CN105246759B - 车辆控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆控制系统，所述机动车辆控制系统用于选择行驶表面以及用于依据所选择的行驶表面来控制多个车辆子系统以多种子系统配置模式进行操作，该系统能够操作于手动操作模式和自动操作模式，在所述手动操作模式下，用户能够选择所述行驶表面，在所述自动操作模式下，所述系统能够操作成自动地选择所述行驶表面；其中，所述系统能够借助于用户可操作的输入设备在所述手动操作模式与所述自动操作模式之间进行切换；以及其中，在操作于自动操作模式并且经由所述用户可操作的输入设备进行了从所述自动操作模式至所述手动操作模式的改变时，所述系统被配置成选择默认子系统配置模式。

Description

车辆控制系统和方法
技术领域
本发明涉及用于一个或更多个车辆子系统的车辆控制系统，并且涉及用于控制一个或更多个车辆子系统的方法。
背景技术
已知的是，提供具有能够以不同配置操作来适应不同行驶条件的多个子系统的车辆。例如，可以以诸如运动模式、手动模式、冬季模式或经济模式等各种模式来控制自动变速器。在每种模式下，可以对诸如加速踏板响应的子系统控制参数和其中发生齿轮比之间的变化的状态进行修改，以适应地形的条件或驾驶员的特定体验。还已知的是，对空气悬架提供道路模式和越野模式。在特定的模式下，能够以减少的活动操作稳定性控制系统，以给予驾驶员更直接的控制，而动力转向系统能够操作于不同模式以根据行驶条件来提供不同等级的辅助。
期望的是提供一种用于机动车辆的、能够以不同配置操作的改进的控制系统。
发明内容
可以参照所附权利要求来理解本发明的实施方式。
本发明的各方面提供了控制系统、设备、车辆以及方法。
在寻求保护的本发明的一个方面，提供了一种机动车辆控制系统，所述机动车辆控制系统用于依据所选择的/所确定的行驶表面来控制多个车辆子系统以多种子系统配置模式进行操作，所述系统能够操作于手动操作模式和自动操作模式，在所述手动操作模式下，用户能够选择所述行驶表面，在所述自动操作模式下，所述系统能够操作用于自动地选择/确定所述行驶表面；
其中，所述系统能够借助于用户可操作的输入设备在所述手动操作模式与所述自动操作模式之间进行切换；以及
其中，当操作于所述自动操作模式并且经由所述用户可操作的输入设备进行了从所述自动操作模式至所述手动操作模式的改变时，所述系统被配置成选择默认行驶表面和/或默认子系统配置模式。
有利地，默认行驶表面和/或默认子系统配置模式可以包括下述中的一个或更多个：
a)所述系统上一次处于所述手动操作模式时(例如就在选择所述自动操作模式之前)所选择的行驶表面/子系统配置模式；以及
b)通用(例如道路)行驶表面/子系统配置模式。
默认行驶表面和/或子系统配置模式可以独立于：
a)在所述自动模式下所选择的子系统配置模式；
b)所述系统上一次处于所述手动操作模式时(即，就在选择所述自动操作模式之前)所选择的子系统配置模式；以及/或者
c)所述系统上一次处于所述手动操作模式时(例如，就在选择所述自动操作模式之前)所述用户可操作的输入设备的位置。
在寻求保护的本发明的另一方面，提供了一种用于车辆控制系统的控制设备，所述控制系统被设置成依据所选择的行驶表面来控制多个车辆子系统以多种子系统配置模式进行操作，所述系统能够操作于手动操作模式和自动操作模式下，在所述手动操作模式下，用户能够选择所述行驶表面，在所述自动操作模式下，所述系统能够操作用于自动地选择所述行驶表面；
其中，所述控制系统包括用户可操作的输入设备，所述用户可操作的输入设备被配置成在手动操作模式位置与自动操作模式位置之间进行移位，在所述手动操作模式位置，所述设备能够由用户操纵以选择所述行驶表面，在所述自动操作模式位置，阻止用户操纵所述设备。
要理解的是，可以通过旋转来操纵所述设备选择所述行驶表面，但是也可以使用其它类型的操纵。
有利地，所述用户可操作的输入设备可以被配置成在所述手动操作模式位置与所述自动操作模式位置之间轴向地移位。
可选地，当处于所述自动操作模式位置时，所述用户可操作的输入设备部分地或完全地凹进至少部分地围绕所述设备的装饰板或壳体中。
有利地，当处于所述自动操作模式位置时，按压所述用户可操作的输入设备可以使所述设备轴向地移动至所述手动操作模式位置，在所述手动操作模式位置处，所述设备从所述装饰板或壳体凸出。
在寻求保护的本发明的又一方面，提供了一种用于车辆控制系统的控制设备，所述控制系统被设置成依据所选择的/所确定的行驶表面来控制多个车辆子系统以多种子系统配置模式进行操作，所述系统能够操作于手动操作模式和自动操作模式，在所述手动操作模式下，用户能够选择所述行驶表面，在所述自动操作模式下，所述系统能够操作用于自动地选择所述行驶表面；其中，所述控制系统包括用户可操作的输入设备，所述用户可操作的输入设备被配置成：在所述手动操作模式下由所述用户进行旋转以选择所述行驶表面；以及由所述用户轴向地移位以在所述手动操作模式与所述自动操作模式之间进行切换。
可选地，在所述系统的所述手动操作模式下，对所述用户可操作的输入设备的顺时针旋转使得能够按照第一次序顺序选择所述行驶表面，以及对所述用户可操作的输入设备的逆时针旋转使得能够按照相反的方向次序顺序选择所述行驶表面。
可选地，在所述系统的所述手动操作模式下，在已经沿第一方向旋转所述用户可操作的输入设备以按顺序选择上一行驶表面时，所述设备沿所述第一方向的进一步旋转保持所选择的行驶表面而不会使得选择不同的行驶表面。
可选地，在从手动操作模式选择自动操作模式之后，随后选择手动操作模式会使得选择默认子系统配置模式，所述默认子系统配置模式独立于所述用户可操作的输入设备的旋转位置以及/或者独立于先前选择的子系统配置模式。
可选地，在手动操作模式下，设置了防止所述设备按顺序旋转超过上一行驶表面的机械止动器。在这样的实施方式中，当从自动操作模式切换至手动操作模式时，可能发生所述设备被自动操纵至对应于所述默认子系统配置模式的位置。
在寻求保护的本发明的一个方面，提供了一种用于机动车辆的控制系统，所述系统能够操作于手动操作模式选择条件和自动模式选择条件，在所述手动操作模式选择条件下，用户可以借助于用户可操作的模式选择输入装置来选择所需要的系统操作模式，在所述自动模式选择条件下，所述系统能够操作用于自动地选择适合的系统操作模式，
所述系统能够操作用于使得用户能够借助于用户可操作的条件选择输入装置来选择所需要的操作条件，
其中，在操作于自动条件并且进行了从自动条件至手动条件的改变的情况下，在采取手动条件时，所述系统能够操作用于采取规定的操作模式，其中，独立于如下操作模式的标识来选择所述规定的操作模式：在系统上一次处于手动条件时，以该操作模式操作所述系统。
因而，控制系统被设置成忽略在上一次处于手动条件时所选择的模式并且在从所述自动条件向所述手动条件进行改变时采取所述规定的模式。该特征具有以下优点：由于系统仅采取所述规定的模式，因此减小了在系统恢复到手动条件下进行操作时选择不适合的模式的风险。
要理解的是，当系统被置于自动条件之后恢复到手动条件时，系统先前处于手动条件时所选择的模式可能不再适合。如果在恢复到手动条件时车辆系统采取系统先前在手动模式下时所处的模式，则可能使用户不方便，这时因为他们可能已经忘记该模式的标识以及/或者可能不期望采取该模式。因此，通过确保无论先前所选择的手动模式如何系统均采取规定的模式，减小了用户不便的风险。
本发明的实施方式在机动车辆系统应用的范围(包括但不限于选择车辆操作的不同行驶模式)中是有用的。申请号为GB1111288.5、GB1211910.3和GB1202427.9的共同未决的UK专利申请描述了如下车辆控制系统：该车辆控制系统能够操作用于控制多个车辆子系统以与特定行驶模式对应的规定的子系统控制模式进行操作。本发明的实施方式理想地适合于包括上述申请中描述的车辆系统的应用。
所述系统可以是可操作的，其中，所述规定的模式是系统处于自动条件时所选择的预定的默认模式而无论系统的操作模式如何。
在用于控制车辆行驶模式的车辆系统的情况下，默认模式可以是适用于道路车辆操作条件并且用户可能最熟悉的模式。通过在退出自动条件时采取熟悉的模式，可以提高用户驾驶车辆的信心以及驾驶车辆的享受。
替代地，所述系统可以是可操作的，其中，所规定的模式是与在采取手动条件紧前处于自动条件时系统进行操作的模式相同的模式。
因而，在一些实施方式中，当采取了手动条件时，系统可以被配置成保持处于其在自动条件下时进行操作的操作模式。该特征具有以下优点：在系统处于自动条件时用户确定他们期望保持在当前模式但担心如果系统保持在自动条件下系统可能自动地采取不同的模式的情况下，用户可以控制系统退出自动条件并且采取手动条件。
可选地，用户可操作的模式选择输入装置包括旋钮，用户可以旋转旋钮以选择所需的系统操作模式，当处于手动条件时系统能够操作成向用户提供对当前所采取的系统操作模式的指示。
向用户提供的所述指示可以是借助于视觉指示器实现的视觉指示。
用户可操作的条件选择输入装置可以包括开关装置，所述开关装置通过按压模式选择输入装置(可选地为旋钮)来启用，以在系统的自动条件与手动条件之间进行切换。
该特征具有以下优点：减小了用户无意地激活或去激活对自动条件的选择的风险。即，当处于手动条件时，系统能够操作成使得能够通过旋转旋钮手动选择所需的操作模式，而通过按压模式选择输入装置(可选地，通过按压输入装置的旋钮)而非通过旋转旋钮来在手动条件与自动条件之间执行切换。
如果与此相反通过旋转旋钮进行对自动模式的选择，则存在以下风险：在旋转旋钮以手动选择所需的操作模式时，用户可能意外地选择自动操作条件。因而，用户可能不便，这是因为系统自动地采取的操作模式可能不同于驾驶员当时认为恰当的模式。
有利地，可以通过沿基本上轴向的方向按压旋钮来启用开关装置。
有利地，旋钮可以被设置成当系统处于自动条件时采取缩回位置以及当系统处于手动条件时采取露出位置。
该特征具有以下优点：用户不太可能关于系统是处于自动条件还是处于手动条件变得困惑。用户可以通过感觉(确定旋钮是处于露出状态还是缩回状态)来确定系统正操作于何种条件，而无需将他们的眼睛移开前方地形及检查控制条件。
有利地，旋钮可以被设置成在处于缩回状态时用户不能旋转。
即，当旋钮处于缩回状态时，用户不能抓住及旋转旋钮。该特征具有以下优点：在系统处于自动条件并且用户期望改变所选择的模式的情况下，由于用户将不能抓住旋钮，因而如果用户忘记系统处于自动条件并且尝试旋转旋钮，则用户将被提醒系统处于自动条件。然后，用户将意识到在能够手动改变所选择的系统操作模式之前他们首先必须控制系统采取手动条件。
有利地，操作模式为车辆的至少一个车辆子系统的控制模式，所述系统包括子系统控制器，所述子系统控制器用于以多种子系统控制模式中的所选择的子系统控制模式启动对车辆子系统或车辆子系统中的每个子系统的控制，所述子系统控制模式中的每种子系统控制模式对应于一个或更多个不同的车辆行驶条件，所述系统包括评估装置，该评估装置用于评估一个或更多个行驶条件指标以确定每种子系统控制模式适合的程度，
其中，当处于自动条件时，所述系统能够操作成自动控制子系统控制器，从而以最恰当的子系统控制模式启动对子系统或每个子系统的控制。
在寻求保护的本发明的再一方面，提供了一种包括根据上述方面的系统的车辆。
所述车辆可以有利地适于越野行驶。
在寻求保护的本发明的一个方面，提供了一种通过计算装置实施的用于控制车辆系统操作于手动操作模式选择条件或自动模式选择条件的方法，
在所述手动操作模式选择条件下，所述方法包括通过计算装置接收来自用户可操作的模式选择输入装置的输入，所述输入对应于所需的系统操作模式，所述方法包括控制所述系统采取所需的模式，
在所述自动操作模式选择条件下，所述方法包括通过计算装置自动地选择恰当的系统操作模式，
所述方法还包括通过所述计算装置接收借助于用户可操作的条件选择输入装置的与所需的操作条件相对应的输入，
由此，当所述系统操作于自动条件下并且进行了从自动条件向手动条件的改变时，所述方法包括：控制所述系统采取手动条件；以及当采取手动条件时选择规定的操作模式，由此，所述方法包括：独立于对系统在其上一次处于手动条件下时进行操作的操作模式的标识来选择规定的操作模式。
在本申请的范围内，明确设想到，在前述段落、权利要求和/或以下描述和附图中所列出的各个方面、实施方式、示例和替选方案以及特别是它们的各个特征可以独立地或以任何组合的形式进行采用。与一种实施方式结合所描述的特征除非这样的特征之间互不相容否则都适用于所有实施方式。
为避免疑义，要理解的是，针对本发明的一个方面所描述的特征可以单独或者以与一个或更多个其它特征适当地组合的形式包括在本发明的任何其它方面中。
附图说明
现在将仅通过举例的方式参照附图来描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的车辆的示意图；
图2是示出根据本发明的实施方式的车辆控制系统的框图，所述车辆控制系统包括在车辆控制系统的控制下的各种车辆子系统；
图3为根据本发明的实施方式的具有处于展开状态的旋钮的开关组的示意图；以及
图4为根据本发明的实施方式的具有处于缩回状态的旋钮的开关组的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的意在适合于越野用途的车辆100，也就是说车辆100适合于在与普通柏油路上使用。车辆100具有动力系129，动力系129包括连接至传动系130的、具有变速器124的发动机121。在实施例中，所示出的变速器124为自动变速器124。本发明的实施例也适用于在具有手动变速器、无级变速器或任何其他适合的变速器的车辆。
传动系130被布置成借助于前差速器135F和一对前驱动轴118来驱动一对前车轮111、112。传动系130还包括辅助传动系部分131，该辅助传动系部分131被布置成借助于辅助驱动轴或后驱传动轴132、后差速器135和一对后驱动轴139来驱动一对后车轮114、115。本发明的实施例适用于其中变速器被布置成仅驱动一对前轮或仅驱动一对后轮的车辆(即前轮驱动车辆或后轮驱动车辆)，或适用于可选择的两轮驱动车辆/四轮驱动车辆。在图1的实施例中，变速器124借助于动力传递单元(PTU)137可释放地连接至辅助传动系部分131，从而使得能够进行可选择的两轮驱动或四轮驱动操作。要理解的是，本发明的实施例可以适用于具有多于四个车轮的车辆、或适用于其中仅两个车轮(例如三轮车辆或四轮车辆或具有多于四个车轮的车辆的两个车轮)被驱动的车辆。
PTU 137能够操作于“高速比”或“低速比”配置下，在“高速比”或“低速比”配置下，其输入轴与输出轴之间的传动比被选择为高速比或低速比。高速比配置适合于一般道路或“公路上”操作，而低速比配置较适合于经过某些越野地形条件和诸如牵引的其它低速应用。
车辆100具有加速踏板161、制动踏板163和方向盘181。方向盘181具有安装至其的巡航控制选择器按钮181C。
车辆100具有被称为车辆控制单元(VCU)10的中央控制器。VCU 10接收来自设置在车辆100上的各种传感器和子系统12的多个信号并且向设置在车辆100上的各种传感器和子系统12输出多个信号。
图2更详细地示出了VCU 10。VCU 10控制多个车辆子系统12，多个车辆子系统12包括但不限于：发动机管理系统12a、变速器系统12b、电子助力转向单元12c(ePAS单元)、制动系统12d以及悬架系统12e。尽管示出了在VCU 10的控制下的五个子系统，但是实际上在车辆上可以包括更多数量的车辆子系统并且更多数量的车辆子系统均可以处于VCU 10的控制下。VCU 10包括子系统控制模块14，该子系统控制模块14经由线路13向车辆子系统12中的每个车辆子系统提供控制信号从而以适合于行驶条件(诸如车辆行驶经过的地形，被称为地形条件)的方式启动对子系统的控制。子系统12还经由信号线13与子系统控制模块14进行通信以反馈与子系统状态相关的信息。
VCU 10接收在16和17处总体表示的多个信号，该多个信号是从多个车辆传感器接收的并且代表与车辆运动和状态相关联的各种不同参数。如在下面进一步详细描述地，信号16、17提供或用于计算多个行驶条件指标(还被称为地形指标)，该地形指标指示车辆正行驶的条件的性质。本发明的一个有利特征是，VCU 10基于地形指标来确定各个子系统的最适合的控制模式，并且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VCU 10提供连续的传感器输出16的传感器，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；检测车辆的偏摆、侧倾和颠簸的偏摆传感器；车辆速度传感器；纵向加速度传感器；发动机扭矩传感器(或发动机扭矩估计器)；转向角传感器；方向盘速度传感器；梯度传感器(或梯度估计器)；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；加速度踏板位置传感器；以及纵向、横向、垂向运动传感器。
在其它实施例中，可以仅使用上述传感器的选集。VCU 10还接收来自车辆的电子助力转向单元(ePAS单元12c)的信号，该信号用以指示施加于车轮的转向力(由驾驶员施加的转向力与由ePAS单元12c施加的转向力相结合)。
车辆100还设置有多个传感器，该多个传感器向VCU 10提供离散传感器输出信号17，离散传感器输出信号17包括巡航控制状态信号(开、关“ON/OFF”)、分动器或PTU 137状态信号(传动比是被设置成高范围还是低范围)、山地缓降控制(HDC)状态信号(ON/OFF)、拖车连接状态信号(ON/OFF)、用以指示稳定性控制系统(SCS)一直处于启用状态的信号(ON/OFF)、挡风玻璃刮水器信号(ON/OFF)、空气悬架底盘高度状态信号(HI/LO)、以及动态稳定性控制(DSC)信号(ON/OFF)。
VCU 10包括：估计器模块或处理器18形式的评估装置；以及选择器模块或处理器20形式的计算和选择装置。最初，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的第一阶段，传感器输出16中的各种传感器输出被用于得出多个地形指标。在估计器模块18的第一阶段，从车轮速度传感器得到车辆速度，从车轮速度传感器得到车轮加速度，从车辆纵向加速度传感器得到车轮上的纵向力，以及从被布置成检测偏摆、颠簸和侧倾的运动传感器得到发生车轮滑移的扭矩(如果发生车轮滑移)。在估计器模块18的第一阶段内所执行的其它计算包括：车轮惯性扭矩(与使旋转的车轮加速或减速相关联的扭矩)；“行进连续性”(对车辆是否起动和停止的评估，例如可以是在车辆在岩石地形上行驶时的情况)；空气动力阻力；偏摆速率；以及横向车辆加速度。
估计器模块18还包括计算以下地形指标的第二阶段：(基于车轮惯性扭矩、车辆上的纵向力、空气动力阻力以及车轮上的纵向力的)表面滚动阻力；(基于横向加速度和来自方向盘传感器的输出的)方向盘181上的转向力；(基于车轮上的纵向力、车轮加速度、SCS活动和指示车轮是否已经发生滑移的信号的)车轮纵向滑移；(根据所测量的横向加速度和偏摆与预测的横向加速度和偏摆相比所计算的)横向摩擦力；以及褶皱检测(指示洗衣板型表面的高频率、低幅值车轮高度刺激)。
SCS活动信号是从来自SCS ECU(未示出)的若干输出得到的，其包含指示DSC活动、TC活动、ABS活动、对各个车轮的制动介入以及从SCS ECU至发动机的发动机扭矩减小请求的动态稳定性控制(DSC)功能、牵引力控制(TC)功能、ABS和HDC算法。所有这些都指示已经发生滑移事件并且SCS ECU已采取行动来控制滑移事件。估计器模块18还使用来自车轮速度传感器的输出来确定车轮速度变化和褶皱检测信号。
基于挡风玻璃刮水器信号(ON/OFF)，估计器模块18还计算挡风玻璃刮水器处于ON状态有多长时间(即雨持续时间信号)。
VCU 10还包括道路崎岖度模块24，该道路崎岖度模块24用于基于空气悬架传感器(底盘高度传感器)和车轮加速度计来计算地形崎岖度。从道路崎岖度模块24输出崎岖度输出信号26形式的地形指标信号。
在估计器模块18内将对车轮纵向滑移估计和横向摩擦力估计的估计值彼此进行比较作为真实性检查。
针对车轮速度变化和褶皱输出的计算、表面滚动阻力估计、车轮纵向滑移和褶皱检测连同摩擦力真实性检查从估计器模块18输出，并且提供地形指标输出信号22以用于VCU 10内的进一步的处理，地形指标输出信号22指示车辆行驶经过的地形的性质。
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，以用于基于车辆行驶经过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些车辆子系统控制模式是最适合的。通过基于来自估计模块18和道路崎岖度模块24的地形指标信号22、26分析不同控制模式中的每种控制模式适合的概率来确定最适合的控制模式。
在给定子系统控制模式下(在VCU 10的操作的“自动模式”或“自动条件”下)，响应于来自选择器模块20的控制输出信号30以及在不需要驾驶员输入的情况下，可以自动控制车辆子系统12。替选地，车辆子系统12可以在给定子系统控制模式下根据经由人机接口(HMI)模块32的(在VCU 10的操作的“手动模式”或“手动条件”下的)手动用户输入进行操作。因此，用户确定子系统将在哪个子系统控制模式下进行操作。HMI模块32包括显示屏(未示出)和用户可操作的开关组170(图4)。用户可以经由开关组170在VCU 10的操作的手动模式与自动模式(或条件)之间进行选择。当VCU 10操作于手动模式或条件下时，开关组170还使得用户能够选择所期望的子系统选择控制模式。
要理解的是，子系统控制器14本身可以经由信号线13直接控制车辆子系统12a-12e，或替选地，每个子系统可以设置有与它自己相关联的中间控制器(在图1中未示出)以用于提供对相关子系统12a-12e的控制。在后一种情况下，子系统控制器14可以仅控制用于子系统12a-12e的最适合的子系统控制模式的选择，而不是实施用于子系统的实际控制步骤。该中间控制器或每个中间控制器实际上可以形成主要子系统控制器14的整体的部分。
当操作于自动模式下时，借助于三个阶段处理来实现对最适合的子系统控制模式的选择：
(1)针对每种类型的控制模式，基于地形指标来执行对控制模式适合于车辆行驶经过的地形的概率的计算；
(2)对针对当前控制模式的概率与针对其它控制模式的概率之间的“正差”进行积分；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。
现在将更加详细地描述关于阶段(1)、(2)和(3)的具体步骤。
在阶段(1)中，道路崎岖度输出26形式的连续地形指标信号和来自估计器模块18的输出22被提供至选择器模块20。选择器模块20还从车辆上的各种传感器直接接收离散地形指标17，离散地形指标17包括分动器状态信号(传动比是被设置成高范围还是低范围)、DSC状态信号、巡航控制状态(车辆的巡航控制系统是处于开“ON”还是处于关“OFF”)、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用于基于从传感器直接接收的离散地形指标信号17以及由估计器模块计算18和道路崎岖度模块24分别计算的连续地形指标22、26来计算用于车辆子系统的最适合控制模式。
控制模式通常包括：草地/碎石/雪地控制模式(GGS模式)，其适合于车辆在草地、碎石或雪地地形中行驶的情况；泥地/凹地控制模式(MR模式)，其适合于车辆在泥泞和凹陷地形中行驶的情况；岩石爬行/巨石模式(RB模式)，其适合于车辆在岩石或巨石地形中行驶的情况；沙地模式，其适合于车辆在沙地地形(或深软雪地)行驶的情况；以及特殊程序OFF模式(SP OFF模式或SPO模式)，对于所有地形条件特别是在高速公路和普通道路的车辆行驶而言其是适合的折衷模式或通用目的模式。还设想到许多其它的控制模式。
根据地形的摩擦力和地形的崎岖度对不同的地形类型进行分组。例如，将草地、碎石和雪地共同归类为提供低摩擦力的、光滑表面的地形是适合的，以及将岩石地形和巨石地形共同归类为高摩擦力、极高崎岖度的地形是适合的。
针对每个子系统控制模式，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适合的概率。选择器模块20包括可调谐的数据映射(map)，该可调谐的数据映射将连续地形指标22、26(例如车辆速度、道路崎岖度、转向角)与特定控制模式适合的概率相关联。每个概率值通常取0与1之间的值。因此，例如如果车辆速度相对缓慢，则车辆速度计算可能返回针对RB模式的0.7的概率，而如果车辆速度相对较高，则针对RB模式的概率将大大降低(例如0.2)。这是因为较高车辆速度不太可能指示车辆正在行驶经过岩石或巨石地形。
另外，针对每个子系统控制模式，还使用离散地形指标17(例如拖车连接状态ON/OFF、巡航控制状态ON/OFF)中的每个离散地形指标来计算关于控制模式GGS、RB、Sand、MR或SP OFF中的每种控制模式的相关联概率。因此，例如如果车辆的驾驶员开启巡航控制，则SPOFF模式适合的概率相对较高，而MR控制模式适合的概率将较低。
针对不同子系统控制模式中的每个子系统控制模式，如上所述地基于从连续或离散地形指标17、22、26中的每个地形指标得出的针对该控制模式的各个概率来计算组合概率值Pb。在以下等式中，针对每种控制模式，针对每个地形指标所确定的各个概率由a、b、c、d...n来表示。针对每种控制模式的组合概率值Pb则计算如下：
Pb＝(a.b.c.d....n)/((a.b.c.d...n)+(1-a).(1-b).(1-).(1-d)....(1-n))
任何数量的各个概率可以被输入至概率算法20a，并且被输入至概率算法的任何一个概率值本身可以是组合概率函数的输出。
一旦计算出针对每种控制模式的组合概率值，则在选择器模块20内选择对应于具有最高概率的控制模式的子系统控制程序，并且提供与此相关的指示的输出信号30被提供至子系统控制模块14。基于多个地形指标使用组合概率函数的益处是：与使得选择单独基于仅单个地形指标相比，某些指标当结合在一起时可能使控制模式(例如GGS或MR)或多或少变得可能。
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内连续实施积分处理，以确定是否有必要从当前控制模式改变至替选控制模式中之一。
积分处理的第一步骤是确定是否存在针对替选控制模式中的每种控制模式的组合概率值与针对当前控制模式的组合的概率值之间进行比较的正差。
举例来说，假定当前控制模式是具有0.5的组合概率值的GGS。如果针对沙地控制模式的组合概率值为0.7，则计算两个概率之间的正差(即0.2的正差值)。关于时间对正差值进行积分。如果该差值保持为正并且积分值达到预定改变阈值(被称为改变阈值)，或积分值达到多个预定的改变阈值中之一，则选择器模块20确定当前地形控制模式(GGS)被更新为新的替选控制模式(在该示例中为沙地模式)。然后从选择器模块20向子系统控制模块14输出控制输出信号30以发起用于车辆子系统的沙地控制模式。
在阶段(3)中，对概率差进行监视，并且如果在积分处理期间的任一点处，概率差从正值改变至负值，则取消积分处理并且将积分处理重置为零。类似地，如果针对其它替选控制模式(即不同于沙地控制模式)中之一的积分值在得到针对沙地控制模式的概率结果之前达到预定的改变阈值，则取消针对沙地控制模式的积分处理并且将该积分处理重置为零，而选择具有较高概率差的其它替选控制模式。
开关组
如上所述，车辆100具有HMI模块32，HMI模块32包括在图3中示意性示出的用户可操作开关组170。开关组170使得用户能够在操作的自动条件和手动条件之间对VCU 10进行切换(toggle)。
开关组170具有框架170F，该框架170F支承与开关组170相关联的开关装置(switchgear)。开关组170具有连接至多稳态旋转开关(未示出)的旋钮172。可以在如图3所示的露出位置或展开位置与如图4所示的缩回位置之间移动旋钮172。在露出位置处，旋钮172高出于围绕旋钮172的面板172P。在所示实施例中，在面板上跨越大约140°的弧度在围绕旋钮172的圆周间隔分开的位置处标注了图标172a-172e，但是其它角度和其它数量的模式也是有用的。图标172a-172e可以选择性地被示出，以指示对其中子系统12正在进行操作的控制模式的识别。
在面板172P的剩余部分处还设置有其它开关171a、171b，以使得驾驶员能够经由开关171a启用山地缓降控制(HDC)功能，并且能够经由开关171b选择PTU 137的所需传动比(“高”或“低”)。
开关组的另外的开关171c能够使车辆的SCS系统被启用或停用、使得能够对底盘高度进行调整、使得能够选择“eco”模式以及使得能够选择自动速度限制器(ASL)功能。
旋钮172具有大致圆柱形的圆柱部分174，圆柱部分174具有其相对于面板172b基本上正交定向的圆柱轴。旋钮172具有上面板175，上面板175含有单词“自动(AUTO)”。当旋钮172处于缩回位置时，面板175的指示灯175L被点亮，从而指示VCU 10已经采取自动条件，在该自动条件下VCU 10自动选择适合的子系统控制模式。
当旋钮172处于露出位置时，指示灯175L熄灭，从而指示VCU 10已经采取手动条件。借助于通过按压面板175所触发的弹簧机构来在露出位置与缩回位置之间移动旋钮172。诸如电伺服等其他布置也是有用的。在一些实施例中，开关被集成到旋钮172中，使得按压面板175单独致动开关以在自动条件与手动条件之间进行切换。在一些实施例中，开关被定位成使得施加于旋钮172的基本上任何露出部分(包括轮缘172R)的足够的轴向压力引起开关的致动。旋钮172可以被配置成在开关被致动时进行相对较小的轴向平移，从而向用户提供触觉反馈，随后当在露出位置与缩回位置之间移动旋钮172时进行相对较大的轴向平移，或反之亦然。
旋钮172被配置成使得轮缘172R可以被用户抓握并且可以绕圆柱部分174的圆柱轴旋转。开关组170被布置成使得VCU 10可以基于由开关组170输出的信号来确定用户沿哪个方向旋转轮缘172R。在示例中，轮缘172R设置了具有凸边的圆周面，该具有凸边的圆周面被布置成便于用户用他们的手指抓握旋钮172。
轮缘172R的旋转是借助于定位器机构以大约10°-20°的离散角增量来换档(index)的。这使得触觉反馈被提供至用户，从而确认旋钮172何时已旋转通过离散角增量中之一。其他角度和其他布置也是有用的。轮缘172R在不被开关组170限制的情况下可以沿任一方向旋转任意圈数。
在一些实施例中，当VCU 10处于手动条件时，将轮缘172R沿顺时针(或逆时针)方向旋转两个增量使得VCU 10采取对应于图标172a-172e的模式，图标172a-172e被定位成沿顺时针(或逆时针)方向邻近对应于当前所选模式的图标。如果不存在这样的图标，则VCU10不采取动作，并且当前所选模式保持为被选择。如果用户将旋钮172R沿给定方向旋转仅单个增量，当在规定时间段(诸如1秒或任何其他适合的时段)内沿该方向没有另外的增量的情况下，则不发生控制模式的改变。该特征减少了用户无意中改变所选择的模式的风险。要理解的是，可能需要任何规定次数的递增旋转，以使得能够发生模式改变。此外，任何规定时间段可以被设置成：在该规定时间段内，发生规定数量的递增(或另外地或替代地，任何两个连续的递增)。
在一些实施例中，用户被要求将轮缘172R旋转仅一个递增，以传讯(signal)改变模式的要求。
在一些实施例中，除了在VCU 10处于手动条件下时旋转旋钮172的边缘172R以改变控制模式之外或替代于在VCU 10处于手动条件下时旋转旋钮172的边缘172R以改变控制模式，旋钮172可以被配置成使得模式改变可以通过圆柱174的旋转来实现。在一些实施例中，轮缘172R可以进行旋转而圆柱174保持静止，而在一些替选实施例中，轮缘172R和圆柱174可以被布置成一起旋转。在一些实施例中，轮缘172R和圆柱174可以例如固定地耦接或一体地形成。
在一些实施例中，VCU 10可以被配置成仅在已经确定用户已完成旋转轮缘172R的情况下使得在用户选择该模式之后手动选择给定控制模式。VCU 10可以在已经检测到上次增量旋转之后在允许发生模式改变之前等待规定的时间段，例如高达大约2秒。在一些实施例中，VCU 10可以被布置成在已经确定用户已从旋钮172释放了他们的抓握之后的预定时间实现模式改变。
在一些实施例中，VCU 10可以被布置成在允许模式改变之前验证一个或更多个规定车辆设置或参数适合于用户希望选择的模式。例如，VCU10可以检查从所选择的PTU传动比、所选择的底盘高度和/或一个或更多个其他设置中选择的一个或更多个。如果设置不适合用户所希望选择的模式，则VCU 10可以被配置成保持处于当前控制模式，直到确定设置是适合的为止。在此期间，VCU 10可以使当前所选模式的图标保持点亮。在一些实施例中，与用户希望VCU 10采取的模式的图标相对应的图标可以被布置成例如通过闪烁间歇地点亮。可以向用户通知由VCU 10所识别的设置的一个或更多个缺陷。如果一个或更多个缺陷在规定时间段内没有被纠正，或在一些实施例中，如果纠正一个或更多个缺陷的尝试在规定时段内未开始，则VCU 10可以被配置成好像用户没有要求改变模式一样而进行操作。也就是说，不再显示与缺陷有关的信息，并且使与所提出的模式相对应的图标的闪烁终止。
要理解的是，当用户启用VCU 10的自动条件时，VCU 10控制车辆子系统操作于由VCU 10确定的最适合控制模式下。旋钮172采取缩回位置，并且用户对轮缘172R的任何旋转不会引起所选择的控制模式的改变。更确切地，用户对轮缘172R的任何旋转被VCU 10忽略。
如果VCU 10处于自动条件同时手动条件被启用，则VCU 10控制车辆子系统自动采取SPO模式，SPO模式是意在针对普通道路用途和轻型越野用途提供车辆子系统调整/设置的最佳折衷的模式。旋钮172还采取露出位置。对应于SPO模式的图标172a被点亮。
如果用户希望选择除SPO模式之外的模式，他或她可以抓握轮缘172R并且沿顺时针方向旋转轮缘172R来选择适合的模式。如果将轮缘172R旋转两个换档角增量并且用户等待2秒，则VCU 10采取GGS模式。图标172a不再被点亮，而图标172b变亮。如果将轮缘172R旋转两个另外的角增量，则车辆将采取MR模式，并且图标172b将不再被点亮，而替代地图标172c将被点亮，依次类推。如上所述，角增量的数量可以是任何适合的数量，诸如1、3或任何其它适当的数量。
因此，要理解的是，在上次选择自动条件时轮缘172R的角位置与在随后选择手动条件时对VCU 10将采取的控制模式的确定无关。与在上次使旋钮172缩回时所选择的控制模式无关地，当随后使旋钮172露出时，VCU 10选择SPO控制模式。因为在没有限制(由于不存在限制旋转的特征，诸如用以防止沿给定方向进一步旋转的端部止动)的情况下自由旋转轮缘172R，所以轮缘172R的实际(绝对的)角位置是无关紧要的。要理解的是，如果不采用该特征并且要求轮缘172R位于规定的绝对旋转位置以便选择SPO模式，则当从VCU 10的自动条件转变至手动条件时，将需要通过开关组170进行轮缘172R的另外(自动的)致动。例如，如果在用户选择VCU 10的自动条件之前轮缘172R已经被设置成选择RB模式，则当随后选择手动模式时将需要开关组170来将轮缘172R从对应于RB模式的位置旋转至对应于SPO模式的位置。另外，将会需要潜在复杂故障保护对策。
要理解的是，在一些替选实施例中，当自动条件被取消选定并且采取手动条件时，VCU 10可以被布置成保持处于VCU 10在处于自动条件时自动选择的行驶模式，直到用户通过轮缘172R的旋转选择不同的行驶模式为止。因此，当选择了手动条件时，对应于当前(自动地)选择的行驶模式的图标172a-172e保持点亮。如果VCU 10被配置成使得在VCU 10处于自动条件下时图标172a-172e未被点亮，则在采取手动条件时对应于当前所选行驶模式的图标被点亮。
要理解的是，其它布置也是有用的。
要理解的是，在一些实施方式中，VCU 10被配置成：在接通时(在驾驶员起动车辆100时)，VCU 10采取在上次发生关闭时(即，当驾驶员停止车辆时)所选择的操作条件(自动或手动操作条件)。在一些实施方式中，在关闭时，旋钮172可以保持在同一(露出或缩回)位置，使得在接通之前用户可以容易地确定VCU 10在接通操作之后将在何条件下进行操作。
要理解的是，在接通时，如果VCU 10继续操作于自动条件，则VCU 10被配置成采取SPO模式，但是也可使用其它设置。
贯穿本申请的说明书和权利要求书，词语“包括”和“包含”以及这些词语的变型(例如“包括有”和“包含有”)意味着“包括但不限于”，并且不意在(并且不)排除其它部分、添加物、部件、整数和步骤。
贯穿本申请的说明书和权利要求书，除非上下文另外要求，否则单数涵盖复数。特别地，在使用不定冠词的地方，除非上下文另外要求，否则说明书应被理解为考虑了复数以及单数。
结合本发明的特定方面、实施方式或者示例所描述的特征、整数、特性、混合物、化学根或者组应被理解成除非互不相容否则都适用于本文中所描述的任何其它方面、实施方式或者示例。
本申请要求申请号为GB1215954.7的UK专利申请的优先权，并且该文献的全部内容以及申请号为GB1111288.5、GB1211910.3和GB1202427.9的共同未决的UK专利申请的内容通过引用明确合并到本文中。

Claims (22)

1.一种机动车辆控制系统，所述机动车辆控制系统用于依据所选择的行驶表面控制多个车辆子系统以多种子系统配置模式进行操作，所述控制系统能够操作于手动操作模式和自动操作模式，在所述手动操作模式下，用户能够选择所述行驶表面，在所述自动操作模式下，所述控制系统能够操作成自动地选择所述行驶表面；
其中，所述控制系统能够借助于用户可操作的输入设备在所述手动操作模式与所述自动操作模式之间进行切换；以及
其中，当操作于所述自动操作模式并且经由所述用户可操作的输入设备进行了从所述自动操作模式至所述手动操作模式的改变时，所述控制系统被配置成选择默认子系统配置模式。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述默认子系统配置模式包括在所述控制系统上一次处于所述手动操作模式时所选择的子系统配置模式。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述默认子系统配置模式包括通用行驶表面/子系统配置模式。
4.根据权利要求1或3所述的控制系统，其中，所述默认子系统配置模式独立于在所述自动操作模式下所选择的子系统配置模式。
5.根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述默认子系统配置模式独立于在所述自动操作模式下所选择的子系统配置模式。
6.根据权利要求1或3所述的控制系统，其中，所述默认子系统配置模式独立于在所述控制系统上一次处于所述手动操作模式时所选择的子系统配置模式。
7.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述默认子系统配置模式独立于在所述控制系统上一次处于所述手动操作模式时所选择的子系统配置模式。
8.根据权利要求1或3所述的控制系统，其中，所述默认子系统配置模式独立于在所述控制系统上一次处于所述手动操作模式时所述用户可操作的输入设备的位置。
9.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述默认子系统配置模式独立于在所述控制系统上一次处于所述手动操作模式时所述用户可操作的输入设备的位置。
10.一种用于车辆控制系统的控制设备，所述控制系统被设置成依据所选择的行驶表面来控制多个车辆子系统以多种子系统配置模式进行操作，所述控制系统能够操作于手动操作模式和自动操作模式，在所述手动操作模式下，用户能够选择所述行驶表面，在所述自动操作模式下，所述控制系统能够操作成自动地选择所述行驶表面；
其中，所述控制设备被配置成在手动操作模式位置与自动操作模式位置之间进行移位，在所述手动操作模式位置，所述用户能够操纵所述控制设备以选择所述行驶表面，在所述自动操作模式位置，阻止所述用户操纵所述控制设备来选择所述行驶表面。
11.根据权利要求10所述的控制设备，所述控制设备被配置成在所述手动操作模式位置与所述自动操作模式位置之间轴向地移位。
12.根据权利要求10或11所述的控制设备，其中，在所述自动操作模式位置，所述控制设备部分地或完全地凹进至少部分地围绕所述控制设备的装饰板或壳体中。
13.根据权利要求12所述的控制设备，其中，在所述自动操作模式位置，按压所述控制设备使得所述控制设备轴向地移动至所述手动操作模式位置，在所述手动操作模式位置，所述控制设备从所述装饰板或壳体凸出。
14.一种用于车辆控制系统的控制设备，所述控制系统被设置成依据所选择的行驶表面来控制多个车辆子系统以多种子系统配置模式进行操作，所述控制系统能够操作于手动操作模式和自动操作模式，在所述手动操作模式下，用户能够选择所述行驶表面，在所述自动操作模式下，所述控制系统能够操作成自动地选择所述行驶表面；
其中，所述控制系统包括用户可操作的输入设备，所述用户可操作的输入设备被配置成：在所述手动操作模式下由所述用户旋转，从而选择所述行驶表面；以及由所述用户轴向地移位以在所述手动操作模式与所述自动操作模式之间进行切换。
15.根据权利要求14所述的控制设备，其中，在所述控制系统的所述手动操作模式下，所述用户可操作的输入设备的顺时针旋转使得能够按照第一顺序次序选择所述行驶表面，以及所述用户可操作的输入设备的逆时针旋转使得能够按照相反的顺序次序选择所述行驶表面。
16.根据权利要求15所述的控制设备，其中，在所述控制系统的所述手动操作模式下，当已经沿第一方向旋转所述用户可操作的输入设备以按照相应的顺序选择上一行驶表面时，所述控制设备沿所述第一方向的进一步旋转保持所选择的行驶表面而不会使得选择不同的行驶表面。
17.根据权利要求14至16中的任意一项所述的控制设备，其中，在从所述手动操作模式选择所述自动操作模式之后，随后选择所述手动操作模式将使得选择默认子系统配置模式，所述默认子系统配置模式独立于所述用户可操作的输入设备的旋转位置以及/或者独立于先前选择的子系统配置模式。
18.根据权利要求14至16中的任意一项所述的控制设备，其中，当所述控制系统处于所述手动操作模式时，机械止动器防止所述用户可操作的输入设备旋转超过顺序中的上一行驶表面。
19.根据权利要求17所述的控制设备，其中，当所述控制系统处于所述手动操作模式时，机械止动器防止所述用户可操作的输入设备旋转超过顺序中的上一行驶表面。
20.根据权利要求19所述的控制设备，所述控制设备被自动地配置成在从自动操作模式切换至手动操作模式时控制所述用户可操作的输入设备选择所述默认子系统配置模式。
21.一种车辆，包括根据权利要求1至9中的任意一项所述的控制系统或者根据权利要求10至20中的任意一项所述的控制设备。
22.一种用于控制机动车辆系统的方法，包括：依据所选择的行驶表面来控制多个车辆子系统以多种子系统配置模式进行操作，
在手动操作模式下，所述方法包括允许用户选择所述行驶表面，以及在自动操作模式下，所述方法包括自动地选择所述行驶表面；
所述方法包括：响应于接收到借助于用户可操作的输入设备的用户输入，在所述手动操作模式与所述自动操作模式之间进行切换，
所述方法包括：当操作于所述自动操作模式并且经由所述用户可操作的输入设备请求了从所述自动操作模式到所述手动操作模式的改变时，选择默认子系统配置模式。
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