道路坡度估計(jì)仲裁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及道路坡度估計(jì)仲裁。一種車輛和車輛系統(tǒng)設(shè)置有控制器，控制器被配置成：基于第一估計(jì)、第二估計(jì)和第三估計(jì)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生指示道路坡度的輸出。當(dāng)車輛速度小于速度閾值且指示縱向加速度的輸入可用時(shí)，道路坡度基于第一估計(jì)。當(dāng)車輛速度大于速度閾值且縱向加速度可用時(shí)，道路坡度基于第二估計(jì)。當(dāng)縱向加速度不可用時(shí)，道路坡度基于第三估計(jì)。
【專利說明】道路坡度估計(jì)仲裁
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及一種車輛系統(tǒng)以及用于估計(jì)道路坡度和車輛質(zhì)量的方法。【背景技術(shù)】
[0002]道路坡度和車輛質(zhì)量是影響多個(gè)車輛控制功能的兩個(gè)參數(shù)。這樣的功能包括動(dòng)力傳動(dòng)系控制、能量管理控制、變速器控制、制動(dòng)控制及穩(wěn)定性控制。例如，傳統(tǒng)的車輛包括提供用于推進(jìn)車輛的扭矩的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也通過變速器將扭矩提供給驅(qū)動(dòng)車輪。這樣的扭矩被稱為蠕動(dòng)扭矩。當(dāng)車輛在斜面上停止時(shí)，該蠕動(dòng)扭矩對(duì)由制動(dòng)系統(tǒng)施加的扭矩(制動(dòng)扭矩)進(jìn)行補(bǔ)充，以使車輛保持在靜止位置。如果在車輛在斜面上停止時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，則發(fā)動(dòng)機(jī)的蠕動(dòng)扭矩可消失，且會(huì)需要附加制動(dòng)扭矩以保持車輛的位置并防止車輛向后滾動(dòng)。需要的附加制動(dòng)扭矩的量基于道路坡度和車輛質(zhì)量。
[0003]微混合動(dòng)力車輛可啟用停止/起動(dòng)策略，以用于在驅(qū)動(dòng)事件期間起動(dòng)和停止車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)。如果不需要功率(例如，在交通信號(hào)燈處等待時(shí))，則關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。只要需要功率，就自動(dòng)重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。通過避免不必要的發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，將提高車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。具有起動(dòng)/停止功能的微混合動(dòng)力車輛可調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力，以當(dāng)在車輛在斜面上停止的同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)保持車輛的位置。這樣的微混合動(dòng)力車輛估計(jì)道路坡度和車輛質(zhì)量，并基于這些估計(jì)來調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，一種車輛設(shè)置有控制器，控制器被配置成:基于第一估計(jì)、第二估計(jì)和第三估計(jì)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生指示道路坡度的輸出。當(dāng)車輛速度小于速度閾值且指示縱向加速度的輸入可用時(shí)，道路坡度基于第一估計(jì)。當(dāng)車輛速度大于速度閾值且縱向加速度可用時(shí)，道路坡度基于第二估計(jì)。當(dāng)縱向加速度不可用時(shí)，道路坡度基于第三估計(jì)。
[0005]在另一實(shí)施例中，一種車輛系統(tǒng)設(shè)置有控制器，控制器被配置成:基于靜態(tài)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)和動(dòng)態(tài)估計(jì)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生指示道路坡度的輸出。當(dāng)車輛速度小于速度閾值時(shí)，道路坡度基于靜態(tài)估計(jì)。當(dāng)車輛速度大于速度閾值時(shí)，道路坡度基于運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)。當(dāng)縱向加速度不可用時(shí)，道路坡度基于動(dòng)態(tài)估計(jì)?？刂破鬟€被配置成:產(chǎn)生指示與選擇的估計(jì)對(duì)應(yīng)的品質(zhì)因子的輸出。
[0006]在另一實(shí)施例中，提供一種用于仲裁道路坡度估計(jì)的方法?；陟o態(tài)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)和動(dòng)態(tài)估計(jì)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生指示道路坡度的輸出，當(dāng)車輛速度小于速度閾值時(shí)應(yīng)用靜態(tài)估計(jì)，當(dāng)車輛速度大于速度閾值時(shí)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)，當(dāng)縱向加速度不可用時(shí)應(yīng)用動(dòng)態(tài)估計(jì)。還產(chǎn)生指示與選擇的估計(jì)對(duì)應(yīng)的品質(zhì)因子的輸出。
[0007]—種車輛包括控制器，控制器被配置成:基于第一估計(jì)、第二估計(jì)和第三估計(jì)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生指示道路坡度的輸出，當(dāng)車輛速度小于速度閾值且指示縱向加速度的輸入可用時(shí)應(yīng)用第一估計(jì)，當(dāng)車輛速度大于速度閾值且縱向加速度可用時(shí)應(yīng)用第二估計(jì)，當(dāng)縱向加速度不可用時(shí)應(yīng)用第三估計(jì)。[0008]道路坡度獨(dú)立于車輛俯仰角。
[0009]所述車輛還包括:慣性傳感器，用于提供指示縱向加速度的信號(hào)，其中，第一估計(jì)包括基于縱向加速度的靜態(tài)道路坡度估計(jì)。
[0010]第二估計(jì)包括基于車輛速度和縱向加速度的運(yùn)動(dòng)學(xué)道路坡度估計(jì)。
[0011]第三估計(jì)包括基于車輪扭矩和車輪力中的至少一個(gè)以及車輛速度的動(dòng)態(tài)道路坡度估計(jì)。
[0012]控制器還被配置成:產(chǎn)生指示與估計(jì)對(duì)應(yīng)的道路坡度的輸出，所述估計(jì)的估計(jì)輸出在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)被更新。
[0013]每個(gè)估計(jì)還包括估計(jì)品質(zhì)因子，其中，估計(jì)品質(zhì)因子指示對(duì)應(yīng)的估計(jì)的精度和可用性，其中，控制器還被配置成:部分地基于估計(jì)品質(zhì)因子而選擇估計(jì)。
[0014]控制器還被配置成:當(dāng)?shù)谝还烙?jì)品質(zhì)因子等于第三估計(jì)品質(zhì)因子時(shí)，選擇第一估計(jì)。
[0015]控制器還被配置成:當(dāng)?shù)诙烙?jì)品質(zhì)因子等于第三估計(jì)品質(zhì)因子時(shí)，選擇第二估計(jì)。
[0016]控制器還被配置成:基于選擇的估計(jì)的估計(jì)品質(zhì)因子而產(chǎn)生指示道路坡度品質(zhì)因子的輸出。
[0017]一種車輛系統(tǒng)包括控制器，控制器被配置成:基于靜態(tài)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)和動(dòng)態(tài)估計(jì)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生指示道路坡度的輸出，當(dāng)車輛速度小于速度閾值時(shí)應(yīng)用靜態(tài)估計(jì)，當(dāng)車輛速度大于速度閾值時(shí)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)，當(dāng)縱向加速度不可用時(shí)應(yīng)用動(dòng)態(tài)估計(jì)；產(chǎn)生指示與選擇的估計(jì)對(duì)應(yīng)的品質(zhì)因子的輸出。
[0018]每個(gè)估計(jì)還包括估計(jì)品質(zhì)因子，其中，估計(jì)品質(zhì)因子指示對(duì)應(yīng)的估計(jì)的精度和可用性，其中，控制器還被配置成:選擇估計(jì)，所述估計(jì)的估計(jì)品質(zhì)因子大于與其他估計(jì)相關(guān)的估計(jì)品質(zhì)因子。
[0019]靜態(tài)品質(zhì)因子基于縱向加速度的導(dǎo)數(shù)。
[0020]運(yùn)動(dòng)學(xué)品質(zhì)因子基于與車輛速度和縱向加速度相關(guān)的品質(zhì)因子。
[0021]動(dòng)態(tài)品質(zhì)因子基于與車輪扭矩和車輪速度中的至少一個(gè)以及車輛速度相關(guān)的品質(zhì)因子。
[0022]一種用于仲裁道路坡度估計(jì)的方法包括:基于靜態(tài)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)和動(dòng)態(tài)估計(jì)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生指示道路坡度的輸出，當(dāng)車輛速度小于速度閾值時(shí)應(yīng)用靜態(tài)估計(jì)，當(dāng)車輛速度大于速度閾值時(shí)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)，當(dāng)縱向加速度不可用時(shí)應(yīng)用動(dòng)態(tài)估計(jì)；產(chǎn)生指示與選擇的估計(jì)對(duì)應(yīng)的品質(zhì)因子的輸出。
[0023]所述方法還包括:當(dāng)對(duì)應(yīng)的估計(jì)的導(dǎo)數(shù)大于估計(jì)閾值的持續(xù)時(shí)間比預(yù)定時(shí)間段長時(shí)，減小與運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)和動(dòng)態(tài)估計(jì)中的至少一個(gè)相關(guān)的估計(jì)品質(zhì)因子。
[0024]所述方法還包括:響應(yīng)于車輛速度小于低速度閾值而將道路坡度鎖定到選擇的估計(jì)的當(dāng)前值。
[0025]所述方法還包括:當(dāng)鎖定的道路坡度和選擇的估計(jì)之間的差大于閾值差時(shí)，減小品質(zhì)因子。
[0026]所述方法還包括:當(dāng)鎖定的道路坡度和選擇的估計(jì)之間的差大于第二閾值差時(shí)，將品質(zhì)因子設(shè)置為指示道路坡度不可用的低值，其中，第二閾值差大于所述閾值差。[0027]這樣，通過從多個(gè)不同的估計(jì)(靜態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)態(tài))中仲裁或選擇道路坡度估計(jì)，使車輛系統(tǒng)優(yōu)于現(xiàn)有的系統(tǒng)。每個(gè)道路坡度估計(jì)適合于不同的車輛狀況。通過在這些不同的估計(jì)之間進(jìn)行仲裁，車輛系統(tǒng)在寬的車輛狀況范圍內(nèi)提供道路坡度估計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有用于估計(jì)道路坡度和車輛質(zhì)量的車輛系統(tǒng)的車輛的示意圖；
[0029]圖2是圖1的車輛被示出為位于以一定坡度傾斜的道路上的側(cè)視圖；
[0030]圖3是圖1的車輛的仰視圖；
[0031]圖4是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的如由圖1的車輛系統(tǒng)執(zhí)行的用于仲裁道路坡度估計(jì)的方法的示意性框圖；
[0032]圖5A至圖5E是示出由圖4的方法控制的道路坡度估計(jì)的時(shí)間圖；
[0033]圖6是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于仲裁道路坡度估計(jì)的方法的流程圖；
[0034]圖7是示出車輛速度和加速度的時(shí)間圖；
[0035]圖8是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于評(píng)價(jià)加速度計(jì)收斂狀態(tài)的方法的流程圖；
[0036]圖9是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于鎖定靜態(tài)道路坡度輸出的方法的流程圖；
[0037]圖1OA至圖1OC是示出如由圖9的方法控制的車輛速度、加速度和道路坡度估計(jì)的時(shí)間圖；
[0038]圖11是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于運(yùn)動(dòng)學(xué)道路坡度估計(jì)的方法的示意性框圖；
[0039]圖12是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于估計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)道路坡度的方法的流程圖；
[0040]圖13A至圖13D是示出如由圖12的方法控制的車輛速度、加速度和道路坡度估計(jì)的時(shí)間圖；
[0041]圖14是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于確定車輛驅(qū)動(dòng)狀況的方法的流程圖；
[0042]圖15是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于估計(jì)車輛橫向速度的方法的流程圖；
[0043]圖16是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于估計(jì)車身側(cè)傾角的方法的流程圖；
[0044]圖17是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于選擇懸掛參數(shù)的方法的視圖；
[0045]圖18是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于車輛質(zhì)量估計(jì)的方法的示意性框圖；
[0046]圖19是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于估計(jì)車輛質(zhì)量的方法的流程圖；
[0047]圖20是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于使車輛質(zhì)量估計(jì)參數(shù)復(fù)位的方法的流程圖；
[0048]圖21是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于更新車輛質(zhì)量估計(jì)參數(shù)的方法的流程圖；
[0049]圖22是示出車輛質(zhì)量估計(jì)的時(shí)間圖；
[0050]圖23是示出車輛質(zhì)量估計(jì)的另一時(shí)間圖；
[0051]圖24是示出車輛質(zhì)量估計(jì)的又一時(shí)間圖；[0052]圖25是示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于估計(jì)估計(jì)器品質(zhì)的方法的流程圖；
[0053]圖26A至圖26C是示出如由圖25的方法控制的車輛速度、加速度和道路坡度估計(jì)的時(shí)間圖；
[0054]圖27A至圖27G是示出如由圖25的方法控制的車輛速度和品質(zhì)因子的時(shí)間圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0055]根據(jù)需要，在此公開本發(fā)明的具體實(shí)施例；然而，應(yīng)該理解到，公開的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以多種和可選的形式實(shí)施。附圖并不一定按照比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員以多種方式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0056]參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于估計(jì)道路坡度和車輛質(zhì)量的車輛系統(tǒng)，該車輛系統(tǒng)總體上由標(biāo)號(hào)10指示。車輛系統(tǒng)10被描述為在車輛12內(nèi)。車輛系統(tǒng)10包括控制器，例如彼此通信的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 14、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE) 16及車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 18。VSC18接收對(duì)應(yīng)于車輛速度(Vx)、加速度(a)、橫擺角(r)及扭矩(Tpwt，TbJ的輸入，然后響應(yīng)于所述輸入而提供對(duì)應(yīng)于道路坡度估計(jì)(RGE)和估計(jì)的車輛質(zhì)量(Mv)的輸出。
[0057]示出的實(shí)施例將車輛12描述為微混合動(dòng)力車輛，微混合動(dòng)力車輛是一種由發(fā)動(dòng)機(jī)16推進(jìn)的車輛，且發(fā)動(dòng)機(jī)16反復(fù)地起動(dòng)和停止以節(jié)省燃料。增強(qiáng)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)20結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸。起動(dòng)電動(dòng)機(jī)20接收電功率并將輸出扭矩提供給曲軸以用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)16。雖然在上下文中示出和描述了微混合動(dòng)力車輛12，但是應(yīng)該理解到，車輛系統(tǒng)10的實(shí)施例可在其他類型的車輛(例如，傳統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系車輛、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)而不存在發(fā)動(dòng)機(jī)輔助的電池電動(dòng)車輛(BEV)以及由電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV))上實(shí)施。
[0058]車輛12包括變速器22，以用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)16的輸出扭矩。來自發(fā)動(dòng)機(jī)16的扭矩通過變速器22經(jīng)變速器輸出軸26傳遞到差速器24。半軸28從差速器24延伸到一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪30，以提供驅(qū)動(dòng)扭矩來推進(jìn)車輛12。
[0059]車輛12包括換檔桿32，以用于手動(dòng)選擇變速器的檔位。換檔桿32包括傳感器(未示出)，以用于提供對(duì)應(yīng)于選擇的變速器檔位(例如，PRNDL)的輸出信號(hào)。變速器控制模塊(TCM) 34與換檔桿32和變速器22通信，以用于基于換檔桿的選擇來調(diào)節(jié)變速器的速比?？蛇x地，換檔桿32可機(jī)械地連接到變速器22，以用于調(diào)節(jié)變速器的速比。
[0060]車輛12包括制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)踏板36、增壓器和主缸，在圖1中，增壓器和主缸總體上由制動(dòng)激活模塊38指示。制動(dòng)系統(tǒng)還包括ABS制動(dòng)控制模塊40，ABS制動(dòng)控制模塊40通過一系列液壓管路44連接到車輪制動(dòng)組件42和制動(dòng)激活模塊38，以實(shí)施摩擦制動(dòng)。車輪制動(dòng)組件42布置在每個(gè)車輪30處，且可被構(gòu)造為卡鉗或鼓式制動(dòng)組件。每個(gè)車輪制動(dòng)組件42包括傳感器(未示出)，以用于提供車輪速度信號(hào)(Ws)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，ABS制動(dòng)控制模塊40基于車輪速度信號(hào)將計(jì)算的車輛速度信號(hào)(Vx)提供給VSC18。
[0061]制動(dòng)系統(tǒng)還包括傳感器，以用于提供對(duì)應(yīng)于當(dāng)前制動(dòng)特性的信息。制動(dòng)系統(tǒng)包括位置開關(guān)，以用于提供對(duì)應(yīng)于制動(dòng)踏板位置(例如，踩下或松開)的制動(dòng)踏板狀態(tài)(Sbp)信號(hào)。在其他實(shí)施例中，制動(dòng)系統(tǒng)包括位置傳感器(未示出)，以用于測(cè)量踏板位置。制動(dòng)系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器，以用于提供對(duì)應(yīng)于制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)際制動(dòng)壓力值(例如，制動(dòng)管路壓力、主缸壓力或車輪組件處的壓力)的制動(dòng)壓力(Pbrk)信號(hào)。
[0062]車輛12包括加速踏板48，加速踏板48帶有位置傳感器，以用于提供對(duì)應(yīng)于駕駛員請(qǐng)求推進(jìn)的加速踏板位置(APP)信號(hào)。ECM14基于APP信號(hào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)16的節(jié)氣門。
[0063]車輛12包括能量儲(chǔ)存裝置，例如電池50。電池50將電能供應(yīng)到車輛控制器和起動(dòng)電動(dòng)機(jī)20以及用于變速器22的換檔的電動(dòng)輔助泵46，如總體上由圖1中的虛線指示的。車輛12可包括單個(gè)電池50(例如，傳統(tǒng)的低電壓電池)或包括包含高電壓電池的多個(gè)電池。另外，車輛12可包括其他類型的能量儲(chǔ)存裝置，例如電容器或燃料電池。
[0064]車輛12還包括一個(gè)或多個(gè)慣性傳感器52，慣性傳感器52提供對(duì)應(yīng)于車輛加速度(a)的輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，慣性傳感器52提供對(duì)應(yīng)于縱向加速度的輸出。在另一實(shí)施例中，慣性傳感器52提供對(duì)應(yīng)于縱向加速度、橫向加速度和垂向加速度的輸出，在圖1中，所有這樣的加速度總體上由變量a指示。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，慣性傳感器52還提供對(duì)應(yīng)于橫擺角(r)的輸出。在其他實(shí)施例中，傳感器52是傾角儀(未示出)，該傾角儀提供對(duì)應(yīng)于與車輛俯仰角相關(guān)的道路坡度的輸出。
[0065]車輛12包括導(dǎo)航系統(tǒng)54，以用于從駕駛員接收目的地信息。導(dǎo)航系統(tǒng)54還與在車輛外部的多個(gè)系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)通信。例如，導(dǎo)航系統(tǒng)54可包括用于(通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)、硬線連接或射頻(RF)波)(未示出)與衛(wèi)星(例如，GPS)通信的收發(fā)器和計(jì)算機(jī)。這樣的網(wǎng)絡(luò)在由Pleet等人的第12/744，092號(hào)美國申請(qǐng)中詳細(xì)描述，該申請(qǐng)通過引用被包含于此。導(dǎo)航系統(tǒng)54確定車輛12的當(dāng)前位置和由駕駛員選擇的目的地之間的距離，并將該距離和與車輛12相關(guān)的速度、加速度以及海拔信息、車輛12的目標(biāo)目的地或其他相關(guān)的GPS路點(diǎn)一起提供給VSC18。
[0066]VSC18與其他車輛系統(tǒng)、傳感器和控制器通信，以用于協(xié)調(diào)它們的功能。如在示出的實(shí)施例中所不，VSC18從各種車輛傳感器和控制器接收多個(gè)輸入信號(hào)(例如，Sbp> Pbri5、發(fā)動(dòng)機(jī)速度(Ne)、車輛速度(Vx)、動(dòng)力傳動(dòng)系扭矩(Tpt)、制動(dòng)扭矩(Tfc)、a和r)。雖然VSC18被示出為單個(gè)控制器，但是VSC18可包括多個(gè)控制器，所述多個(gè)控制器可用于根據(jù)總的車輛控制邏輯或軟件控制多個(gè)車輛系統(tǒng)。包括VSC18的車輛控制器通常包括任意數(shù)量的微處理器、ASIC、1C、存儲(chǔ)器(例如，F(xiàn)LASH、ROM、RAM、EPROM和/或EEPR0M)及軟件代碼，它們彼此共同作用以執(zhí)行一系列操作?？刂破鬟€包括預(yù)定數(shù)據(jù)或“查找表”，所述“查找表”基于計(jì)算和測(cè)試數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)。VSC18利用通用總線協(xié)議(例如，CAN和LIN)通過一個(gè)或多個(gè)有線車輛連接或無線車輛連接與其他車輛系統(tǒng)和控制器(例如，ECM14、TCM34等)通信。
[0067]參照?qǐng)D2和圖3，車輛12被示出為多個(gè)力、加速度和力矩作用在車輛12上。車輛12被示出為參考以車輛的重心(CG)為中心的坐標(biāo)系。坐標(biāo)系包括縱軸U)、橫軸(y)和豎軸(z)。參照?qǐng)D2，車輛12位于斜面上。斜面的坡度(道路坡度)由符號(hào)％表示。另外，車輛相對(duì)于道路坡度的俯仰角由符號(hào)Θ表示。車輛的重量由Mg表示，Mg被示出為作用在車輛12的CG上，其中，M是估計(jì)的車輛質(zhì)量，g表示由于重力而導(dǎo)致的加速度(9.8m/s2)。車輛12的縱向速度由符號(hào)Vx表不,且根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例,Vx基于車輪速度信號(hào)(在圖1中示出的1)確定。車輛12的縱向加速度和垂向加速度分別由變量<和<表示，其中，上標(biāo)字母(s)指示由傳感器(例如，在圖1中示出的慣性傳感器52)提供的信號(hào)。參照?qǐng)D3，橫擺角圍繞豎軸(Z)作用且由字母r表示。慣性傳感器52安裝在車輛12上從CG偏移一定距離的位置，車輛系統(tǒng)10基于該偏移量計(jì)算CG處的加速度值。在圖3中，傳感器52和CG之間的縱向偏移量由Id表不,傳感器52和CG之間的橫向偏移量由I。表不。
[0068]圖4描述了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于道路坡度估計(jì)仲裁的方法410的簡化框圖。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，使用包含在VSC內(nèi)的軟件代碼實(shí)現(xiàn)該方法。在其他實(shí)施例中，在其他車輛控制器中實(shí)現(xiàn)方法410，或者方法410分布在多個(gè)車輛控制器中。車輛系統(tǒng)包括用于估計(jì)道路坡度的多個(gè)算法，其中，每個(gè)算法適合于不同的車輛狀況。方法410基于當(dāng)前車輛狀況選擇道路坡度估計(jì)算法。
[0069]在信號(hào)處理框412處，VSC接收輸入。所述輸入包括車輛狀態(tài)和傳感器信號(hào)(例如X、<' ^、獲得的或計(jì)算的值“列如^^^^-^^及品質(zhì)因子^有這樣的輸入總體上由輸入414表示。在一些實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)從導(dǎo)航系統(tǒng)接收對(duì)應(yīng)于車輛速度和加速度的輸入，所述輸入總體上由輸入418表不。
[0070]在框420處，VSC使用分別由子框422、424和426表示的靜態(tài)估計(jì)算法、運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)算法和動(dòng)態(tài)估計(jì)算法來估計(jì)道路坡度(RGE)。RGE值被提供給RGE仲裁和診斷框428，RGE仲裁和診斷框428基于多個(gè)車輛狀況選擇一個(gè)估計(jì)(RGEst、RGEkin或RGEdyn)作為輸出(RGEout)提供給其他車輛系統(tǒng)。
[0071]靜態(tài)RGE算法422基于縱向加速度輸入(α,:)估計(jì)道路坡度。靜態(tài)RGE適合于車輛靜止?fàn)顩r，例如，當(dāng)微混合動(dòng)力車輛在斜面上停止時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)/停止功能。當(dāng)車輛在斜面上停止(如圖2所示)時(shí)，由于車輛懸掛系統(tǒng)內(nèi)的撓度(該撓度由車輛俯仰角(Θ)表示)，導(dǎo)致縱向加速度值(a:)存在偏差。靜態(tài)RGE算法對(duì)車輛俯仰角進(jìn)行補(bǔ)償，如參照?qǐng)D7至圖1OC詳細(xì)描述的。一般來說，靜態(tài)RGE是三種RGE估計(jì)算法中最精確的算法，其原因是靜態(tài)RGE算法的估計(jì)涉及最少估計(jì)輸入且靜態(tài)RGE算法最直接地獲得估計(jì)結(jié)果。然而，靜態(tài)RGE算法僅在車輛靜止?fàn)顩r下可用。
[0072]運(yùn)動(dòng)學(xué)RGE算法424基于對(duì)應(yīng)于車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性(包括車輛速度、加速度和橫擺角之間的關(guān)系)的輸入來估計(jì)RGE。該算法使用卡爾曼濾波器處理所述輸入，如參照?qǐng)D11至圖13D詳細(xì)描述的。運(yùn)動(dòng)學(xué)RGE算法424適合于正常車輛運(yùn)動(dòng)狀況(例如，Vx > 5kph)，其原因是在車輛速度低時(shí)一些基本計(jì)算的精度低。另外，卡爾曼濾波器是動(dòng)態(tài)濾波器，通常不可能獲得良好的估計(jì)，直到估計(jì)狀態(tài)收斂為止。瞬態(tài)時(shí)間取決于初始狀態(tài)、真實(shí)道路坡度狀態(tài)以及估計(jì)狀況(例如:信號(hào)頻率分量豐富度和信噪比等)之間的差異。
[0073]動(dòng)態(tài)RGE算法426基于對(duì)應(yīng)于車輛速度、車輪扭矩(制動(dòng)扭矩和動(dòng)力傳動(dòng)系輸出扭矩)以及作用在車輛上的其他拖曳力(例如，氣動(dòng)阻力、滾動(dòng)阻力和道路坡度負(fù)荷)的輸入來估計(jì)RGE。車輛系統(tǒng)包括用于估計(jì)車輛質(zhì)量的算法，該算法包括在框426中且參照?qǐng)D18至圖24詳細(xì)描述。一般來說，與靜態(tài)RGE和運(yùn)動(dòng)學(xué)RGE相比，動(dòng)態(tài)RGE的品質(zhì)狀況更低，其原因是動(dòng)態(tài)RGE在進(jìn)行估計(jì)時(shí)涉及更多的信號(hào)，且每個(gè)信號(hào)中的噪聲和誤差將傳送到最終RGE輸出中。然而，動(dòng)態(tài)RGE不依賴縱向加速度信號(hào)( < )，因此，動(dòng)態(tài)RGE的信號(hào)覆蓋范圍不同于靜態(tài)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)的信號(hào)覆蓋范圍。例如，在傳感器出故障的情況下，可能不能獲得縱向加速度信號(hào)(?；-)，然后，動(dòng)態(tài)RGE是唯一可用的估計(jì)。
[0074]在框430處，車輛系統(tǒng)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和估計(jì)算法調(diào)節(jié)。估計(jì)算法調(diào)節(jié)包括對(duì)框424的RGEkin算法進(jìn)行前饋輸入補(bǔ)償，這參照?qǐng)D14至圖17詳細(xì)描述。
[0075]在框432處，車輛系統(tǒng)評(píng)價(jià)車輛操作狀況(例如，車輛穩(wěn)定性、振蕩和速度)，并將對(duì)應(yīng)的判斷提供給框428。在框434處，車輛系統(tǒng)針對(duì)每種RGE算法確定品質(zhì)因子(QFst、QFkin> QFdyn)以及總的RGE品質(zhì)因子(QFme)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，QFme與RGEtjut —起提供給其他車輛系統(tǒng)。參照?qǐng)D25至圖27G詳細(xì)描述這樣的品質(zhì)評(píng)價(jià)。一般來說，品質(zhì)因子評(píng)價(jià)估計(jì)的信息的可用性和精度。品質(zhì)因子從O至3的范圍內(nèi)選擇，其中，品質(zhì)值3指示全品質(zhì)，品質(zhì)值2指示品質(zhì)存在一些降低，品質(zhì)值I指示品質(zhì)差，品質(zhì)值O指示估計(jì)在當(dāng)前不可用。
[0076]圖5A至圖5E示出了圖4的用于仲裁道路坡度估計(jì)的方法410的效果。圖5A至圖5E包括在實(shí)際道路坡度已知的道路上在共同的時(shí)間段內(nèi)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)的5個(gè)圖形。圖5A示出了車輛速度(Vx)和靜態(tài)道路坡度估計(jì)(RGEst)。圖5B示出了車輛速度(Vx)和運(yùn)動(dòng)學(xué)道路坡度估計(jì)(RGEkin)。圖5C示出了車輛速度(Vx)和道路坡度估計(jì)輸出(RGEwt)。圖5D示出了道路坡度估計(jì)輸出(RGEtjut)和實(shí)際道路坡度(a J。圖5Ε示出了 RGEtjut和％之間的百分比誤差。
[0077]圖5Α至圖5C示出了在車輛多次停止的驅(qū)動(dòng)循環(huán)期間，方法410如何在靜態(tài)道路坡度估計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)道路坡度估計(jì)之間進(jìn)行仲裁。在圖5Α至圖5C中的每個(gè)圖中示出了車輛速度(O。在示出的實(shí)施例中，車輛停止三次，這三次停止由標(biāo)號(hào)512、514和516指示。
[0078]如圖5Α描述的，當(dāng)車輛停止或者靜止時(shí)，靜態(tài)道路坡度估計(jì)(RGEst)可用。在第一次停止512，RGEst指示道路坡度約為20%，如標(biāo)號(hào)518表示的。在第二次停止514，RGEst指示道路坡度約為0%，如標(biāo)號(hào)520表示的，以及在第三次停止516，RGEst指示道路坡度約為-12%，如標(biāo)號(hào)522表示的。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜態(tài)道路坡度估計(jì)不可用，RGEst波形等于零。
[0079]如圖5Β描述的，當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)或者在正常車輛運(yùn)動(dòng)期間，運(yùn)動(dòng)學(xué)道路坡度估計(jì)(RGEkin)可用。在第一次停止512之前，RGEkin指示道路坡度從約O %增加到20%，如標(biāo)號(hào)524表示的。在第一次停止512，RGEkin不可用，RGEkin鎖止/鎖定到最后那個(gè)RGEkin值，如標(biāo)號(hào)526表示的。在第一次停止512和第二次停止514之間，RGEkin從約20%減小到0%，如標(biāo)號(hào)528表示的。在第二次停止514和第三次停止516之間，RGEkin從約0%減小到-12%，如標(biāo)號(hào)530表示的。在第三次停止516之后，RGEkinW-12%增加到0%，如標(biāo)號(hào)532表示的。
[0080]如圖5C描述的，如參照?qǐng)D4描述的道路坡度估計(jì)輸出(RGErat)通常在靜止?fàn)顩r下選擇RGEst以及在車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)選擇RGEkin。圖示出了 RGEtjut和實(shí)際道路坡度(a J。圖5Ε描述了 RGE-和cir之間的百分比誤差(誤差)。對(duì)于本示例，誤差約為+/-4%。
[0081]表A描述了與用于估計(jì)道路坡度的算法相關(guān)的輸入和車輛狀況的比較，如下所
示:
[0082]
【權(quán)利要求】
1.一種車輛,包括: 控制器，被配置成:基于第一估計(jì)、第二估計(jì)和第三估計(jì)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生指示道路坡度的輸出，當(dāng)車輛速度小于速度閾值且指示縱向加速度的輸入可用時(shí)應(yīng)用第一估計(jì)，當(dāng)車輛速度大于速度閾值且縱向加速度可用時(shí)應(yīng)用第二估計(jì)，當(dāng)縱向加速度不可用時(shí)應(yīng)用第二估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，道路坡度獨(dú)立于車輛俯仰角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，所述車輛還包括: 慣性傳感器，用于提供指示縱向加速度的信號(hào)， 其中，第一估計(jì)包括基于縱向加速度的靜態(tài)道路坡度估計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，第二估計(jì)包括基于車輛速度和縱向加速度的運(yùn)動(dòng)學(xué)道路坡度估計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，第三估計(jì)包括基于車輪扭矩和車輪力中的至少一個(gè)以及車輛速度的動(dòng)態(tài)道路坡度估計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，控制器還被配置成: 產(chǎn)生指示與估計(jì)對(duì)應(yīng)的道路坡度的輸出，所述估計(jì)的估計(jì)輸出在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)被更新。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，每個(gè)估計(jì)還包括估計(jì)品質(zhì)因子，其中，估計(jì)品質(zhì)因子指示對(duì)應(yīng)的估計(jì)的精度和可用性， 其中，控制器還被配置成:部分地基于估計(jì)品質(zhì)因子而選擇估計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛，其中，控制器還被配置成: 當(dāng)?shù)谝还烙?jì)品質(zhì)因子等于第三估計(jì)品質(zhì)因子時(shí)，選擇第一估計(jì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛，其中，控制器還被配置成: 當(dāng)?shù)诙烙?jì)品質(zhì)因子等于第三估計(jì)品質(zhì)因子時(shí)，選擇第二估計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛，其中，控制器還被配置成: 基于選擇的估計(jì)的估計(jì)品質(zhì)因子而產(chǎn)生指示道路坡度品質(zhì)因子的輸出。
【文檔編號(hào)】B60W40/076GK103661394SQ201310390375
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】于海 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司