本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車輛領(lǐng)域，尤其涉及用于車輛減速確定的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

高速公路和公路系統(tǒng)提供部署有用于合并到道路上和離開(kāi)道路的入口匝道和出口匝道的控制進(jìn)入道路的網(wǎng)絡(luò)。然而，特別是在公路和高速公路上的交通堵塞已經(jīng)成為通勤者和旅行者的瓶頸。道路使用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其預(yù)期車輛容量。因此需要促進(jìn)在公共道路上的駕駛以提高交通效率、減少交通堵塞、降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)等的機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種包含計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)具有處理器和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行的指令使得計(jì)算機(jī)被編程為：

識(shí)別車輛的當(dāng)前狀態(tài)；

至少確定車輛的最小加速能力；

至少部分地基于最小加速能力來(lái)確定要遵循的所需加速度曲線；以及

至少部分地基于所需加速度曲線來(lái)控制車輛的加速度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中車輛的當(dāng)前狀態(tài)包括內(nèi)部車輛狀態(tài)和環(huán)境狀況中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)進(jìn)一步地被編程為至少根據(jù)元件部分狀態(tài)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(can)總線狀態(tài)、供電水平、當(dāng)前車輛速度和輪胎飽和度來(lái)確定車輛的當(dāng)前狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中加速能力根據(jù)制動(dòng)襯塊狀態(tài)、液壓狀態(tài)、車輛的尺寸、車輛的質(zhì)量、車輛載重量、被牽引物體質(zhì)量、道路坡度值、道路表面μ、分離摩擦μ、制動(dòng)襯塊μ、車輛的俯仰角、負(fù)荷分布和液壓制動(dòng)壓力分布中的至少一個(gè)來(lái)確定。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)進(jìn)一步地被編程為檢測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)故障。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中制動(dòng)系統(tǒng)故障是制動(dòng)液壓回路故障、磨損的制動(dòng)襯塊、制動(dòng)襯塊摩擦偏差中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)進(jìn)一步地監(jiān)測(cè)再生制動(dòng)系統(tǒng)和主動(dòng)控制功能中的至少一個(gè)；并且調(diào)整最小加速能力。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)進(jìn)一步地被編程為根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的地圖、要遵循的所需路線、車輛的最小加速能力、來(lái)自第二車輛的通信、來(lái)自外部道路基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的通信和障礙物檢測(cè)傳感器中的至少一個(gè)來(lái)確定要遵循的所需加速度曲線。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中障礙物檢測(cè)傳感器包括lidar傳感器、sonar傳感器和光學(xué)距離測(cè)定系統(tǒng)中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)進(jìn)一步地被編程為選擇最小加速能力的至少一個(gè)離散值；

將至少一個(gè)離散值發(fā)送至第二計(jì)算機(jī)；

插值最小加速能力的至少一個(gè)離散值；以及

再生最小加速能力。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種方法，該方法包含：

識(shí)別車輛的當(dāng)前狀態(tài)；

至少確定車輛的最小加速能力；

至少部分地基于最小加速能力來(lái)確定要遵循的所需加速度曲線；以及

至少部分地基于所需加速度曲線來(lái)控制車輛的加速度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中車輛的當(dāng)前狀態(tài)包括內(nèi)部車輛狀態(tài)和環(huán)境狀況中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明方法進(jìn)一步地包含至少根據(jù)元件部分狀態(tài)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(can)總線狀態(tài)、供電水平、當(dāng)前車輛速度和輪胎飽和度來(lái)確定車輛的當(dāng)前狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中加速能力根據(jù)制動(dòng)襯塊狀態(tài)、液壓狀態(tài)、車輛的尺寸、車輛的質(zhì)量、車輛載重量、被牽引物體質(zhì)量、道路坡度值、道路表面μ、分離摩擦μ、制動(dòng)襯塊μ、車輛的俯仰角、負(fù)荷分布和液壓制動(dòng)壓力分布中的至少一個(gè)來(lái)確定。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明方法進(jìn)一步地包含檢測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)故障。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中制動(dòng)系統(tǒng)故障是制動(dòng)液壓回路故障、磨損的制動(dòng)襯塊、制動(dòng)襯塊摩擦的偏差中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明方法進(jìn)一步地包含監(jiān)測(cè)再生制動(dòng)系統(tǒng)和主動(dòng)控制功能中的至少一個(gè)；并且調(diào)整最小加速能力。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明方法進(jìn)一步地包含根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的地圖、要遵循的所需路線、車輛的最小加速能力、來(lái)自第二車輛的通信、來(lái)自外部道路基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的通信和障礙物檢測(cè)傳感器中的至少一個(gè)來(lái)確定要遵循的所需加速度曲線。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中障礙物檢測(cè)傳感器包括lidar傳感器、sonar傳感器和光學(xué)距離測(cè)定系統(tǒng)中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明方法進(jìn)一步地包含選擇最小加速能力的至少一個(gè)離散值；

將至少一個(gè)離散值發(fā)送至第二計(jì)算機(jī)；

插值最小加速能力的至少一個(gè)離散值；以及

再生最小加速能力。

附圖說(shuō)明

圖1是示例性自動(dòng)車輛控制系統(tǒng)的框圖；

圖2是具有合并車輛的高速公路入口匝道的圖示；

圖3是車輛向左轉(zhuǎn)穿過(guò)繁忙交通的圖示；

圖4是車輛向左轉(zhuǎn)穿過(guò)繁忙交通并且合并到繁忙的交通車道中的圖示；

圖5是車輛正在接近阻塞自主車輛的交通車道的其他車輛的圖示；

圖6說(shuō)明五秒間隔的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(hev)的示例性扭矩曲線；

圖7說(shuō)明五秒間隔的圖6的hev的示例性速度曲線；

圖8說(shuō)明五秒間隔的圖6的hev的示例性距離曲線；

圖9a是三種不同的車輛瞬態(tài)扭矩加速度曲線的示例性圖表的圖示；

圖9b是三種不同的車輛瞬態(tài)速度曲線的示例性圖表的圖示；

圖9c是三種不同的車輛瞬態(tài)距離曲線的示例性圖表的圖示；

圖10a是在一段時(shí)間內(nèi)的hev加速度響應(yīng)的示例性圖示；

圖10b是在一段時(shí)間內(nèi)的自然進(jìn)氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的加速度響應(yīng)的示例性圖示；

圖11是具有歸因于一個(gè)或多個(gè)制約因素的減少能力的自然進(jìn)氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的圖表的示例性圖示；

圖12說(shuō)明動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的示例性最大動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)加速度響應(yīng)；

圖13a是車輛的預(yù)測(cè)的最大制動(dòng)扭矩能力響應(yīng)的示例性圖示；

圖13b是車輛的預(yù)測(cè)的最大曲率響應(yīng)的示例性圖示；

圖14說(shuō)明五秒間隔的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(hev)的示例性離散車輪扭矩圖表；

圖15說(shuō)明五秒間隔的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(hev)的示例性插值車輪扭矩圖表；

圖16是說(shuō)明用于計(jì)算加速度曲線的系統(tǒng)的示例性程序的流程圖；

圖17是說(shuō)明用于計(jì)算最小加速能力曲線的系統(tǒng)的示例性程序的流程圖；

圖18是說(shuō)明用于計(jì)算曲率性能曲線的系統(tǒng)的示例性程序的流程圖。

具體實(shí)施方式

引言

合并到高速公路上、減速以及離開(kāi)高速公路并且采取快速操縱繞過(guò)障礙物表示自主或非自主車輛的困難場(chǎng)景。圖2顯示示例性入口匝道場(chǎng)景的圖示，在圖2中車輛32定位于道路29的入口匝道28(合并車道)上。具有簡(jiǎn)化動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型的車輛32通常會(huì)被選擇以減速并且可能完全停止并且等待在汽車30后面合并到車位置(slot)33中。然而，當(dāng)?shù)缆?9非常堵塞時(shí)，使用保守的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型的車輛32可進(jìn)入的車位置33不會(huì)以及時(shí)的方式呈現(xiàn)其本身。這里公開(kāi)的車輛32系統(tǒng)10提供車輛32的加速能力的知曉以促進(jìn)合并到及時(shí)可用的車位置中，比如在卡車31前面并且在汽車39后面的車位置35。也就是說(shuō)，車輛32的虛擬駕駛員——例如執(zhí)行編程以控制部分或全部車輛32操作的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)——可以確定車輛32具有足夠的加速能力以安全地將車輛32合并到車位置35中。

圖3顯示另一示例性場(chǎng)景，在該場(chǎng)景中車輛32正在試圖在汽車30和汽車39之間完成左轉(zhuǎn)穿過(guò)繁忙交通。圖4顯示相似的左轉(zhuǎn)穿過(guò)交通，但在這種情況下，車輛32也在汽車30和汽車39之間合并到交通中。圖5顯示車輛32正在接近汽車30、37，在圖5中，車輛32的路徑被阻塞。車輛32必須或者在汽車30、37之前減速和/或車輛32必須操縱繞過(guò)汽車30、37。與上面所討論的并且在附圖所示的示例性場(chǎng)景一樣，車輛32的虛擬駕駛員可以使用車輛32的車輛縱向和橫向性能能力的知曉以便確定車輛32是否可以安全地執(zhí)行任何所需的操縱。

術(shù)語(yǔ)表

本文件中使用的某些詞和術(shù)語(yǔ)將被本領(lǐng)域的技術(shù)人員識(shí)別并且旨在給予它們的簡(jiǎn)單并且普通的意義。此外，為了促進(jìn)公開(kāi)的主題的解釋，如本文件中使用的下列術(shù)語(yǔ)具有如在下面段落中陳述的意義：

曲線——當(dāng)這里在例如“扭矩曲線”這樣的物體量的背景下使用時(shí)，指的是物理量的例如可以在圖上繪制的一組值，每個(gè)值在時(shí)間方面與力矩有關(guān)，例如具有時(shí)間索引。

加速度曲線——是在一段時(shí)間內(nèi)的車輛的速度的變化率。例如，可以從車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、在混合式馬達(dá)和電池的最大容量下操作的混合式馬達(dá)和電池荷電狀態(tài)的特性的組合連同車輛質(zhì)量以及比如道路坡度這樣的外部因素得到加速能力曲線。

所需加速度曲線——是要由自主或半自主車輛執(zhí)行的車輛加速度的分布圖。它可以根據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的地圖、要遵循的所需路線、車輛的最大加速能力、來(lái)自另一車輛的通信、來(lái)自外部道路基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的通信和障礙物檢測(cè)傳感器來(lái)確定。

所需最小加速度曲線——是要由自主或半自主車輛執(zhí)行的車輛減速度的分布圖。它可以根據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的地圖、要遵循的所需路線、車輛的最小加速能力、來(lái)自另一車輛的通信、來(lái)自外部道路基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的通信和障礙物檢測(cè)傳感器來(lái)確定。

所需曲率曲線——是要由自主或半自主車輛執(zhí)行的車輛左和右操縱的分布圖。它可以根據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的地圖、要遵循的所需路線、車輛的最大曲率能力、來(lái)自另一車輛的通信、來(lái)自外部道路基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的通信和障礙物檢測(cè)傳感器來(lái)確定。

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭矩——傳遞至車輛的車輪的扭矩，即車輛的總扭矩減去驅(qū)動(dòng)用于液壓系統(tǒng)以及為任何發(fā)動(dòng)機(jī)配件提供動(dòng)力的泵的任何扭矩。

速度曲線——是在一段時(shí)間內(nèi)的車輛的計(jì)算速度并且可以通過(guò)求加速度曲線的積分來(lái)獲取。

距離曲線——是在一段時(shí)間內(nèi)的計(jì)算距離并且可以通過(guò)確定加速度曲線的第二積分來(lái)獲取。

扭矩曲線——是在固定的時(shí)間段內(nèi)的扭矩的圖表。

加速率極限——指的是限制或車輛的加速能力。

車輪扭矩限制因素——車輪扭矩和/或扭矩變化的極限。例如，減少扭矩以在變速器換擋時(shí)緩和自動(dòng)變速器換擋變化。扭矩限制因素的另一示例是變速器扭矩限制器，該變速器扭矩限制器是防止發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系受機(jī)械過(guò)載損害的裝置。

最大車輪扭矩——是在車輛車輪處可用的最大扭矩。這個(gè)扭矩值是減少?gòu)膭?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)可以產(chǎn)生的最大扭矩減去在車輪處的扭矩的所有因素的總和。例如，減少扭矩的因素可以是歸因于摩擦和攪動(dòng)的車輛的齒輪中的任何機(jī)械損失。

瞬態(tài)扭矩——當(dāng)或多或少的動(dòng)力施加于車輛時(shí)扭矩的變化值。例如，當(dāng)車輛用最大加速器踏板從靜止加速時(shí)，扭矩增加直到車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出在其最大值和/或直到獲取平衡。

穩(wěn)態(tài)扭矩——當(dāng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的扭矩等于系統(tǒng)能力的極限范圍內(nèi)的所需扭矩時(shí)發(fā)生。

馬達(dá)扭矩極限值——是馬達(dá)可以傳遞的最大扭矩量。

扭矩平衡分布——是在各個(gè)車輪處的散布扭矩值，該值可以被調(diào)整以補(bǔ)償?shù)缆泛婉{駛狀況。

系統(tǒng)功率極限值——是由車輪扭矩限制因素、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和電池功率極限(假如是混合動(dòng)力車輛)確定的絕對(duì)系統(tǒng)功率。

齒輪攪動(dòng)——是歸因于比如傳動(dòng)液中的變速器齒輪這樣的浸在液體中的圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩。

瞬態(tài)區(qū)域——是圖表的區(qū)域，例如在到達(dá)穩(wěn)態(tài)區(qū)域之前或直到到達(dá)穩(wěn)態(tài)區(qū)域，加速度在該區(qū)域中正迅速地變化。

穩(wěn)態(tài)區(qū)域——是圖表的區(qū)域，響應(yīng)在該區(qū)域中正緩慢地變化、受到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期物理能力(例如，電池功率極限)的限制。

最大曲率——車輛在保持車輛的橫向穩(wěn)定性的同時(shí)可以轉(zhuǎn)彎的最小半徑，其可以考慮到乘客舒適性。

車輪轉(zhuǎn)角——一個(gè)或多個(gè)車輪相對(duì)于車輛的縱軸線的角度測(cè)量值。

路徑半徑——車輛導(dǎo)航路徑的弧的半徑。

左/右能力——執(zhí)行從一個(gè)方向到另一個(gè)方向的操縱以及從一個(gè)方向到另一個(gè)方向的操縱中恢復(fù)的車輛的能力，例如，車道變換或s形轉(zhuǎn)彎。能力考慮到轉(zhuǎn)向過(guò)度和轉(zhuǎn)向不足、道路狀況、輪胎狀況和天氣狀況，僅列舉幾個(gè)。

曲率——車輛的轉(zhuǎn)彎半徑。

當(dāng)前曲率——車輛的轉(zhuǎn)彎半徑。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能力模型——轉(zhuǎn)向的模型，其可以包括不對(duì)稱的左到右變化值、最大的曲率變化率和來(lái)自懸架傳感器的數(shù)據(jù)。

車輛動(dòng)態(tài)能力模型——車輛動(dòng)態(tài)能力的模型，其可以包括在轉(zhuǎn)向軸值處的地面反應(yīng)負(fù)荷、邊坡度(bank)、表面μ、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(can)信號(hào)丟失、can信號(hào)訛誤、供電水平和輪胎飽和度。

最大的曲率變化率——車輛在保持車輛的橫向穩(wěn)定性的同時(shí)可以改變其曲率(轉(zhuǎn)彎半徑)的最大速率，進(jìn)一步可能地考慮到乘客舒適性。

不對(duì)稱的左到右變化值——當(dāng)增加當(dāng)前方向偏差與減少當(dāng)前方向偏差相對(duì)時(shí)車輛曲率的不對(duì)稱性能。

橫向運(yùn)動(dòng)的能力——車輛在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)以車輛的當(dāng)前速度操縱或者向右或者向左的能力。例如，在以五十五英里每小時(shí)行駛時(shí)車輛變換車道的能力。

基本系統(tǒng)尺寸——車輛的機(jī)械特性。例如，該特性可以包括車輛的車輛質(zhì)量(包括乘客和貨物)、長(zhǎng)度、寬度和深度，以及正被牽引的任何車輛的相似特性。

懸架幾何結(jié)構(gòu)——指定懸架部件的結(jié)構(gòu)和關(guān)系，例如至轉(zhuǎn)向節(jié)和其他懸架部件的連接。

轉(zhuǎn)向不足/轉(zhuǎn)向過(guò)度梯度——是在車輛正在根據(jù)橫向加速度值執(zhí)行轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)向不足/轉(zhuǎn)向過(guò)度的系數(shù)。

在轉(zhuǎn)向軸處的地面反應(yīng)負(fù)荷——靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的道路負(fù)荷。

道路坡度——道路的物理特征，指的是該道路表面與水平面的角度的正切。

邊坡度——與道路的縱向傾斜相對(duì)的橫向傾斜，例如或者使車輛向曲率的半徑的中心傾斜或者使車輛遠(yuǎn)離曲率的半徑的中心傾斜，通常以度為單位測(cè)量。

表面μ——道路表面的累積效應(yīng)(雪、冰、水、松散物質(zhì))和構(gòu)造的摩擦系數(shù)。

分離摩擦μ——當(dāng)左和右車輪路徑之間的摩擦明顯不同時(shí)發(fā)生的道路狀況。

元件部分狀態(tài)——車輛內(nèi)的傳感器、控制器和系統(tǒng)的集體狀態(tài)。

控制器局域網(wǎng)絡(luò)(can)信號(hào)丟失——在can總線上的丟失信號(hào)。

控制器局域網(wǎng)絡(luò)(can)信號(hào)訛誤——can總線上的無(wú)效信號(hào)。

供電水平——從車輛的任何電源即電池和交流發(fā)電機(jī)的組合得到的在控制器連接器處的電壓和電流汲取能力的目前狀態(tài)。

輪胎飽和值——輪胎不能產(chǎn)生額外的橫向或縱向力的點(diǎn)。

車輛質(zhì)量——可以包括乘客、載重量和牽引。

最小加速能力——隨著時(shí)間消逝的車輛的速度在減少方向上的變化。

最大加速能力——車輛的速度在增加方向上的最大變化率。

制動(dòng)襯塊μ——描述在激活時(shí)制動(dòng)器和轉(zhuǎn)子或制動(dòng)鼓之間的摩擦力的比值的標(biāo)量值。溫度、磨損、水、油和其他因素可以影響制動(dòng)襯塊μ。

在動(dòng)態(tài)制動(dòng)期間的車輛俯仰——在制動(dòng)時(shí)的縱向重量轉(zhuǎn)移，即前橋的加載和后橋的卸載。

負(fù)荷分布——確定單個(gè)正常車輪力的乘客重量、貨物重量、拖車牽引重量和車輛自身重量的分布。

壓力分布——或者在輪軸或者在單個(gè)車輪處的液壓制動(dòng)液壓力的分布。

再生制動(dòng)反饋值——再生制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)車輛制動(dòng)性能的凈效應(yīng)。它受發(fā)電機(jī)尺寸、電池荷電狀態(tài)、溫度、最小加速度率和其他因素的影響。這些將影響最小加速度的捕獲再生能量或摩擦制動(dòng)熱的那部分。再生能量和摩擦制動(dòng)熱兩者的混合影響總停止性能。

主動(dòng)控制反饋——對(duì)停止有影響的駕駛輔助系統(tǒng)的凈效應(yīng)，例如，abs(防抱死制動(dòng)系統(tǒng))和穩(wěn)定控制對(duì)單獨(dú)停止有直接影響，但也是可能需要的更保守的駕駛習(xí)慣的指示。

車輪轉(zhuǎn)速傳感器——可以通過(guò)測(cè)量單個(gè)車輪轉(zhuǎn)速來(lái)檢測(cè)輪胎的相對(duì)滑動(dòng)的傳感器。

慣性傳感器——在不需要外部參考的情況下使用計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)傳感器(加速度計(jì))和轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器(陀螺儀)通過(guò)航位推測(cè)法連續(xù)地計(jì)算車輛的位置、方位和速度(運(yùn)動(dòng)的方向和速度)的導(dǎo)航輔助設(shè)備。

系統(tǒng)概述

在附圖中，在幾個(gè)視圖中的相同標(biāo)記表示相同元件。圖1顯示示例性自主車輛控制系統(tǒng)10。系統(tǒng)10可以包括例如以已知的設(shè)置通信地連接至控制器局域網(wǎng)絡(luò)(can)總線12的多個(gè)電子控制單元(ecu)。一種連接至can總線12的這樣的ecu是自主車輛控制器(avc)14。avc14是規(guī)劃、協(xié)調(diào)和執(zhí)行車輛32行程和操縱的監(jiān)督ecu。avc14與從各種傳感器和系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的各種ecu通信。例如，avc14可以從統(tǒng)稱為自主車輛平臺(tái)(avp)16的幾種車輛32ecu發(fā)送以及接收實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)。avp16可以包括動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17，轉(zhuǎn)向控制器18和制動(dòng)控制器20，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)ecu22，車窗、車門、車鎖和車鏡控制器24，以及約束裝置控制器26。此外，avc14可以通過(guò)遠(yuǎn)程信息處理控制器23請(qǐng)求和接收實(shí)時(shí)環(huán)境和道路狀況。

上述控制器也例如以已知的方式通信地連接至示例系統(tǒng)10中的can總線12。眾所周知，比如用于上面提到的系統(tǒng)或控制器的車輛控制器，通常包含處理器和存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)由該控制器的相應(yīng)處理器可執(zhí)行的指令。每個(gè)控制器存儲(chǔ)器也可以存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，例如比如可以通過(guò)can總線12可用的從車輛32中的其他控制器或傳感器收集的數(shù)據(jù)，用于控制器的操作的參數(shù)等。

自主車輛控制器

作為監(jiān)控控制器，avc14提供自主車輛32的規(guī)劃和操作的總體控制。avc14收集并且評(píng)估來(lái)自上述控制器和傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)并且監(jiān)測(cè)車輛32的狀態(tài)。例如，avc14可以與ecu通信以確定車輛32的當(dāng)前狀態(tài)，包括內(nèi)部車輛狀態(tài)和/或環(huán)境狀況。例如，內(nèi)部車輛狀態(tài)可以包括：電池荷電狀態(tài)、車輛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、馬達(dá)溫度、電池溫度、故障模式列表等。環(huán)境狀況可以包括例如大氣壓力、大氣溫度、道路坡度、道路表面狀況等。

此外，avc14可以例如通過(guò)can總線12從gps接收器接收信息，從前視確定傳感器即lidar(激光雷達(dá))傳感器、sonar(聲納)傳感器、光學(xué)距離測(cè)定系統(tǒng)等接收一組道路地圖數(shù)據(jù)、一組混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)以便做出行駛路徑的確定。為了確定行駛路徑，avc可以包括例如一組可能的未來(lái)路線、車輛加速能力、車輛最小加速能力、車輛橫向操縱能力等。

典型的駕駛員輔助車輛和自駕駛車輛即比如圖2的車輛32這樣的自主車輛中的avc，通常具有avp系統(tǒng)能力的簡(jiǎn)化模型。這部分地是由于我們可以通過(guò)can總線傳輸至avc14的信息量的限制。avc14和can總線12上的所有其他的ecu可能僅能夠交換子集，即少于所有可取的avp16信息和/或通過(guò)can總線12可用的其他信息，這歸因于控制器的容量和經(jīng)過(guò)can總線12的ecu通信量。結(jié)果，avc14在規(guī)劃到公路上的合并、轉(zhuǎn)彎穿過(guò)交通或甚至離開(kāi)公路時(shí)通常采取保守的方法，僅列舉幾個(gè)可能的車輛32操縱。路徑選擇和控制中的這種守舊性可以導(dǎo)致車輛似乎是緩慢的并且不精確。如果avp16的ecu可以及時(shí)地提供高保真度的車輛能力信息以幫助avc14的其路徑規(guī)劃，那么這是可以預(yù)防的。

自主車輛平臺(tái)

avp16的ecu可以使用比可以通過(guò)can總線12向avc14提供的更多的關(guān)于avp的各種子系統(tǒng)(動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng))的信息。結(jié)果，這些ecu可以根據(jù)既內(nèi)部又外部的當(dāng)前操作條件產(chǎn)生它們的特定子系統(tǒng)能力的更高保真度模型。avp然后可以使用這些模型來(lái)預(yù)測(cè)車輛32的真實(shí)能力，有效地將眾多因素壓縮至與橫向和縱向路徑規(guī)劃控制有關(guān)的系統(tǒng)能力的曲線。例如，avp16可以確定最大可用的扭矩曲線，該曲線可以用于計(jì)算車輛32的相關(guān)加速能力曲線。此外，avp16可以提供車輛32的轉(zhuǎn)向或曲率性能曲線以及制動(dòng)曲線。通過(guò)從avp16向avc14提供系統(tǒng)加速度、最小加速度和轉(zhuǎn)向能力的更高保真度估算值，avc14可以在車輛32的其路徑規(guī)劃和控制方面不保守。

制動(dòng)控制器

制動(dòng)控制器20可以監(jiān)測(cè)和控制車輛32制動(dòng)器以及影響車輛32的停止的任何參數(shù)。制動(dòng)控制器20例如可以通過(guò)不斷地請(qǐng)求和/或接收來(lái)自各種車輛32部件和系統(tǒng)的與最小加速度有關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估和確定車輛32的最小加速能力。最大制動(dòng)扭矩能力可以用于生成制動(dòng)曲線，該曲線可以發(fā)送至avc14以用于確定如何使車輛32減速。制動(dòng)曲線可以包括最大制動(dòng)扭矩能力連同最小加速能力。

參考圖13a，顯示了車輛的最大制動(dòng)扭矩能力的示例性圖表。繪制在示例性時(shí)間段t0至t5內(nèi)的最大制動(dòng)扭矩98的曲線。在t0到t1之間編索引的時(shí)間間隔表示響應(yīng)于制動(dòng)請(qǐng)求的制動(dòng)控制器20中的延遲并且沒(méi)有制動(dòng)扭矩正在施加于車輛。從t1-t2的時(shí)間是從當(dāng)前制動(dòng)扭矩值至完全制動(dòng)扭矩值的最大制動(dòng)扭矩98的斜升并且基于如由制動(dòng)控制器20確定的最大的可能變化率。從時(shí)間t2-t3，最大制動(dòng)扭矩98減少，例如歸因于車輛32在它正減速時(shí)的俯仰運(yùn)動(dòng)。在時(shí)間幀t3-t4，最大制動(dòng)扭矩98由于制動(dòng)失效而更進(jìn)一步地減少。制動(dòng)失效是用于描述在車輛制動(dòng)系統(tǒng)中使用的制動(dòng)功率的部分或全部損失的術(shù)語(yǔ)。制動(dòng)失效在制動(dòng)襯塊和制動(dòng)轉(zhuǎn)子不再產(chǎn)生足夠的相互摩擦來(lái)以車輛優(yōu)選的減速率停止車輛時(shí)發(fā)生。

根據(jù)比如制動(dòng)襯塊狀態(tài)、液壓狀態(tài)、例如車輛32質(zhì)量連同車輛載重量和若有的話牽引物體質(zhì)量這樣的車輛32的尺寸這樣的因素，確定最大制動(dòng)扭矩能力。附加因素可以包括道路坡度值(斜率)、道路表面μ、分離摩擦μ、制動(dòng)襯塊μ、車輛32的俯仰角、車輛32的負(fù)荷分布、液壓制動(dòng)液的液壓制動(dòng)壓力分布中的一個(gè)或多個(gè)。此外，制動(dòng)控制器可以檢測(cè)制動(dòng)襯塊上的異常并且調(diào)整最大制動(dòng)扭矩能力。例如，制動(dòng)襯塊中的槽或制動(dòng)襯塊上的例如水或油這樣的液體或甚至制動(dòng)襯塊上的例如沙子或泥土這樣的污染物將影響最大制動(dòng)扭矩能力。

制動(dòng)控制器20也可以監(jiān)測(cè)車輛32再生制動(dòng)交互并且評(píng)估再生制動(dòng)如何影響車輛32的最小加速度。再生制動(dòng)——眾所周知——是能量回收機(jī)構(gòu)，該能量回收機(jī)構(gòu)通過(guò)將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成比如電能這樣的另一種形式來(lái)使車輛減速，該電能可以或者立即使用或者存儲(chǔ)直到需要。例如，當(dāng)車輛32正減速時(shí)，車輪中的發(fā)電機(jī)可以在沒(méi)有制動(dòng)襯塊與車輪接觸的情況下發(fā)電并且把能量?jī)?chǔ)存在車輛32電池中。

制動(dòng)控制器20也可以監(jiān)測(cè)車輛32主動(dòng)控制器狀態(tài)。例如，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(abs)狀態(tài)。abs是在制動(dòng)時(shí)允許車輪根據(jù)駕駛員輸入來(lái)保持與道路表面的牽引接觸的車輛安全系統(tǒng)，防止車輪鎖止(停止轉(zhuǎn)動(dòng))并且避免不受控制的滑行。主動(dòng)控制功能的另一示例是牽引控制。牽引控制是當(dāng)扭矩不匹配道路表面狀況時(shí)——例如當(dāng)車輪滑行時(shí)——減少至車輪的動(dòng)力的車輛系統(tǒng)。

此外，制動(dòng)控制器20可以監(jiān)測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)的元件部分狀態(tài)關(guān)于任何其部件的問(wèn)題。例如，制動(dòng)控制器20可以確定有缺陷的液壓比例閥部件將要如何影響車輛32的最大制動(dòng)扭矩能力并且然后發(fā)送消息至avc14，提醒車輛可能減少的停止能力。

制動(dòng)控制器20可以使用例如車輪轉(zhuǎn)速傳感器(未示出)和加速度計(jì)(未示出)這樣的車輛傳感器通過(guò)預(yù)測(cè)性信息來(lái)幫助avc14規(guī)劃減速。預(yù)測(cè)性信息可以從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的地圖獲取并且可以包括例如道路坡度、高度變化、道路邊坡度信息這樣的來(lái)自先前行程的收集信息，僅列舉幾個(gè)。此外，車輛32可以通過(guò)車輛32遠(yuǎn)程信息處理單元23通過(guò)來(lái)自車輛至基礎(chǔ)設(shè)施(v2i)數(shù)據(jù)庫(kù)(未示出)的下載來(lái)獲取預(yù)測(cè)性信息。也可以從車輛至車輛(v2v)交換下載預(yù)測(cè)性信息。

轉(zhuǎn)向控制器

轉(zhuǎn)向控制器18可以監(jiān)測(cè)和控制車輛32的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向控制器18可以生成最大曲率曲線，該最大曲率曲線可以發(fā)送至avc14以在確定轉(zhuǎn)向操縱時(shí)供使用。例如，最大曲率曲線可以從比如車輛32的橫向加速度、車輪轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)角、橫擺率、路徑半徑、右和左(橫向)操縱能力、車輛可以執(zhí)行的最大曲率變化率以及橫向不對(duì)稱這樣的要素產(chǎn)生。橫向不對(duì)稱是執(zhí)行左操縱的車輛能力與執(zhí)行右操縱的車輛能力相比的不對(duì)稱差異。此外，最大曲率曲線也可以包含例如車輛32的尺寸、在轉(zhuǎn)向軸處的地面反應(yīng)負(fù)荷、邊坡角度、道路表面系數(shù)值和懸架幾何結(jié)構(gòu)等。

轉(zhuǎn)向控制器18也可以監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)于任何其部件的問(wèn)題。一旦轉(zhuǎn)向控制器18確定部件可能是錯(cuò)誤的并且不如預(yù)期地執(zhí)行，轉(zhuǎn)向控制器就進(jìn)一步地確定如何減少車輛32的轉(zhuǎn)彎能力。轉(zhuǎn)向控制器18然后可以發(fā)送消息至avc14以提醒車輛減少的轉(zhuǎn)彎能力。

與avc14一起工作的轉(zhuǎn)向控制器18也可以使用例如車輪轉(zhuǎn)速傳感器、加速度計(jì)和慣性傳感器這樣的車輛傳感器通過(guò)預(yù)測(cè)性信息來(lái)確定車輛32的最大曲率曲線是否將適合于即將到來(lái)的道路狀況。例如，道路中的事故要求裝備有拖車的車輛32以十米轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎以規(guī)避事故。最大曲率曲線指示具有拖車的車輛可能僅能夠管理12米轉(zhuǎn)彎半徑，在此情況下，avc14將必須確定替代路線。預(yù)測(cè)性信息可以從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的地圖獲取并且可以包括例如道路坡度、高度變化、道路邊坡度信息這樣的來(lái)自先前行程的收集信息，僅列舉幾個(gè)。此外，車輛32可以通過(guò)車輛32遠(yuǎn)程信息處理單元23通過(guò)來(lái)自車輛至基礎(chǔ)設(shè)施(v2i)數(shù)據(jù)庫(kù)(未示出)的下載獲取預(yù)測(cè)性信息。此外，也可以從車輛至車輛通信系統(tǒng)——例如從另一車輛——下載預(yù)測(cè)性信息。

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17可以監(jiān)測(cè)和控制車輛32的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17可以基于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的高保真度的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型使用在傳感器接收到的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)來(lái)計(jì)算扭矩值。例如，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17可以監(jiān)測(cè)車輛32的高壓電池和高壓電池系統(tǒng)以確定多少高壓電池容量可用于幫助在車輛的馬達(dá)處的扭矩產(chǎn)生。此外，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17可以監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)應(yīng)對(duì)內(nèi)部因素(故障模式、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、比如節(jié)氣門、可變凸輪等這樣的執(zhí)行器的變化率和范圍)和外部因素(海拔、大氣溫度、濕度等)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩貢獻(xiàn)。這些扭矩能力估算值然后可以使用車輛質(zhì)量、道路坡度、輪胎半徑和道路表面摩擦系數(shù)轉(zhuǎn)換為等效加速能力估算值。

其他系統(tǒng)

電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)ecu22負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和保持自主車輛32的高壓(hv)電池。電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)ecu22發(fā)送關(guān)于混合動(dòng)力hv電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)的信息。車窗、車門、車鎖和車鏡ecu24監(jiān)測(cè)和控制自主車輛32的車窗、車門、車鎖和車鏡。約束裝置控制器ecu負(fù)責(zé)車輛32安全設(shè)備，比如安全氣囊、安全帶張緊裝置和任何其他乘客保護(hù)系統(tǒng)。

建模作為距離和速度曲線的最大加速能力

為了安全地合并或轉(zhuǎn)彎，微積分中包含的一些考慮可以包括要穿過(guò)的距離以及執(zhí)行操縱需要的任何速度變化。返回參考圖2，車輛32——例如avc14——將需要考慮到道路29上的交通流的速度來(lái)確定車輛32可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)安全地穿過(guò)所需的距離以進(jìn)入車位置35或可選地合并到車位置33中。當(dāng)兩個(gè)條件可以被確定并且滿足時(shí)，車輛32然后可以前進(jìn)并且加速以合并到車位置33中。也就是說(shuō)，車輛32將必須得出車輛32足夠快并且可以產(chǎn)生足夠的扭矩以安全地操縱到車位置35中或可選地到車位置33中的結(jié)論。

如果車輛32的加速度曲線可用，那么可以確定車輛32的速度曲線和距離曲線，即通過(guò)求加速度曲線的積分來(lái)產(chǎn)生速度曲線并且隨后求速度曲線的積分來(lái)創(chuàng)建距離曲線。

圖6說(shuō)明在五秒內(nèi)的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛32的示例性車輪扭矩曲線，在此情況下在時(shí)間零車輛32停止并且可以怠速?？紤]到道路坡度、車輛質(zhì)量和車輪半徑，任何人可以生成等效加速度曲線。圖7和8顯示從圖6的車輪扭矩曲線得到的相應(yīng)速度曲線和距離曲線。例如，如果avc14獲取五秒間隔的扭矩曲線，那么avc14可以確定在五秒內(nèi)的車輛32的相應(yīng)速度曲線。avc14通常也可以確定在相同五秒范圍內(nèi)的車輛32距離。例如，參考圖6-8，在一秒的時(shí)間索引處，正被傳遞至動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的最大車輪扭矩(豎直軸線)近似為1200牛頓·米。在瞬態(tài)區(qū)域中在一秒處(水平軸線)產(chǎn)生的速度將近似為19.8米每秒(豎直軸線)并且行駛的距離將近似為19米(豎直軸線)。在時(shí)間等于四秒的時(shí)候，穩(wěn)態(tài)扭矩將近似為230牛頓·米，速度將近似為25.3米每秒，并且行駛的距離將近似為86米。

圖9a、9b和9c的圖表說(shuō)明三種不同車輛(或相同車輛在不同的條件下)的三種瞬態(tài)加速度的曲線。第一車輛81具有加速度的第一階濾波器響應(yīng)。第二車輛82以直線加速度開(kāi)始，該加速度然后變平。第三車輛83以快速加速度增加開(kāi)始，該加速度然后變平并且然后再次增加。所有三種加速度曲線在五秒的時(shí)間索引處具有相同的最終穩(wěn)態(tài)加速度。然而，如圖9b和9c所示，在五秒內(nèi)分別產(chǎn)生的速度和行駛的距離明顯地不同。因此，由于每個(gè)車輛的加速度曲線不同，每個(gè)特定車輛的速度和距離的計(jì)算也不同，這可能顯著影響選擇用于自主車輛的最適當(dāng)?shù)穆窂?。因此，使用?shí)時(shí)車輛性能能力數(shù)據(jù)對(duì)車輛32的路徑規(guī)劃是至關(guān)重要的并且當(dāng)確定車輛的合并能力時(shí)必須考慮到。

典型的最大車輛加速度響應(yīng)

典型的最大踏板響應(yīng)和相應(yīng)加速度曲線根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)、馬達(dá)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的類型而變化，例如純電動(dòng)車輛(bev)的性能特性與混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(hev)的或甚至燃?xì)饣蛉細(xì)鉁u輪車輛的那些性能特性不同。例如，當(dāng)確定系統(tǒng)的最大能力時(shí)，avp可以考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)/馬達(dá)和車輪之間的當(dāng)前傳動(dòng)比、駕駛員可選擇的模式、車輛校準(zhǔn)、任何駕駛性能濾波器、發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)/關(guān)狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)/馬達(dá)和車輪之間的傳動(dòng)比等。當(dāng)考慮最大推進(jìn)能力特性時(shí)混合動(dòng)力車輛和其他車輛的常見(jiàn)性能考慮包括車輛是否正移動(dòng)或處于靜止、發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸、當(dāng)前變速器擋位和校準(zhǔn)，僅列舉幾個(gè)。

圖10a是混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的響應(yīng)的示例性加速度圖表90的圖示。圖表90的從t0至t1的時(shí)間間隔表示由于系統(tǒng)識(shí)別扭矩請(qǐng)求的變化而花費(fèi)的時(shí)間(例如，從至加速器踏板的輸入開(kāi)始)的延遲以及從執(zhí)行器發(fā)起響應(yīng)的延遲。從t1至t2的初始上升反映通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)提供的快速扭矩響應(yīng)。從t2至t3的時(shí)間表示當(dāng)hev接合內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)加速度的減少(斜率)。在從t3至t4的時(shí)間期間，當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)有助于總體車輪扭矩和車輛的加速度時(shí)加速率再次增加。

圖10b是自然進(jìn)氣式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)的示例性加速度圖表91的圖示。如在上面討論的hev的情況下，進(jìn)氣圖表的從索引t0至t1的時(shí)間延遲是由于請(qǐng)求和來(lái)自執(zhí)行器的響應(yīng)的發(fā)起。與圖10a的hev示例相比，初始延遲將由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的執(zhí)行器而可能更長(zhǎng)，因?yàn)榕chev中的電動(dòng)馬達(dá)相比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的執(zhí)行器以緩慢響應(yīng)為特征。在從索引t1至t4的時(shí)間段內(nèi)，加速率增加類似于第一階濾波器的加速率增加，因?yàn)獒艹錆M空氣并且發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸攝取更多空氣，這允許發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生更多的扭矩和車輛加速度。

自然進(jìn)氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的加速能力有時(shí)可能受到各種因素的阻礙：例如，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、氣壓、燃料揮發(fā)度評(píng)級(jí)、燃料辛烷值、燃料添加劑、濕度水平、燃燒室沉淀值、海拔值、發(fā)動(dòng)機(jī)使用年限、某些部件內(nèi)的故障等。發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩性能曲線然后可以發(fā)送至avc14以在確定車輛10加速度中使用。圖11是自然進(jìn)氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的圖表的示例性圖示。圖表93說(shuō)明示例性車輛由于一個(gè)或多個(gè)上面提到的制約因素的降低的加速能力，同時(shí)圖表93說(shuō)明示例性車輛的無(wú)阻礙的加速能力。

預(yù)測(cè)加速度曲線

為了獲取精確的車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型，avc14可以使用來(lái)自車輛控制系統(tǒng)ecu——即轉(zhuǎn)向控制器18、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17和制動(dòng)控制器20——的最大曲率曲線、最大制動(dòng)扭矩能力和加速度曲線。例如，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17可以計(jì)算最大車輪扭矩加速度響應(yīng)并且將其發(fā)送至avc14。圖12說(shuō)明模擬計(jì)算的示例性最大車輪扭矩加速度響應(yīng)95。為最大車輪扭矩加速度響應(yīng)95的瞬態(tài)區(qū)域96生成瞬態(tài)扭矩曲線。在該區(qū)域96中，加速度正在增加。也可以為穩(wěn)態(tài)區(qū)域97確定穩(wěn)態(tài)扭矩曲線，在穩(wěn)態(tài)區(qū)域97中最大車輪扭矩加速度響應(yīng)95由于比如車輪扭矩限制因素這樣的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的物理能力而開(kāi)始下降。

最大車輪扭矩加速度響應(yīng)95——其是瞬態(tài)扭矩曲線和穩(wěn)態(tài)扭矩曲線的組合——可以用于為給定環(huán)境生成最大扭矩曲線。該扭矩曲線可以通過(guò)考慮比如車輛質(zhì)量、道路坡度、輪胎尺寸等事情而轉(zhuǎn)換為等效加速度曲線。如上所述，能力曲線可以發(fā)送至avc14以幫助選擇最佳的規(guī)劃曲線(即要遵循的路徑)。然而，通過(guò)can總線12向avc14發(fā)送整個(gè)曲線可能是不可行的，這歸因于can總線12的帶寬和時(shí)間限制。因此，傳輸曲線可以在固定的時(shí)間步長(zhǎng)以有限數(shù)量的離散值采樣。例如，圖14說(shuō)明采樣或離散點(diǎn)車輪扭矩，該車輪扭矩識(shí)別在各自離散時(shí)間的車輛32的車輪扭矩能力。采樣車輪扭矩曲線的有限數(shù)量點(diǎn)然后通過(guò)can總線12發(fā)送至avc14。avc14然后插值有限數(shù)量點(diǎn)以產(chǎn)生如圖15所示的插值車輪扭矩曲線。例如，avc14可以使用插值車輪扭矩曲線以確定車輛32規(guī)劃曲線。知道車輛32在時(shí)間段內(nèi)將如何操作——該時(shí)間段在這個(gè)示例中是五秒——允許avc14根據(jù)確定的規(guī)劃曲線和例如合并、變換車道等的要求這樣的當(dāng)前駕駛狀況來(lái)致動(dòng)比如節(jié)氣門或加速器踏板、轉(zhuǎn)向裝置等這樣的各種車輛32部件。也就是說(shuō)，規(guī)劃曲線具有加速能力，即沿著規(guī)劃曲線的時(shí)間軸的最大可用的加速度。根據(jù)規(guī)劃曲線指示的可用加速度，avc14可以做出關(guān)于推進(jìn)和/或轉(zhuǎn)向控制的決策以實(shí)現(xiàn)合并和/或車道變換操縱，例如通過(guò)確定車輛32可以加速以達(dá)到車位置35等。

參考圖5，車輛32正在接近包含車輛30和車輛37的障礙物，車輛30和車輛37例如可能已經(jīng)卷入到事故中。車輛32必須在障礙物之前規(guī)劃適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。例如，車輛32可以減速并且在障礙物之前停止，車輛可以減速并且操縱繞過(guò)障礙物或車輛32可以僅操縱繞過(guò)障礙物。車輛32可以使用最小減速能力連同最大曲率能力以規(guī)劃適當(dāng)?shù)牟倏v來(lái)經(jīng)過(guò)障礙物。

最大曲率能力

圖13b是在轉(zhuǎn)向控制器18和avc14之間交換的未來(lái)最大曲率能力信號(hào)(fmxcs)99的示例的示例性圖示。最大左/右曲率能力是豎直軸線，該豎直軸線根據(jù)水平軸線的時(shí)間繪制。從索引t0至t1的時(shí)間間隔表示響應(yīng)于對(duì)最大左/右曲率能力的avc14請(qǐng)求的轉(zhuǎn)向控制器18中的延遲以及因此沒(méi)有確定fmxcs99。從t1-t2的時(shí)間是基于如由轉(zhuǎn)向控制器18所確定的最大可能變化率的fmxcs99的當(dāng)前曲率(curvaturerate)至完全曲率的斜升。從時(shí)間t2-t3，fmxcs99速率減少。例如，當(dāng)系統(tǒng)10檢測(cè)到車輛32的轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過(guò)度狀況時(shí)最大曲率減少。在時(shí)間幀t3-t4，fmxcs99更進(jìn)一步地減少。例如，當(dāng)系統(tǒng)10檢測(cè)到車輛32正在側(cè)傾時(shí)。程序流程

圖16是說(shuō)明用于計(jì)算車輛32的車輪扭矩曲線的系統(tǒng)10的示例性程序100的流程圖，如果我們知曉道路坡度、車輛質(zhì)量和輪胎半徑，那么可以根據(jù)車輪扭矩曲線生成加速度曲線。

程序100從框110開(kāi)始，在框110中通過(guò)avc14獲取系統(tǒng)狀態(tài)。avc14根據(jù)avc14從can總線12上的各種ecu接收到的數(shù)據(jù)來(lái)確定系統(tǒng)狀態(tài)。系統(tǒng)狀態(tài)可以包括與車輛32操作有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)量，例如當(dāng)前車輛速度、當(dāng)前電池荷電狀態(tài)、當(dāng)前車輪扭矩值、瞬態(tài)扭矩值、穩(wěn)態(tài)扭矩值、隨著時(shí)間消逝的車輪扭矩(參照例如圖11)、溫度和/或與確定加速度曲線有關(guān)的其他相似信息。此外，avc14可以監(jiān)測(cè)can總線狀態(tài)、供電水平和輪胎飽和值，其可以包括在車輛32系統(tǒng)狀態(tài)中。

接下來(lái)，在框120中，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17計(jì)算車輪扭矩的圖表(例如，圖11)的瞬態(tài)區(qū)域96的瞬態(tài)車輪扭矩。瞬態(tài)車輪扭矩可以受到可以減少車輛可用的總扭矩并且因此消極地影響車輛的加速度的因素的限制?？梢允褂靡阎臋C(jī)械或電子技術(shù)來(lái)有意地實(shí)施車輪扭矩限制因素。例如，通常減少扭矩以緩和變速器的換擋。扭矩限制因素的另一示例是防止變速器和傳動(dòng)系受到機(jī)械過(guò)載的損害的變速器輸入扭矩極限。

接下來(lái)，在框130中，程序100確定穩(wěn)態(tài)區(qū)域97的車輪扭矩限制因素。穩(wěn)態(tài)區(qū)域97的車輪扭矩限制因素可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩極限、馬達(dá)扭矩極限和電池系統(tǒng)功率極限。發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)扭矩極限是發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)分別可以傳遞的最大扭矩量。系統(tǒng)功率極限是自主車輛32的馬達(dá)可用的最大可用電池功率。

接下來(lái)，在框140中，系統(tǒng)100確定預(yù)測(cè)的最大車輪扭矩曲線。最大車輪扭矩是從所有推進(jìn)裝置(例如，典型的動(dòng)力分離式混合動(dòng)力車輛將具有來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)的貢獻(xiàn))減去任何機(jī)械損失的在車輪處可用的最大扭矩。例如，機(jī)械損失可以歸因于變速器齒輪摩擦或歸因于齒輪攪動(dòng)。齒輪攪動(dòng)是歸因于比如傳動(dòng)液中的變速器齒輪這樣的浸在液體中的圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩。

接下來(lái)，在框150中用曲線表示，計(jì)算預(yù)測(cè)的最大加速度曲線。用于根據(jù)來(lái)自框140的預(yù)測(cè)的最大車輪扭矩曲線計(jì)算預(yù)測(cè)的最大加速度曲線的因素，可以包括含有乘客和行李的自主車輛32的總質(zhì)量、道路坡度、車輪的半徑、制動(dòng)控制干預(yù)和道路表面狀況。制動(dòng)控制干預(yù)可以包括電子穩(wěn)定控制、側(cè)傾穩(wěn)定控制和牽引控制。道路因素可以包括車輛的輪胎和道路表面以及消極的道路表面狀況之間的動(dòng)態(tài)相互作用，比如雨或冰引起用于推進(jìn)的自主車輛32扭矩的低效率使用，因?yàn)槟芰坑捎谑馆喬タ辙D(zhuǎn)或滑動(dòng)而損失。

接下來(lái)，在框160中，在框150中確定的最大加速度曲線的部分或全部提供至avc14，該avc14可以使用預(yù)測(cè)的最大加速度曲線來(lái)確定給定當(dāng)前狀況、avp16的能力以及所需行為的最適當(dāng)?shù)穆窂健?/p>

可以在理論上或給定具有正確處理和網(wǎng)絡(luò)容量的環(huán)境的一組預(yù)測(cè)的扭矩值和/或最大加速度曲線，可以從動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17傳遞至avc14。然而，如上所述，通過(guò)can總線12向avc14發(fā)送整個(gè)曲線通常是不可行的，這歸因于can總線12帶寬限制。因此，例如如圖14所示，可以在固定的時(shí)間步長(zhǎng)從曲線摘取有限數(shù)量的離散點(diǎn)。采樣最大加速能力值中的有限數(shù)量點(diǎn)然后通過(guò)can總線12發(fā)送至avc14。

如圖15所示，使用采樣加速度曲線，avc14插值有限數(shù)量點(diǎn)以產(chǎn)生插值規(guī)劃最大加速度曲線。插值規(guī)劃最大加速度曲線然后連同當(dāng)前態(tài)勢(shì)感知(周圍區(qū)域中車輛的相對(duì)位置和速度的理解)一起被avc14使用以規(guī)劃并且選擇給定當(dāng)前狀況、報(bào)道的avp能力和所需行為的最適當(dāng)?shù)穆窂?。通過(guò)將評(píng)估并且從中選擇的路徑的數(shù)量限制為僅可以通過(guò)對(duì)avp16的加速請(qǐng)求而由自主車輛32穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)的那些路徑，將幫助最適當(dāng)?shù)穆窂降倪x擇。在合并和/或車道變換操縱期間，avc14可以排除在當(dāng)前狀況下自主車輛無(wú)法實(shí)現(xiàn)的任何路徑。在框160之后，程序100結(jié)束。

在框160之后，程序100結(jié)束。

圖17是說(shuō)明用于計(jì)算車輛32的制動(dòng)曲線的系統(tǒng)10的示例性程序的流程圖。

程序200從框210開(kāi)始，在框210中通過(guò)avc14獲取系統(tǒng)狀態(tài)。當(dāng)前車輛32狀態(tài)可以包括如程序100的框110所述的各種項(xiàng)目。

接下來(lái)，在框220中，制動(dòng)控制器20從存儲(chǔ)器或從其他ecu檢索與停止能力有關(guān)的參數(shù)，包括例如車輛32的尺寸，其是車輛32質(zhì)量連同任何附加載重量并且可以包括車輛32可以牽引的任何物體。附加因素包括道路坡度值(斜率)；道路表面μ，制動(dòng)襯塊μ，車輛32的俯仰角，車輛32的負(fù)荷分布，液壓制動(dòng)液的壓力分布以及制動(dòng)襯塊上的比如槽、水和油這樣的任何磨損或污染物的檢測(cè)。

接下來(lái)，在框230中，制動(dòng)控制器20從車輛32再生制動(dòng)系統(tǒng)檢索數(shù)據(jù)。例如，車輛32是否正在減速并且正在發(fā)電以及車輪馬達(dá)可以向車輛32的停止能力貢獻(xiàn)多少停止扭矩。

接下來(lái)，在框240中，制動(dòng)控制器20從一個(gè)或多個(gè)車輛32停止系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)。例如，制動(dòng)控制器20可以檢測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)故障，例如其中一個(gè)車輪轉(zhuǎn)子上的光學(xué)傳感器是有故障的或液壓液面?zhèn)鞲衅骺梢灾甘疽簤阂好媸堑偷牟⑶铱赡苡嘘P(guān)于停止距離的潛在問(wèn)題。

接下來(lái)，在框250中，制動(dòng)控制器20根據(jù)上述因素確定制動(dòng)曲線。

接下來(lái)，在框260中，制動(dòng)曲線發(fā)送至avc14以在確定車輛32將如何執(zhí)行操縱中使用。例如，參考圖5，avc14檢測(cè)到車輛32路徑被汽車30和汽車37阻塞并且可能沒(méi)有行駛繞過(guò)汽車的安全路徑。avc14然后可以使用制動(dòng)曲線來(lái)確定如何在汽車30、37之前實(shí)現(xiàn)安全的最小加速度。avc14可以給制動(dòng)控制器20發(fā)送適當(dāng)?shù)拿钜灾聞?dòng)并且監(jiān)測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)。此外，avc14可以發(fā)送命令至動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17以減少或關(guān)閉正施加于車輛32推進(jìn)系統(tǒng)的任何能量。

在框260之后，程序200結(jié)束。

圖18是說(shuō)明用于計(jì)算自主車輛32的最大曲率曲線的系統(tǒng)10的示例性程序的流程圖。

程序300從框310開(kāi)始，在框310中通過(guò)avc14獲取系統(tǒng)狀態(tài)。當(dāng)前車輛32狀態(tài)可以包括如程序100的框110所述的各種項(xiàng)目。

接下來(lái)，在框320中，轉(zhuǎn)向控制器18從存儲(chǔ)器檢索一組車輛32的物理特性。例如，車輛的物理尺寸、車輛32的重量、最小轉(zhuǎn)彎半徑、車輛32的重心、以及轉(zhuǎn)向不足/轉(zhuǎn)向過(guò)度梯度值等。

接下來(lái)，在框330中，轉(zhuǎn)向控制器18從車輛32轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳感器檢索數(shù)據(jù)。例如，接收到的數(shù)據(jù)可以包括在轉(zhuǎn)向軸處的地面反應(yīng)負(fù)荷、車輛和拖車的邊坡角度、道路表面系數(shù)值、以及車輛32懸架狀態(tài)。

接下來(lái)，在框340中，轉(zhuǎn)向控制器檢索預(yù)測(cè)性數(shù)據(jù)以幫助最大曲率曲線的確定。例如，轉(zhuǎn)向控制器18可以使用車輪轉(zhuǎn)速傳感器和加速度計(jì)通過(guò)預(yù)測(cè)性信息進(jìn)一步地確定在給定速度下車輛32的最大曲率能力。例如，車輛32可以正在以100千米每小時(shí)行駛。如果車輛32被要求轉(zhuǎn)彎以避讓障礙物，那么轉(zhuǎn)彎的半徑將大于當(dāng)車輛以30千米每小時(shí)安全地采取相同操縱時(shí)的轉(zhuǎn)彎的半徑。可以從存儲(chǔ)在轉(zhuǎn)向控制器18的存儲(chǔ)器中的地圖獲取預(yù)測(cè)性信息。地圖可以包括例如道路坡度、高度變化、道路邊坡度信息這樣的來(lái)自先前行程的收集信息，僅列舉幾個(gè)。如上所述，車輛32可以通過(guò)車輛32遠(yuǎn)程信息處理單元(未示出)通過(guò)來(lái)自車輛至基礎(chǔ)設(shè)施(vti)數(shù)據(jù)庫(kù)(未示出)的下載獲取預(yù)測(cè)性信息。此外或可選地可以從車輛至車輛數(shù)據(jù)傳輸下載預(yù)測(cè)性信息。

接下來(lái)，在框350中，轉(zhuǎn)向控制器20確定是否有關(guān)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的任何部件問(wèn)題。例如，車輪轉(zhuǎn)速傳感器可以零星地報(bào)道車輪轉(zhuǎn)速。錯(cuò)誤的車輪轉(zhuǎn)速將對(duì)轉(zhuǎn)向控制器將如何確定表面牽引系數(shù)有影響，其相應(yīng)地可以影響車輛32將如何執(zhí)行轉(zhuǎn)彎或規(guī)避操縱。

接下來(lái)，在框360中，制動(dòng)控制器20根據(jù)上述因素確定最大曲率曲線。

接下來(lái)，在框370中，最大曲率曲線發(fā)送至avc14以供我們確定車輛32可能必須采取的任何操縱中使用。例如，參考圖5，avc14檢測(cè)到車輛32路徑被汽車30和汽車37阻塞并且有行駛繞過(guò)汽車30、37的安全路徑。avc14然后可以使用最大曲率曲線來(lái)確定如何實(shí)現(xiàn)安全操縱繞過(guò)汽車30、37。avc14可以給轉(zhuǎn)向控制器20發(fā)送適當(dāng)?shù)拿钜灾聞?dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來(lái)有效地操縱車輛32繞過(guò)汽車30、37。此外，avc14可以發(fā)送命令至動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器17和制動(dòng)控制器20以使車輛32減速同時(shí)操縱以避讓汽車30、37。

在框370之后，程序300結(jié)束。

結(jié)論

如這里所使用的，修飾形容詞的副詞“大體上”意味著形狀、結(jié)構(gòu)、測(cè)量、值、計(jì)算等可以偏離精確描述的幾何結(jié)構(gòu)、距離、測(cè)量、值、計(jì)算等，由于材料、加工、制造、傳感器測(cè)量、計(jì)算、處理時(shí)間、通信時(shí)間等中的缺陷。

比如這里討論的那些計(jì)算裝置通常各自包括指令，該指令可由比如上面識(shí)別的那些計(jì)算裝置中一個(gè)或多個(gè)可執(zhí)行，并且用于執(zhí)行上面描述的程序的框或步驟。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以由利用各種程序語(yǔ)言和/或技術(shù)創(chuàng)建的計(jì)算機(jī)程序編譯或解釋，該程序語(yǔ)言和/或技術(shù)包括但不限于java^tm、c、c++、c#、visualbasic、javascript、perl、html、php等單獨(dú)或組合。通常，處理器(例如，微處理器)例如從存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)等接收指令并執(zhí)行這些指令，從而執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序，包括在這里描述的一個(gè)或多個(gè)程序。使用各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以存儲(chǔ)并傳輸這樣的指令和其他數(shù)據(jù)。計(jì)算裝置中的文件通常是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的集合，比如存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器等。

計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括任何介質(zhì)，其參與提供計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)(例如，指令)。這種介質(zhì)可采取多種形式，包括，但不限于，非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)等。非易失性介質(zhì)包括，例如，光盤或磁盤以及其他永久存儲(chǔ)器。易失性介質(zhì)包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dram)，其典型地構(gòu)成主存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的一般形式包括，例如，軟盤(floppydisk)、柔性盤(flexibledisk)、硬盤、磁帶、任何其他磁介質(zhì)，cdrom(光盤只讀存儲(chǔ)器)、dvd(數(shù)字化視頻光盤)、任何其他光學(xué)介質(zhì)，穿孔卡片、紙帶、任何其他具有孔式樣的物理介質(zhì)，ram(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、prom(可編程只讀存儲(chǔ)器)、eprom(可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、flasheeprom(閃速電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、任何其他存儲(chǔ)器芯片或內(nèi)存盒，或任何其他計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)。

關(guān)于這里描述的介質(zhì)、程序、系統(tǒng)、方法等，應(yīng)該理解的是，雖然這些程序的步驟等已經(jīng)被描述為按照某個(gè)有序序列發(fā)生，但是可以在以與此處所述順序不同的順序執(zhí)行所描述的步驟的情況下實(shí)施這些程序。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，某些步驟能夠同時(shí)執(zhí)行，能夠加入其它步驟，或者能夠省略這里所描述的某些步驟。也就是說(shuō)，在這里的系統(tǒng)和/或程序的說(shuō)明提供用于說(shuō)明某些實(shí)施例的目的，不應(yīng)以任何方式被解釋為限制公開(kāi)的主題。

因此，應(yīng)該理解的是，上述說(shuō)明旨在說(shuō)明并非限制。通過(guò)閱讀上述說(shuō)明，除了提供的實(shí)例以外的許多實(shí)施例和應(yīng)用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該不應(yīng)參照上述說(shuō)明確定，而是應(yīng)當(dāng)參照附于此和/或包括在基于此的非臨時(shí)性專利申請(qǐng)中的權(quán)利要求連同這些權(quán)利要求所享有的全部等同范圍而確定。可以預(yù)期和想到的是未來(lái)的發(fā)展將出現(xiàn)在這里所述的技術(shù)中，并且該公開(kāi)的系統(tǒng)和方法將結(jié)合入這些未來(lái)的實(shí)施例中?？傊?，應(yīng)該理解的是，公開(kāi)的主題可被修改和變化。