用于车辆巡航控制的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于车辆巡航控制的方法和系统。提供了用于改善在巡航控制模式下运转的车辆的性能的方法和系统，其中控制器调整来自车辆的扭矩输出以将车辆速度维持在期望的范围内。所述方法和系统包括使向非线性模型预测控制器提供输入的车辆动态模型和车辆燃料消耗模型自适应。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2015年4月13日提交的标题为“METHOD AND SYSTEM FOR VEHICLE CRUISE CONTROL”的美国临时专利申请号62/146,880的优先权，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。
本专利技术涉及用于控制在车辆驾驶员请求车辆速度被自动控制的巡航控制模式下运转的车辆的速度的方法和系统。
技术介绍
车辆可以在几乎没有来自车辆驾驶员的输入的情况下经由控制器使其速度被自动控制到期望的速度。控制器调整车辆速度的一种示例方式是使车辆在巡航控制模式下运转。巡航控制模式可以被描述为在驾驶员没有从车辆动力源请求扭矩的情况下车辆速度被维持在经由上限和下限车辆速度阈值限定的期望的车辆速度范围内的车辆运转模式。控制器经由调整车辆的动力源的扭矩输出而将车辆速度维持在期望的速度范围内。因此，车辆速度经由增加和降低车辆动力源的扭矩输出而被维持在期望的速度范围内。控制器维持车辆速度的一种方式是基于车辆速度的误差成比例地调整来自车辆动力源的扭矩输出。控制器可以应用比例/积分/微分(PID)算法或一些类似的变体，以调整车辆动力源的扭矩输出并将车辆速度维持在期望的车辆速度范围内。然而，PID车辆速度控制算法是保守的，因为它们主要依赖于目前或当前车辆速度误差来提供经修正的车辆速度轨迹。因此并且因为车辆在巡航控制模式下通常在更高挡位运转，控制器可以在它从车辆的动力源请求的扭矩方面作出较大改变。请求的扭矩的摆动会增加车辆燃料消耗并且干扰驾驶员。
技术实现思路
专利技术人在此已经认识到上面提到的问题，并且已经开发了一种车辆系统，其包含：车辆，其包括动力扭矩源；以及在车辆中的控制器，控制器包括被存储在非临时性存储器中的可执行指令，指令包括自适应非线性模型预测巡
航控制程序。通过使车辆模型自适应并且向非线性模型预测巡航控制程序提供来自自适应的车辆模型的输出，当使车辆在巡航控制模式下运转时提供降低车辆扭矩需求摆动的技术效果可以是可能的。基于推测的道路坡度信息可以至少部分地降低扭矩摆动。另外，当车辆在巡航控制模式下时使车辆模型和车辆燃料消耗模型实时自适应允许非线性模型预测巡航控制模式将扭矩控制策略从恒定扭矩输出调整为脉冲滑行扭矩输出，由此允许来自控制器的多个扭矩解策略用于相同的行驶状况，除了由于燃料性质的车辆燃料消耗模型的改变或发动机运转特性的其他改变。燃料经济性最佳策略因此基于车辆燃料消耗模型的实际特性被自动选择。本专利技术可以提供若干优点。具体地，该方法可以降低在请求的车辆扭矩方面的更大改变的倾向以维持车辆速度。此外，该方法可以经由降低燃料消耗来降低车辆的运转成本。另外，该方法可以通过当使车辆在巡航控制模式下运转时主动请求变速器换挡为空挡进一步降低车辆燃料消耗。当单独或参考附图阅读以下具体实施方式时，本专利技术的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了可以被包括在本文中描述的系统和方法中的示例车辆；图2示出了示例车辆及其电子视野；图3示出了示例车辆动力源；图4示出了包括车辆动力源的示例车辆传动系；图5示出了示例车辆巡航控制系统的框图；图6A和图6B示出了用于具有燃料优化并且可能具有空挡选择的自适应非线性模型预测巡航控制的示例方法；图7示出了用于非线性模型预测巡航控制(即在序列二次规划(SQP)迭
代处)的优化的详细的示例方法；图8示出用于具有燃料优化并且具有空挡选择的非线性模型预测巡航控制的详细的示例方法；图9A和图9B示出了示例车辆燃料消耗模型；以及图10示出了具有空挡选择的示例车辆巡航控制顺序。具体实施方式以下描述涉及用于改善在巡航控制模式下运转的车辆的运转的系统和方法。图1示出了用于在巡航控制模式下运转的非限制性示例车辆，其中控制器应用具有燃料优化的非线性模型预测巡航控制算法。图2示出了示例车辆和向自适应非线性模型预测巡航控制算法提供输入的电子视野。图3和图4示出了在车辆传动系内的非限制性车辆动力源。图5是示例车辆巡航控制系统的框图。在图6A-图8中提供了用于使车辆在巡航控制下运转的方法(包括自适应非线性模型预测巡航控制算法的一种示例变体)。在图9A和图9B中示出了示例车辆动力源燃料消耗模型。图10是示例车辆巡航控制模式运转顺序。现在参照图1，车辆100包括用于接收传感器数据并且调整致动器的控制器12。控制器12可以使车辆100在巡航控制模式下运转，其中车辆速度被维持在由上限车辆速度阈值和下限车辆速度阈值限定的期望的车辆速度范围内。在一些示例中，控制器12可以与额外的控制器协作以使车辆100运转。车辆100被示为具有全球定位系统(GPS)接收器130。卫星102向GPS接收器130提供时间标记信息，所述GPS接收器130向车辆位置确定系统140传递该信息。车辆位置确定系统140向控制器12传递当前和未来的道路坡度数据。车辆100还可以配备有用于观察车辆135的路径中的道路状况的可选摄像机135。例如，摄像机135可以从道路侧符号166或显示采集道路状况。车辆位置确定系统140可以替代地经由接收器132从静止广播塔104采集用于确定车辆位置的信息。在一些示例中，车辆100还可以包括用于确定车辆100的行进路径中的车辆的接近度的传感器138。传感器138可以是基于激光、声音或雷达信号的。在该示例中，车辆100被示为乘用车辆。然而，在一些示例中，车辆100可以是商用车辆，诸如货运半挂车和卡车、火车或船舶。现在参照图2，其示出了示例车辆100和对应于车辆的电子视野的距离
210。车辆100产生由道路214的道路坡度信息构成的电子视野(例如，数据向量)。电子视野由多个块220或段组成，并且块具有单个相关的或对应的道路坡度或斜率的信号。块的长度可以基于距离或时间。道路坡度信息针对车辆的行进路径中的预定距离210或预定时间量来提供。道路坡度信息可以被提供给在图1中示出的控制器12。例如，道路坡度可以针对车辆100的路径中的预定距离(例如1500米)来提供。替代地，可以为车辆的进行路径未来的预定时间量提供道路坡度。例如，可以为以110Km/hr行进的车辆未来的10秒或大约1833米提供道路坡度。道路坡度数据可以被存储在图1中示出的车辆位置确定系统140的存储器中，或它可以基于被存储在存储器中的道路海拔高度值来确定。在一个示例中，可以通过基于车辆位置和航向为存储器编索引而从存储器检索道路坡度值。在预定距离或时间内发生的道路坡度值可以作为阵列或向量被存储在存储器中，并且当车辆在先进先出的基础上移动时可以提供对该阵列的更新。例如，如果道路坡度值针对每100米的道路表面来提供，那么对应于1500米的道路坡度数据的阵列包括15个块和其对应的道路坡度值。道路坡度值可以在块之间逐步改变。现在参照图3，示出了示例车辆动力源。在该示例中，车辆动力源是火花点火发动机。然而，车辆动力源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆系统，其包含：车辆，其包括动力扭矩源；以及在所述车辆中的控制器，所述控制器包括被存储在非临时性存储器中的可执行指令，所述指令包括自适应非线性模型预测巡航控制程序。

【技术特征摘要】
2015.04.13 US 62/146,880;2016.02.22 US 15/049,6031.一种车辆系统，其包含：车辆，其包括动力扭矩源；以及在所述车辆中的控制器，所述控制器包括被存储在非临时性存储器中的可执行指令，所述指令包括自适应非线性模型预测巡航控制程序。2.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述自适应非线性模型预测巡航控制程序包括车辆动态模型和用于使所述车辆动态模型自适应的指令。3.根据权利要求2所述的车辆系统，其中所述车辆动态模型经由递归最小二乘被自适应。4.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述自适应非线性模型预测巡航控制程序包括车辆燃料消耗模型和用于使所述车辆燃料消耗模型自适应的指令。5.根据权利要求4所述的车辆系统，其中所述车辆燃料消耗模型经由递归最小二乘被自适应。6.根据权利要求1所述的车辆系统，其中当所述车辆在道路上正在巡航控制模式下运转时，所述自适应非线性模型预测巡航控制程序使车辆动态模型和车辆燃料消耗模型实时自适应。7.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述自适应非线性模型预测巡航控制程序向所述动力扭矩源输出扭矩需求。8.一种车辆系统，其包含：车辆，其包括动力扭矩源；以及在所述车辆中的控制器，所述控制器包括被存储在非临时性存储器中的可执行指令，所述指令包括具有变速器空挡状态激活的自适应非线性模型预测巡航控制程序。9.根据权利要求8所述的车辆系统，其进一步包含被耦接到所述动力扭矩源
\t的变速器，并且其中所述自适应非线性模型预测巡航控制程序指令包括用于评估所述车辆在所述变速器处于空挡的情况下运转的指令。10.根据权利要求8所述的车辆系统，其中自适应非线性模型预测巡航控制程序指令包括用于评估所述车辆在预期所述车辆在未来的时间遇到的道路状况下运转的指令。11.根据权利要求10所述的车辆系统，其中所述自适应非线性模型预测巡航控制程序指令包括用于响应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·达马托，D·P·费列弗，J·O·米歇里尼，J·佩卡尔，O·桑廷，J·T·马伦，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US