專利名稱：集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于以集成(綜合)方式控制多個(gè)致動(dòng)器以便在車輛上執(zhí)行多種車輛運(yùn)動(dòng)控制的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，在同一車輛上安裝多種類型用于控制車輛運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制裝置的趨勢(shì)增加。但是，不同類型的運(yùn)動(dòng)控制裝置所達(dá)到的效果不一定相互獨(dú)立地顯現(xiàn)在車輛中，而是可能相互干擾。因此，當(dāng)車輛的開發(fā)包括將多種類型的運(yùn)動(dòng)控制裝置安裝在車輛上時(shí)，重要的是，確保這些運(yùn)動(dòng)控制裝置充分合作(或共同作用)和協(xié)作。
例如，當(dāng)多種類型的運(yùn)動(dòng)控制裝置在車輛的某一開發(fā)階段需要被安裝在同一車輛中時(shí)，在各個(gè)控制裝置被相互獨(dú)立地開發(fā)后可以一種輔助或附加的方式使運(yùn)動(dòng)控制裝置相互關(guān)聯(lián)或者協(xié)作。
但是，開發(fā)具有上述不同類型的運(yùn)動(dòng)控制裝置的車輛需要進(jìn)行大量的工作和較長的時(shí)間以達(dá)到運(yùn)動(dòng)控制裝置之間的關(guān)聯(lián)和協(xié)作。
作為一個(gè)示例，多種不同類型的運(yùn)動(dòng)控制裝置被安裝在車輛上以使這些運(yùn)動(dòng)控制裝置共享一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器。對(duì)于這種布置，如果運(yùn)動(dòng)控制裝置需要在同一時(shí)間操作相同的致動(dòng)器，那么會(huì)在不同的運(yùn)動(dòng)控制裝置的控制之間出現(xiàn)沖突問題。
如果如上所述在各個(gè)運(yùn)動(dòng)控制裝置被相互獨(dú)立地開發(fā)后以一種輔助或者附加方式建立運(yùn)動(dòng)控制裝置的關(guān)聯(lián)/協(xié)作，那么難以理想地解決上述問題。在一些實(shí)際情況中，通過選擇一個(gè)或多個(gè)被設(shè)定為優(yōu)先于其它控制裝置的運(yùn)動(dòng)控制裝置并使所選運(yùn)動(dòng)控制裝置排他地控制相應(yīng)致動(dòng)器來解決這個(gè)問題。
同時(shí)，美國專利US 5351776公開一種用于以集成方式控制車輛運(yùn)動(dòng)的技術(shù)的已知示例，以便能夠在整體上縮短車輛的開發(fā)時(shí)間，和提高車輛的可靠性和適用性以及易于維護(hù)車輛。
在該已知的示例中，包括駕駛員和車輛的整個(gè)系統(tǒng)是由采用在駕駛員和致動(dòng)器之間具有多個(gè)等級(jí)(層次)的分級(jí)(分層)結(jié)構(gòu)的形式布置的多個(gè)部件構(gòu)成的。當(dāng)駕駛員的請(qǐng)求或者意圖被轉(zhuǎn)換為車輛的相應(yīng)的操作性能時(shí)，下級(jí)部件所需的來自于上級(jí)部件的性能從上級(jí)部件傳送到下級(jí)部件。
在該已知的示例中，盡管上述系統(tǒng)是根據(jù)硬件配置的部件關(guān)系以分級(jí)結(jié)構(gòu)的形式構(gòu)成的，但是適于執(zhí)行多種運(yùn)動(dòng)控制的軟件配置不一定具有適合的分級(jí)布置。下面將對(duì)這種情況進(jìn)行詳細(xì)說明。
如根據(jù)美國專利US 5351776理解的，控制功能尤其是協(xié)作部件12、18和24的控制功能以主控制器100的程序結(jié)構(gòu)的形式實(shí)現(xiàn)。即，這些部件的控制功能是通過運(yùn)行主控制器100中的程序來實(shí)現(xiàn)的。協(xié)作部件12用于將駕駛員的請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成目標(biāo)值，協(xié)作部件18將從協(xié)作部件12接收的目標(biāo)值轉(zhuǎn)換成車輛車輪轉(zhuǎn)矩。這樣，協(xié)作部件12、18形成一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)。
另一方面，協(xié)作部件24將用于實(shí)現(xiàn)由上一級(jí)部件22接收的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的信號(hào)傳送到用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量的致動(dòng)器部件28、用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射量的致動(dòng)器部件30和用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)的致動(dòng)器部件32。由于協(xié)作部件24僅從屬于上一級(jí)部件22，而不從屬于上述協(xié)作部件12和18，因此協(xié)作部件24以及協(xié)作部件12、18不形成一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)。
為了使軟件配置真正形成一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)，軟件配置中的多個(gè)處理單元必需是相互獨(dú)立的。“獨(dú)立”在本文中指的是，每一個(gè)處理單元的程序可不依賴于其它處理單元的程序而由計(jì)算機(jī)運(yùn)行。即，在每一個(gè)處理單元中由計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序必需是它本身即模塊完成的自完成程序。
上述美國專利沒有公開上述軟件結(jié)構(gòu)的分級(jí)結(jié)構(gòu)、獨(dú)立處理單元和模塊化。
參見美國專利US 5351776的圖1，在該專利中提出僅根據(jù)多個(gè)系統(tǒng)的部件的所屬或者從屬關(guān)系以分級(jí)形式對(duì)該部件分類和布置，而沒有說明部件是硬件部件或者軟件部件。但是，上述美國專利沒有提出以分級(jí)形式適當(dāng)?shù)夭贾孟到y(tǒng)的軟件配置的技術(shù)。
為了以分級(jí)形式適當(dāng)?shù)夭贾密浖渲?，需要?duì)必需的處理內(nèi)容細(xì)分，從而在整體上提高軟件配置的執(zhí)行效率。
總之，在上述已知示例中，在用于以集成方式在同一車輛中執(zhí)行多種運(yùn)動(dòng)控制的軟件配置中還有改進(jìn)的空間。對(duì)于軟件配置方面的這種改進(jìn)，將建立用于控制多個(gè)控制車輛運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器的技術(shù)，以用在實(shí)際應(yīng)用中。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，適當(dāng)?shù)亟⒁环N以集成方式控制用于在車輛中執(zhí)行多種運(yùn)動(dòng)控制的多個(gè)致動(dòng)器的系統(tǒng)軟件配置分級(jí)結(jié)構(gòu)，并且使該分級(jí)結(jié)構(gòu)在適用性方面達(dá)到最佳。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于關(guān)于駕駛員駕駛車輛的駕駛相關(guān)信息利用計(jì)算機(jī)以集成方式控制多個(gè)致動(dòng)器，以在車輛中實(shí)現(xiàn)多種車輛運(yùn)動(dòng)控制，其中(1)在所述集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件配置中的至少一個(gè)軟件配置包括以分級(jí)結(jié)構(gòu)形式布置的多個(gè)部分，所述分級(jí)結(jié)構(gòu)在從駕駛員到多個(gè)致動(dòng)器的方向上具有多個(gè)等級(jí)；(2)所述多個(gè)部分包括(a)處于作為該分級(jí)之一的第一等級(jí)的指令部分，所述指令部分適于基于駕駛相關(guān)信息確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量，(b)處于比第一等級(jí)低的第二等級(jí)的執(zhí)行部分，所述執(zhí)行部分適于接收作為來自于指令部分的指令的目標(biāo)車輛狀態(tài)量并利用所述多個(gè)致動(dòng)器中的至少一個(gè)來執(zhí)行接收的指令；(3)所述指令部分包括上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分，這些指令部分都適于產(chǎn)生用于以集成方式控制多個(gè)致動(dòng)器的指令，所述上級(jí)指令部分基于駕駛相關(guān)信息在不考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并且將確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量提供給下級(jí)指令部分，所述下級(jí)指令部分基于從上級(jí)指令部分接收的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量在考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并將確定的第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量提供給執(zhí)行部分；以及(4)通過使計(jì)算機(jī)運(yùn)行在軟件配置上相互獨(dú)立的多個(gè)模塊而使上級(jí)指令部分、下級(jí)指令部分和執(zhí)行部分執(zhí)行由各個(gè)部分分配的特定功能。
在上述系統(tǒng)中，在硬件和軟件配置中的至少軟件配置以分級(jí)結(jié)構(gòu)形式布置，該軟件配置包括(a)在從駕駛員到多個(gè)致動(dòng)器的方向看去，處于較高等級(jí)的指令部分，所述指令部分適于基于駕駛相關(guān)信息確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量；(b)處于比指令部分低的等級(jí)的執(zhí)行部分，所述執(zhí)行部分適于接收作為來自于指令部分的指令的目標(biāo)車輛狀態(tài)量并利用所述多個(gè)致動(dòng)器中的至少一個(gè)來執(zhí)行接收的指令。
即，在上述系統(tǒng)中，至少其軟件配置被分成相互獨(dú)立的指令部分和執(zhí)行部分，以提供一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)。
由于指令部分和執(zhí)行部分相互獨(dú)立地設(shè)置在軟件配置上，因此，可在不影響其它部分的情況下進(jìn)行在這些部分的每一個(gè)上執(zhí)行的開發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)改變、調(diào)試和其它操作，從而能夠相互并行地在兩個(gè)部分上執(zhí)行這些操作。該布置能夠容易地減少在整個(gè)軟件配置上工作所需的時(shí)間。
另外，在上述系統(tǒng)中，所述指令部分包括上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分，這些指令部分都適于產(chǎn)生用于以集成方式控制多個(gè)致動(dòng)器的指令。
所述上級(jí)指令部分適于基于駕駛相關(guān)信息在不考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并且將確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量提供給下級(jí)指令部分。
另一方面，所述下級(jí)指令部分適于基于從上級(jí)指令部分接收的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量在考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并將確定的第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量提供給執(zhí)行部分。
這樣，在根據(jù)本發(fā)明上述方面的系統(tǒng)中，指令部分被分成在不考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下簡單確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量的上級(jí)指令部分和在考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下精確確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量的下級(jí)指令部分，并且上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分是按照這個(gè)順序連續(xù)布置的。
由于上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分相互獨(dú)立地設(shè)置在軟件配置上，因此，可在不影響其它部分的情況下進(jìn)行在這些部分的每一個(gè)上執(zhí)行的開發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)改變、調(diào)試和其它操作，從而能夠相互并行地在兩個(gè)部分上執(zhí)行這些操作。該布置能夠容易地減少在所述系統(tǒng)的指令部分的軟件配置上工作所需的時(shí)間。
這里將詳細(xì)說明“第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量”和“第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量”之間的關(guān)系。如上所述，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量是在不考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定的，而第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量是基于確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量在考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定的。
上述提到的“車輛動(dòng)態(tài)特性”例如指的是需要較復(fù)雜的用于獲得表示運(yùn)動(dòng)的特定值的計(jì)算的瞬態(tài)或者非線性車輛運(yùn)動(dòng)。這個(gè)概念與僅需要較簡單的用于獲得表示運(yùn)動(dòng)的特定值的計(jì)算的恒定或者線性車輛運(yùn)動(dòng)的概念是相對(duì)的。
因此，當(dāng)在考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下不適于控制多個(gè)致動(dòng)器以達(dá)到當(dāng)前的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量(即，不改變第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量)時(shí)，校正第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量，從而確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
根據(jù)第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量和第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量之間的關(guān)系判斷上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分之間的關(guān)系，上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分不是處于下級(jí)指令部分完全依賴于或者從屬于上級(jí)指令部分的從屬關(guān)系。而是，上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分處于下級(jí)指令部分被授權(quán)以根據(jù)需要校正上級(jí)指令部分所產(chǎn)生的指令的不完全但獨(dú)立的關(guān)系。
上述“從屬關(guān)系”例如可被解釋為完全分級(jí)關(guān)系或者密切關(guān)系，而上述“不完全但獨(dú)立的關(guān)系”例如可被解釋為部分并行關(guān)系或者疏遠(yuǎn)關(guān)系。
另外，在根據(jù)本發(fā)明上述方面的系統(tǒng)中，通過多個(gè)階段或者步驟確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量。更具體地說，在不考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下，在第一階段確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量，接著在考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下，在下一階段確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量。即，這樣在多個(gè)階段確定的目標(biāo)車輛狀態(tài)量相對(duì)于要被提供最終目標(biāo)車輛狀態(tài)量的執(zhí)行部分來說，不是處于并行關(guān)系而是處于串行關(guān)系。
因此，在上述系統(tǒng)中，執(zhí)行部分不需要如在確定的目標(biāo)量相互之間處于并行關(guān)系的情況下選擇在多個(gè)階段確定的目標(biāo)車輛狀態(tài)量之一。
另外，由于由上級(jí)指令部分確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量不考慮車輛動(dòng)態(tài)特性，因此，已經(jīng)相對(duì)于某一種類型的車輛開發(fā)或者設(shè)計(jì)的上級(jí)指令部分無需大的設(shè)計(jì)改變即可被安裝在另一種類型的具有不同動(dòng)態(tài)操作特性的車輛上。這樣，上述系統(tǒng)確保提高上級(jí)指令部分的適用性，這樣容易使上級(jí)指令部分廣泛地用于不同類型的車輛中。
在根據(jù)本發(fā)明上述方面的系統(tǒng)中，通過使計(jì)算機(jī)運(yùn)行在軟件配置上相互獨(dú)立的多個(gè)模塊使上級(jí)指令部分、下級(jí)指令部分和執(zhí)行部分執(zhí)行分配各個(gè)部分的特定功能。
即，在上述系統(tǒng)中，上級(jí)指令部分、下級(jí)指令部分和執(zhí)行部分使計(jì)算機(jī)運(yùn)行與其它模塊相互獨(dú)立的每一個(gè)部分的模塊。
另外，根據(jù)本發(fā)明上述方面的系統(tǒng)可構(gòu)造成使硬件配置以及軟件配置被設(shè)計(jì)成各個(gè)單元或者裝置相互獨(dú)立的分級(jí)結(jié)構(gòu)形式。
在這種情況下，在本發(fā)明上述方面的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于硬件配置的每一個(gè)單元安裝有專用處理單元(可被構(gòu)造成具有至少一個(gè)CPU)，并且利用每一個(gè)處理單元運(yùn)行每一個(gè)模塊。在該實(shí)施例中，如果處理單元的數(shù)量被計(jì)數(shù)為計(jì)算機(jī)的數(shù)量，例如安裝在整個(gè)系統(tǒng)上的計(jì)算機(jī)的數(shù)量是多個(gè)，這是由于安裝專用處理單元的單元的數(shù)量是多個(gè)。
上述表達(dá)形式“硬件配置被設(shè)計(jì)成各個(gè)單元或者裝置相互獨(dú)立的分級(jí)結(jié)構(gòu)形式”本質(zhì)上不是指各個(gè)單元在表面上相互獨(dú)立(即，單元之間相互分離)，而是如果在每一個(gè)單元中被指定進(jìn)行處理的處理單元與其它單元的處理單元相互獨(dú)立即可。
上述“駕駛相關(guān)信息”可被定義為包括(a)與駕駛員進(jìn)行駕駛操作相關(guān)的駕駛信息；(b)與車輛狀態(tài)量(或者表示車輛各種狀況的量)相關(guān)的車輛信息；和(c)與會(huì)影響車輛運(yùn)動(dòng)的車輛周圍環(huán)境相關(guān)的環(huán)境信息中的至少一個(gè)。
這里，“駕駛信息”可被定義為包括與駕駛車輛的駕駛操作(諸如加速操作或者減速操作)、為車輛施加制動(dòng)的制動(dòng)操作、使車輛轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向操作、各種電子部件的開關(guān)裝置等相關(guān)的信息中的至少一個(gè)。
上述“車輛信息”可被定義為包括與例如車速、轉(zhuǎn)向角、車輛車身橫擺率、車輛的縱向加速度、橫向加速度和垂直加速度、表示輪胎狀況的量諸如輪胎充氣壓力、表示懸架狀態(tài)的量、表示發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的量諸如發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、表示變速器狀態(tài)的量諸如變速器速比(齒輪齒數(shù)比)、表示在包括混合車輛的電動(dòng)車輛的駕駛或者再生制動(dòng)過程中的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的量、表示車輛動(dòng)力源諸如電池狀態(tài)的量等相關(guān)的信息中的至少一個(gè)。
上述“環(huán)境信息”可被定義為包括與例如車輛行駛道路狀況(諸如路面狀況、幾何特性和地理特性)相關(guān)的信息、與車輛導(dǎo)航相關(guān)的信息、與存在于車輛前方的障礙物相關(guān)的信息、與從外部無線(即，通過無線電波)接收的關(guān)于車輛運(yùn)動(dòng)的信息以及其它類型信息中的至少一種。
當(dāng)致動(dòng)器在車輛中被啟動(dòng)時(shí)，無論其啟動(dòng)是針對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)控制或者駕駛員舒適度控制(諸如車廂內(nèi)的空調(diào)控制、照明控制或者音頻控制)都會(huì)消耗電力。由于車輛中的電力不是無限的，因此希望盡可能地抑制浪費(fèi)能耗并且以集成方式管理整個(gè)車輛中的能量提供和需求之間的平衡。
基于上述研究結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明上述方面的系統(tǒng)的上級(jí)指令部分可適于確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量，以便使車輛整體消耗的能源(諸如電力或者燃料)的消耗降至最小。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明上述方面的系統(tǒng)中，上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分都確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量。由于上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分的模塊是相互獨(dú)立的，因此發(fā)生在上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分的一個(gè)中的模塊故障不會(huì)誘使或者導(dǎo)致另一個(gè)模塊出現(xiàn)故障。
基于上述研究結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明上述方面的系統(tǒng)的下級(jí)指令部分可適于基于被傳送到下級(jí)指令部分的駕駛相關(guān)信息確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量同時(shí)在上級(jí)指令部分出現(xiàn)故障時(shí)繞過該上級(jí)指令部分。
另外，根據(jù)本發(fā)明上述方面的上級(jí)指令部分、下級(jí)指令部分和執(zhí)行部分可被構(gòu)造成僅每一個(gè)部分的一個(gè)模塊由計(jì)算機(jī)運(yùn)行，或者每一個(gè)部分的兩個(gè)或者多個(gè)模塊由計(jì)算機(jī)運(yùn)行。
在根據(jù)本發(fā)明上述方面的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的第一實(shí)施例中，駕駛相關(guān)信息包括(a)與駕駛員進(jìn)行駕駛操作相關(guān)的駕駛信息；和(b)與車輛狀態(tài)量相關(guān)的車輛信息和與會(huì)影響車輛運(yùn)動(dòng)的車輛周圍環(huán)境相關(guān)的環(huán)境信息中的至少一個(gè)。
在上述系統(tǒng)中，駕駛相關(guān)信息不僅包括與駕駛員進(jìn)行駕駛操作相關(guān)的駕駛信息，而且還包括其它類型信息。因此，該系統(tǒng)能夠進(jìn)行車輛運(yùn)動(dòng)控制，以便彌補(bǔ)駕駛員的駕駛技術(shù)不足，使車輛運(yùn)動(dòng)與駕駛員不容易識(shí)別或者無法識(shí)別的車輛狀況或者車輛周圍環(huán)境的變化相匹配。這樣，利用該系統(tǒng)能夠容易地提高車輛的安全性。
在本發(fā)明上述方面的第二實(shí)施例中，車輛包括(a)適于獲取與駕駛員進(jìn)行駕駛操作相關(guān)的駕駛信息的駕駛信息獲取系統(tǒng)；(b)適于獲取與車輛狀態(tài)量相關(guān)的車輛信息的車輛信息獲取系統(tǒng)和適于獲取與會(huì)影響車輛運(yùn)動(dòng)的車輛周圍環(huán)境相關(guān)的環(huán)境信息的環(huán)境信息獲取系統(tǒng)中的至少一個(gè)。另外，上級(jí)指令部分基于(c)獲取的駕駛信息以及(d)獲取的車輛信息和獲取的環(huán)境信息中的至少一個(gè)來確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
在上面剛剛說明的系統(tǒng)中，上級(jí)指令部分在不僅考慮駕駛信息而且還考慮其它類型信息的情況下來確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量。這樣，使用該系統(tǒng)容易地提高車輛的安全性，其原因基本與在第一實(shí)施例系統(tǒng)情況下的原因相同。
在本發(fā)明上述方面的第三實(shí)施例中，上級(jí)指令部分基于(a)獲取的駕駛信息和(b)獲取的車輛信息以及獲取的環(huán)境信息中的至少一種來確定與要確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量相關(guān)的多個(gè)候選值，并且根據(jù)一組預(yù)定規(guī)則基于確定的多個(gè)候選值確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
在上述系統(tǒng)中，基于與要確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量相關(guān)的多個(gè)候選值根據(jù)該組預(yù)定規(guī)則確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量，其中候選值是在考慮駕駛信息和其它類型信息的情況下確定的。
這樣，駕駛信息和其它類型信息與要基于這些信息確定的第一目標(biāo)狀態(tài)量之間的關(guān)系是由上述的一組規(guī)則唯一確定的，這能夠提高該關(guān)系的內(nèi)容的清晰性和透明度。
因此，對(duì)于上述系統(tǒng)，上級(jí)指令部分的軟件配置可被容易設(shè)計(jì)，從而能夠減少設(shè)計(jì)該軟件配置所需的時(shí)間。
另外，僅通過改變所述的一組規(guī)則即可改變上述駕駛信息和其它類型信息與第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量之間的關(guān)系，從而容易對(duì)上級(jí)指令部分的軟件配置進(jìn)行調(diào)整。也可容易地減少將為某一種類型車輛開發(fā)的上級(jí)指令部分安裝到另一種類型車輛中所需的設(shè)計(jì)改變。
在上述系統(tǒng)的一個(gè)示例性形式中，上級(jí)指令部分根據(jù)一組預(yù)定選擇規(guī)則選擇預(yù)定的候選值中一個(gè)，從而確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
在本發(fā)明上述方面的第四實(shí)施例中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量與車輛的縱向加速度相關(guān)，并且所述多個(gè)候選值包括(a)基于獲取的駕駛信息確定的第一目標(biāo)縱向加速度，和(b)基于獲取的車輛信息和獲取的環(huán)境信息中的至少一種確定的第二目標(biāo)縱向加速度。
通常，車輛的基本運(yùn)動(dòng)是行駛、停止和轉(zhuǎn)向。因此，在駕駛車輛時(shí)，駕駛員進(jìn)行駕駛操作以便實(shí)現(xiàn)或者完成車輛的基本運(yùn)動(dòng)。
車輛的行駛和停止運(yùn)動(dòng)可由被稱為車輛的縱向加速度的物理量來說明。
基于上述研究結(jié)果，在根據(jù)第四實(shí)施例的系統(tǒng)中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量與車輛的縱向加速度相關(guān)，并且所述多個(gè)候選值包括(a)基于駕駛信息確定的第一目標(biāo)縱向加速度，和(b)基于車輛信息和環(huán)境信息中的至少一種確定的第二目標(biāo)縱向加速度。
這樣，上面剛剛說明的系統(tǒng)能夠適當(dāng)?shù)乜刂栖囕v的駕駛和制動(dòng)，不會(huì)使駕駛員感到不舒適。
應(yīng)該理解的是，在本說明書中所用的“加速度”在沒有特別指明的情況下指的是正加速度(即，狹義上的加速度)和負(fù)加速度(即，狹義上的減速度)。
在本發(fā)明上述方面的第五實(shí)施例中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)，并且所述多個(gè)候選值包括(a)基于獲取的駕駛信息確定的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，和(b)基于獲取的車輛信息和獲取的環(huán)境信息確定的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)向角。
如上所述，車輛的基本運(yùn)動(dòng)包括轉(zhuǎn)向以及行駛和停止。車輛的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)可由被稱為車輛的轉(zhuǎn)向角的物理量來說明。
基于上述研究結(jié)果，在根據(jù)第五實(shí)施例的系統(tǒng)中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)，并且所述多個(gè)候選值包括(a)基于獲取的駕駛信息確定的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，和(b)基于獲取的車輛信息和獲取的環(huán)境信息確定的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)向角。
這樣，上面剛剛說明的系統(tǒng)能夠適當(dāng)?shù)乜刂栖囕v的轉(zhuǎn)向，不會(huì)使駕駛員感到不舒適。
“轉(zhuǎn)向角”總體上被表示為前輪的取向或者方向(即，前輪轉(zhuǎn)向角)。但是，應(yīng)該理解的是，轉(zhuǎn)向角也可利用轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角(下文中稱為“轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角”)來表示，這是由于轉(zhuǎn)向角是對(duì)應(yīng)于由駕駛員操縱的轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角的物理量。
在本發(fā)明上述方面的第六實(shí)施例中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量包括與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量和與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
如上所述，車輛的基本運(yùn)動(dòng)是行駛、停止和轉(zhuǎn)向。車輛的行駛運(yùn)動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)可由被稱為車輛的縱向加速度的物理量來說明。車輛的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)可由被稱為車輛的轉(zhuǎn)向角的物理量來說明。
通常，駕駛員預(yù)測(cè)駕駛員當(dāng)前駕駛的車輛近期從目前點(diǎn)行駛的行駛路線，并在假設(shè)沿預(yù)期行駛路線改變的車輛位置-速度(車速和車輛位置之間)關(guān)系的同時(shí)駕駛車輛。
即，通常，駕駛員駕駛車輛，以在假設(shè)車輛行駛路線上根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)在車速和車輛位置之間的預(yù)期的車輛位置-速度關(guān)系。為此，駕駛員進(jìn)行駕駛操作以盡可能精確地實(shí)現(xiàn)車輛位置-速度關(guān)系。
在不依賴于車輛動(dòng)態(tài)特性的范圍內(nèi)討論車輛位置-速度關(guān)系，并且車輛位置-速度關(guān)系可被認(rèn)為是具有不同動(dòng)態(tài)操作特性的多種類型的車輛共同建立的行駛參數(shù)。
說明車輛位置-速度關(guān)系的最少所需的物理量可例如是車輛的縱向加速度和轉(zhuǎn)向角。
基于上述研究結(jié)果，在根據(jù)第六實(shí)施例的系統(tǒng)中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量包括與縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量和與轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
這樣，上述系統(tǒng)能夠容易地使車輛位置-速度關(guān)系最優(yōu)化并且不會(huì)犧牲上級(jí)指令部分的廣泛適用性。
在本說明書中使用的“車輛位置-速度關(guān)系”例如可被理解為車輛沿假設(shè)車輛行駛路線行駛的位置隨時(shí)間改變的車輛位置-時(shí)間關(guān)系。如果車輛位置和速度是已知的，那么它們之間的關(guān)系可被等量轉(zhuǎn)換成車輛位置和時(shí)間(通過時(shí)間)之間的關(guān)系。
在本發(fā)明上述方面的第七實(shí)施例中，上級(jí)指令部分確定使在車輛行駛路線上的車輛的位置和其速度之間的車輛位置-速度關(guān)系最佳化優(yōu)先于車輛性能穩(wěn)定性的目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量。另外，下級(jí)指令部分基于確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量確定使車輛性能穩(wěn)定性優(yōu)先于車輛位置-速度關(guān)系最佳化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
基于下列不同概念中的一個(gè)概念確定控制車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)要建立的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，所述不同概念包括使上述車輛位置-速度關(guān)系最佳化優(yōu)先的第一概念，以及使車輛性能穩(wěn)定性優(yōu)先的第二概念?；旧?，如果使用第一概念，則無需考慮車輛動(dòng)態(tài)特性，當(dāng)使用第二概念時(shí)，需要考慮車輛動(dòng)態(tài)特性。
因此，基于第一概念確定的目標(biāo)車輛狀態(tài)量廣泛地用于不同類型的車輛中，而基于第二概念確定的目標(biāo)車輛狀態(tài)量很可能僅用于一種類型的車輛。
基于上述研究結(jié)果，在根據(jù)第七實(shí)施例的系統(tǒng)中，上級(jí)指令部分確定使在車輛行駛路線上的車輛的位置和其速度之間的車輛位置-速度關(guān)系最佳化優(yōu)先于車輛性能穩(wěn)定性的目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量。另外，下級(jí)指令部分基于確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量確定使車輛性能穩(wěn)定性優(yōu)先于車輛位置-速度關(guān)系最佳化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
在本發(fā)明上述方面的第八實(shí)施例中，上級(jí)指令部分確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為可在允許范圍內(nèi)變化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并且下級(jí)指令部分確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為從第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量的允許范圍內(nèi)選擇的一個(gè)目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
在上述系統(tǒng)中，上級(jí)指令部分確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量同時(shí)使在車輛行駛路線上的車輛的位置和其速度之間的車輛位置-速度關(guān)系最佳化優(yōu)先于車輛性能穩(wěn)定性。因此，如果考慮到車輛的安全性，使車輛性能穩(wěn)定是重要的，例如當(dāng)車輛很不穩(wěn)定時(shí)，下級(jí)指令部分用于確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量以使車輛性能穩(wěn)定。
根據(jù)上述情況進(jìn)行判斷，應(yīng)該理解的是，上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分不是處于下級(jí)指令部分完全依賴于或者從屬于上級(jí)指令部分的從屬關(guān)系。而是，上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分處于下級(jí)指令部分被授權(quán)以根據(jù)需要校正上級(jí)指令部分產(chǎn)生的指令的不完全但獨(dú)立的關(guān)系。
但是，如果上級(jí)指令部分確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為一個(gè)固定值而不是一個(gè)范圍并且將其提供給下級(jí)指令部分，那么下級(jí)指令部分對(duì)于上級(jí)指令部分的依賴程度大于在上級(jí)指令部分確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為一個(gè)范圍而不是一個(gè)固定值并且將其提供給下級(jí)指令部分的情況。
另一方面，如果例如由于駕駛員的駕駛技術(shù)不足或者判斷車輛環(huán)境的能力不足而使得車輛性能穩(wěn)定性被大大降低，那么強(qiáng)烈需要下級(jí)指令部分而不是上級(jí)指令部分在校正駕駛員的駕駛操作的方面主動(dòng)確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量，從而以集成方式通過執(zhí)行部分控制多個(gè)致動(dòng)器。
基于上述研究結(jié)果，在根據(jù)第八實(shí)施例的系統(tǒng)中，上級(jí)指令部分確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為可在允許范圍內(nèi)變化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并且下級(jí)指令部分確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為從該允許范圍內(nèi)選擇的一個(gè)目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
對(duì)于這種布置，相對(duì)于為上級(jí)指令部分提供的權(quán)限，可容易地增大下級(jí)指令部分在確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量方面被提供的權(quán)限。
因此，使用該系統(tǒng)能夠提高車輛性能穩(wěn)定性，最終提高車輛的安全性，即使駕駛員的駕駛技術(shù)或者判斷車輛環(huán)境的能力不足。
在本發(fā)明上述方面的第九實(shí)施例中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量包括與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量和與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并且上級(jí)指令部分確定與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為可在允許范圍內(nèi)變化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并確定與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為不具有允許范圍的目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
如上所述，在根據(jù)第八實(shí)施例的系統(tǒng)中，相對(duì)于為上級(jí)指令部分提供的權(quán)限，可容易地增大下級(jí)指令部分在確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量方面被提供的權(quán)限。
在根據(jù)第八實(shí)施例的系統(tǒng)中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量包括與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量和與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量。另外，在第八實(shí)施例中，能夠?yàn)橄录?jí)指令部分提供與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量和與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，這些目標(biāo)車輛狀態(tài)量都可在各自允許范圍內(nèi)變化。
但是，為下級(jí)指令部分提供能夠在某一允許范圍內(nèi)變化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量意味著車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)很可能偏離駕駛員的駕駛操作(即，駕駛員的意愿或者請(qǐng)求)。在一些情況下，在提高車輛的安全性方面，這種趨勢(shì)是希望的。但是，在其它情況下，駕駛員可能對(duì)于車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)而感到不舒適或者困窘。
和與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量被給定在一定范圍或者寬度的情況相比較，在與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量被給定在一定范圍或者寬度的情況下，駕駛員可能對(duì)于車輛實(shí)際運(yùn)動(dòng)而感到不舒適或者困窘的情況出現(xiàn)的可能性較高。
基于上述研究結(jié)果，在根據(jù)第九實(shí)施例的系統(tǒng)中，第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量包括與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量和與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并且上級(jí)指令部分確定與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為可在允許范圍內(nèi)變化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并且確定與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為不具有允許范圍的目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
對(duì)于這種布置，相對(duì)于為上級(jí)指令部分提供的權(quán)限，可容易地增大下級(jí)指令部分在確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量方面被提供的權(quán)限，同時(shí)不會(huì)使駕駛員感到不舒適。
在上述實(shí)施例的一個(gè)示例性形式中，如果目標(biāo)車輛狀態(tài)量表示車輛的加速度，那么上級(jí)指令部分確定可在允許范圍內(nèi)變化的與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，而如果目標(biāo)車輛狀態(tài)量表示車輛的減速度，那么確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量作為不具有允許范圍的單一數(shù)值。
對(duì)于上述布置，與目標(biāo)加速度可在允許范圍內(nèi)變化的情況相比，當(dāng)車輛需要減速時(shí)，目標(biāo)縱向加速度的大小更有可能由下級(jí)指令部分和執(zhí)行部分準(zhǔn)確或者符合實(shí)際地實(shí)現(xiàn)，從而容易提高車輛的安全性。
在本發(fā)明上述方面的第十實(shí)施例中，上級(jí)指令部分基于駕駛員的意圖和會(huì)影響車輛運(yùn)動(dòng)的車輛周圍環(huán)境中的至少一種改變?cè)撛试S范圍的寬度。
對(duì)于上述系統(tǒng)，可基于駕駛員的意圖或者請(qǐng)求(可能反映駕駛員的偏好)和會(huì)影響車輛運(yùn)動(dòng)的車輛周圍環(huán)境(諸如車輛行駛道路的路面狀況或者彎曲狀況例如彎曲程度或者頻率)中的至少一種改變由上級(jí)指令部分確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量的允許范圍的寬度。
在允許范圍的寬度隨駕駛員的意圖或者請(qǐng)求以及車輛周圍環(huán)境中的至少一種的變化而改變的上述系統(tǒng)中，可容易地建立與駕駛員的意圖和車輛周圍環(huán)境中的至少一種有關(guān)的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量的最佳化，這不同于允許范圍的寬度是固定的情況。
在本發(fā)明的第十一實(shí)施例中，上級(jí)指令部分基于輸入信息利用不涉及車輛動(dòng)態(tài)特性簡單說明車輛運(yùn)動(dòng)的簡單車輛模型確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量，下級(jí)指令部分基于輸入信息利用比所述簡單車輛模型更精確地說明車輛運(yùn)動(dòng)以反映車輛動(dòng)態(tài)特性的更精確的車輛模型確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
在上述系統(tǒng)中，最終目標(biāo)車輛狀態(tài)量是利用說明車輛運(yùn)動(dòng)的兩種車輛模型最終確定的。
因此，在上述系統(tǒng)中，與從開始到結(jié)束僅利用一種車輛模型確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量的情況相比，每一種類型的車輛模型的結(jié)構(gòu)可被容易簡化。
另外，在上述系統(tǒng)中，在不依賴于模型所用于的車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下限定簡單車輛模型。因此，可容易提高該簡單車輛模型對(duì)于多種類型的車輛的應(yīng)用性能。
另外，如果“模型”表示在計(jì)算機(jī)上利用任何方法表示的車輛運(yùn)動(dòng)(例如包括，車輪運(yùn)動(dòng))，則在本說明書中使用的“模型”滿足其要求。因此，“模型”不一定是通過在幾何結(jié)構(gòu)上簡化和再現(xiàn)(重建)車輛結(jié)構(gòu)模擬車輛運(yùn)動(dòng)的類型，但可是利用簡單數(shù)學(xué)表達(dá)式或者表格說明車輛運(yùn)動(dòng)的類型或者利用根據(jù)車輛所處狀況建立的至少一種狀況說明車輛運(yùn)動(dòng)的類型。
在本發(fā)明的第十二實(shí)施例中，執(zhí)行部分基于輸入信息利用說明與作用在車輪上的縱向作用力、橫向作用力和垂直作用力中的至少縱向作用力和橫向作用力相關(guān)的車輛車輪運(yùn)動(dòng)的車輛模型確定控制變量，利用所述控制變量可使多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
在上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分中，目標(biāo)車輛狀態(tài)量的確定僅需要對(duì)車輛的運(yùn)動(dòng)的整體觀察。另一方面，執(zhí)行部分直接控制多個(gè)致動(dòng)器和間接控制施加在每一個(gè)車輛車輪上的作用力，從而控制車輛的運(yùn)動(dòng)。因此認(rèn)為，當(dāng)執(zhí)行部分確定控制變量時(shí)，執(zhí)行部分使用說明車輪運(yùn)動(dòng)的車輛車輪模型，利用所述控制變量可使多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)從下級(jí)指令部分提供的第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
通常，為了便于觀察，施加在車輛車輪上的作用力被分解成縱向作用力、橫向作用力和垂直作用力。盡管車輛車輪模型相對(duì)于車輪的縱向作用力、橫向作用力和垂直作用力說明車輪的運(yùn)動(dòng)看起來是必要的，但是不管車輛所處的工作狀態(tài)，考慮到致動(dòng)器的實(shí)際控制性能，在技術(shù)上難以通過一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器顯著改變車輪的垂直作用力。
基于上述研究結(jié)果，在根據(jù)第十二實(shí)施例的系統(tǒng)中，執(zhí)行部分基于輸入信息利用說明與作用在車輪上的縱向作用力、橫向作用力和垂直作用力中的至少縱向作用力和橫向作用力相關(guān)的車輛車輪運(yùn)動(dòng)的車輛模型確定控制變量，利用所述控制變量可使多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
對(duì)于上述布置，多個(gè)致動(dòng)器的控制變量可通過在致動(dòng)器的控制性能方面高效(或者減少浪費(fèi))限定車輛車輪模型來確定。
在本發(fā)明上述方面的第十三實(shí)施例中，上級(jí)指令部分、下級(jí)指令部分和執(zhí)行部分中的至少一個(gè)都基于從等級(jí)比所述每一個(gè)部分高的部分接收的信息利用說明車輛運(yùn)動(dòng)和車輛車輪運(yùn)動(dòng)中至少一個(gè)的模型確定要傳送到等級(jí)比所述每一個(gè)部分都低的部分的信息，并基于傳送到等級(jí)比所述每一個(gè)部分都低的部分的信息中的誤差校正所述模型。
在上級(jí)指令部分、下級(jí)指令部分和執(zhí)行部分的每一個(gè)中，用于必要地確定信息的特定模型可被定義為固定或者不可變模型。但是，在一些情況下，在由模型說明的對(duì)象即車輛運(yùn)動(dòng)或者車輪運(yùn)動(dòng)中可發(fā)生變化，或者在利用模型和車輛運(yùn)動(dòng)或者車輪運(yùn)動(dòng)確定的信息之間的媒介中可發(fā)生變化。如果不管這種變化，該模型被定義為固定模型，那么該模型不能精確再現(xiàn)由模型和該媒介的實(shí)際狀態(tài)說明的對(duì)象。
這里，“媒介中的變化”例如包括作為媒介的致動(dòng)器的性能方面的變化和作為媒介的由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的對(duì)象的性能方面的變化。被驅(qū)動(dòng)的對(duì)象的一個(gè)示例是制動(dòng)器，在該示例中，制動(dòng)器的摩擦材料的摩擦系數(shù)可能經(jīng)受變化。被驅(qū)動(dòng)的對(duì)象的另一個(gè)示例是發(fā)動(dòng)機(jī)，在該示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性可隨環(huán)境參數(shù)諸如周圍溫度和大氣壓力改變。
根據(jù)上述情況，在根據(jù)第十三實(shí)施例的系統(tǒng)中，上級(jí)指令部分、下級(jí)指令部分和執(zhí)行部分中的至少一個(gè)都基于從等級(jí)比所述每一個(gè)部分高的部分接收的信息利用說明車輛運(yùn)動(dòng)和車輛車輪運(yùn)動(dòng)中至少一種的模型確定要傳送到等級(jí)比所述每一個(gè)部分都低的部分的信息，并且基于傳送到等級(jí)比所述每一個(gè)部分都低的部分的信息中的誤差校正所述模型。
對(duì)于這種布置，始終能夠符合實(shí)際地再現(xiàn)由模型說明的對(duì)象或者根據(jù)該模型的媒介，而不管該對(duì)象或者媒介中的序時(shí)變化。
如果該系統(tǒng)另外設(shè)有校正模型的功能，可更容易地提高利用模型產(chǎn)生的信息的準(zhǔn)確性，并且最終提高車輛運(yùn)動(dòng)控制的準(zhǔn)確性。
在本發(fā)明上述方面的第十四實(shí)施例中，執(zhí)行部分包括以分級(jí)結(jié)構(gòu)形式布置的多個(gè)單元，所述分級(jí)結(jié)構(gòu)在從下級(jí)指令部分到多個(gè)致動(dòng)器的方向上具有多個(gè)等級(jí)，并且所述多個(gè)單元包括(a)處于作為等級(jí)之一的第一等級(jí)的分配單元，所述分配單元適于將控制變量分配給所述多個(gè)致動(dòng)器，利用所述控制變量可使多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)從下級(jí)指令部分提供的第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量，以及(b)處于比第一等級(jí)低的第二等級(jí)的控制單元，所述控制單元適于控制多個(gè)致動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)從所述分配單元提供的控制變量。另外，所述分配單元包括(c)相對(duì)于所有多個(gè)致動(dòng)器設(shè)置的上級(jí)分配單元，所述上級(jí)分配單元用于以集成方式將控制變量分配給所有多個(gè)致動(dòng)器，利用所述控制變量可使多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)從下級(jí)指令部分提供的第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量；(d)相對(duì)于多個(gè)致動(dòng)器中的一部分設(shè)置的下級(jí)分配單元，所述下級(jí)分配單元用于將從上級(jí)分配單元提供的控制變量分配給所述多個(gè)致動(dòng)器中的一部分。在該系統(tǒng)中，控制單元包括多個(gè)單個(gè)控制單元，第一組單個(gè)控制單元被設(shè)置在從屬于關(guān)于多個(gè)致動(dòng)器中的一部分的下級(jí)分配單元的等級(jí)，第二組單個(gè)控制單元被設(shè)置在從屬于關(guān)于其余致動(dòng)器的上級(jí)分配單元的等級(jí)，并且通過使計(jì)算機(jī)運(yùn)行在軟件配置上相互獨(dú)立的多個(gè)模塊使得上級(jí)分配單元、下級(jí)分配單元和控制單元執(zhí)行被分配各個(gè)單元的特定功能。
多個(gè)致動(dòng)器可能必須被控制以實(shí)現(xiàn)一種目標(biāo)車輛狀態(tài)量。在這種情況下，要由所有多個(gè)致動(dòng)器建立以便實(shí)現(xiàn)目標(biāo)車輛狀態(tài)量的控制變量(下文中稱為“總控制變量”)必須被分配在多個(gè)致動(dòng)器中。
根據(jù)上述情況，在第十四實(shí)施例的系統(tǒng)中，執(zhí)行部分包括以分級(jí)結(jié)構(gòu)形式布置的多個(gè)單元，所述分級(jí)結(jié)構(gòu)在從下級(jí)指令部分到多個(gè)致動(dòng)器的方向上具有多個(gè)等級(jí)。
另外，所述多個(gè)單元包括(a)處于作為等級(jí)之一的第一等級(jí)的分配單元，所述分配單元適于將控制變量分配給所述多個(gè)致動(dòng)器，利用所述控制變量可使多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)從下級(jí)指令部分提供的第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量，以及(b)處于比第一等級(jí)低的第二等級(jí)的控制單元，所述控制單元適于控制多個(gè)致動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)從所述分配單元提供的控制變量。
對(duì)于上述系統(tǒng)，執(zhí)行部分的軟件配置以分級(jí)結(jié)構(gòu)形成以使其分配單元和控制單元彼此分開。由于分配單元和控制單元在軟件配置上是相互獨(dú)立設(shè)置的，因此可在不影響其它單元的情況下進(jìn)行在這些單元的每一個(gè)上執(zhí)行的開發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)改變、調(diào)試和其它操作，從而能夠相互并行地在兩個(gè)單元上執(zhí)行這些操作。
通常，上述總控制變量中的一些可在一個(gè)步驟中被分配給位于控制系統(tǒng)終端處的多個(gè)致動(dòng)器，而其它的控制變量可在多個(gè)步驟(或者利用多個(gè)階段)被分配給致動(dòng)器。在后一種情況下，總控制變量不是從開始被分成最終的單個(gè)控制變量(它們分別對(duì)應(yīng)于多種類型的致動(dòng)器)。相反，在初始階段，總控制變量被分成中間控制變量，中間控制變量接著被分成最終的單個(gè)控制變量。
根據(jù)上述情況，在根據(jù)第十四實(shí)施例的系統(tǒng)中，所述分配單元包括(c)相對(duì)于所有多個(gè)致動(dòng)器設(shè)置的上級(jí)分配單元，所述上級(jí)分配單元用于以集成方式將控制變量分配給所有多個(gè)致動(dòng)器，利用所述控制變量可使多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)從下級(jí)指令部分提供的第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量；(d)相對(duì)于多個(gè)致動(dòng)器中的一部分設(shè)置的下級(jí)分配單元，所述下級(jí)分配單元用于將從上級(jí)分配單元提供的控制變量分配給所述多個(gè)致動(dòng)器中的一部分。
對(duì)于上述系統(tǒng)，分配單元的軟件配置以分級(jí)結(jié)構(gòu)形成以使其上級(jí)分配單元和下級(jí)分配單元彼此分開。由于上級(jí)分配單元和下級(jí)分配單元在軟件配置上是相互獨(dú)立設(shè)置的，因此可在不影響其它單元的情況下進(jìn)行在這些單元的每一個(gè)上執(zhí)行的開發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)改變、調(diào)試和其它操作，從而能夠相互并行地在兩個(gè)單元上執(zhí)行這些操作。
另外，在根據(jù)第十四實(shí)施例的系統(tǒng)中，控制單元包括多個(gè)單個(gè)控制單元，第一組單個(gè)控制單元被設(shè)置在從屬于關(guān)于多個(gè)致動(dòng)器中的一部分的下級(jí)分配單元的等級(jí)，第二組單個(gè)控制單元被設(shè)置在從屬于關(guān)于其余致動(dòng)器的上級(jí)分配單元的等級(jí)。
從上述內(nèi)容中可以明顯地看出，所述集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)至少在其軟件配置方面被布置成在從駕駛員到多個(gè)致動(dòng)器的方向上具有多個(gè)等級(jí)的分級(jí)結(jié)構(gòu)形式，使得上級(jí)指令部分、下級(jí)指令部分、上級(jí)分配單元、下級(jí)分配單元和控制單元在軟件配置上相互獨(dú)立地連續(xù)布置。
因此，在上述系統(tǒng)中，至少整個(gè)系統(tǒng)的軟件配置以一種更高級(jí)的分級(jí)結(jié)構(gòu)布置形成，因此處理內(nèi)容可被相互分離地執(zhí)行，并且每一個(gè)處理單元的獨(dú)立性可被加強(qiáng)。
這里，“上級(jí)分配單元”、“下級(jí)分配單元”和“控制單元”可被構(gòu)造成使每一個(gè)單元的僅一個(gè)模塊是由計(jì)算機(jī)運(yùn)行的，或者使每一個(gè)單元的多個(gè)模塊是由計(jì)算機(jī)運(yùn)行的。
在本發(fā)明上述方面的第十五實(shí)施例中，多個(gè)致動(dòng)器被根據(jù)由每一個(gè)致動(dòng)器作用在車輛每一個(gè)部件上的物理量的類型分成多個(gè)組，并且相對(duì)于多組致動(dòng)器中的至少一組設(shè)置下級(jí)分配單元，其中每一組致動(dòng)器包含兩個(gè)或者更多個(gè)致動(dòng)器。
在本發(fā)明上述方面的第十六實(shí)施例中，多個(gè)致動(dòng)器包括多個(gè)車輪相關(guān)致動(dòng)器，所述多個(gè)車輪相關(guān)致動(dòng)器控制車輛車輪的縱向作用力、橫向作用力和垂直作用力中的至少縱向作用力和橫向作用力，并且上級(jí)分配單元將控制變量分配給多個(gè)車輪相關(guān)致動(dòng)器以使控制變量包括在與縱向作用力相關(guān)的縱向作用力分量、與橫向作用力相關(guān)的橫向作用力分量和與垂直作用力相關(guān)的垂直作用力分量中的至少縱向作用力分量和橫向作用力分量。
在上面剛剛說明的系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用于車輛車輪上的力學(xué)，分配給多個(gè)車輪相關(guān)致動(dòng)器的上述控制變量包括在與縱向作用力相關(guān)的縱向作用力分量、與橫向作用力相關(guān)的橫向作用力分量和與垂直作用力相關(guān)的垂直作用力分量中的至少縱向作用力分量和橫向作用力分量。
這樣，在上述系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用于車輛車輪上的力學(xué)實(shí)現(xiàn)控制變量在多個(gè)車輪相關(guān)致動(dòng)器中的分配，這能夠提高要由每一個(gè)車輪相關(guān)致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的單個(gè)控制變量的精度以及提高車輛運(yùn)動(dòng)控制精度。


從下面參照附圖對(duì)一個(gè)示例性實(shí)施例的說明中可以明顯地看出本發(fā)明的上述和/或其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中利用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，在附圖中圖1是示出安裝本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例所涉及的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的車輛的平面圖；圖2是示意性地示出圖1的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件配置的框圖；圖3是示意性地示出圖1系統(tǒng)的ROM的構(gòu)造的框圖；圖4是用于說明由圖1的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能和該系統(tǒng)的軟件配置的框圖；圖5是示意性地示出圖4中所示駕駛信息獲取系統(tǒng)的框圖；圖6是示意性地示出圖4中所示車輛信息獲取系統(tǒng)的框圖；圖7是示意性地示出圖4中所示環(huán)境信息獲取系統(tǒng)的框圖；圖8是詳細(xì)示出圖4中所示上級(jí)指令部分210的框圖；圖9是示意性地示出圖8中所示信號(hào)處理單元242的框圖；圖10是示意性地示出圖8中所示信號(hào)處理單元244的框圖；
圖11是示出加速行程與目標(biāo)縱向加速度gx1之間的關(guān)系的一個(gè)圖表，其中該關(guān)系是由圖8中所示gx1計(jì)算單元260使用的；圖12是示出制動(dòng)力與目標(biāo)縱向加速度gx1之間的關(guān)系的另一圖表，其中該關(guān)系是由圖8中所示gx1計(jì)算單元260使用的；圖13是示意性地示出圖8中所示駕駛輔助控制單元264的框圖；圖14是示意性地示出圖8中所示駕駛輔助控制單元268的框圖；圖15是示意性地示出圖3中所示上級(jí)指令模塊的內(nèi)容的流程圖；圖16是詳細(xì)示出圖4中所示下級(jí)指令部分212的框圖；圖17是詳細(xì)示出圖16中所示目標(biāo)車輛狀態(tài)量計(jì)算單元302的框圖；圖18是詳細(xì)示出圖16中所示控制變量計(jì)算單元304的框圖；圖19是說明由圖18中所示目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324執(zhí)行的一種控制的內(nèi)容的框圖；圖20是說明由圖18中所示目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324執(zhí)行的另一種控制的內(nèi)容的框圖；圖21是說明由圖18中所示目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324執(zhí)行的又一種控制的內(nèi)容的框圖；圖22是示意性示出圖3中所示下級(jí)指令模塊的內(nèi)容的流程圖；圖23是詳細(xì)示出圖4中所示執(zhí)行部分214和致動(dòng)器的框圖；圖24是詳細(xì)示出圖23所示上級(jí)分配單元340、下級(jí)分配單元342和控制單元344的框圖；圖25是示意性地示出由圖24中所示目標(biāo)輪胎縱向作用力計(jì)算單元370執(zhí)行的控制流的流程圖；圖26是示意性地示出圖3中所示上級(jí)分配模塊的內(nèi)容的流程圖；圖27是示意性地示出圖3中所示下級(jí)分配模塊的內(nèi)容的流程圖；圖28是示意性地示出圖3中所示動(dòng)力傳動(dòng)系控制模塊的內(nèi)容的流程圖；圖29是示出用于圖28的流程圖的步驟S131中的速比與估算的變矩比之間關(guān)系的表；圖30是示意性地示出圖3中所示轉(zhuǎn)向控制模塊的內(nèi)容的流程圖；以及圖31是示意性地示出圖1中所示集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的備用系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖1是示意性地示出其上安裝有本發(fā)明一個(gè)典型實(shí)施例所涉及的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛的平面圖。在下文中，所述集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將被簡稱為“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”。
圖1的車輛包括前左、前右、后左和后右輪10。在圖1中，“fl”表示前左輪、“fr”表示前右輪、“rl”表示后左輪，以及“rr”表示后右輪。該車輛還包括用作驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))14。根據(jù)車輛駕駛員操縱加速器踏板(作為加速器操作部件的一個(gè)示例)20的量或程度(加速器開度)電力地控制發(fā)動(dòng)機(jī)14的工作狀態(tài)。根據(jù)需要，發(fā)動(dòng)機(jī)14的工作狀態(tài)還可自動(dòng)控制，而不管駕駛員在加速器踏板20上執(zhí)行的操作(在下文中稱為“駕駛操作”或“加速操作”)。
可通過例如電力地控制安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)14的進(jìn)氣歧管中的節(jié)氣門的開啟角(即，節(jié)氣門開度)或者通過電力地控制噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)14的燃燒室中的燃料量執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)14的電動(dòng)控制。
在車輛為電動(dòng)車輛的情況下，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源主要包括電動(dòng)機(jī)。在車輛為混合動(dòng)力型車輛的情況下，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的組合。
圖1的車輛是右前輪和左前輪為從動(dòng)輪而右后輪和左后輪為驅(qū)動(dòng)輪的后輪駕駛車輛。通過液力變矩器22、變速器24、傳動(dòng)軸26、差速器單元28以及隨每個(gè)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸30將發(fā)動(dòng)機(jī)14與每個(gè)后輪相連接，其中液力變矩器22、變速器24、傳動(dòng)軸26、差速器單元28以及驅(qū)動(dòng)軸30是按說明的順序布置的。液力變矩器22、變速器24、傳動(dòng)軸26和差速器單元28是由右后輪和左后輪共用或共享的動(dòng)力傳輸部件。
變速器24包括自動(dòng)變速器(未示出)。所述自動(dòng)變速器適于電力地控制發(fā)動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速被轉(zhuǎn)變?yōu)樽兯倨?4的輸出軸的轉(zhuǎn)速的齒輪齒數(shù)比或速比。
圖1的車輛還包括適于由駕駛員使之轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向盤44。轉(zhuǎn)向反作用力施加裝置48適于向轉(zhuǎn)向盤44電力地施加轉(zhuǎn)向反作用力。所述轉(zhuǎn)向反作用力是與駕駛員所實(shí)施的轉(zhuǎn)向操作(在下文中稱之為“轉(zhuǎn)向”)相對(duì)應(yīng)的反作用力。
稱為“前輪轉(zhuǎn)向角”的右前輪和左前輪的方向由前轉(zhuǎn)向單元50電力地改變。前轉(zhuǎn)向單元50適于基于由駕駛員使轉(zhuǎn)向盤44所轉(zhuǎn)過的角度或轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角控制前輪轉(zhuǎn)向角，并且還適于根據(jù)需要自動(dòng)控制前輪轉(zhuǎn)向角，而不管駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。應(yīng)該注意的是，在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向盤44與右前輪和左前輪未被機(jī)械地相互連接。與前輪轉(zhuǎn)向角相似，稱為“后輪轉(zhuǎn)向角”的右后輪和左后輪的方向由后轉(zhuǎn)向單元52電力地改變。
每個(gè)車輪10都裝有被操縱用以限制其轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)器總成56。根據(jù)駕駛員對(duì)制動(dòng)器踏板(作為制動(dòng)器操作部件的一個(gè)示例)58的操縱量(踏下量)電力地控制制動(dòng)器總成56。根據(jù)需要，用于每個(gè)車輪10的制動(dòng)器總成56也可自動(dòng)控制。
在圖1的車輛中，車輛車身(未示出)被懸掛或由相對(duì)于每個(gè)車輪10設(shè)置的懸架62支承。各個(gè)懸架62的懸掛特性可被相互獨(dú)立地通過電動(dòng)控制。
如上所述的車輛的組成部件裝有適于被操縱以便于電力地操縱相應(yīng)部件的致動(dòng)器。圖23示出如下所示的致動(dòng)器的一些示例(1)用于電力地控制發(fā)動(dòng)機(jī)14的致動(dòng)器70(2)用于電力地控制變速器24的致動(dòng)器72(3)用于電力地控制轉(zhuǎn)向反作用力施加裝置48的致動(dòng)器74(4)用于電力地控制前轉(zhuǎn)向單元50的致動(dòng)器76(5)用于電力地控制后轉(zhuǎn)向單元52的致動(dòng)器78
(6)都與每個(gè)制動(dòng)器總成56相連以便電力地控制由制動(dòng)器總成56施加于相應(yīng)一個(gè)車輪10上的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的多個(gè)致動(dòng)器80(在圖23中只是代表性地示出其中一個(gè))，(7)都與每個(gè)懸架62相連以便電力地控制相應(yīng)懸架62的懸掛特性的多個(gè)致動(dòng)器82(在圖23中只是代表性地示出了其中一個(gè))如圖1所示，與如上所述多個(gè)致動(dòng)器70至82相連接的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)被安裝在車輛上。使用從未示出的電池(作為車輛動(dòng)力源的一個(gè)示例)提供的電力驅(qū)動(dòng)所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
圖2是示意性地示出本實(shí)施例的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件配置的框圖。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括作為其主要部件的計(jì)算機(jī)90。如本領(lǐng)域中所公知的，計(jì)算機(jī)90包括通過總線98互相連接的處理單元(在下文中稱為“PU”)92、ROM(作為存儲(chǔ)器的一個(gè)示例)94以及RAM(作為存儲(chǔ)器的另一個(gè)示例)96。
PU92包括分別分派給上級(jí)指令部分210、下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214的總共三個(gè)CPU(未示出)。三個(gè)CPU共享一個(gè)ROM94和一個(gè)RAM96。因此，在本實(shí)施例中，上級(jí)指令部分210、下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214相對(duì)于PU92被相互獨(dú)立地構(gòu)造。
在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)CPU都裝有專用的ROM94和RAM96。在這種情況下，上級(jí)指令部分210、下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214相對(duì)于ROM94和RAM96以及PU92被相互獨(dú)立地構(gòu)造。
在另一個(gè)實(shí)施例中，PU92包括一個(gè)CPU，并且這個(gè)CPU由上級(jí)指令部分210、下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214共用。
還可為上級(jí)指令部分210、下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214中的至少一個(gè)的每一個(gè)分配多個(gè)CPU，嚴(yán)格地說，以使得每個(gè)部分的CPU可執(zhí)行并行處理。
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括分別與總線98連接的輸入接口100和輸出接口102。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通過輸入接口100與各個(gè)傳感器以及稍后說明的其它外部裝置相連接，并且還通過輸出接口102與如上所述的各個(gè)致動(dòng)器相連接。
圖3示意性地示出ROM94的結(jié)構(gòu)，稍后將對(duì)其進(jìn)行說明。
圖4是示意性地示出本實(shí)施例的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件配置的框圖。圖4還示出連接于所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的各種系統(tǒng)、單元或裝置。
如圖4所示，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在其輸入側(cè)或主流信息的上游側(cè)與駕駛員、由駕駛員操縱的車輛以及車輛的環(huán)境或周圍環(huán)境有關(guān)。
駕駛信息獲取系統(tǒng)120用于獲取駕駛員所執(zhí)行的操作方面的信息，并且將所述信息傳送到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。車輛信息獲取系統(tǒng)122用于獲取稍后說明的車輛狀態(tài)量方面的車輛信息，并且將所述車輛信息傳送到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。環(huán)境信息獲取系統(tǒng)124用于獲取車輛的環(huán)境或周圍環(huán)境方面的環(huán)境信息，并且將所述環(huán)境信息傳送到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可根據(jù)需要在任何時(shí)候從駕駛信息獲取系統(tǒng)120、車輛信息獲取系統(tǒng)122以及環(huán)境信息獲取系統(tǒng)124中檢索所需的信息。另外，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可使得多個(gè)處理部分(即，上級(jí)指令部分210、下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214)中的一個(gè)使用由另一個(gè)處理部分所檢索的信息。
圖5示出構(gòu)成駕駛信息獲取系統(tǒng)120的各種傳感器和各種開關(guān)。所述傳感器和開關(guān)如下所列。
(1)與駕駛操作相關(guān)的傳感器加速行程傳感器130用于測(cè)量駕駛員所操縱(例如，壓下)的加速器踏板20的行程(所述行程可由轉(zhuǎn)動(dòng)角或加速器位置表示)的傳感器(2)與制動(dòng)操作相關(guān)的傳感器制動(dòng)力傳感器134用于測(cè)量由駕駛員施加到制動(dòng)器踏板58上的力的傳感器制動(dòng)行程傳感器136用于測(cè)量由駕駛員所操縱的制動(dòng)器踏板58的行程的傳感器(3)與轉(zhuǎn)向操作相關(guān)的傳感器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器140用于測(cè)量由駕駛員所操縱的轉(zhuǎn)向盤44的轉(zhuǎn)動(dòng)角(即，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角)的傳感器轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器142用于測(cè)量由駕駛員施加到轉(zhuǎn)向盤44的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的傳感器(4)各種開關(guān)車輛-進(jìn)度·車輛間-距離控制開關(guān)146由駕駛員操縱用于允許稍后所述的車輛-速度·車輛間-距離控制的開關(guān)車道保持開關(guān)148由駕駛員操縱用于允許稍后所述的車道保持控制的開關(guān)推薦車輛-速度引導(dǎo)開關(guān)150由駕駛員操縱用于允許稍后所述的推薦車輛-速度引導(dǎo)控制的開關(guān)圖6示出如下列出的各種裝置，所述裝置構(gòu)成車輛信息獲取系統(tǒng)122。
(1)與加速度相關(guān)的傳感器縱向加速度傳感器160用于測(cè)量車輛的縱向加速度的傳感器橫向加速度傳感器162用于測(cè)量車輛的橫向加速度的傳感器，所述橫向加速度是主要作用在車輛重心上的橫向加速度豎直加速度傳感器164用于測(cè)量每個(gè)車輪10與車輛車身之間的相對(duì)豎直加速度的傳感器(2)與速度相關(guān)的傳感器車速傳感器168用于測(cè)量車速的傳感器，所述車速是車輛的行駛速度輪速傳感器170用于測(cè)量輪速的傳感器，所述輪速是每個(gè)車輪10的轉(zhuǎn)速橫擺率傳感器172用于測(cè)量車輛車身關(guān)于車輛重心的橫擺率的傳感器(3)與動(dòng)力傳動(dòng)系相關(guān)的傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器176用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)14的回轉(zhuǎn)速度(轉(zhuǎn)數(shù))的傳感器輸出軸速度傳感器177用于測(cè)量液力變矩器22的輸出軸的轉(zhuǎn)速的傳感器(4)其它傳感裝置
輪胎充氣壓力傳感器178用于測(cè)量每個(gè)車輪10的輪胎充氣壓力的傳感器道路傾斜估算裝置180用于估算車輛在其上行駛的道路的傾斜角度(尤其是車輛橫向上的傾斜角度)的裝置道路傾斜估算裝置180能夠基于例如來自于包含于車輛信息獲取系統(tǒng)122中的一部分傳感器諸如橫向加速度傳感器162、輪速傳感器170、橫擺率傳感器172的信號(hào)估算傾斜角度。
圖7示出以下列示的各種裝置，所述裝置構(gòu)成環(huán)境信息獲取系統(tǒng)124。
(1)前部監(jiān)控雷達(dá)裝置190該裝置適于通過雷達(dá)監(jiān)控存在于車輛前面的目標(biāo)(諸如前方的車輛或障礙物)相對(duì)于所述車輛的距離、位置等。
(2)前部監(jiān)控?cái)z像裝置192該裝置適于通過攝像頭俘獲所述車輛前面的圖像(例如包括道路、前方的車輛、障礙物等)(3)導(dǎo)航系統(tǒng)194該系統(tǒng)用于在地球儀或地圖上確認(rèn)或確定車輛的當(dāng)前位置，并沿在地圖上選定的道路引導(dǎo)車輛。
(4)通信系統(tǒng)196該系統(tǒng)適于通過無線電接收與車輛目前在其上行駛或?qū)⒁旭偟牡缆返穆访鏍顩r(諸如道路μ)或幾何特征(諸如道路形狀)相關(guān)的環(huán)境信息、或接收依照道路交通法或其它關(guān)于道路的規(guī)章確定的環(huán)境信息諸如速度限制和停車位置。
還可將通信系統(tǒng)196設(shè)計(jì)成具有將由主體車輛估算的各類信息傳送到外部諸如另一車輛或信息管理中心的功能。由主體車輛估算的各種信息可限定為包括與主體車輛已駛過或目前正在其上行駛的道路的摩擦系數(shù)μ相關(guān)的信息、以及與建議主體車輛在其上行駛的行駛路線或路徑相關(guān)的信息。
如圖4所示，集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件配置是以包含多個(gè)等級(jí)的分級(jí)結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成的，即，使得上級(jí)指令部分210、下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214以這種順序沿從駕駛信息獲取系統(tǒng)120、車輛信息獲取系統(tǒng)122以及環(huán)境信息獲取系統(tǒng)124朝向致動(dòng)器70至82的方向被連續(xù)地布置。
如圖3所示，ROM94儲(chǔ)存與上級(jí)指令部分210相關(guān)的上級(jí)指令模塊。而且，ROM94還儲(chǔ)存與下級(jí)指令部分212相關(guān)的下級(jí)指令模塊和與執(zhí)行部分214相關(guān)的執(zhí)行模塊，稍后將進(jìn)行說明。
同時(shí)，可將一個(gè)模塊構(gòu)造成只包括限定一個(gè)控制流的一個(gè)程序單元，或可將其構(gòu)造成包括多個(gè)程序單元。例如，可將上級(jí)指令模塊構(gòu)造成包括多個(gè)程序單元，所述程序單元分別用于執(zhí)行目標(biāo)縱向加速度的計(jì)算、目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的計(jì)算以及最終目標(biāo)值的選定，如稍后說明的。
在本實(shí)施例中，由PU92相對(duì)于上級(jí)指令部分210、下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214以彼此獨(dú)立的方式執(zhí)行各個(gè)模塊。
這里，可比照人類的職能示意性地說明運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和相關(guān)的獲取系統(tǒng)120、122、124以及致動(dòng)器70至82的功能。如圖4所示，獲取系統(tǒng)120、122、124執(zhí)行與人類的感覺器官相似的功能，并且上級(jí)指令部分210執(zhí)行與大腦相似的功能、而下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214執(zhí)行與人類運(yùn)動(dòng)神經(jīng)相似的功能。致動(dòng)器70至82執(zhí)行與人類運(yùn)動(dòng)器官相似的功能。
圖8是示出根據(jù)功能組織的上級(jí)指令部分210的軟件配置的框圖。
上級(jí)指令部分210可包括以下單元(1)目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元220與目標(biāo)縱向加速度計(jì)算模塊(如圖3所示的上級(jí)指令模塊)相對(duì)應(yīng)的單元，并且適于計(jì)算多個(gè)目標(biāo)縱向加速度gx1到gx5，從所述目標(biāo)縱向加速度gx1到gx5中選定一個(gè)目標(biāo)縱向加速度用于車輛(2)目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算單元222與目標(biāo)轉(zhuǎn)向計(jì)算模塊(如圖3所示的上級(jí)指令模塊)相對(duì)應(yīng)的單元，并且適于計(jì)算多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1和δ2，從所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1和δ2中選定一個(gè)轉(zhuǎn)向角用于車輛(3)選擇單元224與兩個(gè)選定模塊中的一個(gè)模塊(如圖3所示的上級(jí)指令模塊)相對(duì)應(yīng)的單元，并且適于從上述多個(gè)目標(biāo)縱向加速度中選定一個(gè)作為目標(biāo)縱向加速度gx6
(4)選擇單元226與兩個(gè)選定模塊中的另一個(gè)模塊(圖3)相對(duì)應(yīng)的單元，并且適于從上述多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)向角中選定一個(gè)作為目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ3目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元220包括三個(gè)信號(hào)處理單元240、242和244。
(1)信號(hào)處理單元240該單元240用于將來自于駕駛信息獲取系統(tǒng)120的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可由計(jì)算機(jī)90處理的相應(yīng)信號(hào)。
(2)信號(hào)處理單元242該單元242用于將來自于車輛信息獲取系統(tǒng)122的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可由計(jì)算機(jī)90處理的相應(yīng)信號(hào)。
如圖9所示，信號(hào)處理單元242包括輪胎狀況確定單元250。該單元250適于基于來自于輪胎充氣壓力傳感器178、輪速傳感器170等的信號(hào)確定每個(gè)車輪10的輪胎的狀態(tài)(例如，包括充氣壓力、表面特性等)是否異常。
如圖9所示，信號(hào)處理單元242還包括前進(jìn)行駛、后退行駛和停止確定單元252。該單元252適于基于來自于輪速傳感器170的信號(hào)確定車輛當(dāng)前是沿前進(jìn)方向行駛、還是沿后退方向行駛、或是處于停止?fàn)顟B(tài)。
例如，前進(jìn)行駛、后退行駛和停止確定單元252在所有四個(gè)車輪的輪速都等于零時(shí)確定車輛處于停止?fàn)顟B(tài)；在四個(gè)車輪中至少一個(gè)車輪的輪速為正值時(shí)，確定車輛正沿前進(jìn)方向行駛。所述確定單元252還在四個(gè)車輪中至少一個(gè)車輪的輪速為負(fù)值時(shí)確定車輛正沿后退方向行駛。
如圖9所示，信號(hào)處理單元242還包括轉(zhuǎn)向確定單元254。該單元254適于基于來自于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器140、橫擺率傳感器172等的信號(hào)確定車輛當(dāng)前是否正在轉(zhuǎn)向。
例如，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的絕對(duì)值大于一不等于零的設(shè)定值(例如，30度)時(shí)，或者當(dāng)橫擺率的絕對(duì)值大于一不等于零的設(shè)定值時(shí)，轉(zhuǎn)向確定單元254確定車輛當(dāng)前正在轉(zhuǎn)向。在其它情況下確定單元254確定車輛未在轉(zhuǎn)向。
(3)信號(hào)處理單元244該單元244用于將來自于環(huán)境信息獲取系統(tǒng)124的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可由計(jì)算機(jī)90處理的相應(yīng)的信號(hào)，如圖8所示。
如圖10所示，信號(hào)處理單元244包括推薦行駛路線計(jì)算單元256。該單元256適于計(jì)算建議車輛在直到一設(shè)定時(shí)間T0秒過去的行駛期間沿其從每個(gè)局部點(diǎn)行駛的推薦行駛路線。
例如，設(shè)定時(shí)間T0可被計(jì)算為當(dāng)車輛的行駛速度從當(dāng)前車速在預(yù)定減速度(例如-2.0m/s2)下減小時(shí)車輛停止所花費(fèi)的時(shí)間。也可通過稍后說明的計(jì)算方法將設(shè)定時(shí)間T0計(jì)算為當(dāng)車輛在隨時(shí)間改變的目標(biāo)減速度下減速時(shí)車輛停止所花費(fèi)的時(shí)間。
在推薦行駛路線計(jì)算單元256中，可基于例如由前部監(jiān)控?cái)z像裝置192取得的車輛前方圖像、由導(dǎo)航系統(tǒng)194獲取的當(dāng)前位置以及車輛當(dāng)前在其上行駛的一部分道路的幾何形狀(例如直路或彎路)計(jì)算推薦行駛路線，所述部分是指當(dāng)從每個(gè)局部點(diǎn)行駛設(shè)定時(shí)間T0時(shí)設(shè)定車輛要通過的部分。推薦行駛路線被限定為車輛當(dāng)前在其上行駛的道路的車道中心線。
如圖10所示，信號(hào)處理單元244還包括參考(基準(zhǔn))停止距離計(jì)算單元257。該單元257適于計(jì)算當(dāng)只要車輛的減速度不超過一設(shè)定值(例如，-3.0m/s2)而使得車輛減速時(shí)車輛停止所需的距離，將其作為參考停止距離。還可通過稍后說明的計(jì)算方法從當(dāng)車輛在隨時(shí)間改變的目標(biāo)減速度下減速時(shí)車輛停止所需的距離中計(jì)算參考停止距離。
參考停止距離計(jì)算單元257從例如通信系統(tǒng)196、車輛狀態(tài)量估算單元(稍后將說明)等中檢索車輛當(dāng)前行駛于其上或?qū)⒁谄渖闲旭偟牡缆返牡缆乏绦畔?。道路μ信息可包括摩擦系?shù)，以及關(guān)于所述道路是否為干瀝青路、濕瀝青路、雪路、受壓雪路、冰封路(或凍結(jié)路)以及碎石路中任意一種道路的信息。
參考停止距離計(jì)算單元257還從例如通信系統(tǒng)196、導(dǎo)航系統(tǒng)194、前部監(jiān)控?cái)z像裝置192等中檢索與車輛當(dāng)前行駛于其上或?qū)⒁谄渖闲旭偟牡缆返拿恳稽c(diǎn)的曲率半徑有關(guān)的信息。
參考停止距離計(jì)算單元257依照以下計(jì)算方法，基于例如如上所述檢索的道路μ信息和曲率半徑信息計(jì)算當(dāng)從當(dāng)前車速下減速時(shí)車輛停止所需的距離，將其作為參考停止距離。該計(jì)算方法與以上說明中兩次提及的方法相同。
(1)當(dāng)前車輛狀態(tài)的計(jì)算根據(jù)車輛當(dāng)前行駛于其上的道路的道路μ(由上述道路μ信息表示)以及當(dāng)前車速V計(jì)算車輛的當(dāng)前橫向加速度GY和目標(biāo)縱向加速度GX。
當(dāng)前橫向加速度GY可通過將當(dāng)前車速V的平方除以車輛的當(dāng)前轉(zhuǎn)彎半徑R(可從曲率半徑信息或轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角中獲得)獲得，或者可作為橫向加速度傳感器162的檢測(cè)值獲得。
如果如此計(jì)算的橫向加速度GY超過道路μ(在考慮道路μ信息中的誤差的情況下被設(shè)定得低于道路μ的一設(shè)定值的一個(gè)示例)或一極限值(例如，3.0m/s2)的一半，則當(dāng)前目標(biāo)縱向加速度GX被設(shè)定為最小值(√((0.8×μ×9.8)2-GY2)，3.0)。否則，將當(dāng)前目標(biāo)縱向加速度GX設(shè)定為零。
如果平方根中的值為負(fù)的話，就無法進(jìn)行計(jì)算，因此使得當(dāng)前目標(biāo)縱向加速度GX等于設(shè)定的減速度(例如，-1.0m/s2)。
(2)5分鐘后(作為計(jì)算周期的一個(gè)示例)建立的車輛狀態(tài)的計(jì)算依照以下等式估算在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)5分鐘之后建立的車速V5。
V5＝V+GX×0.005依照以下等式計(jì)算沿行駛方向從當(dāng)前位置到當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)5分鐘之后到達(dá)的位置的車輛的距離L5。
L5＝V×0.005依照以下等式估算5分鐘之后建立的橫向加速度GY5，其中R5表示沿行駛方向在與車輛當(dāng)前位置分開距離L5的一點(diǎn)處的道路的曲率半徑。
GY5＝V52/R5如上述情況(1)中那樣，根據(jù)估算的橫向加速度GY5，確定5分鐘之后建立的目標(biāo)縱向加速度GX5。
(3)10分鐘之后建立的車輛狀態(tài)的計(jì)算依照以下等式估算當(dāng)前時(shí)間10分鐘之后建立的車速V10。
V10＝V5+GX5×0.005
依照以下等式計(jì)算沿行駛方向從當(dāng)前位置到10分鐘之后到達(dá)的位置的車輛的距離L10。
L10＝L5+V5×0.005依照以下等式估算10分鐘之后建立的橫向加速度GY10，其中R10表示沿行駛方向在與車輛當(dāng)前位置分開距離L10的一點(diǎn)處的道路的曲率半徑。
GY10＝V102/R10如上述情況(1)中那樣，根據(jù)估算的橫向加速度GY10，確定5分鐘之后建立的目標(biāo)縱向加速度GX10。
(4)5×n(分鐘)(其中n計(jì)算周期≥3)之后建立的車輛狀態(tài)的計(jì)算依照以下等式估算當(dāng)前時(shí)間5×n(分鐘)之后建立的車速V(5×n)。
V(5×n)＝V(5×(n-1)+GX(5×(n-1))×0.005依照以下等式計(jì)算沿行駛方向從當(dāng)前位置到5×n(分鐘)之后到達(dá)的位置的車輛的距離L(5×n)。
L(5×n)＝L(5×(n-1)+V(5×(n-1))×0.005依照以下等式估算5×n(分鐘)之后建立的橫向加速度GY(5×n)，其中R(5×n)表示沿行駛方向在與車輛當(dāng)前位置分開距離L(5×n)的一點(diǎn)處的道路的曲率半徑。
GY(5×n)＝V(5×n)2/R(5×n)如上述情況(1)中那樣，根據(jù)估算的橫向加速度GY(5×n)，確定5分鐘之后建立的目標(biāo)縱向加速度GX(5×n)。
(5)重復(fù)上述計(jì)算周期，直到車速V(5×n)等于零，也就是說，直到車輛停止。將此時(shí)的距離L(5×n)確定為參考停止距離。
除以上所述的以外，考慮到道路μ不會(huì)頻繁改變這個(gè)事實(shí)，每個(gè)計(jì)算周期中所使用的道路μ可從每個(gè)計(jì)算周期之外獲得，但是也可從例如比計(jì)算周期長的設(shè)定時(shí)間的間隔(例如1分鐘或幾分鐘)之外獲得。
根據(jù)如上所述計(jì)算方法，預(yù)先估算出在每點(diǎn)直到車輛停止的一點(diǎn)處的車速、沿行駛方向測(cè)量的距離、縱向加速度和橫向加速度。如此估算出的車輛狀態(tài)不僅可用于計(jì)算參考停止距離，而且還可用于其它目的。例如，在沒有超過由例如道路μ物理地確定的車輛極限的情況下，估算的車輛狀態(tài)量可容易地用于預(yù)先精確地預(yù)測(cè)當(dāng)前在車輛上執(zhí)行的控制操作，以使得車輛將在將來某一點(diǎn)處滿足某種需要，并根據(jù)所述預(yù)測(cè)控制而控制車速。
如圖10所示，信號(hào)處理單元244還包括推薦車速獲取單元258。該單元258用于基于通信系統(tǒng)196通過無線電從車輛外部接收的信號(hào)獲取通過關(guān)于車輛目前在其上行駛或?qū)⒁旭偟牡缆返囊?guī)章確定的交通信息(諸如速度限制和停止位置)，并且基于如此獲取的交通信息計(jì)算推薦車速，其中建議實(shí)際車速不要超過該推薦車速，以使得駕駛員遵守交通規(guī)則。
如圖8所示，目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元220包括gx1計(jì)算單元260、gx2計(jì)算單元262以及駕駛輔助控制單元264，這些單元用于計(jì)算上述多個(gè)目標(biāo)縱向加速度。
gx1計(jì)算單元260通過選擇性地使用由駕駛信息獲取系統(tǒng)120獲取的加速行程和制動(dòng)力(即，施加于制動(dòng)器踏板的力)計(jì)算目標(biāo)縱向加速度gx1。
更具體地說，例如當(dāng)加速行程大于零并且制動(dòng)力等于零(即，當(dāng)檢測(cè)駕駛員的驅(qū)動(dòng)性能)時(shí)，gx1計(jì)算單元260依照?qǐng)D11表中所示關(guān)系，根據(jù)加速行程acc，計(jì)算目標(biāo)縱向加速度gx1。另一方面，當(dāng)制動(dòng)力大于零(即，當(dāng)施加制動(dòng)時(shí))，gx1計(jì)算單元260依照?qǐng)D12的表所示關(guān)系，根據(jù)制動(dòng)力br，計(jì)算目標(biāo)縱向加速度gx1。
gx2計(jì)算單元262根據(jù)推薦行駛路線和道路μ信息計(jì)算目標(biāo)縱向加速度gx2。更具體地說，gx2計(jì)算單元262通過與計(jì)算用于獲得參考停止距離的縱向加速度的上述方法相同的方法，將建議車輛在相對(duì)于與參考停止距離相對(duì)應(yīng)的推薦行駛路線一部分的每一點(diǎn)處行駛的縱向加速度確定為目標(biāo)縱向加速度gx2。
為了通過代替駕駛員執(zhí)行原來應(yīng)由駕駛員執(zhí)行的駕駛操作或通過補(bǔ)償駕駛員的駕駛技術(shù)、判斷力和注意力的不足而提高車輛的安全性，駕駛輔助控制單元264選擇上述致動(dòng)器70至82中適合的一個(gè)或多個(gè)并自動(dòng)地控制選擇的致動(dòng)器。
圖13是示出由駕駛輔助控制單元264實(shí)現(xiàn)的功能的框圖，所述功能如以下列示。
(a)車輛-速度·車輛間-距離控制系統(tǒng)270該系統(tǒng)270適于控制實(shí)際車速以使其等于由駕駛員選定的設(shè)定車速，并且計(jì)算車速的控制所需的縱向加速度，將其作為目標(biāo)縱向加速度gx4。
車輛-速度·車輛間-距離控制系統(tǒng)270還執(zhí)行車輛之間距離控制(即，隨后的行駛控制)。更具體地說，系統(tǒng)270基于來自于前部監(jiān)控雷達(dá)裝置190的信號(hào)，通過根據(jù)前面車輛的速度降低主體車輛的速度、或根據(jù)前面車輛的速度增加主體車輛的速度(只要該速度不超過預(yù)定車速)、或在前面車輛停止時(shí)停止所述車輛，而控制車輛之間距離。
下面將說明車輛-速度·車輛間-距離控制系統(tǒng)270計(jì)算目標(biāo)縱向加速度gx4所依據(jù)的原理的一個(gè)示例。
車輛-速度·車輛間-距離控制系統(tǒng)270確定在與參考停止距離相對(duì)應(yīng)的推薦行駛路線的一部分上是否存在前面的車輛或障礙物。如果存在前面的車輛或障礙物的話，系統(tǒng)270假定主體車輛的速度從當(dāng)前車速下降低，以使得在建議主體車輛到達(dá)前面的車輛或障礙物的當(dāng)前位置時(shí)，主體車輛的實(shí)際車速與前面的車輛或障礙物的速度一致。如果障礙物被固定在地面等上的話，例如，將主體車輛的實(shí)際車速降至零。
在假定主體車輛的減速期間，車輛-速度·車輛間-距離控制系統(tǒng)270使用與計(jì)算用于獲得參考停止距離的縱向加速度的上述方法相同的方法，將當(dāng)前時(shí)點(diǎn)到建議主體車輛到達(dá)前面的車輛或障礙物的當(dāng)前位置的時(shí)間之間的設(shè)定時(shí)間間隔(例如，5分鐘)下的每個(gè)局部點(diǎn)的車輛的縱向加速度確定為目標(biāo)縱向加速度gx4。換句話說，目標(biāo)縱向加速度gx4被確定為避免主體車輛與前面的車輛或障礙物相撞所需的縱向加速度。
(b)推薦車速引導(dǎo)系統(tǒng)272該系統(tǒng)272適于控制致動(dòng)器以使得實(shí)際車速不會(huì)大大偏離推薦車速。這樣，系統(tǒng)272計(jì)算實(shí)現(xiàn)該功能所需的縱向加速度，將其作為目標(biāo)縱向加速度gx3。
如果當(dāng)前車速高于推薦車速的話，例如，推薦車速引導(dǎo)系統(tǒng)272將減速側(cè)設(shè)定值(例如，-2.0m/s2)確定為目標(biāo)縱向加速度gx3。如果當(dāng)前車速基本等于推薦車速的話，將目標(biāo)縱向加速度gx3設(shè)定為0m/s2。如果當(dāng)前車速低于推薦車速的話，將目標(biāo)縱向加速度gx3設(shè)定為加速側(cè)設(shè)定值(例如，2.0m/s2)。
(c)自動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)274該系統(tǒng)274適于基于來自于前部監(jiān)控雷達(dá)裝置190、前部監(jiān)控?cái)z像裝置192、通信系統(tǒng)196等的信號(hào)確定車輛是否必須緊急停止。如果車輛必須緊急停止的話，系統(tǒng)274控制致動(dòng)器以便于停止車輛。這樣，自動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)274計(jì)算實(shí)現(xiàn)該功能(即，迅速停止車輛)所需的縱向加速度，將其作為目標(biāo)縱向加速度gx5。
例如，如果自動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)274確定車輛必須緊急停止的話，將目標(biāo)縱向加速度gx5設(shè)定為減速側(cè)設(shè)定值(例如，-12.0m/s2)。另一方面，如果不需要緊急停止車輛的話，將目標(biāo)縱向加速度gx5設(shè)定為一等于或大于零的預(yù)定值(例如，2.0m/s2)。
如圖8所示，目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算單元222包括δ1計(jì)算單元280和駕駛輔助控制單元282。
(1)δ1計(jì)算單元280該單元280適于基于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角θ計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(即，前輪轉(zhuǎn)向角的目標(biāo)值)δ1?？赏ㄟ^用作為固定值的轉(zhuǎn)向齒輪齒數(shù)比除轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角θ而計(jì)算出目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1，或者通過用作為易受諸如車速等車輛狀態(tài)量的影響的變量的轉(zhuǎn)向齒輪齒數(shù)比除轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角θ而計(jì)算出目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1。
應(yīng)該理解的是，在本實(shí)施例中，不存在用于將右前輪和左前輪機(jī)械地與轉(zhuǎn)向盤44相連接的轉(zhuǎn)向齒輪，但是前輪轉(zhuǎn)向角δ與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角θ之間的關(guān)系(比值)是基于轉(zhuǎn)向齒輪實(shí)際存在的假定而說明的。
(2)駕駛輔助控制單元282該單元282適于控制上述多個(gè)致動(dòng)器以便于代替駕駛員執(zhí)行原來應(yīng)由駕駛員執(zhí)行的駕駛操作。
如圖14所示，駕駛輔助控制單元282包括車道保持系統(tǒng)286。車道保持系統(tǒng)286適于計(jì)算車輛在目標(biāo)縱向加速度gx4下在參考停止距離的長度上追蹤或沿襲推薦行駛路線所需的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ2。
下面將說明車道保持系統(tǒng)286計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ2所依據(jù)的原理的一個(gè)示例。
在車輛追蹤推薦行駛路線期間每個(gè)時(shí)點(diǎn)下的目標(biāo)車速Vd由以下等式表示，其中在t0的間隔下計(jì)算Vd，并且V0表示當(dāng)前車速。
Vd(n)＝V(n-1)+gx4×t0在上述表達(dá)式中，“(n)”表示計(jì)算次數(shù)數(shù)量，并且“n”每次增加1，并且車輛在參考停止距離的長度上行駛。
在其原點(diǎn)為(X0、Y0)的直角座標(biāo)系上，每個(gè)時(shí)點(diǎn)下車輛的位置X、Y由以下表達(dá)式表示。
X(t)＝X0+V×∫cos(β+ya)dtY(t)＝Y(jié)0+V×∫sin(β+ya)dt其中，X平行于車輛的橫向方向的X軸上的座標(biāo)值Y平行于車輛的縱向方向的Y軸上的座標(biāo)值β車輛車身側(cè)偏角ya車輛的橫擺角(可關(guān)于時(shí)間積分橫擺率獲得)假定車輛車身側(cè)偏角β基本等于零，每個(gè)時(shí)間n下的車輛的位置X(n)、Y(n)由以下表達(dá)式表示。
X(n)＝X(n-1)+V(n)×cos(ya)×t0Y(n)＝Y(jié)(n-1)+V(n)×cos(ya)×t0這些表達(dá)式表示如上所述的車輛位置與速度之間關(guān)系的一個(gè)示例。
每個(gè)時(shí)間n下的車輛的橫擺角ya(n)由以下表達(dá)式表示。
ya(n)＝y(tǒng)a(n-1)+t0×V(n)×δ(n)/L×(1+Kh×V(n)2)其中δ車輛轉(zhuǎn)向角或前輪轉(zhuǎn)向角
Kh穩(wěn)定性系數(shù)(已知)L軸距(已知)因此，考慮到道路傾斜估算裝置180估算的道路傾斜角度sa，當(dāng)車輛在參考停止距離的長度上行駛時(shí)每個(gè)時(shí)間n下的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ2由以下表達(dá)式表示。
δ2＝(ya(n)-ya(n-1))×(1+Kh×V(n)2)×L/(t0×V(n))-L×Kh×sa該表達(dá)式表示穩(wěn)定線性地說明車輛性能的雙輪車模式。也就是說，雙輪車模式說明車輛的靜態(tài)性能而非動(dòng)態(tài)性能。
如果將車輛在其上行駛的車道保持在推薦行駛路線上所需的轉(zhuǎn)向角δ大至例如90度的話，與其依賴車道保持系統(tǒng)286，不如讓駕駛員操縱車輛以保持車道更為合適。
然而，當(dāng)發(fā)現(xiàn)將車道保持在下一瞬間所需的轉(zhuǎn)向角δ明顯大于車輛行駛期間的正常值時(shí)，如果突然取消車道保持系統(tǒng)286的車道保持控制，則駕駛員可能感到不舒適。
考慮到上述情況，在略微較長的范圍內(nèi)預(yù)測(cè)車輛將來的行駛路線，并警告駕駛員，將來，在發(fā)現(xiàn)將來在某一點(diǎn)車道保持將需要大轉(zhuǎn)向角δ的時(shí)點(diǎn)下，也就是，恰好在實(shí)際需要大轉(zhuǎn)向角δ的時(shí)間之前，取消車道保持控制的可能性。如果以這種方式警告駕駛員，駕駛員將駕駛車輛同時(shí)覺察這種可能性，因此當(dāng)實(shí)際取消車道保持控制時(shí)駕駛員將不會(huì)感到不適或不安。
如圖8所示，如上所述計(jì)算的這五個(gè)目標(biāo)縱向加速度gx1到gx5被提供到選擇單元224。依照預(yù)定選擇規(guī)則，選擇單元224將這五個(gè)目標(biāo)縱向加速度gx1到gx5中合適的一個(gè)選作目標(biāo)縱向加速度gx6。
設(shè)定選擇規(guī)則所使用的基本概念如下所述(1)在車輛-速度·車輛間-距離控制開關(guān)146由駕駛員操縱以使得駕駛員可執(zhí)行車輛-速度·車輛間-距離控制的情況下，不管是駕駛車輛的駕駛操作還是制動(dòng)車輛的制動(dòng)操作，都在駕駛員操作優(yōu)先的前提下選擇目標(biāo)縱向加速度。
(2)在推薦車輛-速度引導(dǎo)開關(guān)150由駕駛員操縱以使得駕駛員可執(zhí)行推薦車輛-速度引導(dǎo)控制的情況下，根據(jù)駕駛員的操作是駕駛車輛的駕駛操作還是制動(dòng)車輛的制動(dòng)操作，所述選擇的根據(jù)是不同的。
a.在駕駛操作期間如果實(shí)際車速等于或低于推薦車輛-速度的話，在駕駛員操作優(yōu)先的前提下選擇目標(biāo)縱向加速度。如果實(shí)際車速高于推薦車輛-速度的話，將目標(biāo)縱向加速度選擇得達(dá)到推薦車輛-速度。
b.在制動(dòng)操作期間與實(shí)際車速是否等于或低于推薦車輛-速度無關(guān)，在駕駛員操作優(yōu)先的前提下選擇目標(biāo)縱向加速度。
(3)在自動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)274確定車輛必須緊急停止的情況下，即使在駕駛員執(zhí)行駕駛操作，也將目標(biāo)縱向加速度選擇得實(shí)現(xiàn)車輛的緊急停止。如果駕駛員在執(zhí)行制動(dòng)操作的話，從反映駕駛員的制動(dòng)操作的減速度與自動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)274計(jì)算的目標(biāo)縱向加速度gx5(表示狹義的減速度)中選擇出具有大絕對(duì)值的那個(gè)作為目標(biāo)縱向加速度gx6。
上面已經(jīng)籠統(tǒng)地說明選擇規(guī)則，下面將具體說明選擇規(guī)則。
(1)在車輛-速度·車輛間-距離控制開關(guān)146被操縱，而且推薦車輛-速度引導(dǎo)開關(guān)150也被操縱的情況下a.當(dāng)制動(dòng)力(即，施加于制動(dòng)器踏板的力)大于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(gx1、gx2、gx3、gx4、gx5)b.當(dāng)制動(dòng)力等于零，并且加速行程大于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(max(gx1、gx2、gx4)、gx3、gx5)c.當(dāng)制動(dòng)力和加速行程都等于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(gx2、gx3、gx4、gx5)
(2)在車輛-速度·車輛間-距離控制開關(guān)146被操縱，而推薦車輛-速度引導(dǎo)開關(guān)150未被操縱的情況下a.當(dāng)制動(dòng)力大于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(gx1、gx2、gx4、gx5)b.當(dāng)制動(dòng)力等于零，并且加速行程大于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(max(gx1、gx2、gx4)、gx5)c.當(dāng)制動(dòng)力和加速行程都等于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(gx2、gx4、gx5)其中，min(、)從圓括號(hào)內(nèi)的多個(gè)數(shù)值中選擇出來的最小值max(、)從圓括號(hào)內(nèi)的多個(gè)數(shù)值中選擇出來的最大值(3)在車輛-速度·車輛間-距離控制開關(guān)146未被操縱，而推薦車輛-速度引導(dǎo)開關(guān)150被操縱的情況下a.當(dāng)制動(dòng)力大于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(gx1、gx3、gx5)b.當(dāng)制動(dòng)力等于零，并且加速行程大于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(gx1、gx3、gx5)c.當(dāng)制動(dòng)力和加速行程都等于零時(shí)，如下所述選擇目標(biāo)縱向加速度gx6。
gx6＝min(gx3、gx5)(4)在車輛-速度·車輛間-距離控制開關(guān)146和推薦車輛-速度引導(dǎo)開關(guān)150都未被操縱情況下gx6＝min(gx1、gx5)
如圖8所示，如上所述計(jì)算的這兩個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1和δ2被提供到選擇單元226。依照預(yù)定選擇規(guī)則，選擇單元226將這兩個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1和δ2中合適的一個(gè)選作目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ3。
選擇規(guī)則的內(nèi)容如下所述。
(1)當(dāng)車道保持開關(guān)148被駕駛員操縱并且駕駛員表示出不想由他(她)自己執(zhí)行轉(zhuǎn)向控制時(shí)，由車道保持系統(tǒng)286計(jì)算的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ2被選作目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ3。
(2)當(dāng)車道保持開關(guān)148未被駕駛員操縱，或者即使當(dāng)車道保持開關(guān)148被駕駛員操縱但是駕駛員表示出想由他(她)自己執(zhí)行轉(zhuǎn)向控制時(shí)，由駕駛員直接反映轉(zhuǎn)向性能的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1被選作目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ3。
選擇單元226基于來自于如上所述轉(zhuǎn)向確定單元254的信息確定駕駛員是否表示出想由他(她)自己執(zhí)行轉(zhuǎn)向控制。
以上已經(jīng)說明上級(jí)指令部分210的功能。圖15是示意性地示出圖3的上級(jí)指令模塊的內(nèi)容的流程圖。
在上級(jí)指令模塊中，首先執(zhí)行步驟S1以處理來自于獲取系統(tǒng)120、122和124的信號(hào)。該步驟S1構(gòu)成三個(gè)信號(hào)處理單元240、242和244。
在步驟S2，計(jì)算出上述目標(biāo)縱向加速度gx1。該步驟S2構(gòu)成gx1計(jì)算單元260。接著，在步驟S3，計(jì)算出上述目標(biāo)縱向加速度gx2。該步驟S3構(gòu)成gx2計(jì)算單元262。在接下來的步驟S4中，計(jì)算出上述目標(biāo)縱向加速度gx3、gx4和gx5。該步驟S4構(gòu)成駕駛輔助控制單元264。在步驟S5，將五個(gè)目標(biāo)縱向加速度gx1到gx5中的一個(gè)選作目標(biāo)縱向加速度gx6。該步驟S5構(gòu)成選擇單元224。
隨后，在步驟S6中計(jì)算上述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1。該步驟S6構(gòu)成δ1計(jì)算單元280。在接下來的步驟S7中，計(jì)算出目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ2。該步驟S7構(gòu)成駕駛輔助控制單元282。在接下來的步驟S8中，將這兩個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ1和δ2中的一個(gè)選作目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ3。該步驟S8構(gòu)成選擇單元226。
以這種方式，執(zhí)行上級(jí)指令模塊的一個(gè)周期。
圖16是示出根據(jù)功能組織的下級(jí)指令部分212的軟件配置的框圖。
下級(jí)指令部分212被構(gòu)造成包括以下單元。
(1)車輛狀態(tài)量估算單元300該單元300適于依照已知原理，基于來自于駕駛信息獲取系統(tǒng)120、車輛信息獲取系統(tǒng)122以及環(huán)境信息獲取系統(tǒng)124的信號(hào)估算車輛狀態(tài)量。
車輛狀態(tài)量估算單元300基于每個(gè)車輪10的輪速、車輛的橫向加速度、橫擺率、以及其它參數(shù)估算車速V、車輛在其上行駛的道路的道路μ、車輛車身側(cè)偏角β、前輪側(cè)偏角αf、后輪側(cè)偏角αr以及其它車輛狀態(tài)量。當(dāng)需要時(shí)上級(jí)指令部分210也可參考如此估算的一個(gè)或多個(gè)車輛狀態(tài)量。
在車輛狀態(tài)量估算單元300中，例如，如本領(lǐng)域所公知的，基于四個(gè)車輪10的輪速中最高的那個(gè)基本與實(shí)際車速一致這個(gè)事實(shí)，估算車速V。
在車輛狀態(tài)量估算單元300中，例如，基于當(dāng)作為從目標(biāo)橫擺率偏差實(shí)際橫擺率的偏差的橫擺率超過一設(shè)定值時(shí)測(cè)得的車輛的實(shí)際縱向加速度和實(shí)際橫向加速度，估算道路μ。
通常認(rèn)為在輪胎轉(zhuǎn)向特性從線性區(qū)域改變?yōu)榉蔷€性區(qū)域時(shí)的時(shí)點(diǎn)處輪胎與道路之間的摩擦系數(shù)達(dá)到其峰值，并且認(rèn)為該峰值反映道路μ。
如果根據(jù)線性雙輪車模式計(jì)算目標(biāo)橫擺率的話，則橫擺率偏差超過該設(shè)定值意味著輪胎轉(zhuǎn)向特性從線性區(qū)域改變?yōu)榉蔷€性區(qū)域。
基于如上所述的研究結(jié)果，本實(shí)施例的車輛狀態(tài)量估算單元300基于橫擺率偏差超過設(shè)定值時(shí)測(cè)得的車輛的實(shí)際縱向加速度和實(shí)際橫向加速度，估算道路μ。更具體地說，將道路μ計(jì)算為橫擺率偏差超過設(shè)定值時(shí)的實(shí)際縱向加速度的平方與實(shí)際橫向加速度的平方的和的平方根。
在車輛狀態(tài)量估算單元300中，基于橫向加速度、車速、橫擺率以及其它參數(shù)，如日本專利No.2962025中所述，利用表示包括橫擺和側(cè)滑的平面運(yùn)動(dòng)的車輛模式估算車輛車身側(cè)偏角β。該車輛模式是說明車輛動(dòng)態(tài)性能的一個(gè)示例。
(2)目標(biāo)車輛狀態(tài)量計(jì)算單元302該單元302適于基于駕駛信息、實(shí)際車輛狀態(tài)量等等計(jì)算作為目標(biāo)車輛狀態(tài)量的車輛的目標(biāo)橫擺率yrd和目標(biāo)車輛車身側(cè)偏角βd。為此，如圖17所示，目標(biāo)車輛狀態(tài)量計(jì)算單元302包括目標(biāo)橫擺率計(jì)算單元310和目標(biāo)車輛車身側(cè)偏角計(jì)算單元312。
例如，目標(biāo)橫擺率計(jì)算單元310基于估算的車速V和目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ3，依照下面的表達(dá)式，計(jì)算目標(biāo)橫擺率yrd。
yrd＝V×δ3/((1+Kh×V2)×L)另一方面，目標(biāo)車輛車身側(cè)偏角計(jì)算單元312基于估算的車速V和目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ3，依照下面的表達(dá)式，計(jì)算目標(biāo)車輛車身側(cè)偏角βd。
βd＝(1-((m×Lf×V2)/(2×L×Lr×Kr)))×Lr×δ3/((1+Kh×V2)×L)其中m車輛重量(已知)Lf從前輪軸到車輛重心的距離(已知)Lr從后輪軸到車輛重心的距離(已知)Kr后輪的側(cè)偏剛度(已知)(3)控制變量計(jì)算單元304該單元304適于計(jì)算多個(gè)需要被控制以獲得由目標(biāo)車輛狀態(tài)量計(jì)算單元302計(jì)算的車輛狀態(tài)量的致動(dòng)器70至82中合適的一個(gè)的控制變量，以使得車輛性能的穩(wěn)定性不會(huì)降低。
控制變量計(jì)算單元304基于車輛的實(shí)際狀態(tài)量、目標(biāo)狀態(tài)量等，計(jì)算作為控制變量的施加于車輛車身的目標(biāo)橫擺力矩Md和最終目標(biāo)縱向加速度gxd和目標(biāo)橫向加速度gyd。為此，如圖18所示，控制變量計(jì)算單元304包括目標(biāo)橫擺力矩計(jì)算單元320、目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324、以及目標(biāo)橫向加速度計(jì)算單元326。
(a)目標(biāo)橫擺力矩計(jì)算單元320目標(biāo)橫擺力矩計(jì)算單元320例如基于實(shí)際車輛車身側(cè)偏角β、目標(biāo)車輛車身側(cè)偏角βd、實(shí)際橫擺率yr以及目標(biāo)橫擺率yrd，依照以下表達(dá)式計(jì)算附加地施加于車輛車身的目標(biāo)橫擺力矩Md(所述值為相對(duì)值，不是絕對(duì)值)。
Md＝a×(β-βd)+b×(yr-yrd)
其中，a固定值或隨車速V和道路μ變化的變量，a的符號(hào)為正。
b固定值或隨車速V和道路μ變化的變量，b的符號(hào)為負(fù)。
(b)目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324校正從上級(jí)指令部分210提供的目標(biāo)縱向加速度gx6，以使得當(dāng)車輛性能不穩(wěn)定時(shí)，使得車輛的加速趨勢(shì)減小或被抑制(即，加速度減小，或者加速模式被切換成減速模式，或者減速度增大)。然后計(jì)算單元324通過根據(jù)需要校正目標(biāo)縱向加速度gx6計(jì)算最終目標(biāo)縱向加速度gxd。
目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324確定用于校正目標(biāo)縱向加速度gx6的校正量gPlus。在本實(shí)施例中，通過用校正量gPlus加gx6校正目標(biāo)縱向加速度gx6。當(dāng)目標(biāo)縱向加速度gx6被減小以使得車輛減速時(shí)，校正量gPlus取負(fù)值，當(dāng)目標(biāo)縱向加速度gx6被增加以使得車輛加速時(shí)，校正量gPlus取正值。
更具體地說，在本實(shí)施例中，根據(jù)實(shí)際橫擺率yr與目標(biāo)橫擺率yrd的橫擺率偏差Δyr的絕對(duì)值確定校正量gPlus的暫定值gPlus0。例如，暫定值gPlus0可定義為其絕對(duì)值隨橫擺率偏差Δyr(度/秒)的絕對(duì)值的增加而增加的負(fù)值。
目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324還確定暫定值gPlus0與之相乘以便于校正的增量Vgain。例如，增量Vgain可定義為隨車速V增加而增加到1(最大值)的數(shù)值。
目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324通過用如上所述確定的暫定值gPlus0乘以如上所述確定的增量Vgain計(jì)算最終校正量gPlus。
目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324通過將所獲得的校正量gPlus加上目標(biāo)縱向加速度gx6而計(jì)算最終目標(biāo)縱向加速度gxd。然而，在本實(shí)施例中，如圖20所示，只要車輛在加速，目標(biāo)縱向加速度gx6就以可變減小速率gk(％)減小。而且，目標(biāo)縱向加速度gxd被限制或被監(jiān)控以便于不會(huì)超過與道路μ相對(duì)應(yīng)的縱向加速度。該限制控制相當(dāng)于用于在車輛驅(qū)動(dòng)期間抑制驅(qū)動(dòng)輪的自轉(zhuǎn)趨向的增加的牽引力控制。
在本實(shí)施例中，根據(jù)目標(biāo)橫擺力矩Md和橫擺率偏差Δyr計(jì)算上述減小速率gk(％)，更具體地說，在考慮了目標(biāo)橫擺力矩Md并且沒有考慮橫擺率偏差Δyr的情況下確定的暫定減小速率gk(％)和在考慮了橫擺率偏差Δyr并且沒有考慮所目標(biāo)橫擺力矩Md的情況下確定的暫定減小速率gk(％)中較大的一個(gè)被確定為最終減小速率gk(％)。
在目標(biāo)縱向加速度gx6被減小以提供目標(biāo)縱向加速度gxd并且車輛被減速以獲得目標(biāo)縱向加速度gxd時(shí)，目標(biāo)縱向加速度gxd可能需要恢復(fù)到目標(biāo)縱向加速度gx6。在這樣的情況中，如果再次使得目標(biāo)縱向加速度gxd立刻等于目標(biāo)縱向加速度gx6的話，在車輛性能中可能出現(xiàn)快速改變。
因此，在本發(fā)明中，目標(biāo)縱向加速度gxd恢復(fù)到目標(biāo)縱向加速度gx6的改變速率(即，斜率)被限制。也就是說，當(dāng)在將其設(shè)定為非零值之后將減小速率gk(％)修正為等于零時(shí)，速率gk(％)在某一時(shí)期(例如，1秒)內(nèi)逐漸或緩慢地被修正或改變?yōu)榱恪?br> 參照?qǐng)D21更詳細(xì)地說明，在本實(shí)施例中，減小速率gk(％)被確定得根據(jù)目標(biāo)橫擺力矩Md而增加，并且與道路μ和車速V相關(guān)確定增量Vgain。用如上所述確定的減小速率gk乘以如上所述的增量Vgain，從而計(jì)算出與目標(biāo)橫擺力矩Md相對(duì)應(yīng)的暫定減小速率gk。
另外，在本實(shí)施例中，如圖21所示，減小速率gk被確定得隨橫擺率偏差Δyr而增加，從而計(jì)算出與橫擺率偏差Δyr相對(duì)應(yīng)的暫定減小速率gk。
在本實(shí)施例中，如圖21所示，選定如上所述計(jì)算的兩個(gè)暫定減小速率gk中較大的一個(gè)。隨后，使得所述減小速率gk經(jīng)受上述限制控制以便于將gxd緩慢地恢復(fù)到gx6，從而計(jì)算出最終減小速率gk。
(b)目標(biāo)橫向加速度計(jì)算單元326該目標(biāo)橫向加速度計(jì)算單元326根據(jù)目標(biāo)橫擺率yrd和車速V計(jì)算目標(biāo)橫向加速度gyd。
例如，目標(biāo)橫向加速度計(jì)算單元326根據(jù)以下表達(dá)式計(jì)算目標(biāo)橫向加速度gyd。
gyd＝y(tǒng)rd×V
以上已說明了下級(jí)指令部分212的功能。圖22是示意性地示出圖3的下級(jí)指令模塊的內(nèi)容的流程圖。
在下級(jí)指令模塊中，首先執(zhí)行步驟S31以估算上述車輛狀態(tài)量。該步驟S31構(gòu)成車輛狀態(tài)量估算單元300。
在接下來的步驟S32，計(jì)算如上所述的目標(biāo)橫擺率yrd。該步驟S32構(gòu)成目標(biāo)橫擺率計(jì)算單元310。在步驟S33，計(jì)算目標(biāo)車輛車身側(cè)偏角βd。該步驟S33構(gòu)成目標(biāo)車輛車身側(cè)偏角計(jì)算單元312。
隨后，在步驟S34計(jì)算如上所述的目標(biāo)橫擺力矩Md。該步驟S34構(gòu)成目標(biāo)橫擺力矩計(jì)算單元320。在隨后的步驟S35中，計(jì)算如上所述的目標(biāo)縱向加速度gxd。該步驟S35構(gòu)成目標(biāo)縱向加速度計(jì)算單元324。接著，在步驟S36計(jì)算如上所述的目標(biāo)橫向加速度gyd。該步驟S36構(gòu)成目標(biāo)橫向加速度計(jì)算單元326。
以這種方式，執(zhí)行下級(jí)指令模塊的一個(gè)周期。
圖23是示出如圖4所示執(zhí)行部分214的軟件配置的框圖，該軟件配置是根據(jù)功能編制的。
執(zhí)行部分214包括下列單元。
A.上級(jí)分配單元340上級(jí)分配單元340是相對(duì)于所有致動(dòng)器70至82設(shè)置的，并且適于以集成方式將控制變量分配給致動(dòng)器70至82，應(yīng)該利用控制變量控制所有致動(dòng)器70至82以實(shí)現(xiàn)從下級(jí)指令部分212提供的目標(biāo)車輛狀態(tài)量Md、gxd、gyd。
在上級(jí)分配單元340中，用于所有致動(dòng)器70至82的控制變量(下文中稱為“總控制變量”)以三種分配量被分配。
(1)與縱向作用力相關(guān)的分配量總控制變量的量被分配給用于控制每一個(gè)車輪10的縱向作用力的一個(gè)或多個(gè)部件，即，分配給包括發(fā)動(dòng)機(jī)14和變速器24的動(dòng)力傳動(dòng)系和制動(dòng)器總成56的組合。
(2)與垂直作用力相關(guān)的分配量總控制變量的量被分配給用于控制每一個(gè)車輪10的垂直作用力的一個(gè)部件，即，分配給懸架62。
(3)與橫向作用力相關(guān)的分配量總控制變量的量被分配給用于控制每一個(gè)車輪10的橫向作用力的一個(gè)部件，即，分配給包括前部轉(zhuǎn)向裝置50和后部轉(zhuǎn)向裝置52的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
B.下級(jí)分配單元342下級(jí)分配單元342是相對(duì)于多個(gè)致動(dòng)器70至82的一部分設(shè)置的，并且適于將從上級(jí)分配單元340提供的控制變量分配給這部分致動(dòng)器。
在本實(shí)施例中，下級(jí)分配單元342是相對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)系和制動(dòng)器總成56的組合設(shè)置的。下級(jí)分配單元342確定與動(dòng)力傳動(dòng)系相關(guān)的分配量和與制動(dòng)器的分配量，利用與動(dòng)力傳動(dòng)系的分配量使得從上級(jí)分配單元340提供的與縱向作用力相關(guān)的分配量被分配給動(dòng)力傳動(dòng)系，利用與制動(dòng)器相關(guān)的分配量使得與縱向作用力相關(guān)的分配量被分配給制動(dòng)器總成56。
C.控制單元344控制單元344適于控制多個(gè)致動(dòng)器70至82以實(shí)現(xiàn)從上級(jí)分配單元340或者下級(jí)分配單元342提供的控制變量。
通過使計(jì)算機(jī)90運(yùn)行在軟件配置上相互獨(dú)立的多個(gè)模塊使得上述上級(jí)分配單元340、下級(jí)分配單元342和控制單元344實(shí)現(xiàn)各自的特定功能。為此，如圖3中所示，ROM94相互獨(dú)立地存儲(chǔ)上級(jí)分配模塊、下級(jí)分配模塊和控制模塊。
盡管上面已經(jīng)示意性地說明上級(jí)分配單元340、下級(jí)分配單元342和控制單元344的軟件配置，但下面將詳細(xì)說明這些單元340、342、344。
(1)上級(jí)分配單元340如圖24中所示，上級(jí)分配單元340包括目標(biāo)輪胎縱向作用力計(jì)算單元370、目標(biāo)轉(zhuǎn)向控制變量計(jì)算單元372和目標(biāo)懸架控制變量計(jì)算單元374。
在目標(biāo)輪胎縱向作用力計(jì)算單元370中，計(jì)算目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx作為目標(biāo)輪胎縱向作用力(即，上述與縱向作用力相關(guān)的分配量)。
圖25是示意性地示出利用目標(biāo)輪胎縱向作用力計(jì)算單元370執(zhí)行的內(nèi)容的流程圖。
起初，執(zhí)行步驟S51計(jì)算由所有四個(gè)車輪10實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)總縱向作用力Fx。例如根據(jù)下列公式計(jì)算作用力Fx。
Fx＝gxd×m其中“m”表示車輛的質(zhì)量接著執(zhí)行步驟S52計(jì)算暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力，暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力應(yīng)該建立在每一個(gè)車輪10上以使計(jì)算的目標(biāo)總縱向作用力Fx被分配給各個(gè)車輪10上。
暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力可被計(jì)算以使目標(biāo)總縱向作用力Fx以與車輪10的摩擦圓的尺寸成比例的量被分配給每一個(gè)車輪10，假設(shè)目標(biāo)總縱向作用力Fx相等地或者均勻地被分配給四個(gè)車輪10以使每一個(gè)車輪10支承基本相同的負(fù)荷。
左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的摩擦圓的尺寸可由μfl·fzf1、μfr·fzfr、μrl·fzrl和μrr·fzrr表示，其中左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的垂直作用力用fzfl、fzfr、fzrl和fzrr表示。
在這種情況下，左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fxfl0、fxfr0、fxrl0和fxrr0分別根據(jù)下列公式來獲得。
fxfl0＝Fx·(μfl·fzfl)/(m·B)fxfr0＝Fx·(μfr·fzfr)/(m·B)fxrl0＝Fx·(μrl·fzrl)/(m·B)fxrr0＝Fx·(μrr·fzrr)/(m·B)其中，m車輛的質(zhì)量g重力加速度Bμfl·fzfl+μfr·fzfr+μrl·fzrl+μrr·fzrr
計(jì)算上述暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fxfl0、fxfr0、fxrl0和fxrr0所需的項(xiàng)，即，左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的垂直作用力fzfl、fzfr、fzrl和fzrr例如可根據(jù)下列公式計(jì)算。
fzfl＝fzf0+m·(-gx·H/L/2-gy·H·froll/T)fzfr＝fzf0+m·(-gx·H/L/2+gy·H·froll/T)fzrl＝fzr0+m·(gx·H/L/2-gy·H·(1-froll)/T)fzfr＝fzr0+m·(gx·H/L/2+gy·H·(1-froll)/T)其中，m車輛質(zhì)量(已知)H重心的高度L車輛的軸距(＝Lf+Lr)froll在0至1的范圍內(nèi)取值的前部側(cè)傾剛度(如后面所述的由目標(biāo)懸掛控制量計(jì)算單元374獲取)T車輛的輪距(已知)fzf0每一個(gè)前輪上車輛負(fù)荷的靜態(tài)分布(＝m·Lr/L/2)fzr0每一個(gè)后輪上車輛負(fù)荷的靜態(tài)分布(＝m·Lf/L/2)Lf前輪軸與車輛的重心之間的距離Lr后輪軸與車輛的重心之間的距離同時(shí)，可基于橫向加速度gy、橫擺角加速度dyr(可通過使橫擺率相對(duì)于時(shí)間微分來獲得)、每一個(gè)車輪10的垂直作用力fzfl、fzfr、fzrl和fzrr等，根據(jù)下列公式計(jì)算左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的橫向作用力fyfl、fyfr、fyrl、fyrr。
fyfl＝(m·gy·Lr+I·dyr)·fzfl/(L·(fzfl+fzfr))fyfr＝(m·gy·Lr+I·dyr)·fzfr/(L·(fzfl+fzfr))fyrl＝(m·gy·Lf-I·dyr)·fzrl/(L·(fzrl+fzrr))fyrr＝(m·gy·Lf+I·dyr)·fzrr/(L·(fzrl+fzrr))其中“I”表示車輛的橫擺慣性力矩。
接著，執(zhí)行圖25的步驟S53以計(jì)算橫擺力矩，當(dāng)上述計(jì)算的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0顯現(xiàn)在車輛上時(shí)假設(shè)橫擺力矩被附加地施加在車輛上。這樣獲得的橫擺力矩下文中稱為“橫擺力矩變化量”。
現(xiàn)將說明一種計(jì)算橫擺力矩變化量的方法，相對(duì)于被實(shí)現(xiàn)在車輛上的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0是制動(dòng)力。這里，不再相對(duì)于暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力是驅(qū)動(dòng)力的情況進(jìn)行說明，這是因?yàn)檫@與它是制動(dòng)力的情況類似。
對(duì)于每一個(gè)車輪10的制動(dòng)力和橫向作用力的合力沒有達(dá)到半徑隨車輪10的垂直作用力變化的摩擦圓上的情況以及合力達(dá)到摩擦圓上的情況下，分別計(jì)算施加在左前輪、右前輪、左后輪和右后輪上的制動(dòng)力所產(chǎn)生的橫擺力矩變化量Mfl、Mfr、Mrl、Mrr。
作為一個(gè)示例，下面將對(duì)合力達(dá)到摩擦圓上的情況說明計(jì)算方法。
由于每一個(gè)車輪10的制動(dòng)力產(chǎn)生的橫擺力矩變化量Mfl、Mfr、Mrl、Mrr等于(a)由于制動(dòng)力引起的直接力矩產(chǎn)生的橫擺力矩變化量Mxfl、Mxfr、Mxrl、Mxrr；(b)由于每一個(gè)車輪10的橫向作用力的減小產(chǎn)生的橫擺力矩變化量Myfl、Myfr、Myrl、Myrr；以及(c)由于摩擦圓半徑變化而導(dǎo)致的每一個(gè)車輪10的橫向作用力變化產(chǎn)生的橫擺力矩變化量Mzfl、Mzfr、Mzrl、Mzrr的總和。
這里，橫擺力矩變化量Mzfl、Mzfr、Mzrl、Mzrr反映這樣一種現(xiàn)象，如果負(fù)荷在車輛中偏移，每一個(gè)車輪10的摩擦圓的半徑改變，這又導(dǎo)致每一個(gè)車輪10的橫向作用力中的變化，從而導(dǎo)致橫擺力矩變化量中的變化。
更具體地說，例如根據(jù)下列公式計(jì)算橫擺力矩變化量Mxfl、Mxfr、Mxrl、Mxrr。
由制動(dòng)力產(chǎn)生的直接力矩表示如下Mxfl＝T·fxfl/2Mxfr＝T·fxfr/2Mxrl＝T·fxrl/2Mxrr＝T·fxrr/2
例如根據(jù)下列公式計(jì)算由每一個(gè)車輪10的制動(dòng)力所引起的橫向作用力的減小產(chǎn)生的橫擺力矩變化量Myfl、Myfr、Myrl、Myrr。
Myfl＝-Lf·(μ·Afl-√(μ2·Afl2-fxfl2))Myfr＝-Lf·(μ·Afr-√(μ2·Afr2-fxfr2))Myrl＝Lr·(μ·Arl-√(μ2·Arl2-fxrl2))Myrr＝-Lr·(μ·Arr-√(μ2·Arr2-fxrr2))其中，Aflfzfl+H·fxfl/(2·L)Afrfzfr+H·fxfr/(2·L)Arlfzrl+H·fxrl/(2·L)Arrfzrr+H·fxrr/(2·L)例如根據(jù)下列公式計(jì)算在施加制動(dòng)力后由于縱向負(fù)荷偏移而引起的摩擦圓半徑改變的橫擺力矩變化量Mzfl、Mzfr、Mzrl、Mzrr。
Mzfl＝Lf·μ·H·fxfl/(2·L)Mzfr＝Lf·μ·H·fxfr/(2·L)Mzrl＝Lr·μ·H·fxrl/(2·L)Mzrr＝Lr·μ·H·fxrr/(2·L)作為總值的橫擺力矩變化量Mfl、Mfr、Mrl、Mrr由下列公式表示。
Mfl＝Mxfl+Myfl+MzflMfr＝Mxfr+Myfr+MzfrMrl＝Mxrl+Myrl+MzrlMrr＝Mxrr+Myrr+Mzrr接著，執(zhí)行圖25的步驟S54，基于上面得到的橫擺力矩變化量和目標(biāo)橫擺力矩Md之間的大小對(duì)比，通過根據(jù)需要校正暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0，計(jì)算用于每一個(gè)車輪10的最終目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx。
在本實(shí)施例中，當(dāng)目標(biāo)橫擺力矩Md的絕對(duì)值不超過一設(shè)定值(例如，300Nm)時(shí)，目標(biāo)橫擺力矩Md基本是由每一個(gè)車輪10的轉(zhuǎn)動(dòng)角控制來實(shí)現(xiàn)的(例如，通過控制車輪轉(zhuǎn)向參數(shù)，諸如前束角和前輪外傾角)。如果目標(biāo)橫擺力矩Md的絕對(duì)值超過設(shè)定值，橫擺力矩Md中不超過設(shè)定值的一部分是由每一個(gè)車輪10的轉(zhuǎn)動(dòng)角控制來實(shí)現(xiàn)的，橫擺力矩Md中超過設(shè)定值的一部分是通過控制每一個(gè)車輪10的縱向作用力來實(shí)現(xiàn)的(例如，通過控制由制動(dòng)器總成56產(chǎn)生的制動(dòng)力、通過發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力以及由動(dòng)力傳動(dòng)系產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力)。
更準(zhǔn)確地，在步驟S54中，基于上面計(jì)算得到的橫擺力矩變化量和目標(biāo)橫擺力矩Md中應(yīng)該由每一個(gè)車輪10的縱向作用力的控制實(shí)現(xiàn)的一部分之間的大小對(duì)比來校正暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0。為了便于說明，目標(biāo)橫擺力矩Md中應(yīng)該由于右輪和左輪10之間的縱向作用力的差異而出現(xiàn)的一部分被簡單地稱為目標(biāo)橫擺力矩Md。應(yīng)該理解的是，目標(biāo)橫擺力矩Md當(dāng)沿有助于車輛轉(zhuǎn)向的方向施加時(shí)被定義為正的。
更具體地說，在步驟S54中，當(dāng)上述計(jì)算的橫擺力矩變化量與目標(biāo)橫擺力矩Md相符，每一個(gè)車輪10的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0被確定為最終目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx。
如果計(jì)算的橫擺力矩變化量小于目標(biāo)橫擺力矩Md，那么在轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)上的用于右后輪和左后輪之一的制動(dòng)力增加Δfx，而在轉(zhuǎn)向外側(cè)上的用于右前輪和左前輪之一的制動(dòng)力減小Δfx，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)橫擺力矩Md。為此，計(jì)算Δfx。
在這種情況下，通過使內(nèi)側(cè)后輪的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0(當(dāng)它是正值則表示驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)它是負(fù)值則表示制動(dòng)力)減小Δfx以及使外側(cè)前輪的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0增加Δfx來計(jì)算最終目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx。對(duì)于其它輪，每一個(gè)車輪的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0同樣被設(shè)定最終目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx。
如果計(jì)算的橫擺力矩變化量大于目標(biāo)橫擺力矩Md，那么在轉(zhuǎn)向外側(cè)上的用于右前輪和左前輪之一的制動(dòng)力增加Δfx，而在轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)上的用于右后輪和左后輪之一的制動(dòng)力減小Δfx，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)橫擺力矩Md。為此，計(jì)算Δfx。
在這種情況下，通過使外側(cè)前輪的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0減小Δfx以及使內(nèi)側(cè)后輪的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0增加Δfx來計(jì)算最終目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx。對(duì)于其它輪，每一個(gè)車輪的暫定目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx0同樣被設(shè)定最終目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx。
從上述內(nèi)容中可以明顯地看出，根據(jù)本實(shí)施例，可建立目標(biāo)橫擺力矩Md，同時(shí)保持目標(biāo)單個(gè)縱向作用力的總量，即，目標(biāo)總縱向作用力。
在圖24所示目標(biāo)轉(zhuǎn)向控制變量計(jì)算單元372中，目標(biāo)前輪側(cè)偏角αfd和目標(biāo)后輪側(cè)偏角αrd被計(jì)算作為目標(biāo)轉(zhuǎn)向控制變量(相當(dāng)于關(guān)于橫向作用力的分配量)。
這里，目標(biāo)前輪側(cè)偏角αfd和目標(biāo)后輪側(cè)偏角αrd的每一個(gè)都表示一個(gè)分別表示前輪或者后輪的當(dāng)前偏角的變化量的相對(duì)值。
在目標(biāo)轉(zhuǎn)向控制變量計(jì)算單元372中，例如基于實(shí)際橫擺率yr和目標(biāo)橫擺率yrd之間的差異，計(jì)算目標(biāo)前輪側(cè)偏角αfd和目標(biāo)后輪側(cè)偏角αrd，以使在轉(zhuǎn)向控制下被施加在車輛上的橫擺力矩不大于目標(biāo)橫擺力矩Md的上述設(shè)定值。
在本發(fā)明中，根據(jù)下列公式計(jì)算目標(biāo)前輪側(cè)偏角αfd。
αfd＝kf·(yr-yrd)其中，“kf”是正的常數(shù)。
在本發(fā)明中，根據(jù)下列公式計(jì)算目標(biāo)后輪側(cè)偏角αrd。
αrd＝kr·(yr-yrd)其中，“kf”是負(fù)的常數(shù)。
在圖24所示目標(biāo)懸架控制變量計(jì)算單元374中，相對(duì)于每一個(gè)前輪和后輪的目標(biāo)彈簧常數(shù)、目標(biāo)吸震器阻尼系數(shù)和目標(biāo)側(cè)傾剛度被計(jì)算作為目標(biāo)懸架控制變量(相當(dāng)于上述與垂直作用力相關(guān)的分配量)。
例如根據(jù)下列公式計(jì)算每一個(gè)前輪的目標(biāo)彈簧常數(shù)。
Kfb0+Kfb1·√(gxd2+gyd2)-Kfb2·DF其中，Kfb0、Kfb1、Kfb2常數(shù)
DF偏移參數(shù)(其絕對(duì)值隨著車輛的橫擺運(yùn)動(dòng)的異常程度增加而增加的參數(shù)，如果異常類型是外側(cè)滑，則該參數(shù)為正值，并且如果異常類型是旋轉(zhuǎn)，則該參數(shù)為負(fù)值)。
偏移參數(shù)可作為實(shí)際橫擺率yr和目標(biāo)角速度yrd之間的偏差與實(shí)際橫擺率yr的符號(hào)的乘積的形式被計(jì)算。
例如根據(jù)下列公式計(jì)算每一個(gè)前輪的目標(biāo)吸震器阻尼系數(shù)。
Kfc0+Kfc1·√(gxd2+gyd2)-Kfc2·DF其中，Kfc0、Kfc1、Kfc2常數(shù)例如根據(jù)下列公式計(jì)算每一個(gè)前輪的目標(biāo)側(cè)傾剛度。
Kfr0+Kff1·√(gxd2+gyd2)-Kfr2·DF其中，Kfr0、Kfr1、Kfr2常數(shù)如上所述，這樣計(jì)算的目標(biāo)側(cè)傾剛度froll可被提供給目標(biāo)輪胎縱向作用力計(jì)算單元370，并且用于計(jì)算每一個(gè)車輪10的垂直作用力fz。
例如根據(jù)下列公式計(jì)算每一個(gè)后輪的目標(biāo)彈簧常數(shù)。
Krb0+Krb1·√(gxd2+gyd2)-Krb2·DF其中，Krb0、Krb1、Krb2常數(shù)例如根據(jù)下列公式計(jì)算每一個(gè)后輪的目標(biāo)吸震器阻尼系數(shù)。
Krc0+Krc1·√(gxd2+gyd2)-Krc2·DF其中，Kfc0、Kfc1、Kfc2常數(shù)例如根據(jù)下列公式計(jì)算每一個(gè)后輪的目標(biāo)側(cè)傾剛度。
Krr0+Krr1·√(gxd2+gyd2)-Krr2·DF其中，Krr0、Krr1、Krr2常數(shù)盡管上面已經(jīng)說明了上級(jí)分配單元340的功能，但是用于如圖3所示上級(jí)分配單元的模塊的內(nèi)容被示意性地示出在圖26的流程圖中。
在上級(jí)分配模塊中，最初，執(zhí)行步驟S71以如上所述計(jì)算目標(biāo)輪胎縱向作用力。該步驟S71構(gòu)成目標(biāo)輪胎縱向作用力計(jì)算單元370。
在下一個(gè)步驟S72中，計(jì)算上述目標(biāo)轉(zhuǎn)向控制變量。該步驟S72構(gòu)成目標(biāo)轉(zhuǎn)向控制變量計(jì)算單元372。在下面的步驟S73中，計(jì)算上述目標(biāo)懸架控制變量。該步驟S73構(gòu)成目標(biāo)懸架控制變量計(jì)算單元374。
這樣，執(zhí)行上級(jí)分配模塊的一個(gè)循環(huán)。
(2)下級(jí)分配單元342下級(jí)分配單元342適于將控制變量分配給發(fā)動(dòng)機(jī)14、變速器24和制動(dòng)器總成56，以實(shí)現(xiàn)由上級(jí)分配單元340確定的每一個(gè)車輪10的最終目標(biāo)單個(gè)縱向作用力fx。
如圖24中所示，下級(jí)分配單元342包括目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元380、目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元382和道路μ估算單元384。
a.目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元380在本實(shí)施例中，右前輪和左前輪是從動(dòng)輪，右后輪和左后輪是驅(qū)動(dòng)輪。當(dāng)最終單個(gè)縱向作用力(下面簡稱為“目標(biāo)縱向作用力”)fx是車輛加速作用力(即，用于使車輛加速的作用力)時(shí)，僅相對(duì)于右后輪和左后輪確定作為要傳送到從屬動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400的指令的目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩。
另外，考慮到變速器24的輸出轉(zhuǎn)矩通過差動(dòng)器單元28相等地被分配到右后輪和左后輪并且變速器24的輸出轉(zhuǎn)矩可被控制的范圍是有限的，確定目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩。
更具體地說，最初，根據(jù)下列公式計(jì)算不考慮輸出轉(zhuǎn)矩的可控制范圍的暫定目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd0。
ttd0＝max(fxrl，fxrr)·2·r/γ其中，
max(fxrl，fxrr)后左輪的目標(biāo)縱向作用力fxrl和后右輪的目標(biāo)縱向作用力fxrr中的較大的一個(gè)r每一個(gè)車輪10的輪胎半徑γ差動(dòng)器單元28的齒輪齒數(shù)比接下來，確定考慮輸出轉(zhuǎn)矩的可控制范圍的最終目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd。更具體地說，如果暫定目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd0大于該可控制的范圍的上限值LMTup，最終變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd被設(shè)定為上限值。如果暫定目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd0小于該可控制的范圍的下限值LMTlo，最終變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd被設(shè)定為下限值。如果暫定目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd0在可控制的范圍內(nèi)，最終變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd被設(shè)定為暫定目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩ttd0。另外，輸出轉(zhuǎn)矩的可控制的范圍的上限值LMTup和下限值LMTlo從下面說明的動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400提供(如圖24中所示)。
b.目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元382當(dāng)右前輪和左前輪的目標(biāo)縱向作用力fxfl、fxfr是車輛減速作用力(即，用于使車輛減速的作用力)時(shí)，目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元382輸出目標(biāo)縱向作用力fxfl、fxfr作為從屬于目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元382的制動(dòng)器控制單元402(如圖24中所示)的指令信號(hào)。
更具體地說，根據(jù)下面的公式分別計(jì)算要施加在左前輪和右前輪上的目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩btfl、btfr。
tbfl＝fxfl·rtbfr＝fxfr·r其中，r每一個(gè)車輪10的輪胎半徑。
另一方面，對(duì)于右后輪和左后輪，在考慮變速器24的輸出轉(zhuǎn)矩tt以及制動(dòng)轉(zhuǎn)矩存在的情況下確定作為要傳送到從屬制動(dòng)器控制單元402的指令信號(hào)。
更具體地說，分別根據(jù)下列公式計(jì)算要施加在左后輪和右后輪上的目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩btrl、btrr。
tbrl＝fxrl·r+tte/γ/2tbrr＝fxrr·r+tte/γ/2其中，tte是變速器24的輸出轉(zhuǎn)矩的估算值估算的輸出轉(zhuǎn)矩tte也是從動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400提供的。
c.道路μ估算單元384道路μ估算單元384適于基于從動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400和從屬于下級(jí)分配單元342的制動(dòng)器控制單元402(如圖24中所示)提供的信息以高精度估算道路μ。
在道路μ估算單元384中，基于作為車輛速度V和每一個(gè)車輪10的輪速之間的差值的車輪滑動(dòng)速度的絕對(duì)值相繼地檢測(cè)每一個(gè)車輪10的滑動(dòng)。更具體地說，對(duì)于每一個(gè)車輪，判斷該車輪滑動(dòng)速度是否在上一個(gè)控制循環(huán)中小于一設(shè)定值(例如，3km/h)，而在當(dāng)前控制循環(huán)中等于或者大于該設(shè)定值。如果為是，則在當(dāng)前循環(huán)中確定車輪滑動(dòng)剛剛開始。
如果在當(dāng)前循環(huán)中確定車輪滑動(dòng)已經(jīng)開始，對(duì)于被確定滑動(dòng)已經(jīng)開始的每一個(gè)車輪10，通過使估算的車輪作用力除以估算的垂直作用力估算道路μ。估算的車輪作用力是估算的縱向作用力和估算的橫向作用力的合力。利用上述公式計(jì)算估算的橫向作用力和估算的垂直作用力。
基于從動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400提供到下級(jí)分配單元342的變速器24的估算的輸出轉(zhuǎn)矩tte以及從制動(dòng)器控制單元402提供到下級(jí)分配單元342的左前輪、右前輪、左后輪和右后輪各自的估算的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩btfle、btfre、btrle、btrre計(jì)算估算的縱向作用力。
更具體地說，利用下列公式分別計(jì)算左前輪、右前輪、左后輪和右后輪各自的估算的縱向作用力fxfle、fxfre、fxrle和fxrre。
fxfle＝btfle/rfxfre＝btfre/rfxrle＝btrle/r+tte/γ/2fxrre＝btrre/r+tte/γ/2
接著，通過獲得估算的縱向作用力的平方和估算的橫向作用力的平方的和的平方根計(jì)算用于每一個(gè)車輪10的估算的車輪作用力。
這樣，以上述的方式高度精確地估算出道路μ。如果將高精度道路μ提供給等級(jí)高于下級(jí)分配單元342的部件，例如提供給上級(jí)分配單元340，提供的道路μ可用于幫助對(duì)上級(jí)部件使用的數(shù)學(xué)模型(例如，車輛模型、車輛車輪-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、車輛車輪-懸架系統(tǒng)模型)或者數(shù)學(xué)邏輯校正。
下級(jí)分配單元342的功能已經(jīng)如上所述。圖27是示意性地示出圖3中所示的下級(jí)分配模塊的內(nèi)容的流程圖。
在下級(jí)分配模塊中，最初，執(zhí)行步驟S101以計(jì)算如上所述的目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩。該步驟S101構(gòu)成目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元380。
接著，在步驟S102中計(jì)算上述目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。該步驟S102構(gòu)成目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元382。
接著，在步驟S103中以上述方式估算用于每一個(gè)車輪10的道路μ。該步驟S103構(gòu)成道路μ估算單元384。
以上述的方式執(zhí)行該下級(jí)分配模塊的一個(gè)循環(huán)。
(3)控制單元344控制單元344包括下列單元，如圖23中所示。
a.動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400適于基于從下級(jí)分配單元342提供的于動(dòng)力傳動(dòng)系相關(guān)的分配量控制用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器70(下文中稱為“發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器70”)和用于控制變速器的致動(dòng)器72(下文中稱為“變速器致動(dòng)器72”)。
下面參照示出動(dòng)力傳動(dòng)系控制模塊(如圖3中所示)的內(nèi)容的圖28的流程圖說明動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400的功能。
在動(dòng)力傳動(dòng)系控制模塊中，首先執(zhí)行步驟S131以確定目標(biāo)變速器檔位。更具體地說，當(dāng)?shù)缆乏谈哂谝辉O(shè)定值(例如0.6)時(shí)，基于車輛速度V和加速行程，根據(jù)檔位變化總則確定要由變速器24建立的目標(biāo)檔位。當(dāng)?shù)缆乏痰扔诨蛘咝∮谠撛O(shè)定值時(shí)，目標(biāo)檔位被設(shè)定為比根據(jù)檔位變化總則確定的目標(biāo)檔位高一檔的檔位。
當(dāng)變速器28需要換低檔以建立確定的目標(biāo)檔位時(shí)，在步驟S131中還確定是否可通過在允許的范圍內(nèi)(例如在10％的范圍內(nèi)減小目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩)向下調(diào)節(jié)目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩來避免換低檔。這樣，避免頻繁地?fù)Q低檔，從而提高車輛的舒適性。應(yīng)該注意的是，動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400被授權(quán)在一可允許的范圍內(nèi)校正從等級(jí)高于控制單元400的下級(jí)分配單元342提供的指令值。
在下一個(gè)步驟S132中，計(jì)算目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。更具體地說，通過使目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩除以變速器28的齒輪齒數(shù)比并且還使除得的結(jié)果除以估算的液力變矩器22的變矩比來計(jì)算目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。基于通過使液力變矩器22的輸出軸的轉(zhuǎn)速除以發(fā)動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速得到的速比估算該估算的變矩比。速比和估算的變矩比之間關(guān)系的一個(gè)示例示出在圖29的表中。
接著，在步驟S133中，將用于實(shí)現(xiàn)確定的目標(biāo)變速器檔位和目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的指令值分別傳送到變速器致動(dòng)器72和發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器70。
以上述的一種方式，執(zhí)行動(dòng)力傳動(dòng)系控制模塊的一個(gè)循環(huán)。
如上所述且如圖24中所示，動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400被設(shè)計(jì)成將該可控制范圍的上限值LMPup和下限值LMTlo提供給目標(biāo)變速器輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元380，并且將估算的輸出轉(zhuǎn)矩tte提供給目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元382和道路μ估算單元384。
b.制動(dòng)器控制單元402制動(dòng)器控制單元402使得計(jì)算機(jī)90運(yùn)行如圖3中所示的制動(dòng)器控制模塊，以便輸出用于獲得與各個(gè)車輪10相關(guān)的制動(dòng)器致動(dòng)器80中的目標(biāo)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩btfl、btfr、btrl、btrr的指令值。
如果制動(dòng)器總成56是一種摩擦部件在壓力作用下壓靠在隨每一個(gè)車輪10轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體上的制動(dòng)器總成，可根據(jù)下列公式計(jì)算每一個(gè)車輪10的目標(biāo)制動(dòng)器壓力bpfl、bpfr、bprl、bprr。
bpfl＝btfl·kbf
bpfr＝btfr·kbfbprl＝btrl·kbrbprr＝btrr·kbr其中kbf為用于右前輪和左前輪的制動(dòng)器56設(shè)定的制動(dòng)器換算系數(shù)(已知)kbr為用于右后輪和左后輪的制動(dòng)器56設(shè)定的制動(dòng)器換算系數(shù)(已知)c.轉(zhuǎn)向控制單元404轉(zhuǎn)向控制單元404適于基于從上級(jí)分配單元340提供的與轉(zhuǎn)向相關(guān)的分配量控制用于轉(zhuǎn)向反作用力施加裝置的致動(dòng)器74、用于前部轉(zhuǎn)向裝置的致動(dòng)器76和用于后部轉(zhuǎn)向裝置的致動(dòng)器78。
現(xiàn)將參照示出如圖3中所示的轉(zhuǎn)向控制模塊的內(nèi)容的圖30的流程圖說明轉(zhuǎn)向控制單元404的功能。
在轉(zhuǎn)向控制模塊中，首先執(zhí)行步驟S151以基于從上級(jí)分配單元340提供的目標(biāo)前輪側(cè)偏角αfd和目標(biāo)后輪側(cè)偏角αrd計(jì)算目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)向角δfd和目標(biāo)后輪轉(zhuǎn)向角δrd。
在本實(shí)施例中，根據(jù)下列公式計(jì)算目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)向角δfd和目標(biāo)后輪轉(zhuǎn)向角δrd。
δfd＝β+Lf·yr/V-αfdδrd＝β-Lr·yr/V-αrd接下來，在步驟S152中高度精確地估算道路μ。該步驟S152構(gòu)成如圖24中所示的道路μ估算單元420。在本實(shí)施例中，基于每一個(gè)車輪10的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩，利用可說明車輪動(dòng)態(tài)特性的車輛-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型估算與右前輪和左前輪相關(guān)的道路μ。
更具體地說，如在日本未審定公開專利公開No.6-221968中所說明的，利用該自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩相對(duì)于每一個(gè)車輪10的轉(zhuǎn)彎方向應(yīng)力的增大速度(斜率)隨道路μ不同的現(xiàn)象，基于轉(zhuǎn)彎方向應(yīng)力和自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系估算道路μ。
這里，例如可基于橫向加速度gy和橫擺角加速度dyr估算轉(zhuǎn)彎方向應(yīng)力，如在上述公開文獻(xiàn)中所述。如在上述公開文獻(xiàn)中所述，例如可通過在前部轉(zhuǎn)向裝置50中測(cè)量作用在右前輪和左前輪之間的軸向力來估算自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩。
接著，執(zhí)行步驟S153以利用轉(zhuǎn)向反作用力施加裝置48確定應(yīng)該表現(xiàn)在轉(zhuǎn)向盤44中的目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。例如，基于車輛狀態(tài)量如轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角θ、前輪轉(zhuǎn)向角δf、角δf的變化率以及道路μ，根據(jù)預(yù)定規(guī)則確定目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。
在下面的步驟S154中，將用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)向角δfd、目標(biāo)后輪轉(zhuǎn)向角δrd和目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的指令值分別傳送到前部轉(zhuǎn)向裝置50、后部轉(zhuǎn)向裝置52和轉(zhuǎn)向反作用力施加裝置48。
從而，運(yùn)行該轉(zhuǎn)向控制模塊的一個(gè)循環(huán)。
d.懸架控制單元406懸架控制單元406使得計(jì)算機(jī)90執(zhí)行如圖3中所示的懸架控制模塊，以將用于實(shí)現(xiàn)從上級(jí)分配單元340提供的各種控制變量的指令值傳送到與各個(gè)車輪10相關(guān)的懸架致動(dòng)器82。
盡管沒有指令從上級(jí)分配單元340傳送，但懸架控制單元406獨(dú)立地將用于控制懸掛系統(tǒng)62的指令值輸出到懸架致動(dòng)器82。
在致動(dòng)器70至82中，現(xiàn)將詳細(xì)說明發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器70、變速器致動(dòng)器72和制動(dòng)器致動(dòng)器80。
發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器70包括控制單元和驅(qū)動(dòng)單元(例如，電動(dòng)機(jī))。控制單元適于根據(jù)預(yù)定規(guī)則確定用于實(shí)現(xiàn)從動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400提供的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。目標(biāo)控制值可包括節(jié)氣門開度、燃料噴射量、點(diǎn)火正時(shí)、配氣正時(shí)、氣門升程量等。
變速器致動(dòng)器72也包括控制單元和驅(qū)動(dòng)單元(例如，電磁閥)?？刂茊卧m于將用于建立從動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元400提供的目標(biāo)檔位的信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)單元，以便使該驅(qū)動(dòng)單元響應(yīng)于該信號(hào)驅(qū)動(dòng)變速器，從而建立目標(biāo)檔位。
制動(dòng)器致動(dòng)器80也包括控制單元和驅(qū)動(dòng)單元(例如，電磁閥和電動(dòng)機(jī))。控制單元適于將用于實(shí)現(xiàn)從制動(dòng)控制單元402提供的目標(biāo)制動(dòng)器壓力的信號(hào)輸出到該驅(qū)動(dòng)單元，以便該驅(qū)動(dòng)單元響應(yīng)于該信號(hào)驅(qū)動(dòng)每一個(gè)車輪10的制動(dòng)器總成，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)制動(dòng)器壓力。
在本實(shí)施例中，從上級(jí)指令部分210提供到下級(jí)指令部分212的目標(biāo)縱向加速度gx6是一個(gè)數(shù)值而不是一個(gè)范圍。但是，目標(biāo)縱向加速度gx6可采用覆蓋多個(gè)值的范圍的形式。
在這種情況下，下級(jí)指令部分212可在目標(biāo)縱向加速度gx6的范圍內(nèi)選擇多個(gè)離散數(shù)值，利用上述方法相對(duì)于各個(gè)離散數(shù)值計(jì)算最終目標(biāo)縱向加速度gxd，并從計(jì)算的多個(gè)最終目標(biāo)縱向加速度gxd中選擇一個(gè)。
用于從目標(biāo)縱向加速度gxd中選擇一個(gè)的條件可包括使要選擇的目標(biāo)縱向加速度gxd位于原始目標(biāo)縱向加速度gx6的范圍內(nèi)的條件以及使致動(dòng)器的能耗達(dá)到最小的條件。
當(dāng)目標(biāo)縱向加速度gx6采用覆蓋多個(gè)值的范圍的形式時(shí)，加速度gx6的范圍例如可根據(jù)駕駛員的偏好而改變。
另外，如果目標(biāo)縱向加速度gx6是正的，這意味著車輛需要加速，那么目標(biāo)縱向加速度gx6可采用范圍的形式，但如果目標(biāo)縱向加速度gx6是負(fù)的，這意味著車輛需要減速，目標(biāo)縱向加速度gx6可是一個(gè)數(shù)值而不是一個(gè)范圍。
對(duì)于上述布置，當(dāng)車輛需要減速時(shí)，目標(biāo)縱向加速度gx6的大小很可能由下級(jí)指令部分212和執(zhí)行部分214準(zhǔn)確或者符合實(shí)際地實(shí)現(xiàn)，從而可容易地提高車輛的安全性。
在本實(shí)施例中，該集成車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件配置以一種具有多個(gè)等級(jí)的分級(jí)結(jié)構(gòu)形式系統(tǒng)地布置，并且由計(jì)算機(jī)90在每一個(gè)等級(jí)處運(yùn)行的模塊使用可用于計(jì)算機(jī)90進(jìn)行計(jì)算的能夠反映直接從屬于該等級(jí)的模塊具有的特征和相鄰等級(jí)的模塊相互之間影響的最小模型。另外，每一個(gè)等級(jí)將通過這種計(jì)算得到的指令值提供到直接下級(jí)。
在本實(shí)施例中，不僅沿從上級(jí)到下級(jí)的正向傳送信息(如圖23中具有箭頭的實(shí)線表示)，也可沿從下級(jí)到上級(jí)的反向傳送信息(如圖23中具有箭頭的虛線表示)。
在兩個(gè)方向上進(jìn)行信息傳送以使上級(jí)檢查或者考慮從上級(jí)到下級(jí)產(chǎn)生的指令值由下級(jí)實(shí)現(xiàn)的程度，從而使上級(jí)優(yōu)先了解，用以提高上級(jí)確定指令值的準(zhǔn)確性。
例如，當(dāng)上級(jí)分配單元340或者下級(jí)分配單元342利用道路μ的估算值確定指令值，并將確定的指令值提供給控制單元344時(shí)，道路μ的實(shí)際值可低于該估算值。在這種情況下，來自于上級(jí)分配單元340或者下級(jí)分配單元342的指令值可不是由控制單元344以足夠高的準(zhǔn)確性實(shí)現(xiàn)的，這是由于估算道路μ的準(zhǔn)確性不足。
在上述情況下，控制單元344將表示指令值的實(shí)際完成程度的信息返回上級(jí)分配單元340或者下級(jí)分配單元342。接著，上級(jí)分配單元340或者下級(jí)分配單元342基于先前產(chǎn)生的指令值的實(shí)際完成程度校正用于確定該指令值的數(shù)學(xué)模型(例如車輪模型或者輪胎模型)。
在本實(shí)施例中，該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入側(cè)和輸出側(cè)可通過一種電子路徑(electric path)相互連接。例如在電子路徑存在故障的情況下，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的功能可能不能被保持。
考慮到上述情況，在本實(shí)施例中準(zhǔn)備了一個(gè)用于緊急情況的備用系統(tǒng)。對(duì)于提供的備用系統(tǒng)，駕駛信息獲取系統(tǒng)120和致動(dòng)器70至82在緊急情況下直接相互連接，以使致動(dòng)器70至82能夠根據(jù)駕駛信息被操作。
圖31示出了該備用系統(tǒng)的一個(gè)示例。在緊急情況下，備用系統(tǒng)用于將來自于加速行程傳感器130的信號(hào)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器70和變速器致動(dòng)器72，并且將來自于發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器176的信號(hào)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器70和變速器致動(dòng)器72。另外，在緊急情況下，來自于制動(dòng)力傳感器134的信號(hào)被提供給制動(dòng)器致動(dòng)器80，并且來自于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器140的信號(hào)被提供給用于前部轉(zhuǎn)向裝置的致動(dòng)器76，如圖31所示。
在圖31的備用系統(tǒng)中，在緊急情況下，根據(jù)加速形成傳感器130的檢測(cè)值和發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器176的檢測(cè)值依照預(yù)定關(guān)系確定目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器70以實(shí)現(xiàn)確定的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。
另外，在緊急情況下，根據(jù)加速行程傳感器130的檢測(cè)值和發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器176的檢測(cè)值依照預(yù)定關(guān)系確定目標(biāo)檔位，并且控制變速器致動(dòng)器72以實(shí)現(xiàn)確定的目標(biāo)檔位。
另外，在緊急情況下，根據(jù)制動(dòng)力傳感器134的檢測(cè)值依照預(yù)定關(guān)系確定目標(biāo)制動(dòng)力(例如，在制動(dòng)器總成56是壓力型的情況下的目標(biāo)制動(dòng)器壓力，或者在制動(dòng)器總成56是電動(dòng)型的情況下的目標(biāo)電動(dòng)機(jī)功率信號(hào))，并且控制制動(dòng)器致動(dòng)器80以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)制動(dòng)力。
另外，在緊急情況下，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器140的檢測(cè)值依照預(yù)定關(guān)系確定目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)向角，并控制用于前部轉(zhuǎn)向裝置的致動(dòng)器82以實(shí)現(xiàn)確定的目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)向角。目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)向角例如可通過使轉(zhuǎn)向角度傳感器140的檢測(cè)值除以固定的或者可變的轉(zhuǎn)向齒輪齒數(shù)比確定。
盡管已經(jīng)參照其示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于該示例性實(shí)施例或者構(gòu)造的細(xì)節(jié)，可在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下進(jìn)行各種改進(jìn)、修改或者變型。
權(quán)利要求
1.一種集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于與駕駛員駕駛車輛相關(guān)的駕駛相關(guān)信息通過利用計(jì)算機(jī)以集成方式控制多個(gè)致動(dòng)器，以便在車輛中執(zhí)行多種車輛運(yùn)動(dòng)控制，其中在所述集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件配置中，至少所述軟件配置包括以在從駕駛員到所述多個(gè)致動(dòng)器的方向上具有多個(gè)等級(jí)的分級(jí)結(jié)構(gòu)形式布置的多個(gè)部分；所述多個(gè)部分包括(a)處于作為所述等級(jí)之一的第一等級(jí)的指令部分，所述指令部分適于基于所述駕駛相關(guān)信息確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量，(b)處于比所述第一等級(jí)低的第二等級(jí)的執(zhí)行部分，所述執(zhí)行部分適于接收作為來自于所述指令部分的指令的所述目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并通過所述多個(gè)致動(dòng)器的至少之一執(zhí)行接收的指令；所述指令部分包括都適于產(chǎn)生用于以集成方式控制所述多個(gè)致動(dòng)器的指令的上級(jí)指令部分和下級(jí)指令部分，所述上級(jí)指令部分基于所述駕駛相關(guān)信息在不考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并將確定的第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量提供給所述下級(jí)指令部分，所述下級(jí)指令部分基于從所述上級(jí)指令部分接收的所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量在考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并將確定的第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量提供給所述執(zhí)行部分；以及所述上級(jí)指令部分、所述下級(jí)指令部分以及所述執(zhí)行部分通過使計(jì)算機(jī)運(yùn)行在所述軟件配置上相互獨(dú)立的多個(gè)模塊執(zhí)行分配給所述各個(gè)部分的特定功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述駕駛相關(guān)信息包括(a)與駕駛員進(jìn)行駕駛操作相關(guān)的駕駛信息；和(b)與車輛的狀態(tài)量相關(guān)的車輛信息和與會(huì)影響車輛運(yùn)動(dòng)的車輛周圍環(huán)境相關(guān)的環(huán)境信息的至少之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述車輛包括(a)適于獲取與駕駛員進(jìn)行駕駛操作相關(guān)的駕駛信息的駕駛信息獲取系統(tǒng)；和(b)適于獲取與車輛的狀態(tài)量相關(guān)的車輛信息的車輛信息獲取系統(tǒng)和適于獲取與會(huì)影響車輛運(yùn)動(dòng)的車輛周圍環(huán)境相關(guān)的環(huán)境信息的環(huán)境信息獲取系統(tǒng)的至少之一；以及所述上級(jí)指令部分基于(c)獲取的駕駛信息，和(d)獲取的車輛信息和獲取的環(huán)境信息的至少之一確定所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上級(jí)指令部分基于(a)獲取的駕駛信息和(b)獲取的車輛信息和獲取的環(huán)境信息的至少之一確定與要確定的所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量相關(guān)的多個(gè)候選值，并根據(jù)一組預(yù)定規(guī)則基于確定的多個(gè)候選值確定所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量與車輛的縱向加速度相關(guān)；并且所述多個(gè)候選值包括(a)基于獲取的駕駛信息確定的第一目標(biāo)縱向加速度，和(b)基于獲取的車輛信息和獲取的環(huán)境信息的至少之一確定的第二目標(biāo)縱向加速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)；并且所述多個(gè)候選值包括(a)基于獲取的駕駛信息確定的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，和(b)基于獲取的車輛信息和獲取的環(huán)境信息的至少之一確定的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)向角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量包括與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量和與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述上級(jí)指令部分將使在車輛行駛的路線上的車輛的位置和其速度之間的車輛位置-速度關(guān)系的最佳化優(yōu)先于車輛性能穩(wěn)定性的目標(biāo)車輛狀態(tài)量確定為所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量；以及所述下級(jí)指令部分基于確定的所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量將使車輛性能穩(wěn)定性優(yōu)先于所述車輛位置-速度關(guān)系的最佳化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量確定為所述第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述上級(jí)指令部分將所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量確定為可在一允許范圍內(nèi)變化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量；以及所述下級(jí)指令部分將所述第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量確定為從所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量的所述允許范圍內(nèi)選擇的一個(gè)目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量包括與車輛的縱向加速度相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量和與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的目標(biāo)車輛狀態(tài)量；并且所述上級(jí)指令部分將與車輛的縱向加速度相關(guān)的所述目標(biāo)車輛狀態(tài)量確定為可在一允許范圍內(nèi)變化的目標(biāo)車輛狀態(tài)量，并將與車輛的轉(zhuǎn)向角相關(guān)的所述目標(biāo)車輛狀態(tài)量確定為不具有一允許范圍的目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上級(jí)指令部分基于駕駛員的意圖和會(huì)影響車輛運(yùn)動(dòng)的車輛周圍環(huán)境的至少之一改變所述允許范圍的寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述上級(jí)指令部分基于輸入信息通過利用不涉及車輛動(dòng)態(tài)特性而簡單說明車輛運(yùn)動(dòng)的簡單車輛模型確定所述第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量；以及所述下級(jí)指令部分基于輸入信息通過利用比所述簡單車輛模型更精確地說明車輛運(yùn)動(dòng)以反映車輛動(dòng)態(tài)特性的更精確車輛模型確定所述第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行部分基于輸入信息通過利用說明與作用在車輪上的縱向作用力、橫向作用力和垂直作用力中的至少所述縱向作用力和所述橫向作用力相關(guān)的車輛車輪運(yùn)動(dòng)的車輛模型確定通過其可使所述多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)所述第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量的控制變量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上級(jí)指令部分、所述下級(jí)指令部分和所述執(zhí)行部分的至少之一的每一個(gè)部分都基于從等級(jí)比所述每一個(gè)部分高的部分接收的信息通過利用說明車輛運(yùn)動(dòng)和車輛車輪運(yùn)動(dòng)的至少之一的模型確定要傳送到等級(jí)比所述每一個(gè)部分低的部分的信息，并基于要傳送到等級(jí)比所述每一個(gè)部分低的部分的信息中的誤差校正所述模型。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述執(zhí)行部分包括以在從所述下級(jí)指令部分到所述多個(gè)致動(dòng)器的方向上具有多個(gè)等級(jí)的分級(jí)結(jié)構(gòu)形式布置的多個(gè)單元；所述多個(gè)單元包括(a)處于作為所述等級(jí)之一的第一等級(jí)的分配單元，所述分配單元適于將通過其可使所述多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)從所述下級(jí)指令部分提供的所述第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量的控制變量分配給所述多個(gè)致動(dòng)器，以及(b)處于比所述第一等級(jí)低的第二等級(jí)的控制單元，所述控制單元適于控制所述多個(gè)致動(dòng)器以便實(shí)現(xiàn)從所述分配單元提供的所述控制變量；所述分配單元包括(c)相對(duì)于所有所述多個(gè)致動(dòng)器設(shè)置的上級(jí)分配單元，它用于以集成方式將通過其可使所述多個(gè)致動(dòng)器被控制以實(shí)現(xiàn)從所述下級(jí)指令部分提供的所述第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量的控制變量分配給所有所述多個(gè)致動(dòng)器，(d)相對(duì)于所述多個(gè)致動(dòng)器中的一部分設(shè)置的下級(jí)分配單元，它用于將從所述上級(jí)分配單元提供的所述控制變量分配給所述多個(gè)致動(dòng)器中的一部分；所述控制單元包括多個(gè)單個(gè)控制單元，第一組單個(gè)控制單元被設(shè)置在從屬于關(guān)于所述多個(gè)致動(dòng)器中的一部分的所述下級(jí)分配單元的等級(jí)，第二組單個(gè)控制單元被設(shè)置在從屬于關(guān)于其余致動(dòng)器的所述上級(jí)分配單元的等級(jí)；以及所述上級(jí)分配單元、所述下級(jí)分配單元和所述控制單元通過使計(jì)算機(jī)運(yùn)行在所述軟件配置上相互獨(dú)立的多個(gè)模塊執(zhí)行分配給所述各個(gè)單元的特定功能。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述多個(gè)致動(dòng)器被根據(jù)由每一個(gè)致動(dòng)器作用在車輛的每一個(gè)部件上的物理量的類型分成多個(gè)組；并且所述下級(jí)分配單元被相對(duì)于所述多組致動(dòng)器中的至少一組設(shè)置，其中每組致動(dòng)器包含兩個(gè)或者更多個(gè)致動(dòng)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述多個(gè)致動(dòng)器包括控制車輛車輪的縱向作用力、橫向作用力和垂直作用力中的至少所述縱向作用力和所述橫向作用力的多個(gè)車輪相關(guān)致動(dòng)器；并且所述上級(jí)分配單元將所述控制變量分配給所述多個(gè)車輪相關(guān)致動(dòng)器，以使所述控制變量包括與所述縱向作用力相關(guān)的縱向作用力分量、與所述橫向作用力相關(guān)的橫向作用力分量和與所述垂直作用力相關(guān)的垂直作用力分量中的至少所述縱向作用力分量和所述橫向作用力分量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成式車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中軟件配置以分級(jí)結(jié)構(gòu)形式形成，并且包括(a)適于基于駕駛相關(guān)信息確定目標(biāo)車輛狀態(tài)量的指令部分，(b)適于接收作為來自該指令部分的指令的目標(biāo)車輛狀態(tài)量并利用多個(gè)致動(dòng)器執(zhí)行該指令的執(zhí)行部分。所述指令部分包括適于基于駕駛相關(guān)信息在不考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定第一目標(biāo)車輛狀態(tài)量的上級(jí)指令部分和適于在考慮車輛動(dòng)態(tài)特性的情況下確定第二目標(biāo)車輛狀態(tài)量的下級(jí)指令部分。
文檔編號(hào)B60W10/184GK1608011SQ02826113
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2002年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者鯉淵健, 宮后升一 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社