CN104703855A - 用于在上坡坡度过陡时关闭自适应巡航控制的方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制车辆的自适应巡航控制(ACC)系统的方法。该方法包括：确定车辆的发动机的转矩；确定车辆的变速器的转矩；计算车辆的怠速力；获得最大可容许坡度；获得车辆所在表面的实际坡度；和当所述实际坡度超过所述最大可容许坡度时关闭自适应巡航控制。

Description

用于在上坡坡度过陡时关闭自适应巡航控制的方法
相关申请
本专利申请要求于2012年10月4日在先提交的、共同在审的美国临时专利申请No.61/709,691的优先权，其全部内容并入本文作为参考。
技术领域
本发明的实施例涉及自适应巡航控制(ACC)。更具体地，本发明的实施例涉及通过确定何时存在车辆后退(rollback)的可能性来控制ACC。
背景技术
某些ACC在车辆速度为零之前一直保持有效。“制动减慢至零速度”的ACC在发出减速到停止指令后使用轮方向传感器来确定车辆停止了或不允许车辆再加速。ACC系统在一旦车辆停止后(或在停止的过程中)就不允许再加速的原因是因为，车辆在上坡启动时可能后退。尤其地，车辆的未知重量(例如，在牵引拖车时)可导致对使车辆前进所需的发动机转矩的错误估计。所需转矩的确定也可由于挡位选择而变得复杂，因为变速器所在的挡位影响所需转矩的大小。挡位选择可受多种因素影响，包括牵引力控制、“雪地模式”功能和可能需要在较高挡位处从静止来启动车辆的其他因素。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种控制车辆的自适应巡航控制(ACC)系统的方法。该方法包括：确定车辆的发动机的转矩；确定车辆的变速器的变距比；计算车辆的怠速力；获得最大可容许坡度；获得车辆所在表面的实际坡度；和当所述实际坡度超过所述最大可容许坡度时关闭自适应巡航控制。
在另一实施例中，本发明提供了一种车辆。该车辆包括：发动机；由所述发动机驱动的变速器；和发动机控制单元(ECU)，其包括自适应巡航控制(ACC)。ACC被构造用于：确定所述发动机的转矩；确定所述变速器的变距比；计算所述车辆的怠速力；获得最大可容许坡度；获得所述车辆所在表面的实际坡度；和当所述实际坡度超过所述最大可容许坡度时关闭ACC。
本发明的其他方面将通过考虑到详细说明书和附图而显而易见。
附图说明
图1是车辆的示意图；
图2是ACC的一个实施例的操作的流程图。
具体实施方式
在详细阐述本发明的任何实施方式之前，应当理解，本发明在其应用方面不限于在以下说明书中提出的或在附图中示出的结构的详细情形和构件的布置方式。本发明能够具有其他实施方式且能够以多种方式来实施或执行。
本发明提供了一种用于确定车辆可能后退的点的方法。该点随后被用于停用或关闭ACC，以使其在斜坡过陡时不会再加速。尤其地，如果带ACC起停系统(Stop and Go)的车辆(或在零速度之前保持有效的任何ACC变型)没有装配轮方向传感器，则ACC系统关于斜坡坡度的混淆可导致可能无法自恢复的后退。这是因为，在没有轮方向传感器的情况下，没有快速且容易的途径来确定车辆的行驶方向。
传动系被设计成：在平坦地面上，当驾驶员松开加速踏板时车辆缓慢向前移动。在带自动变速器的车辆中，发动机在静止时实施的力(该力需要通过制动系统来抑制以防止移动)计算为：
F_idle＝EngineTorque*transmissionTorqueRatio/Tireradius       式1
其中，EngineTorque是发动机在怠速过程中所产生的转矩，transmissionTorqueRatio是通过变速器(包括后轴)转换的转矩，且Tireradius是所安装的轮胎的半径。
应注意，所使用的是变速器的变距比，而不是变速比。例如，对于在怠速时发动机转矩为30Nm、变速器变距比为24且轮胎半径为0.36m的车辆而言，停止过程中的向前力是2000N。只要上坡坡度不以更大的力向后推车辆，车辆就将向前移动。
上坡坡度以下式向后推车辆：
F_hill＝hillGradient*g*vehicleMass         式2
最大斜坡坡度通过使用怠速力平衡斜坡力来求解hillGradient而得出。因此，hillGradient＝F_idle/g/vehicleMass。使用上述示例，对于2000kg的车辆而言，hillGradient＝10％。
难点是vehicleMass不是精确已知的。保守估计是使用车辆总重量(GCVW)。这通常将最大hillGradient减小为二分之一。对于以上示例，4000kg的GCVW给出了5％的最大hillGradient。
替代性地，关于导致后退的斜坡坡度的假设可针对出现明显后退的斜坡坡度来作出。因此：
F_hill＝F_idle+mass_GCVW*a_tolerableRollback       式3
在以上示例中，如果可容许后退加速度(此时ACC系统将不会混淆后退，或驾驶员可容易地控制情况(即，具有充分时间来踩上制动))假定为0.3m/s2，最大可允许坡度将是8％。最大可容许加速度可基于车辆特性(比如车辆重量、制动系统响应时间和其他因素)相对于所提供的示例进行调整。如下文所述，在某些实施例中，所选的或预定的最大可容许后退加速度被编程在存储器中。
斜坡的坡度可通过计算由轮速度的导数算得的加速度和适配在车辆中的纵向加速度传感器算得的加速度之间的差来测得。
计算最大可允许坡度所需的值是车辆规格中已知的所有值(例如，车辆质量或GCVW、轮胎尺寸)或可由提供给ACC的接口(例如，通过CAN总线)来获得(比如车辆加速度信息(例如，通过轮速度)、纵向加速度传感器信息、当前实施的发动机转矩、传动系上的变速器变距比)。怠速转矩可实时读取或可被编程到ECU中作为查阅值，因为它对于给定的发动机在怠速过程中是相同的。变速器变距比取决于所选挡位。如果不能使用实时值，转矩变换器将不管所选挡位如何都以类似的方式运转，且因此变换比可以是怠速过程中的转矩变换器比乘以所选挡位的传动比或单独对于每个挡位而言的整个怠速比。
一个附加变型将是根据所选挡位使用不同百分比的截断值。这基本上与上述方法相同，因为发动机和变速器的怠速性能仅取决于挡位(除了车辆质量之外的所有其他影响因素都是可忽略的或不变的)。这些值可通过所列出的算式或通过校准来计算。
上述关闭方法是基于上坡情况的怠速转矩性能的物理性质，且包括车辆(所选挡位)的实时相关性、常数相关性(怠速转矩、转矩变换器怠速性能)、最高允许质量(GCVW)和可容许后退加速度的限定。
对于理想的ACC起停系统，不应存在导致后退情形的混淆。然而，对于没有轮方向传感器的系统，没有用来确定后退的快速途径。因此，该系统不能自行纠正。上述ACC关闭情况(其中，后退可能超过可容许后退加速度)提供了相对于现有技术系统的改进。对于上坡坡度，直至停止的制动产生了最终的制动到停止而不允许再加速、在非零速度下产生ACC的取消、或产生慢得使驾驶员足以处理的系统外延伸(ramp-out)。通过允许ACC系统在高于限定速度时的恢复来避免方向混淆。在某些实施例中，车辆驾驶室中仪表组件的信息在ACC由于斜坡坡度过陡而被取消时告知驾驶员。
图1显示了车辆100的示意图。车辆100具有四个轮104A、104B、104C和104D。在某些其他实施例中，车辆100可能具有不同数量的轮。如同所示，轮104A、104B、104C和104D连接至两个轴108A和108B。所述四个轮由多个轮速度传感器112A、112B、112C和112D来监测。轮速度传感器112A、112B、112C和112D联接至包括ACC 118的电子处理单元(“ECU”)116。车辆100还包括其他传感器，比如转向角度传感器120、纵向加速度传感器124、发动机转矩传感器136、横向加速度传感器排列128、车体侧偏角传感器132和发动机转矩传感器136。
还应当注意到，所感测的值可直接地或者间接地来自传感器，比如横向加速度传感器排列128和滚动传感器排列138。所感测的值可以经由其他车辆系统发送或者传送至ECU 116。这些其他车辆系统可能包括但不限于防抱死制动控制器、电子稳定控制器、约束电子系统(restraint electronics)控制器等。还应当注意到，所感测的值还可以配置成可在ECU 116处按已知方式使用从传感器(比如横向加速度传感器排列128和滚动传感器排列138)的直接电连接、到其他车辆系统的直接电连接或者经由车辆通信总线(例如，CAN总线)来获得。
图2是ACC的一个实施例的操作的流程图，该ACC在具有过陡坡度的斜面上停住时自动关闭。ACC确定车辆是否在减慢速度(步骤205)。如果车辆在减慢速度，ACC就读取发动机转矩(ET)(步骤210)。ET是发动机在怠速过程中所产生的转矩，且可从传感器获得或被编程到ACC系统中。然后，ACC读取变速器变距比(TT)(步骤215)。变速器变距比是由变速器所生成的转矩的比，且可从传感器获得或被编程到ACC系统中。TT取决于变速器所在的挡位。然后，ACC计算或读取轮胎半径(TR)(步骤220)。ACC然后使用上述式1来计算车辆的怠速力(步骤225)。然后，ACC获得可容许后退加速度(例如，从存储器)(步骤230)，并使用车辆速度和横向加速度(两者都从传感器来获得)来计算车辆所在道路的坡度(步骤235)。ACC然后将实际坡度与最大坡度进行比较(步骤240)。如果实际坡度小于最大可容许坡度，ACC就继续正常运行。然而，如果实际坡度陡于最大可容许坡度，ACC就关停(步骤245)，让驾驶员接管车辆的控制。
因此，本发明尤其提供了一种在车辆处于过陡的上坡坡度时关闭的ACC。

Claims (16)

1.一种通过控制器来控制车辆的自适应巡航控制(ACC)系统的方法，该方法包括：
通过控制器来确定车辆的发动机的转矩；
通过控制器来确定车辆的变速器的变距比：
通过控制器来计算车辆的怠速力；
通过控制器来获得最大可容许坡度；
通过控制器来获得车辆所在表面的实际坡度；和
当所述实际坡度超过所述最大可容许坡度时关闭自适应巡航控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最大可容许坡度使用计算式来确定：
F_hill＝F_idle+vehiclemass*a_tolerableRollback
其中，F_hill是最大可容许坡度，F_idle是车辆的怠速力，vehiclemass是车辆和内容物的质量，且a_tolerableRollback是最大可容许后退加速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，vehiclemass是对于所述车辆的车辆总重量(GCVW)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述怠速力使用计算式来计算：
F_idle＝EngineTorque*transmissionTorqueRatio/Tireradius
其中，F_idle是怠速力，EngineTorque是发动机在怠速过程中所产生的转矩，transmissionTorqueRatio是通过变速器转换的转矩，且Tireradius是车辆上的轮胎的半径。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆的所述发动机的转矩通过传感器来探测。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机的转矩是存储在控制器的存储器中的常数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆的所述变速器的转矩通过传感器来探测。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变速器的转矩是存储在控制器的存储器中的常数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述变速器的转矩是基于变速器所在挡位的常数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器是发动机控制单元(ECU)。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实际坡度基于车辆的速度与所感测的纵向加速度之间的差来计算。
12.一种车辆，包括：
发动机；
由所述发动机驱动的变速器；和
发动机控制单元(ECU)，其包括自适应巡航控制(ACC)且被构造用于：
确定所述发动机的转矩，
确定所述变速器的变距比，
计算所述车辆的怠速力，
获得最大可容许坡度，
获得所述车辆所在表面的实际坡度，和
当所述实际坡度超过所述最大可容许坡度时关闭ACC。
13.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，该车辆还包括发动机转矩传感器，所述发动机转矩传感器被构造成将发动机转矩的指示提供给ECU。
14.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，该车辆还包括变速器转矩传感器，所述变速器转矩传感器被构造成将变速器转矩的指示提供给ECU。
15.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，该车辆还包括速度传感器，所述速度传感器被构造成将车辆速度的指示提供给ECU。
16.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，该车辆还包括纵向加速度传感器，所述纵向加速度传感器被构造成将所述车辆的纵向加速度的指示提供给ECU。
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