CN1216755C - 车辆速度控制系统 - Google Patents

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Abstract

把一个车辆速度控制系统安装到装有一个发动机和一个无级变速箱的(CVT)的车辆上。车辆控制系统包括一个控制器，布置成：执行车辆速度控制；当油门开度增大到一个比用于车辆速度控制的目标油门开度大时，中止车辆速度控制；及当油门开度变得小于目标油门开度时，重新启动中止的车辆速度控制。而且，控制器布置成：当在重新启动车辆速度控制时刻的车辆速度大于或等于目标车辆速度时，减小油门开度和执行CVT的换低档。因此，当重新启动车辆速度控制时，该车辆速度控制系统能迅速和平稳地减速车辆而不产生换档冲击。

Description

车辆速度控制系统
技术领域
本发明涉及一种用来控制车辆速度的车辆速度控制系统，更具体地说，涉及一种控制机动车辆以便以目标车辆速度自动巡航机动车辆的车辆速度控制系统。
背景技术
一种典型的车辆速度控制系统布置成，当通过加速踏板的压下在目标车辆速度上加速车辆时中止车辆巡航控制，而当把油门开度(throttleopening)返回用于巡航控制的设置油门开度时重新启动车辆巡航控制。
因而，在比目标车辆速度高的车辆速度下从行驶条件重新启动车辆巡航控制，并且因此通过关闭油门把车辆速度减小到目标车辆速度。
然而，这样一种典型车辆速度控制系统在巡航控制的这种重新启动下已经执行减速控制而不采用变速箱和刹车系统。因此，当除由油门控制造成的减速之外车辆需要进一步减速时，如在下坡行驶期间，至目标车辆速度的转换是不适当的。而且，如果车辆除无级变速箱之外装有一个自动变速箱，则由非CVI自动变速箱造成的减速的利用将引起把不适当感觉施加给车辆使用者的换档冲击。而且，如果在下坡行驶期间采用由刹车系统造成的减速，则刹车系统将引起刹车衰减，并且将使刹车系统的刹车性能变坏。
发明内容
因此本发明的一个目的在于，提供一种能够迅速把车辆从过目标速度减速到目标车辆速度而不产生换档冲击和刹车衰减的改进车辆速度控制系统。
根据本发明的一种车辆速度控制系统用于一个装有一个发动机和一个无级变速箱(CVT)的车辆。该车辆速度控制系统包括一个控制器，该控制器布置成：执行车辆速度控制，以使车辆速度靠近目标车辆速度；当油门开度增大到大于用于速度控制的目标油门开度时，中止车辆速度控制；当油门开度变得小于目标油门开度时，重新启动中止的车辆速度控制；及当在重新启动车辆速度控制时刻的车辆速度大于或等于目标车辆速度时，减小油门开度和执行CVT的换低档。
附图说明
图1是方块图，表示根据本发明的一种车辆速度控制系统的结构。
图2是方块图，表示横向加速车辆速度校正量计算块580的结构。
图3是曲线图，表示在车辆速度VA(t)与一个低通滤波器的截止频率fc之间的关系。
图4是曲线图，表示在用来计算车辆速度校正量VSUB(t)的校正系数CC与横向加速的值YG(t)之间的关系。
图5是曲线图，表示在自然频率ωnSTR与车辆速度之间的关系。
图6是曲线图，表示在车辆速度VA(t)与命令车辆速度的最大值VSMAX之间的偏差的绝对值、与命令车辆速度变化ΔVCOM(t)之间的关系。
图7是方块图，表示一个命令驱动转矩计算块530的结构。
图8表示发动机非线性静止特性的图。
图9表示估计的油门开度的图。
图10表示CVT的换档图的图。
图11表示发动机性能的图。
图12是方块图，表示命令驱动转矩计算块530的另一种结构。
具体实施方式
参照图1至12，表示有根据本发明一个实施例的车辆速度控制系统。
图1表示方块图，表示根据本发明实施例的车辆速度控制系统的构造。参照图1至12，下文将讨论根据本发明的车辆速度控制系统的构造和操作。
根据本发明的车辆速度控制系统装在车辆上，并且以车辆使用者手动接通速度控制系统的系统开关(未表示)的方式放置在备用模式中。在这种备用模式下，当接通一个设置开关20时，速度控制系统开始操作。
车辆速度控制系统包括一个由一个微型计算机和外围设备构成的车辆速度控制块500。在车辆速度控制块500中的块表示由该微型计算机执行的操作。车辆速度控制块500从一个转向角传感器100、一个车辆速度传感器10、设置开关20、一个溜车开关30、一个加速(ACC)开关40、一个发动机速度传感器80、一个加速踏板传感器90及一个无级变速箱(CVT)70接收信号。根据接收的信号，车辆速度控制块500计算各种命令值，并且把这些命令值分别输出到CVT 70、一个刹车致动器50及车辆的一个油门致动器60，以便以目标车辆速度控制实际车辆速度。
车辆速度控制块500的一个命令车辆速度确定块510在每个控制循环期间，如在10ms期间，计算一个命令车辆速度VCOM(t)。后缀(t)指示，带有后缀(t)的值是在时间t的值，并且在时间序列(时间过去)中变化。在某些曲线中，这样的后缀(t)是便利的。
一个命令车辆速度最大值设置块520在接通设置开关20时的时刻，把一个车辆速度VA(t)设置为命令车辆速度最大值VSMAX(目标速度)。车辆速度VA(t)是借助于一个车辆速度传感器10从轮胎转动速度的转动速度探测的实际车辆速度。
在命令车辆速度最大值VSMAX由设置开关20的操作设置之后，命令车辆速度设置块520作为对溜车开关30一次按下的答复把命令车辆速度最大值VSMAX减小5km/h。就是说，当按下溜车开关30数量n次(n次)时，命令车辆速度VSMAX减小n×5km/h。而且，当已经按下溜车开关30一个时间段T(秒)时，命令车辆速度VSMAX减小一个值T/1(秒)×5km/h。
类似地，在命令车辆速度最大值VSMAX由设置开关20的操作设置之后，命令车辆速度设置块520作为对ACC开关40一次按下的答复把命令车辆速度最大值VSMAX增大5km/h。就是说，当按下ACC开关40数量n次(n次)时，命令车辆速度最大值VSMAX增大n×5km/h。而且，当已经按下ACC开关40一个时间段T(秒)时，命令车辆速度最大值VSMAX增大一个值T/1(秒)×5km/h。
一个横向加速(横向G)车辆速度校正量计算块580从转向角传感器100接收一个转向角θ(t)和从车辆速度传感器10接收车辆速度VA(t)，并且根据横向加速(下文，它叫做横向G)计算用来校正命令车辆速度VCOM(t)的车辆速度校正量VSUB(t)。更具体地说，横向G车辆速度校正量计算部分580包括一个转向角信号低通滤波器(下文，它叫做转向角信号LPF块)581、一个横向G计算块582及一个车辆速度校正量计算图583，如图2中所示。
转向角信号LPF块581接收车辆速度VA(t)和转向角θ(t)，并且计算一个转向角LPF值θLPF(t)。转向角LPF值θLPF(t)由如下公式(1)表示。
θLPF(t)＝θ(t)/(TSTR·s+1)        ...(1)
在该公式(1)中，s是微分算子，而TSTR是低通滤波器(LPF)的时间常数并且由TSTR＝1/(2π·fc)表示。而且，fc是LPF的截止频率，并且根据由在图3中表示在截止频率fc与车辆速度VA(t)之间的关系的图表示的车辆速度VA(t)确定。如从图3的图清楚的那样，车辆速度越高，截止频率fc越小。例如，在车辆速度100km/h下的截止频率比在车辆速度50km/h下的小。
横向G计算块582接收转向角LPF值θLPF(t)和车辆速度VA(t)，并且由如下公式(2)计算横向G YG(t)。
YG(t)＝{VA(t)2·θLPF(t)}/{N·W·[1+A·VA(t)2]}    ...(2)
在该公式(2)中，W是车辆的轴距尺寸，N是转向传动比，及A是稳定性因数。在从转向角得到车辆的横向G的情况下采用公式(2)。
当通过使用偏航角速度传感器和借助于一个低通滤波器(LPF)处理偏航角速度Ψ(t)得到横向G时，从如下公式(3)和(4)得到横向G YG(t)。
YG(t)＝VA(t)·ΨLPF                  ...(3)
ΨLPF＝Ψ(t)/(TYAW·s+1)             ...(4)
在公式(4)中，TYAW是低通滤波器的时间常数。当车辆速度VA(t)增大时，时间常数TYAW增大。
车辆速度校正计算图583根据横向G YG(t)计算用来校正命令车辆速度VCOM(t)的车辆速度校正量VSUB(t)。通过把由横G确定的校正系数CC和命令车辆速度VCOM(t)的预定变化极限相乘计算车辆速度校正量VSUB(t)。在该实施例中，把命令车辆速度VCOM(t)的预定变化极限设置在0.021(km/h/10ms)＝0.06G。命令车辆速度的预定变化极限等于图6中表示的命令车辆速度的变化(与加速/减速相对应)ΔVCOM(t)的最大值。
VSUB(t)＝CC×0.021(km/h/10ms)          ...(5)
如以后描述的那样，添加车辆速度校正量VSUB(t)，作为在用来控制车辆速度的命令车辆速度VCOM(t)的计算过程中的减法项。因而，当车辆校正量VSUB(t)变大时，把命令车辆速度VCOM(t)限制到较小值。
当横向G YG变大时，校正系数CC变大，如图4中所示。其原因在于，当横向G变大时，命令车辆速度VCOM(t)的变化限制得较多。然而，当如图4中所示横向G小于或等于0.1G时，把校正系数CC设置为零，因为决定了不必校正命令车辆速度VCOM(t)。而且，当横向G大于或等于0.3G时，把校正系数CC设置为一个预定常数值。就是说，横向G绝不会变得大于或等于0.3G，只要车辆在正常驱动条件下操作。因此，为了防止当横向G的探测值错误变大时把校正系数CC设置在过大值处，把校正系数CC设置为这样一个常数值，如2。
当驾驶员通过操作加速开关40需要增大目标车辆速度时，就是说，当需要车辆加速时，通过添加当前车辆速度VA(t)和命令车辆速度ΔVCOM(t)并且通过从当前车辆速度VA(t)和命令车辆速度ΔVCOM(t)之和减去车辆速度校正量VSUB(t)计算命令车辆速度VCOM(t)。
因此，当命令车辆速度变化ΔVCOM(t)大于车辆速度校正量VSUB(t)时，加速车辆。当命令车辆速度变化ΔVCOM(t)小于车辆速度校正量VSUB(t)时，减速车辆。通过把命令车辆速度变化(命令车辆速度变化的最大值)与图4中所示的校正系数CC相乘得到车辆速度校正量VSUB(t)。因此，当命令车辆速度变化的极限值等于命令车辆速度变化时，并且当校正系数CC是1时，用于加速的量变得等于用于减速的量。在图4的情况下，当YG(t)＝0.2时，用于加速的量变得等于用于减速的量。因而，当校正系数CC是1时，保持当前车辆速度。在该例子中，当横向G YG(t)小于0.2时，加速车辆。当横向G YG(t)大于0.2时，减速车辆
当驾驶员通过操作溜车开关30需要降低目标车辆速度时，就是说，当需要车辆减速时，通过从当前车辆速度VA(t)减去命令车辆速度变化ΔVCOM(t)和车辆速度校正量VSUB(t)计算命令车辆速度VCOM(t)。因此，在这种情况下，总是减速车辆。当车辆速度校正量VSUB(t)变得较大时，减速程度变得较大。就是说，根据横向G YG(t)的增大，车辆速度校正量VSUB(t)增大。基于车辆正行驶在公路上的假设已经定义上述值0.021(km/h/10ms)。
如上所述，由根据横向加速的校正系数CC与命令车辆速度变化VCOM(t)的极限值之间的相乘得到车辆速度校正量VSUB(t)。因而，减法项(车辆速度校正量)根据横向加速的增大而增大，从而控制车辆速度以便抑制横向G。然而，如在转向角信号LPF块581的解释中描述的那样，当车辆速度变得较大时，降低截止频率fc。因此增大LPF的时间常数TSTR，并且减小转向角LPFθLPF(t)。因而，也减小在横向G计算块581处估计的横向加速。结果，减小从车辆速度校正量计算图583得到的车辆速度校正量VSUB(t)。因此，转向角变得对于命令车辆速度的校正无效。换句话说，向加速减小的校正由于车辆速度校正量VSUB(t)的减小变得较小。
更具体地说，自然频率ωnSTR相对于转向角的特性由如下公式(6)表示。
ω nSTR = ( 2 W / V A ) [ Kf · Kr · ( 1 + A · V A 2 ) / m V · I ] - - - ( 6 )
在该公式(6)中，Kf是一个前轮胎的有关功率，Kr是一个后轮胎的有关功率，W是轴距尺寸，mV是车辆重量，A是一个稳定性因数，及I是车辆偏航惯性转矩。
自然频率ωnSTR的特性这样完成，从而当车辆速度增大时，自然频率ωnSTR变得较小，并且相对于转向角的车辆响应性变坏，而当车辆速度减小时，自然频率ωnSTR变得较大，并且相对于转向角的车辆响应性提高。就是说，当车辆速度变得较低时，横向G往往根据转向操作产生，而当车辆速度变得较高时，由转向操作造成的横向G往往受到抑制。因此，根据本发明的车辆速度控制系统布置成通过根据车辆速度的增大减小截止频率降低响应性，从而当车辆速度变得较高时，命令车辆速度往往不受由转向角造成的校正的影响。
一个命令车辆速度变化确定块590接收车辆速度VA(t)和命令车辆速度最大值VSMAX，并且根据在车辆速度VA(t)与命令车辆速度最大值VSMAX之间的偏差的绝对值|VA-VSMAX|由图6中表示的图计算命令车辆速度变化ΔVCOM(t)。
用来确定命令车辆速度变化ΔVCOM(t)的图按图6中表示的那样布置。更具体地说，当偏差的绝对值|VA-VSMAX|在图6中的范围B内时，当在其中命令车辆速度变化ΔVCOM(t)小于用来决定车辆速度控制的停止的加速极限α的范围内，增大在车辆速度VA(t)与命令车辆速度最大值VSMAX之间的偏差的绝对值时，通过增大命令车辆速度变化ΔVCOM(t)迅速加速或减速车辆。而且，当偏差的绝对值在图6中的范围B内较小时，当在其中驾驶员能感觉到车辆加速并且命令车辆速度变化ΔVCOM(t)不会超过命令车辆速度的最大值VSMAX的范围内，偏差的绝对值减小时，减小命令车辆速度变化ΔVCOM(t)。当偏差的绝对值较大并且在图6中的范围A内时，把命令车辆速度变化ΔVCOM(t)设置为一个比加速极限α小的恒定值，如0.06G。当偏差的绝对值较小并且在图6的一个范围C内时，把命令车辆速度变化ΔVCOM(t)设置为一个恒定值，如0.03G。
命令车辆速度变化确定块590监视从横向G车辆速度校正量计算块580输出的车辆速度校正量VSUB(t)，并且在车辆速度校正量VSUB(t)一旦从零变为除零之外的值之后，当车辆速度校正量VSUB(t)返回零时，决定终止在弯路上的行驶。而且，命令车辆速度变化确定块590探测车辆速度VA(t)是否变得等于命令车辆速度的最大值VSMAX。
当决定终止在弯路上的行驶时，在决定终止在弯路上的行驶时的时刻由车辆速度VA(t)计算命令车辆速度变化ΔVCOM(t)，而不是根据在车辆速度VA(t)与命令车辆速度的最大值VSMAX之间的偏差的绝对值通过使用图6的图确定命令车辆速度变化ΔVCOM(t)。在弯曲行驶终止条件下用来计算命令车辆速度变化ΔVCOM(t)的特性完成一种与图6的相类似的趋势。更具体地说，在用在这种弯曲终止条件下的这种特性中，水平轴指示车辆速度VA(t)而不是绝对值|VA-VSMAX|。因而，当车辆速度VA(t)变小时，命令车辆速度变化ΔVCOM(t)变小。当车辆速度VA(t)变得等于命令车辆速度的最大值VSMAX时，终止该过程。
代替在弯路行驶终止时的命令车辆速度变化ΔVCOM(t)的以上确定方法，当车辆速度校正量VSUB(t)取除零之外的一个值时，决定开始弯路行驶。在这种情形下，以前可以存储在开始弯路行驶时刻t1处的车辆速度VA(t1)，并且由在弯路行驶开始时刻t1处车辆速度VA(t1)与在弯路行驶终止时刻t2处车辆速度VA(t2)之间的差ΔVA的数值可以确定命令车辆速度变化ΔVCOM(t)。在这种条件下用来计算命令车辆速度变化ΔVCOM(t)的特性完成与图6的相反的趋势。更具体地说，在该特性曲线中，采用一张其中水平轴指示车辆速度VA(t)而不是绝对值|VA-VSMAX|的图。因而，当车辆速度VA(t)变得较大时，命令车辆速度变化ΔVCOM(t)变得较小。当车辆速度VA(t)变得等于命令车辆速度的最大值VSMAX时，终止该过程。
就是说，当车辆行驶在弯路上时，校正命令车辆速度，从而在一个预定范围内抑制横向G。因此，在该情形下一般降低车辆速度。在终止在弯路上行驶并且减小车辆速度之后，根据在弯路行驶终止时刻的车辆速度VA(t)或根据在弯路上行驶开始时刻t1的车辆速度VA(t1)与在弯路上行驶终止时刻t2的车辆速度VA(t2)之间的差ΔVA的数值，改变命令车辆速度变化ΔVCOM(t)。
而且，当在弯路行驶期间的车辆速度较小或当车辆速度差ΔVA较小时，把命令车辆速度变化ΔVCOM(t)设置得较小，并因此减小由命令车辆速度造成的用于车辆速度控制的加速。这种操作起这样的作用：当车辆行驶在具有诸如S形弯路之类的连续弯曲的曲折道路上时，防止由每次转弯产生的较大加速。类似地，当在弯路行驶终止时刻车辆速度较高时，或者当车辆速度差ΔVA较小时，决定行驶转弯是单次并且把命令车辆速度变化ΔVCOM(t)设置为较大值。因而，仅在终止单次弯路的行驶之后加速车辆，并因此车辆的驾驶员没有由加速缓慢造成的奇怪感觉。
命令车辆速度确定块510接收车辆速度VA(t)、车辆速度校正量VSUB(t)、命令车辆速度变化ΔVCOM(t)、及命令车辆速度的最大值VSMAX，并且按如下计算命令车辆速度VCOM(t)。
(a)当命令车辆速度的最大值VSMAX大于车辆速度VA(t)，就是说，当驾驶员需要通过操作加速开关40(或恢复开关)加速车辆时，由如下公式(7)计算命令车辆速度VCOM(t)。
VCOM(t)＝min[VSMAX，VA(t)+ΔVCOM(t)-VSUB(t)]    ...(7)就是说，把最大值VSMAX和值[VA(t)+ΔVCOM(t)-VSUB(t)]较小的一个选择为命令车辆速度VCOM(t)。
(b)当VSMAX＝VA(t)时，就是说，当车辆在一个恒定速度下行驶时，由如下公式(8)计算命令车辆速度VCOM(t)。
VCOM(t)＝VSMAX-VSUB(t)          ...(8)
就是说，通过从命令车辆速度的最大值VSMAX减去车辆速度校正量VSUB(t)得到命令车辆速度VCOM(t)。
(c)当命令车辆速度的最大值VSMAX小于车辆速度VA(t)时，就是说，当驾驶员需要通过操作溜车开关30减速车辆时，由如下公式(9)计算命令车辆速度VCOM(t)。
VCOM(t)＝max[VSMAX，VA(t)-ΔVCOM(t)-VSUB(t)]      ...(9)
就是说，把最大值VSMAX和值[VA(t)-ΔVCOM(t)-VSUB(t)]较大的一个选择为命令车辆速度VCOM(t)。
由上述方式确定命令车辆速度VCOM(t)，并且车辆速度控制系统根据确定的命令车辆速度VCOM(t)控制车辆速度VA(t)。
在图1中的车辆速度控制块500的一个命令驱动转矩计算块530接收命令车辆速度VCOM(t)和车辆速度VA(t)，并且计算一个命令驱动转矩dFC(t)。图7表示命令驱动转矩计算块530的构造。
当输入是命令车辆速度VCOM(t)而输出是车辆速度VA(t)时，其传递特性(函数)GV(s)由如下公式(10)表示。
GV(s)＝1/(TV·s+1)·e(-LV·s)                (10)
在该公式(10)中，TV是一阶滞后时间常数，而LV是由传动系系统的延迟造成的死时间。
通过以处理作为一个控制输入(操作值)的命令驱动转矩dFC(t)和作为一个受控值的车辆速度VA(t)的方式模型化受控系统的车辆模型，车辆传动系的动作由如下公式(11)表示的简化线性模型表示。
VA(t)＝1/(mV·Rt·s)·e(-LV·s)·dFC(t)      (11)
在该公式(11)中，Rt是轮胎的有效半径，而mV是车辆质量(重量)。
把命令驱动转矩dFC(t)用作一个输入和把车辆速度VA(t)用作一个输出的车辆模型完成积分特性，因为车辆模型的公式(11)具有1/s型。
尽管受控系统(车辆)完成包括由传动系系统的延迟造成的死时间LV的非线性特性，并且根据采用的致动器和发动机改变死时间LV，但把命令驱动转矩dFC(t)用作一个输入和把车辆速度VA(t)用作一个输出的车辆模型，借助于采用干扰估计器的近似零化方法能由公式(11)表示。
通过把命令驱动转矩dFC(t)用作一个输入和把车辆速度VA(t)用作一个输出的受控系统的响应特性与具有一个预定一阶滞后TV和死时间LV的传递函数GV(s)的特性相对应，通过使用图7中表示的C1(s)、C2(s)和C3(s)得到如下关系。
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)
在这些公式(12)、(13)及(14)中，C1(s)和C2(s)是用于近似零化方法的干扰估计器，并且作为一个补偿器完成以便抑制由干扰和模型化造成的干扰。
当把标准模型GV(s)作为忽略受控系统的死时间具有一个时间常数TV的一阶低通滤波器处理时，模型匹配补偿器C3(s)按如下取一个常数。
C3(s)＝mV·Rt/TV                      ...(15)
由这些补偿器C1(s)、C2(s)和C3(s)，由如下公式(16)计算命令驱动转矩dFC(t)
dFC(t)＝C3(s)·{VCOM(t)-VA(t)}
-{C2(s)·VA(t)-C1(s)·dFC(t)}         ...(16)
根据命令驱动转矩dFC(t)控制车辆的驱动转矩。更具体地说，计算命令油门开度，以便通过使用指示发动机非线性静止特性的图把实际驱动转矩dFA(t)带到靠近命令驱动转矩dFC(t)。该图表示在图8中，由该图表示的关系以前已经测量和存储。而且，当需要转矩为负，并且由发动机的负驱动转矩不保证时，车辆控制系统操作变速箱和刹车系统以保证需要的负转矩。因而，通过控制油门开度、变速箱及刹车系统，变得有可能把发动机非线性静止特性修改成线性化特性。
由于在根据本发明的该实施例中采用的CVT 70提供有一个带有一个锁定机构的液力变扭器，所以车辆速度控制块500从CVT 70的一个控制器接收一个锁定信号LUS。锁定信号LUS指示CVT 70的锁定条件。当车辆速度控制块500根据锁定信号LUS决定把CVT 70放在未锁定条件下时，车辆速度控制块500增大用来表示图7中所示补偿器C1(s)和C2(s)的时间常数TH。时间常数TH的增大减小车辆速度控制反馈校正量，该量与用来保持希望响应特性的校正系数相对应。因此，变得有可能在未锁定条件下对于受控系统的响应特性调节模型特性，尽管在未锁定条件下受控系统的响应特性与在锁定条件下受控系统的特性相比延迟。因而，在锁定条件和未锁定条件下都保证车辆速度控制系统的稳定性。
图7中表示的命令驱动转矩计算块530由用来补偿受控系统的传递特性的补偿器C1(s)和C2(s)及用来实现由设计者以前指定的响应特性的补偿器C3(s)构造。
而且，命令驱动转矩计算块530可以由用来补偿以便保证由设计者确定的希望响应特性的一个预补偿器CF(s)、一个用来计算由设计者确定的希望响应特性的标准模型计算块CR(s)、及一个相对于标准模型计算部分CR(s)的响应特性用来补偿漂移量(在目标车辆速度与实际车辆速度之间的差)的反馈补偿器C3(s)′建造，如图12中所示。
预补偿器CF(s)通过使用由如下公式(17)表示的滤波器计算一个标准命令驱动转矩dFC1(t)，以便相对于命令车辆速度VCOM(t)实现实际车辆速度VA(t)的传递函数GV(s)。
dFC1(t)＝mV·RT·s· VCOM(t)/(TV·s+1)    ...(17)
标准模型计算块CR(s)由传递函数GV(s)和命令车辆速度VCOM(t)按如下计算车辆速度控制系统的目标响应VT(t)。
VT(t)＝GV(s)·YCOM(t)                    ...(18)
反馈补偿器C3(s)′计算命令驱动转矩的校正量，以便当引起在目标响应VT(t)与实际车辆速度VA(t)之间的偏差时由此抵消偏差。就是说，由如下公式(19)计算校正量dV(t)′。
dV(t)′＝[(KP·s+KI)/s][VT(t)-VA(t)]      ...(19)
在该公式(19)中，KP是反馈补偿器C3(s)′的比例控制增益，KI是反馈补偿器C3(s)′的积分控制增益，及驱动转矩的校正量dV(t)′与图7中的估计干扰dV(t)相对应。
当由锁定条件信号LUS决定把CVT 70放在未锁定条件下时，由如下公式(20)计算校正量dV(t)′。
dV(t)′＝[(KP′·s+KI′)/s][VT(t)-VA(t)]    ...(20)
在该公式(20)中，KP′＞KP，并且KI′＞KI。因此，与CVT 70的锁定条件中的相比减小在CVT 70的未锁定条件下的反馈增益。而且，由标准命令驱动转矩dFC1(t)和校正量dV(t)′按如下计算命令驱动转矩dFC(t)。
dFC(t)＝dFC1(t)+dV(t)′                    ...(21)
就是说，当把CVT 70放在未锁定条件下时，与在锁定条件下相比把反馈增益设置在较小值。因而，命令驱动转矩的校正量变得较小，并因此与在锁定条件下的特性相比，变得有可能适于在CVT 70的未锁定条件下特性延迟的受控系统的响应特性。因此，在锁定条件和未锁定条件下都保证车辆速度控制系统的稳定性。
其次，下文将讨论图1的致动器驱动系统。
图1中的车辆速度控制块500的一个命令传动比计算块540接收命令驱动转矩dFC(t)、车辆速度VA(t)、溜车开关30的输出及加速踏板传感器90的输出。命令传动比计算块540根据接收信息计算是CVT 70的输入转动速度与输出转动速度的比的一个命令传动比DRATIO(t)，并且把命令传动比DRATIO(t)输出到CVT 70，如下文描述的那样。
(a)当把溜车开关30放在断状态下时，根据车辆速度VA(t)和命令驱动转矩dFC(t)由图9中表示的油门开度估计图计算估计油门开度TVOESTI。然后，根据估计油门开度TVOESTI和车辆速度VA(t)由图10中表示的CVT换档图计算一个命令发动机转动速度NIN-COM。通过把命令发动机转动速度NIN-COM与一个预置第一极限N1相比较，控制命令发动机转动速度NIN-COM，以便不会变得大于预置极限N1。而且，根据车辆速度VA(t)和命令发动机转动速度NIN-COM由如下公式(22)得到命令传动比DRATIO(t)。
DRATIO(t)＝NIN-COM·2π·Rt/[60·VA(t)·Gf]    ...(22)
在该公式(22)中，Gf是最终传动比。
当停止车辆速度控制中止信号的输出时，就是说，当重新启动车辆速度控制时，命令传动计算块540采用一个小于第一极限N1的第二极限N2，代替第一极限N1。为了如下原因实现这种布置。当现在正在执行车辆速度控制时，驾驶员认为车辆速度控制取决于车辆速度控制系统。因此，在这种车辆速度控制条件下，即使为了减速车辆增大发动机转动速度，驾驶员也不会有奇怪的感觉。然而，在驾驶员一旦压下加速踏板并且然后返回加速踏板的情形下，如果增大发动机转动速度，则驾驶员可能有奇怪的感觉。因此，为了避免仅在返回加速踏板之后接着压下加速踏板的发动机转动速度的不希望增大，在这种情况下采用较小的极限N2而不是第一极限N1。
(b)当接通溜车开关30时，就是说，当通过接通溜车开关30减小命令车辆速度的最大值VSMAX时，把命令传动比的以前值DRATIO(t-1)保持为当前命令传动比DRATIO(t)。因此，即使当连续接通溜车开关30时，也把命令传动比DRATIO(t)保持在仅在溜车开关30的接通之前设置的值，直到断开溜车开关。就是说，在从溜车开关30接通到溜车开关30断开的时段期间禁止挂低档。
更具体地说，当车辆速度控制系统的设置速度通过操作溜车开关30减小一次，并且然后通过操作加速开关40增大时，在该时段期间禁止挂低档。因此，即使打开油门开度加速车辆，在这样一种传动条件下也根本不会增大发动机转动速度。这防止发动机过分产生噪声。
图1的实际传动比计算块550根据发动机转动速度NE(t)和通过经发动机速度传感器80探测发动机点火信号得到的车辆速度VA(t)由如下公式计算一个实际传动比RATIO(t)，该传动比RATIO(t)是CVT 70的实际输入转动速度与实际输出转动速度的比。
RATIO(t)＝NE(t)/[VA(t)·Gf·2π·Rt]    ...(23)
图1的一个命令发动机转矩计算块560由命令驱动转矩dFC(t)、实际传动比RATIO(t)、及如下公式(24)计算一个命令发动机转矩TECOM(t)。
TECOM(t)＝dFC(t)/[Gf·RATIO(t)]        ...(24)
图1的目标油门开度计算块570根据命令发动机转矩TECOM(t)和发动机转动速度NE(t)由图11中表示的发动机性能图计算一个目标油门开度TVOCOM，并且把计算的目标油门开度TVOCOM输出到油门致动器60。
图1的一个命令刹车压力计算块630根据发动机转动速度NE(t)由图11中表示的发动机性能图计算在油门全闭条件期间的一个发动机刹车转矩TECOM′。而且，命令刹车压力计算块630由油门全闭发动机刹车转矩TECOM′、命令发动机转矩TECOM(t)及如下公式(25)计算一个命令刹车压力REFPBRK(t)。
REFPBRK(t)＝(TECOM-TECOM′)·Gm·Gf
          /{4·(2·AB·RB·μB)}        ...(25)
在该公式(25)中，Gm是CVT 70的传动比，AB是车轮缸力(缸压力×面积)，RB是一个盘形转子的有效半径，及μB是垫摩擦系数。
其次，下文将讨论车辆速度控制的中止过程。
图1的一个车辆速度控制中止决定块620接收由加速踏板传感器90探测的一个加速控制输入APO，并且把加速控制输入APO与一个预定值相比较。预定值是与从一个目标油门开度计算块570输入的一个目标油门开度TVOCOM，即是与在该时刻自动控制的车辆速度相对应的油门开度，相对应的加速控制输入APO1。当加速控制输入APO大于一个预定值时，即当油门开度由于驱动的加速踏板的压下操作变得大于由油门致动器60控制的油门开度时，车辆速度控制中止决定块620输出一个车辆速度控制中止信号。
命令驱动转矩计算块530和目标油门开度计算块570作为对车辆速度控制中止信号的答复分别初始化计算，并且CVT 70的变速箱控制器把换档图从恒定速度行驶换档图切换到正常行驶换档图。就是说，根据本发明的车辆速度控制系统中止恒定速度行驶，并且根据驾驶员的加速踏板操作开始正常行驶。
CVT 70的变速箱控制器已经存储正常行驶换档图和恒定速度行驶换档图，并且当根据本发明的车辆速度控制系统决定中止恒定车辆速度控制时，车辆速度控制系统命令CVT 70的变速箱控制器把换档图从恒定速度行驶换档图切换到正常行驶换档图。正常行驶换档图具有高响应特性，从而在加速期间迅速执行挂低档。当换档图从恒定速度行驶模式切换到正常行驶模式时，恒定速度行驶换档图具有一种给驾驶员平稳和适中感觉的印象的适中特性。
当加速控制输入APO返回一个小于预定值的值时，车辆速度控制中止决定块620停止输出车辆速度控制中止信号。而且，当加速控制输入APO小于预定值时，并且当车辆速度VA(t)大于命令车辆速度的最大值VSMAX时，车辆速度控制中止决定块620把减速命令输出到命令驱动转矩计算块530。
当停止车辆速度控制中止信号的输出时，并且当输出减速命令时，命令驱动转矩计算块530根据在目标油门开度计算块570处计算的油门开度基本上执行减速控制，以便达到命令驱动转矩dFC(t)。然而，当仅通过完全关闭油门不能实现命令驱动转矩dFC(t)时，除油门控制之外进一步采用变速箱控制。更具体地说，在这样一种大减速力需要条件下，命令传动比计算块540输出命令传动比DRATIO(挂低档命令)而不顾道路坡度，如行驶在下坡或平路上。CVT 70根据命令传动比DRATIO执行换低档控制以弥补减速力的不足。
除根据在车辆速度控制的重新启动操作中的减速数值采用CVT 70的换低档控制的以上布置之外，当至通过油门完全关闭实现的目标车辆速度的时间段变得大于一个预定时间段时，可以利用换低档控制。更具体地说，当通过完全关闭油门不能保证预定时间段时，车辆速度控制块500可以布置成采用CVT的换低档控制以便在目标车辆速度下减速车辆。
而且，当命令驱动转矩dFC(t)由油门控制和变速箱控制不能保证时，并且当车辆行驶在平路上时，命令驱动转矩dFC(t)的缺乏通过采用刹车系统供给。然而，当车辆行驶在下坡上时，通过从命令驱动转矩计算块530向一个命令刹车压力计算块630输出一个刹车控制禁止信号BP禁止通过刹车系统的刹车控制。在下坡上禁止刹车系统的刹车控制的原因如下。
如果借助于刹车系统减速在下坡上的车辆，则必须连续地执行刹车。这种连续刹车可能引起刹车衰减。因此，为了防止刹车衰减，当车辆行驶在下坡上时，根据本发明的车辆速度控制系统布置成借助于油门控制和变速箱控制执行车辆的减速，而不采用刹车系统。
对于如此布置的中止方法，即使当在响应通过压下加速踏板引起的临时加速中止恒定车辆速度巡航控制之后，重新启动恒定车辆速度巡航控制时，通过变速箱的换低档也保证与仅通过油门控制相比的较大减速。因此，进一步缩短至目标车辆速度的转换时间段。而且，通过采用用于减速的无级变速箱(CVT 70)，即使当车辆行驶在下坡上时也防止换档冲击。而且，由于通过变速箱控制和油门控制保证的减速大于仅通过油门控制的减速，并且由于根据命令车辆速度变化ΔVCOM执行变速箱控制和油门控制以便平稳地实现驱动转矩，所以有可能平稳地减速车辆，同时把减速程度保持在预定值下。与此相反，如果采用常规非CVT自动变速箱，则在换低档期间产生换档冲击，并因此即使当需要较大减速时，采用常规非CVT自动变速箱的常规系统也仅执行油门控制，而不执行变速箱的换低档控制。
通过采用带有车辆速度控制系统的无级变速箱(CVT)，变得有可能平稳地换低档变速箱的传动比。因此，当为了继续车辆速度控制减速车辆时，平稳地执行比仅通过油门控制大的减速。
其次，将讨论车辆速度控制的停止过程。
图1的一个驱动车轮加速计算块600接收车辆速度VA(t)，并且由如下公式(26)计算驱动车轮加速αOBS(t)。
αOBS(t)＝[KOBS·S/(TOBS·s2+s+KOBS)]·VA(t)
                    ...(26)
在该公式(26)中，KOBS是常数，而TOBS是一个时间常数。
由于车辆速度VA(t)是一个由轮胎(驱动车轮)的转动速度计算的值，所以车辆速度VA(t)的值与驱动车轮的转动速度相对应。因而，驱动车轮加速αOBS(t)是从驱动车轮速度VA(t)得到的车辆速度的变化(驱动车轮加速)。
车辆速度控制停止决定块610把在驱动转矩计算块600处计算的驱动车轮加速αOBS(t)与对应于车辆速度变化的预定加速极限α，如0.2G，相比较。当驱动车轮加速αOBS(t)变得大于加速极限α时，车辆速度控制停止决定块610向命令驱动转矩计算块530和目标油门开度计算块570输出车辆速度控制停止信号。作为对车辆速度控制停止信号的答复，命令驱动转矩计算块530和目标油门开度计算块570分别初始化其计算。而且，当一旦停止车辆速度控制时，不启动车辆速度控制，直到再次接通设置开关20。
由于图1中表示的车辆速度控制系统根据在命令车辆速度变化确定块590处确定的命令车辆速度变化ΔVCOM控制在命令车辆速度下的车辆速度。因此，当正常控制车辆时，车辆速度变化绝不会变得大于命令车辆速度变化的极限，例如0.06G＝0.021(km/h/10ms)。因而，当驱动车轮加速αOBS(t)变得大于对应于命令车辆速度加速极限的预定加速极限α时，有驱动车轮正在滑动的可能性。就是说，通过把驱动车轮加速αOBS(t)与预定加速极限α相比较，有可能探测车辆滑动的产生。因而，通过从正常车辆速度传感器的输出得到驱动车轮加速αOBS(t)而不在一个诸如TCS(牵引控制系统)之类的滑动抑制系统中提供一个加速传感器并且不用探测在驱动车轮的转动速度与从动车轮的转动速度之间的差，变得有可能执行车辆速度控制的滑动决定和停止决定。而且，通过增大命令车辆速度变化ΔVCOM，有可能对于目标车辆速度改进系统的响应性。
尽管已经表示和描述了根据本发明的实施例，从而根据在驱动车轮加速αOBS(t)与预定值之间的比较执行车辆速度控制的停止决定，但本发明不限于此，并且可以这样布置，从而当在命令车辆速度变化ΔVCOM与驱动车轮加速αOBS(t)之间的差变得大于一个预定值时，进行停止决定。
图1的命令车辆速度确定块510决定是否VSMAX＜VA，即命令车辆速度VCOM(t)是否大于车辆速度VA(t)，并且变化到减速方向。命令车辆速度确定块510把命令车辆速度VCOM(t)设置在车辆速度VA(t)或比车辆速度VA(t)小的一个预定车辆速度下，如在通过从车辆速度VA(t)减去5km/h得到的一个值下，并且把积分器C2(s)和C1(s)的初始值设置在车辆速度VA(t)下，以便把公式C2(s)·VA(t)-C1(s)·dFC(t)＝dV(t)的输出设置为零。作为这种设置的结果，C1(s)和C2(s)的输出变成VA(t)，并因此估计干扰dv(t)成为零。而且，当是命令车辆速度VCOM的变化速率的变化ΔVCOM在减速方向比预定减速，如0.06G，大时，执行这种控制。对于这种布置，变得有可能便于命令车辆速度(VA(t)→VCOM(t))不必要初始化和积分器的初始化、及减小由减速造成的冲击。
而且，当命令车辆速度(在每个时刻的命令控制值，直到实际车辆速度达到目标车辆速度)大于实际车辆速度时，并且当把命令车辆速度的时间变化(变化速率)转到减速方向时，通过把命令车辆速度变到实际车辆速度或比实际车辆速度小的预定速度，迅速把实际车辆速度收敛到目标车辆速度。另外，有可能通过由采用实际车辆速度或比实际车辆速度小的一个速度初始化命令驱动转矩计算块530的计算，保持控制的连续性能。
而且，如果把车辆速度控制系统布置成执行一种用来把一个实际车辆间距离带到靠近一个目标车辆间距离的控制，以便执行车辆行驶，同时保持由驾驶员相对于前面车辆设置的目标车辆间距离，则把车辆速度控制系统布置成设置命令车辆速度，以便保持目标车辆间距离。在这种情况下，当实际车辆间距离比一个预定距离低时，并且当命令车辆速度变化ΔVCOM大于在减速方向上的预定值(0.06G)时，执行命令车辆速度VCOM的变化(VA→VCOM)和命令驱动转矩计算块530的初始化。对于这种布置，变得有可能把车辆间距离迅速收敛到目标车辆间距离。因而，防止过分接近前面车辆，并且保持控制的连续性。而且，不必要初始化(VA(t)→VCOM(t)和积分器初始化)的减少减小换低档冲击的产生。
在日本申请于2000年5月16日的日本专利申请No.2000-143621的整个内容通过参考包括在这里。
尽管以上参考本发明的某一实施例已经描述了本发明，但本发明不限于上述实施例。上述实施例的修改和变更借助于以上讲授对于熟悉本专业的技术人员将会出现。
根据本发明的一种车辆速度控制系统适用于装有无级变速箱的机动车。

Claims (10)

1.一种用于车辆的车辆速度控制系统，该车辆装有一个发动机和一个无级变速箱(CVT)，该车辆控制系统包括：
一个控制器，布置成，
执行车辆速度控制，以使车辆速度靠近一个目标车辆速度；
当油门开度增大到比用于车辆速度控制的目标油门开度大的开度时，中止车辆速度控制；
当油门开度变得小于目标油门开度时，重新启动中止的车辆速度控制；及
当在重新启动车辆速度控制时刻的车辆速度大于或等于目标车辆速度时，减小油门开度，并且执行CVT的换低档。
2.根据权利要求1所述的车辆速度控制系统，其中当仅通过减小油门开度保证的减速比车辆速度控制的希望减速小时，所述控制器命令CVT执行换低档。
3.根据权利要求1所述的车辆速度控制系统，其中所述控制器以预定减速的速率减小油门开度，当通过减小油门开度的减速比预定减速小时，所述控制器执行CVT的换低档。
4.根据权利要求1所述的车辆速度控制系统，其中当在重新启动车辆速度控制时刻的车辆速度大于或等于目标车辆速度时，所述控制器把发动机转动速度控制在一个预定极限内。
5.根据权利要求4所述的车辆速度控制系统，其中把用于发动机转动速度的预定极限设置成比除在重新启动车辆速度控制时刻的车辆速度大于或等于目标车辆速度的条件之外的条件下采用的极限小。
6.根据权利要求1所述的车辆速度控制系统，其中当在重新启动车辆速度控制时刻的车辆速度大于或等于目标车辆速度时，所述控制器禁止操作车辆的刹车系统。
7.根据权利要求6所述的车辆速度控制系统，其中当车辆行驶在下坡上时，所述控制器禁止操作刹车系统。
8.根据权利要求2所述的车辆速度控制系统，其中CVT的一个CVT控制器已经存储一个适用于车辆正常行驶的正常行驶换档图和一个用于车辆速度控制的恒定速度行驶换档图，当所述控制器中止车辆速度控制时，所述控制器命令CVT控制器把换档图从恒定速度行驶换档图切换到正常行驶换档图。
9.根据权利要求5所述的车辆速度控制系统，其中当至目标车辆速度的时间段，其是通过油门完全关闭实现的时间，变得大于一个预定时间段时，所述控制器命令CVT执行CVT的换低档。
10.一种用来控制车辆的车辆速度的方法，该车辆装有一个发动机和一个无级变速箱(CVT)，该方法包括：
执行车辆速度控制，以使车辆速度到一个目标车辆速度；
当油门开度增大到比用于车辆速度控制的目标油门开度大的开度时，中止车辆速度控制；
当油门开度变得小于用于车辆速度控制的目标油门开度时，重新启动中止的车辆速度控制；及
当在重新启动车辆速度控制时刻的车辆速度大于或等于目标车辆速度时，减小油门开度，并且换低档CVT。
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