專利名稱：車輛速度控制系統(tǒng)中關于目標速度減小的換檔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用來控制車輛速度的車輛速度控制系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種控制車輛以便以設置車輛速度自動巡航車輛的車輛速度控制系統(tǒng)。
日本專利臨時公開No.(Heisei)1-60437公開了一種車輛速度控制系統(tǒng)，該車輛速度控制系統(tǒng)布置成，當接通一個用來降低設置速度的溜車開關時，除發(fā)動機的油門控制之外通過變速箱的掛低檔控制減速車輛。
然而，當連續(xù)和過分接通溜車開關，從而設置速度過分低于一個目標設置速度時，必須通過接通一個加速開關把降低的設置速度增大到目標設置速度。例如，當希望把設置速度從80km/h降低到60km/h時而當通過按下溜車開關六次(80km/h-6×5km/h)把設置速度過分降低到50km/h時，必須按下加速開關兩次以把設置速度返回到60km/h。由于作為對降低設置速度操作的答復開始掛低檔變速箱控制，所以在增大設置速度時的時刻，連接到常規(guī)車輛速度控制系統(tǒng)上的變速箱已經(jīng)執(zhí)行掛低檔操作。
因而，在這樣一種情況下，車輛速度控制系統(tǒng)把一個加速命令輸出到受控系統(tǒng)。結果，在掛低檔條件下的車輛通過增大油門開口加速。這種操作將過分增大發(fā)動機轉速并且過分產(chǎn)生噪聲。
因此本發(fā)明的一個目的在于，提供一種解決上述問題的改進車輛速度控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種車輛速度控制系統(tǒng)用于一個裝有一個發(fā)動機和一個自動變速箱的車輛，并且包括一個用來減小設置車輛速度的溜車開關和一個與溜車開關連接的控制器。該控制器布置成，通過控制發(fā)動機的油門和自動變速箱以設置車輛速度控制車輛速度，并且在操作溜車開關以減小設置車輛速度時，以在減小設置車輛速度之前的時刻設置的傳動比，保持自動變速箱的傳動比。


圖1是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明的一種車輛速度控制系統(tǒng)的結構。
圖2是方塊圖，表示橫向加速車輛速度校正量計算塊580的結構。
圖3是曲線圖，表示在車輛速度VA(t)與一個低通濾波器的截止頻率fc之間的關系。
圖4是曲線圖，表示在用來計算車輛速度校正量VSUB(t)的校正系數(shù)CC與橫向加速的值YG(t)之間的關系。
圖5是曲線圖，表示在自然頻率ωnSTR與車輛速度之間的關系。
圖6是曲線圖，表示在車輛速度VA(t)與命令車輛速度的最大值VSMAX之間的偏差的絕對值、與命令車輛速度變化ΔVCOM(t)之間的關系。
圖7是方塊圖，表示一個命令驅動轉矩計算塊530的結構。
圖8表示發(fā)動機非線性靜止特性的圖。
圖9表示估計的油門開口的圖。
圖10表示CVT的換檔圖的圖。
圖11表示發(fā)動機性能的圖。
圖12是方塊圖，表示命令驅動轉矩計算塊530的另一種結構。
參照圖1至12，表示有根據(jù)本發(fā)明一個實施例的車輛速度控制系統(tǒng)。
圖1表示方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛速度控制系統(tǒng)的構造。參照圖1至12，下文將討論根據(jù)本發(fā)明的車輛速度控制系統(tǒng)的構造和操作。
根據(jù)本發(fā)明的車輛速度控制系統(tǒng)裝在車輛上，并且以車輛使用者手動接通速度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)開關(未表示)的方式放置在備用模式中。在這種備用模式下，當接通一個設置開關20時，速度控制系統(tǒng)開始操作。
車輛速度控制系統(tǒng)包括一個由一個微型計算機和外圍設備構成的車輛速度控制塊500。在車輛速度控制塊500中的塊表示由該微型計算機執(zhí)行的操作。車輛速度控制塊500從一個轉向角傳感器100、一個車輛速度傳感器10、設置開關20、一個溜車開關30、一個加速(ACC)開關40、一個發(fā)動機速度傳感器80、一個加速踏板傳感器90及一個無級變速箱(CVT)70接收信號。根據(jù)接收的信號，車輛速度控制塊500計算各種命令值，并且把這些命令值分別輸出到CVT 70、一個剎車致動器50及車輛的一個油門致動器60，以便以目標車輛速度控制實際車輛速度。
車輛速度控制塊500的一個命令車輛速度確定塊510在每個控制循環(huán)期間，如在10ms期間，計算一個命令車輛速度VCOM(t)。后綴(t)指示，帶有后綴(t)的值是在時間t的值，并且在時間序列(時間過去)中變化。在某些曲線中，這樣的后綴(t)是便利的。
一個命令車輛速度最大值設置塊520在接通設置開關30時的時刻，把一個車輛速度VA(t)設置為命令車輛速度最大值VSMAX(目標速度)。車輛速度VA(t)是借助于一個車輛速度傳感器10從輪胎轉動速度的轉動速度探測的實際車輛速度。
在命令車輛速度最大值VSMAX由設置開關20的操作設置之后，命令車輛速度設置塊520作為對溜車開關30一次按下的答復把命令車輛速度最大值VSMAX減小5km/h。就是說，當按下溜車開關30數(shù)量n次(n次)時，命令車輛速度VSMAX減小n×5km/h。而且，當已經(jīng)按下溜車開關30一個時間段T(秒)時，命令車輛速度VSMAX減小一個值T/1(秒)×5km/h。
類似地，在命令車輛速度最大值VSMAX由設置開關20的操作設置之后，命令車輛速度設置塊520作為對ACC開關40一次按下的答復把命令車輛速度最大值VSMAX增大5km/h。就是說，當按下ACC開關40數(shù)量n次(n次)時，命令車輛速度最大值VSMAX增大n×5km/h。而且，當已經(jīng)按下ACC開關40一個時間段T(秒)時，命令車輛速度最大值VSMAX增大一個值T/1(秒)×5km/h。
一個橫向加速(橫向G)車輛速度校正量計算塊580從轉向角傳感器100接收一個轉向角θ(t)和從車輛速度傳感器10接收車輛速度VA(t)，并且根據(jù)橫向加速(下文，它叫做橫向G)計算用來校正命令車輛速度VCOM(t)的車輛速度校正量VSUB(t)。更具體地說，橫向G車輛速度校正量計算部分580包括一個轉向角信號低通濾波器(下文，它叫做轉向角信號LPF塊)581、一個橫向G計算塊582及一個車輛速度校正量計算圖583，如圖2中所示。
轉向角信號LPF塊581接收車輛速度VA(t)和轉向角θ(t)，并且計算一個轉向角LPF值θLPF(t)。轉向角LPF值θLPF(t)由如下公式(1)表示。
θLPF(t)＝θ(t)/(TSTR·s+1) …(1)在該公式(1)中，s是微分算子，而TSTR是低通濾波器(LPF)的時間常數(shù)并且由TSTR＝1/(2π·fc)表示。而且，fc是LPF的截止頻率，并且根據(jù)由在圖3中表示在截止頻率fc與車輛速度VA(t)之間的關系的圖表示的車輛速度VA(t)確定。如從圖3的圖清楚的那樣，車輛速度越高，截止頻率fc越小。例如，在車輛速度100km/h下的截止頻率比在車輛速度50km/h下的小。
橫向G計算塊582接收轉向角LPF值θLPF(t)和車輛速度VA(t)，并且由如下公式(2)計算橫向G YG(t)。
YG(t)＝{VA(t)2·θLPF(t)}/{N·W·[1+A·VA(t)2]} …(2)在該公式(2)中，W是車輛的軸距尺寸，N是轉向傳動比，及A是穩(wěn)定性因數(shù)。在從轉向角得到車輛的橫向G的情況下采用公式(2)。
當通過使用偏航角速度傳感器和借助于一個低通濾波器(LPF)處理偏航角速度Ψ(t)得到橫向G時，從如下公式(3)和(4)得到橫向G YG(t)。
YG(t)＝VA(t)·ΨLPF…(3)ΨLPF＝Ψ(t)/(TYAW·s+1) …(4)在公式(4)中，TYAW是低通濾波器的時間常數(shù)。當車輛速度VA(t)增大時，時間常數(shù)TYAW增大。
車輛速度校正計算圖583根據(jù)橫向G YG(t)計算用來校正命令車輛速度VCOM(t)的車輛速度校正量VSUB(t)。通過把由橫G確定的校正系數(shù)CC和命令車輛速度VCOM(t)的預定變化極限相乘計算車輛速度校正量VSUB(t)。在該實施例中，把命令車輛速度VCOM(t)的預定變化極限設置在0.021(km/h/10ms)＝0.06G。命令車輛速度的預定變化極限等于圖6中表示的命令車輛速度的變化(與加速/減速相對應)ΔVCOM(t)的最大值。
VSUB(t)＝CC×0.021(km/h/10ms)…(5)如以后描述的那樣，添加車輛速度校正量VSUB(t)，作為在用來控制車輛速度的命令車輛速度VCOM(t)的計算過程中的減法項。因而，當車輛校正量VSUB(t)變大時，把命令車輛速度VCOM(t)限制到較小值。
當橫向G YG變大時，校正系數(shù)CC變大，如圖4中所示。其原因在于，當橫向G變大時，命令車輛速度VCOM(t)的變化限制得較多。然而，當如圖4中所示橫向G小于或等于0.1G時，把校正系數(shù)CC設置為零，因為決定了不必校正命令車輛速度VCOM(t)。而且，當橫向G大于或等于0.3G時，把校正系數(shù)CC設置為一個預定常數(shù)值。就是說，橫向G絕不會變得大于或等于0.3G，只要車輛在正常驅動條件下操作。因此，為了防止當橫向G的探測值錯誤變大時把校正系數(shù)CC設置在過大值處，把校正系數(shù)CC設置為這樣一個常數(shù)值，如2。
當駕駛員通過操作加速開關40需要增大目標車輛速度時，就是說，當需要車輛加速時，通過添加當前車輛速度VA(t)和命令車輛速度ΔVCOM(t)并且通過從當前車輛速度VA(t)和命令車輛速度ΔVCOM(t)之和減去車輛速度校正量VSUB(t)計算命令車輛速度VCOM(t)。
因此，當命令車輛速度變化ΔVCOM(t)大于車輛速度校正量VSUB(t)時，加速車輛。當命令車輛速度變化ΔVCOM(t)小于車輛速度校正量VSUB(t)時，減速車輛。通過把命令車輛速度變化(命令車輛速度變化的最大值)與圖4中所示的校正系數(shù)CC相乘得到車輛速度校正量VSUB(t)。因此，當命令車輛速度變化的極限值等于命令車輛速度變化時，并且當校正系數(shù)CC是1時，用于加速的量變得等于用于減速的量。在圖4的情況下，當YG(t)＝0.2時，用于加速的量變得等于用于減速的量。因而，當校正系數(shù)CC是1時，保持當前車輛速度。在該例子中，當橫向G YG(t)小于0.2時，加速車輛。當橫向G YG(t)大于0.2時，減速車輛當駕駛員通過操作溜車開關30需要降低目標車輛速度時，就是說，當需要車輛減速時，通過從當前車輛速度VA(t)減去命令車輛速度變化ΔVCOM(t)和車輛速度校正量VSUB(t)計算命令車輛速度VCOM(t)。因此，在這種情況下，總是減速車輛。當車輛速度校正量VSUB(t)變得較大時，減速程度變得較大。就是說，根據(jù)橫向G YG(t)的增大，車輛速度校正量VSUB(t)增大?；谲囕v正行駛在公路上的假設已經(jīng)定義上述值0.021(km/h/10ms)。
如上所述，由根據(jù)橫向加速的校正系數(shù)CC與命令車輛速度變化VCOM(t)的極限值之間的相乘得到車輛速度校正量VSUB(t)。因而，減法項(車輛速度校正量)根據(jù)橫向加速的增大而增大，從而控制車輛速度以便抑制橫向G。然而，如在轉向角信號LPF塊581的解釋中描述的那樣，當車輛速度變得較大時，降低截止頻率fc。因此增大LPF的時間常數(shù)TSTR，并且減小轉向角LPFθLPF(t)。因而，也減小在橫向G計算塊581處估計的橫向加速。結果，減小從車輛速度校正量計算圖583得到的車輛速度校正量VSUB(t)。因此，轉向角變得對于命令車輛速度的校正無效。換句話說，向加速減小的校正由于車輛速度校正量VSUB(t)的減小變得較小。
更具體地說，自然頻率ωnSTR相對于轉向角的特性由如下公式(6)表示。ωnSTR=(2W/VA)[Kf·Kr·(1+A·VA2)/mV·I]...(6)]]>在該公式(6)中，Kf是一個前輪胎的有關功率，Kr是一個后輪胎的有關功率，W是軸距尺寸，mV是車輛重量，A是一個穩(wěn)定性因數(shù)，及I是車輛偏航慣性轉矩。
自然頻率ωnSTR的特性這樣完成，從而當車輛速度增大時，自然頻率ωnSTR變得較小，并且相對于轉向角的車輛響應性變壞，而當車輛速度減小時，自然頻率ωnSTR變得較大，并且相對于轉向角的車輛響應性提高。就是說，當車輛速度變得較低時，橫向G往往根據(jù)轉向操作產(chǎn)生，而當車輛速度變得較高時，由轉向操作造成的橫向G往往受到抑制。因此，根據(jù)本發(fā)明的車輛速度控制系統(tǒng)布置成通過根據(jù)車輛速度的增大減小截止頻率降低響應性，從而當車輛速度變得較高時，命令車輛速度往往不受由轉向角造成的校正的影響。
一個命令車輛速度變化確定塊590接收車輛速度VA(t)和命令車輛速度最大值VSMAX，并且根據(jù)在車輛速度VA(t)與命令車輛速度最大值VSMAX之間的偏差的絕對值|VA-VSMAX|由圖6中表示的圖計算命令車輛速度變化ΔVCOM(t)。
用來確定命令車輛速度變化ΔVCOM(t)的圖按圖6中表示的那樣布置。更具體地說，當偏差的絕對值|VA-VSMAX|在圖6中的范圍B內(nèi)時，當在其中命令車輛速度變化ΔVCOM(t)小于用來決定車輛速度控制的停止的加速極限α的范圍內(nèi)，增大在車輛速度VA(t)與命令車輛速度最大值VSMAX之間的偏差的絕對值時，通過增大命令車輛速度變化ΔVCOM(t)迅速加速或減速車輛。而且，當偏差的絕對值在圖6中的范圍B內(nèi)較小時，當在其中駕駛員能感覺到車輛加速并且命令車輛速度變化ΔVCOM(t)不會超過命令車輛速度的最大值VSMAX的范圍內(nèi)，偏差的絕對值減小時，減小命令車輛速度變化ΔVCOM(t)。當偏差的絕對值較大并且在圖6中的范圍A內(nèi)時，把命令車輛速度變化ΔVCOM(t)設置為一個比加速極限α小的恒定值，如0.06G。當偏差的絕對值較小并且在圖6的一個范圍C內(nèi)時，把命令車輛速度變化ΔVCOM(t)設置為一個恒定值，如0.03G。
命令車輛速度變化確定塊590監(jiān)視從橫向G車輛速度校正量計算塊580輸出的車輛速度校正量VSUB(t)，并且在車輛速度校正量VSUB(t)從零取除零之外的值之后，當車輛速度校正量VSUB(t)返回零時，決定終止在彎路上的行駛。而且，命令車輛速度變化確定塊590探測車輛速度VA(t)是否變得等于命令車輛速度的最大值VSMAX。
當決定終止在彎路上的行駛時，在決定終止在彎路上的行駛時的時刻由車輛速度VA(t)計算命令車輛速度變化ΔVCOM(t)，而不是根據(jù)在車輛速度VA(t)與命令車輛速度的最大值VSMAX之間的偏差的絕對值通過使用圖6的圖確定命令車輛速度變化ΔVCOM(t)。在彎曲行駛終止條件下用來計算命令車輛速度變化ΔVCOM(t)的特性完成一種與圖6的相類似的趨勢。更具體地說，在用在這種彎曲終止條件下的這種特性中，水平軸指示車輛速度VA(t)而不是絕對值|VA-VSMAX|。因而，當車輛速度VA(t)變小時，命令車輛速度變化ΔVCOM(t)變小。當車輛速度VA(t)變得等于命令車輛速度的最大值VSMAX時，終止該過程。
代替在彎路行駛終止時的命令車輛速度變化ΔVCOM(t)的以上確定方法，當車輛速度校正量VSUB(t)取除零之外的一個值時，決定開始彎路行駛。在這種情形下，以前可以存儲在開始彎路行駛時刻t1處的車輛速度VA(t1)，并且由在彎路行駛開始時刻t1處車輛速度VA(t1)與在彎路行駛終止時刻t2處車輛速度VA(t2)之間的差ΔVA的數(shù)值可以確定命令車輛速度變化ΔVCOM(t)。在這種條件下用來計算命令車輛速度變化ΔVCOM(t)的特性完成與圖6的相反的趨勢。更具體地說，在該特性曲線中，采用一張其中水平軸指示車輛速度VA(t)而不是絕對值|VA-VSMAX|的圖。因而，當車輛速度VA(t)變得較大時，命令車輛速度變化ΔVCOM(t)變得較小。當車輛速度VA(t)變得等于命令車輛速度的最大值VSMAX時，終止該過程。
就是說，當車輛行駛在彎路上時，校正命令車輛速度，從而在一個預定范圍內(nèi)抑制橫向G。因此，在該情形下一般降低車輛速度。在終止在彎路上行駛并且減小車輛速度之后，根據(jù)在彎路行駛終止時刻的車輛速度VA(t)或根據(jù)在彎路上行駛開始時刻t1的車輛速度VA(t1)與在彎路上行駛終止時刻t2的車輛速度VA(t2)之間的差ΔVA的數(shù)值，改變命令車輛速度變化ΔVCOM(t)。
而且，當在彎路行駛期間的車輛速度較小或當車輛速度差ΔVA較小時，把命令車輛速度變化ΔVCOM(t)設置得較小，并因此減小由命令車輛速度造成的用于車輛速度控制的加速。這種操作起這樣的作用當車輛行駛在具有諸如S形彎路之類的連續(xù)彎曲的曲折道路上時，防止由每次轉彎產(chǎn)生的較大加速。類似地，當在彎路行駛終止時刻車輛速度較高時，或者當車輛速度差ΔVA較小時，決定行駛轉彎是單次并且把命令車輛速度變化ΔVCOM(t)設置為較大值。因而，僅在終止單次彎路的行駛之后加速車輛，并因此車輛的駕駛員沒有由加速緩慢造成的奇怪感覺。
命令車輛速度確定塊510接收車輛速度VA(t)、車輛速度校正量VSUB(t)、命令車輛速度變化ΔVCOM(t)、及命令車輛速度的最大值VSMAX，并且按如下計算命令車輛速度VCOM(t)。
(a)當命令車輛速度的最大值VSMAX大于車輛速度VA(t)，就是說，當駕駛員需要通過操作加速開關40(或恢復開關)加速車輛時，由如下公式(7)計算命令車輛速度VCOM(t)。
VCOM(t)＝min[VSMAX，VA(t)+ΔVCOM(t)-VSUB(t)]…(7)就是說，把最大值VSMAX和值[VA(t)+ΔVCOM(t)-VSUB(t)]較小的一個選擇為命令車輛速度VCOM(t)。
(b)當VSMAX＝VA(t)時，就是說，當車輛在一個恒定速度下行駛時，由如下公式(8)計算命令車輛速度VCOM(t)。
VCOM(t)＝VSMAX-VSUB(t) …(8)就是說，通過從命令車輛速度的最大值VSMAX減去車輛速度校正量VSUB(t)得到命令車輛速度VCOM(t)。
(c)當命令車輛速度的最大值VSMAX小于車輛速度VA(t)時，就是說，當駕駛員需要通過操作溜車開關30減速車輛時，由如下公式(9)計算命令車輛速度VCOM(t)。
VCOM(t)＝max[VSMAX’VA(t)-ΔVCOM(t)-VSUB(t)] …(9)就是說，把最大值VSMAX和值[VA(t)-ΔVCOM(t)-VSUB(t)]較大的一個選擇為命令車輛速度VCOM(t)。
由上述方式確定命令車輛速度VCOM(t)，并且車輛速度控制系統(tǒng)根據(jù)確定的命令車輛速度VCOM(t)控制車輛速度VA(t)。
在圖1中的車輛速度控制塊500的一個命令驅動轉矩計算塊530接收命令車輛速度VCOM(t)和車輛速度VA(t)，并且計算一個命令驅動轉矩dFC(t)。圖7表示命令驅動轉矩計算塊530的構造。
當輸入是命令車輛速度VCOM(t)而輸出是車輛速度VA(t)時，其傳遞特性(函數(shù))GV(s)由如下公式(10)表示。
GV(s)＝1/(TV·s+1)·e(-LV·s)…(10)在該公式(10)中，TV是一階滯后時間常數(shù)，而LV是由傳動系系統(tǒng)的延遲造成的死時間。
通過以處理作為一個控制輸入(操作值)的命令驅動轉矩dFC(t)和作為一個受控值的車輛速度VA(t)的方式模型化受控系統(tǒng)的車輛模型，車輛傳動系的動作由如下公式(11)表示的簡化線性模型表示。
VA(t)＝1/(mV·Rt·s)·e(-LV·s)·dFC(t)…(11)在該公式(11)中，Rt是輪胎的有效半徑，而mV是車輛質量(重量)。
把命令驅動轉矩dFC(t)用作一個輸入和把車輛速度VA(t)用作一個輸出的車輛模型完成積分特性，因為車輛模型的公式(11)具有1/s型。
盡管受控系統(tǒng)(車輛)完成包括由傳動系系統(tǒng)的延遲造成的死時間LV的非線性特性，并且根據(jù)采用的致動器和發(fā)動機改變死時間LV，但把命令驅動轉矩dFC(t)用作一個輸入和把車輛速度VA(t)用作一個輸出的車輛模型，借助于采用干擾估計器的近似零化方法能由公式(11)表示。
通過把命令驅動轉矩dFC(t)用作一個輸入和把車輛速度VA(t)用作一個輸出的受控系統(tǒng)的響應特性與具有一個預定一階滯后TV和死時間LV的傳遞函數(shù)GV(s)的特性相對應，通過使用圖7中表示的C1(s)、C2(s)和C3(s)得到如下關系。
C1(s)＝e(-LV·s)/(TH·s+1) …(12)C2(s)＝(mV·Rt·s)/(TH·s+1) …(13)dV(t)＝C2(s)·VA(t)-C1(s)·dFC(t)…(14)在這些公式(12)、(13)及(14)中，C1(s)和C2(s)是用于近似零化方法的干擾估計器，并且作為一個補償器完成以便抑制由干擾和模型化造成的干擾。
當把標準模型GV(s)作為忽略受控系統(tǒng)的死時間具有一個時間常數(shù)TV的一階低通濾波器處理時，模型匹配補償器C3(s)按如下取一個常數(shù)。
C3(s)＝mV·Rt/TV…(15)由這些補償器C1(s)、C2(s)和C3(s)，由如下公式(16)計算命令驅動轉矩dFC(t)dFC(t)＝C3(s)·{VCOM(t)-VA(t)}-{C2(s)·VA(t)-C1(s)·dFC(t)} …(16)根據(jù)命令驅動轉矩dFC(t)控制車輛的驅動轉矩。更具體地說，計算命令油門開口，以便通過使用指示發(fā)動機非線性靜止特性的圖把實際驅動轉矩dFA(t)帶到靠近命令驅動轉矩dFC(t)。該圖表示在圖8中，由該圖表示的關系以前已經(jīng)測量和存儲。而且，當需要轉矩為負，并且由發(fā)動機的負驅動轉矩不保證時，車輛控制系統(tǒng)操作變速箱和剎車系統(tǒng)以保證需要的負轉矩。因而，通過控制油門開口、變速箱及剎車系統(tǒng)，變得有可能把發(fā)動機非線性靜止特性修改成線性化特性。
由于在根據(jù)本發(fā)明的該實施例中采用的CVT 70提供有一個帶有一個鎖定機構的液力變扭器，所以車輛速度控制塊500從CVT 70的一個控制器接收一個鎖定信號LUS。鎖定信號LUS指示CVT 70的鎖定條件。當車輛速度控制塊500根據(jù)鎖定信號LUS決定把CVT 70放在未鎖定條件下時，車輛速度控制塊500增大用來表示圖7中所示補償器C1(s)和C2(s)的時間常數(shù)TH。時間常數(shù)TH的增大減小車輛速度控制反饋校正量，該量與用來保持希望響應特性的校正系數(shù)相對應。因此，變得有可能在未鎖定條件下對于受控系統(tǒng)的響應特性調節(jié)模型特性，盡管在未鎖定條件下受控系統(tǒng)的響應特性與在鎖定條件下受控系統(tǒng)的特性相比延遲。因而，在鎖定條件和未鎖定條件下都保證車輛速度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖7中表示的命令驅動轉矩計算塊530由用來補償受控系統(tǒng)的傳遞特性的補償器C1(s)和C2(s)及用來實現(xiàn)由設計者以前指定的響應特性的補償器C3(s)構造。
而且，命令驅動轉矩計算塊530可以由用來補償以便保證由設計者確定的希望響應特性的一個預補償器CF(s)、一個用來計算由設計者確定的希望響應特性的標準模型計算塊CR(s)、及一個相對于標準模型計算部分CR(s)的響應特性用來補償漂移量(在目標車輛速度與實際車輛速度之間的差)的反饋補償器C3(s)＇建造，如圖12中所示。
預補償器CF(s)通過使用由如下公式(17)表示的濾波器計算一個標準命令驅動轉矩dFC1(t)，以便相對于命令車輛速度VCOM(t)實現(xiàn)實際車輛速度VA(t)的傳遞函數(shù)GV(s)。
dFC1(t)＝mV·RT·s·VCOM(t)/(TV·s+1) …(17)標準模型計算塊CR(s)由傳遞函數(shù)GV(s)和命令車輛速度VCOM(t)按如下計算車輛速度控制系統(tǒng)的目標響應VT(t)。
VT(t)＝GV(s)·VCOM(t) …(18)反饋補償器C3(s)＇計算命令驅動轉矩的校正量，以便當引起在目標響應VT(t)與實際車輛速度VA(t)之間的偏差時由此抵消偏差。就是說，由如下公式(19)計算校正量dV(t)＇。
dV(t)＇＝[(KP·s+KI)/s][VT(t)-VA(t)] …(19)在該公式(19)中，KP是反饋補償器C3(s)＇的比例控制增益，KI是反饋補償器C3(s)＇的積分控制增益，及驅動轉矩的校正量dV(t)＇與圖7中的估計干擾dV(t)相對應。
當由鎖定條件信號LUS決定把CVT 70放在未鎖定條件下時，由如下公式(20)計算校正量dV(t)＇。
dV(t)＇＝[(KP＇·s+KI＇)/s][VT(t)-VA(t)] …(20)在該公式(20)中，KP＇＞KP，并且KI＇＞KI。因此，與CVT 70的鎖定條件中的相比減小在CVT 70的未鎖定條件下的反饋增益。而且，由標準命令驅動轉矩dFC1(t)和校正量dV(t)＇按如下計算命令驅動轉矩dFC(t)。
dFC(t)＝dFC1(t)+dV(t)＇ …(21)就是說，當把CVT 70放在未鎖定條件下時，與在鎖定條件下相比把反饋增益設置在較小值。因而，命令驅動轉矩的校正量變得較小，并因此與在鎖定條件下的特性相比，變得有可能適于在CVT 70的未鎖定條件下特性延遲的受控系統(tǒng)的響應特性。因此，在鎖定條件和未鎖定條件下都保證車輛速度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
其次，下文將討論圖1的致動器驅動系統(tǒng)。
圖1中的車輛速度控制塊500的一個命令傳動比計算塊540接收命令驅動轉矩dFC(t)、車輛速度VA(t)、溜車開關30的輸出及加速踏板傳感器90的輸出。命令傳動比計算塊540根據(jù)接收信息計算是CVT 70的輸入轉動速度與輸出轉動速度的比的一個命令傳動比DRATIO(t)，并且把命令傳動比DRATIO(t)輸出到CVT 70，如下文描述的那樣。
(a)當把溜車開關30放在斷狀態(tài)下時，根據(jù)車輛速度VA(t)和命令驅動轉矩dFC(t)由圖9中表示的油門開口估計圖計算估計油門開口TVOESTI。然后，根據(jù)估計油門開口TVOESTI和車輛速度VA(t)由圖10中表示的CVT換檔圖計算一個命令發(fā)動機轉動速度NIN-COM。而且，根據(jù)車輛速度VA(t)和命令發(fā)動機轉動速度NIN-COM由如下公式(22)得到命令傳動比DRATIO(t)。
DRATIO(t)＝NIN-COM·2π·Rt/[60·VA(t)·Gf]…(22)在該公式(22)中，Gf是最終傳動比。
(b)當把溜車開關30放在通狀態(tài)下時，就是說，當通過接通溜車開關30減小命令車輛速度的最大值VSMAX時，把命令傳動比的以前值DRATIO(t-1)保持為當前命令傳動比DRATIO(t)。因此，即使當連續(xù)接通溜車開關30時，也把命令傳動比DRATIO(t)保持在僅在溜車開關30的接通之前設置的值，直到斷開溜車開關。就是說，在從溜車開關30接通到溜車開關30斷開的時段期間禁止掛低檔。
更具體地說，當車輛速度控制系統(tǒng)的設置速度通過操作溜車開關30減小一次，并且然后通過操作加速開關40增大時，在該時段期間禁止掛低檔。因此，即使打開油門開口加速車輛，在這樣一種傳動條件下也根本不會增大發(fā)動機轉動速度。這防止發(fā)動機過分產(chǎn)生噪聲。
圖1的實際傳動比計算塊550根據(jù)發(fā)動機轉動速度NE(t)和通過經(jīng)發(fā)動機速度傳感器80探測發(fā)動機火花信號得到的車輛速度VA(t)由如下公式計算一個實際傳動比RATIO(t)，該傳動比RATIO(t)是CVT 70的實際輸入轉動速度與實際輸出轉動速度的比。
RATIO(t)＝NE(t)/[VA(t)·Gf·2π·Rt …(23)圖1的一個命令發(fā)動機轉矩計算塊560由命令驅動轉矩dFC(t)、實際傳動比RATIO(t)、及如下公式(24)計算一個命令發(fā)動機轉矩TECOM(t)。
TECOM(t)＝dFC(t)/[Gf·RATIO(t)] …(24)圖1的目標油門開口計算塊570根據(jù)命令發(fā)動機轉矩TECOM(t)和發(fā)動機轉動速度NE(t)由圖11中表示的發(fā)動機性能圖計算一個目標油門開口TVOCOM，并且把計算的目標油門開口TVOCOM輸出到油門致動器60。
圖1的一個命令剎車壓力計算塊630根據(jù)發(fā)動機轉動速度NE(t)由圖11中表示的發(fā)動機性能圖計算在油門全閉條件期間的一個發(fā)動機剎車轉矩TECOM＇。而且，命令剎車壓力計算塊630由油門全閉發(fā)動機剎車轉矩TECOM＇、命令發(fā)動機轉矩TECOM(t)及如下公式(25)計算一個命令剎車壓力REFPBRK(t)。
REFPBRK(t)＝(TECOM-TECOM＇)·Gm·Gf/{4·(2·AB·RB·μB)} …(25)在該公式(25)中，Gm是CVT 70的傳動比，AB是車輪缸力(缸壓力×面積)，RB是一個盤形轉子的有效半徑，及μB是墊摩擦系數(shù)。
其次，下文將討論車輛速度控制的懸掛過程。
圖1的一個車輛速度控制懸掛決定塊620接收由加速踏板傳感器90探測的一個加速控制輸入APO，并且把加速控制輸入APO與一個預定值相比較。預定值是與從一個目標油門開口計算塊570輸入的一個目標油門開口TVOCOM，即是與在該時刻自動控制的車輛速度相對應的油門開口，相對應的加速控制輸入APO1。當加速控制輸入APO大于一個預定值時，即當油門開口由于驅動的加速踏板的壓下操作變得大于由油門致動器60控制的油門開口時，車輛速度控制懸掛決定塊620輸出一個車輛速度控制懸掛信號。
命令驅動轉矩計算塊530和目標油門開口計算塊570作為對車輛速度控制懸掛信號的答復分別初始化計算，并且CVT 70的變速箱控制器把換檔圖從恒定速度行駛換檔圖切換到正常行駛換檔圖。就是說，根據(jù)本發(fā)明的車輛速度控制系統(tǒng)懸掛恒定速度行駛，并且根據(jù)駕駛員的加速踏板操作開始正常行駛。
CVT 70的變速箱控制器已經(jīng)存儲正常行駛換檔圖和恒定速度行駛換檔圖，并且當根據(jù)本發(fā)明的車輛速度控制系統(tǒng)決定懸掛恒定車輛速度控制時，車輛速度控制系統(tǒng)命令CVT 70的變速箱控制器把換檔圖從恒定速度行駛換檔圖切換到正常行駛換檔圖。正常行駛換檔圖具有高響應特性，從而在加速期間迅速執(zhí)行掛低檔。當換檔圖從恒定速度行駛模式切換到正常行駛模式時，恒定速度行駛換檔圖具有一種給駕駛員平穩(wěn)和適中感覺的印象的適中特性。
當加速控制輸入APO返回一個小于預定值的值時，車輛速度控制懸掛決定塊620停止輸出車輛速度控制懸掛信號。而且，當加速控制輸入APO小于預定值時，并且當車輛速度VA(t)大于命令車輛速度的最大值VSMAX時，車輛速度控制懸掛決定塊620把減速命令輸出到命令驅動轉矩計算塊530。
當停止車輛速度控制懸掛信號的輸出時，并且當輸出減速命令時，命令驅動轉矩計算塊530根據(jù)在目標油門開口計算塊570處計算的油門開口基本上執(zhí)行減速控制，以便達到命令驅動轉矩dFC(t)。然而，當僅通過完全關閉油門不能實現(xiàn)命令驅動轉矩dFC(t)時，除油門控制之外進一步采用變速箱控制。更具體地說，在這樣一種大減速力需要條件下，命令傳動比計算塊540輸出命令傳動比DRATIO(掛低檔命令)而不顧道路坡度，如行駛在下坡或平路上。CVT 70根據(jù)命令傳動比DRATIO執(zhí)行換低檔控制以供給減速力的缺乏。
除根據(jù)在車輛速度控制的重新啟動操作中的減速數(shù)值采用CVT 70的換低檔控制的以上布置之外，當至通過油門完全關閉實現(xiàn)的目標車輛速度的時間段變得大于一個預定時間段時，可以利用換低檔控制。更具體地說，當通過完全關閉油門不能保證預定時間段時，車輛速度控制塊500可以布置成采用CVT的換低檔控制以便在目標車輛速度下減速車輛。
而且，當命令驅動轉矩dFC(t)由油門控制和變速箱控制不能保證時，并且當車輛行駛在平路上時，命令驅動轉矩dFC(t)的缺乏通過采用剎車系統(tǒng)供給。然而，當車輛行駛在下坡上時，通過從命令驅動轉矩計算塊530向一個命令剎車壓力計算塊630輸出一個剎車控制禁止信號BP禁止通過剎車系統(tǒng)的剎車控制。在下坡上禁止剎車系統(tǒng)的剎車控制的原因如下。
如果借助于剎車系統(tǒng)減速在下坡上的車輛，則必須連續(xù)地執(zhí)行剎車。這種連續(xù)剎車可能引起剎車衰減。因此，為了防止剎車衰減，當車輛行駛在下坡上時，根據(jù)本發(fā)明的車輛速度控制系統(tǒng)布置成借助于油門控制和變速箱控制執(zhí)行車輛的減速，而不采用剎車系統(tǒng)。
對于如此布置的懸掛方法，即使當在響應通過壓下加速踏板引起的臨時加速懸掛恒定車輛速度巡航控制之后，重新啟動恒定車輛速度巡航控制時，通過變速箱的換低檔也保證與僅通過油門控制相比的較大減速。因此，進一步縮短至目標車輛速度的轉換時間段。而且，通過采用用于減速的無級變速箱(CVT 70)，即使當車輛行駛在下坡上時也防止換檔沖擊。而且，由于通過變速箱控制和油門控制保證的減速大于僅通過油門控制的減速，并且由于根據(jù)命令車輛速度變化ΔVCOM執(zhí)行變速箱控制和油門控制以便平穩(wěn)地實現(xiàn)驅動轉矩，所以有可能平穩(wěn)地減速車輛，同時把減速程度保持在預定值下。與此相反，如果采用常規(guī)非CVT自動變速箱，則在換低檔期間產(chǎn)生換檔沖擊，并因此即使當需要較大減速時，采用常規(guī)非CVT自動變速箱的常規(guī)系統(tǒng)也僅執(zhí)行油門控制，而不執(zhí)行變速箱的換低檔控制。
通過采用帶有車輛速度控制系統(tǒng)的無級變速箱(CVT)，變得有可能平穩(wěn)地換低檔變速箱的傳動比。因此，當為了繼續(xù)車輛速度控制減速車輛時，平穩(wěn)地執(zhí)行比僅通過油門控制大的減速。
其次，將討論車輛速度控制的停止過程。
圖1的一個驅動車輪加速計算塊600接收車輛速度VA(t)，并且由如下公式(26)計算驅動車輪加速αOBS(t)。
αOBS(t)＝[KOBS·s/(TOBS·s2+s+KOBS)]·VA(t)…(26)在該公式(26)中，KOBS是常數(shù)，而TOBS是一個時間常數(shù)。
由于車輛速度VA(t)是一個由輪胎(驅動車輪)的轉動速度計算的值，所以車輛速度VA(t)的值與驅動車輪的轉動速度相對應。因而，驅動車輪加速αOBS(t)是從驅動車輪速度VA(t)得到的車輛速度的變化(驅動車輪加速)。
車輛速度控制停止決定塊610把在驅動轉矩計算塊600處計算的驅動車輪加速αOBS(t)與對應于車輛速度變化的預定加速極限α，如0.2G，相比較。當驅動車輪加速αOBS(t)變得大于加速極限α時，車輛速度控制停止決定塊610向命令驅動轉矩計算塊530和目標油門開口計算塊570輸出車輛速度控制停止信號。作為對車輛速度控制停止信號的答復，命令驅動轉矩計算塊530和目標油門開口計算塊570分別初始化其計算。而且，當一旦停止車輛速度控制時，不啟動車輛速度控制，直到再次接通設置開關20。
由于圖1中表示的車輛速度控制系統(tǒng)根據(jù)在命令車輛速度變化確定塊590處確定的命令車輛速度變化ΔVCOM控制在命令車輛速度下的車輛速度。因此，當正?？刂栖囕v時，車輛速度變化絕不會變得大于命令車輛速度變化的極限，例如0.06G＝0.021(km/h/10ms)。因而，當驅動車輪加速αOBS(t)變得大于對應于命令車輛速度加速極限的預定加速極限α時，有驅動車輪正在滑動的可能性。就是說，通過把驅動車輪加速αOBS(t)與預定加速極限α相比較，有可能探測車輛滑動的產(chǎn)生。因而，通過從正常車輛速度傳感器的輸出得到驅動車輪加速αOBS(t)而不在一個諸如TCS(牽引控制系統(tǒng))之類的滑動抑制系統(tǒng)中提供一個加速傳感器并且不用探測在驅動車輪的轉動速度與從動車輪的轉動速度之間的差，變得有可能執(zhí)行車輛速度控制的滑動決定和停止決定。而且，通過增大命令車輛速度變化ΔVCOM，有可能對于目標車輛速度改進系統(tǒng)的響應性。
盡管已經(jīng)表示和描述了根據(jù)本發(fā)明的實施例，從而根據(jù)在驅動車輪加速αOBS(t)與預定值之間的比較執(zhí)行車輛速度控制的停止決定，但本發(fā)明不限于此，并且可以這樣布置，從而當在命令車輛速度變化ΔVCOM與驅動車輪加速αOBS(t)之間的差變得大于一個預定值時，進行停止決定。
圖1的命令車輛速度確定塊510決定是否VSMAX＜VA，即命令車輛速度VCOM(t)是否大于車輛速度VA(t)，并且變化到減速方向。命令車輛速度確定塊510把命令車輛速度VCOM(t)設置在車輛速度VA(t)或比車輛速度VA(t)小的一個預定車輛速度下，如在通過從車輛速度VA(t)減去5km/h得到的一個值下，并且把積分器C2(s)和C1(s)的初始值設置在車輛速度VA(t)下，以便把公式C2(s)·VA(t)-C1(s)·dFC(t)＝dV(t)的輸出設置為零。作為這種設置的結果，C1(s)和C2(s)的輸出變成VA(t)，并因此估計干擾dV(t)成為零。而且，當是命令車輛速度VCOM的變化速率的變化ΔVCOM在減速方向比預定減速，如0.06G，大時，執(zhí)行這種控制。對于這種布置，變得有可能便于命令車輛速度(VA(t)→VCOM(t))不必要初始化和積分器的初始化、及減小由減速造成的沖擊。
而且，當命令車輛速度(在每個時刻的命令控制值，直到實際車輛速度達到目標車輛速度)大于實際車輛速度時，并且當把命令車輛速度的時間變化(變化速率)轉到引起剎車減速方向時，通過把命令車輛速度變到實際車輛速度或比實際車輛速度小的預定速度，迅速把實際車輛速度收斂到目標車輛速度。另外，有可能通過由采用實際車輛速度或比實際車輛速度小的一個速度初始化命令驅動轉矩計算塊530的計算，保持控制的連續(xù)性能。
而且，如果把車輛速度控制系統(tǒng)布置成執(zhí)行一種用來把一個實際車輛間距離帶到靠近一個目標車輛間距離的控制，以便執(zhí)行車輛行駛，同時保持由駕駛員相對于前面車輛設置的目標車輛間距離，則把車輛速度控制系統(tǒng)布置成設置命令車輛速度，以便保持目標車輛間距離。在這種情況下，當實際車輛間距離比一個預定距離低時，并且當命令車輛速度變化ΔVCOM大于在減速方向上的預定值(0.06G)時，執(zhí)行命令車輛速度VCOM的變化(VA→VCOM)和命令驅動轉矩計算塊530的初始化。對于這種布置，變得有可能把車輛間距離迅速收斂到目標車輛間距離。因而，防止過分接近前面車輛，并且保持控制的連續(xù)性。而且，不必要初始化(VA(t)→VCOM(t)和積分器初始化)的減少減小換低檔沖擊的產(chǎn)生。
在日本申請于2000年5月16日的日本專利申請No.2000-143581的整個內(nèi)容通過參考包括在這里。
盡管以上參考本發(fā)明的某一實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實施例。上述實施例的修改和變更借助于以上講授對于熟悉本專業(yè)的技術人員將會出現(xiàn)。參照如下權利要求書定義本發(fā)明的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的一種車輛速度控制系統(tǒng)適用于裝有無級變速箱的機動車。
權利要求
1.一種用于車輛的車輛速度控制系統(tǒng)，該車輛裝有一個發(fā)動機和一個自動變速箱，該車輛控制系統(tǒng)包括一個溜車開關，用來減小設置車輛速度；及一個控制器，與所述溜車開關相連接，所述控制器，通過控制發(fā)動機的油門和自動變速箱把車輛速度控制在設置車輛速度下，并且當操作溜車開關以減小設置車輛速度時，把自動變速箱的傳動比保持在減小設置車輛速度之前的時刻設置的傳動比下。
2.一種用于車輛的車輛速度控制系統(tǒng)，該車輛裝有一個發(fā)動機和一個自動變速箱，該車輛控制系統(tǒng)包括一個車輛巡航速度設置設備，用來設置一個設置車輛速度；及一個控制器，與所述車輛巡航速度設置設備相連接，所述控制器，通過控制發(fā)動機的油門和自動變速箱把車輛速度控制在設置車輛速度下，在當執(zhí)行借助于所述車輛巡航速度設置設備的減小設置車輛速度操作時的時間段期間，固定自動變速箱的傳動比。
3.根據(jù)權利要求2所述的車輛速度控制系統(tǒng)，其中當通過操作所述車輛巡航速度設置設備正在減小設置車輛速度時，所述控制器命令自動變速箱禁止執(zhí)行換低檔。
4.根據(jù)權利要求2所述的車輛速度控制系統(tǒng)，其中當通過操作所述車輛巡航速度設置設備正在減小設置車輛速度時，所述控制器命令發(fā)動機開始減速控制。
5.根據(jù)權利要求2所述的車輛速度控制系統(tǒng)，其中所述車輛巡航速度設置設備包括一個設置開關，用來設置設置車輛速度；一個溜車開關，用來減小設置車輛速度；及一個加速開關，用來增大設置車輛速度，所述車輛巡航速度設置設備由車輛使用者手動地操作。
6.根據(jù)權利要求2所述的車輛速度控制系統(tǒng)，其中當在重新啟動車度控制在一個預定極限內(nèi)。
7.一種用來執(zhí)行一種車輛速度控制的方法，包括通過控制車輛的一個發(fā)動機和一個自動變速箱把車輛速度控制在一個設置車輛速度下；探測設置車輛速度是否正在減??；及當操作所述車輛巡航速度設備以減小設置車輛速度時，在車輛處保持自動變速箱的傳動比。
全文摘要
一種用于帶有一個發(fā)動機和一個自動變速箱的車輛的車輛速度控制系統(tǒng),包括:一個溜車開關,用來減小設置車輛速度;及一個控制器,與所述溜車開關相連接?？刂破魍ㄟ^控制發(fā)動機和自動變速箱把車輛速度控制在設置車輛速度下,并且當正在操作溜車開關以減小設置車輛速度時,把自動變速箱的傳動比保持在減小設置車輛速度之前的時刻設置的傳動比下。因此,即使打開油門開口加速車輛,在這樣一種變速箱條件下也根本不會增大發(fā)動機轉動速度。這防止發(fā)動機過分產(chǎn)生噪聲。
文檔編號B60W10/06GK1380860SQ01801269
公開日2002年11月20日 申請日期2001年5月14日 優(yōu)先權日2000年5月16日
發(fā)明者石津健, 安達和孝, 井野淳介, 數(shù)藤秀樹 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社