CN104583031A - 具有外力补偿的车辆速度控制***和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于操作车辆的速度控制***的方法。该方法包括检测作用在车辆上的外力，其中，该外力对车辆具有加速或减速作用。该方法还包括自动调节正施加至车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的改变速率以补偿外力对车辆的加速或减速作用。还提供了一种用于控制车辆的速度的***，该***包括配置成执行上述方法的电子控制单元。

Description

具有外力补偿的车辆速度控制***和方法
技术领域
本发明总体上涉及车辆速度控制，并且更特别地涉及一种用于控制能够穿过各种不同的地形的车辆的速度并且以此补偿车辆上的可能会影响车辆的加速(例如，引起车辆的加速或减速)的外部加速力的方法和***。
背景技术
在已知的通常被称作巡航控制***的车辆速度控制***中，用于车辆的设定速度可以通过如下方式设定：首先手动地使车辆达到所需速度，并且随后操纵用户可选择的用户界面装置，例如操纵(例如，按压)按钮，以将该速度设定为设定速度。当用户此后期望改变设定速度时，可以操纵相同的或不同的用户输入装置以增大或减小设定速度。响应于改变设定速度的请求或命令，速度控制***通过向诸如车辆的动力系和/或制动子***之类的一个或更多个车辆子***发送命令而根据需要使车辆加速或减速以达到或匹配新设定速度。
然而，这种已知的速度控制***的一个缺点在于当车辆速度降到目标设定速度以下或者收到将设定速度改变至目标设定速度的命令以及车辆加速或减速以达到目标设定速度时，对车辆的可能会影响车辆加速的外力可能没有得到充分的补偿。因此，车辆可能会加速或减速成使得其可能会导致目标设定速度的过冲或不及，并且从而使得车辆加速或减速与用户期望(例如，其可能比驾驶员预期或期望更快或更慢地加速/减速)、规定的加速度曲线以及预定加速度廊带(acceleration corridor)中的一个或更多个不一致。这些力可以例如包括当车辆在坡上爬升或缓降时作用在车辆上的重力、因车辆行驶的较大阻力表面引起的滚动阻力、与驾驶穿过贮水池(即，在涉水情况期间)相关联的阻力等。如果作用在车辆上的一个或更多个力的幅值足够大，则车辆的加速度或减速度根据情况可能会受到不利地影响，这是因为该力可能会使车辆的加速度或减速度不期望地增大或减小成超过所期望的加速度或减速度。
因此，存在对使上述缺点中的一个或更多个缺点最小化以及/或者消除上述一个或更多个缺点的速度控制***以及与该速度控制***一起使用的方法。
发明内容
根据本发明的要求保护的一方面，提供了一种用于控制车辆的速度的方法。该方法包括：检测作用在所述车辆上的外力，其中，该外力对车辆具有加速或减速作用；以及自动调节正施加至车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的改变速率以补偿外力对车辆的加速或减速作用。
根据本发明的要求保护的另一方面，提供了一种用于车辆的速度控制***。该***包括电子控制单元，电子控制单元配置成：检测作用在车辆上的外力，其中，该外力对车辆具有加速或减速作用；以及自动调节正施加至所述车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的改变速率以补偿外力对车辆的加速或减速作用。
根据本发明的要求保护的又一方面，提供了一种包括如本文中所述的***的车辆。
根据本发明的要求保护的另一方面，提供了一种载体介质，该载体介质承载用于执行如在本文中所述的方法来控制车辆的计算机可读编码。
在所附的从属权利要求中陈述了本发明的各个方面的可选特征。
根据本发明的以上陈述的方面中的一个或更多个方面的一个或更多个示例，提供了一种能够在非公路情况下操作的速度控制***，其中，该***控制下述装置：该装置用于向车辆的多个车轮中的至少一个车轮施加扭矩以保持地面上的规定设定速度。***能够操作成允许用户将设定速度从当前设定速度增大或减小至新的目标设定速度。因此，当用户命令改变设定速度时，速度控制***可以控制用于施加扭矩的装置以使得允许车辆自动加速(沿正方向或负方向)以实现新的设定速度。
如将在下文中更加详细地描述的，用于施加扭矩的装置可以包括动力系，并且可选地包括制动***。
在改变车辆的速度以匹配新的设定速度时，***能够操作成检测并且考虑以使车辆加速(沿正方向或负方向)的方式作用在车辆上的外力。速度控制***可以在对被命令施加至所述一个或更多个车轮的扭矩的量进行改变时补偿所存在的外力，从而减小新的目标设定速度的过冲的风险。在某些实施方式中，***能够操作成大致防止新的目标设定速度的过冲或不及。速度控制***能够操作成控制动力系并且可选地控制制动***。还应当理解到，在某些实施方式中，动力系可以包括下述装置：该装置用于在不需要利用摩擦制动***的情况下，借助于例如能够操作为电力产生器的一个或更多个电机的一个或更多个电机向一个或更多个车轮相对较快地施加扭矩。
应当理解到，作用在车辆上以使车辆加速的外力可以为作用为引起车辆的负加速(即，使车辆减速)的降速力或者以引起车辆的正加速的方式起作用的力。
应当理解到，作用为使车辆以正或负的方式加速的力可以为具有沿平行于或沿着车辆的行驶方向的方向作用的分量的力。在车辆沿上坡方向行驶的情况下，该力可以沿与行驶方向相反的方向作用，并且因此为降速或减速力。在某些实施方式中，正常行驶方向(即，车辆经历大致为零的侧滑移或横摆)可以设置成平行于或沿着车辆的纵向轴线。
速度控制***能够操作成增大或减小被命令施加至一个或更多个车轮的扭矩的量，以使得扭矩的量以取决于外力的大小的速率增大或减小。因此，在某些实施方式中，外力(例如降速或减速力或者引起正加速的力)越大，则通过用于施加所述扭矩的装置施加至一个或更多个车轮的扭矩的量被命令改变的速率越小。
在车辆在坡上缓降的情况下可以经历正加速力，并且在车辆在坡上爬升的情况下可以经历负加速力。
在某些实施方式中，除车轮速度以外，***还被提供有与选自驱动表面的坡度(例如参照车辆的姿态)、档位选择、轮胎摩擦力、车轮接地性、滚动阻力以及车辆的选定地形响应(TR)模式中的至少一者相关的数据。
在提供有驱动表面坡度信息的某些实施方式中，该***能够操作成根据作用为使车辆加速或减速的力的幅值和方向来控制施加至一个或更多个车轮的扭矩的量改变的速率。
在某些实施方式中，在车辆经历沿使车辆沿行驶的方向正加速的方向作用的外力时，速度控制***能够操作成在命令增大设定速度时减小用于施加扭矩的装置改变所施加的扭矩的量的速率，该速率被减小的量随着外力增加而更大。因此，可以减小或防止(新)目标设定速度的过冲(在过冲的情况下，车辆速度超过设定速度)。应当理解到，在车辆在坡上缓降的情况下，坡度越陡，则重力的趋于引起正加速的分量越大，并且因此，需要来自用于向一个或更多个车轮施加扭矩的装置的加速扭矩越小。用于施加扭矩的装置可以包括发动机、电机或者用于向一个或更多个车轮施加驱动扭矩的任何适当的装置。
应当理解到，在某些情况下，可能需要增大动力系扭矩以使车辆在限定的加速度廊带(例如以从0.1g至0.2g的范围内的速率)内加速至新的设定速度。在坡度特别陡的某些情况下，可能需要减小制动扭矩以使车辆以下述加速度值加速：该加速度值位于规定值的廊带内。在任一种情况下，动力系扭矩和/或制动或降速扭矩的改变速率都可以设置成随着坡度增大而减小。
相反地，在作用在车辆上的力使得引起正加速的情况下，如果请求减小设定速度，则速度控制***能够操作成以随着外力的大小增大而增大的速率改变施加至一个或更多个车轮的扭矩的量。这是因为外力沿与减小设定速度的方向相反的方向作用。
在车辆经历沿使得在预期行驶方向上引起负加速的方向的力的情况下，例如抵抗重力沿上坡的方向上的力或者在车辆抵抗因地形的复杂性引起的阻力而在多石地形上前进的情况下，速度控制***能够操作成在请求增大设定速度时使施加至所述一个或更多个车轮的扭矩增大的速率增大，并且能够操作成在请求减小设定扭矩时减小施加至所述一个或更多个车轮的扭矩减小的速率，从而使车辆加速度保持在规定值的廊带内。
换句话说，在车辆在坡上爬升的同时收到减小设定速度的命令的情况下(在降速力作用在车辆上的情况下)，该***可以配置成减小车轮扭矩减小的速率以降低车辆具有不足以克服坡度的车轮扭矩从而导致车辆趋于从坡上向下而向后移动的风险。应当理解到，如果在相对较陡的坡爬升的同时车轮扭矩减小了过大的量(例如减小至零)，则车辆速度的下降可能会过度地小于新的目标设定速度，即落在新的目标速度以下。在某些情况下，车辆甚至可能会而从坡上向下而向后移动。因此，车轮扭矩相比在水平表面上行驶的情况更加缓慢地被减小。
在某些实施方式中，如果车辆在坡上缓降并且需要增大设定速度，则***能够操作成以根据增大的坡度而减小的速率来改变施加至一个或更多个车轮的扭矩的量。
在某些实施方式中，车辆可以配置成响应于被确定为因车辆在其上或行驶通过的地形或环境的类型而作用在车辆上的外力的量来控制车轮扭矩改变的速率。应当理解到，诸如沙、泥、水之类的地形可能会向车辆施加相对较大的降速力。如果车辆在平地、多石或多泥的表面上行驶并且收到减小设定速度的命令，则该***能够操作成改变施加至一个或更多个车轮的扭矩的量，从而以随着作用在车辆上的阻力的量增大而减小的速率使车辆速度减小至新的设定速度。
应当理解到，如果动力系扭矩的量减小得过快，则作用在车辆上的阻力可能会使车辆的速度减小下述量(并且以下述速率减小)：该量(或速率)可能会导致一个或更多个乘客的不舒适并且可能会导致车辆的停止。一旦车辆停止，则将难以使车辆自静止开始再次移动(即，难以获得开始运动的足够的牵引力)。
相反地，如果请求增大车辆设定速度，则速度控制***能够操作成命令以随着作用在车辆上的阻力的量而增大的速率增大动力系扭矩。这是因为动力系扭矩必须克服趋于抵抗车辆加速和车辆惯性的阻力以实现新的设定速度。
应当理解到，根据本发明的实施方式的车辆具有下述优势：该车辆可以比不具有根据本发明的速度控制***的车辆更加可靠并且以更大的平稳性在地形上行进。无论作用为抵抗或促进车辆穿过表面的运动的力的量如何，本发明的实施方式都能够相对快速地获得新的设定速度，从而增强用户对该***的信心。
根据本发明的方面的一个或更多个方面的一个或更多个示例，提供了一种能够在非公路情况下操作的速度控制***，其中，该***命令用于向一个或更多个车轮施加扭矩的装置将所需扭矩传递至车辆的所述一个或更多个车轮，从而保持地面上的规定设定速度，该***能够操作成允许用户将设定速度从当前设定速度增大或减小至目标设定速度，该***能够操作成在改变被命令施加至一个或更多个车轮的扭矩的量时将作用在车辆上以使车辆加速的外力考虑在内，从而减少了目标设定速度的过冲或不及。
用于施加扭矩的装置可以包括动力系，并且可选地包括制动***。
应当理解到，在本发明的某些实施方式中，当速度控制***在非公路速度控制模式下操作时，该***能够配置成接受制动踏板的轻微按压，这将作为驾驶员期望以减小的速度保持速度控制模式的指示，然而，制动踏板上的剧烈的按压可以指示用户期望使车辆离开速度控制模式和使设定速度控制进入中止状态，直到被再次激活为止。以此方式，车辆可以在不需要用户触碰踏板或者反复地操作方向盘上的控制件的情况下以较小的速度(例如<30mph(近似50kph))越野驱动。这极大地减少了用户的工作量并且提高了车辆的平稳性。应当理解到，因为在车辆越过诸如凹地或凹坑之类的越野障碍物时用户通常会需要用其脚部支承/稳定自身，因此当在粗糙的地面上行驶时通常难以在脚踏板上保持恒定的轻微压力。
可以设想，越野速度控制***可以形成ATPC(全地形行进控制)***的一部分，ATPC可以设置成与设置成针对车辆行驶的给定地形优化车辆配置的一个或更多个车辆控制***独立地或结合地使用。这种***的示例可以为Terrain ResponseTM***。
在提出的速度控制***的一个实施方式中，如果用户开始速度控制并且车辆在阈值速度以下行驶以及/或者车辆已经设定至越野行驶模式(例如经由TR模式选择或低速档位的选择)，或者如果车辆确定其已经被越野驱动，则速度控制***将在保持速度控制主动模式的同时以越野模式操作并将经由制动踏板和加速器踏板接受速度调节命令。
越野速度控制***可以设置有选自与车辆的姿态、车轮速度、车轮接地性、档位选择、轮胎摩擦力、滚动阻力以及选定的TR模式相关的信息中的至少一者。应当理解到，如果用户正使用越野速度控制以便以较低的速度——即3mph(近似5kph)——进行越野行驶，并且车辆从陡坡向上行驶时，当用户请求减小巡航设定速度时，除非***将诸如车辆在其上向上行驶的斜坡的陡峭度之类的阻力/引起载荷的因素考虑在内，否则扭矩可能不足以保持行进。以此方式，越野速度控制***可以预测请求的减小速度可能会导致从斜坡上向下而向后移动，在这种情况下，扭矩可能会随着坡的陡峭度的增大而逐步地减小更多。应当理解到，这是因为与车辆在水平地面上行驶的情况相比，在坡上爬升时供给至车轮的扭矩的略微减小都将导致车辆速度减小更多。以此方式，无论车辆在其上行驶的斜坡和地形如何，扭矩都可以被精确地控制以实现所需的设定速度。这确保了车辆响应较为直观并且符合可能会经历越野行驶的驾驶员的预期。
如果车辆用户在以越野速度控制模式操作车辆的同时使车辆在陡坡上中止或接近停止，则越野速度控制***可以在额外地要求来自坡保持辅助***的支持的同时应用车辆制动器，并且以适当水平的发动机扭矩来平衡其作用。坡保持辅助***为自动制动特征件，其设置成仅在来自动力系的扭矩足以防止车辆的非预期运动时才在坡上起动期间释放制动器，换言之，防止了车辆从坡上向下而向后移动。
在某些实施方式中，越野速度控制***能够控制或者另一方面能够影响档位或速比选择，从而确保车辆在适于避免发动机熄火并保持适当的行进的档位中以较低的速度越野行驶。
在某些实施方式中，提出的越野速度控制***能够控制或者另一方面能够影响坡缓降控制(HDC)***的操作，该坡缓降控制(HDC)***在车辆在越野速度控制模式下在陡坡上向下行驶时自动应用车辆制动器。在这种情况下，***将确保车辆发动机保持运行但不允许使车辆速度超过所需的设定速度。
应当理解到，在某些实施方式中，车辆在或者向前或向后的行驶使用时都可以以越野速度控制模式操作。
越野速度控制***可以主动查看来自牵引力或稳定性控制***的输入以判断车辆是否仍然被越野驱动，并且在牵引力受到一个或更多个滑移事件的限制的情况下使车辆速度增大至设定速度，从而保持速度控制操作以在打滑情况下保持车辆的行进和动量而非取消操作。应当理解到，在常规的速度控制***的情况下，例如在牵引力控制***起作用的事件中，如果速度控制响应于滑移事件而被突然自动取消，则因速度控制的取消而引起的车辆速度的突然改变可能会使车辆将牵引力完全中断或者变为停止。
现在将仅通过示例的方式对本发明的某些实施方式进行描述。假设车辆在具有第一位置A和第二位置B的坡上爬升，其中，坡在位置B处比在位置A处更陡。
如果用户在位置A处请求将设定速度从第一速度减小至更小的第二速度，则车辆的低速行进(LSP)控制***配置成以第一速率减小由动力系***供给至车辆的车轮的扭矩的量以减小车辆的速度从而匹配新的设定速度。对于给定的表面类型而言，第一速率小于在驱动表面为平面的情况下所采用的速率。这是因为因重力引起的降速力作用在车辆上以使车辆沿下坡方向加速，即，沿与行驶的方向相反的方向加速。LSP控制***减小了动力系扭矩并且可选地应用制动***以试图保持车辆在规定的廊带内减速。减速度廊带在某些实施方式中可以在+/-(0.1g至0.2g)的范围内。
在车辆行进并且持续其爬升时，其在位置B处遇到更陡的坡。如果用户在位置B处类似地请求将设定速度从第一速度减小至第二速度，则LSP控制***配置成以比第一速率更小的第二速率减小由动力系供给至车辆的车轮的扭矩的量以减小车辆的速度从而匹配新的设定速度。采用减小的动力系扭矩减小速率，这是因为作用在车辆上以使车辆沿下坡方向加速的降速力相比在位置A处的降速力相对较大，并且车辆速度相对较快地响应于动力系扭矩的减小。LSP控制***控制动力系扭矩(和制动***扭矩)以允许使车辆减速度保持在规定的廊带内，该规定廊带在本实施方式中为+/-(0.1g至0.2g)。应当理解到，加速度廊带的其他值也是有效的，并且本文中参照的(+/-(0.1g至0.2g))的廊带不认为是限制。应当理解到，在某些情况下，可能优选的是具有比加速度廊带更陡的减速度廊带以促使用户对***迅速地响应于其命令具有信心。
本发明的实施方式通过根据施加至车辆的外部加速力的值，与减小扭矩请求信号相比，改变应用至增大扭矩请求信号的增益的量，从而在遇到不同的地形时有助于改善的车辆平稳性。应当理解到，加速力可以为正或为负，并且本发明的实施方式可以适应加速力的正值或负值。本发明的实施方式能够使车辆加速度保持在规定的廊带内(例如，在+/-(0.1g至0.2g)的范围内)，由此可以保证在加速或减速事件期间乘客的舒适度。
应当理解到，在确定外力起作用抵抗车辆在表面上的运动时(例如在斜面上爬升时由于重力的影响，或者在多石地形上行驶时阻力的影响)，越野速度控制***可以设置成将较大的增益应用至用于车轮扭矩的正增加的命令(因此增大了动力系将增大的扭矩传递至一个或更多个车轮以驱动车辆的速率)，并且设置成将较小的增益应用至用于将负扭矩施加至一个或更多个车轮的命令(因此减小了施加以使车辆减缓的降速力增大的速率)。这是因为在这种情况下，外部降速力正作用成抵抗车辆的加速并且因此抵抗由动力系施加的扭矩，并且沿与制动扭矩相同的方向作用以加强车辆的减缓。
相反地，在确定外力正作用为促进车辆在表面上的运动的情况下(例如在斜面上缓降时因重力的影响)，越野速度控制***可以设置成将较小的增益应用至用于车轮扭矩的正增加的命令(因此减小了动力系将增大的扭矩传递至一个或更多个车轮以驱动车辆的速率)，并且设置成将较大的增益应用至用于将负扭矩施加至一个或更多个车轮的命令(因此增大了施加以使车辆减缓的降速力增大的速率)。这是因为外力正作用为促使车辆的加速并且因此沿与由动力系施加的扭矩相同的方向作用，但作用为抵抗制动扭矩以减少车辆的减缓。
应当理解到，通过以上述方式调节增益，无论车辆在其上行驶的地形如何，车辆的行为都可以保持恒定。
本发明的实施方式具有下述优势：相比手动驾驶，其可以极大地减少用户的工作量，并且可以通过避免车辆因由动力系供给至车轮的扭矩不足而在坡上费力向上但没有行进或向后移动的情况而使车辆的磨损和损坏最小化。
附图说明
现在将参照附图仅通过示例的方式对本发明的一个或更多个实施方式进行描述，在附图中：
图1为车辆的示意性框图；
图2为图1中示出的车辆的另一框图；
图3为用于与诸如图1和图2中示出的车辆之类的车辆一起使用的方向盘的示意图；
图4为示出了诸如在图1和图2中示出的车辆之类的车辆的速度控制***的示例的操作的示意性框图；
图5为用于控制诸如图1和图2中示出的车辆之类的车辆的速度的方法的流程图；
图6示出了根据本发明的实施方式的车辆在两个不同的位置处在坡上爬升，每个位置具有不同的相应坡度；
图7为示出了在车辆的操作期间根据时间变化的驱动扭矩和降速扭矩的曲线图，其中，在车辆的设定速度被调节时，外部加速/减速力作用在车辆上。
图8A至图8F为在不同的越野驱动情况下根据时间变化的某些车辆参数的曲线，该曲线示出了根据本发明的实施方式的速度控制***的操作。
具体实施方式
本文中所描述的方法和***可以被用于控制车辆的速度。在一个实施方式中，本发明的方法和***在车辆朝向目标设定速度加速或减速时检测作用在车辆上的外力，其中，该外力具有对车辆加速或减速的作用；并且随后调节施加至车辆的一个或更多个车轮的扭矩的一部分以补偿外力对车辆朝向目标设定速度加速或减速的影响。
本文中对诸如功能块之类的块的引用应当理解为包括对用于执行指定的功能或动作的软件代码的引用，在该指定的功能或动作中响应于一个或更多个输入而提供输出。该代码可以呈由主计算机程序调用的软件程序或函数的形式，或者可以为形成代码流的一部分的代码而非单独的程序或函数。参照功能块以便于说明根据本发明的实施方式的控制***的操作的方式。
参照图1和图2，图1和图2示出了可以与本方法和***一起使用的车辆10的部件中的某些部件。尽管以下描述是在图1和图2中示出的特定车辆10的背景下提供的，但是应当理解的是，该车辆仅为示例，并且当然可以代替地使用其他车辆。例如，在各种实施方式中，本文中所描述的方法和***可以与具有自动、手动或无级变速器的任何类型的车辆一起使用，举几种可能性来说，该车辆包括传统车辆、混合动力电动车辆(HEV)、增程式电动车辆(EREV)、电池电动车辆(BEV)、客车、运动型多功能汽车(SUV)、越野车辆以及卡车。根据一个实施方式，车辆10总体上包括多个子***12、多个车辆传感器14、车辆控制单元16(VCU 16)以及本文中未示出的或者另一方面未描述的任何数目的其他部件、***和/或装置。
车辆10的子***12可以配置成执行或控制与车辆有关的各种功能和操作，并且如图2中所示，子***12可以包括任何数目的子***，举几种可能性来说，例如动力系子***121、底盘控制或管理子***122、制动子***123、动力传动***子***124以及转向子***125。
如本领域中周知的，动力系子***121配置成产生用于推动车辆的动力或扭矩。还可以对由动力系子***产生的扭矩的量进行调节以控制车辆的速度(例如，为了增大车辆10的速度，将扭矩输出增大)。由于不同的动力系子***具有不同的最大输出扭矩能力，因此动力系子***能够输出的扭矩的量取决于子***的特定类型或设计。然而，在一个实施方式中，车辆10的动力系子***121的最大输出能力可以为大约600Nm。如本领域中已知的，动力系输出扭矩可以利用下述车辆传感器14中的一个或更多个车辆传感器(例如，发动机扭矩传感器、动力传动系扭矩传感器等)或其他适当的感测装置来测量，并且除了动力系子***121以外，动力系输出扭矩可以通过车辆10的包括但不限于下述部分中的一者或更多者的一个或更多个部件、模块或子***用于各种目的。本领域的技术人员将理解到，动力系子***121可以根据任意数量的不同的实施方式来提供，可以连接在任意数量的不同的配置中，并且可以包括任意数量的不同的部件，例如输出扭矩传感器、控制单元和/或本领域中已知的任何其他适当的部件。例如，在一个实施方式中，动力系子***121还可以包括一个或更多个电机，所述一个或更多个电机例如为能够操作为电力产生器的一个或更多个电机，所述一个或更多个电机构造成向动力系子***的一部分以及/或者车辆的一个或更多个车轮施加降速扭矩从而使车辆在使用或者没有使用制动子***(例如摩擦制动)的情况下减速。因此，本发明不限于任一特定的动力系子***。
底盘管理子***122可以配置成执行任意多个重要功能，或者可以配置成有助于任意多个重要功能的执行，举几个例子来说，这些重要功能包括与例如牵引力控制(TC)、诸如动态稳定性控制(DSC)之类的稳定性控制***(SCS)、陡坡缓降控制(HDC)以及转向控制有关的功能。为此并且如本领域中周知的，底盘管理子***122还配置成利用例如从本文中所描述或标识的传感器14和/或其他车辆子***12中的一者或更多者接收到的读数、信号或信息来监测和/或控制车辆的各个方面或操作参数。例如，子***122可以配置成接收来自例如与每个轮胎相关联的轮胎压力传感器的、与车辆的轮胎的压力有关的读数或其他信息。这样，底盘管理子***122可以监测轮胎压力，并且如果需要以及如果车辆这样配置，则自动地利用车辆上的空气压缩机对压力进行调节，或使得利用车辆上的空气压缩机对压力进行调节。类似地，底盘管理***122还可以配置成接收例如与来自可以绕车辆分布的一个或更多个空气悬架传感器的、与车辆的底盘高度有关的读数或其他信息。在这种情况下，底盘管理子***122可以监测车辆的底盘高度，并且如果需要以及如果车辆被这样配置，则自动地利用车辆上的空气压缩机(悬架压缩机)对底盘高度进行调节，或者使得利用车辆上的空气压缩机(悬架压缩机)对底盘高度进行调节。底盘管理子***122还可以配置成监测车辆的姿态。更具体地，子***122可以接收来自本文中所描述或标识的传感器14和/或子***12中一者或更多者(例如陀螺传感器、车辆加速度传感器等)的读数或信息以评估车辆(特别地，和/或车身)的俯仰、侧倾、横摆、横向加速度、振动(例如幅值和频率)，并且因此评估车辆的整体姿态。因此，在每种情况下，由底盘管理子***122接收或确定的信息都可以如上所述单独地使用，或者可以替选地与车辆10的出于任何目的可以使用该信息的其他子***12或部件(例如VCU 16)共享。尽管已经提供了底盘管理子***122可以监测和/或控制的车辆操作参数和/或方面的几个示例，但是应当理解到，子***122可以配置成以与上述方式相同或相似的方式控制和/或监测车辆10的任意数量的其他的或额外的参数/方面。这样，本发明不限于对任何特定的参数/方面的控制和/或监测。此外，还应当理解到，底盘管理子***122可以根据任意数量的不同的实施方式来提供，并且可以包括任意数量的不同的部件，例如传感器、控制单元和/或本领域中已知的任何其他适当的部件。因此，本发明不限于任一特定的底盘管理子***。
如图1所示，动力传动***子***124可以包括多级变速器或变速箱200，该多级变速器或变速箱200与动力系子***121的推进机构(例如动力系子***121的发动机或电动马达，其在图1中被标识为附图标记202)的输出轴机械地联接。变速器200设置成借助于前差速器204和一对前传动轴2061、2062来驱动车辆10的前轮。在示出的实施方式中，动力传动***子***124还包括辅助动力传动***部分208，该辅助动力传动***部分208设置成借助于辅助传动轴或后驱传动轴210、后差速器212以及一对后传动轴2141、2142来驱动车辆10的后轮。在各种实施方式中，动力传动***子***124都可以设置成仅驱动前轮或后轮，或者为可选择的两轮驱动/四轮驱动车辆。在诸如图1示出的实施方式之类的实施方式中，变速器200能够借助于分动箱或动力传输单元216以可释放的方式连接至辅助动力传动***部分208，从而允许可选择的两轮驱动或四轮驱动操作。在某些情况下并且如本领域中周知的，传输单元216可以配置成以或者高范围(HI)或者低范围(LO)的传动比进行操作，传动比能够由动力传动***子***124自身以及/或者通过车辆10的诸如VCU 16之类的另一部件来进行调节。本领域的技术人员应当理解到，动力传动***子***124可以根据任意数量的不同的实施方式来提供，可以连接在任意数量的不同的配置中，并且可以包括任意数量的不同的部件，例如传感器(例如HI/LO比率传感器、变速器传动比传感器等)、控制单元以及/或者本领域中已知的任何其他适当的部件。因此，本发明不限于任一特定的动力传动***子***。
除了上述那些子***以外，车辆10还可以包括任意数量的其他或额外的子***，例如制动子***123和转向子***125。就本发明的目的而言，上述子***12中的每个子***及其对应的功能在本领域中是常规的。因此，将不提供详细的描述；并且每个标识的子***12的结构和功能对于本领域的技术人员而言将很容易显现。
在一种实施方式中，子***12中的一个或更多个子***可以受到VCU 16的至少一定程度的控制。在这种实施方式中，那些子***12电联接至VCU 16并且配置成与VCU 16进行通信，从而向VCU 16提供与车辆的可操作参数或操作参数有关的反馈，以及接收来自VCU 16的指令或命令。以动力系子***121为例，动力系子***121可以配置成收集与该动力子***121的诸如扭矩输出、发动机或马达速度之类的某些操作参数有关的各种类型的信息，并且随后将该信息通信至VCU 16。该信息可以通过例如下述车辆传感器14中的一个或更多个车辆传感器来收集。动力系子***121还可以在例如条件的改变要求某些操作参数的改变时(例如，在已经经由车辆10的制动踏板(图1中的踏板18)或加速器踏板(图1中的踏板20)请求了车辆速度的改变时)接收来自VCU 16的命令以调节这些操作参数。尽管以上描述特定地参照了动力系子***121，但是应当理解到，同样的原理也适于配置成与VCU 16交换信息/命令的每个这样的其他子***12。
每个子***12可以包括专用的电子控制单元(ECU)，电子控制单元(ECU)配置成接收并执行由VCU 16提供的指令或命令，以及/或者配置成与VCU 16独立地执行或控制某些功能。可替代地，两个或更多个子***12可以共用单个ECU，或者一个或更多个子***12可以由VCU 16自身直接控制。在子***12与VCU 16和/或其他子***12进行通信的实施方式中，这样的通信可以经由诸如控制器局域网(CAN)总线、***管理总线(SMBus)、专用通信链路之类的任何适当的连接或者通过本领域中已知的某些其他装置而得以促进。
应当理解，前述内容仅表示与车辆10的可以被包括的特定子***以及具有VCU 16的这些子***的布置相关的可能性中的某些可能性。因此，还应当理解，包括其他的或额外的子***以及子***/VCU布置的车辆10的实施方式也属于本发明的主旨和范围内。
车辆传感器14可以包括任意数量的不同的传感器、部件、装置、模块、***等。在一个实施方式中，传感器14中的某些传感器或所有传感器都可以向子***12和/或VCU 16提供可以被本方法使用的信息或输入，并且因此，可以电联接(例如，经由有线或无线的方式)至VCU 16、一个或更多个子***12或车辆10的某些其他适当的装置，并且配置成用于与上述部分进行通信。传感器14可以配置成监测、感测、检测、测量或者确定与车辆10以及其操作和配置有关的各种参数，并且传感器14可以包括例如但不限于以下各者中的任一者或更多者：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；检测车辆的横摆、侧倾和俯仰的陀螺传感器；车辆速度传感器；纵向加速度传感器；发动机扭矩传感器；动力传动***扭矩传感器；节气门传感器；转向角传感器；方向盘速度传感器；坡度传感器；例如稳定性控制***(SCS)上的横向加速度传感器；制动踏板位置传感器；制动踏板压力传感器；加速器踏板位置传感器；空气悬架传感器(即底盘高度传感器)；车轮位置传感器；车轮接地(wheel articulation)传感器；车身振动传感器；水检测传感器(用于涉水事件的接近性和深度二者)；分动箱HI-LO比率传感器；进气路径传感器；车辆乘载率传感器；纵向、横向和竖向运动传感器以及本领域中已知的其他传感器。
以上标识的传感器以及可以提供可以被本方法所使用的信息的任何其他的传感器都可以以硬件、软件、固件或其某种组合的形式来实现。传感器14可以直接感测或测量与提供该传感器14所对应的条件，或者传感器14可以基于由其他传感器、部件、装置、模块、***等提供的信息间接地评估这些条件。此外，这些传感器可以直接联接至VCU 16以及/或者车辆子***12中的一个或更多个车辆子***，经由其他电子装置、车辆通信总线、网络等间接地联接至VCU 16以及/或者车辆子***12中的一个或更多个车辆子***，或者根据本领域中已知的某些其他装置来联接。这些传感器的某些传感器或全部传感器都可以结合在以上标识的车辆子***12中的一个或更多个车辆子***内，可以为独立部件，或者可以根据某些其他布置来提供。最后，本方法中所使用的各种传感器读数中的任何传感器读数可以代替由实际的传感器元件直接提供而由车辆10的某些其他部件、模块、装置、子***等来提供。例如，VCU 16可以接收来自子***12的ECU的某些信息，而非直接接收来自传感器14的信息。应当理解，由于车辆10不限于任何特定的传感器或传感器装置，因此前述方案代表可能性中的仅某些可能性；并且可以使用任何适当的实施方式。
VCU 16可以包括任何适当的ECU，并且可以包括任何类型的电子处理装置、存储装置、输入/输出(I/O)装置和/或其他已知部件，并且VCU 16执行与各种控制和/或通信相关的功能。在一个实施方式中，VCU 16包括电子存储装置22，电子存储装置22可以存储各种信息、传感器读数(例如，由车辆传感器14产生的传感器读数)、查找表或其他数据结构(例如，下述方法的执行中使用的数据结构)、算法(例如，下述方法中实施的算法)等。在一个实施方式中，存储装置22包括承载用于控制车辆以执行下述方法的计算机可读代码的载体介质。存储装置22还可以存储与车辆10和子***12相关的相关特征和背景信息。VCU 16还可以包括电子处理装置24(例如微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)等)，该电子处理装置24执行存储在存储装置22中的用于软件、固件、程序、算法、脚本、应用等的指令，并且可以管理本文种描述的方法。如上所述，VCU 16可以经由适当的车辆通信装置电连接至其他车辆装置、模块、子***和部件(例如传感器)，并且VCU16可以在需要时与上述部分交互。除了在本文中别处描述的可以由VCU16执行的功能以外，在一个实施方式中，VCU 16还可以负责与子***12相关的上述各种功能，尤其是在这些子***还没有这样配置具有这样的功能时。当然，由于还可以使用其他实施方式，因此这些仅为VCU 16的可能的布置、功能和能力中的某些布置、功能和能力。根据特定实施方式，VCU 16可以为独立的车辆电子模块，VCU 16可以结合或包括在另一车辆电子模块中(例如，以上所标识的子***12中的一个或更多个子***中)，或者VCU 16另一方面可以以本领域中已知的方式进行设置和配置。因此，VCU 16并不限于任一特定实施方式或设置。
除了上述部件和***以外，在一个实施方式中，车辆10还可以包括一个或更多个车辆速度控制***。例如并且继续参照图2，在一个实施方式中，车辆10还可以包括巡航控制***26和低速行进(LSP)控制***28，该巡航控制***26也被称作“公路”或“道路”巡航控制***，LSP控制***28也可以被称作“非公路”或“越野”行进控制***。
公路巡航控制***26可以包括本领域中已知的任意数量的常规巡航控制***，能够操作成使车辆速度自动保持在由用户设置的所需“设定速度”处。这种***在其使用方面一般受到限制，这是因为车辆必须在某最小阈值速度(例如，30mph(近似50kph))以上行驶以使***能够进行操作。因此，这些***特别地适于在公路行驶中使用，或者适于至少在没有进行反复地起动及停止、并且允许车辆以相对高的速度行驶的情况下行驶时使用。如本领域中已知的，公路巡航控制***26可以包括配置成执行并实施***的功能的专用的或单独的ECU，或者可替代地，巡航控制***26的功能可以结合到车辆10的另一子***12(例如动力系子***121)或者例如VCU 16(如图2中所示)中。
此外并且如本领域中已知的，巡航控制***26可以包括一个或更多个用户界面装置30，所述一个或更多个用户界面装置30可以由用户(例如驾驶员)使用以与***26(例如，***26的ECU)进行交互，并且在某些实施方式中，用户界面装置30允许***与用户进行交互。举几种可能性来说，例如，这些装置可以允许用户激活***26/对***26去除激活，以及设定和/或调节***的设定速度。这些装置中的每个装置均可以呈任意多种形式，例如但不限于以下各者中的一者或更多者：按钮；开关；触摸屏；可视显示器；扬声器；平视显示器；按键；键盘；或者任何其他合适的装置。另外，这些装置可以位于车厢内的任意多个位置处，并且相对紧密地靠近用户(例如方向盘、转向柱、仪表板、中央控制台等)。例如并且参照图3，车辆10的方向盘(即，图1中的方向盘32)可以配置有巡航控制***26的呈按钮的形式的多个用户界面装置。一个这种装置可以为“设定速度”按钮301，该“设定速度”按钮301可以在以特定方式***纵时激活巡航控制***26的操作并且还设定所需的设定速度。巡航控制***26还可以包括一个或更多个其他用户可选择的界面装置(例如按钮)，以允许用户增大或减小***的设定速度。例如，可以设置允许用户以离散的增量(例如，1mph(或1kph))增大设定速度的“+”按钮302以及允许用户以相同的或不同的离散增量减小设定速度的“-”按钮303。可替代地，“+”按钮302和“-”按钮303可以结合到单个用户可选择的装置中。***26的额外的用户可选择的界面装置可以例如包括：“取消”按钮304，该“取消”按钮304使***去除激活或中止；以及“恢复”按钮305，该“恢复”按钮305允许***在***功能的暂时中止或去除激活之后被再次激活。
应当理解，由于车辆10不限于任何特定的巡航控制***或用户界面装置或布置，因此，前述方案仅表示巡航控制***26及其用户界面装置的可能性中的某些可能性；并且可以使用任何适当的实施方式。
LSP控制***28提供了速度控制***，该速度控制***例如使配备有这种***的车辆的用户能够选择非常低的目标速度或设定速度，在上述非常低的目标速度或设定速度下，车辆可以在不需要用户请求任何踏板输入的情况下行进。这种低速行进控制功能与巡航控制***26的行进控制功能的不同之处在于：不同于巡航控制***26，车辆并非必须以相对高的速度(例如30mph(近似50kph))行驶以使***能够进行操作(尽管***28可以配置成有助于在从静止到大约30mph(近似50kph)或更大的速度下的自动速度控制，并且因此***28不限于“低速”操作)。此外，已知的公路巡航控制***配置成使得在用户下压制动踏板或离合器踏板的情况下，例如道路巡航控制功能被取消并且车辆恢复到需要用户踏板输入以保持车辆速度的手动操作模式。另外，在至少某些巡航控制***中，对可能由牵引力的损失引起的车轮滑移事件的检测也可以具有取消巡航控制功能的作用。LSP控制***28与这种巡航控制***的不同之处还可以在于：在至少一个实施方式中，LSP控制***28配置成使得由此提供的速度控制功能并没有响应于上述那些事件而被取消或去除激活。在一个实施方式中，LSP控制***28特别地适于在越野或非公路行驶中使用。
在一种实施方式中，LSP控制***28包括其可能包括的其他部件中的ECU 42(在示出的实施方式中并且出于下述原因被示出为包括VCU 16)和一个或更多个用户输入装置44。ECU 42可以包括任何类型的电子处理装置、存储器或存储装置、输入/输出(I/O)装置以及任何其他已知的部件，并且ECU 42可以执行LSP控制***28的包括以下描述的以及在本发明方法中实现的功能在内的任意多个功能。为此，ECU 42可以配置成接收来自各种源(例如车辆传感器14、车辆子***12、用户输入装置44)的信息，并且配置成评估、分析和/或处理该信息以试图控制或监测车辆10的一个或更多个操作方面，例如：检测作用在车辆上的可能会影响车辆的加速/减速的外力；自动调节施加至车辆的一个或更多个车轮的扭矩以补偿外力可能对车辆造成的影响；确定车辆10在其上行驶的地形的类型和/或特点等。此外，在一个实施方式中，ECU 42可以配置成执行或实施本方法的在下文中更加详细地描述的一个或更多个步骤。应当理解，ECU 42可以为单独的电子模块，或者可以结合或并入到车辆10的另一子***12或者例如VCU 16中。出于说明和清楚的目的，下面的描述将与下述实施方式相关：在该实施方式中，ECU 42的功能被结合或并入到VCU 16中，使得如图2中所示，VCU 16包括LSP控制***28的ECU。因此，在这种实施方式中，VCU 16及其存储装置或由此可访问的存储装置(例如存储装置22)特别地存储执行LSP控制***28的包括在下述方法中实现的功能在内的功能所需的各种信息、数据(例如预限定的设定速度)、传感器读数、查找表或其他数据结构、算法、软件等。
正如上文描述的公路巡航控制***26，LSP控制***还包括一个或更多个用户界面装置44，该一个或更多个用户界面装置44可以由用户使用以与***28交互，并且在某些实施方式中，以允许***28与用户交互。这些装置可以允许用户例如激活/停止LSP控制***28、设定和/或调节***的设定速度、从多个预限定的设定速度中选择所需的设定速度、在两个或更多个预限定的设定速度之间进行切换，以及另外可以如下文所述的与***28交互。这些用户界面装置还可以允许***28向用户提供某些通知、警告、消息、要求等。这些装置中的每一者可以采用许多形式，诸如例如但不限制于以下装置中的一个或更多个：按钮；开关；触摸屏；可视显示器；扬声器；平视显示器；按键；键盘；或任何其他适合的装置。此外，这些装置可以位于车厢内的任意多个位置处并且与用户靠得相对较近(例如，方向盘、转向柱、仪表板等)。在一个实施方式中，公路巡航控制***26的用户界面装置30和LSP控制***28的用户界面装置44在车辆10内分别设置成彼此相邻，并且在一个实施方式中，设置在车辆10的方向盘32上。然而，在诸如例如本文描述的其他实施方式中，公路巡航控制***26和LSP控制***28可以共用一些相同的用户界面装置或所有相同的用户界面装置。在该实施方式中，诸如开关、按钮或任何其他适合的装置之类的额外的用户可选装置可以设置成在两个速度控制***之间进行切换。因此，在图3中示出的实施方式中，以上参照巡航控制***26描述的这些用户界面装置301-305还可以用于LSP控制***28的操作，并且这样，还可以当在***28的背景下论述时被称为用户界面装置441-445。
为了说明的目的并且除下文描述的LSP控制***28的功能之外，现在将提供对LSP控制***28的一个说明性实施方式的总体操作的描述。首先，VCU 16本文中描述的实施方式中包括LSP控制***28的ECU，VCU 16确定车辆要行驶的所需速度(本文中被称为“所需的设定速度”)。这可以是由用户通过用户界面装置44所选择的设定速度，或替代性地，VCU 16可以配置成基于某些条件或因素并且在没有用户介入的情况下自动确定或选择所需的设定速度。在任一情况下，响应于所需的设定速度的选择，VCU 16配置成：通过共同地或单独地引起对车辆的车轮施加选择性动力传动、牵引力控制和/或制动作用，而实现车辆处于所需的设定速度或者保持车辆处于所需的设定速度，从而使车辆根据所需的设定速度操作。在一个实施方式中，这可以包括例如，VCU 16产生并发送合适的命令至合适的(诸如动力系子***121和制动子***123之类的)子***12，和/或直接控制车辆10的一个或更多个部件、模块、子***等的操作。
更特别地，并且参照图4，一旦确定所需的设定速度，与车辆底盘或动力传动系相关联的车辆速度传感器(在图4中表示为传感器141)向VCU 16提供表明车辆速度的信号46。在一个实施方式中，VCU 16包括比较器48，该比较器48将所需的设定速度(在图4中由附图标记49表示)与测量速度46比较，并且提供表明该对比的输出信号50。该输出信号50被提供至评估单元52，该评估单元52根据车辆速度是需要增大还是减小以保持或实现所需的设定速度来将该输出信号50解释为通过例如动力系子***121向车轮施加额外的扭矩的命令或是解释为通过例如制动子***123减小施加至车轮的扭矩的命令，并且在后一种情况下，根据预定或规定的加速度曲线、加速度廊带(例如，+/-(0.1g-0.2g))或两者来完成将输出信号解释为通过例如制动子***123减小施加至车轮的扭矩的命令。来自评估单元52的输出54随后被提供至一个或更多个子***12以根据是否存在来自评估单元52的对扭矩的增加命令或减小命令来控制施加至轮的扭矩。为了使得需要的正扭矩或负扭矩施加至轮，评估单元52可以或者命令额外的动力施加至车轮和/或制动力施加至轮，这两种情况下的任一者或两者可以用于实施实现或保持所需的车辆设定速度所必需的扭矩的改变。LSP控制***28命令将正扭矩和负扭矩同步施加至车轮，以控制施加至车轮的净扭矩，从而特别地，在滑移事件发生在一个或更多个轮处的情况下保持车辆的稳定性和平稳性，并且调节在每个车轴上施加的扭矩。在某些示例中，VCU 16还可以接收表明车轮滑移事件已经发生的信号56。在这些示例中，在车轮滑移事件期间，VCU 16继续将测量的车辆速度与所需的设定速度进行比较，并且继续自动地控制在车轮上施加的扭矩以将车辆速度保持在所需的设定速度处并且控制滑移事件。
除上文描述的功能之外，在一个实施方式中，LSP控制***28还可以配置成检测、感测、获得或确定与车辆10行驶的地形有关的信息(例如，表面类型、地形分类、地形或表面粗糙度等)。根据一个实施方式，VCU 16可以配置成执行该功能并且以许多方式执行该功能。一种方式在于2013年1月16日公布的英国公布申请No.GB2492748A中描述，其全部内容通过参引并入本文中。更特别地，在一个实施方式中，和与车辆相关联的多个不同参数有关的信息从包括例如上文描述的那些传感器14和/或子***12的多个车辆传感器和/或各种车辆子***来接收或获取。所接收的信息随后被评估并且用于确定一个或更多个地形指标，该地形指标可以表示地形的类型，并且在某些示例下，可以表示地形的诸如例如分类、粗糙度之类的一个或更多个特征。
更具体地，在一个实施方式中，速度控制***(例如，VCU16)可以包括估计器模块形式的评估装置，从一个或更多个传感器14和/或子***12获取或接收的信号(下文共同称为“传感器/子***输出”)被提供至该评估装置。在估计器模块的第一级内，使用传感器/子***输出中的多个输出来获得许多地形指标。在该第一级中，车辆速度从车轮速度传感器获得，车辆加速度从车轮速度传感器获得，车轮上的纵向力从车辆纵向加速度传感器获得，以及(在车轮滑移发生的情况下)发生车轮滑移的扭矩根据通过动力系子***提供的动力***扭矩信号获得，并且此外或替代性地根据通过动力传动系子***(例如，变速器)提供的扭矩信号和从检测横摆、俯仰和侧倾的运动传感器获得。在估计器模块的第一级内执行的其他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)、“行进的连续性”(对车辆是否反复启动及停止的估计，例如，可能如为车辆在岩石地形上行驶时的情况那样)、气动阻力和横向车辆加速度。
估计器模块还包括第二级，在第二级中计算下述地形指标：表面滚动阻力(基于车轮惯性扭矩、车辆上的纵向力、气动阻力和车轮上的纵向力)、方向盘上的转向力(基于横向加速度和来自方向盘传感器和/或转向柱传感器的输出)、车辆纵向滑移(基于车轮上的纵向力、车轮加速度、稳定性控制***(SCS)活动性和表明车轮是否已经发生滑移的信号)、横向摩擦力(根据所测量的横向加速度和横摆与所预测的横向加速度和横摆的关系来计算)、搓板检测(表明搓板型表面的高频、低幅值的竖向车轮激励(excitement))。SCS活动性信号从来自稳定性控制***(SCS)的ECU的若干输出获得，该稳定性控制***(SCS)包括动态稳定控制(DSC)功能、地形控制(TC)功能、防抱死制动***(ABS)以及陡坡缓降控制(HDC)算法，所述若干输出指示DSC活动性、TC活动性、ABS活动性、对各个车轮的制动干涉以及来自SCS的ECU的对动力系子***的动力***的扭矩减小要求。所有这些均指示滑移事件已经发生，并且SCS的EDU已经采取行动来控制滑移。估计器模块还使用来自车轮速度传感器的输出，并且在一辆四轮车辆中，比较每一侧上从前至后的通过每个车轴的输出，以确定车轮速度变化和搓板检测信号。
在一个实施方式中，除估计器模块之外，还可以包括道路粗糙度模块，以用于基于空气悬架传感器(底盘高度传感器或悬架接地传感器)和车轮加速计来计算地形粗糙度。在该实施方式中，粗糙度输出信号形式的地形指标信号由道路粗糙度模块输出。
对车轮纵向滑移的估计和横向摩擦力的估计可以在估计器模块内作为合理性核查而进行相互比较。对车轮速度变化和搓板输出的计算、表面滚动阻力的估计、车轮纵向滑移和搓板检测与摩擦合理性核查一起随后由估计器模块输出，并且提供表明车辆行驶的地面的性质的地形指标输出信号，以用于由VCU16进行进一步处理。例如，地形指标可以用于基于车辆行驶的地形的类型的指标来确定多个车辆子***控制模式(例如，地形模式)中的哪一个模式是最适合的，并且因此随后相应地自动控制适合的子***12。
在另一实施方式中，除执行上述地形感测/检测功能的LSP控制***28之外，车辆10的诸如例如VCU16(在未执行LSP控制***28的功能的情况下)、底盘管理子***122或另一适合的部件之类的另一部件、模块或子***可以适当地进行如此配置，并且这样的其他实施方式仍在本发明的主旨和范围内。
应当理解的是，LSP控制***28的布置、功能和性能的先前描述仅为示例和说明的目的而提供，并且不意味着在本质上有所限制。因此，LSP控制***28不意在限于任一特定的实施方式或布置。
再次，车辆10的先前描述以及图1和图2中的说明仅意在说明一种可能的车辆布置并且以一般的方式来说明。也可以使用许多其他车辆布置和结构，包括与图1和图2中示出的布置和结构显著不同的布置和结构。
现在转向图5，图5示出了用于通过速度控制***的操作来控制车辆的速度的方法100的示例。为了说明和简洁的目的，方法100将在图1和图2中示出的以及上文描述的车辆10的背景下进行描述。更具体地，方法100将在车辆10的低速行进(LSP)控制***28的背景下进行描述，为了说明的目的，该低速行进(LSP)控制***28结合在VCU16中(即，VCU16包括LSP控制***28的ECU42)。然而，将理解的是，本方法的应用不意在仅限于这种布置，而方法100可以发现在任意多个其他速度控制***布置的情况下的应用，包括例如除了上文描述的LSP控制***之外的LSP控制***(例如，没有结合到车辆的VCU中的LSP控制***和/或VCU不包括速度控制***的ECU)，以及在某些示例中，诸如例如上文描述的巡航控制***26之类的常规的“公路”巡航控制***。因此，本发明不意味着限于速度控制***的任一特定布置或类型。此外，将理解的是，方法100的执行不意味着限于步骤的任一特定的顺序或次序。
在一个实施方式中，方法100包括步骤102，在步骤102中，接收命令以改变车辆及其速度控制***的设定速度，特别地将设定速度从第一或目前的设定速度改为第二或目标设定速度。该命令可以从许多源接收，并且这样，该步骤可以以许多方式执行。
在一个实施方式中，步骤102包括接收对应于所需的目标设定速度的用户输入。在该实施方式中，用户可以使用一个或更多个用户界面装置(例如，用户界面装置44)来选择目标设定速度。这可能需要例如从存储在速度控制***的存储装置或可由速度控制***访问的存储装置(例如VCU16的存储装置22)中的多个预限定的设定速度中选择目标设定速度，或替代性地，步骤102可以包括用户操纵一个或更多个用户界面装置以逐渐地将设定速度调节至目标设定速度。目标设定速度是从一个或更多个预限定的设定速度中选择还是被逐渐地调节，表示用户选择的一个或更多个电信号由速度控制***(例如，VCU16)接收并使用以确定目标设定速度。
将理解的是，除上文描述的选择或限定目标设定速度的示例之外的示例当然也是适合的，诸如例如以在上文别处描述的相同或类似的方式使用制动踏板和加速踏板中的一者或两者来选择或限定目标设定速度，并且因此，本发明不限于用户可以选择或限定目标设定速度的所使用的任一特定技术。
在另一实施方式中，除了或替代允许用户手动地选择所需的设定速度，步骤102可以包括速度控制***自动地选择目标设定速度。更特别地，在一些实施方式中，步骤102可以包括基于与车辆有关的一个或更多个预定条件自动地选择所需的设定速度。一个这种条件可能与车辆行驶的地形有关，并且步骤102可以包括：当确定车辆已经转换到如下的地形或地形的特征，而该地形或地形的特征与目前的设定速度不相关联，或者对于该地形或地形的特征而言，目前的设定速度不恰当或不太理想时，自动地选择新的目标设定速度。在一个实施方式中，这可以包括以如例如上文描述的相同或类似的方式获取或确定与地形相关的信息，并且随后利用使地形与设定速度相关联的数据结构(例如，查找表)或一些其他地形/设定速度分布图来确定与地形相关联的一个或更多个设定速度。随后可以使用比较器或已知的另一技术将目前的设定速度和与新地形相关联的设定速度进行比较来确定是否需要改变。如果需要改变，则选择合适的新的设定速度。在其他实施方式中，可以与上文描述的条件结合或单独地使用其他条件，并且其他条件可以包括例如但不限于：与车辆目前操作所处的特定模式(例如，地形模式)有关的条件；与车辆平稳性有关的因素或条件，诸如例如车辆的横向加速度和竖向加速度、车辆的动力传动系的齿轮比(例如，变速器或PTU)、底盘高度、车轮接地性和车辆载客率。因此，将理解的是，任意多个条件/因素或条件/因素的组合可以在步骤102中进行评估并且使用，这些条件/因素中的每一者均在本发明的主旨和范围内。在一个实施方式中，步骤102的上述功能可以通过车辆的VCU16或另一适合的部件来执行。
在一个示例中，与在车辆在第一预限定的设定速度与目标设定速度之间进行加速或减速时控制车辆的速度不同，步骤100用于保持车辆的速度，在这个示例中，步骤102是可选的。因此，其中方法100不包括步骤102的实施方式仍在本发明的主旨和范围内。
一旦已知目标设定速度，该目标速度根据在步骤102中的选择或根据其他方式来获知，车辆可以根据该目标设定速度来操作，并且在一个实施方式中，这根据给定的加速度曲线来完成，该加速度曲线可以包括加速度廊带，该加速度廊带包括在所需的加速度与最大所需加速度之间的范围。在一个实施方式中，加速度廊带可以大约为+/-(0.1g-0.2g)。在一个实施方式中，并且一般而言，车辆的根据目标设定速度的操作可以包括产生表示目标设定速度的一个或更多个电信号，并且将该一个或更多个电信号与适合的车辆子***(例如，动力系子***121、制动子***123等)通信，从而使车辆加速或减速以匹配目标设定速度，这可以包括将车辆速度保持在目标设定速度处(例如，在外力引起车辆减速或加速的情况下，该***将改变一个或更多个车轮处的净扭矩以使车辆加速或减速，从而返回至该设定速度或与该设定速度匹配)和/或使车辆速度从第一设定速度升高或降低至目标设定速度。
当车辆在相对较平坦并且对车辆的前进具有最小滚动阻力的地形(例如，平坦的铺面道路)上行驶时，根据预定或规定的加速度曲线和/或加速度廊带来调节车辆的速度以匹配目标设定速度的过程相对简单。然而，当车辆在存在有作用在车辆上的、引起车辆不期望地加速或者减速的力的环境下行驶时，并不是这样。例如，图6示出了车辆10在两个不同位置A和B处在坡上爬升。在位置A和位置B两者处，存在有作用在车辆10上的重力，其对车辆10在坡上爬升的运动或行进具有减速作用，其中，由于位置B比位置A更陡，该作用在位置B处更明显。在该示例中，由这些外力根据具体情况引起的加速或减速可以与通过例如动力系子***和/或制动子***施加至车辆的一个或更多个车轮的扭矩结合以引起车辆超出(超过)或低于(小于)目标设定速度。此外，在不考虑作用在车辆上的其他外力的情况下，以一速率改变扭矩来使车辆加速或减速会引起滑移事件。
例如，假定车辆的设定速度在步骤102中从第一设定速度减小到更小的目标设定速度。因此，车辆的制动子***(和/或在某些实施方式中，动力系子***)被命令以施加使车辆的速度降低至新的目标设定速度所需的一定量的制动转矩，并且根据预定或规定的加速度曲线和/或加速度廊带来降低车辆的速度。然而，还假定，当命令改变该设定速度并且车辆在减速以匹配该目标设定速度时，车辆在坡上爬升(例如，如图6中所示)或在高阻力/高滚动阻力的环境中操作。在车辆上坡行驶的情况下，重力沿与行驶方向相反的方向作用在车辆上，并且这样，减速力作用在车辆上。类似地，在车辆在高阻力/高滚动阻力环境(例如，在沙地、泥地等或涉水通过)中操作的情况下，减速力可以作用在车辆上。在任一情况下，当该减速力与由例如正施加至车辆的一个或更多个车轮的降速扭矩引起的车辆的减速结合时，会产生车辆的速度低于(即，小于)新的目标设定速度的作用，而这由于许多原因是不期望的，最重要的原因是，在较低的速度和足够大的减速力下，车辆实际上会沿与行驶方向相反的方向从坡上滚下(例如，向后滚)，或可能卡在高阻力/高滚动阻力的地形中(例如，沙地、泥地和水等)。替代性地，即使没有发生低于新的目标设定速度，但结合的降速扭矩和外力会使车辆以超过所需减速度的速率来减速，或以大于用户/驾驶员所期望的减速度的速率来减速，这会是驾驶员恼怒的来源。
在另一示例中，再一次假定车辆在坡上爬升或在高阻力/高滚动阻力的环境下操作，但现在车辆的设定速度在步骤102中从第一设定速度增大至更大的目标设定速度。因此，车辆的动力系子***被命令以施加使车辆的速度增大至新的目标速度所需的一定量的驱动扭矩，并且根据预定的或规定的加速度曲线和/或加速度廊带来增大车辆的速度。由于车辆在上坡行驶或在高阻力/高滚动阻力环境中行驶，因此减速力作用在车辆上。当该减速力与由正施加至车辆的一个或更多个车轮的驱动扭矩引起的加速结合时，会产生车辆速度达不到新的设定速度的作用，或例如在加速度廊带外实现设定速度的作用，而这会由于许多原因是不期望的，包括在上文示例中所描述的那些原因。这会例如导致低于用户/驾驶员所期望的加速度的加速度，尽管这不是担心车辆控制的原因，但未增强驾驶经历并且会是驾驶员恼怒的来源。
在再一示例中，现在假定车辆从坡上缓降或者在加速力作用在车辆上的环境下操作。还假定车辆的设定速度在步骤102中从第一设定速度增大至更大的目标设定速度。因此，车辆的动力系子***被命令以施加使车辆的速度增大至新的目标设定速度所需的一定量的驱动扭矩，并且根据预定或规定的加速度曲线和/或加速度廊带来增大车辆的速度。当由于重力或其他因素作用在车辆上的加速力与由施加至车辆的一个或更多个车轮的驱动扭矩引起的车辆的加速结合时，会产生车辆的速度超出的作用(即，超出目标设定速度)，而这会由于许多原因而是不期望的，最重要的原因是，这会使用户惊慌并且不利地影响车辆的平稳性。
最后，在又一示例中，再次假定车辆从坡上缓降或者在加速力作用在车辆上的环境中操作，但车辆的设定速度在步骤102中从第一设定速度减小至更小的目标设定速度。因此，车辆的制动子***被命令以施加使车辆的速度降低至新的目标设定速度所需的一定量的降速扭矩，并且根据预定或规定的加速度曲线和/或加速度廊带来减小车辆的速度。当由于重力或其他因素作用在车辆上的加速力与由正施加至车辆的一个或更多个车轮的驱动扭矩引起的车辆的减速结合时，会产生车辆的速度达不到目标设定速度的作用，或例如在加速度廊带外实现该设定速度，而这会由于许多原因而不期望，包括上文示例中所描述的原因。
为了防止上述情况或至少使上述情况最小化，并且因此，提高用户的舒适度、车辆的平稳性和/或使速度控制***更直观，在例如车辆的速度正从一个设定速度被调节为另一设定速度或将车辆的速度保持处于目标速度的同时，对由作用在车辆上的外力引起的加速或减速进行补偿是有利的。
因此，并且参照图5，在一个示例中，方法100包括步骤104，在步骤104中，检测作用在车辆上的、对车辆具有加速或减速作用使得会引起车辆加速或减速的外力。也就是说，步骤104检测由于车辆操作的外部环境而作用在车辆上的加速力或减速力。步骤104可以以许多方式执行。
在一个实施方式中，车辆10的纵向加速度和施加至车辆的一个或更多个车轮的扭矩可以与预定或规定的加速度曲线一起考虑。更特别地，当车辆的速度被调节(即，增大或减小)以匹配目标设定速度时，车辆的纵向加速度和施加至车辆的车轮的净扭矩的一个或更多个分量鉴于规定的加速度曲线被监测，而不论是该净扭矩是驱动扭矩还是降速扭矩。纵向加速度和所施加的扭矩两者可以使用例如从一个或更多个车辆传感器14(例如，在纵向加速度情况下的车轮速度传感器、纵向加速度传感器、车辆速度传感器等；和在扭矩情况下的扭矩传感器)、一个或更多个车辆子***12(例如，动力系子***121、制动子***123等)和/或车辆10的任意其他适合的部件获取的信息或读数来监测。在给定的所施加的扭矩的情况下，如果纵向加速度遵循加速度曲线或与加速度曲线一致，则在车辆在如所期望的那样加速时，不采取措施。然而，替代性地，在车辆的纵向加速度偏离曲线(或至少偏离了大于预限定的可接受量或者由于超过了预定的时间量)的情况下，或者没有按照预期加速时，则可以确定影响车辆加速度的外力可能作用在车辆上。例如，在纵向加速度超过由加速度曲线所预期的纵向加速度的情况下，这时可以确定并检测到加速力作用在车辆上(例如，车辆从坡上缓降或穿过另外导致加速力正施加至车辆的地形)。相反地，在纵向加速度低于加速度曲线所期待的纵向加速度的情况下，这时可以确定并检测到减速力作用在车辆上(例如，车辆在坡上爬升或穿越导致减速力正施加至车辆的高阻力地形)。在一个实施方式中，该功能可以通过VCU16来执行，并且例如，特别地作为嵌入软件中的PID控制器的操作的一部分；然而在其他实施方式中，该功能可以通过车辆10的另一适合的部件来执行。
技术人员将理解的是，除了上文描述的技术之外的技术也可以用于检测作用在车辆上的外力的存在。这些技术可以包括除上文描述的或替代上文描述的各种车辆有关的信息的使用。例如，在某些实施方式中，与车辆的一个或更多个操作参数有关的信息可以被评估(例如，与对应的阈值进行比较)并且用于检测作用在车辆上的外力。这些参数可以包括例如但不限于轮胎摩擦力、车轮速度、档位选择、车轮接地性以及与车身姿态(例如，俯仰)有关的参数，以提出一些可能性。在其他实施方式中，可以评估并使用替代或除上文描述的与车辆有关的信息之外的与车辆有关的信息。例如，可以利用与车辆穿过的地形有关的信息。这可以包括例如但不限于地形的特定类型(例如，沙地、草地、泥地、水等)、地形的等级以及地形表面的粗糙度等。表示相关的车辆有关信息的一个或更多个电信号可以从例如一个或更多个车辆传感器(例如，传感器14)、一个或更多个车辆子***(例如，子***12)和/或存储装置(例如，VCU16的存储装置22)接收。该信息可以随后被评估并且用于通过使用技术领域中已知的技术来检测外力的存在。正如上文描述的实施方式，该功能可以通过VCU16或车辆的另一适合的部件来执行。
当在步骤104中检测到具有加速或减速作用的外力作用在车辆10上时，方法100移动至步骤106，该步骤106试图补偿该外力及其作用。更特别地，步骤106包括对施加至一个或更多个车轮的扭矩的一个或多个方面进行调节以补偿外力对车辆的加速/减速作用，从而引起车辆以更期待的方式(例如根据规定的加速度曲线和/或加速度廊带)加速或减速，并且具有目标设定速度的最小的过冲或不及或没有目标设定速度的过冲或不及。步骤106可以以许多方式执行。
在一个实施方式中，在步骤106中被调节的扭矩方面为正施加至车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量改变(例如，增大或减小)的速率。将理解的是，鉴于下文的描述，净扭矩的正被调节的分量可以是：由例如动力系子***产生的驱动扭矩；由例如制动***产生的降速扭矩，和/或在车辆适当构造的情况下由动力系子***、陡坡缓降控制(HDC)***或另一适合的部件等产生的降速扭矩；或者以上两者。因此。在一个实施方式中，步骤106中的调节可以包括增大或减小净扭矩的分量被调节的速率，例如，增大或减小施加至车辆10的车轮的驱动扭矩和降速扭矩中的一者或者两者。可以改变扭矩量的一种方式为通过将增益应用至所命令或所施加的扭矩，该增益用于相应地由此增大或减小扭矩改变的速率。这种概念将在下文说明性的情况下得到更好的理解。
在第一种情况下，假定存在有作用在车辆上的、对车辆具有加速作用的外力(即，由车辆从坡上缓降造成的加速力)并且假定车辆的设定速度正在增大。在该实施方式中，由于作用在车辆上的力为加速力，并且由于车辆需要被加速至新的设定速度，与在作用在车辆上的力为减速力的情况下需要的净扭矩相比，需要较小的净扭矩增加，并且因此，动力系子***增大施加至车轮的净扭矩的速率可以由于作用在车辆上的加速力而减小(并且随着该力增大，该速率可以进一步减小)。因此，增益可以应用至所命令或所施加的驱动扭矩以减小驱动扭矩增大的速率，并且可以向动力系子***发送信号，从而反映出相同的情况。在该示例中，例如并且如下文的示例中描述的那样，与如果作用在车辆上的力为中性的或该力例如为减速力从而需要以较大的速率增大扭矩来处理该减速力的情况下所应用的增益相比，所应用的增益会较小。在某些示例中，除了使驱动扭矩的速率减小之外或替代使驱动扭矩的速率减小，也可以减小使降速扭矩减小的速率。参照图7，提供了该情况的示例。在图7中，轨迹P0反映了根据时间变化的所命令的动力系驱动扭矩P，这对应于以下例子：在没有非常规的外力作用在车辆上的情况下，车辆穿过平坦表面。轨迹P2反映了当车辆在坡上缓降并且在时间t＝t1时要求增大设定速度时，根据时间变化的所命令的动力系驱动扭矩P。与车辆在水平地面上行驶或在坡上爬升时应用的增益相比，相对较小的增益被应用于增大驱动扭矩以使车辆加速的要求。在时间t＝t2时，驱动扭矩的量减小到足以维持在新的目标设定速度下运动的值。在该坡足够陡的情况下，根本不需要增大驱动扭矩，而降速扭矩的减小可以足以使车辆加速到新的目标设定速度。如此以来，可以利用地形以在以平静的(composed)方式行进的同时快速地响应用户的需要。
在另一示例中，现在假定存在有作用在车辆上的、对车辆具有减速作用的外力(即，由例如车辆在坡上爬升或穿过高阻力地形造成的减速力)，并且车辆的设定速度正在增大。在该实施方式中，由于作用在车辆上的力为减速力，并且由于车辆需要加速到新的设定速度，与在作用在车辆上的力为增速力的情况下所需的驱动扭矩相比，需要较大的驱动扭矩，并且因此，动力系子***使至车轮的驱动扭矩增大的速率由于作用在车辆上的减速力而必须增大(并且随着该力增大，该速率可以进一步增大)。因此，增益可以应用至所命令的或所施加的驱动扭矩以增大驱动扭矩增大的速率，并且可以向动力系子***发送信号，从而反映相同的情况。在该示例中，与上述示例相反，与所述作用在车辆上的力为中性的或如上文所述的，该力为加速力从而需要较小的速率改变扭矩以处理该加速力的情况所应用的增益相比，所施加的增益较大。在某些示例中，除了或替代使驱动扭矩的速率增大，也可以增大降速扭矩降低或减小的速率。再次参照图7，提供了该情况的示例。在图7中，如上文描述的，轨迹P0反映了与在没有非常规的外力作用在车辆上的情况下车辆穿过平坦表面的例子对应的根据时间变化的所命令的动力系驱动扭矩P。轨迹P1反映了当车辆在坡上爬升并且要求在时间t＝t1时增大设定速度时，根据时间变化的所命令的动力系驱动扭矩P。与在车辆在水平地面上行驶或在坡上爬升时所应用的增益相比，相对较大的增益应用于增大驱动扭矩以使车辆加速的要求。在时间t＝t2时，驱动扭矩的量减小到足以维持在新的目标设定速度下运动的值。
在再一示例中，再次假定存在有作用在车辆上的、对车辆具有减速作用的外力，但现在车辆的设定速度正在减小。在该实施方式中，由于作用在车辆上的力为减速力，并且由于车辆需要减速至新的设定速度，与在作用在车辆上的力为加速力的情况所需的降速扭矩或制动扭矩相比，需要更小的降速或制动扭矩，并且因此，制动子***(和/或能够产生和施加降速扭矩——例如动力系子***的另一子***)使车轮的降速扭矩增大的速率由于作用在车辆上的减速力而必须减小(并且减速力增大时，该速率可以进一步减小)。因此，增益可以应用至所命令或所施加的降速扭矩以减小降速扭矩增大的速率并且可以向制动子***发送信号，从而反映相同的情况。在该示例中，与如果作用在车辆上的力为中性的或为加速力从而需要扭矩以较大的速率变化以处理该加速力的情况应用的增益相比，所应用的增益较小。在某些示例中，除了或替代使降速扭速率的减小，也可以减小驱动扭矩减小的速率以防止车辆从坡上向下而向后滚动。参照图7，提供了该情况的示例。在图7中，轨迹B0反映了与在没有非常规的力作用在车辆的情况下车辆穿过平坦表面的例子对应的根据时间变化的所命令的降速或制动扭矩B。轨迹B1对应于在车辆在坡上爬升并且命令设定速度减小时根据时间变化的降速扭矩或制动扭矩B。相对较小的增益应用于增大降速扭矩以使车辆减速的命令。
最后，在再一示例中，现在假定存在有作用在车辆上的、对车辆具有加速作用的外力，并且假定车辆的设定速度正在减小。在该实施方式中，由于作用在车辆上的力为加速力，并且由于车辆需要减速至新的设定速率，与在作用在车辆上的力为减速力的情况所需的降速扭矩或制动扭矩相比，需要较大的降速扭矩或制动扭矩，并且因此，制动子***(和/或能够产生并且施加降速扭矩的另一子***)使车轮的降速扭矩增大的速率由于作用在车辆上的加速力而必须增加(并且该力增大时，该速率可以进一步增大)。因此，增益可以应用至所命令或所施加的降速扭矩以增大扭矩增大的速率，并且可以向制动子***发送信号，从而反映相同的情况。在该示例中，与如果作用在车辆上的力为中性的或如上文所述的为减速力从而需要扭矩以较小的速率改变以处理该加速力所应用的增益相比，所应用的增益较大。在某些示例中，除了或替代使降速扭矩的速率增大，也可以增大驱动扭矩减小的速率。再次参照图7，提供了该情况的示例。在图7中，如上文所示，轨迹B0反映了与在没有非常规的外力作用在车辆上的情况下车辆穿过平坦表面的例子对应的根据时间变化的所命令的降速扭矩或制动扭矩B。轨迹B2对应于在车辆在坡上缓降并且命令设定速度减小时根据时间变化的降速扭矩或制动扭矩。与轨迹B1相比，相对较大的增益应用于增大降速扭矩的要求以使车辆减速。
在增益应用至所施加或所命令的扭矩——为驱动扭矩、降速扭矩或两者——的一个实施方式中，所应用的特定增益(例如，幅值)可以以许多方式选取或选择。在一个实施方式中，增益可以选自存储在速度控制***的存储装置或由速度控制***可访问的存储装置(例如，VCU16的存储器22)中的多个预限定增益。这些增益可以在设计、制造和/或安装车辆10或其特定部件期间根据经验得出并且编程到存储装置中。在一个实施方式中，选取或选择要被应用的特定增益可以取决于作用在车辆上的外力的幅值。因此，在一个实施方式中，在车辆的纵向加速度偏离预定或规定的加速度曲线，并且该偏离的幅值可以与外力的幅值有关时检测外力，在该实施方式中，待应用的特定增益可以基于与加速度曲线偏离的幅值来选取。因此，在一个实施方式中，待应用至所命令的扭矩的特定分量的增益可以使用偏离的幅值和诸如例如查找表之类的使外力或加速度曲线偏离与增益关联的数据结构来确定。将理解的是，在其他实施方式中，可以使用用于确定待应用的特定增益的不同技术(例如，增益可以逐渐地增大/减小直到车辆的加速/减速与预期的加速/减速更一致为止，或增益可以基于所感测的车辆数据来确定，所感测的车辆数据例如为滚动阻力、包括俯仰、横摆和侧倾等的车辆姿态数据)，并且这些不同的技术仍在本发明的范围内。
在某些示例或情况中，在车辆10在坡上爬升并且例如，用户在速度控制***激活的同时使车辆停止或接近停止，在这些示例或情况中，速度控制***可以构造成防止车辆沿与预期的行驶方向相反的方向从坡上滚下。更具体地，速度控制***可以构造成命令例如制动子***或动力系子***(在适当地如此构造的情况下)施加降速扭矩，并且使降速扭矩的作用与适当级别的驱动或发动机扭矩平衡。速度控制***还可以配置成激活例如车辆的坡保持辅助***或者使得例如车辆的坡保持辅助***激活以提供额外支持。如本领域中已知的，坡保持辅助***为自动制动件，该自动制动件被设置成：在爬坡开始期间，仅当具有来自动力系子***的可用的足够扭矩以防止车辆的不需要的运动时，释放车辆的制动器。也就是说，坡保持辅助***操作成使车辆保持稳定直到已经产生足够的扭矩来防止车辆从坡或斜坡上的不期望的向后运动或已经产生足够的扭矩以使车辆恢复在坡上继续向上的运动。因此，在使车辆手动停止时，该速度控制***积极地提供辅助以防止车辆从坡上向下的不期望且无意的运动，而不是该速度控制***自动去除激活。
类似地，在某些示例中，当在坡上爬升时用户命令设定速度减小，在这些示例中，速度控制***可以配置成确定车辆速度的降低率(或减速度)使得车辆可能最终具有不足以保持在坡上行进的净扭矩，并且这样，可能潜在地且无意地转向并且从坡上滚下。例如，在车辆的减速度相对于规定的加速度/减速度曲线和/或廊带偏离的情况下，或者相对于规定的加速度/减速度曲线和/或廊带偏离至少特定的阈值量的情况下，可以做出下述判定：不具有足够的扭矩来保持行进。在做出该判定的情况下，速度控制***能够操作成影响来自例如车辆制动子***或另一降速扭矩源(例如，传动系子***(在适当构造的情况下)、坡保持辅助***等)的降速扭矩的施加以保持车辆10静止以防止反向。即，速度控制***可以命令自动地施加制动扭矩或降速扭矩。速度控制***随后可以控制或命令动力系子***以产生或获得使车辆10从静止加速至新的设定速度(例如，速度控制***的预限定的最小设定速度)所需的足够的驱动或发动机扭矩。尽管在上文描述的实施方式中，速度控制***用来使车辆10停止并且使车辆10保持静止直到可以产生足够的驱动扭矩量为止，但将理解的是，在其他实施方式中，可以不需要速度控制***来使车辆10保持静止以防止反方向行驶。
因此，在车辆在坡上爬升并且命令降低或减小设定速度的一个示例中，在速度控制***确定设定速度所要求的减小会导致正施加至车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量改变的速率使得净扭矩不足以保持车辆在坡上向上行进的情况下，速度控制***可以构造成减小净扭矩的至少一个分量的改变的速率，激活如上文所述的车辆的坡保持辅助部件或其他相似的部件或两者以防止车辆从坡上向下运动。
参照图8A至图8F，为了对上文描述的本发明的各个方面进行更好地理解，现在将对许多非限制性的示例或情况进行描述以示出上文所述的各个方面的所有应用或一些应用。
图8A和图8B示意性地示出了在示例情况下根据时间变化的某些车辆参数的值，从而说明速度控制***的操作方式。
图8A示出了当车辆10在相对较陡的坡上爬升时，例如当位于在图6的位置B处时，根据时间变化的车辆速度(v)的曲线。在时间t＝0时，车辆10以速度V2行驶。同样在时间t＝0时，用户保持制动踏板被压下量d，该量d为引起速度控制***的设定速度vset在从t＝0至t＝t1期间减小的合适的量。响应于vset的减小，速度控制***控制动力系驱动扭矩，并且根据需要控制制动扭矩或降速扭矩，以使车辆速度v向新的设定速度Vset减小。因此，在vset减小时，发生了速度v的对应减小，如图8A中所示。速度控制***控制例如动力系子***和制动子***以实现在规定的加速度廊带内的减速的速率，该加速度廊带对该示例而言对应于+/-(01.g-0.2g)的范围。
速度控制***整个此期间保持激活，其中，速度控制***状态标识F设定为F＝1，如图8B中所示。
图8C和图8D示意性地示出了图8A和图8B中表示的车辆参数在替代性的示例情况下的值。
更特别地，图8C示出了在类似的相对较陡的坡上爬升时根据时间变化的速度(v)的曲线。在时间t＝0时，车辆以速度v2行驶。同样，在时间t＝0时，用户保持制动板被压下适当的量使得速度控制***的设定速度vset在t＝0至t＝t1期间减小。在时间t1时，当设定速度达到值vsetmin时，驾驶员释放制动踏板。要理解的是，vsetmin对应于可允许的最低或最小车辆设定速度。在一些实施方式中，该可允许的最小设定速度可以为大约1-3mph(大致为1-5kph)或另一适合的值的速度。
响应于vset的减小，速度控制***控制动力系驱动扭矩，并且根据需要控制制动扭矩或降速扭矩，以使车辆速度向新的设定速度vsetmin减小。速度控制***控制动力系子***和制动子***以实现在+/-(01.g-0.2g)的规定的加速度廊带的范围内的减速的速率。
在示出的示例中，速度控制***确定了不需要应用制动子***来以规定廊带内的变化率减小车辆速度v。然而，在示出的示例中，车辆速度v由于坡的陡度而降低至新的设定速度vsetmin以下(不及的情况)。尽管速度降低至vsetmin以下，但速度控制***控制速度升回至vsetmin，并且车辆继续以新的设定速度vsetmin行进。如可以从图8D中观察到，速度控制***状态标识F在整个设定速度减小操作期间仍设定为F＝1。也就是说，由于速度控制***的设定速度从未降低至vsetmin以下，速度控制***在即使车辆速度v降低至vsetmin以下时而仍未取消对车辆行进的自动控制。
在一些情况下，并且如上文所述，可能的是，速度控制***可以确定速度v的降低(减速)的速率使得车辆可能最终不具有足够的扭矩来保持车辆在斜坡上向上行进。在做出该判定的情况下，速度控制***能够操作成应用车辆基础制动***来保持车辆静止从而防止反向。即，自动地施加制动扭矩或降速扭矩。速度控制***可以随后控制动力系子***以获得足够的扭矩来使车辆从静止加速到新的设定速度vset。
图8E和图8F示意性地示出了表示在图8A至图8D中的车辆参数在另一替代的示例情况下的值，从而进一步说明速度控制***的操作。
该情况与图8C和图8D示出的情况类似，除了用户仅在设定速度vset已降低至最小速度vsetmin以下之后释放制动踏板之外，例如，在该示例中，在示出的示例中当车辆速度已经降至0时释放制动踏板。
图8E为在爬升与图6的位置B类似的相对较陡的坡时根据时间变化的车辆速度v的曲线。在时间t＝0时，车辆以速度v2行驶，同样，在时间t＝0时，用户保持制动踏板被压下与相对较小压力对应的量使得车辆设定速度vset在从t＝0至t＝t1期间从v2减小到vsetmin。在时间t1时，当设定速度达到vsetmin时，用户保持制动踏板上的较小的压力。在该示例中，压力的量虽然相对较小但足以引起制动***的应用，使得制动***将制动扭矩或降速扭矩施加至轮。一旦车辆速度v降低至0，或降低至vsetmin以下的规定值时，速度控制***辨识到用户明显希望通过速度控制***来对车辆进行超控并且因此在时间t2时取消或抑制车辆控制。速度控制***状态标识F因此从F＝1改变为F＝0。
在时间t3时，用户释放制动踏板。在认为必要的情况下，坡保持辅助***等可以保持制动***激活以防止车辆沿反方向运动——在该风险存在的情况下。在时间t＝t4时，用户通过操纵适当的用户界面装置(例如，用户界面装置44)来选择速度控制***的操作。替代性地，速度控制***可以在用户从制动踏板抬起他的脚并且操纵预定的用户界面装置时重新开始车辆速度的控制。响应于用户的输入，速度控制***控制车辆从静止加速到最小设定速度vsetmin，并且在其他实施方式中，速度控制***可以允许用户选择保持在存储器中的先前使用的用户限定的设定速度。速度控制***再次控制加速的速率使得在可以的情况下，该加速速率落入规定的加速度廊带内。
在一个实施方式中，步骤106的功能可以通过VCU16执行，并且例如，特别地作为嵌入软件中的PID控制器的操作的一部分；然而在其他实施方式中，步骤106的功能可以通过车辆10的另一适合的部件执行。因此，本发明不限于通过车辆10的任一特定部件或装置执行步骤106。
在一个示例中，在步骤106中对所施加的扭矩的一个方面进行调节，在一个实施方式中，方法100在进行该调节之后结束并且在例如在步骤102中命令目标设定速度发生另一改变时重复；然而，在另一实施方式中，方法100是反复的。在方法100是反复的一个实施方式中，在步骤106之后，方法100返回至步骤104并且该方法如上文所述重复。这种反复的或连续的过程允许对车辆的速度调节进行精确地控制，使得该速度调节与预定或规定的加速度曲线和/或预定的加速度廊带(例如，+/-(0.1g-0.2g))更一致，并且更像用户期待的那样。如此以来，由于已经已知作用在车辆上的外力，当命令扭矩改变时，直接应用对扭矩的改变的速率做出的调节。
将理解的是，鉴于上文，该***和方法的优势尤其在于作用在车辆上的、在车辆速度例如从第一设定速度改变成目标设定速度期间引起车辆或者加速或者减速的外力可以被检测并被补偿。因此，车辆的加速或减速，或者车辆在设定速度下的保持无视外力而根据具体情况将被更精确地控制以避免设定速度的过冲或不及至少使该设定速度的过程或不及最小化。该加速或减速还可以与预定或规定的加速度曲线和/或加速度廊带更一致，该加速或减速可以保持或提高车辆的平稳性，和/或可以更如车辆的用户期待的那样。
将理解的是，上文描述的实施方式仅通过示例给出并且不意在限制本发明，本发明的范围在所附的权利要求中限定。本发明不限于本文中公开的特定实施方式，而仅由所附的权利要求来限定。此外，在先前描述中包括的陈述涉及特定实施方式并且不被理解为对本发明的范围的限制或对用于权利要求中的术语的定义的限制，除非术语或表述在上文被清楚地限定。各种其他实施方式以及对所公开的实施方式进行的各种改变和改型将对本领域技术人员而言变得明显。例如，由于本方法可以包括与本文示出的方法相比具有更少、更多或不同的步骤的组合，因此步骤的特定组合和顺序仅是一种可能性。所有这种其他实施方式、改变和改型意在落入所附权利要求的范围内。
如在本说明书和权利要求中使用的，术语“例如”、“比如”、“例如”、“诸如”和“等”以及动词“包括”、“具有”、“包含”及其在与一系列的一个或更多个部件或其他对象结合使用时的其他动词形式均被理解为开放的，意味着该系列被认为不排除其他、额外的部件或对象。此外，术语“电连接”或“电联接”及其各种变型意在包括通过一个或更多个电线、电缆或导体(有线连接)实现的无线电连接和电连接两者。其他术语利用他们最广泛的合理意义来解释，除非它们使用在需要不同理解的语境中。

Claims (32)

1.一种操作车辆的速度控制***的方法，所述方法包括：
检测作用在所述车辆上的外力，其中，所述外力对所述车辆具有加速或减速作用；
自动调节正施加至所述车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的改变速率以补偿所述外力对所述车辆的所述加速或减速作用。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括接收使所述速度控制***的设定速度从第一设定速度改变至目标设定速度的命令，并且其中，所述调节步骤包括调节正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率以使所述车辆加速或减速至所述目标设定速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述外力因所述车辆在坡上爬升而具有减速作用，并且进一步地，其中，在所接收到的改变所述设定速度的命令将导致正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率使得所述净扭矩将不足以保持车辆在所述坡上向上行进的情况下，所述方法还包括减小正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率以防止所述车辆从所述坡上向下运动。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括激活所述车辆的坡保持辅助***，所述坡保持辅助***配置成保持所述车辆静止在所述坡上，直到已经产生足够的净扭矩来防止从所述坡上向下运动或者使所述车辆重新开始在所述坡上向上运动为止。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，还包括响应于接收改变所述设定速度的所述命令来执行所述检测步骤。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的方法，其中，所述调节步骤包括调节正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率以使所述车辆根据预定的加速度曲线加速或减速至所述目标设定速度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述加速度曲线包括加速度廊带，所述加速度廊带包括介于所需加速度与最大所需加速度之间的范围。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述检测步骤包括：将所述车辆的纵向加速度与预定的加速度曲线进行比较，并且在所述车辆的所述纵向加速度相对于所述预定的加速度曲线偏离时检测到外力正作用在所述车辆上。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，所述检测步骤包括评估所述车辆的一个或更多个操作参数以及基于所述评估来检测外力正作用在所述车辆上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述一个或更多个操作参数包括以下参数中的一者或更多者：
所述车辆的纵向加速度；
与所述车辆的一个或更多个轮胎对应的轮胎摩擦力；
所述车轮中的一个或更多个车轮受到的滚动阻力；
一个或更多个车轮的接地性；
一个或更多个车轮的速度；
所述车辆的速度；以及
与所述车辆的姿态有关的参数。
11.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，所述检测步骤包括检测所述车辆正在穿过将引起外力施加至所述车辆的地形。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，对正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率的所述调节取决于作用在所述车辆上的力的幅值。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述调节步骤包括将预定增益应用至正施加至所述车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量，从而增大或减小所述净扭矩的所述至少一个分量改变的速率。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中，所述净扭矩的分量包括正施加至一个或更多个车轮的降速扭矩和驱动扭矩中的一者或更多者。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述调节步骤还包括调节施加至所述车辆的一个或更多个车轮的所述降速扭矩和所述驱动扭矩中的一者或两者减小或增大的速率。
16.一种用于控制车辆的速度的***，所述***包括：
电子控制单元(ECU)，所述电子控制单元配置成：
检测作用在所述车辆上的外力，其中，所述外力对所述车辆具有加速或减速作用；
自动调节正施加至所述车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的改变速率以补偿所述外力对所述车辆的所述加速或减速作用。
17.根据权利要求16所述的***，其中，所述电子控制单元还配置成接收将所述***的设定速度从第一设定速度改变至目标设定速度的命令，并且其中，所述电子控制单元配置成：通过调节正施加至所述车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的所述改变速率而使所述车辆加速或减速至所述目标设定速度来调节正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率。
18.根据权利要求17所述的***，其中，当所述外力因所述车辆在坡上爬升而对所述车辆具有减速作用时，并且进一步地，其中，所述电子控制单元配置成判断所接收到的改变所述设定速度的命令是否将导致正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率使得所述净扭矩将不足以保持车辆在所述坡上行进，并且响应于所述判断，所述电子控制单元还配置成减小正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率以防止从所述坡上向下运动。
19.根据权利要求18所述的***，其中，所述电子控制单元还配置成激活所述车辆的坡保持辅助***以保持所述车辆静止在所述坡上，直到已经产生足够的净扭矩来防止从所述坡上向下运动或者使所述车辆重新开始在所述坡上向上运动为止。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的***，其中，所述电子控制单元配置成响应于接收改变所述***的所述设定速度的所述命令来检测作用在所述车辆上的所述外力。
21.根据权利要求17至20中的任一项所述的***，其中，所述电子控制单元配置成根据预定的加速度曲线调节正施加至所述车辆的一个或更多个车轮的净扭矩的至少一个分量的改变速率。
22.根据权利要求21所述的***，其中，所述加速度曲线包括加速度廊带，所述加速度廊带包括介于所需加速度与最大所需加速度之间的范围。
23.根据权利要求16至22中的任一项所述的***，其中，所述电子控制单元配置成：通过将所述车辆的纵向加速度与预定的加速度曲线进行比较来检测作用在所述车辆上的外力，并且在所述车辆的所述纵向加速度相对于所述预定的加速度曲线偏离时检测到外力正作用在所述车辆上。
24.根据权利要求16至22中的任一项所述的***，其中，所述电子控制单元配置成：通过评估所述车辆的一个或更多个操作参数来检测作用在所述车辆上的外力，并且基于所述评估来检测外力正作用在所述车辆上。
25.根据权利要求24所述的***，其中，所述一个或更多个操作参数包括以下参数中的一者或更多者：
所述车辆的纵向加速度；
与所述车辆的一个或更多个轮胎对应的轮胎摩擦力；
所述车轮中的一个或更多个车轮受到的滚动阻力；
一个或更多个车轮的接地性；
一个或更多个车轮的速度；
所述车辆的速度；以及
与所述车辆的姿态有关的参数。
26.根据权利要求16至22中的任一项所述的***，其中，所述电子控制单元配置成通过检测所述车辆正在穿过将引起外力施加至所述车辆的地形来检测作用在所述车辆上的所述外力。
27.根据权利要求16至26中的任一项所述的***，其中，所述电子控制单元配置成根据作用在所述车辆上的力的幅值来调节正施加的所述净扭矩的至少一个分量的所述改变速率。
28.根据权利要求16至27中的任一项所述的***，其中，所述电子控制单元配置成通过将预定增益应用至正施加的所述净扭矩的至少一个分量来调节正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率，从而增大或减小所述净扭矩的所述至少一个分量改变的速率。
29.根据权利要求16至28中的任一项所述的***，其中，所述净扭矩的分量包括正施加至一个或更多个车轮的降速扭矩和驱动扭矩中的一者或更多者。
30.根据权利要求29所述的***，其中，所述电子控制单元配置成通过调节施加至一个或更多个车轮的所述降速扭矩和所述驱动扭矩中的一者或两者减小或增大的速率来调节正施加的所述净扭矩的至少一个分量的改变速率。
31.一种包括根据权利要求16至30中的任一项所述的***的车辆。
32.一种载体介质，所述载体介质承载用于控制车辆来执行根据权利要求1至15中的任一项所述的方法的计算机可读代码。
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