CN113246949B - 自动跟随距离的巡航控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及巡航控制中的自动跟随距离。具体公开了一种用以控制被驱动车辆的巡航控制方法包括：确定在预定临近位置中的每一者处被驱动车辆的预计速度；确定在被驱动车辆的预定临近位置中的每一者处的多个跟随时间以及被跟随车辆的预计速度；确定所述多个跟随时间中的至少一者是否小于预定最小时间阈值；以及响应于确定所述多个跟随时间中的至少一者小于预定最小时间阈值，由控制器命令被驱动车辆的推进系统将所命令的车轴扭矩减小一扭矩调整量，以便防止在预定临近位置中的每一者处的所述多个跟随时间中的每一者小于预定最小时间阈值。

Description

自动跟随距离的巡航控制方法

技术领域

引言

本公开涉及一种用于巡航控制的方法和系统，且更特别地涉及一种用于自动保持被驱动车辆和被跟随车辆之间的跟随距离（或跟随时间）的巡航控制方法和系统。

背景技术

巡航控制目前已进行校准以严格控制驾驶员的设定速度，并且它试图在道路坡度改变时保持该设定速度会是激进的和低效的。进一步地，在自适应车距（headway）控制期间，自动中止巡航控制算法以避免与另一车辆接触。这导致了更低的燃料经济性和不自然的行为（例如，在上坡时激进地踩油门并降档，下坡时踩刹车，等）。

发明内容

为了改善燃料经济性，当前公开的巡航控制方法和系统考虑并合成高程数据和前视相机（或雷达）数据，以计算被驱动车辆和被跟随车辆（即，在被驱动车辆正前方的车辆）的临近（upcoming）轨迹。分析这些轨迹，并调整车辆车轴扭矩以递送最大稳态操作，同时又不违反与前方车辆的最小、安全的跟随距离（或跟随时间）。

在本公开的方面中，一种用以控制被驱动车辆的巡航控制方法包括：由被驱动车辆的控制器接收设定速度、最小允许速度和最大可允许速度；由控制器命令推进系统产生所命令的车轴扭矩以保持设定速度；监测被驱动车辆的当前速度；监测被驱动车辆的预定临近位置处的地形的高程；使用被驱动车辆的当前速度和预定临近位置处的地形的高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处被驱动车辆的预计速度；监测被跟随车辆的当前速度，其中，被跟随车辆在被驱动车辆的正前方驾驶；使用被跟随车辆的当前速度和预定临近位置处的地形的高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处被跟随车辆的预计速度；使用被驱动车辆的预计速度和被跟随车辆的预计速度来确定在预定临近位置中的每一者处的多个跟随时间，其中，所述多个跟随时间中的每一者是被驱动车辆追上被跟随车辆所需要的时间；将所述多个跟随时间中的每一者与预定最小时间阈值进行比较； 确定所述多个跟随时间中的至少一者是否小于预定最小时间阈值；以及响应于确定所述多个跟随时间中的至少一者小于预定最小时间阈值，由控制器命令被驱动车辆的推进系统将所命令的车轴扭矩减小一扭矩调整量，以便防止在预定临近位置中的每一者处的所述多个跟随时间中的每一者小于预定最小时间阈值。

在本公开的方面中，巡航控制方法进一步包括：使用在被驱动车辆的预定临近位置中的每一者处被驱动车辆的预计速度来生成预计速度表。被驱动车辆包括用户界面，该用户界面被构造成允许用户设定最大可允许速度和最小可允许速度。

在本公开的方面中，巡航控制方法进一步包括：使用预计速度表生成被驱动车辆到达预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

在本公开的方面中，巡航控制方法进一步包括：生成被跟随车辆到达预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

在本公开的方面中，使用在预定临近位置中的每一者处被跟随车辆的预计速度、被跟随车辆的车辆加速度、以及在预定临近位置中的第一者处被驱动车辆和被跟随车辆之间的初始距离来确定被跟随车辆到达预定临近位置中的每一者所需要的时间。

在本公开的方面中，巡航控制方法进一步包括：使用被驱动车辆的一个或多个雷达，来确定被跟随车辆的速度、被跟随车辆的车辆加速度、以及在预定临近位置中的所述第一者处被驱动车辆和被跟随车辆之间的初始距离。

在本公开的方面中，巡航控制方法进一步包括：确定被驱动车辆使用预计速度表到达预定临近位置中的每一者所需要的时间和被跟随车辆到达预定临近位置中的每一者所需要的时间之间的差异，以确定所述多个跟随时间中的每一者。

在本公开的方面中，巡航控制方法进一步包括：响应于确定所述多个跟随时间中的每一者等于或大于预定最小时间阈值，由控制器命令被驱动车辆的推进系统保持所命令的车轴扭矩。

在本公开的方面中，巡航控制方法进一步包括确定扭矩调整量。预定最小时间阈值等于最小跟随时间乘以第一安全因子。扭矩调整量是被驱动车辆的当前速度、被跟随车辆的当前速度、以及在预定临近位置处被驱动车辆的车辆加速度的函数。

在本公开的方面中，使用以下方程式来计算扭矩调整量：

其中：

Δτ_az是车轴扭矩的变化以满足多个自动跟随距离约束；

V_c是被驱动车辆的当前速度；

V_f(x_crit)是在距离x_crit处被跟随车辆的速度；

x_crit是发生预定最小时间阈值的违规的距离；

t_c是当前跟随时间；

t_f(x_crit)是被跟随车辆到达距离x_crit所需要的时间；

a_i是在索引i下的被驱动车辆的车辆加速度；

Δx_i是单元格i和i + 1之间的增量距离；

r_w是以毫米为单位的被驱动车辆的车轮滚动半径；以及

m是以千克为单位的被驱动车辆的质量；

β是第二安全因子，其大于第一安全因子以便避免违反预定最小时间阈值；以及

是预定最小时间阈值。

本发明至少包括如下技术方案。

技术方案1.一种用以控制被驱动车辆的巡航控制方法，所述巡航控制方法包括：

由所述被驱动车辆的控制器接收最大允许速度、最小允许速度和设定速度；

由所述控制器命令推进系统产生所命令的车轴扭矩以保持所述设定速度；

监测所述被驱动车辆的当前速度；

监测所述被驱动车辆的预定临近位置处的地形的高程；

使用所述被驱动车辆的当前速度和所述预定临近位置处的地形的高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处所述被驱动车辆的预计速度；

监测被跟随车辆的当前速度，其中，所述被跟随车辆在所述被驱动车辆的正前方驾驶；

使用所述被跟随车辆的当前速度和所述预定临近位置处的地形的高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处所述被跟随车辆的预计速度；

使用所述被驱动车辆的预计速度和所述被跟随车辆的预计速度来确定在所述预定临近位置中的每一者处的多个跟随时间，其中，所述多个跟随时间中的每一者是所述被驱动车辆追上所述被跟随车辆所需要的时间；

将所述多个跟随时间中的每一者与预定最小时间阈值进行比较；

确定所述多个跟随时间中的至少一者是否小于所述预定最小时间阈值；以及

响应于确定所述多个跟随时间中的至少一者小于所述预定最小时间阈值，由所述控制器命令所述被驱动车辆的推进系统将所述所命令的车轴扭矩减小一扭矩调整量，以便防止在所述预定临近位置中的每一者处的多个跟随时间中的每一者小于所述预定最小时间阈值。

技术方案2.根据技术方案1所述的巡航控制方法，其进一步包括：使用在所述被驱动车辆的所述预定临近位置中的每一者处所述被驱动车辆的所述预计速度来生成预计速度表，其中，所述被驱动车辆包括用户界面，所述用户界面被构造成允许用户设定所述最大可允许速度和所述最小可允许速度。

技术方案3.根据技术方案2所述的巡航控制方法，其进一步包括：使用所述预计速度表生成所述被驱动车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

技术方案4.根据技术方案3所述的巡航控制方法，其进一步包括：生成所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

技术方案5.根据技术方案4所述的巡航控制方法，其中，使用在所述预定临近位置中的每一者处所述被跟随车辆的所述预计速度、所述被跟随车辆的车辆加速度、以及在所述预定临近位置中的第一者处所述被驱动车辆和所述被跟随车辆之间的初始距离来确定所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间。

技术方案6.根据技术方案5所述的巡航控制方法，其进一步包括：使用所述被驱动车辆的一个或多个雷达，来确定所述被跟随车辆的速度、所述被跟随车辆的所述车辆加速度、以及在所述预定临近位置中的所述第一者处所述被驱动车辆和所述被跟随车辆之间的所述初始距离。

技术方案7.根据技术方案6所述的巡航控制方法，其进一步包括：确定所述被驱动车辆使用所述预计速度表到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间和所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间之间的差异，以确定所述多个跟随时间中的每一者。

技术方案8.根据技术方案7所述的巡航控制方法，其进一步包括：响应于确定所述多个跟随时间中的每一者等于或大于所述预定最小时间阈值，由所述控制器命令所述被驱动车辆的所述推进系统保持所述所命令的车轴扭矩。

技术方案9.根据技术方案8所述的巡航控制方法，其进一步包括确定所述扭矩调整量，其中：

所述预定最小时间阈值等于最小跟随时间乘以第一安全因子；并且

所述扭矩调整量是所述被驱动车辆的当前速度、所述被跟随车辆的当前速度、以及在所述预定临近位置处所述被驱动车辆的车辆加速度的函数。

技术方案10.根据技术方案9所述的巡航控制方法，其中，使用以下方程式来计算所述扭矩调整量：

其中：

Δτ_az是用以满足多个自动跟随距离约束的车轴扭矩的变化；

V_c是所述被驱动车辆的所述当前速度；

V_f(x_crit)是在距离x_crit处所述被跟随车辆的速度；

x_crit是发生所述预定最小时间阈值的违规的距离；

t_c是当前跟随时间；

t_f(x_crit)是所述被跟随车辆到达所述距离x_crit所需要的时间；

a_i是在索引i下的所述被驱动车辆的车辆加速度；

Δx_i是单元格i和i + 1之间的增量距离；

r_w是以毫米为单位的所述被驱动车辆的车轮滚动半径；以及

m是以千克为单位的所述被驱动车辆的质量；

β是第二安全因子，其大于所述第一安全因子以便避免违反所述预定最小时间阈值；以及

是所述预定最小时间阈值。

技术方案11.一种车辆系统，其包括：

推进系统；

与所述推进系统通信的控制器，其中，所述控制器被编程为：

接收设定速度；

命令所述推进系统产生所命令的车轴扭矩以保持所述设定速度；

监测所述车辆系统的被驱动车辆的当前速度；

监测所述被驱动车辆的预定临近位置处的地形的高程；

使用所述被驱动车辆的所述当前速度和所述预定临近位置处的所述地形的所述高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处所述被驱动车辆的预计速度；

监测被跟随车辆的当前速度，其中，所述被跟随车辆在所述被驱动车辆的正前方驾驶；

使用所述被跟随车辆的所述当前速度和所述预定临近位置处的所述地形的所述高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处所述被跟随车辆的预计速度；

使用所述被驱动车辆的所述预计速度和所述被跟随车辆的所述预计速度来确定在所述预定临近位置中的每一者处的多个跟随时间，其中，所述多个跟随时间中的每一者是所述被驱动车辆追上所述被跟随车辆所需要的时间；

将所述多个跟随时间中的每一者与预定最小时间阈值进行比较；

确定所述多个跟随时间中的至少一者是否小于所述预定最小时间阈值；以及

响应于确定所述多个跟随时间中的至少一者小于所述预定最小时间阈值，命令所述被驱动车辆的所述推进系统将所述所命令的车轴扭矩减小一扭矩调整量，以便防止在所述预定临近位置中的每一者处的所述多个跟随时间中的每一者小于所述预定最小时间阈值。

技术方案12.根据技术方案11所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：使用在所述被驱动车辆的所述预定临近位置中的每一者处所述被驱动车辆的所述预计速度来生成预计速度表。

技术方案13.根据技术方案12所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：使用所述预计速度表生成所述被驱动车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

技术方案14.根据技术方案13所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：生成所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

技术方案15.根据技术方案14所述的车辆系统，其中，使用在所述预定临近位置中的每一者处所述被跟随车辆的所述预计速度、所述被跟随车辆的车辆加速度、以及在所述预定临近位置中的第一者处所述被驱动车辆和所述被跟随车辆之间的初始距离来确定所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间。

技术方案16.根据技术方案15所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：使用所述被驱动车辆的一个或多个雷达，来确定所述被跟随车辆的速度、所述被跟随车辆的所述车辆加速度、以及在所述预定临近位置中的所述第一者处所述被驱动车辆和所述被跟随车辆之间的所述初始距离。

技术方案17.根据技术方案16所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：确定所述被驱动车辆使用所述预计速度表到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间和所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间之间的差异，以确定所述多个跟随时间中的每一者。

技术方案18.根据技术方案17所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：响应于确定所述多个跟随时间中的每一者等于或大于所述预定最小时间阈值，命令所述被驱动车辆的所述推进系统保持所述所命令的车轴扭矩。

技术方案19.根据技术方案18所述的车辆系统，其中：

所述控制器被编程为确定所述扭矩调整量；

所述预定最小时间阈值等于最小跟随时间乘以第一安全因子；并且

所述扭矩调整量是所述被驱动车辆的当前速度、所述被跟随车辆的当前速度、以及在所述预定临近位置处所述被驱动车辆的车辆加速度的函数。

技术方案20.根据技术方案19所述的车辆系统，其中，使用以下方程式来计算所述扭矩调整量：

其中：

Δτ_az是车轴扭矩的变化以满足多个自动跟随距离约束；

V_c是所述被驱动车辆的所述当前速度；

V_f(x_crit)是在距离x_crit处所述被跟随车辆的速度；

x_crit是发生所述预定最小时间阈值的违规的距离；

t_c是当前跟随时间；

t_f(x_crit)是所述被跟随车辆到达所述距离x_crit所需要的时间；

a_i是在索引i下的所述被驱动车辆的车辆加速度；

Δx_i是单元格i和i + 1之间的增量距离；

r_w是以毫米为单位的所述被驱动车辆的车轮滚动半径；以及

m是以千克为单位的所述被驱动车辆的质量；

β是第二安全因子，其大于所述第一安全因子以便避免违反所述预定最小时间阈值；以及

是所述预定最小时间阈值。

本公开还描述了一种车辆系统，其包括推进系统以及与推进系统通信的控制器。控制器被编程为执行上文所描述的方法。

当结合附图理解时，本教导的以上特征和优点以及其他特征和优点容易从用于实施如所附权利要求中限定的本教导的最佳模式和其他实施例中的一些的以下详细描述显而易见。

附图说明

图1是车辆的示意性框图。

图2是图1的车辆的用户界面的一部分的示意图。

图3是高程前视（look-ahead）表的示意性图示，该高程前视表表示在车辆系统的预定临近位置处的地形的高程。

图4是预计速度表的示意性图示，该预计速度表包括在车辆系统的预定临近位置中的每一者处车辆系统的预计速度。

图5是更新的预计速度表的示意性图示。

图6是跟随时间表的示意性图示。

图7是更新的跟随时间表的示意性图示。

图8是用于控制图1的车辆系统的巡航控制以优化燃料经济性的方法的流程图。

图8A是图6的方法的加速控制过程的第一部分。

图8B是图8的方法的加速控制过程的第二部分。

图8C是图8的方法的加速控制过程的第三部分。

图9A是图8的方法的减速控制过程的第一部分。

图9B是图8的方法的减速控制过程的第二部分。

图9C是图8的方法的减速控制过程的第三部分。

图9D是图8的方法的减速控制过程的第四部分。

图10A是图8的方法的车距控制过程的第一部分。

图10B是图8的方法的车距控制过程的第二部分。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，且并不旨在限制应用和用途。此外，不旨在受前面技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中呈现的明示或暗示的理论的束缚。如本文中所使用的，术语“模块”指代单独地或呈组合的硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑、和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享、专用或组）和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。

本公开的实施例可在本文中按照功能和/或逻辑块部件和各种处理步骤进行描述。应了解，此类块部件可由被构造成执行指定功能的数种硬件、软件和/或固件部件实现。例如，本公开的实施例可采用各种集成电路部件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，这些集成电路部件可在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下实施多种功能。另外，本领域技术人员将了解，可结合数种系统来实践本公开的实施例，并且本文中所描述的系统仅仅是本公开的示例性实施例。

为了简洁起见，与信号处理、数据融合、信令、控制和系统（以及系统的各个操作部件）的其他功能方面有关的技术在本文中可不进行详细描述。此外，本文中包含的各种附图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例功能关系和/或物理性联接。应注意，在本公开的实施例中可存在替代性或附加的功能关系或物理性连接。

如图1中所描绘，被驱动车辆10通常包括底盘12、车身14、前车轮和后车轮17，并且可被称为主车辆。车辆10可被称为机动车辆。车身14布置在底盘12上并且基本上围封车辆10的部件。车身14和底盘12可联合地形成框架。车轮17各自旋转地联接到底盘12、在车身14的相应拐角附近。

被驱动车辆10可以是自主车辆，并且控制系统89被并入到被驱动车辆10中。控制系统89可替代地被称为车辆系统。被驱动车辆10是例如被自动控制以将乘客从一个位置运送到另一个位置的车辆。在所图示的实施例中，被驱动车辆10被描绘为乘用车，但是应了解，也可以使用另一车辆，包括摩托车、卡车、运动型多用途车（SUV）、休闲车（RV）、海洋船、飞机等。车辆10可以是所谓的等级四或等级五的自动系统。等级四系统指示“高自动化”，其指代由自动驾驶系统针对具体驾驶模式执行动态驾驶任务的各方面，甚至在人类驾驶员没有适当地响应介入请求时。等级五系统指示“完全自动化”，其指代在可以由人类驾驶员管理的不同道路和环境条件下由自动驾驶系统全时执行自动驾驶任务的各方面。

被驱动车辆10通常包括推进系统20、传动系统22、转向系统24、制动系统26、传感器系统28、致动器系统30、至少一个数据存储装置32、至少一个控制器34、以及通信系统36。推进系统20可包括电机，诸如牵引马达和/或燃料电池推进系统。被驱动车辆10进一步包括电连接到推进系统20的电池（或电池组）21。因此，电池21被构造成存储电能并将电能提供给推进系统20。附加地，推进系统20可包括具有多个气缸的内燃发动机33。当推进系统20参与主动燃料管理（AFM）时，并非内燃发动机33的所有气缸都是活动的。相反地，当推进系统脱离AFM时，内燃发动机33的所有气缸都是活动的。传动系统22被构造成根据可选择的速度比将动力从推进系统20传输到车辆车轮17。传动系统22可包括阶比（step-ratio）自动传动、连续可变传动或其他适当传动。制动系统26被构造成将制动扭矩提供给车辆车轮17。制动系统26可包括摩擦制动、线控制动、再生制动系统（诸如，电机）和/或其他适当的制动系统。转向系统24影响车辆车轮17的位置。虽然为了图示性目的而被描绘为包括方向盘，但转向系统24可不包括方向盘。车辆10可包括具有压缩机31的空调系统29，该压缩机联接到推进系统20的内燃发动机33。压缩机31可由内燃发动机33驱动。

传感器系统28包括一个或多个感测装置40，所述感测装置感测车辆10的外部环境和/或内部环境的可观察条件。感测装置40可包括但不限于雷达、激光雷达、全球定位系统、光学相机（例如，前视相机）、热成像相机、超声波传感器、用于测量时间的时钟和/或其他传感器。致动器系统30包括一个或多个致动器装置42，所述致动器装置控制一个或多个车辆特征，诸如但不限于推进系统20、传动系统22、转向系统24和制动系统26。在各种实施例中，车辆特征可以进一步包括内部和/或外部车辆特征，诸如但不限于门、行李箱和舱特征，诸如，通风、音乐、照明等（未编号）。感测系统28包括被构造成检测和监测路线数据（即，路线信息）的一个或多个全球定位系统（GPS）收发器40g。GPS收发器40g被构造成与GPS通信，以定位车辆10在地球上的位置。GPS收发器40g与控制器34电子通信。

数据存储装置32存储数据以用于自动控制车辆10。在各种实施例中，数据存储装置32存储可导航环境的定义的地图。在各种实施例中，定义的地图可由远程系统预定义，并且从远程系统获得。例如，定义的地图可由远程系统装配并（无线地和/或以有线方式）被传达到车辆10，并且存储在数据存储装置32中。如可以了解的，数据存储装置32可为控制器34的一部分，与控制器34分离，或为控制器34的一部分和单独系统的一部分。

控制器34包括至少一个处理器44和计算机非暂时性可读存储装置或介质46。处理器44可以是定制处理器、中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、与控制器34相关联的几个处理器当中的辅助处理器、基于半导体的微处理器（呈微芯片或芯片集的形式）、宏处理器、其组合、或通常是用于执行指令的装置。例如，计算机可读存储装置或介质46可包括在只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和不失效存储器（KAM）中的易失性和非易失性存储装置。KAM是持久性或非易失性存储器，其在处理器44掉电时可用于存储各种操作变量。可使用数种存储器装置（诸如，PROM（可编程只读存储器）、EPROM（电PROM）、EEPROM（电可擦除PROM）、快闪存储器或能够存储数据的另一种电、磁性、光学、或组合存储器装置）来实施计算机可读存储装置或介质46，所述数据中的一些表示可执行指令、由控制器34用于控制车辆10。数据存储装置32和/或计算机可读存储装置或介质46可包括地图数据库35。在本公开中，术语“地图数据库”意指存储地理和地形数据的数据库，诸如道路、街道、城市、公园、交通标志、高程信息、具有位置和类别属性的目标（objection）的二维或三维布置。地图数据库35包括关于在车辆10的预定临近位置处的地形Trr（图3、图6和图7）的高程E的数据。关于在车辆10的预定临近位置处的地形Trr（图3）的高程E的数据在本文中被称为临近高程数据ED。在本公开中，地形Trr是车辆10正在其中行驶或将要在其中行驶的地形Trr。地图数据库35可替代地被称为地图模块。

指令可包括一个或多个单独程序，所述程序中的每一者包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。当由处理器44执行时，指令接收并处理来自传感器系统28的信号，执行逻辑、计算、方法和/或算法以用于自动控制车辆10的部件，并且基于所述逻辑、计算、方法和/或算法而向致动器系统30生成控制信号以自动控制车辆10的部件。尽管在图1中示出了单个控制器34，但是车辆10的实施例可包括数个控制器34，这些控制器通过合适的通信介质或通信介质的组合进行通信，并且协作以处理传感器信号、执行逻辑、计算、方法和/或算法、以及生成控制信号以自动控制车辆10的特征。

在各种实施例中，控制器34的一个或多个指令被体现在控制系统89中。车辆10包括用户界面23，该用户界面可以是仪表板中的触摸屏。用户界面23与控制器34电子通信，并且被构造成接收用户（例如，车辆操作者）的输入。因此，控制器34被构造成经由用户界面23从用户接收输入。用户界面23包括被构造成向用户（例如，车辆操作者或乘客）显示信息的显示器。

通信系统36被构造成将信息无线地传达到其他实体48，并且从其他实体48无线地传达信息，所述其他实体为诸如但不限于其他车辆（“V2V”通信）、基础设施（“V2I”通信）、远程系统和/或个人装置（关于图2更详细描述）。被跟随车辆11可经由V2V通信将相关信息（即，被跟随车辆11的速度、加速度和/或位置）传达到被驱动车辆。在示例性实施例中，通信系统36是无线通信系统，其被构造成使用IEEE 802.11标准经由无线局域网（WLAN）或通过使用蜂窝数据通信进行通信。然而，附加或替代的通信方法（诸如，专用短程通信（DSRC）信道）也被认为是在本公开的范围内。DSRC信道指代专门设计用于汽车用途的单向或双向短程到中程无线通信信道、以及一组对应的协议和标准。因此，通信系统36可包括一个或多个天线和/或收发器以用于接收和/或发射信号，诸如合作感测消息（CSM）。

图1是控制系统89的示意性框图，该控制系统被构造成控制被驱动车辆10。控制系统89的控制器34与制动系统26、推进系统20和传感器系统28电子通信。制动系统26包括联接到一个或多个车轮17的一个或多个制动致动器（例如，制动钳）。在致动时，制动系统26的制动致动器将制动压力施加在一个或多个车轮17上以使被驱动车辆10减速。推进系统20包括一个或多个推进致动器以用于控制被驱动车辆10的推进。例如，如上文所讨论的，推进系统20可包括内燃发动机33，并且在那种情况下，推进系统20的推进致动器可以是专门被构造成控制内燃发动机33中的空气流的节气门。传感器系统28的感测装置40（即，传感器）可包括联接到一个或多个车轮17的一个或多个加速度计（或者一个或多个陀螺仪）。该加速度计与控制器34电子通信并被构造成测量和监测被驱动车辆10的纵向和侧向加速度。传感器系统28可包括一个或多个速度传感器40s，所述速度传感器被构造成测量和监测被驱动车辆10的速度（或速率（velocity））。速度传感器40s联接到控制器34并与一个或多个车轮17电子通信。传感器系统28可包括一个或多个雷达和/或前视相机，以测量被驱动车辆10和被跟随车辆11之间的距离。因此，感测装置40可以是雷达和/或前视相机。雷达和/或前视相机还可用于确定被跟随车辆11的速度和/或加速度。在本公开中，被跟随车辆11是在被驱动车辆正前方的车辆。结果，在被驱动车辆10和被跟随车辆11之间没有其他车辆。因此，控制器34被编程为基于来自传感器系统28的输入来监测被驱动车辆10的速度和/或加速度。进一步地，控制器34被编程为基于来自传感器系统28的输入来监测和确定被跟随车辆11的速度和/或加速度。附加地，控制器34被编程为基于来自传感器系统28的输入来监测和确定从被驱动车辆10到被跟随车辆11的距离。

图2是用户界面23的一部分的示意图。车辆10具有巡航控制，并且驾驶员的设定速度25（在用户界面23中示出）可以由驾驶员利用例如车辆10的方向盘上的上/下箭头调整。除了驾驶员的设定速度25之外，用户界面23还示出了速度公差27，该速度公差包括最大允许速度和最小允许速度。驾驶员可使用用户界面23来调整速度公差的最大允许速度和/或最小允许速度。用户界面23示出了允许速度范围37，该允许速度范围是根据设定速度、最大允许速度和最小允许速度来计算的。最大允许速度和最小允许速度各自是允许速度范围37的速度边界。

参考图3，本公开描述了一种巡航控制方法100（图6），其使用临近高程数据ED以便提前理解稳态巡航控制操作何时将导致速度违规（漂移到驾驶员的界限之外）。然后，被驱动车辆10可以为临近违规做准备，并且将使用对前头地形Trr的这种理解在机会时刻（以高效的方式）调整扭矩命令。为这样做，控制器34从地图数据库35和/或车辆传感器/相机（例如，传感器系统28）接收并监测关于临近地形Trr的高程数据ED。如上文所讨论的，关于在车辆10的预定临近位置处的地形Trr（图3）的高程E的数据在本文中被称为临近高程数据ED。然后，使用该临近高程数据，控制器34生成高程前视表。高程前视表EDT包括多个前视高程点。前视高程点彼此等距。换句话说，前视点彼此分开预定距离，并且第一前视点与被驱动车辆10的当前位置分开相同的预定距离。

参考4，控制器34确定（即，计算）在每个前视高程点处被驱动车辆10的预计速度。换句话说，控制器34被编程为根据被驱动车辆10的当前速度和在被驱动车辆10的预定临近位置处的地形Trr的高程E来确定在被驱动车辆10的预定临近位置中的每一者处被驱动车辆10的预计速度。然后，控制器34使用在被驱动车辆10的预定临近位置中的每一者处车辆10的预计速度PS来生成预计速度表PST。接下来，控制器34确定是否存在速度违规V。换句话说，控制器34确定预计速度中的一者或多者是否在允许速度范围37（图2）之外。

参考图5，在识别速度违规V之后，控制器34计算初始扭矩的必要增加以适应高程变化，从而导致满足速度允许范围37（图2）。所计算的车轴扭矩的增加导致针对相同高程的新的预计速度廓形（profile），从而现在允许满足速度偏差余量（allowance）。换句话说，控制器34基于增加的、所计算的车轴扭矩来生成更新的预计速度表UPST，如下文详细讨论的。

参考图6，如下文所讨论的，巡航控制方法100（图8）需要确定在每个预定临近位置处被驱动车辆10和被跟随车辆11之间的跟随时间（以秒为单位）。然后，控制器34生成跟随时间表FTT。在本公开中，术语“跟随时间”意指被驱动车辆10追上并接触被跟随车辆11所需要的时间。如上文所讨论的，被跟随车辆11在开放式道路条件中在被驱动车辆10的正前方，并且在被驱动车辆10和被跟随车辆11之间没有其他车辆。跟随时间表FTT包括在每个预定临近位置处的跟随时间（以秒为单位）。预定临近位置可被称为距离x_i。预定临近位置（即，距离x_i）对应于图3、图4和图5中所示的表中的预定临近位置。在每个预定临近位置处的跟随时间应小于预定最小时间阈值，以便防止被驱动车辆10接触到被跟随车辆11。

继续参考图6，为生成跟随时间表FTT，控制器34生成第一距离表FTT。第一距离表FDT包括被驱动车辆10到达每个预定临近位置（即，距离x_i）所需要的时间。如果已调整所命令的车轴扭矩，则可使用预计速度表PST（图4）或更新的预计速度表UPST（图5）来计算被驱动车辆10到达每个预定临近位置所需要的时间。控制器34还生成第二距离表SDT。第二距离表SDT包括被跟随车辆11到达每个预定临近位置（即，距离x_i）所需要的时间。为这样做，控制器34可使用感测装置40（例如，前视相机和/或雷达）和/或经由V2V通信从被跟随车辆11传输到被驱动车辆10的信息来确定被跟随车辆11的当前速度和加速度。使用被跟随车辆11的当前速度和当前加速度，控制器34确定在每个预定临近位置（即，距离x_i）处被跟随车辆11的预计速度。然后，使用在每个预定临近位置（即，距离x_i）处被跟随车辆11的预计速度、被跟随车辆11的加速度、以及从被驱动车辆10到被跟随车辆11的初始跟随距离，控制器34确定被跟随车辆11到达每个预定临近位置（即，距离x_i）所需要的时间并生成第二距离表SDT。

继续参考图6，然后，对于第一距离表FDT和第二距离表SDT中的所有点（其中距离x_i小于预定可校准距离），控制器34计算被驱动车辆10到达预定临近位置中的每一者（如第一距离表FDT中所示）所需要的时间和被跟随车辆11到达预定临近位置中的每一者所需要的时间之间的差异，以确定在每个预定临近位置处的所述多个跟随时间中的每一者，由此生成跟随时间表FTT。接下来，控制器34然后在跟随时间表FTT处进行读取以识别跟随时间违规FTV。仅当在预定临近位置处的跟随时间中的一者小于预定最小时间阈值时，才发生跟随距离时间违规FTV。例如，预定最小时间阈值可以是0.8秒，并且仅当在跟随时间表FTT中的跟随时间中的一者或多者小于0.8秒时，控制器34才可识别跟随距离时间违规FTV。

参考图7，响应于确定所述多个跟随时间中的至少一者小于预定最小时间阈值，控制器34命令被驱动车辆10的推进系统20将所命令的车轴扭矩减小一扭矩调整量，以便防止在预定临近位置中的每一者处的所述多个跟随时间中的每一者小于预定最小时间阈值。然后，控制器34生成更新的第一距离表UFDT、更新的第二距离表USDT、以及UFTT，以确定更新的跟随时间中的任一者是否小于预定最小时间阈值。

图8是用于控制图1的被驱动车辆10的巡航控制以优化燃料经济性的巡航控制方法100的流程图。方法100在框102处开始。在框102处，控制器34确定被驱动车辆10的车辆操作者已参与巡航控制。车辆操作者可通过用户界面23来参与巡航控制。例如，车辆操作者可按压用户界面23上的按钮以参与巡航控制。在框102处，车辆操作者还可通过例如按压车辆10的方向盘上的上/下箭头通过用户界面23来设定设定速度v_ss、最大允许速度v_max和最小允许速度v_min。因此，在框102处，控制器34从用户界面23接收设定速度v_ss、最大允许速度v_max和最小允许速度v_min。如上文所讨论的，最大允许速度v_max和最小允许速度v_min中的每一者是允许速度范围37的速度边界。在框102处，控制器34还基于速度传感器40s的输入来确定和监测（实时）当前车辆速度v。在框102之后，方法100前进到框104。

在框104处，控制器34将所命令的车轴扭矩τ_ss设定为在设定速度v_ss下的道路载荷扭矩。为这样做，控制器34命令推进系统20产生所命令的车轴扭矩τ_ss以便保持设定速度v_ss。然后，方法100继续到框106。

在框106处，控制器34还使用地图数据库35的临近高程数据来确定和监测在车辆10的预定临近位置处的地形Trr的高程E。而且，控制器34使用在车辆10的预定临近位置处的地形Trr的高程E来生成高程前视表EDT（图3）。如上文所讨论的，高程前视表EDT（图3）包括多个前视高程点，所述多个前视高程点对应于被驱动车辆10的预定临近位置。控制器34使用来自地图数据库35的临近高程数据ED来生成高程前视表EDT。因此，框106还需要从地图数据库35检索高程数据ED，且然后使用临近高程数据ED来生成高程前视表EDT。高程前视表EDT的前视高程点彼此等距。换句话说，前视点彼此分开预定距离，并且第一前视点与车辆10的当前位置分开相同的预定距离。然后，方法100前进到框108。

在框108处，控制器34根据被驱动车辆10的当前速度v₀和被驱动车辆10的预定临近位置处的地形Trr的高程E来确定在车辆的预定临近位置中的每一者处车辆的预计速度。为这样做，控制器34假定被驱动车辆10保持恒定扭矩（即，在设定速度v_ss下的道路载荷扭矩），并利用以下方程式计算在高程表EDT中的每个前视点处的预计速度（给定高程表EDT中的高程变化）：

其中

v₀是车辆10的当前速度；

h₀是在车辆10的当前位置处的地形Trr的当前高程；

h_i是在高程前视表EDT中的点i处的高程；

g是重力加速度；以及

v_i是在高程前视表EDT中的点i处的预计速度。

使用以上方程式，控制器34计算在每个前视点处的预计速度，并使用在车辆10的预定临近位置中的每一者处车辆10的预计速度来生成预计速度表PST（图4）。在框108之后，方法100前进到框109。

在框109处，控制器34执行车距控制算法400（图10A和图10B）。车距控制算法400（图10A和图10B）确定在预定临近位置处的跟随时间（被驱动车辆10和被跟随车辆11之间）是否小于预定最小时间阈值。如果在预定临近位置处的跟随时间中的任一者小于预定最小时间阈值，则方法100前进到框111。在框111处，控制器34执行车距控制算法400（图10A和图10B），直到条件允许恢复开放式道路算法为止。开放式道路算法指代巡航控制方法100（框111除外），并且允许恢复开放式道路算法的条件指代在预定临近位置处的跟随时间等于或大于预定最小时间阈值。因此，一旦条件允许恢复开放式道路算法，方法100就返回到框104。如果在框109处在预定临近位置处的跟随时间等于或大于预定最小时间阈值，则方法100前进到框110。

在框110处，控制器34将在预定临近位置中的每一者处的预计速度中的每一者与允许速度范围37进行比较，以确定预计速度中的任一者是否在允许速度范围37之外。换句话说，在框110处，控制器34确定在预计速度表PST（图4）中是否存在违反最大允许速度v_max和/或最小允许速度v_min的任何预计速度。如果不存在违反最大允许速度v_max和/或最小允许速度v_min的预计速度，则方法100返回到框104。如果存在违反最大允许速度v_max的预计速度，则控制器34在框处112处开始减速控制过程300（图9A、图9B、图9C和图9D）。在减速控制过程300中，控制器34命令车辆10的推进系统20调整所命令的车轴扭矩，以在预定临近位置中的每一者处将车辆10的实际速度保持在允许速度范围37内。在执行减速控制过程之后，方法100前进以返回到框104。如果存在违反最小允许速度v_min的预计速度，则控制器34在框114处开始加速控制过程200（图8A、图8B和图8C）。在加速控制过程200中，控制器34命令车辆10的推进系统20调整所所命令的车轴扭矩，以在预定临近位置中的每一者处将车辆10的实际速度保持在允许速度范围37内。在执行加速控制过程之后，方法100返回到框104。

图8A、图8B和图8C图示了加速控制过程200。在框114（如上文所讨论的）处，控制器34进入加速控制（即，开始加速控制过程200）。然后，加速控制过程200前进到框202。在框202处，控制器34使用预计速度表PST来识别违反最小允许速度v_min的第一速度点。换句话说，控制器34识别在预计速度表PST中的小于最小允许速度v_min的第一速度点。在框202之后，加速控制过程200继续到框204。

在框204处，在框202中所识别的第一速度点处开始，控制器34在预计速度表PST中向前移动，直到v _i+1>v_i为止，以便找到预计速度的第一局部最小值。在加速控制过程200中，预计速度的该第一局部最小值被称为v_peak。在框204之后，方法前进到框206。预计速度的第一局部最小值v_peak可对应于高程前视表EDT中的局部最大高程。因此，控制器34还确定高程前视表EDT中的局部最大高程及其在高程前视表EDT中的对应索引i_peak。接下来，加速控制过程200继续到框206。

在框206处，控制器34确定和存储从车辆10的当前位置到局部最大高程的距离及其在高程前视表EDT中的对应索引i_peak。从车辆10的当前位置到局部最大高程的距离被称为峰值距离d_peak。在框206之后，加速控制过程200继续到框208。

在框208处，控制器34将在峰值距离d_peak处的期望的速度设定为最小允许速度v_min。在框208之后，加速控制过程200前进到框210。

在框210处，控制器34计算缩放的预计速度表，诸如图5中所示的更新的预计速度表UPST。为这样做，控制器34可使用以下方程式：

其中：

v₀是车辆10的当前速度；

v_i是在索引点i处车辆10的预计速度；

v_min是最小允许速度；

v_peak是在框204中所确定的预计速度的第一局部最小值；以及

v_i,scaled是在索引点i处车辆10的缩放的预计速度。

通过使用以上方程式，控制器34生成缩放的预计速度表。因此，控制器34将缩放的预计速度表计算为最小允许速度v_min和第一局部最小值v_peak的函数。在框210之后，加速控制过程200前进到框212。

在框212处，控制器34计算在峰值距离d_peak处实现最小允许速度v_min所需要的功输入W。为这样做，控制器34可使用以下方程式：

其中：

m是车辆10的质量；

v_peak是在框204中所确定的预计速度的第一局部最小值；

η是可校准的（和/或学习的）发动机-道路效率因子；

v_min是最小允许速度；

W是在峰值距离d_peak处实现最小允许速度v_min所需要的功输入。

在确定在峰值距离d_peak处实现最小允许速度v_min所需要的功输入W之后，加速控制过程200前进到框214。

在框214处，控制器34使用以下方程式来计算在峰值距离d_peak处实现最小允许速度v_min所需要（如果恒定地施加）的调整扭矩τ_req：

其中：

r_w是车轮17中的一者的半径（即，车轮半径）；

v_i是在框210中所生成的缩放的预计速度表中的索引点i处的预计速度；

x_i是从车辆10的当前位置到在框210中所生成的缩放的预计速度表中的索引点i的距离；

v_i+1是在框210中所生成的缩放的预计速度表中的索引点i+1处的预计速度；

i_peak是第一局部最小值v_peak处的索引点（即，位置）具有预计速度；

i_peak-1是紧接在第一局部最小值v_peak前面的索引点（即，位置）具有预计速度；以及

τ_req是实现驾驶员定义的速度最小的速度极限v_min所需要（如果恒定地施加）的调整扭矩。

在框214处，如果在恒定速率下将所需要的功W加到系统，则效率将被最大化。在框214之后，加速控制过程200前进到框216。

在框216处，控制器34在假定所命令的车轴扭矩在以下两者之和下保持恒定的情况下重新计算预计速度表：在峰值距离d_peak处实现最小允许速度v_min所需要（如果恒定地施加）的调整扭矩τ_req，与作为在设定速度v_ss下的道路载荷扭矩的所命令的车轴扭矩τ_ss。在框216之后，加速控制过程200前进到框218。

在框218处，控制器34确定在峰值距离d_peak之前是否存在任何速度违规。如果在峰值距离d_peak之前存在最小速度违规，则加速控制过程200返回到框202。如果在峰值距离d_peak之前存在最大速度违规，则控制器34在框112处开始减速控制过程300（图9A、图9B、图9C和图9D）。如果在峰值距离d_peak之前不存在速度违规，则加速控制过程200前进到框220。

在框220处，控制器34将所命令的发动机扭矩设定为以下两者之和：在峰值距离d_peak处实现最小允许速度v_min所需要（如果恒定地施加）的调整扭矩τ_req，与作为在设定速度v_ss下的道路载荷扭矩的所命令的车轴扭矩τ_ss。而且，控制器34命令推进系统20产生更新的所命令的车轴扭矩。该更新的所命令的车轴扭矩可等于在峰值距离d_peak处实现最小允许速度v_min所需要（如果恒定地施加）的调整扭矩τ_req加上作为在设定速度v_ss下的道路载荷扭矩的所命令的车轴扭矩τ_ss。然后，加速控制过程200前进到框222。

在框220和222之间，车辆10行驶到高程前视表EDT中的前视点x₁。在框222处，控制器34使用以下方程式来设定峰值距离d_peak：

其中：

d_peak是峰值距离；以及

dx是高程前视表EDT中的前视点x₀和前视点x₁之间的距离。

在框222之后，加速控制过程200前进到框224。

在框224处，控制器34确定新近设定的峰值距离d_peak是否小于零。如果新近设定的峰值距离d_peak不小于零，则加速控制过程200返回到框216。如果新近设定的峰值距离d_peak小于零，则加速控制过程200前进到框226。在框226处，控制器34退出加速控制。

图9A、图9B、图9C和图9D图示了减速控制过程300。在框112（如上文所讨论的）处，控制器34进入减速控制（即，开始减速控制过程300）。然后，减速控制过程300前进到框302。在框302处，控制器34使用预计速度表PST来识别违反最大允许速度v_max的第一速度点。换句话说，控制器34识别在预计速度表PST中的大于最大允许速度v_max的第一速度点。在框302之后，减速控制过程300继续到框304.

在框304处，在框302中所识别的第一速度点处开始，控制器34在预计速度表PST中向前移动，直到v _i+1<v_i为止，以便找到预计速度的第一局部最大值。在减速控制过程300中，预计速度的该第一局部最大值被称为v_peak。在框304之后，方法前进到框306。预计速度的第一局部最大值v_peak可对应于高程前视表EDT中的局部最小高程。因此，控制器34还确定高程前视表EDT中的局部最大高程及其在高程前视表EDT中的对应索引i_peak。接下来，减速控制过程300继续到框306。

在框306处，控制器34确定和存储从车辆10的当前位置到局部最小高程的距离及其在高程前视表EDT中的对应索引i_peak。从被驱动车辆10的当前位置到局部最小高程的距离被称为峰值距离d_peak。在框304之后，减速控制过程300继续到框308。

在框308处，控制器34将在峰值距离d_peak处的期望的速度设定为最大允许速度v_max。在框308之后，减速控制过程300前进到框310。

在框310处，控制器34计算缩放的预计速度表，诸如图5中所示的更新的预计速度表UPST。为这样做，控制器34可使用以下方程式：

其中：

v₀是车辆10的当前速度；

v_i是在索引点i处车辆10的预计速度；

v_max是最大允许速度；

v_peak是在框304中所确定的预计速度的第一局部最大值；以及

v_i,scaled是在索引点i处车辆10的缩放的预计速度。

通过使用以上方程式，控制器34生成缩放的预计速度表。因此，控制器34将缩放的预计速度表计算为最大允许速度v_max和第一局部最大值v_peak的函数。在框310之后，减速控制过程300前进到框312。

在框312处，控制器34计算在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要的功输入W。为这样做，控制器34可使用以下方程式：

其中：

m是车辆10的质量；

v_peak是在框304中所确定的预计速度的第一局部最大值；

η是可校准的发动机-道路效率因子；

v_max是最大允许速度；

W是在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要的功输入。

在确定在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要的功输入W之后，减速控制过程300前进到框314。

在框314处，控制器34使用以下方程式来计算在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小：

其中：

r_w是车轮17中的一者的半径（即，车轮半径）；

v_i是在框210中所生成的缩放的预计速度表中的索引点i处的预计速度；

x_i是从车辆10的当前位置到在框210中所生成的缩放的预计速度表中的索引点i的距离；

v_i+1是在框210中所生成的缩放的预计速度表中的索引点i+1处的预计速度；

i_peak是第一局部最小值v_peak处的索引点（即，位置）具有预计速度；

i_peak-1是紧接在第一局部最小值v_peak前面的索引点（即，位置）具有预计速度；以及

τ_req是实现驾驶员定义的最大速度极限v_max所需要（如果恒定地施加）的调整扭矩。

在框314处，如果在恒定速率下将所需要的功W加到系统，则效率将被最大化。在框314之后，减速控制过程300前进到框316。

在框316处，控制器34在假定所命令的车轴扭矩在以下两者之和下保持恒定的情况下重新计算预计速度表：在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小，与作为在设定速度v_ss下的道路载荷扭矩的所命令的车轴扭矩τ_ss。在框316之后，减速控制过程300前进到框318。

在框318处，控制器34确定在峰值距离d_peak之前是否存在任何速度违规。如果在峰值距离d_peak之前存在最大速度违规，则减速控制过程300返回到框302。如果在峰值距离d_peak之前存在最小速度违规，则控制器34在框114处开始加速控制过程200（图8A、图8B和图8C）。如果在峰值距离d_peak之前不存在速度违规，则减速控制过程300前进到框320。

在框320处，控制器34将在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小的绝对值与运行空调系统29所必要的扭矩（即，最大交流发电机扭矩）的绝对值进行比较。如果在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小的绝对值大于运行空调系统29所必要的扭矩的绝对值，则减速控制过程300前进到框322。如果在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小的绝对值不大于运行空调系统29所必要的扭矩的绝对值，则减速控制过程300前进到框324。

在框324处，控制器34保持所命令的车轴扭矩τ_ss。而且，在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小是经由电池再生来提供。在电池再生中，推进系统20对车辆10的电池21进行充电。在框324之后，减速控制过程300前进到框340。

在框340处，车辆10行驶到高程前视表EDT中的前视点x₁。在框340之后，减速控制过程300前进到框342。

在框342处，控制器34使用以下方程式来设定峰值距离d_peak：

其中：

d_peak是峰值距离；以及

dx是高程前视表EDT中的前视点x₀和前视点x₁之间的距离。

在框342之后，减速控制过程300前进到框344。

在框344处，控制器34确定新近设定的峰值距离d_peak是否小于零。如果新近设定的峰值距离d_peak不小于零，则减速控制过程300返回到框316。如果新近设定的峰值距离d_peak小于零，则减速控制过程300前进到框346。在框346处，控制器34退出减速控制。

在框322处，控制器34命令推进系统20参与最大程度的电池再生（maximumbattery regeneration）。在最大程度的电池再生中，推进系统20对车辆10的电池21进行充电。在第二减速模式中，推进系统20驱动空调系统29的压缩机31。在框322处，控制器34将在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小的绝对值设定为等于在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小的绝对值减去运行空调系统29所必要的扭矩。在框322之后，减速控制过程300前进到框326。

在框326处，控制器34确定空调系统29是否接通。如果空调系统29接通，则减速控制过程300前进到框328。如果空调系统29断开，则减速控制过程300前进到框330。

在框328处，控制器34将在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的新近设定的调整的扭矩τ_req减小的绝对值与运行空调系统29所必要的扭矩（即，最大A/C压缩机扭矩）的绝对值进行比较。最大A/C压缩机扭矩是运行空调系统29的压缩机31所需要的最大扭矩。如果在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小的绝对值大于运行空调系统29所必要的扭矩的绝对值，则减速控制过程300前进到框332。如果在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小的绝对值不大于运行空调系统29所必要的扭矩的绝对值，则减速控制过程300前进到框334。

在框332处，控制器34针对当前气候设定将最大A/C压缩机载荷设定为最大值。在框332处，控制器34将在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的新近设定的调整的扭矩τ_req减小的绝对值设定为等于在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小的绝对值减去运行空调系统29的压缩机31所需要的最大扭矩。在框332之后，减速控制过程300前进到框330。

在框334处，控制器34保持所命令的车轴扭矩τ_ss。而且，在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小是经由A/C压缩机载荷（即，空调系统29的压缩机31的载荷）来提供。在框334之后，减速控制过程300前进到框340。

在框330处，控制器34将在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的新近设定的调整的扭矩τ_req减小的绝对值与运行空调系统29所必要的扭矩的绝对值进行比较。如果在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的新近设定的调整的扭矩τ_req减小的绝对值大于运行空调系统29所必要的扭矩的绝对值，则减速控制过程300前进到框336。如果在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的新近设定的调整的扭矩τ_req减小的绝对值不大于运行空调系统29所必要的扭矩的绝对值，则减速控制过程300前进到框338。

在框336处，控制器34将虚拟踏板输入设定为零（完全松开油门）。换句话说，控制器34命令推进系统20产生零扭矩。在框336处，控制器34命令制动系统26进行致动以提供剩余的所命令的车轴扭矩τ_ss。在框336之后，减速控制过程300前进到框340。

在框338处，控制器34将所命令的发动机扭矩设定为以下两者之和：在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小，与作为在设定速度v_ss下的道路载荷扭矩的所命令的车轴扭矩τ_ss。换句话说，控制器34命令推进系统20将所命令的车轴扭矩减小为以下两者之和：在峰值距离d_peak处实现最大允许速度v_max所需要（如果恒定地施加）的调整的扭矩τ_req减小，与作为在设定速度v_ss下的道路载荷扭矩的所命令的车轴扭矩τ_ss。在框338之后，减速控制过程300前进到框340。

图10A和图10B示意性地图示了巡航控制方法100（图8）的车距控制算法或过程400的流程图。如上文所讨论的，车距控制过程400在框109处开始。然后，车距控制过程400前进到框402。在框402处，控制器34使用开放式道路预计速度（即，预计速度表PST，或者如果调整了所命令的车轴扭矩，则为更新的预计速度表UPST）来计算并生成被驱动车辆10到达每个距离断点x₀、x₁、x₂等（即，图6中的第一距离表）所需要的时间的表。换句话说，控制器34被编程为使用预计速度表（即，预计速度表PST，或者如果调整了所命令的车轴扭矩，则为更新的预计速度表UPST）来生成被驱动车辆10到达预定临近位置中的每一者所需要的时间的表（即，图6中的第一距离表FDT）。在框402之后，车距控制过程400前进到框404。替代地，控制器34可同时执行框402和404以最小化执行车距控制过程400所花费的时间。

在框404处，控制器34为被跟随车辆11计算并生成类似的表。具体地，给定从被驱动车辆10到被跟随车辆11的初始跟随距离、被跟随车辆11的速度、以及被跟随车辆11的加速度，控制器34计算被跟随车辆11到达相同的距离断点x₀、x₁、x₂等（即，图6中的第一距离表）将花费多长时间。如上文所讨论的，控制器34可使用传感器装置40（诸如，雷达或前视相机）来确定在第一距离断点x₀（第一预定临近位置）处从被驱动车辆10到被跟随车辆11的初始跟随距离、被跟随车辆11的速度、以及被跟随车辆11的加速度。因此，控制器34生成第二距离表SDT（图6，该第二距离表包括被跟随车辆到达预定临近位置中的每一者所需要的时间。接下来，车距控制过程400前进到框406。

在框406处，对于第一距离表FDT（图6）和第二距离表SDT（图6）中的所有预定临近位置（其中距离x_i小于预定可校准距离），控制器34计算被驱动车辆10到达预定临近位置中的每一者（如第一距离表FDT中所示）所需要的时间和被跟随车辆11到达预定临近位置中的每一者所需要的时间之间的差异，以确定在每个预定临近位置处的跟随时间中的每一者，由此生成跟随时间表FTT。

为这样做，在小于预定可校准距离的每个预定临近位置（即，距离x_i）处，控制器34将被跟随车辆11到达距离x_i将花费的时间从被驱动车辆10到达相同距离x_i将花费的时间中减去，以获得在预定临近位置中的每一者处（即，在每个距离x_i处）的跟随时间。可将距离x_i称为点x_i，并且可将到达距离x_i所需要的时间表达为时间t(x)或t(x_i)的函数。然后，车距控制过程400前进到框408。

在框408处，控制器34确定在框处406中所生成的阵列（即，表）中的任何点是否小于预定最小时间阈值。换句话说，控制器34将跟随时间与预定最小时间阈值进行比较，以确定跟随时间（在框406中所确定）中的至少一者是否小于预定最小时间阈值。预定最小时间阈值等于最小跟随时间t_min乘以第一安全因子α。如果跟随时间（在框406中所确定）中没有一个小于预定最小时间阈值，则车距控制过程400前进到框410。

在框410处，控制器34命令推进系统20保持所命令的车轴扭矩。换句话说，响应于确定所确定的跟随时间中的每一者等于或大于预定最小时间阈值，控制器34命令推进系统20保持所命令的车轴扭矩。在框410之后，车距控制过程400前进到框412。

在框412处，控制器34从车距控制过程400退出，并且方法100前进到框104。换句话说，在框412处，车距控制过程400通过了其检查。

返回到框406，如果控制器34确定跟随时间中的至少一者小于预定最小时间阈值，则车距控制过程400前进到框414。

在框414处，响应于确定跟随时间中的至少一者小于预定最小时间阈值，控制器34命令被驱动车辆10的推进系统20将所命令的车轴扭矩减小一扭矩调整量，以便防止在预定临近位置中的每一者处的跟随时间中的每一者小于预定最小时间阈值。结果，控制器34防止在巡航控制期间被驱动车辆10追上被跟随车辆11。具体地，如果在预定可校准距离D之前存在预定最小时间阈值的预计违规，则将减小车轴扭矩指令以防止被驱动车辆10过于密切地跟随被跟随车辆11。控制器34命令推进系统20修改所命令的车轴扭矩，使得在距离x_crit（即，发生违规的距离）处：

其中：

V_veh(x_crit)是在距离x_crit（即，发生违规的距离）处被驱动车辆10的速度；

V_f(x_crit)是在距离x_crit（即，发生违规的距离）处被跟随车辆11的速度；

t(x_crit)是在距离x_crit（即，发生违规的距离）处被驱动车辆10的跟随时间；

t_f(x_crit)是在距离x_crit（即，发生违规的距离）处被跟随车辆11的跟随时间；

是预定最小时间阈值；以及

β是第二安全因子，其大于第一安全因子α以便避免违反预定最小时间阈值。

β是可校准的第二安全因子，其大于第一安全因子α以便避免违反预定最小时间阈值。

这将确保控制器34以可接受的跟随时间为目标并在该最小跟随时间匹配被跟随车辆11的速度。在以下关系式中概述了达到这些条件（即，扭矩调整量）所需要的车轴扭矩变化：

其中：

Δτ_az是车轴扭矩的变化以满足多个自动跟随距离约束；

V_c是被驱动车辆的当前速度；

V_f(x_crit)是在距离x_crit处被跟随车辆的速度；

x_crit是发生预定最小时间阈值的违规的距离；

t_c是当前跟随时间；

t_f(x_crit)是被跟随车辆到达距离x_crit所需要的时间；

a_i是在索引i下的被驱动车辆的车辆加速度；

Δx_i是单元格i和i + 1之间的增量距离；

r_w是以毫米为单位的被驱动车辆的车轮滚动半径；以及

m是以千克为单位的被驱动车辆的质量；

β是第二安全因子，其大于所述第一安全因子以便避免违反预定最小时间阈值；以及

是所述预定最小时间阈值。

在框414之后，方法前进到框416。在框416处，给定在框414中所确定的新的车轴扭矩命令（即，扭矩调整量），控制器34重新计算被驱动车辆10和被跟随车辆11的预计速度表PST和时间/距离表（即，第一距离表FDT、第二距离表SDT和跟随时间表FTT）。车距控制算法400返回到框406。

详细描述和附图或图支持并描述本教导，但是本教导的范围仅仅由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于实施本教导的最佳模式和其他实施例中的一些，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本教导的各种替代性设计和实施例。

Claims (18)

1.一种用以控制被驱动车辆的巡航控制方法，所述巡航控制方法包括：

由所述被驱动车辆的控制器接收最大允许速度、最小允许速度和设定速度；

由所述控制器命令推进系统产生所命令的车轴扭矩以保持所述设定速度；

监测所述被驱动车辆的当前速度；

监测所述被驱动车辆的预定临近位置处的地形的高程；

使用所述被驱动车辆的当前速度和所述预定临近位置处的地形的高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处所述被驱动车辆的预计速度；

监测被跟随车辆的当前速度，其中，所述被跟随车辆在所述被驱动车辆的正前方驾驶；

使用所述被跟随车辆的当前速度和所述预定临近位置处的地形的高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处所述被跟随车辆的预计速度；

使用所述被驱动车辆的预计速度和所述被跟随车辆的预计速度来确定在所述预定临近位置中的每一者处的多个跟随时间，其中，所述多个跟随时间中的每一者是所述被驱动车辆追上所述被跟随车辆所需要的时间；

将所述多个跟随时间中的每一者与预定最小时间阈值进行比较，所述预定最小时间阈值等于最小跟随时间乘以第一安全因子；

确定所述多个跟随时间中的至少一者是否小于所述预定最小时间阈值；以及

响应于确定所述多个跟随时间中的至少一者小于所述预定最小时间阈值，由所述控制器命令所述被驱动车辆的推进系统将所述所命令的车轴扭矩减小一扭矩调整量，以便防止在所述预定临近位置中的每一者处的多个跟随时间中的每一者小于所述预定最小时间阈值；

其中，使用以下方程式来计算所述扭矩调整量：

其中：

Δτ_az是用以满足多个自动跟随距离约束的车轴扭矩的变化；

V_c是所述被驱动车辆的所述当前速度；

V_f(x_crit)是在距离x_crit处所述被跟随车辆的预计速度；

x_crit是发生所述预定最小时间阈值的违规的距离；

t_c是当前跟随时间；

t_f(x_crit)是所述被跟随车辆到达所述距离x_crit所需要的时间；

a_i是在索引i下的所述被驱动车辆的车辆加速度；

Δx_i是单元格i和i+1之间的增量距离；

r_w是以毫米为单位的所述被驱动车辆的车轮滚动半径；以及

m是以千克为单位的所述被驱动车辆的质量；

β是第二安全因子，其大于所述第一安全因子以便避免违反所述预定最小时间阈值；以及是所述预定最小时间阈值。

2.根据权利要求1所述的巡航控制方法，其进一步包括：使用在所述被驱动车辆的所述预定临近位置中的每一者处所述被驱动车辆的所述预计速度来生成预计速度表，其中，所述被驱动车辆包括用户界面，所述用户界面被构造成允许用户设定所述最大允许速度和所述最小允许速度。

3.根据权利要求2所述的巡航控制方法，其进一步包括：使用所述预计速度表生成所述被驱动车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

4.根据权利要求3所述的巡航控制方法，其进一步包括：生成所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

5.根据权利要求4所述的巡航控制方法，其中，使用在所述预定临近位置中的每一者处所述被跟随车辆的所述预计速度、所述被跟随车辆的车辆加速度、以及在所述预定临近位置中的第一者处所述被驱动车辆和所述被跟随车辆之间的初始距离来确定所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间。

6.根据权利要求5所述的巡航控制方法，其进一步包括：使用所述被驱动车辆的一个或多个雷达，来确定所述被跟随车辆的当前速度、所述被跟随车辆的所述车辆加速度、以及在所述预定临近位置中的所述第一者处所述被驱动车辆和所述被跟随车辆之间的所述初始距离。

7.根据权利要求6所述的巡航控制方法，其进一步包括：确定所述被驱动车辆使用所述预计速度表到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间和所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间之间的差异，以确定所述多个跟随时间中的每一者。

8.根据权利要求7所述的巡航控制方法，其进一步包括：响应于确定所述多个跟随时间中的每一者等于或大于所述预定最小时间阈值，由所述控制器命令所述被驱动车辆的所述推进系统保持所述所命令的车轴扭矩。

9.根据权利要求8所述的巡航控制方法，其进一步包括确定所述扭矩调整量，其中：

所述扭矩调整量是所述被驱动车辆的当前速度、所述被跟随车辆的当前速度、以及在所述预定临近位置处所述被驱动车辆的车辆加速度的函数。

10.一种车辆系统，其包括：

推进系统；

与所述推进系统通信的控制器，其中，所述控制器被编程为：

接收设定速度；

命令所述推进系统产生所命令的车轴扭矩以保持所述设定速度；

监测所述车辆系统的被驱动车辆的当前速度；

监测所述被驱动车辆的预定临近位置处的地形的高程；

使用所述被驱动车辆的所述当前速度和所述预定临近位置处的所述地形的所述高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处所述被驱动车辆的预计速度；

监测被跟随车辆的当前速度，其中，所述被跟随车辆在所述被驱动车辆的正前方驾驶；

使用所述被跟随车辆的所述当前速度和所述预定临近位置处的所述地形的所述高程来确定在所述预定临近位置中的每一者处所述被跟随车辆的预计速度；

使用所述被驱动车辆的所述预计速度和所述被跟随车辆的所述预计速度来确定在所述预定临近位置中的每一者处的多个跟随时间，其中，所述多个跟随时间中的每一者是所述被驱动车辆追上所述被跟随车辆所需要的时间；

将所述多个跟随时间中的每一者与预定最小时间阈值进行比较，所述预定最小时间阈值等于最小跟随时间乘以第一安全因子；

确定所述多个跟随时间中的至少一者是否小于所述预定最小时间阈值；以及

响应于确定所述多个跟随时间中的至少一者小于所述预定最小时间阈值，命令所述被驱动车辆的所述推进系统将所述所命令的车轴扭矩减小一扭矩调整量，以便防止在所述预定临近位置中的每一者处的所述多个跟随时间中的每一者小于所述预定最小时间阈值；

其中，使用以下方程式来计算所述扭矩调整量：

其中：

Δτ_az是用以满足多个自动跟随距离约束的车轴扭矩的变化；

V_c是所述被驱动车辆的所述当前速度；

V_f(x_crit)是在距离x_crit处所述被跟随车辆的预计速度；

x_crit是发生所述预定最小时间阈值的违规的距离；

t_c是当前跟随时间；

t_f(x_crit)是所述被跟随车辆到达所述距离x_crit所需要的时间；

a_i是在索引i下的所述被驱动车辆的车辆加速度；

Δx_i是单元格i和i+1之间的增量距离；

r_w是以毫米为单位的所述被驱动车辆的车轮滚动半径；以及

m是以千克为单位的所述被驱动车辆的质量；

β是第二安全因子，其大于所述第一安全因子以便避免违反所述预定最小时间阈值；以及是所述预定最小时间阈值。

11.根据权利要求10所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：使用在所述被驱动车辆的所述预定临近位置中的每一者处所述被驱动车辆的所述预计速度来生成预计速度表。

12.根据权利要求11所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：使用所述预计速度表生成所述被驱动车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

13.根据权利要求12所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：生成所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间的表。

14.根据权利要求13所述的车辆系统，其中，使用在所述预定临近位置中的每一者处所述被跟随车辆的所述预计速度、所述被跟随车辆的车辆加速度、以及在所述预定临近位置中的第一者处所述被驱动车辆和所述被跟随车辆之间的初始距离来确定所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间。

15.根据权利要求14所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：使用所述被驱动车辆的一个或多个雷达，来确定所述被跟随车辆的当前速度、所述被跟随车辆的所述车辆加速度、以及在所述预定临近位置中的所述第一者处所述被驱动车辆和所述被跟随车辆之间的所述初始距离。

16.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：确定所述被驱动车辆使用所述预计速度表到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间和所述被跟随车辆到达所述预定临近位置中的每一者所需要的时间之间的差异，以确定所述多个跟随时间中的每一者。

17.根据权利要求16所述的车辆系统，其中，所述控制器被编程为：响应于确定所述多个跟随时间中的每一者等于或大于所述预定最小时间阈值，命令所述被驱动车辆的所述推进系统保持所述所命令的车轴扭矩。

18.根据权利要求17所述的车辆系统，其中：

所述控制器被编程为确定所述扭矩调整量；

所述扭矩调整量是所述被驱动车辆的当前速度、所述被跟随车辆的当前速度、以及在所述预定临近位置处所述被驱动车辆的车辆加速度的函数。