用于控制巡航控制下的车辆换挡的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于控制巡航控制下的车辆换挡的方法和系统。提供了用于改善在巡航控制模式下操作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，同时防止不必要的降挡。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。 1

Method and system for controlling vehicle shift under cruise control

The invention relates to a method and a system for controlling vehicle shift under cruising control. A method and system for improving the performance of a vehicle operating in a cruise control mode are provided, in which the controller adjusts the torque output from the vehicle to maintain the vehicle speed within the desired range, while preventing unnecessary gear reduction. The methods and systems include adaptive vehicle dynamics models and vehicle fuel consumption models that provide input to nonlinear model predictive controllers. One

【技术实现步骤摘要】
用于控制巡航控制下的车辆换挡的方法和系统相关申请的交叉引用本申请是2016年2月22日提交的标题为“用于车辆巡航控制的方法和系统(METHODANDSYSTEMFORVEHICLECRUISECONTROL)”的美国专利申请No.15/049,603的部分继续申请。美国专利申请No.15/049,603请求2015年4月13日提交的标题为“用于车辆巡航控制的方法和系统(METHODANDSYSTEMFORVEHICLECRUISECONTROL)”的美国临时专利申请No.62/146,880的优先权。美国专利申请No.15/049,603还请求2015年4月15日提交的标题为“用于巡航控制中的燃料经济性优化的系统和方法(SYSTEMANDAPPROACHFORFUELECONOMYOPTIMIZATIONINCRUISECONTROL)”的美国临时专利申请No.62/148,095的优先权。为了所有目的，上述引用申请的全部内容通过引用整体并入本文。
本说明书总体涉及用于控制在巡航控制模式下操作的车辆的变速器换挡的方法和系统，在巡航控制模式下，车辆驾驶员请求自动控制车辆速度。
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自动地将其速度控制到期望的速度。控制器调节车辆速度的一个示例方式是以巡航控制模式操作车辆。巡航控制模式可以被描述为车辆操作模式，其中车辆速度保持在经由上限车辆速度阈值和下限车辆速度阈值界定的期望的车辆速度范围内，而驾驶员不请求来自车辆动力源的扭矩。控制器经由调节车辆动力源的扭矩输出将车辆速度保持在期望的速度范围内。因此，经由增加和减少车辆动力源的扭矩输出，将车辆速度保持在期望的速度范围内。控制器保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节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)算法或某个相似的变体来调节车辆动力源的扭矩输出并将车辆速度保持在期望的车辆速度范围内。但是，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的车辆速度误差来提供修正的车辆速度轨迹。因此，并且由于车辆经常在巡航控制模式下以较高挡位操作，所以控制器可能会对其从车辆动力源请求的扭矩做出大的改变。所请求的扭矩的摆动可能导致变速器降挡，这可能会增加车辆燃料消耗并干扰驾驶员。
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，所述自适应非线性模型预测巡航控制程序包括动力传动系统扭矩阈值以减少变速器换挡同时维持车辆速度在第一车辆速度阈值和第二车辆速度阈值内。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并将动力传动系统扭矩约束为小于变速器降挡的扭矩的值，当使车辆在巡航控制模式下操作时提供降低变速器换挡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变速器换挡。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操作特性的其他改变。燃料经济性最佳策略因此基于车辆燃料消耗模型和系统约束的实际特性被自动选择。本说明书可以提供若干优点。特别地，该方法可以降低变速器换挡的倾向同时在速度控制模式下操作车辆。此外，该方法可以经由降低燃料消耗来降低车辆的操作成本。此外，该方法可以改善车辆驾驶性能。当单独或参考附图时，根据以下具体实施方式，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操作的车辆的操作的系统和方法。图1示出了用于在巡航控制模式下操作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操作的方法(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操作顺序。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在巡航控制模式下操作，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操作。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆系统，其包含：

【技术特征摘要】
2016.12.05 US 15/369,6391.一种车辆系统，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，所述自适应非线性模型预测巡航控制程序包括动力传动系统扭矩阈值以减少变速器换挡同时维持车辆速度在第一车辆速度阈值和第二车辆速度阈值内。2.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述动力传动系统扭矩阈值是发动机转速、大气压力和湿度的函数。3.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述动力传动系统扭矩阈值是小于变速器在当前车辆速度下降挡时的扭矩的扭矩值。4.根据权利要求3所述的车辆系统，进一步包含将动力传动系统扭矩输出约束为小于所述动力传动系统扭矩阈值。5.根据权利要求4所述的车辆系统，其中经由将发动机空气流约束为小于阈值来约束动力传动系统扭矩。6.一种车辆系统，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和将...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·达马托，D·P·菲尔沃，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，霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US