CN1898115A - 车辆集成控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种集成控制系统，包括基于驾驶员的操作，控制驱动系统的主控制系统(加速器)、控制制动系统的主控制系统(制动器)和控制转向系统的主控制系统(转向)，以及基于车辆周围的环境信息或有关驾驶员的信息生成并提供将被用在每一个主控制系统的信息的顾问单元。所述顾问单元执行的程序包括以下步骤：检测车辆状态、驾驶员的操作和环境信息(S1000，S1100和S1200)；运算关于驱动力的驾驶员的期望值(S1300)；进行制动/驱动扭矩的分配处理(S1500)；以及运算分配比(S1600)从而实行分配(S1700)。

Description

车辆集成控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制包括在车辆中的多个致动器(actuator)的系统，并且，更具体地，涉及一种用于以集成的方式控制具有相互干扰的可能性的多个致动器的系统。
背景技术
近些年已经存在一种增长的趋势，即在同一车辆中包括多种类型的运动控制装置以控制所述车辆的运动。由所述不同类型的运动控制装置的每一个所产生的效果，不可能总以相互独立的方式在车辆中呈现。存在相互干扰的可能性。因此，在开发包括多种类型的运动控制装置的车辆时，充分地组织在各个运动控制装置之间的交互与协调是十分重要的。
例如，当在车辆的开发阶段要求在一台车辆中包括多种类型的运动控制装置时，能够相互独立地开发各个运动控制装置，然后，以补充或附加的方式实现在各个运动控制装置之间的交互和协调。
在以前述方式开发多种类型的运动控制装置的情况下，对各个运动控制装置之间的交互和协调的组织需要大量的时间和工作。
关于在车辆中包括多种类型的运动控制装置的方案，已知的有在所述运动控制装置之间共享相同的致动器的方案。这个方案涉及这样的问题，即，当要求在相同时间操作相同的致动器时，如何解决多个运动控制装置之间的争用。
在上述情况下，即在相互独立地开发了多个运动控制装置之后，将以补充或附加的方式来组织在所述运动控制装置之间的交互和协调，很难熟练地解决以上提出的问题。实际上，这个问题仅能通过这样的方式来解决，即，从所述多个运动控制装置中选择优先于其它的合适的一个，并且使得所述致动器专用于所选择的运动控制装置。
在以下出版物中公开了有关在包括多个致动器从而以期望的行为来驱动车辆的车辆中的以上提出的问题的方法。
日本专利公开5-85228(文献1)公开了这样的车辆电子控制系统，其能够减少开发所需的时间，并且能够改进所述车辆的可靠性、可用性和易维护性。这种用于车辆的电子控制系统包括，用于参照发动机动力、驱动力和制动操作来协作完成控制任务的元件，以及协调所述元件的协作从而依照驾驶员的要求来实现对所述机动车的操作性能的控制的元件。各个元件以多个分级层次的形式来布置。当所述驾驶员的要求被转化为相应的所述机动车的操作性能时，所述分级层次的协调元件中的至少一个被调整以作用于下一分级层次的元件，由此，当向驾驶员-车辆系统的预先给定的次级系统提供了从所述分级层次要求的性能时，作用于该次级系统。
通过依照所述用于车辆的电子控制系统以分级结构来组织整个系统，只能在从上层到下层的方向上传达指令。在这个方向上传送执行驾驶员要求的指令。于是，实现了相互独立的元件的易于理解的结构。单个系统的连接能被减少到相当的程度。各个元件的独立性允许同时对所述单个元件进行并行开发。因此，能够根据预定目标开发每一个元件。仅需要考虑少数关于较高分级层次的接口和少量用于较低分级层次的接口。于是，能够实现关于能耗、环境适应性、安全性和舒适性的对驾驶员和车辆电子控制系统的整体优化。作为结果，能够提供车辆电子控制系统，其能够缩短开发时间，并且改进车辆的可靠性、可用性和易维护性。
日本专利公开2003-191774(文献2)公开了一种集成型车辆运动控制装置，其对于以集成的方式控制多个致动器从而在车辆中执行多个不同类型的运动控制的装置，以分级方式调整其软件配置，由此从实际使用的角度优化所述分级结构。所述集成型车辆运动控制装置，基于与驾驶员驾驶车辆相关的信息，通过计算机，以集成的方式来控制多个致动器，以执行所述车辆的多种类型的车辆运动控制。在硬件配置和软件配置之中的至少软件配置，包括在从驾驶员到多个致动器的方向上分层组织的多个元件。所述多个元件包括：(a)控制单元，在较高层次上，基于有关驾驶的信息来确定目标车辆状态量；以及(b)执行单元，接收作为来自所述控制单元的指令的所述确定的目标车辆状态量，以经由在较低层次的多个致动器中的至少一个来执行所述接收的指令。所述控制单元包括上层控制单元和下层控制单元，其每一个都发出指令以通过集成的方式来控制所述多个致动器。所述上层控制单元基于所述有关驾驶的信息，而未考虑车辆的动态行为，确定第一目标车辆状态量，并且将所确定的第一目标车辆状态量提供给下层控制单元。所述下层控制单元基于从所述上层控制单元接收的第一目标车辆状态控制量，并考虑了车辆的动态行为，来确定第二目标车辆状态量，并且将所述确定的第二目标车辆状态量提供给所述执行单元。所述上层控制单元、所述下层控制单元和所述执行单元中的每一个，使所述计算机执行在软件配置上相互独立的多个模块，以实现其独特的功能。
根据所述集成型车辆运动控制装置，在所述硬件配置和软件配置之中的至少软件配置被以分级结构进行组织，从而包括：(a)控制单元，在从驾驶员到所述多个致动器的方向上，在较高层次基于有关驾驶的信息来确定目标车辆状态量；以及(b)执行单元，接收来自所述控制单元的作为指令的所述确定的目标车辆状态量，以经由在较低层次的所述多个致动器中的至少一个来执行所述接收的指令。换句话说，至少所述软件配置被以分级层次组织，从而使得在此车辆运动控制装置中所述控制单元和所述执行单元互相分离。由于从所述软件配置的角度看，所述控制单元和所述执行单元相互独立，所以开发、设计、设计修改、调试等各个阶段可被实现而不会影响其他阶段。作为结果，通过集成型车辆运动控制装置，可以容易地缩短整个软件配置所需的工作阶段的期间。
在下面的公告中公开了有关减轻由于自动变速器的换档(gear shift)而引起的震动的技术。
日本专利公开8-85373(文献3)公开了一种用于具有自动变速器的车辆的制动控制装置，其用于减轻由于换档引起的震动，而无需对所述自动变速器的液压控制系统进行特别的修改。所述用于具有自动变速器的车辆的制动控制装置包括：自动变速器，以及能够独立于驾驶员的制动操作将制动力施加于驱动轮的装置。所述用于具有自动变速器的车辆的制动控制装置进一步包括：用于检测与所述自动变速器的换档有关的指定时间的装置，用于检测换档类型的装置，用于检测要求的发动机输出的装置，以及这样的装置，其用于设置换档时的制动力，从而能够根据所述换档类型和所述要求的发动机输出以期望的方式控制换档时车辆加速度变化的方式。这样，所述用于具有自动变速器的车辆的制动控制装置从指定时间在换档时施加制动力。
根据所述用于具有自动变速器的车辆的制动控制装置，通过当所述自动变速器处于换档时将制动力施加于驱动轮，可以减轻由换档引起的震动。在此，为了获得车辆加速度变化的所期望的方式，所述制动力不必与减小发动机扭矩的控制相关联，并且所述驱动力是根据换档的类型和要求的发动机输出来设置的。于是，无需对所述自动变速器的液压控制系统进行特别的修改，或例如无需在冷起动时进行不能做的限制，总可以减轻由于换档引起的震动。
然而，在文献1和2中公开的控制装置并没有示出有关在诸如驱动或制动的车辆运动中涉及的致动器的协调控制的具体内容。
另外，不同于分层控制结构(文献1)或通过将软件结构分成至少控制单元和执行单元而实现的分层(文献2)，在文献3中公开的用于具有自动变速器的车辆的制动控制装置，是仅仅通过在控制变速器中加入制动控制来实现的，无需关注车辆的集成控制。也就是说，文献3不涉及车辆的集成或分层控制。
发明内容
本发明用于解决上述问题。本发明的目的是提供一种能忠实地反映驾驶员对所述车辆的行为的意图的车辆集成控制系统。提供所述车辆集成控制系统的具体系统结构。
根据本发明，车辆集成控制系统包括：基于操作要求控制车辆的行驶状态的多个控制单元，以及生成将被用在所述控制单元的信息并将所述生成的信息提供给各个控制单元的处理单元。所述处理单元包括计算单元，其基于所述车辆周围的环境信息和所述操作要求，计算有关控制目标的信息，以操作对应于每一个控制单元的致动器装置，并且基于有关所述计算的控制目标的信息，计算用于在所述控制单元中分配驱动力和制动力的信息。
根据本发明，例如，表示所述控制单元的一个例子的驱动系统控制单元利用驱动基本驾驶员模型，生成与加速踏板的操作相对应的驱动系统的控制目标，从而控制作为致动器的传动系(发动机、驱动电机、变速器)。表示所述控制单元的一个例子的制动系统控制单元利用制动基本驾驶员模型，生成与制动踏板的操作相对应的制动系统的控制目标，从而控制作为致动器的制动装置。在这些自主工作的驱动系统控制单元和制动系统控制单元中，进行处理，以分配车辆的制动/驱动力(以下，假设划分、分发(distribute)、分配表示相同的概念)。另外，所述驱动系统控制单元和所述制动系统控制单元判断从所述处理单元输入的信息是否将被反映在所述车辆的运动控制中，并且如果将被反映，那么到何种程度(判优)。所述驱动系统控制单元和所述制动系统控制单元还校正所述控制目标，并且在各个控制单元之间传送所述信息。由于每一个控制单元自主工作，因此，基于最终的驱动目标和制动目标(控制目标)，在各个控制单元最终地控制所述传动系和所述制动装置，其中所述最终的驱动目标和制动目标是从所述驾驶员的操作信息、从所述处理单元输入的信息和有关在所述控制单元之间的制动/驱动力的分配的信息来计算的。这样，对应于作为所述车辆基本动作的“行驶”动作的所述驱动系统控制单元，和对应于“停止”动作的所述制动系统控制单元能以相互独立的方式工作。在此，以并行方式在这些控制单元中利用对应于所述车辆周围环境和驾驶员操作的用于分配所述驱动力和所述制动力的信息，从而达到所述驱动系统控制单元和所述制动系统控制单元的集成控制。由于通过所述处理单元分配所述驱动系统控制单元的所述驱动力和所述制动系统控制单元的所述制动力，可以仅通过控制所述驱动系统控制单元来实现所述车辆的驾驶员要求的驱动力，并且仅通过控制所述制动系统控制单元来实现所述车辆的驾驶员要求的制动力。而且，在这种情况下，所述处理单元可以利用各个参数，以集成方式控制驱动力发生侧和制动力抑制侧。于是，可以提供一种能够忠实地反映驾驶员对所述车辆的行为的意图的车辆集成控制系统。具体地说，通过判优，确定除了所述驱动力和所述制动力之外的诸如驱动力、制动力、转向力和黏附力(轮胎的黏附性质)的每一个力的分配的工作量，使得在轮胎和路面之间作用的力(扭矩)与目标车辆运动一致，从而优化所述车辆的运动。然后，激励每一个致动器。由于在计算所述分配量中，利用了所述车辆周围的环境信息，可以在所述车辆的行为上进一步忠实地反映所述驾驶员的意图和由计算机生成的控制目标。
优选地，所述计算单元以达到所述控制目标的时间为优先来计算所述信息。
根据本发明，例如，当驾驶员突然压下所述加速踏板时，所述制动系统控制单元的制动力被迅速减小，在所述驱动系统控制单元中从所述发动机或驱动电机生成的扭矩被迅速增加，并且所述齿轮比被减档(shift down)到允许生成高扭矩的水平。在这种集成控制下，燃料效率可被降低到发动机的最佳燃料消耗范围以外的水平，或者由于过度加速可造成驾驶性能的降低。尽管存在这些缺点，但可以把用于达到驾驶员要求的控制目标的时间作为优先。另一方面，当驾驶员突然压下所述制动踏板时，所述驱动系统控制单元的驱动力被迅速减小，而所述制动系统控制单元的车轮制动器的制动扭矩被迅速增加。在这种集成控制下，行驶能量可被转换成在所述车轮制动器的热能，并且能量效率会被降低。尽管存在这些缺点，但可以把用于达到所述驾驶员要求的控制目标的时间作为优先。在车辆配备有驱动电机的情况下，取代或者除了所述车轮制动器之外，可以利用该电机来实现再生制动。
进一步优选地，所述计算单元以驾驶性能为优先来计算所述信息。
根据本发明，当驾驶员压下所述制动踏板时，例如，使得所述驱动系统控制单元的变速器减档，并且增大所述制动系统控制单元的来自所述车轮制动器的制动扭矩。当运用这样的集成控制时，计算每一个致动器的控制参数，从而最小化由于换档发生的震动。也就是以驾驶员要求的驾驶性能作为优先。
进一步优选地，所述计算单元以所述车辆的能量效率为优先来计算所述信息。
根据本发明，当驾驶员压下所述制动踏板时，例如，进行控制使得所述驱动系统控制单元的再生制动电机(驱动电机)的发电量最大。在此，在满足驾驶员要求的制动力的范围内，尽可能避免利用所述制动扭矩的增大，所述制动扭矩来自在其中能量不可回收的所述制动系统控制单元的车轮制动器。在这样的集成控制下，可以在所述驱动系统控制单元中，回收常规地被所述制动系统控制单元的车轮制动器转换成热能的行驶能量，由此提高能量效率。
进一步优选地，所述环境信息表示关于所述车辆目前的周围环境的信息。
根据本发明，基于车辆目前行驶在公路或国道的信息，分别计算最佳的制动力和驱动力。通过以集成的方式控制所述驱动系统控制单元和所述制动系统控制单元，可生成最佳的制动力和驱动力。
进一步优选地，所述环境信息表示关于所述车辆未来的周围环境的信息。
根据本发明，检测这样的情形作为所述环境信息，在其中车辆当前行驶在拐角前，并且为了在不久的将来进入所述拐角所述车辆将减速，并且在拐角的出口再加速。基于这些关于所述车辆未来的周围环境的信息，预先计算最佳的制动/驱动力，并且以集成的方式控制所述驱动系统控制单元和所述制动系统控制单元，使得可以生成最佳的制动/驱动力。
进一步优选地，所述环境信息表示关于所述车辆的加速/减速状态的信息。
根据本发明，例如，通过检测所述车辆在所述拐角前的减速和从所述拐角的出口的再加速，或者所述车辆在交通信号为红色的交叉路口前的减速和停止以及当所述交通信号变绿时的起动和加速，能够以集成的方式控制所述驱动系统控制单元和所述制动系统控制单元。
进一步优选地，所述环境信息表示由导航装置检测到的信息。
根据本发明，在所述导航装置中，例如，可以基于关于所述车辆的当前位置和地图状态的信息，检测诸如所述车辆当前行驶的区域周围的道路状况或所述车辆在不久的将来将行驶的区域周围的道路状况的环境信息。
进一步优选地，所述环境信息表示由雷达装置检测到的信息。
根据本发明，例如，通过利用雷达装置检测距前方行驶车辆的距离和相对速度，可以在不久的将来检测到诸如在所述前方行驶车辆与自身车辆之间的关系(跟踪状态)的环境信息。
进一步优选地，所述操作要求是通过检测关于驾驶员的加速器操作和制动器操作的操作量而获得的。
根据本发明，例如，检测在所述车辆中的关于对应于基本动作“行驶”的加速器操作和对应于基本动作“停止”的制动器操作的操作量，使得能够以集成的方式控制所述驱动系统控制单元和所述制动系统控制单元。
进一步优选地，所述操作要求是通过检测关于驾驶员的加速器操作、制动器操作和变速器操作的操作量而获得的。
根据本发明，例如，除了在所述车辆中的对应于基本动作“行驶”的加速器操作和对应于基本动作“停止”的制动操作的操作量以外，还检测用于确定加速/减速的程度的变速器的操作量，使得能够以集成的方式控制所述驱动系统控制单元(发动机、驱动电机和变速器)和所述制动系统控制单元(车轮制动器)。
附图说明
图1是在其中包括本实施例的车辆集成控制系统的车辆的框图；
图2是根据本实施例的车辆集成控制系统的结构示意图；
图3是主控制系统(1)的结构的示意图；
图4是表示在主控制系统(1)中的信号的输入与输出的图；
图5是表示在主控制系统(2)中的信号的输入与输出的图；
图6是表示在主控制系统(3)中的信号的输入与输出的图；
图7是示出了在实现顾问单元的ECU中执行的主程序的控制结构的流程图；
图8到10是示出了在实现所述顾问单元的ECU中执行的子程序的控制结构的流程图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述本发明的实施例。相同的元件被分配有相同的参考字符。它们的标记和功能也相同。因此将不再重复其详细的描述。
参考图1的框图，根据本发明实施例的车辆集成控制系统把包括在车辆中的内燃发动机作为驱动力源。所述驱动力源不限于内燃发动机，并且可以只是电动机，或发动机和电动机的组合。所述电动机的动力源可以是二次电池或单体电池(cell)。
所述车辆包括在各个侧的前面和后面的车轮100。在图1中，“FL”表示左前轮，“FR”表示右前轮，“RL”表示左后轮，并且“RR”表示右后轮。
所述车辆包括作为动力源的发动机140。根据驾驶员操作所述加速踏板(作为有关所述车辆驱动的由驾驶员操作的部件的一个例子)的量或程度，来对发动机140的工作状态进行电气控制。发动机140的工作状态被按照需要自动地控制，与驾驶员对加速踏板200的操作(以下，称之为“驾驶操作”或“加速操作”)无关。
例如，通过电气控制布置在发动机140的进气歧管中的节气阀的开度角(即，节气阀开度)，或者通过电气控制喷射入发动机140的燃烧室的燃料量，可以实现对所述发动机140的电气控制。
本实施例的车辆是后轮驱动式车辆，其中左右前轮是被驱动轮，并且左右后轮为驱动轮。发动机140经由完全按照描述的顺序排列的扭矩变换器220、变速器240、传动轴260与差速齿轮单元280，以及旋转每一个后轮的驱动轴300被连接到后轮的每一个。扭矩变换器220、变速器240、传动轴260和差速齿轮280是左右后轮共用的动力传送元件。
变速器240包括未示出的自动变速器。所述自动变速器电气控制齿轮比，按所述齿轮比发动机140的转速被变成变速器240的输出轴的转速。
所述车辆进一步包括适合于由驾驶员旋转的方向盘440。转向反力施加装置480将对应于驾驶员的旋转操作(以下，称之为“转向”)的转向反力电气地施加于方向盘440。所述转向反力的水平是电气可控的。
由前转向装置500电气地改变左右前轮的方向，即前轮转向角。前转向装置500基于驾驶员旋转方向盘440的角度或方向盘角度，控制前轮转向角。前后转向角被按照需要自动地控制，与所述旋转操作无关。换句话说，方向盘440机械地绝缘于左右前轮。
类似于前轮转向角，所述左右后轮的方向，即后轮转向角，由后转向装置520电气地改变。
每一个车轮100都配有被激励的制动器560以限制其旋转。根据制动踏板580的操作量(作为有关车辆制动的由驾驶员操作的部件的一个例子)，对每一个制动器560进行电气控制，并且自动地为每一个车轮100对所述制动器进行单独地控制。
在本车辆中，每一个车轮100经由每一个悬挂620被悬挂到车身(未示出)。各个悬挂620的悬挂特性单独地电气可控。
以上提出的所述车辆的组成元件包括致动器，其能够被操作，从而电气地激励以下各个元件：
(1)电气控制发动机140的致动器；
(2)电气控制变速器240的致动器；
(3)电气控制转向反力施加装置480的致动器；
(4)电气控制前转向装置500的致动器；
(5)电气控制后转向装置520的致动器；
(6)多个致动器，其与各个制动器560关联设置，以对通过相应的制动器560被施加于每一个车轮的制动扭矩单独地进行电气控制；
(7)多个致动器，其与各个悬挂620关联设置，以对相应悬挂620的悬挂特性单独地进行电气控制；
如图1所示，所述车辆集成控制系统被包括在具有前述相连的多个致动器的车辆中。由未示出的电池(作为所述车辆电源的例子)所提供的电力来激励所述运动控制装置。
另外，可以为加速踏板200提供加速踏板反力施加装置。在这种情况下，将设置用于电气控制所述加速踏板反力施加装置的致动器。
图2是所述车辆集成控制系统的结构的示意图。所述车辆集成控制系统由三个基本控制单元组成，即，作为所述驱动系统控制单元的主控制系统(1)、作为所述制动系统控制单元的主控制系统(2)以及作为转向系统控制单元的主控制系统(3)。
在被识别为所述驱动系统控制单元的主控制系统(1)，基于作为检测到的驾驶员要求的所述加速踏板操作，利用驱动基本驾驶员模型，生成对应于加速踏板操作的所述驱动系统的控制目标，由此控制所述致动器。在主控制系统(1)，利用所述驱动基本模型，分析来自用以检测驾驶员的加速踏板操作量(行程)的检测器的输入信号，以计算目标纵向加速度Gx *(DRV0)。由校正功能模块基于来自顾问单元的信息校正所述目标纵向加速度Gx *(DRV0)。进一步，由判优功能模块基于来自代理单元的信息对目标纵向加速度Gx *(DRV0)进行判优。进一步，与主控制系统(2)分配所述驱动扭矩和制动扭矩，并且计算驱动侧的目标驱动扭矩τx*(DRV0)。进一步，由判优功能模块基于来自支持单元的信息对目标驱动扭矩τx*(DRV0)进行判优，并且计算目标驱动扭矩τx*(DRV)。控制所述传动系(140，220，240)，从而实现所述目标驱动扭矩τx*(DRV)。
在被识别为所述制动系统的主控制系统(2)，基于作为检测到的驾驶员要求的所述制动踏板操作，利用制动基本驾驶员模型，来生成对应于所述制动踏板操作的所述制动系统的控制目标，由此控制所述制动器。
在主控制系统(2)，利用制动基本模型，分析来自用以检测驾驶员的制动踏板操作量(下压)的检测器的输入信号，以计算目标纵向加速度Gx *(BRK0)。在主控制系统(2)，由校正功能模块基于来自顾问单元的信息校正所述目标纵向加速度Gx *(BRK0)。进一步，在主控制系统(2)，由判优功能模块基于来自所述代理单元的信息对目标纵向加速度Gx *(BRK0)进行判优。进一步，在主控制系统(2)，与主控制系统(1)分配所述驱动扭矩和制动扭矩，并且计算制动侧的所述目标制动扭矩τx*(BRK0)。进一步，由判优功能模块基于来自所述支持单元的信息对目标制动扭矩τx*(BRK0)进行判优，并且计算目标制动扭矩τx*(BRK)。控制制动器560的致动器，从而实现所述目标制动扭矩τx*(BRK)。
在被识别为转向系统控制单元的主控制系统(3)，基于作为检测到的驾驶员要求的所述转向操作，利用转向基本驾驶员模型，来生成对应于所述转向操作的所述转向系统的控制目标，由此控制所述致动器。
在主控制系统(3)，利用转向基本模型，分析来自用以检测驾驶员的转向角的检测器的输入信号，以计算目标轮胎角。由校正功能模块基于来自所述顾问单元的信息校正所述目标轮胎角。进一步，由所述判优功能模块基于来自所述代理单元的信息对所述目标轮胎角进行判优。进一步，由判优功能模块基于来自所述支持单元的信息对所述目标轮胎角进行判优，以计算所述目标轮胎角。控制前转向装置500和后转向装置520的致动器，从而实现所述目标轮胎角。
此外，本发明的车辆集成控制系统包括多个处理单元，其并行作用于自主工作的主控制系统(1)(驱动系统控制单元)、主控制系统(2)(制动系统控制单元)和主控制系统(3)(转向系统控制单元)。第一处理单元是具有顾问功能的顾问单元。第二处理单元是具有代理功能的代理单元。第三处理单元是具有支持功能的支持单元。
所述顾问单元基于所述车辆周围的信息或有关驾驶员的信息生成将被用在各个主控制系统的信息，并向各个主控制系统提供该信息。所述代理单元生成并向各个主控制系统提供信息，所述信息将被用在各个主控制系统以使所述车辆实现预定的行为。所述支持单元基于所述车辆的当前动态状态，生成并向各个主控制系统提供将被用在各个主控制系统的信息。在各个主控制系统，进行这样的判断，即这些从所述顾问单元、所述代理单元和所述支持单元输入的信息(除驾驶员要求以外的信息)是否将被反映在车辆的运动控制中，并且如果将被反映，那么到何种程度。此外，校正所述控制目标，并且/或者在各个控制单元之间传送信息。由于每一个主控制系统自主工作，因此基于最终的驱动目标、制动目标和转向目标，在各个控制单元最终控制所述传动系的致动器、所述制动装置的致动器和所述转向装置的致动器，其中所述最终的驱动目标、制动目标和转向目标是通过所检测到的驾驶员的操作信息，由所述顾问单元、代理单元和支持单元输入的信息，以及在各个主控制系统之间传送的信息，来计算的。
特别地，所述顾问单元基于所述车辆正在其上行驶的道路的摩擦阻力(μ值)、车外温度等所述车辆周围的环境信息，生成表示关于所述车辆的动作属性的危险度的信息，以及/或者通过拍摄驾驶员的照片，基于驾驶员的疲劳程度，生成表示关于驾驶员操作的危险度的信息。表示危险度的信息被输出到每一个主控制系统。在顾问单元对表示危险度的信息进行处理，从而使得所述信息可被用在任何一个所述主控制系统。在每一个主控制系统，执行这样的处理，其关于，是否为所述车辆运动控制反映除了来自所述处理单元的驾驶员要求之外的有关所述输入危险的信息，并且所述信息将被反映到什么程度，等等。
特别地，所述代理单元生成信息，以实现用于车辆自动驾驶的自动巡航功能。用以实现所述自动巡航功能的信息被输出到每一个主控制系统。在每一个主控制系统，执行这样的处理，其关于，是否反映除了来自所述处理单元的所述驾驶员要求之外的所述输入信息，以实现自动巡航功能，并且所述信息将被反映到什么程度，等等。
进一步优选地，所述支持单元识别所述车辆的当前动态状态，并且生成信息以修改在每一个主控制系统的目标值。用于修改所述目标值的信息被输出到每一个主控制系统。在每一个主控制系统，执行这样的处理，其关于，是否为所述车辆运动控制反映除了来自所述处理单元的驾驶员要求之外的所述用以基于所述动态状态修改所述目标值的信息，并且所述信息将被反映到什么程度，等等。
如图2所示，主控制系统(1)、主控制系统(2)和主控制系统(3)的所述基本控制单元，以及所述顾问单元、代理单元和支持单元的支援单元(support unit)，被全部配置以自主工作。主控制系统(1)被指定为PT(传动系)系统。主控制系统(2)被指定为ECB(电子控制制动)系统。主控制系统(3)被指定为STR(转向)系统。所述顾问单元的一部分和所述代理单元的一部分被指定为DSS(驾驶支持系统)。所述顾问单元的一部分、所述代理单元的一部分和所述支持单元的一部分被指定为VDM(车辆动态管理)系统。在图2所示的控制中，进行来自代理单元(自动巡航功能)的在主控制系统(1)、主控制系统(2)和主控制系统(3)执行的干预控制的中断控制。
下面参考图3更详细地描述主控制系统(1)(驱动系统控制单元)。尽管在图3及其之后中，变量标记可以不同，但在本发明中并没有本质区别。例如，在图2中所述接口被指定为Gx *(加速度)，而在图3及其之后中所述接口被指定为Fx(驱动力)。这对应于F(力)＝m(质量)×α(加速度)，其中所述车辆质量(m)不是控制目标，并且被视为不变。因此，在图2的Gx *(加速度)和图3及其之后的Fx(驱动力)之间没有本质差别。
主控制系统(1)作为是用以控制所述驱动系统的单元，接收诸如车辆速度、变速器的齿轮比等等被识别为共享信息(9)的信息。通过利用这种信息和所述驱动基本驾驶员模型，计算表示所述目标纵向加速度的Fxp0，将其作为所述驱动基本驾驶员模型的输出。由校正功能单元(2)利用环境状态(6)将计算的Fxp0校正为Fxp1，所述环境信息是从所述顾问单元输入的作为危险等的抽象的危险度信息(指标)。从校正功能单元(2)向代理单元(7)输出信息，所述信息表示关于实现自动巡航功能的委派意图(intention of assignment)。利用由校正功能单元(2)校正的Fxp1，和从所述代理单元输入的用于实现自动巡航功能单元(7)的信息，判优功能单元(3)将所述信息(Fxp1，Fxa)判优为Fxp2。
在作为控制所述驱动系统的单元的主控制系统(1)，和作为控制所述制动系统的单元的主控制系统(2)之间，计算所述驱动扭矩和所述制动扭矩的分配比(dividing ratio)。在对应于所述驱动单元侧的主控制系统(1)，计算所述驱动系统的Fxp3。FxB被从分配功能单元(4)输出到主控制系统(2)，并且所述驱动可用性和目标值被分别输出到代理单元(7)和作为支持单元的动态补偿功能单元(8)。
在判优功能单元(5)，利用从分配功能单元(4)输出的Fxp3和来自动态补偿功能单元(8)的Fxp_vdm，将所述信息判优为Fxp4。基于判优的Fxp4，控制所述传动系。
在图3中示出的元件也出现在主控制系统(2)和主控制系统(3)中。由于将参考图5到6进一步详细地描述主控制系统(2)和主控制系统(3)，因此将不再重复在对应于图3的主控制系统(1)的图的基础上关于主控制系统(2)和主控制系统(3)的描述。
图4到6表示主控制系统(1)、主控制系统(2)和主控制系统(3)的控制结构。
图4示出了主控制系统(1)的控制结构。承担所述驱动系统的控制的主控制系统(1)适合于以下过程。
在驱动基本驾驶员模型(1)，基于诸如加速踏板开度角(pa)的HMI(人机接口)输入信息、作为共享信息(9)的车速(spd)和变速器的齿轮比(ig)等，计算所述基本驱动驾驶员模型输出(Fxp0)。利用函数f，由Fxp0＝f(pa，spd，ig)表示在这个阶段的等式。
在校正功能单元(2)，基于Risk_Idx[n]将Fxp0校正到输出Fxp1，所述Risk_Idx[n]是来自顾问单元的环境信息(6)(例如，变换到危险的概念等的信息)。利用函数f，由Fxp1＝f(Fxp0，Risk_Idx[n])表示在这个阶段的等式。
具体地，例如由Fxp11＝Fxp0×Risk_Idx[n]来进行计算。危险度是从所述顾问单元输入的，诸如，Risk_Idx[1]＝0.8，Risk_Idx[2]＝0.6，以及Risk_Idx[3]＝0.5。
于是，基于来自车辆状态(10)的被变换成稳定性的概念等的信息，计算Fxp12，即Fxp0的校正版本。在这个阶段的等式表示为，例如，Fxp12＝Fxp0×Stable_Idx[n]。所述稳定性为被输入，诸如Stable_Idx[1]＝0.8，Stable_Idx[2]＝0.6，以及Stable_Idx[3]＝0.5。
可以选择所述Fxp11和Fxp12中较小的值，作为Fxp1输出。
在所述校正功能单元(2)，当驾驶员按下巡航控制开关时，可将委派意图信息输出到作为代理功能的自动巡航功能单元(7)。在此处的所述加速踏板为反力可控型的情况下，基于驾驶员关于所述加速踏板的操作，识别驾驶员的自动巡航意图，以向自动巡航功能单元(7)输出指派意图信息。
在判优功能单元(3)，在从校正功能单元(2)输出的Fxp1与作为代理单元的自动巡航控制单元(7)输出的Fxa之间执行判优，以向分配单元(4)输出Fxp2。当附有指示从自动巡航功能单元(7)输出的Fxa有效的附加信息(标记，available_status flag)时，所述判优功能选择作为来自自动巡航功能单元(7)的输出的具有最高优先级的Fxa，来计算Fxp2。在其它情况下，可以选择作为来自校正功能单元(2)的输出的Fxp1以计算Fxp2，或者作为来自校正功能单元(2)输出的Fxp1可以使得Fxa按预定的反映度被反映，以计算Fxp2。例如，利用选择较大值的函数“max”，由Fxp2＝max(Fxp1，Fxa)表示在这个阶段的等式。
在分配功能单元(4)，主要在作为所述驱动系统控制单元的主控制系统(1)和作为所述制动系统控制单元的主控制系统(2)之间进行分配操作。分配功能单元(4)向判优功能单元(5)输出Fxp3，作为计算的结果用以对所述驱动系统分配，并且向主控制系统(2)输出FxB，作为计算的结果用以对所述制动系统分配。进一步，向被识别为所述代理单元的自动巡航功能单元(7)，和被识别为所述支持单元的动态补偿功能单元(8)，提供被识别为所述驱动力源的信息的驱动可用性Fxp_avail，其中，可以从作为主控制系统(1)的控制对象的所述传动系输出所述Fxp_avail。利用函数f，由Fxp3←f(Fxa，Fxp2)，FxB＝f(Fxa，Fxp2)表示在这个阶段的等式。
在判优功能单元(5)，在从分配功能单元(4)输出的Fxp3与从动态补偿功能单元(8)输出的Fxp_vdm之间执行判优，从而向所述传动系控制器输出Fxp4。当附有指示从动态补偿功能单元(8)输出的Fxp_vdm有效的附加信息(标记，vdm_status flag)时，所述判优功能选择作为来自动态补偿功能单元(8)的输出的具有最高优先级的Fxp_vdm，以计算Fxp4。在其它情况下，可以选择作为来自分配功能单元(4)的输出的Fxp3以计算Fxp4，或者从分配功能单元(4)输出的Fxp3可以使得Fxp_vdm按预定的反映度被反映，以计算Fxp4。在这个阶段的等式表示为，例如，Fxp4＝f(Fxp3，Fxp_vdm)。
图5表示主控制系统(2)的控制结构。承担所述制动系统的控制的主控制系统(2)适用于以下过程。
在所述制动基本驾驶员模型(1)′，基于诸如所述制动踏板的下压(ba)的所述HMI输入信息、以及作为共享信息(9)的车速(spb)、作用于所述车辆的横向G(Gy)等，计算所述基本制动驾驶员模型输出(Fxb0)。利用函数f，由Fxb0＝f(ba，spd，Gy)表示在这个阶段的等式。
在校正功能单元(2)′，基于Risk_Idx[n]将Fxb0校正到输出Fxb1，所述Risk_Idx[n]是来自所述顾问单元的环境信息(6)(例如，变换成危险的概念等的信息)。利用函数f，由Fxb1＝f(Fxb0，Risk_Idx[n])表示在这个阶段的等式。
更具体地，例如由Fxb11＝Fxb0×Risk_Idx[n]来进行计算。所述危险度是从所述顾问单元输入的，诸如，Risk_Idx[1]＝0.8，Risk_Idx[2]＝0.6，以及Risk_Idx[3]＝0.5。
进一步，基于来自所述车辆状态(10)的被变换成稳定性的概念等的信息，计算Fxb12，即Fxb0的校正版本。例如，由Fxb12＝Fxb0×Stable_Idx[n]来进行计算。例如，输入Stable_Idx[1]＝0.8，Stable_Idx[2]＝0.6，以及Stable_Idx[3]＝0.5。
可以选择所述Fxb11和Fxb12中较大的作为Fxb1输出。具体地，可以根据由毫米波雷达检测到的与在前行驶的车辆的距离、由导航装置检测到的到下一拐角的距离等等，校正所述输出。
在判优功能单元(3)′，在从校正功能单元(2)′输出的Fxb1与从作为代理单元的自动巡航控制单元(7)输出的Fxba之间执行判优，以向分配单元(4)′输出Fxb2。当附有指示从自动巡航功能单元(7)输出的Fxba有效的附加信息(标记，available_status flag)时，所述判优功能选择作为来自自动巡航功能单元(7)的输出的具有最高优先级的Fxba，以计算Fxb2。在其它情况下，可以选择作为来自校正功能单元(2)′的输出的Fxb1以计算Fxb2，或者作为来自校正功能单元(2)′的输出的Fxb1可以使得Fxba按预定的反映度被反映，以计算Fxb2。例如，利用选择较大值的函数“max”，由Fxb2＝max(Fxb1，Fxba)表示在这个阶段的等式。
在分配功能单元(4)′，在作为所述驱动系统控制单元的主控制系统(1)和作为所述制动系统控制单元的主控制系统(2)之间进行分配操作。分配功能单元(4)′与主控制系统(1)的分配功能单元(4)相对应。分配功能单元(4)′向判优功能单元(5)′输出Fxb3，作为计算的结果用以对所述制动系统分配，并且向主控制系统(1)输出FxP，作为计算的结果用以对所述驱动系统的分配。进一步，向被识别为所述代理单元的自动巡航功能单元(7)和被识别为所述支持单元的动态补偿功能单元(8)，提供制动可用性Fxb_avail，所述Fxb_avail被识别为可从作为主控制系统(2)的控制对象的制动器输出的信息。利用函数f，由Fxb3←f(Fxba，Fxb2)，FxP＝f(Fxba，Fxb2)来表示在这个阶段的等式。
判优功能单元(5)′在从分配功能单元(4)′输出的Fxb3与从作为所述支持单元的动态补偿功能单元(8)输出的Fxb_vdm之间执行判优，以向所述制动控制器输出Fxb4。当附有指示从动态补偿功能单元(8)输出的Fxb_vdm有效的附加信息(标记，vdm_status flag)时，所述判优功能选择作为来自动态补偿功能单元(8)的输出的具有最高优先级的Fxb_vdm，以计算Fxb4。在其它情况下，可以选择作为来自分配功能单元(4)′的输出的Fxb3以计算Fxb4，或者从分配功能单元(4)′输出的Fxb3可以使得Fxb_vdm按预定的反映度被反映，以计算Fxb4。例如，利用选择较大值的函数“max”，由Fxb4＝max(Fxb3，Fxb_vdm)表示在这个阶段的等式。
图6示出了主控制系统(3)的控制结构。承担所述转向系统的控制的主控制系统(3)适用于以下过程。
在转向基本驾驶员模型(1)″，基于诸如转向角(sa)的HMI输入信息、作为共享信息(9)的车速(spb)、作用于所述车辆的横向G(Gy)等，计算基本转向驾驶员模型输出(Δ0)。利用函数f，由Δ0＝f(sa，spd，Gy)表示在这个阶段的等式。
在校正功能单元(2)″，基于Risk_Idx[n]将Δ0校正到输出Δ1，所述Risk_Idx[n]是来自所述顾问单元的环境信息(6)(例如，变换成危险的概念的信息等)。利用函数f，由Δ1＝f(Δ0，Risk_Idx[n])表示在这个阶段的等式。
更具体地，由Δ11＝Δ0×Risk_Idx[n]来进行计算。危险度是从所述顾问单元输入的，诸如，Risk_Idx[1]＝0.8，Risk_Idx[2]＝0.6，以及Risk_Idx[3]＝0.5。
进一步，基于来自车辆状态(10)的被变换成稳定性的概念等的信息，计算Δ12，即Δ0的校正版本。在此阶段的等式被表示为Δ12＝Δ0×Stable_Idx[n]。例如，输入Stable_Idx[1]＝0.8，Stable_Idx[2]＝0.6，以及Stable_Idx[3]＝0.5。
可以选择所述Δ11和Δ12中的较小的作为Δ1输出。
在校正功能单元(2)″，当驾驶员按下车道保持辅助开关时，可将委派意图信息输出到作为代理功能的自动巡航功能单元(7)。此外，在校正功能单元(2)″，可以根据诸如侧风的外界干扰来校正所述输出。
在判优功能单元(3)″，在从校正功能单元(2)″输出的Δ1与从作为代理单元的自动巡航控制单元(7)输出的Δa之间执行判优，以向判优单元(5)″输出Δ2。当附有只是作为来自自动巡航功能单元(7)的输出的Δa有效的附加信息(标记，available_status flag)时，所述判优功能选择作为来自自动巡航功能单元(7)的输出的具有最高优先级的Δa，以计算Δ2。在其它情况下，可以选择作为来自校正功能单元(2)″的输出的Δ1以计算Δ2，或者作为来自校正功能单元(2)″的输出的Δ1可以使得Δa按预定的反映度被反映，以计算Δ2。在这个阶段的等式表示为，例如，Δ2＝f(Δ1，Δa)。
在判优功能单元(5)″，在从判优功能单元(3)″输出的Δ3与从作为支持单元的动态补偿功能单元(8)输出的Δ_vdm之间执行判优，以向所述转向控制器输出Δ4。当附有指示从动态补偿功能单元(8)输出的Δ_vdm有效的附加信息(标记，vdm_status flag)时，所述判优功能选择作为来自动态补偿功能单元(8)的输出的具有最高优先级的Δ_vdm，以计算Δ4。在其它情况下，可以选择作为来自判优功能单元(3)″的输出的Δ2以计算Δ4，或者作为来自判优功能单元(3)″的输出的Δ2可以使得Δ_vdm按预定的反映度被反映，以计算Δ4。在这个阶段的等式表示为，例如，利用选择较大值的“max”函数，Δ4＝max(Δ2，Δ_vdm)。
以下，将描述包括以上提出的集成控制系统的车辆的操作。
在驾驶中，基于由驾驶员通过他/她自身的感官(主要通过视觉)获得的信息，驾驶员操作加速踏板200、制动踏板580和方向盘440，以控制对应于作为车辆基本操作的“行驶”操作的所述驱动系统控制单元、对应于“停止”操作的所述制动系统控制单元以及对应于“转弯”操作的所述转向系统控制单元。基本上，驾驶员通过HIM输入控制所述车辆。也可能有这样的情况，即驾驶员操作自动变速器的排挡杆，从而以辅助的方式改变变速器240的齿轮比。
在车辆的行驶过程中，除了由驾驶员通过他/她自身的感官获得的信息以外，通过包括在所述车辆中的各种装置来检测所述车辆周围的各种环境信息。所述信息包括，举例来说，由毫米波雷达检测的距前方行驶的车辆的距离，由导航装置检测的当前车辆位置和前方路况(拐角、交通堵塞等)，由G检测器检测的道路倾斜状态(平坦路、上坡路、下坡路)，由车外温度检测器检测的车辆的车外温度，从安装有接收机的导航装置接收的当前行驶地点的本地天气信息，道路阻力系数(由于路面结冰的低μ状态等)，由盲角检测器(blind corner sensor)检测的前方车辆的行驶状态，基于车外照相机拍摄的已图像处理的照片而检测的车道保持状态，基于车外照相机拍摄的已图像处理的照片而检测的驾驶员的驾驶状态(驾驶员姿势、清醒状态、打盹状态)，通过由安装在方向盘的压力检测器对驾驶员的手的握力进行检测和分析而检测的驾驶员的困顿状态(dosing state)，等等。这些信息被划分为所述车辆周围的环境信息，以及关于驾驶员他/她本身的信息。应注意，所述信息都不是通过驾驶员的感官检测的。
此外，由设置在所述车辆中的检测器检测所述车辆动态状态。所述信息包括，举例来说，车轮速度Vw，纵向上的车速Vx，纵向加速度Gx，横向加速度Gy，偏航角速度γ，等等。
本发明的车辆包括巡航控制系统和车道保持辅助系统，作为驾驶支援系统以支援驾驶员的驾驶。这些系统被所述代理单元控制。期望所述代理单元的进一步开发将会促成实现超越所述伪自动巡航的完全自动巡航操作。本发明实施例的集成控制系统可适用于这种情况。特别地，通过仅仅将所述代理单元的自动巡航功能修改为更高层次的自动巡航功能，就可以实现这种自动巡航系统，而不需要修改对应于主控制系统(1)的所述驱动系统控制单元、对应于主控制系统(2)的所述制动系统控制单元、对应于主控制系统(3)的所述转向系统控制单元、所述顾问单元和所述支持单元。
考虑到这样的情况，即在驾驶过程中在当前行驶的道路的前方有拐角。这个拐角不能被驾驶员的视觉识别，并且驾驶员没有意识到这个拐角。所述车辆的顾问单元基于来自导航装置的信息检测所述拐角的存在。
在以上提出的情况下，当驾驶员踩踏用于加速的加速踏板200时，驾驶员将随后压下制动踏板580，从而在拐角降低车速。在主控制系统(1)，基于加速踏板开度角(pa)、车速(spd)和变速器的齿轮比(ig)等，由Fxp0＝f(pa，spd，ig)计算所述基本驱动驾驶员模型输出Fxp0。常规地，将基于所述Fxp0计算大的要求驱动扭矩值以打开发动机140的节气阀，并且/或者降低所述变速器240的齿轮比以使车辆加速。在本发明中，所述顾问单元基于前方拐角的出现，计算危险度Risk_Idx[n]，并且将此信息输出给校正功能单元(2)。校正功能单元(2)进行校正，使得不象驾驶员从他/她压下加速踏板200所期望的那样进行加速。
当所述支持单元检测到道路表面结冰并且按照这个阶段的车辆纵向加速度有可能发生侧滑时，计算并向校正功能单元(2)输出作为与稳定度相关的危险度的Stable_Idx[n]。这样，校正功能单元(2)进行校正，使得不象驾驶员从他/她压下加速踏板200所期望的那样进行加速。
当检测到所述车辆的打滑时，支持单元向判优功能单元(5)输出将减小驱动扭矩的信号。在这种情况下，优先使用来自所述支持单元的Fxp_vdm，使得传动系被控制，从而抑制所述车辆的进一步打滑。因此，即使驾驶员重重地踩踏加速踏板200，也建立判优，使得不象驾驶员从他/她压下加速踏板200所期望的那样进行加速。
当所述支持单元检测到道路表面结冰并且按照这个阶段的车辆纵向加速度有可能发生侧滑时，计算并向校正功能单元(2)输出作为与稳定度相关的危险度的Stable_Idx[n]。这样，校正功能单元(2)进行校正，使得不象驾驶员从他/她压下加速踏板200所期望的那样进行加速。
当检测到所述车辆的打滑时，支持单元向判优功能单元(5)输出将减小驱动扭矩的信号。在这种情况下，优先使用来自所述支持单元的Fxp_vdm，使得传动系被控制，从而抑制所述车辆的进一步打滑。因此，即使驾驶员重重地踩踏加速踏板200，也建立判优，使得不象驾驶员从他/她压下加速踏板200所期望的那样进行加速。
下面将进一步具体地描述这种车辆集成控制系统。
参考图7，描述在根据本实施例的所述车辆集成控制系统中，例如，在用于实现顾问单元的ECU中执行的程序的控制结构。图7或其后所示的流程图将被执行在除了用于实现所述顾问单元的ECU以外的另一ECU中。
在步骤(以下，步骤被缩写为“S”)S1000，所述顾问单元的ECU检测车辆状态。在此，例如，检测车速、发动机140的发动机转速以及发动机140的发动机扭矩与所述车辆的驱动扭矩。在步骤S1100，所述顾问单元的ECU检测驾驶员的操作，例如所述加速踏板或所述制动踏板的压下的量。另外，可以检测用以指定变速器240的变速齿轮的操作。
在S1200，所述顾问单元的ECU检测所述环境信息，并且对所述环境信息进行处理。随后将提供所述处理的详细描述。
在S1300，所述顾问单元的ECU运算驾驶员的期望值。所述运算表示对于驾驶员对所述车辆期望的加速度/减速度或驱动扭矩进行运算的处理。随后将提供所述处理的详细描述。
在S1400，所述顾问单元的ECU判断制动/驱动分配控制是否将被执行。此判断是指基于来自所述代理单元、所述支持单元或所述主控制系统单元的信息，对是否在S1500或其后步骤将执行制动/驱动分配控制进行判断的处理。如果判断执行制动/驱动分配控制(在S1400为是)，那么所述处理进行到S1500。否则(在S1400为否)，所述处理进行到S1800。
在S1500，所述顾问单元的ECU为作为所述驱动系统的主控制系统(加速器)和作为所述制动系统的主控制系统(制动器)，进行分配判断处理。随后将提供所述处理的详细描述。
在S1600，所述顾问单元的ECU运算在所述驱动扭矩和所述制动扭矩之间的分配比。基本上，确定关于优化所述车辆运动的对各个系统(主控制系统(加速器)和主控制系统(制动器))的分配比，从而使得达到要求的加速度或要求的驱动扭矩。
在S1700，所述顾问单元的ECU基于在S1700确定的对各个系统(主控制系统(加速器)和主控制系统(制动器))的分配比，实行分配。
在S1800，所述顾问单元的ECU判断所述控制是否将被结束。如果结束所述控制(在S1800为是)，则所述处理结束。否则(在S1800为否)，所述处理返回到S1000。
下面将参考图8详细描述在图7中S1200的处理。
在S1210，所述顾问单元的ECU获得位置信息。所述位置信息是指，例如，来自所述导航装置的当前位置信息和地图信息。基于这种信息，所述顾问单元的ECU获得指示所述车辆当前处于在交叉路口的临时停止状态或所述车辆接近减速区域的状态的信息。
在S1220，所述顾问单元的ECU判断，是否准许基于所述环境信息的控制。例如，当所述车辆临时停止在交叉路口时或当所述车辆接近所述车辆应当减速的拐角时，准许基于所述环境信息的控制。如果准许基于所述环境信息的控制(在S1220为是)，那么所述处理进行到S1250。否则(在S1220为否)所述处理进行到S1230。
在S1230，所述顾问单元的ECU，例如基于从毫米波雷达获得的汽车之间的距离，或者基于当前位置和关于前方车辆的相对速度，来获得指示车辆停止或接近要求减速的区域的信息。在S1240，所述顾问单元的ECU判断是否准许基于前方车辆信息的控制。例如，当前方车辆靠近时，需要使所述车辆停止或减速。于是，准许基于前方车辆信息的控制。如果准许基于前方车辆信息的控制(在S1240为是)，所述处理进行到S1250。否则(在S1240为否)，所述处理结束。
在S1250，所述顾问单元的ECU计算控制致动准许判定值(诸如交叉路口接近程度、拐角接近程度和中断控制准许标记)。
在图8所示的流程图中，当准许基于来自所述导航装置等的所述车辆周围的环境信息的控制时，或者当准许基于所述前方车辆信息的控制时，计算控制致动准许判定值。在这种情况下，基于大的制动器压力来判断驾驶员要求大的减速度，或者基于所述环境信息(在拐角前)来判断变速器240的齿轮比的正增长(减档)是优选的。换句话说，判断驱动装置将被以优先方式操作(相反，判断仅通过制动装置的减速是不适当的)，并且运用这样的控制，其关于利用作为参数的所述制动器压力来改变变速器240的齿轮比。
下面参考图9，详细描述在图7中S1300的处理。
在S1310，所述顾问单元的ECU读取所述控制致动准许判定值。所述控制致动准许判定值已经在图8中的S1250计算出。
在S1320，所述顾问单元的ECU判断是否准许控制。如果准许所述控制(在S1320为是)，那么所述处理进行到S1330。否则(在S1320为否)，所述处理结束。
在S1330，所述顾问单元的ECU判断驾驶员是否不喜欢在由换档造成的驱动力中的段差(step)。基于用以避免由于突然的减速或换档造成的扭矩(加速度)段差的驾驶员意图的输入，或者基于通过驾驶员意图输入装置或驾驶员意图估计装置对所述驾驶员意图的估计，判断驾驶员是否不喜欢在所述驱动力中的段差。如果驾驶员不喜欢所述驱动力中的段差(在S1330为是)，所述处理进行到S1360。否则(在S1330为否)，所述处理进行到S1340。
在S1340，所述顾问单元的ECU判断变速器240的当前齿轮比是否是最低速侧齿轮比。如果变速器240的当前齿轮比是所述最低速侧齿轮比(当采用齿轮型变速器时的第一档)(在S1340为是)，所述处理进行到S1350。否则(在S1340为否)，所述处理进行到S1360。
在S1350，所述顾问单元的ECU监控驾驶员的操作状态。在此，例如，监控驾驶员的制动踏板压力的状态。
在S1360，所述顾问单元的ECU判断驾驶员的意图，并且计算驾驶员的期望值。
在图9所示的流程图中，当准许控制时，并且当驾驶员不喜欢换档中的段差时，判断驾驶员的意图并且计算驾驶员的期望值。当驾驶员具有避免由于突然的减速和换档引起的在扭矩(加速度)中的段差的意图，所有所述车辆被停止在设置了第二档或第三档的状态，而非将变速器240的档减到减速时的第一档。在此，当所述发动机制动器的致动力弱时，实行分配，从而利用所述主控制系统(制动器)补偿尽管驾驶员要求但所述主控制系统(加速器)仍不能满足的减速度(加速度)。利用图2所示的主控制系统(加速器)的分配功能和主控制系统(制动器)分配功能来实行这种分配。
另外，当变速器240的齿轮比是最低速侧齿轮比时，并且当检测到增加制动器压力的驾驶员操作时，判断因为所述驱动扭矩已经很大，所以驾驶员有力地压下了所述制动踏板。如果重复这样的状态，则实现学习控制，并且控制所述主控制系统(加速器)，使得达到较低的驱动扭矩侧(变速器240的齿轮比较高的一侧)。结果，所述车辆停止在设置为第二档或第三档的状态，而非减档到如上所述的第一档。
下面参考图10，详细描述在图7中S1500的处理。
在S1510，所述顾问单元的ECU判断是否已检测到最新近的车辆控制要求。当基于在图8所示的S1250的所述控制致动准许判定值的交叉路口接近水平或拐角接近水平很高时，判定出现最新近的车辆控制要求。如果检测到最新近的车辆控制要求(在S1510为是)，所述处理进行到S1520。否则(在S1510为否)，所述处理进行到S1550。
在S1520，所述顾问单元的ECU判断是否将执行中断控制。在此，所述顾问单元的ECU基于在图8中的S1250计算的中断控制准许标记，进行判断。如果执行中断控制(在S1520为是)，所述处理进行到S1530。否则(在S1250为否)，所述处理进行到S1550。
在S1530，所述顾问单元的ECU基于最新近的车辆控制要求计算所要求的驱动力。例如，所述最新近的车辆控制要求是指当所述车辆正在接近其应该停止的交叉路口或正在接近其应该减速的拐角时，基于来自汽车导航装置的位置信息，对用于在控制中进行中断动作所要求的驱动力的计算。
在S1540，所述顾问单元的ECU判断优先级。在此，优先级是指当输出所述主控制系统(加速器)和所述主控制系统(制动器)的各个装置操作量被输出时的优先级，其中所述操作量是为了达到在S1530计算的所要求的驱动力的操作量。例如，当出现最新近的减速度要求时，判断在传动系侧(例如，发动机140和变速器240)的响应速度和扭矩波动量与在制动器560侧的响应速度和吸收的扭矩量中的哪一个，能更快速地得到所要求的驱动力(要求的减速度)，并且选择得到更好响应的一个。也就是说，为得到更好响应的一个赋予更高优先级。另外，当出现最新近的要求的减速度时并且当能够估计出减速后向较大驱动力侧移动(在所述拐角前减速并且在所述拐角的出口加速)时，执行控制，使得制动器560侧也对在所述拐角前的要求的减速负责，而非降低所述传动系中的所述驱动力(例如，发动机140扭矩的减小和变速器240的减档)。此外，当在变速器240的变速控制中执行降低发动机140的扭矩的控制时，在致动中可有考虑了发动机140的催化剂耐久性的逻辑。在这种情况下，也可能造成所述制动器侧对用于达到所要求的减速度的负扭矩的生成负责，而无需采用瞬时的发动机扭矩降低控制(常规的点火延时)。
在S1550，所述顾问单元的ECU基于不变的环境信息，计算所要求的驱动力。在S1560，所述顾问单元的ECU以燃料效率的提高为最高优先级。
在S1570，所述顾问单元的ECU基于判定的优先级，计算每一个装置的操作量和响应。
在此，利用地图或函数来进行制动/驱动装置的选择，从而使得尽量满足驾驶员的要求，并且实行传动系系统和制动系统的分配控制。
现在，基于上述结构和流程图描述这些具体例子中的车辆动作。
当在所述车辆的行驶过程中实行所述流程图中所示的制动/驱动控制时，检测车辆状态(S1000)，并且检测驾驶员的操作(S1100)。另外，由导航装置等检测所述环境信息，并且处理所述环境信息(S1200)。在处理所述环境信息中，除了基于从所述导航装置等获得的全球位置信息的控制以外，还基于以从所述毫米波雷达获得的与前方车辆的关系为基础的最新近的控制信息，计算用于制动/驱动控制的致动准许判定值(S1250)。例如，当为基于由所述毫米波雷达检测的前方车辆信息的控制赋予优先级，而不是基于来自所述导航装置的所述位置信息的控制(基于所述环境信息的控制)时，设置中断控制准许标记，或将所述中断控制准许级别设为高级别。所述前方车辆的信息不仅包括前方行驶车辆的信息，还包括前方的交叉路口或拐角的信息。
基于所述当前车辆状态、驾驶员操作和所述环境信息，运算驾驶员期望的加速度/减速度或驱动扭矩(S1300)。在此，当驾驶员不喜欢换档中的段差时，例如，在停车中，使得制动器560负责减速，而无需将变速器240减档到最低档(第一档)(变速器240不负责所要求的减速)。另外，当驾驶员压下所述制动踏板却设置了最低速侧齿轮比(在S1340为是)时，驾驶员感到驱动扭矩很大。于是，当重复这样的状态时，这个状况被学习，并且运用控制，以使得变速器240的齿轮比被设置到较高速度侧，从而降低所述驱动扭矩。这种控制对应于驾驶员意图的判定与驾驶员期望值的计算(S1360)。
当运用制动/驱动控制(在S1340为是)时，实行分配判断处理(S1500)。在此，优先执行对应于最新近的车辆控制要求的中断控制，而不是所述导航装置等的全球车辆控制要求。换句话说，实行中断控制从而使得基于导航的全球信息(不变的环境信息)计算所要求的驱动力，进行这样的设置，即为提高实现所要求的驱动力的燃料效率赋予最高优先级，并且中断用于计算每一个装置的操作量的控制。
在中断控制中，计算所要求的驱动力从而适合于最新近的车辆控制要求(S1530)，判断优先级(S1540)，并且计算每一个装置的操作量和响应。换句话说，从所述传动系系统(发动机140，变速器240)和所述制动系统(制动器560)中的装置中进行选择，从而预测未来车辆状态并且在最短的时间期间内以最好的燃料效率满足要求，以及计算所述装置的操作量。
如上所述，根据以上提出的具体例子，所述毫米波雷达被用来检测与前方车辆的距离或运算相对速度。如果利用驾驶员的制动压力作为参数，判断驾驶员要求更大更快的减速度，那么通过所述变速器的更迅速的减档可以获得很大的减速度。这样可以易于跟踪前方车辆，并且减轻加于所述制动器之上的负担。例如，获得关于所述车辆的周围环境的信息，诸如致使所述车辆暂时停止的交叉路口的红色交通信号或前方车辆停止，从而使得实行不同于常规例子的集成控制。常规地，例如，根据所述车辆速度或减速度判定了所述变速器的齿轮比，并且当所述车辆停止时选择了最低齿轮比(例如，第一档)。在具体例子中，当可以估计到意在避免由于突然减速度或换档引起的扭矩(加速度/减速度)中的段差的驾驶员意图时，所述车辆被停止在第二档或第三档，而无需将所述齿轮比减档到第一档。在此，实行分配控制，从而使得利用作为所述制动系统的制动器来补偿尽管驾驶员要求但所述变速器的发动机制动器未予满足的减速度。另外，当驾驶员通过减档到第一档来在停止所述车辆中压下所述制动器时，这意味着来自所述变速器的第一档的驱动扭矩太大。为了获得驾驶员所要求的驱动力，实施将所述变速器的齿轮比移向较高速率侧的控制。
这样，本实施例的车辆集成控制系统工作如下：在被识别为所述驱动系统控制单元的主控制系统(1)，检测作为驾驶员的要求的加速踏板操作，并且利用驱动基本驾驶员模型生成对应于所述加速踏板操作的所述驱动系统的控制目标，由此控制作为驱动致动器的传动系。在被识别为所述制动系统控制单元的主控制系统(2)，检测作为驾驶员的要求的制动踏板操作，并且利用制动基本驾驶员模型生成对应于所述制动踏板操作的所述制动系统的控制目标，由此控制作为制动致动器的制动装置。在被识别为所述转向系统控制单元的主控制系统(3)，检测作为驾驶员的要求的转向操作，并且利用转向基本驾驶员模型生成对应于所述转向操作的所述转向系统的控制目标，由此控制作为致动器的转向装置。这些控制单元自主地工作。
除了所述自主工作的驱动系统控制单元、制动系统控制单元和转向系统控制单元外，还设置有顾问单元、代理单元和支持单元。所述顾问单元基于所述车辆周围的环境信息或有关驾驶员的信息，生成并且向各个控制单元提供将被用在各个控制单元的信息。所述顾问单元基于行驶道路的摩擦阻力、车外温度等所述车辆周围的环境信息，处理表示关于所述车辆的动作特性的风险度的信息，以及/或者表示通过拍摄驾驶员的照片基于驾驶员的疲劳程度的关于驾驶员操作的风险度的信息，从而使得在各个控制单元之间共享。所述代理单元生成并且向各个控制单元提供将被用在各个控制单元的信息，以使得所述车辆实现预定的行为。所述代理单元生成信息以实现用于车辆自动巡航的自动巡航功能。用以实现所述自动巡航功能的信息被输出到各个控制单元。所述支持单元基于所述车辆的当前动态状态生成将被用在各个控制单元的信息，并将该信息提供给各个控制单元。所述支持单元识别所述车辆的当前动态状态，以生成用以改变在各个控制单元的目标值所需要的信息。
在各个控制单元，进行判优处理，其关于，从所述顾问单元、代理单元和支持单元输出的信息是否将被反映在所述车辆的运动控制中，并且如果将被反映，那么其反映度如何。这些控制单元、顾问单元、代理单元和支持单元自主地工作。最终在各个控制单元，基于从所述顾问单元、代理单元和支持单元输入的信息以及在各个控制单元之间通信的信息计算的最终的驱动目标、制动目标和转向目标，来控制所述传动系、制动装置和转向装置。
于是，能够以相互独立的方式运转对应于作为所述车辆的基本动作的“行驶”动作的所述驱动系统控制单元，对应于“停止”动作的所述制动系统控制单元，以及对应于“转弯”动作的所述转向系统控制单元。关于这些控制单元，提供了顾问单元、代理单元和支持单元，其能够生成并且向各个控制单元输出有关危险和稳定性的信息、用以实现用于所述车辆的自动巡航的自动巡航功能的信息以及改变各个控制单元的目标值所需的信息，其中所述危险和稳定性与所述车辆周围的环境信息和关于驾驶员的信息有关。因此，可以提供能够容易地解决高层次的自动巡航控制的车辆集成控制系统。
根据上述具体的例子，所述车辆集成控制系统被用于，特别地利用所述主控制系统(加速器)和所述主控制系统(制动器)的分配功能，来执行所述制动/驱动扭矩的分配控制。这样，可以通过集成控制获得驾驶员所要求的制动/驱动扭矩。
在利用给定了最高优先级的驾驶员的操作重置来自所述顾问单元、代理单元和支持单元的标记的情况下，将不进行利用来自这些驾驶支援单元的信号的控制。
尽管已经详细描述和说明了本发明，但应清楚地理解到，这些只是举例，不能作为限制，本发明的精神和范围仅受所附权利要求的术语的限制。

Claims (22)

1.一种车辆集成控制系统，包括：
多个控制单元(PT，ECB，STR)，基于操作要求来控制车辆的行驶状态；以及
处理单元，生成将被用在所述控制单元(PT，ECB，STR)的信息，并且将所述生成的信息提供给每一个所述控制单元(PT，ECB，STR)；其中，
所述处理单元包括计算单元，用于基于所述车辆周围的环境信息和所述操作要求，来计算有关控制目标的信息，以操作对应于每一个所述控制单元(PT，ECB，STR)的致动器装置，并且基于有关所述计算的控制目标的信息，来计算用于在所述控制单元(PT，ECB，STR)中分配驱动力和制动力的信息。
2.根据权利要求1的车辆集成控制系统，其中，
所述计算单元以达到所述控制目标的时间为优先来计算所述信息。
3.根据权利要求1的车辆集成控制系统，其中，
所述计算单元以驾驶性能为优先来计算所述信息。
4.根据权利要求1的车辆集成控制系统，其中，
所述计算单元以所述车辆的能量效率为优先来计算所述信息。
5.根据权利要求1的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示关于所述车辆目前的周围环境的信息。
6.根据权利要求1的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示关于所述车辆未来的周围环境的信息。
7.根据权利要求1的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示关于所述车辆的加速/减速状态的信息。
8.根据权利要求1的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示由导航装置检测到的信息。
9.根据权利要求1的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示由雷达装置检测到的信息。
10.根据权利要求1到8中任何一项的车辆集成控制系统，其中，
所述操作要求是通过检测关于驾驶员的加速器操作和制动器操作的操作量而获得的。
11.根据权利要求1到8中任何一项的车辆集成控制系统，其中，
所述操作要求是通过检测关于驾驶员的加速器操作、制动器操作和变速器操作的操作量而获得的。
12.一种车辆集成控制系统，包括：
多个控制单元(PT，ECB，STR)，基于操作要求来控制车辆的行驶状态；以及
处理单元，生成将被用在所述控制单元(PT，ECB，STR)的信息，并且将所述生成的信息提供给每一个所述控制单元(PT，ECB，STR)；其中，
所述处理单元包括计算装置，用于基于所述车辆周围的环境信息和所述操作要求，来计算有关控制目标的信息，以操作对应于每一所述控制单元(PT，ECB，STR)的致动器装置，并且用于基于有关所述计算出的控制目标的信息，计算用于在所述控制单元(PT，ECB，STR)中分配驱动力和制动力的信息。
13.根据权利要求12的车辆集成控制系统，其中，
所述计算装置包括用于以达到所述控制目标的时间为优先来计算所述信息的装置。
14.根据权利要求12的车辆集成控制系统，其中，
所述计算装置包括用于以驾驶性能为优先来计算所述信息的装置。
15.根据权利要求12的车辆集成控制系统，其中，
所述计算装置包括用于以所述车辆的能量效率为优先来计算所述信息的装置。
16.根据权利要求12的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示关于所述车辆目前的周围环境的信息。
17.根据权利要求12的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示关于所述车辆未来的周围环境的信息。
18.根据权利要求12的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示关于所述车辆的加速/减速状态的信息。
19.根据权利要求12的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示由导航装置检测到的信息。
20.根据权利要求12的车辆集成控制系统，其中，
所述环境信息表示由雷达装置检测到的信息。
21.根据权利要求12到19中任何一项的车辆集成控制系统，其中，
所述操作要求是通过检测关于驾驶员的加速器操作和制动器操作的操作量而获得的。
22.根据权利要求12到19中任何一项的车辆集成控制系统，其中，
所述操作要求是通过检测关于驾驶员的加速器操作、制动器操作和变速器操作的操作量而获得的。
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