CN112238854A - 用于控制车辆速度以防止或尽可能防止侧翻的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于控制车辆速度以防止或尽可能防止侧翻的系统和方法。一种系统包括控制器，该控制器被构造成确定在道路上行驶的车辆的车辆参数。控制器被构造成确定关于道路的最大速度限制，确定道路的曲率，基于车辆参数和道路的曲率确定车辆的侧翻速度限制；并且响应于侧翻速度限制小于最大速度限制，将车辆的车辆速度设置为小于车辆的侧翻速度限制。
Description
技术领域
本公开大体上涉及用于控制车辆速度以防止车辆侧翻的系统和方法。
背景
自主或半自主车辆(例如，卡车、长途运输车、小汽车、公共汽车、小型货车等)或者手动操作的车辆常常在具有曲率的道路上行驶。如果车辆的重心相对于地面实质上升高，卡车和长途运输车可能正是这种情况，那么这些车辆容易侧翻，尤其是在弯曲道路上行驶时。例如，如果车辆速度过快，则车辆在弯曲道路上行驶时可能侧翻。
概述
本文描述的实施例大体上涉及用于基于车辆在其上行驶的道路的曲率来确定侧翻速度限制并且在某些实施例中还使用一个或更多个环境因素来确定侧翻速度限制的系统和方法。然后，该系统和方法能够基于侧翻速度限制来控制车辆的速度，从而在车辆在弯曲道路上行驶时防止或尽可能防止车辆侧翻。
在一些实施例中，系统包括控制器，该控制器被构造成确定在道路上行驶的车辆的车辆参数。控制器还被构造成确定关于道路的最大速度限制，确定道路的曲率，基于车辆参数和道路的曲率确定车辆的侧翻速度限制，并且响应于侧翻速度限制小于最大速度限制，将车辆的车辆速度设置为小于车辆的侧翻速度限制。
在一些实施例中，方法包括确定在道路上行驶的车辆的车辆参数。方法还包括确定关于道路的最大速度限制，确定道路的曲率，基于车辆参数和道路的曲率确定车辆的侧翻速度限制，并且响应于侧翻速度限制小于最大速度限制，将车辆的车辆速度设置为小于车辆的侧翻速度限制。
在一些实施例中，非暂时性计算机可读介质存储指令，该指令在由处理器执行时引起操作，这些操作包括：确定在道路上行驶的车辆的车辆参数；确定道路的最大速度限制；确定道路的曲率；基于车辆参数和道路的曲率确定车辆的侧翻速度限制；并且响应于侧翻速度限制小于最大速度限制，将车辆的车辆速度设置为小于车辆的侧翻速度限制。
应该认识到，前述构思和以下更详细讨论的附加构思的所有组合被设想为本文公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的主题的一部分。
本公开的方面可以在下面的一个或更多个实施例中实现：
1)一种用于控制车辆速度的系统，包括：
控制器，其构造成：
确定在道路上行驶的车辆的车辆参数；
确定关于所述道路的最大速度限制；
确定所述道路的曲率；
基于所述车辆参数和所述道路的曲率确定所述车辆的侧翻速度限制；和
响应于所述侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆的车辆速度设置为小于所述车辆的所述侧翻速度限制。
2)根据1)所述的系统，其中，所述控制器还被构造成向用户指示所述侧翻速度限制。
3)根据1)或2)所述的系统，其中，所述车辆参数包括所述车辆的车辆质量、车辆高度、车辆宽度或车辆长度中的至少一个。
4)根据3)所述的系统，其中，所述控制器还被构造成：
响应于所述侧翻速度限制大于所述最大速度限制，将所述车辆速度设置为对应于所述最大速度限制。
5)根据1)、2)或4)所述的系统，其中，所述控制器还被构造成：
确定所述车辆在其上行驶的所述道路的道路坡度；和
基于所述道路坡度调整所述车辆的变速器以保持所述车辆速度小于所述侧翻速度限制。
6)根据1)、2)或4)所述的系统，其中，所述车辆是挂车，并且其中所述控制器被构造成使用公式1确定所述侧翻速度限制：
其中，m是车辆的质量，v是车辆的速度，k是道路的曲率，h是车辆的高度，l是车辆的长度，以及g是重力。
7)根据1)、2)或4)所述的系统，其中，所述车辆是罐车，并且其中所述控制器被配置成使用公式2确定所述侧翻速度限制：
其中，m是车辆的质量，v是车辆的速度，k是道路的曲率，h是车辆的高度，l是车辆的长度，以及g是重力。
8)根据1)、2)或4)所述的系统，其中，所述控制器还被构造成：
确定环境因素；
确定时间因素；
确定光因素；
基于所确定的侧翻速度限制和所确定的环境因素、所确定的时间因素和所确定的光因素中的至少一个来确定调整后的侧翻速度限制；和
响应于所述调整后的侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆速度设置为小于所述车辆的所述调整后的侧翻速度限制。
9)根据8)所述的系统，其中，所述环境因素包括干燥道路条件、潮湿道路条件、有雪道路条件或道路上的风的风速中的至少一个，并且其中所述时间因素对应于所述车辆在道路上行驶的一天中的时刻，并且其中所述光因素对应于道路上的环境光的量。
10)根据8)所述的系统，其中，所述控制器还被构造成向用户指示所述调整后的侧翻速度限制。
11)根据8)所述的系统，其中，所述控制器还被构造成：
响应于所述调整后的侧翻速度限制大于所述最大速度限制，将所述车辆速度设置为对应于所述最大速度限制。
12)一种用于控制车辆速度的方法，包括：
确定在道路上行驶的车辆的车辆参数；
确定关于所述道路的最大速度限制；
确定所述道路的曲率；
基于所述车辆参数和所述道路的曲率确定所述车辆的侧翻速度限制；和
响应于所述侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆的车辆速度设置为小于所述车辆的所述侧翻速度限制。
13)根据12)所述的方法，还包括向用户指示所述侧翻速度限制。
14)根据12)或13)所述的方法，其中，所述车辆参数包括所述车辆的车辆质量、车辆高度、车辆宽度或车辆长度中的至少一个。
15)根据14)所述的方法，还包括：
响应于所述侧翻速度限制大于所述最大速度限制，将所述车辆速度设置为对应于所述最大速度限制。
16)根据12)、13)或15)所述的方法，还包括：
确定所述车辆在其上行驶的所述道路的道路坡度；和
基于所述道路坡度调整所述车辆的变速器以保持所述车辆速度小于所述侧翻速度限制。
17)根据12)、13)或15)所述的方法，其中，所述车辆是挂车，并且其中所述侧翻速度限制使用公式1来确定：
其中，m是车辆的质量，v是车辆的速度，k是道路的曲率，h是车辆的高度，l是车辆的长度，以及g是重力。
18)根据12)、13)或15)所述的方法，其中，所述车辆是罐车，并且其中所述侧翻速度限制使用公式2来确定：
其中，m是车辆的质量，v是车辆的速度，k是道路的曲率，h是车辆的高度，l是车辆的长度，以及g是重力。
19)根据12)、13)或15)所述的方法，还包括：
确定环境因素；
确定时间因素；
确定光因素；
基于所确定的侧翻速度限制和所确定的环境因素、所确定的时间因素或所述光因素中的至少一个来确定调整后的侧翻速度限制；和
响应于所述调整后的侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆的车辆速度设置为小于所述车辆的所述调整后的侧翻速度限制。
20)一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时引起操作，所述操作包括：
确定在道路上行驶的车辆的车辆参数；
确定关于所述道路的最大速度限制；
确定所述道路的曲率；
基于所述车辆参数和所述道路的曲率确定所述车辆的侧翻速度限制；和
响应于所述侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆的车辆速度设置为小于所述车辆的所述侧翻速度限制。
附图说明
根据结合附图进行的下面的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更充分明显。应理解，这些附图仅描绘了根据本公开的数个实施方式且因此不应被视为限制本公开的范围，本公开将通过使用附图以另外的具体说明和细节被描述。
图1是根据实施例的包括控制器的车辆的示意图。
图2是根据实施例的图1的车辆的控制器的示意框图。
图3是根据实施例的可由图2的控制器使用来确定图1的车辆的侧翻速度限制的各种参数的示意框图。
图4是根据实施例的车辆的后透视图，该车辆包括具有矩形车厢和在弯曲道路上行驶时作用在车辆上的各种力的挂车。
图5A是根据实施例的包括运载液体的罐车的车辆的后视图，并且图5B示出了在弯曲道路上行驶时液体在罐车中的位置。
图6A-图6B是根据实施例的用于基于车辆在其上行驶的道路的曲率来控制车辆的速度的方法的示意流程图。
在整个下述详细描述中，参考附图。在附图中，除非上下文另外规定，否则相似的符号通常标识相似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意图是限制性的。可以利用其它实施方式，并且可以做出其它改变而不偏离此处提出的主题的精神或范围。将容易理解，如在本文大体上描述的以及在图中示出的本公开的方面可以在各种各样的不同配置中被布置、替换、组合和设计，所有配置都被明确地设想并构成本公开的一部分。
详细描述
本文描述的实施例大体上涉及用于基于车辆在其上行驶的道路的曲率以及在某些实施例中使用环境因素来确定侧翻速度限制的系统、装置和方法。然后，该系统、方法和装置能够基于侧翻速度限制来控制车辆的速度，从而在车辆在弯曲道路上行驶时防止或尽可能防止车辆侧翻。
自主、半自主或手动操作的车辆经常在具有曲率的道路上(即，在弯曲的道路上)行驶。如果车辆行驶过快，则在车辆在这种弯曲道路上行驶时作用于车辆上的离心力会使车辆侧翻。这对于牵引车和长途运输车来说尤其如此，牵引车和长途运输车通常具有较高的重心和较大的重量，这使得它们更容易在弯曲道路上行驶时翻倒。巡航控制和自动驾驶系统可以基于用户设定的速度、车辆的速度限制、车辆的燃料效率和/或道路上其他车辆的存在来控制车辆的速度。这些系统未考虑道路曲率。
本文描述的系统和方法的各种实施例可以提供一个或更多个益处，这些益处包括例如：(1)基于道路的曲率控制车辆速度，以防止或尽可能防止车辆侧翻；(2)使用环境参数诸如潮湿道路条件、干燥道路条件或有雪的道路条件以及道路坡度或斜度来控制车辆速度，以防止或尽可能防止潜在的车辆侧翻；以及(3)允许与现有系统(例如，自主车辆控制或巡航控制系统)的简单集成。
图1是根据实施例的包括控制器170的车辆10的示意框图。如图1所示，车辆10通常包括动力系统(powertrain)100、车辆子系统120、操作者输入/输出(I/O)设备130、可通信地耦合到车辆10的一个或更多个部件的传感器140以及控制器170。应当理解，虽然图1将车辆10示出为包括特定的动力系统100，但是车辆10可以包括任何其他动力系统(例如，自动的、纯电力驱动的动力系统或任何其他合适的动力系统)。车辆10可以包括自主或半自主车辆，例如卡车、公共汽车、牵引车挂车等。在各种实施例中，车辆10可以是包括沿路线行驶的多个车辆的车辆队列(platoon)的一部分。队列中包括的每个车辆可以基本上类似于车辆10。
根据示例实施例，车辆10的动力系统100被构造为串联式混合动力系统。在其他实施例中，动力系统100可以被构造为并联式混合动力系统或全电动动力系统。在一些实施例中，车辆10的动力系统100被构造成另一种类型的混合动力系统。在一些实施例中，动力系统100被构造成传统的非混合的非电动动力系统。在这样的实施例中，与动力系统100的混合部分相关联的能量储存设备109、逆变器107和EM设备106被排除。车辆10可以是道路(on-road)车辆或越野(off-road)车辆，包括但不限于，长途运输卡车、中距离卡车(例如，轻型卡车)、小汽车(例如，轿车、掀背式汽车、双座轿车等)、公共汽车、厢式货车、垃圾车、运货卡车和任何其他类型的车辆。因此，本公开适用于多种实施方式。在一些布置中，车辆10可以是自主或半自主车辆，使得其至少一些操作由控制器170自主控制。
车辆10的部件可以使用任何类型和任何数量的有线或无线连接彼此通信或与外部部件通信。例如，有线连接可以包括串行电缆、光纤电缆、CAT5电缆或任何其他形式的有线连接。无线连接可以包括互联网、Wi-Fi、蜂窝、无线电、蓝牙、ZigBee等。在一个实施例中，控制器局域网(CAN)总线提供信号、信息和/或数据的交换。CAN总线包括任何数量的有线和无线连接。因为控制器170可通信地耦合到图1的车辆10中的系统和部件，所以控制器170构造成接收关于图1中所示的部件中的一个或更多个部件的数据。例如，数据可以包括车辆参数数据(例如，车辆长度、宽度、高度、重量和/或重量分布，以确定重心)、路线参数数据(例如，道路的曲率、定位、道路的最大速度限制、道路坡度、交通信息等)、环境参数数据(例如，潮湿、干燥或有雪的条件、风速等)、由一个或更多个传感器(诸如传感器140)获取的关于车辆10的控制参数的操作数据(例如，动力系统100和/或其他部件(例如，能量储存设备109、EM设备106、再生制动系统、发动机101、变速器102等)的操作条件)。作为另一个示例，数据可以包括来自操作者I/O设备130的输入。控制器170可以基于各种控制参数来确定如何控制动力系统100，例如发动机101和变速器102。在车辆10是混合车辆的一些实施例中，控制器170还可以被构造成基于控制参数来控制发动机101和能量储存设备109之间的功率分配。
如图1所示，动力系统100(例如，串联式混合动力系统等)包括发动机101、变速器102、驱动轴103、差速器104、最终传动装置(final drive)105(例如，车辆10的车轮)、电磁(EM)设备106(例如，发电机、电动发电机等)、逆变器107和能量储存设备109。在一些实施例中，动力系统100还可以包括与EM设备106串联的第二电磁设备。发动机101可以被构造为任何发动机类型，包括火花点火内燃机、压缩点火内燃机和/或燃料电池，以及其他替代物。发动机101可以由任何燃料类型(例如，柴油、乙醇、汽油、天然气、丙烷、氢气等)提供动力并且可以包括用于将燃料注入到发动机101内的燃料系统。类似地，变速器102可以被构造为任何类型的变速器，诸如无级变速器(continuous variable transmission)、自动变速器、自动手动变速器、双离合器变速器等。
因此，当变速器从齿轮传动变化到连续配置(例如，无级变速器)时，变速器102可以包括基于因此接收的输入速度影响不同输出速度的各种设置(用于齿轮变速器的齿轮)。此外，驱动轴103可以构造为任何类型的驱动轴，包括但不限于基于应用的单件式、两件式和滑管(slip-in-tube)驱动轴。
如图1所示，发动机101和EM设备106(例如，经由轴、齿轮箱等)机械耦合在一起。在一些实施例中，EM设备106是具有发电(generating)和驱动(motoring)两种能力的单个设备。在一些实施例中，EM设备106仅具有发电能力。在其他实施例中，EM设备106仅具有驱动能力。根据示例实施例，发动机101被构造成驱动EM设备106产生电能。如图1所示，EM设备106经由逆变器107电耦合到能量储存设备109，使得EM设备106可以将因此生成的能量提供给能量储存设备109以进行存储。在一些实施例中，EM设备106被构造成从能量储存设备109接收存储的电能，以促使EM设备的操作。举例来说，EM设备106可以从能量储存设备109接收存储的电能，以便于起动发动机101。如图1所示，EM设备106(例如，经由轴、齿轮箱等)还机械耦合到变速器102。例如，车辆10可以包括使用来自发动机101的动力、经由EM设备106使用来自能量储存设备109的动力或它们的组合可驱动的混合车辆。
如图1所示，EM设备106电耦合到能量储存设备109，使得EM设备106可以接收由能量储存设备109存储的和/或由EM设备106生成的能量，以促使其操作。举例来说，EM设备106可以从能量储存设备109接收存储的电能，以便于向变速器102提供机械输出。在一些实施例中，EM设备106被构造成生成电能以存储在能量储存设备109中。举例来说，EM设备106可以被构造成利用负扭矩供应来执行能量再生(例如，当来自它的扭矩需求为零时，在发动机制动期间，当车辆10滑行下山时，等等)。
根据示例实施例，能量储存设备109包括一个或更多个电池(例如，高压电池、铅酸电池、锂离子电池等)、一个或更多个电容器(例如，超级电容器等)和/或任何其他能量储存设备或它们的组合。如图1所示，能量储存设备109电耦合到EM设备106。在一些实施例中，能量储存设备109和EM设备106电耦合到车辆子系统120中的一个或更多个(例如，再生制动系统、电动车辆附件等)。
根据图1所示的示例实施例，能量储存设备109被构造成存储(i)从充电站(例如，车辆充电站等)接收的电能、(ii)由EM设备106生成的电能、和/或(iii)由再生制动系统生成的电能。能量储存设备109可以被构造成(i)(例如，当发动机101运行时，当发动机101关闭时，等等)将存储的电能提供给车辆子系统120以操作车辆10的各种基于电的部件，(ii)(例如，在停止-起动特征关闭发动机101之后响应于重启命令，当操作者键控接通发动机101时，等等)将存储的电能提供给EM设备106以起动发动机101，和/或(iii)将存储的电能提供给EM设备106，以便于向变速器102提供机械输出(例如，以驱动车辆10等)。
车辆10包括车辆子系统120。在一些实施例中，车辆子系统120可以包括再生制动系统。再生制动系统可以包括各种部件，这些部件被构造成根据车辆制动事件而产生电力以由能量储存设备109存储以备将来(例如，由EM设备106、电动车辆部件等)使用。车辆子系统120可包括其它部件，这些部件包括机械驱动或电驱动的车辆部件(例如，HVAC系统、灯、泵、风扇等)。
车辆子系统120可以包括一个或更多个电动附件和/或发动机驱动附件。电动附件可以从能量储存设备109和/或EM设备106接收电力以促使其操作。由于是电动的，附件可以能够在很大程度上独立于车辆10的发动机101来驱动(例如，不从耦合到发动机101的皮带上驱动)。电动附件可以包括但不限于空气压缩机(例如，用于气动设备等)、空调系统、动力转向泵、发动机冷却液泵、风扇和/或任何其他电动车辆附件。
在传统的非混合或非电动动力系统中，发动机101接收化学能输入(例如，诸如汽油、柴油等的燃料)，并燃烧燃料以生成旋转曲轴形式的机械能。变速器102接收旋转曲轴并操纵曲轴的速度(例如，发动机每分钟转数(RPM)等)来影响期望的驱动轴速度。旋转驱动轴103由差速器104接收，差速器104将驱动轴103的旋转能量提供给最终传动装置105(例如，车辆10的车轮)。最终传动装置105然后推进或移动车辆10。
在本公开的动力系统100中，发动机101向EM设备106提供机械能，使得EM设备106生成电能。EM设备106可以向能量储存设备109和/或第二电磁设备提供所生成的电能。
操作者I/O设备130可以使车辆10的操作者(或乘客或制造、服务或维护人员)能够与车辆10和控制器170通信。例如，操作者I/O设备130可以包括但不限于，交互显示器、触屏设备、一个或更多个按钮和开关、语音命令接收器等。在一个实施例中，操作者I/O设备130包括制动踏板或制动杆、加速器踏板和/或加速器节气门。
传感器140可以包括被定位和/或构造成监测车辆10的各种部件的操作特性的传感器。举例来说，传感器140可以包括被构造成便于监控充电状态(“SOC”)、健康状态(“SOH”)和/或能量储存设备109的功率容量、和/或流入和/或流出能量储存设备109的电力(例如，电流、电压、功率等)的传感器。传感器140可以附加地或可选地包括位置传感器，该位置传感器被构造成便于监测车辆10的加速器(例如，加速器踏板、加速器节气门等)和/或制动器(制动器踏板、制动杆等)的位置。传感器140可以附加地或可选地包括速度传感器，该速度传感器构造成便于监测车辆10的速度。传感器140可以附加地或可选地包括障碍物传感器，该障碍物传感器被构造成便于检测车辆10(例如，其车轮等)是否遇到障碍物(例如，路缘、岩石、巨石、减速带、坑洞等)。
在一些实施例中，传感器140可以被配置成感测车辆10的车辆参数，例如车辆10的车辆质量、车辆高度、车辆宽度和/或车辆长度。在一些实施例中，传感器140可以包括构造成感测车辆的位置的GPS传感器。包括在传感器140中的GPS传感器或任何其他路线信息传感器可以被构造成提供关于车辆10在路线上的定位、车辆10行驶的道路的曲率、道路的速度限制、天气条件(例如，干燥、潮湿或下雪条件)、风速等的信息，其可以从GPS服务提供商、中央服务器、气象服务、新闻网络和/或湿度传感器、提供一天中的时刻(time of day)信息的定时器和/或确定环境光的量的光度传感器远程接收。
如本文先前所述，在车辆10包括发动机101的实施例中，发动机101燃烧燃料以产生包括NOx气体、颗粒物质(例如，灰或烟灰)、一氧化碳和其他成分的废气。在这样的实施例中，车辆10包括后处理系统150，后处理系统150被构造成减少废气中对环境有害的成分。在发动机101是柴油驱动的发动机的特定实施例中，后处理系统150可以包括还原剂注入组件，其用于将还原剂注入到废气中，以促进NOx气体的分解。后处理系统150还可以包括任何其他合适的部件，例如氧化催化剂(例如，柴油氧化催化剂、氨氧化催化剂)、混合器、过滤器、NOx传感器、温度传感器、压力传感器、颗粒物传感器等。
由于图1的部件被示出为包含在车辆10中，因此控制器170可以被构造为一个或更多个电子控制单元(ECU)。这样，控制器170可以与变速器控制单元、动力系统控制模块、发动机控制模块等中的至少一个分离或与其包括在一起。在一些实施例中，控制器170可以是车辆10的中央控制器。
在一些实施例中，控制器170被构造成确定车辆10的车辆参数。车辆参数可以包括车辆10的车辆质量、车辆高度、车辆宽度和/或车辆长度。在一个实施例中，传感器(例如，质量传感器)可以确定这些参数。在另一个实施例中，这些参数可以由用户或另一个人(例如，经由输入/输出设备)明确定义。在又一实施例中，传感器和显式输入的组合可用于确定这些车辆参数。控制器170被构造成确定对于车辆在道路上的最大速度限制。例如，控制器170可以(例如，经由远程信息处理盒(telematics box))从GPS传感器或从远程服务器接收数据，以确定道路的最大速度限制。控制器170还被构造成例如基于从GPS传感器接收的信息来确定道路的曲率(例如，道路的曲率半径)。
控制器170被构造成基于车辆参数和道路曲率来确定车辆10的侧翻速度限制。在一些实施例中，车辆10可以包括具有矩形车厢的挂车。例如，图4是可以用作车辆10的挂车20的后透视图。挂车20具有矩形车厢22，并且在弯曲的道路上行驶。作用在挂车20上的各种力在图4中示出。如图4所示，
Fo+F1＝mg
其中，m是包括车厢22的挂车20的总质量，以及g是重力。此外，
fo＝f1＝mv2×r
其中，fo是离心力，f1是向心力，v是车辆(即挂车20)的速度，以及r是道路的半径。道路的曲率k可以通过下式获得，
并且侧翻速度限制可以由公式(1)获得：
其中，h是挂车20的高度，并且1是挂车20的长度。例如，公式(1)可以针对速度v求解，速度v将对应于挂车20的侧翻速度限制。
在其他实施例中，车辆10可以包括运载液体的罐车。例如，图5A-图5B是可以用作图1的车辆10的罐车30的后视图。罐车30填充有液体L，液体L可以在罐车30中移动或晃动。图5A示出了当罐车30在直线道路上行驶时液体的位置，而图5B示出了当罐车30在弯曲道路上行驶时液体L的位置。当在弯曲道路上行驶时，离心力可能导致液体L向上流到罐车30的一侧，如图5B所示，这改变了罐车30的质量分布。在一些实施例中，罐车30的侧翻速度限制可以使用公式(2)来确定：
公式(2)可以针对速度求解，该速度对应于罐车30的侧翻速度限制。
响应于侧翻速度限制小于最大速度限制，控制器170被构造成将车辆10的车辆速度设置为小于车辆10的侧翻速度限制。例如，控制器170可以从公式(1)或(2)确定侧翻速度限制，并且当侧翻速度限制小于最大速度限制时，指示巡航控制系统或自主车辆控制系统将车辆速度设置为小于车辆10的侧翻速度限制(例如，在小于侧翻速度限制的5％至10％的范围内)。在一些实施例中，控制器170还可以被构造成向用户指示侧翻速度限制，例如，在车辆10的仪表板上指示(或者，除此之外或替代地，启动警报或警示灯)。设定车辆速度可以(例如，使用巡航控制功能或自动驾驶功能(如果适用的话))自动完成或半自动完成。例如，半自动可以包括向用户提供调节车辆速度的指令(例如，通过调节加速器踏板的压下、通过改变变速器设置、这两个动作的组合、通过制动等)。
在一些实施例中，响应于侧翻速度限制大于道路的最大速度限制，控制器170被构造成将车辆速度设置为对应于道路的最大速度限制。换句话说，当侧翻速度限制大于最大速度限制时，控制器170将车辆速度设置为对应于最大速度限制的最大可允许速度。在一些实施例中，控制器170还可以被构造成确定车辆10行驶的道路的道路坡度(即，倾斜角)，并且基于道路坡度调节车辆10的变速器102以保持车辆速度小于侧翻速度限制。
在一些实施例中，控制器170被构造成同样基于道路坡度来设置车辆速度。例如，控制器170可以被配置成基于道路坡度使用公式(3)来确定车辆10的滑移(slip)速度限制：
其中，μ是道路坡度。车辆10的滑移速度可以从公式(3)获得，并且对应于车辆10可以在道路上滑移的车辆速度。例如，假定滑移速度限制小于道路的速度限制，如果对应于侧翻速度限制的速度大于对应于滑移限制的速度，则控制器170可以被构造成将车辆速度设置为等于对应于滑移限制的速度。否则，控制器170被构造成将车辆速度设置为对应于与速度限制相对应的最大可允许速度。
在一些实施例中，控制器170还可以被构造成基于车辆10外部的一个或更多个环境因素来确定调整后的侧翻速度限制，这些环境因素也可以影响车辆10在弯曲道路上行驶时侧翻的概率。因此，控制器170可以被构造成确定环境因素。环境因素可以包括干燥道路条件、潮湿道路条件或多雪道路条件以及道路上的风的风速。控制器170还可以被构造成确定对应于车辆10在道路上行驶的一天中的时刻的时间因素、以及对应于道路上环境光量的光因素。控制器170被构造成基于所确定的侧翻速度限制和所确定的环境因素、所确定的时间因素和/或所确定的光因素来确定调整后的侧翻速度限制。响应于调整后的侧翻速度限制小于最大速度限制，控制器170将车辆速度设置为小于车辆10的调整后的侧翻速度限制。控制器170还可以向用户指示调整后的侧翻速度限制。响应于调整后的侧翻速度限制大于最大可允许速度限制，控制器170将车辆速度设置为对应于最大速度限制。
例如，图3示出了控制器170接收或确定的用于设置车辆速度以防止侧翻的各种输入。控制器170基于例如从GPS或车载地图接收的信息来确定道路的速度限制202和曲率204。控制器170还例如基于从称重站接收的或由用户输入的数据来确定车辆10的车辆质量206和车辆尺寸208(例如，长度、宽度和高度)。控制器170(例如，使用公式(1)或(2))基于曲率204、车辆质量206和车辆尺寸208确定侧翻速度限制214。
控制器170还被构造成确定环境因素210和时间/光因素212，并从中确定倍数216，该倍数与侧翻速度限制214相乘以获得调整后的侧翻速度限制。倍数216可以具有为1的值(在该值处，调整后的侧翻速度限制等于侧翻速度限制)，或者具有小于1的值(在该值处，调整后的侧翻速度限制小于侧翻速度限制)(例如，在潮湿或有雪条件、高风速期间、在高峰时间期间或低环境光条件下)。控制器170确定道路的速度限制与调整后的侧翻速度限制中的最小值218或更小的值，并将车辆速度设置为两者中的最小值218(即，更小的值)。
在另一个实施例中，可以使用基于环境因素210和/或时间/光因素212的查找表来确定倍数。基于单独的环境因素的值或基于环境因素与时间/光因素一起的值(例如，二维或多维表)，可以容易地确定倍数。然后将倍数乘以侧翻速度限制，以确定调整后的侧翻速度限制。
在各种实施例中，控制器170可以通过调整(例如，由与发动机101相关联的燃料系统)注入到发动机101内的燃料的量、通过调整EM设备106提供的扭矩量和/或调整(例如，升档或降档)车辆10的变速器102来控制车辆速度。
在各种实施例中，控制器170可接收各种信号，该信号包括车辆、路线和环境参数，以确定如本文所述的侧翻速度限制，并控制发动机101、变速器102和/或EM设备106，以防止或尽可能防止侧翻。如图2所示，控制器170包括具有处理器172和存储器173的处理电路171、车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176和侧翻限制确定电路177。控制器170还可以包括响应管理电路180，其包括发动机控制电路182、变速器控制电路184和EM控制电路186。
处理器172可以包括微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)芯片、ASIC芯片或任何其它适当的处理器。处理器172与存储器173通信并构造成执行存储在存储器173中的指令、算法、命令或另外的程序。存储器173可以包括本文中讨论的存储器和/或储存部件中的任何一种。例如，存储器173可以包括处理器172的RAM和/或高速缓存。存储器173还可以包括对控制器170是本地的或远程的一个或更多个储存设备(例如，硬盘驱动器、闪存驱动器、计算机可读介质等)。存储器173被构造成存储查找表、算法或指令。
在一种配置中，车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180被体现为通过处理器(诸如，处理器172)可执行的机器或计算机可读介质(例如，存储在存储器173中)。如本文中所描述的，除其它用途外，机器可读介质(例如，存储器173)有助于执行某些操作以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。在这点上，机器可读介质可以包括定义数据采集(或数据传输)的频率的可编程逻辑。因此，计算机可读介质可以包括代码，代码可以用任何编程语言编写，编程语言包括但不限于Java或类似语言和任何常规的程序化编程语言，例如“C”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，CAN总线等)彼此连接。
在另一种配置中，车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180被体现为硬件单元，诸如电子控制单元。因此，车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180可以体现为一个或更多个电路部件，包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等。在一些实施例中，车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180可以采取一个或更多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(IC)、分立电路、片上系统(SOC)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路和任何其他类型的“电路”的形式。在这点上，车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180可以包括用于完成或促进本文描述的操作的实现的任何类型的部件。例如，如本文中描述的电路可以包括一个或更多个晶体管、逻辑门(例如，NAND、AND、NOR、OR、XOR、NOT、XNOR等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等。
因此，车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180也可以包括可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。在这点上，车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180可以包括一个或更多个存储器设备，其用于存储由车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180的处理器可执行的指令。一个或更多个存储器设备和处理器可以具有与下面关于存储器173和处理器172提供的定义相同的定义。
在所示的示例中，控制器170包括处理电路171，该处理电路具有处理器172和存储器173。处理电路171可以被构造或配置为执行或实现本文关于车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180描述的指令、命令和/或控制过程。因此，所描绘的配置表示前述布置，其中车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180被体现为机器或计算机可读介质。然而，如上所述，该图示并不意味着进行限制，因为本公开考虑了其他实施例，诸如前述实施例，其中车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180被构造为硬件单元。所有这些组合和变化均旨在落入本公开的范围内。
处理器172可以实现为一个或更多个通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或更多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、一组处理部件、或其它合适的电子处理部件。在一些实施例中，一个或更多个处理器可以由多个电路共享(例如，车辆参数确定电路174、路线参数确定电路175、环境参数确定电路176、侧翻限制确定电路177和响应管理电路180可以包括同一处理器或以其它方式共享同一处理器，在一些示例性实施例中，该处理器可以执行经由存储器的不同区域储存的指令或以其它方式访问的指令)。
可选地或附加地，一个或更多个处理器可以被构造成独立于一个或更多个协处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其它示例性实施例中，两个或更多个处理器可以经由总线耦合，以实现独立的、并行的、流水线式的或多线程的指令执行。所有这样的变型均旨在落入本公开的范围内。存储器173(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘储存器等)可以储存数据和/或计算机代码，以有助于本文中所描述的各种过程。存储器173可以可通信地连接至处理器172以为处理器172提供计算机代码或指令，以用于执行本文中所描述的过程中的至少一些过程。此外，存储器173可以是或可以包括有形的、非临时的易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器173可以包括数据库部件、目标代码部件、脚本部件、或用于支持本文描述的多种活动和信息结构的任何其它类型的信息结构。
通信接口190可以包括有线和/或无线接口(例如，插孔、天线、发射器、接收器、收发器、有线终端等)以用于与各种系统、设备或网络进行数据通信。例如，通信接口190可以包括用于经由基于以太网的通信网络发送和接收数据的以太网卡和端口和/或用于例如经由通信网络(例如，云)与其他车辆(例如，用于车辆对车辆通信)、服务器(例如，用于车辆对服务器通信)、基础设施(例如，用于车辆对基础设施)、互联网、新闻源或外部静态或动态输入的任何其他源以及控制器170通信的Wi-Fi收发器。通信接口190可以被构造成经由局域网或广域网(例如，互联网等)通信并且可以使用各种通信协议(例如，IP、LON、蓝牙、ZigBee、无线电、蜂窝、近场通信等)。
车辆参数确定电路174被配置成例如经由从称重站或用户接收的信息来确定车辆10的一个或更多个车辆参数，例如车辆质量、车辆高度、车辆宽度和/或车辆长度。例如，经由质量传感器，车辆参数确定电路174可以确定车辆的质量。作为另一个示例，称重站可以称重车辆并将该信息传输给控制器(或者，用户可以获取称重站的测定并将其提供给控制器)。虚拟或真实的各种其他传感器可用于确定车辆的高度、宽度和/或长度。在某些实施例中，这些值(例如，高度、长度和宽度)可以预先定义，使得不需要测量或测定。
路线参数确定电路175被配置为确定对应于车辆10行驶的道路的一个或更多个路线参数。例如，路线参数确定电路175可以被配置成从GPS传感器接收信息并确定路线参数，诸如车辆10沿路线在其上行驶的道路的定位、道路的最大速度限制、道路的曲率和/或道路的坡度或倾斜度。
环境参数确定电路176被配置成确定关于车辆10周围环境的一个或更多个环境因素。例如，如本文先前所述，环境参数确定电路176可被配置成基于从湿度传感器或远程服务器(例如，经由远程信息处理盒从气象站或新闻服务)接收的信息确定环境因素(例如，对应于潮湿、干燥或下雪条件)、(例如，基于从车载定时器或远程服务器接收的信息)确定对应于一天中的时刻的时间因素、以及(例如，基于从光度传感器或远程服务器接收的信息)确定对应于道路上的光量的光因素。
侧翻限制确定电路177被配置为基于道路的曲率和车辆参数例如使用本文中先前描述的公式(1)或(2)来确定车辆10的侧翻速度限制。在一些实施例中，如本文先前所述，侧翻限制确定电路177还可以被配置成基于所确定的侧翻速度限制和环境因素、时间因素和光因素中的至少一个来确定调整后的侧翻速度限制。在一些实施例中，如本文先前所述的，侧翻限制确定电路177还可以被配置成确定滑移限制。
响应管理电路180被配置成基于所确定的侧翻速度限制或调整后的侧翻速度限制来控制车辆10的速度。例如，发动机控制电路182可以控制注入到发动机101内的燃料的量，变速器控制电路184可以升档或降档变速器102，并且EM控制电路186可以控制EM设备106提供的扭矩量，以便调整车辆10的速度。响应管理电路180可以被配置为当侧翻速度限制小于最大速度限制时，将车辆速度设置为小于侧翻速度限制，或者当侧翻速度限制大于最大速度限制时，将车辆速度设置为对应于最大速度限制。
图6A-图6B是用于确定在道路上行驶的车辆(例如，车辆10)的侧翻速度限制并基于所确定的侧翻速度限制调整车辆的速度的示例方法300的示意流程图。应认识到，尽管方法300是相对于车辆10中包括的控制器170来描述的，但是方法300的操作可以由任何车辆中包括的任何控制器来执行或者由车辆队列中包括的多个车辆中包括的任何控制器来执行。
方法300包括在302处由控制器170确定车辆10行驶的道路的最大速度限制。在304处，如本文先前所述的，控制器170确定车辆参数，例如，车辆10的质量、宽度、长度和/或高度。在306处，控制器170确定道路的曲率。在308处，控制器170例如使用如本文先前所述的公式(1)或(2)来确定车辆10的侧翻速度限制。
在310处，控制器170确定侧翻速度限制是否大于道路的最大速度限制。响应于侧翻速度限制小于最大速度限制(310：否)，在312处，控制器170将车辆速度设置为小于侧翻速度限制。在314处，控制器170还可以向用户指示侧翻速度限制(例如，在车辆10的仪表板上或经由听觉警报)。然而，当侧翻速度限制大于最大速度限制时(310：是)，在316处，控制器170将车辆速度设置为对应于最大可允许速度限制。
在一些实施例中，控制器170可以被配置成确定调整后的侧翻速度限制。在这样的实施例中，在操作308处确定侧翻速度限制之后，该方法前进到操作318，并且控制器170确定环境因素，例如潮湿道路条件、干燥道路条件、多雪道路条件和/或风速。在320处，控制器170确定对应于一天中的时刻的时间因素。在322处，控制器170确定对应于道路上环境光的量的光因素。在324处，控制器170基于所确定的侧翻速度限制和环境因素、时间因素和光因素中的至少一个来确定调整后的侧翻速度限制(例如，如本文先前关于图3所述的)。
在326处，控制器170确定调整后的侧翻速度限制是否大于道路的最大速度限制。响应于调整后的侧翻速度限制小于最大速度限制(326：否)，在328处，控制器170将车辆速度设置为小于调整后的侧翻速度限制。在330处，控制器170还可以向用户指示侧翻速度限制(例如，在车辆10的仪表板上或经由听觉警报)。然而，当调整后的侧翻速度限制大于最大速度限制时(326：是)，在332处，控制器170将车辆速度设置为对应于最大可允许速度限制。
应注意，本文用于描述各种实施例的术语“示例”旨在表示这样的实施例是可能的实施例的可能的示例、表示和/或说明(并且这样的术语并不意图暗示这样的实施例必须是特别的或最好的示例)。
重要的是注意到，各种示例性实施例的结构和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施例，但审阅本公开的本领域技术人员将容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化；参数的值、安装布置；材料的使用、颜色、定向等)是可能的，而实质上不偏离本文所述的主题的新颖性教导和优点。此外，应理解，来自本文公开的一个实施例的特征可与本文公开的其它实施例的特征组合，如本领域中的普通技术人员应理解的。也可在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置上做出其他替代、修改、变化和省略，而不偏离本实施例的范围。
虽然本说明书包含很多特定的实施方式细节，但这些不应被解释为对任何实施例或可被要求保护的内容的范围的限制，而是作为特定实施例的特定实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在独立的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合地在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或以任何适当的子组合的方式实施。此外，虽然特征在上面可被描述为以某些组合起作用且甚至最初被这样要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在一些情况下可从该组合删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。
Claims (20)
1.一种用于控制车辆速度的系统，包括：
控制器，其构造成：
确定在道路上行驶的车辆的车辆参数；
确定关于所述道路的最大速度限制；
确定所述道路的曲率；
基于所述车辆参数和所述道路的曲率确定所述车辆的侧翻速度限制；和
响应于所述侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆的车辆速度设置为小于所述车辆的所述侧翻速度限制。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被构造成向用户指示所述侧翻速度限制。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述车辆参数包括所述车辆的车辆质量、车辆高度、车辆宽度或车辆长度中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被构造成：
响应于所述侧翻速度限制大于所述最大速度限制，将所述车辆速度设置为对应于所述最大速度限制。
5.根据权利要求1、2或4所述的系统，其中，所述控制器还被构造成：
确定所述车辆在其上行驶的所述道路的道路坡度；和
基于所述道路坡度调整所述车辆的变速器以保持所述车辆速度小于所述侧翻速度限制。
6.根据权利要求1、2或4所述的系统，其中，所述车辆是挂车，并且其中所述控制器被构造成使用公式1确定所述侧翻速度限制：
其中，m是车辆的质量，v是车辆的速度，k是道路的曲率，h是车辆的高度，l是车辆的长度，以及g是重力。
7.根据权利要求1、2或4所述的系统，其中，所述车辆是罐车，并且其中所述控制器被配置成使用公式2确定所述侧翻速度限制：
其中，m是车辆的质量，v是车辆的速度，k是道路的曲率，h是车辆的高度，l是车辆的长度，以及g是重力。
8.根据权利要求1、2或4所述的系统，其中，所述控制器还被构造成：
确定环境因素；
确定时间因素；
确定光因素；
基于所确定的侧翻速度限制和所确定的环境因素、所确定的时间因素和所确定的光因素中的至少一个来确定调整后的侧翻速度限制；和
响应于所述调整后的侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆速度设置为小于所述车辆的所述调整后的侧翻速度限制。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述环境因素包括干燥道路条件、潮湿道路条件、有雪道路条件或道路上的风的风速中的至少一个，并且其中所述时间因素对应于所述车辆在道路上行驶的一天中的时刻，并且其中所述光因素对应于道路上的环境光的量。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器还被构造成向用户指示所述调整后的侧翻速度限制。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器还被构造成：
响应于所述调整后的侧翻速度限制大于所述最大速度限制，将所述车辆速度设置为对应于所述最大速度限制。
12.一种用于控制车辆速度的方法，包括：
确定在道路上行驶的车辆的车辆参数；
确定关于所述道路的最大速度限制；
确定所述道路的曲率；
基于所述车辆参数和所述道路的曲率确定所述车辆的侧翻速度限制；和
响应于所述侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆的车辆速度设置为小于所述车辆的所述侧翻速度限制。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括向用户指示所述侧翻速度限制。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述车辆参数包括所述车辆的车辆质量、车辆高度、车辆宽度或车辆长度中的至少一个。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
响应于所述侧翻速度限制大于所述最大速度限制，将所述车辆速度设置为对应于所述最大速度限制。
16.根据权利要求12、13或15所述的方法，还包括：
确定所述车辆在其上行驶的所述道路的道路坡度；和
基于所述道路坡度调整所述车辆的变速器以保持所述车辆速度小于所述侧翻速度限制。
17.根据权利要求12、13或15所述的方法，其中，所述车辆是挂车，并且其中所述侧翻速度限制使用公式1来确定：
其中，m是车辆的质量，v是车辆的速度，k是道路的曲率，h是车辆的高度，l是车辆的长度，以及g是重力。
18.根据权利要求12、13或15所述的方法，其中，所述车辆是罐车，并且其中所述侧翻速度限制使用公式2来确定：
其中，m是车辆的质量，v是车辆的速度，k是道路的曲率，h是车辆的高度，l是车辆的长度，以及g是重力。
19.根据权利要求12、13或15所述的方法，还包括：
确定环境因素；
确定时间因素；
确定光因素；
基于所确定的侧翻速度限制和所确定的环境因素、所确定的时间因素或所述光因素中的至少一个来确定调整后的侧翻速度限制；和
响应于所述调整后的侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆的车辆速度设置为小于所述车辆的所述调整后的侧翻速度限制。
20.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时引起操作，所述操作包括：
确定在道路上行驶的车辆的车辆参数；
确定关于所述道路的最大速度限制；
确定所述道路的曲率；
基于所述车辆参数和所述道路的曲率确定所述车辆的侧翻速度限制；和
响应于所述侧翻速度限制小于所述最大速度限制，将所述车辆的车辆速度设置为小于所述车辆的所述侧翻速度限制。
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