，则控制装置被配置成增大储存在VCU10的能量管理系统中的能量的量以保持电池的充电状态。

另外或替选地，可以根据驾驶员评估指数值来控制车辆的其他子系统（例如，空气悬架系统（调整底盘高度）），以提供适合于驾驶员的特征的驾驶体验。

另外或替选地，可以用来单独地或组合地确定驾驶员评估指数值的其他输入包括发动机的旋转速度、电动马达的旋转速度、加速器踏板位置、加速器踏板自动跳合检测器的状态、正传动扭矩的量、正传动扭矩请求的改变率、方向盘角度以及方向盘角度的改变率。

驾驶员评估指数值可以用于确定与诸如动态风格、运动风格或经济风格的驾驶风格相关的合适的模式。本领域的技术人员应当理解，合适的模式可以根据其他驾驶条件指标来进一步修改，诸如：是否触发DSC、牵引力控制或ABS、道路粗糙度、滚动阻力、环境温度、已知的速度限制或车辆位置（例如，是否已知车辆在道路之外）。例如，对30mph速度限制或指示结冰状况的可能性的环境温度的检测可以抑制动态模式。应当理解，响应于驾驶员的驾驶风格或特征的控制系统也可以以除HEV外的发动机类型来实现。

应当理解，上述实施例仅作为示例给出并且不意在限制本发明，本发明的范围所附权利要求限定。例如，尽管在所述特定实施例中描述了用于确定各个子系统控制模式中的哪种子系统控制模式最合适的概率计算，但是应当理解，也可以采用其它数学技术来提供每一种子系统控制模式适于相关驾驶条件的可能性的指示。还应当理解，所描述的实施例可以单独使用或组合使用。

Claims (19)

1.一种用于车辆的至少一个车辆子系统的车辆控制系统，所述车辆控制系统包括：

子系统控制器，被配置为以多种子系统控制模式中的所选择的一种子系统控制模式自动地启动对各所述车辆子系统或每个所述车辆子系统的控制，每种子系统控制模式均对应于所述车辆的一个或多个不同的地形类型，以及

包括处理器的评估装置，被配置为从多个车辆安装传感器中的至少一个接收至少一个地形指标信号并自动地对所述至少一个地形指标信号进行评估，以自动地确定每种所述子系统控制模式适于所述车辆行驶的表面的程度，并且自动地提供指示最合适的子系统控制模式的输出，其中所述地形指标信号指示所述车辆行驶的表面。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，还包括自动控制装置，所述自动控制装置能够以自动响应模式操作用于根据所述输出来选择所述子系统控制模式中的最合适的一种子系统控制模式。

3.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，所述评估装置被配置成确定每种所述子系统控制模式合适的概率，并且其中，所述评估装置提供的所述输出指示具有最大概率的子系统控制模式。

4.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，所述子系统控制器还被配置成以所述多种控制模式中的所选择的一种控制模式控制各所述车辆子系统或每个所述车辆子系统。

5.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其中，所述评估装置对多个地形指标进行评估以确定所述概率。

6.根据权利要求5所述的车辆控制系统，其中，所述评估装置包括估计装置，所述估计装置接收与所述多个地形指标中的相应的一个或多个地形指标对应的一个或多个输入信号，并基于各所述输入信号或每个所述输入信号来估计一个或多个另外的地形指标。

7.根据权利要求5所述的车辆控制系统，其中，所述评估装置还包括：

用于基于针对每种子系统控制模式从所述多个地形指标中的相应的一个地形指标获得的单独概率值来计算关于所述子系统控制模式的组合概率值的装置，

其中，来自所述评估装置的控制输出信号指示具有最大组合概率值的控制模式。

8.根据权利要求7所述的车辆控制系统，其中，关于每种控制模式的所述组合概率值Pb通过下式来计算：

Pb＝(a.b.c.d....n)/((a.b.c.d...n)+(1-a).(1-b).(1-c).(1-d)....(1-n))

其中，a、b、c、d…n代表从所述多个地形指标中的相应的多个地形指标获得的单独概率值。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的车辆控制系统，包括：

用于针对每种所述控制模式计算关于当前控制模式的概率与关于另一控制模式的概率之间的差值的装置，

用于将每个所述差值关于时间进行积分以计算关于其他控制模式中的每种控制模式的积分差值的装置，

用于将每个所述积分差值与用于改变的阈值进行比较的比较装置，以及

用于在关于一种所述控制模式的积分差值超过所述用于改变的阈值时以所选择的子系统控制模式启动改变的装置。

10.根据权利要求9所述的车辆控制系统，其中，所述比较装置将每个所述积分差值与多个用于改变的阈值进行比较，并且其中，所述用于以所选择的子系统启动改变的装置能够操作用于在达到所述用于改变的阈值中的第一用于改变的阈值时启动改变，其中，每个用于改变的阈值均能够根据不同的地形指标而变化。

11.根据权利要求10所述的车辆控制系统，其中，所述用于改变的阈值中的一个或多个用于改变的阈值选自以下：

取决于所述车辆行驶的表面的表面粗糙度的用于改变的阈值；以及

取决于所述车辆行驶的表面的滚动阻力的用于改变的阈值。

12.根据权利要求5所述的车辆控制系统，其中，所述多个地形指标中的一个或多个地形指标是从来自设置在所述车辆上的传感器的传感器输出信号获得的，所述车辆包括：

提供对车辆挡风玻璃刮水器的开启/关断状态的指示的挡风玻璃刮水器传感器，以及和/或者提供对车辆挡风玻璃刮水器已经处于开启状态的持续时间的指示的挡风玻璃刮水器传感器，以及/或者

所述车辆的用于控制车辆转向方向的转向系统，所述车辆转向方向指示施加至所述转向系统的力，以及/或者

所述车辆的制动踏板，以及/或者

所述车辆的加速器踏板。

13.根据权利要求12所述的车辆控制系统，所述多个地形指标中的一个或多个地形指标是从来自设置在所述车辆上的传感器的传感器输出信号获得的，所述系统包括用于比较何时来自所述制动踏板的传感器信号和来自所述加速器踏板的传感器信号一致并基于所述比较向所述评估装置提供另外的地形指标的装置。

14.根据权利要求2至6中的任一项所述的车辆控制系统，还包括用于使得能够在所述自动响应模式与手动响应模式之间进行切换的切换装置，其中，在所述自动响应模式下，所述自动控制装置根据所述输出自动地控制所述车辆子系统，在所述手动响应模式中，驾驶员手动地选择所述子系统控制模式。

15.根据权利要求1至6中的任一项所述的车辆控制系统，其中，所述至少一个车辆子系统包括发动机管理系统、转向控制器、制动器控制器以及悬架控制器中的一个或多个。

16.一种包括根据权利要求1至6中的任一项所述的车辆控制系统的车辆。

17.一种控制车辆的至少一个车辆子系统的方法，所述方法包括：

以多种不同的子系统控制模式中的所选择的一种子系统控制模式自动地启动对各所述车辆子系统或每个所述车辆子系统的控制，每种子系统控制模式对应于所述车辆的一个或多个不同的地形类型；

从多个车辆安装传感器中的至少一个接收一个或多个地形指标信号并自动地对一个或多个地形指标进行评估，以自动地确定每种所述子系统控制模式适于所述车辆行驶的表面的程度，其中所述地形指标信号指示所述车辆行驶的表面；以及

自动地提供指示最合适的控制模式的输出。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括根据所述输出自动地选择所述子系统控制模式中的合适的一种子系统控制模式。

19.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，其中，所述评估步骤包括确定每种所述子系统控制模式合适的概率，并提供指示具有最大概率的控制模式的输出。