CN114312342A - 车辆限速控制方法、控制器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆控制技术领域，提供一种车辆限速控制方法及系统。本发明所述的方法包括：在当前车速处于第一设定车速和第二设定车速之间时，将预设的用于缓冲车速增加速率的预调扭矩值作为目标扭矩值输出给车辆的电机，以初步限制车速，其中所述第一设定车速小于所述第二设定车速，且所述第二设定车速小于预设最高车速限值；以及在所述当前车速增加至大于所述第二设定车速时，根据所述当前车速与所述最高车速限值确定限制扭矩值，并将所述限制扭矩值与驾驶员扭矩需求值中的较小值作为所述目标扭矩值输出给所述电机，以进一步限制车速。本发明对限速调节过程进行了缓冲处理，使得调节过程更为柔和，进而保证了车辆在限速阶段的驾驶性。

Description

车辆限速控制方法、控制器及系统

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种车辆限速控制方法及系统。

背景技术

目前，对车辆的限速控制(也称最高车速控制)具有重大的意义，控制方式的好坏直接影响到驾驶员的感受。但是，现有限速控制策略往往当车辆达到最高车速限值时，才控制车辆进入到目标限速值，进入方式较为激烈，经常出现闯动、超调、丢失动力感等现象，给驾驶性造成负面影响。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆限速控制方法，以解决现有限速控制策略影响车辆驾驶性的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆限速控制方法，包括：在当前车速处于第一设定车速和第二设定车速之间时，将预设的用于缓冲车速增加速率的预调扭矩值作为目标扭矩值输出给车辆的电机，以初步限制车速，其中所述第一设定车速小于所述第二设定车速，且所述第二设定车速小于预设最高车速限值；以及在所述当前车速增加至大于所述第二设定车速时，根据所述当前车速与所述最高车速限值确定限制扭矩值，并将所述限制扭矩值与驾驶员扭矩需求值中的较小值作为所述目标扭矩值输出给所述电机，以进一步限制车速。

进一步的，在所述当前车速达到所述第一设定车速之前以及在所述进一步限制车速以使所述当前车速降低至第三设定车速以下时，所述车辆限速控制方法还包括：控制所述车辆处于不被限速的自由运行状态，其中所述第三设定车速小于或等于所述第一设定车速。

进一步的，所述车辆限速控制方法还包括：从所述车辆的主机系统获取所述车辆对应于当前驾驶模式的所述最高车速限值。

进一步的，所述车辆限速控制方法还包括：结合所述当前车速、所述最高车速限值、车辆档位信息和/或所述驾驶员扭矩需求值调整所述预调扭矩值。

进一步的，所述根据所述当前车速与所述最高车速限值确定限制扭矩值包括：获取所述当前车速与所述最高车速的车速偏差值，并基于所述车速偏差值进行比例积分PI控制或比例积分微分PID控制以计算出所述限制扭矩值。

进一步的，在向所述电机输出所述目标扭矩值之前，所述车辆限速控制方法还包括：对所述目标扭矩值进行滤波处理，再输出给所述电机。

相对于现有技术，本发明所述的车辆限速控制方法具有以下优势：本发明所述的车辆限速控制方法涉及初始限制车速和进一步限制车速两个阶段，该两个阶段相当于形成了针对车速限制的预调节区和调节区，从而通过预调节区对限速调节过程进行了缓冲处理，使得调节过程更为柔和，进而保证了车辆在限速阶段的驾驶性。

本发明的另一目的在于提出一种机器可读存储介质，以解决现有限速控制策略影响车辆驾驶性的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的车辆限速控制方法。

所述机器可读存储介质与上述车辆限速控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提出一种车辆限速控制器，以解决现有限速控制策略影响车辆驾驶性的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆限速控制器，用于运行程序，其中所述程序被运行时用于执行上述的车辆限速控制方法。

进一步的，所述车辆限速控制器为所述车辆的整车控制器或内嵌于所述整车控制器中。

所述车辆限速控制器与上述车辆限速控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提出一种车辆限速控制系统，以解决现有限速控制策略影响车辆驾驶性的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆限速控制系统，包括：车辆的主机系统，用于设置不同驾驶模式对应的最高车速限值；以及上述的车辆限速控制器，用于从所述主机系统获取对应于当前驾驶模式的最高车速限值，并对所述车辆进行限速控制。

所述车辆限速控制系统与上述车辆限速控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的一种车辆限速控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的示例的车辆运行状态示意图；

图3是本发明实施例的示例中车辆进入限速阶段后的限速策略示意图；

图4是本发明实施例的示例中输出目标扭矩值的示意图；以及

图5是本发明实施例的车辆限速控制系统进行限速的过程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

图1是本发明实施例的一种车辆限速控制方法的流程示意图。如图1所示，所述车辆限速控制方法可以包括以下步骤：

步骤S100，在当前车速处于第一设定车速和第二设定车速之间时，将预设的用于缓冲车速增加速率的预调扭矩值作为目标扭矩值输出给车辆的电机，以初步限制车速。

其中，所述第一设定车速小于所述第二设定车速，且所述第二设定车速小于预设最高车速限值。

步骤S200，在所述当前车速增加至大于所述第二设定车速时，根据所述当前车速与所述最高车速限值确定限制扭矩值，并将所述限制扭矩值与驾驶员扭矩需求值中的较小值作为所述目标扭矩值输出给所述电机，以进一步限制车速。

易知，通过设置所述第一设定车速、所述第二设定车速和所述最高车速限值，可至少形成两个限速状态区间，即：

1)第一限速状态区间：[第一设定车速，第二设定车速]；以及

2)第二限速状态区间：[第二设定车速，最高车速限值]。

其中，步骤S100是针对第一限速状态区间的限速策略，步骤S200是针对第二限速状态区间的限速策略。在优选的实施例中，所述第一设定车速相对于所述最高车速限值的差值应小于或等于预设值，而实际车速相对于所述最高车速限值的差值一旦超过该预设值，则表明应该对车辆进行程度较轻的限速控制，即需要激活车辆的限速功能以保证行车安全，但因车速距离最高车速限值尚有余地，从而可在保证行车安全的同时关注驾驶性。另外，所述第二设定车速优选为接近所述最高车速限值，即一旦实际车速到达所述第二设定车速，表明车辆已无限接近所述最高车速限值，从而应关注车辆限速的及时性以保证车辆以安全车速行驶。

在优选的实施例中，在所述当前车速达到所述第一设定车速之前以及在所述进一步限制车速以使所述当前车速降低至第三设定车速以下时，所述车辆限速控制方法还可以包括：控制所述车辆处于不被限速的自由运行状态，其中所述第三设定车速小于或等于所述第一设定车速。

即，通过新引入的第三设定车速，在前述第一限速状态区间和第二限速状态区间的基础上，还可进一步形成以下两个自由运行区间：

3)第一自由运行区间：[0，第一设定车速]；以及

4)第二自由运行区间：[第三设定车速，0]。

其中，根据车辆运行状态，依次出现的是第一设定车速、第二设定车速和第三设定车速，进而其中的[第三设定车速，0]表示车速从第三设定车速降低至0。还需说明的是，所述自由运行是指不用考虑限速的运行状态，相当于车辆未启动限速功能。

下面通过示例来具体说明上述的第一限速状态区间、第二限速状态区间、第一自由运行区间和第二自由运行区间。

图2是本发明实施例的示例的车辆运行状态示意图，如图2所述，v1、v2、v3分别表示上述的第一设定车速、第二设定车速和第三设定车速，实线表示最高车速限值，虚线表示当前车速，进而可如图2中所示，划分出第一限速状态区间、第二限速状态区间、第一自由运行区间和第二自由运行区间。

结合图2，可知第一限速状态区间和第二限速状态区间共同构成限速阶段，而第一自由运行区间和第二自由运行区间共同构成了自由运行阶段。其中，在自由运行阶段，车速距离最高车速限值还有一定的差距，从而车辆处于自由驾驶状态，不做限速运算，且不受限速控制的影响。因此，本发明实施例主要关注限速阶段，故下文不再对自由运行阶段进行详述。

现有的车辆限速方案往往不对限速阶段进行进一步的划分，而只是单纯地在车辆达到某一速度后激活限速功能，再在限速至另一速度后，退出限速功能，从激活至退出的整个过程仅涉及一组调节值，使得驾驶容易出现闯动感，甚至实际车辆在局部时候容易超过最高车速限值。例如，在从激活至退出的整个过程中采用单一PI调节方式或直接采用单比例调节方式，逻辑过于简单，且驾驶性能很差，容易产生动力丢失感。

对此，本发明实施例将限速阶段划分为第一限速状态区间和第二限速状态区间进行分别调节，其中针对第一限速状态区间的调节相当于是针对第二限速状态区间的调节的预调节过程。具体地，在第一限速状态区间，车辆对限速的紧迫性需求不高，而在第二限速状态区间则对限速的紧迫性需求则非常高，从而可在第一限制状态区间关注车辆的驾驶性，进行相对于第二限制状态区间更为平和的限速预调节，以避免因车辆在整个限速阶段仅有一次限速调节而出现的闯动感。可参考图2进行理解，在第一限速状态区间的限速相对平稳，且能避免第二限速状态区间出现较大的上、下超调，从而避免了出现闯动感。因此，可将第一限速状态区间称为预调节区，而将第二限速状态区间称为调节区，即本发明实施例通过区分调节区和预调节区的方式，对限速调节过程进行了缓冲处理，使得调节过程更为柔和。

据此，上述的步骤S100对应于预调节区。其中，在步骤S100，所述预调扭矩值是一组或多组预设值，对比图2中的第一自由运行区间和第一限速状态区间，易知通过将所述预调扭矩值作为目标扭矩值提供给电机，可以使得车速的增加速率变小(斜率变小)，限速更加平滑，进而达到初步限速的目的。其中，所述预调扭矩值可通过进行实车试验等得到，此时车辆参数中最高车速限值对预调扭矩值的影响的权重比较小，可以不考虑最。但在优选的实施例中，可结合所述当前车速、所述最高车速限值、车辆档位信息、当前加速度、车辆驾驶模式和/或所述驾驶员扭矩需求值等调整所述预调扭矩值，以使其适应于当前行车状态。举例而言，可利用控制量较小的PI(比例积分)调节器处理车速、最高车速限值等参数以调整预设扭矩值，进而对车速进行缓慢调节，即实现第一限速状态区间示出的初步限速控制。

进一步地，步骤S200对应于调节区，此时当前车速已经接近最高车速限值，因此必然要考虑最高车速限值以保证车辆的安全行驶。对于该步骤S200，在优选的实施例中，先获取所述当前车速与所述最高车速的车速偏差值，再基于所述车速偏差值进行PI控制或PID(比例积分微分)控制以计算出所述限制扭矩值，再将所述限制扭矩值与驾驶员扭矩需求值中的较小值作为所述目标扭矩值输出给所述电机，以进一步限制车速。更为优选地，在车速变化后可实时地与最高车速限值比较，反复进行PI或PID闭环控制，直至当前车速与最高车速限值一致。当车速降低到第三设定车速v3以下，停止限速扭矩计算，车辆退出限速状态并进入如图2所示的第二自由运行区间。

下面通过示例来具体说明在限速阶段中预调节区和调节区的限速策略的配合。图3是本发明实施例的示例中车辆进入限速阶段后的限速策略示意图。如图3所示，可知该限速策略主要包括以下两个环节：

1)车速预调节环节。

该环节对应于图2所示的第一限速状态区间，该环节可以将符合限速要求及驾驶性要求的预调扭矩值预存于相应控制器中，以对车速进行缓慢调节。另外，也可利用控制量较小的PI调节对车速等信息进行处理以实时地调速所述预调扭矩值。

2)包括PID控制器和幅值限制的主调节环节。

该环节对应于图2所示的第二限速状态区间，旨在通过将当前车速限定与最高车速限值一致，以保证车辆的安全运行。其中，PID控制器可基于所述当前车速与所述最高车速的车速偏差值计算出所述限制扭矩值。但在驾驶员踩加速踏板的情况下，还需要考虑因驾驶员踩加速踏板而产生的驾驶员扭矩需求值，因为该驾驶员扭矩需求值体现了驾驶员主观上的加速需求。因此，需要结合限制扭矩值和驾驶员扭矩需求值来确定最终应提供给电机的目标扭矩值。其中，图3所示出的车辆参数选择即包括有选择驾驶员扭矩需求值等参数，还可以包括选择车辆档位参数、驾驶模式参数等。

图4是本发明实施例的示例中输出目标扭矩值的示意图。结合图3和图4，选择限制扭矩值和驾驶员扭矩需求值中的较小值作为目标扭矩值。其中，若驾驶员扭矩需求值大于限制扭矩值，则驾驶员踩加速踏板对应的车速存在超过最高车速限值的可能，因此在驾驶员踩加速踏板使车速超过最高车速限值的情况下，按照限制扭矩值对车辆电机进行控制，以确保车速不超过最高车速限速。反之，可按照驾驶员扭矩需求值对车辆电机进行控制，以满足驾驶员的加速需求。

进一步地，为避免出现扭矩阶跃而对驾驶性造成负面影响，图4示出了在向所述电机输出所述目标扭矩值之前，对所述目标扭矩值进行滤波处理，再输出给所述电机。其中，所述滤波处理例如采用图3示出的扭矩幅值限制方案，以防止扭矩变化太快而导致闯动。

综上，本发明实施例的车辆限速控制方法在限速功能从激活至退出的整个限速阶段中，区分了预调节区和调节区来分别进行车速限制，对整个限速调节过程进行了缓冲处理，使得调节过程更加柔和。

另外，本发明实施例中，可以在整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)端实现上述的车辆限速控制方法，而可从所述车辆的主机系统(Head Unit，HUT)端获取所述车辆的最高车速限值等。这还将在下文结合其他实施例进行具体描述，在此则不再进行赘述。

本发明另一实施例还提供一种车辆限速控制器，用于运行程序，其中所述程序被运行时用于执行上述的车辆限速控制方法。其中，所述车辆限速控制器可以包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的所述程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述的车辆限速控制方法。

优选地，所述车辆限速控制器为所述车辆的VCU或内嵌于所述整车控制器中。

本发明另一实施例还提供一种车辆限速控制系统，包括：车辆的HUT，用于设置不同驾驶模式对应的最高车速限值；以及上述的车辆限速控制器，用于从所述HUT获取对应于当前驾驶模式的最高车速限值，并对所述车辆进行限速控制。

进一步地，所述车辆限速控制器例如是VCU，以HUT和VCU为例，图5是本发明实施例的车辆限速控制系统进行限速的过程示意图。参考图5，该过程可以包括以下步骤：

步骤S501，HUT将驾驶员选定的最高车速限值发给VCU。

其中，所述HUT例如采用中控大屏MP5，以便于驾驶员可以设置当前驾驶模式，并选择设置的驾驶模式下的最高车速限值。举例而言，驾驶员通过HUT设置当前驾驶模式为经济(Economic，ECO)模式，并在HUT上ECO模式下选择最高车速限值。

步骤S502，VCU根据HUT发的最高车速限值和当前车速计算目标扭矩值。

其中，所述当前车速可由车辆的汽车防抱死制动系统(Anti-lock BrakingSystem，ABS)发送给VCU。

举例而言，VCU收到ABS发出的当前车速后，与HUT设定的最高车速限值进行比较，得到车速偏差值ΔV，通过该车速偏差值ΔV计算输出限制最高车速的限制扭矩值Trq_lim，再将此限制扭矩值与驾驶员通过加速踏板提出的驾驶员扭矩需求值Trq_drive进行比较运算，输出最小值Trq作为目标扭矩值以用于驱动电机。另外，经过计算的目标扭矩值Trq可受到扭矩幅值限制，即是对扭矩变化进行滤波处理，避免出现扭矩阶跃而对驾驶性造成负面影响。

进一步地，在Trq_lim的计算应保证限速的平稳，避免车速限制时出现较大的上、下超调，故而可在Trq_lim的计算之前增加如图2所示的第一限速状态区间的限速策略。关于这一限速策略的细节可参考上文，在此则不再进行赘述。

步骤S503，VCU将计算后的目标扭矩值发给电机执行限速控制。

据此，本发明实施例的车辆限速控制系统实现了驾驶性和安全性俱佳的车辆限速控制过程。

本发明另一实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的车辆限速控制方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆限速控制方法，其特征在于，所述车辆限速控制方法包括：

在当前车速处于第一设定车速和第二设定车速之间时，将预设的用于缓冲车速增加速率的预调扭矩值作为目标扭矩值输出给车辆的电机，以初步限制车速，其中所述第一设定车速小于所述第二设定车速，且所述第二设定车速小于预设最高车速限值；以及

在所述当前车速增加至大于所述第二设定车速时，根据所述当前车速与所述最高车速限值确定限制扭矩值，并将所述限制扭矩值与驾驶员扭矩需求值中的较小值作为所述目标扭矩值输出给所述电机，以进一步限制车速。

2.根据权利要求1所述的车辆限速控制方法，其特征在于，在所述当前车速达到所述第一设定车速之前以及在所述进一步限制车速以使所述当前车速降低至第三设定车速以下时，所述车辆限速控制方法还包括：

控制所述车辆处于不被限速的自由运行状态，其中所述第三设定车速小于或等于所述第一设定车速。

3.根据权利要求1所述的车辆限速控制方法，其特征在于，所述车辆限速控制方法还包括：

从所述车辆的主机系统获取所述车辆对应于当前驾驶模式的所述最高车速限值。

4.根据权利要求1所述的车辆限速控制方法，其特征在于，所述车辆限速控制方法还包括：

结合所述当前车速、所述最高车速限值、车辆档位信息、当前加速度、车辆驾驶模式和/或所述驾驶员扭矩需求值调整所述预调扭矩值。

5.根据权利要求1所述的车辆限速控制方法，其特征在于，所述根据所述当前车速与所述最高车速限值确定限制扭矩值包括：

获取所述当前车速与所述最高车速的车速偏差值，并基于所述车速偏差值进行比例积分PI控制或比例积分微分PID控制以计算出所述限制扭矩值。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的车辆限速控制方法，其特征在于，在向所述电机输出所述目标扭矩值之前，所述车辆限速控制方法还包括：

对所述目标扭矩值进行滤波处理，再输出给所述电机。

7.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-6任意一项所述的车辆限速控制方法。

8.一种车辆限速控制器，其特征在于，用于运行程序，其中所述程序被运行时用于执行权利要求1-6任意一项所述的车辆限速控制方法。

9.根据权利要求8所述的车辆限速控制器，其特征在于，所述车辆限速控制器为所述车辆的整车控制器或内嵌于所述整车控制器中。

10.一种车辆限速控制系统，其特征在于，所述车辆限速控制系统包括：

车辆的主机系统，用于设置不同驾驶模式对应的最高车速限值；以及

权利要求8或9所述的车辆限速控制器，用于从所述主机系统获取对应于当前驾驶模式的最高车速限值，并对所述车辆进行限速控制。

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