用于控制车辆的速度的系统和方法与流程

用于控制车辆的速度的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本pct申请根据35u.s.c.
§
119的规定，要求2019年3月22日提交的美国专利申请号16/362,155的优先权，其内容全文以引用方式并入本文。


背景技术：
1.技术领域
3.本发明整体涉及用于控制机动车辆的速率、尤其是以低速控制机动车辆的速率的系统和方法。
4.2.相关领域
5.自主车辆是能够以自动方式控制其速率和方向转向的车辆。然而，尤其是在低速情况下，自主车辆需要能够保持其速率并且能够以充分的方式制动。
6.利用传统内燃机的自主车辆通常利用摩擦型基础制动系统来降低车辆的速率。然而，众所周知，可通过利用车辆的发动机扭矩(也称为发动机制动)来部分地控制或降低车辆的速率。这样，代替基础制动系统或作为基础制动系统的补充，可利用车辆的发动机扭矩来减慢车辆。使这进一步复杂化的是当将速率控制在由最小发动机扭矩驱动的车辆的蠕行速率以下时，制动踏板或制动致动器是该系统的唯一可控输入。由内燃机提供动力的典型机动车辆利用动力系统，该动力系统将一定水平的向前运动扭矩施加到处于空闲状态的负重轮，从而需要应用基础制动器以将车辆保持静止。
7.因此，在低速环境下控制车辆使得该车辆以平滑且类似流体的方式运行提出了若干问题，特别是在通过使用发动机制动、传统基础制动或两者的某种组合来适当减慢车辆方面。


技术实现要素：

8.根据本发明的用于控制车辆的速率的系统和方法包括处理器、与处理器通信的速率传感器、与处理器通信的节气门致动器以及与处理器通信的制动致动器。该处理器被设置为基于增强加速度是否大于或等于齿轮加速度、实际速率是否高于蠕行速率、以及查找表来经由节气门致动器控制车辆发动机的节气门位置或者经由制动致动器控制车辆的制动致动器位置。
9.在参考附加于本说明书中并构成本说明书的一部分的附图和权利要求书查看以下描述后，本发明的其他目的、特征和优点对本领域的技术人员将变得显而易见。
附图说明
10.图1示出了具有用于控制车辆的转向的系统的该车辆的框图；
11.图2示出转向控制系统的框图；
12.图3示出了节气门控制系统和制动器控制系统的框图；
13.图4示出了用于控制车辆的速率的方法；并且
14.图5a、5b和6示出了查找表。
具体实施方式
15.参考图1，示出了机动车辆100。应当理解，车辆100可以是能够将人或物品从一个点运输到另一个点的任何类型的车辆。因此，车辆可以是小汽车、卡车、商用车辆、牵引车拖车、农用牵引车、采矿车辆等。
16.应当指出的是，在本说明书和权利要求书中，速度和速率均是参考的。申请人承认，速度是指定量值和方向两者的矢量变量，而速率是标量。出于本发明的目的，这些术语可互换使用，因为速度仅关于其量值(正或负)来考虑。
17.这里，车辆100包括处理器102。该处理器102可以是单个处理器，或者可以是协同工作的多个处理器。一般来讲，处理器被布置在车辆100的内部内。该处理器102可单独地连接到存储器设备103或可结合存储器设备103。在本文，存储器设备103被示出为集成在处理器102内，但应当理解，存储器设备103可与处理器102分开。该存储器设备103可以是能够存储数字信息的任何类型的存储器设备。因此，存储器设备103可以是固态存储器设备、光学存储器设备、磁存储器设备等。该存储器设备可包括指令105和/或其他数据，诸如查找表。就指令而言，指令可包括用于执行本说明书中公开的方法中的任一种方法的可执行代码。
18.处理器102可连接到用于感测车辆的不同物理参数的多个不同传感器。例如，处理器102可与速度传感器104通信。该速度传感器104可以是安装和布置在车辆100内的车轮速率传感器，以便能够确定车辆的至少一个车轮106的车轮速率。当然，应当理解，车辆100可具有用于道路行进车轮中的每个道路行进车轮的多个车轮速率传感器。
19.另外，车辆100可包括加速度计108，该加速度计也与处理器102通信。加速度计108能够确定车辆100的加速度并且安装在车辆中以完成该任务。加速度计108可测量多个方向中的任何一个方向的加速度，包括侧向加速度和/或横向加速度。该车辆100还可包括方向盘角度传感器110，该方向盘角度传感器被配置为确定车辆100的方向盘角度。
20.处理器102可以连接到能够控制车辆100的多个不同车辆系统。例如，处理器102可与转向控制系统112通信。该转向控制系统112可以连接到转向系统，该转向系统基于来自处理器102的指令来基本上控制车辆100的转向。
21.处理器102还可与节气门控制系统114通信。该节气门控制系统114被配置为控制车辆的发动机的节气门位置。当车辆的发动机的节气门位置改变时，可以控制车辆以改变速率。
22.处理器102还可与制动器控制系统116通信，如被配置用于控制车辆的制动器。车辆的制动器允许车辆减速和/或保持在停止位置。制动器控制系统116从处理器102接收指令并且能够致动车辆制动器，以便减慢车辆100或将其保持在停止位置。应当理解，制动器控制系统116中的节气门控制系统114可结合在单个控制单元内。这可能是因为控制车辆的制动器和/或节气门的能力都与控制车辆的速率相关。
23.处理器102还可与自主车辆控制系统120通信，该自主车辆控制系统向处理器提供指令以将这些指令中继到车辆控制系统中的任何一个车辆控制系统，诸如转向控制系统112、节气门控制系统114和/或制动控制系统116。例如，自主车辆控制系统120可以向处理
器102提供指令以加速车辆、减慢车辆、应用制动器以及其他命令。这些命令可被布置作为命令阵列。
24.参见图2，示出了转向控制系统112的更详细的图。这里，该转向控制系统接收待转向的车辆的目标偏航率202。反向偏航增益模块204确定目标路轮角度206。转向比率模块208获取目标路轮角度206并创建目标手轮角度210。自此，转向角度控制器212获取目标手轮角度210并确定要施加到转向系统216的扭矩量214。
25.自此，当转向系统216使车辆转向时，手轮角度改变并被反馈回到转向角度控制器212中。自动化控制器220也可用于使车辆偏航率确定自动化。
26.参见图3，示出了节气门控制系统114和制动器控制系统116的更详细视图。可以理解，节气门控制系统114和制动器控制系统116可以是单独的部件或者可以集成在一起，如图3所示。
27.此处，滤波和估计模块304接收目标速率302。滤波估计模块304确定目标速率302并从目标速率302确定目标加速度306。此外，滤波估计模块304确定可由速度传感器104提供的实际速率308，如前所述，该速度传感器可以是车轮速率传感器。
28.还示出了切换装置310。该切换装置310确定是否应控制节气门或制动器。该切换装置310可具有同时控制节气门和制动器两者的能力。这里，节气门控制器312与节气门主体314连通，该节气门主体然后调节车辆100的节气门位置316。通过调节节气门位置，可以减慢或加速车辆。
29.参见图4，示出了用于控制车辆的方法。这里，在步骤402中，处理器102被配置为测量车辆的实际速度(v
实际
)。这可通过从速度传感器104接收信息来实现。在步骤404中，处理器102接收车辆的目标速度(v
目标
)和实际速度(v
实际
)。目标速度(v
目标
)可来自自主车辆控制系统120，并且实际速度(v
实际
)可来自速度传感器104。
30.在步骤406中，处理器被配置为接收可来自自主车辆控制系统120的目标加速度(a
目标
)。
31.在步骤408中，处理器102被配置为基于目标速度(v
目标
)和实际速度(v
实际
)来确定增强加速度(a
增强
)。另选地，该增强加速度(a
增强
)可基于目标速度(v
目标
)、实际速度(v
实际
)和车辆正行驶所在的道路的坡度(θ)。在一个示例中：
32.a
增强
＝a
目标
λ
·
(v
目标
‑
v
实际
) p
·
sinθ；
33.其中λ是可调节参数，为抑制变差和干扰提供闭环反馈，并且其中p是为道路坡度提供补偿的可调节参数。
34.此后，在步骤410中，确定实际速度(v
实际
)是否高于车辆的蠕行速率。车辆的该蠕行速率通常被定义为车辆在水平道路表面上和齿轮连上状态下空转时保持的速率，并且可以是约6kph。如果实际速度(v
实际
)高于蠕行速率，则方法继续到步骤412。
35.在步骤412中，确定该增强加速度(a
增强
)是否小于齿轮加速度。如果是这种情况，如步骤414所示，处理器102被配置为基于查找表通过节气门控制系统114设置车辆的节气门位置以使车辆减速。如果不是，则方法继续到步骤416，其中处理器被配置为基于查找表使用制动控制系统116来设置制动致动器位置以使车辆减速。
36.假如我们后退到步骤412；如果确定实际速度(v
实际
)不高于蠕行速率，则方法继续到步骤418，其中处理器102被配置为基于查找表通过制动器控制系统116设置车辆的制动
致动器位置以使车辆减速。
37.在执行的步骤414、416或418之后，该方法然后再次返回到步骤402。
38.参见图5a和图5b，示出了用于使用节气门控制系统114或制动器控制系统116来确定控制车辆速率的查找表的曲线图。图5a示出了线502，该线界定何时应利用节气门控制或何时应利用制动控制。当位于线502上方时利用节气门控制，并且当位于线502下方时利用制动控制。发明人已经注意到，使用图5a中公开的查找表可能导致车辆控制不佳，尤其是在低速下。因此，如图5b所示，示出修改的查找表，其中利用线504来界定何时利用节气门控制和制动控制。如在图5b中可见，以随着车辆速率的降低而增加的方式使用制动控制。通过这样做，车辆100将在较低速率下受到更好的控制。
39.图6示出了用于确定制动致动器位置604的制动致动器查找表602。作为查找表602的输入，确定增强的加速度，以便向制动器致动器查找表602提供输入。基于制动器查找表602，将输出致动器位置604，然后将该致动器位置输出到制动器控制系统。
40.如果利用了制动系统，则利用制动器查找表318，以便基于目标速率302、目标加速度306和实际速率308来确定应当利用多少制动力。该查找表向数据速率制动箱320提供适当量的制动致动器压力，该数据速率制动箱继而调整车辆100的制动致动器位置322。制动器查找表318可以存储在图1的存储器设备103内。这样，可以施加和去除车辆的制动，并且可以向制动致动器施加一定量的压力。这最终导致车辆速率324，该车辆速率随后被反馈到滤波和估计模块304中。
41.根据本公开的各种实施方案，本文所述的方法可由能够由计算机系统执行的软件程序来实现。此外，在示例性非限制性实施方案中，具体实施可包括分布式处理、部件/对象分布式处理和并行处理。另选地，虚拟计算机系统处理可被构造成实现如本文所述的方法或功能中的一者或多者。
42.此外，本文所述的方法可体现在计算机可读介质中。术语“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质，诸如集中式或分布式数据库，和/或存储一个或多个指令集的相关联的高速缓存和服务器。术语“计算机可读介质”还应包括能够存储、编码或携带用于由处理器执行或使得计算机系统执行本文所公开的方法或操作中的任何一个或多个方法或操作的指令集的任何介质。
43.本领域技术人员易于理解的是，以上描述的用意是举例说明本发明的原理。该描述并非旨在限制本发明的范围或应用，因为本发明易于改正、变更和改动，而不会脱离以下权利要求书所限定的本发明的实质。