1 譯文標題 汽車動態(tài)控制結構 原文標題 者 名 羅徹斯特 國 籍 美國 原文出處 (摘要： 車輛包括多個子系統(tǒng)和用于在其上實現(xiàn)正?？刂频南鄳刂破鳌?車輛還包括車輛動態(tài)控制器，用于為子系統(tǒng)控制提供高優(yōu)先級子系統(tǒng)命令，以實現(xiàn)車輛動態(tài)增強。 車輛動態(tài)控制器包括多個可獨立分解和可重新配置的 軟件組件或層和可訪問的層間總線結構 。 關鍵詞： 汽車動力 改進 控制器 技術領域 本發(fā)明總體上涉及車輛動力學控制。 更具體地，本發(fā)明涉及車輛動態(tài)控制系統(tǒng)架構。 背景技術 車輛穩(wěn)定性控制已經(jīng)從基于制動和牽引力控制（制動和動力系轉矩管理）技術的第一代系統(tǒng)發(fā)展到包括制動器，動力系，轉向和懸架阻尼子系統(tǒng)的獨立和協(xié)調控制的更近的系統(tǒng)。通常，分布式控制模塊用于與相應的致動器直接接口以實現(xiàn)期望的子系統(tǒng)控制。這種子系統(tǒng)控制的協(xié)調和權限可以通過監(jiān)督控制來處理。 除了車輛穩(wěn)定性控制的復雜性和復雜性之外，受影響的車輛子系統(tǒng)具有高 度集成和重疊，最顯著的是在用于實現(xiàn)期望的車輛穩(wěn)定性的各種子系統(tǒng)控制中利用的車輛級別參數(shù)的共性增強。車輛級的參數(shù)共性表明處理器利用率，通信帶寬消耗，多平臺應用和軟件靈活性的效率和其他機會。這在通過與相應子系統(tǒng)控制（例如轉向，制動，動力系扭矩，懸架阻尼）相關聯(lián)的各種分布式控制模塊來影響穩(wěn)定性增強的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)中甚至可能更加尖銳，其中協(xié)調和權限通過中央監(jiān)督控制。 軟件組件的系統(tǒng)重用促進了低成本，快速上市和廣泛可用的車輛系統(tǒng)。顯著的優(yōu)點直接來自應用程序開發(fā)成本，時間，驗證，可維護性和靈活性等優(yōu)勢，這些常見軟件 資產(chǎn)提供。 因此，期望車輛動態(tài)系統(tǒng)的特征在于高度的軟件組件可用性和訪問以實現(xiàn)和促進重用，可維護性，公共驗證和開發(fā)，成本和時間節(jié)省以及多平臺利用。 發(fā)明內容 本發(fā)明是一種新穎的車輛動態(tài)控制系統(tǒng)，包括至少一個車輛子系統(tǒng)，其通常根據(jù) 2 由至少一個相應子系統(tǒng)控制器確定的子系統(tǒng)控制來控制。 該系統(tǒng)還包括車輛動態(tài)控制器，用于提供高優(yōu)先級子系統(tǒng)命令以由至少一個相應子系統(tǒng)控制器實現(xiàn)。 車輛動態(tài)控制器還包括多層軟件組件和層間總線，由此分解和重組車輛動態(tài)控制器的所選多層軟件組件，而不影響所述車輛動態(tài)特性的多層軟件組件中的其他多個軟 件組件 控制器和對車輛動態(tài)控制器的層間總線中所選擇的層的訪問。 本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點和特征將從以下描述，權利要求和附圖中變得顯而易見。 具體實施方式 在圖 1 中示意性地示出了車輛動態(tài)控制系統(tǒng) 12。與各種車輛子系統(tǒng)相關聯(lián)的多個致動器 13 對車輛 11 施加各種力以增強穩(wěn)定性并且響應于諸如方向盤角度，車輛速度等的輸入維持預期路徑。車輪速度和車輛橫擺率。例如，在主動前轉向（ 統(tǒng)中，前車輪的轉向角受到命令實現(xiàn)期望的車輛穩(wěn)定性增強的轉向致動器系統(tǒng)的影響。在制動 /動力系車輛穩(wěn)定性增強（ 統(tǒng)中，單獨的車輪制動和 動力系扭矩可以通過各種技術（例如，火花正時，氣缸停用，發(fā)動機加燃料等）通過調制的液壓制動壓力和發(fā)動機輸出扭矩控制來影響。等等。）。在半主動懸架系統(tǒng)中，懸架阻尼特性可以以實現(xiàn)期望的車輛穩(wěn)定性增強的方式改變。其它系統(tǒng)，包括但不限于其中彈簧剛度可改變的主動懸架，以及后輪轉向角可改變的主動輪轉向，同樣在本發(fā)明的應用范圍內。 每個這樣的車輛子系統(tǒng)具有與其相關聯(lián)的一個或多個控制模塊 中與特定子系統(tǒng)相關聯(lián)的每個控制單元通過命令控制子系統(tǒng)致動器 樣的 正?？刂乒δ芡ǔ２慌c車輛動力學控制相關。例如，動力系控制器負責響應于操作者需求而實現(xiàn)一定量的輸出扭矩，并且負責在多速比自動變速器的速比換檔期間進行扭矩管理。動力系控制器通常還執(zhí)行可能涉及火花正時，氣缸停用，發(fā)動機加燃料等的排放臨界和燃料經(jīng)濟性關鍵功能。轉向控制器負責可變輔助 - 在低速和停車操縱期間減小轉向力，并逐漸增加轉向力隨著車速的增加。四輪轉向控制還負責在低車速下在與前輪相反的方向上控制后輪的轉向角，并且在較高車速下在相同方向上控制后輪的轉向角。懸架控制器同樣負責根據(jù)車輛速度來調整車輛的行駛特性，主要 是通過在低車輛速度下減小阻尼來為操作者提供舒適感，并且通過在較高車輛速度下增加阻尼來改善高速公路感覺。 車輛 11，子系統(tǒng)致動器 13 和子系統(tǒng)控制器 14 都向車輛動態(tài)控制器 10 提供各種輸入信號 16，用于在車輛動態(tài)控制程序中使用。車輛輸入可以包括例如偏航速率，橫向加速度和車輛速度。致動器輸入可以包括例如阻尼器位置和行車輪角度。子系統(tǒng)控制器輸入可以包括例如單獨制動轉角致動超控，制動系統(tǒng)混合項，沖擊阻尼值超馳， 向致動器超控或額外轉向角。車輛 11，子系統(tǒng)致動器 13 和子系 3 統(tǒng)控制器 14 輸入信號優(yōu)選地通過控制器局域網(wǎng)（ 線提供，但是可以采取離散傳感器信號輸入，串行通信線路等的形式。車輛動態(tài)控制器 10 轉向提供高優(yōu)先級控制命令 18，用于超越，修改或適應子系統(tǒng)控制器 14 的正?？刂?，以便實現(xiàn)增強各個子系統(tǒng)致動器 13 的控制的車輛動態(tài)性。 車輛動態(tài)控制器 10 包括適于實現(xiàn)促進軟件組件的再使用，應用開發(fā)時間和成本降低，可維護性和多個車輛平臺適配等的期望目標的各種結構化處理層。重要的是，本發(fā)明不僅提高了大規(guī)?？刂茟密浖M件的可重用性，而且提高了車輛接口，信號調節(jié)，內部總線結構和輸出處理的可重用性。 從圖 1 中的車輛動力學控制器 10 的左側開始，在圖 1 中，示出了信號處理層 15與來自車輛 11，子系統(tǒng)致動器 13和子系統(tǒng)控制器 14的各種輸入信號 16接口連接。信號處理層 15 經(jīng)由內部傳感器總線 22 通信耦合到過程輸入層 17。輸入層 17 還經(jīng)由內部車輛動態(tài)性總線 26 通信耦合到車輛動力學 /駕駛員意圖層 19，這兩者在下文中描述。過程輸入層 17 又經(jīng)由內部輸入總線 24 與車輛動力學 /駕駛員意圖層 19通信耦合。車輛動力學 /駕駛員意圖層 19 還經(jīng)由內部傳感器總線 22 與信號處理層15 通信耦合。車輛動力學 /駕駛員意圖層 19 又經(jīng)由內部車輛動態(tài)性總線 26 耦合到控制系統(tǒng)層 1 還經(jīng)由內部傳感器總線 22 通信耦合到信號處理層15 并經(jīng)由內部輸入總線 24 處理輸入層 17。系統(tǒng)層 21 又通過內部控制總線 28 與處理輸出層 23 通信耦合。處理輸出層 23 還通過內部輸入總線 24 與處理輸入層 17通信耦合。處理輸出層 23 進而通信耦合到命令處理層 令處理層 25 又經(jīng)由 線 20 通信耦合到各個子系統(tǒng)控制器 14，以提供先前描述的控制命令18。 從車輛動態(tài)控制器 10 的先前描述可以理解，所描述的層提供軟件劃分，包括在車輛接口，信號調節(jié)，內部總線結構和輸出處理，以提供上述優(yōu)點。層獨立性允許用 于開發(fā)和維護的一個或多個層或軟件組件的期望的模塊化和分解 /重組，而對任何剩余的層或軟件組件沒有實質影響。層間總線提供對在開發(fā)（例如用于調試和儀器）中有用的不同級別的輸入和輸出信號以及在車輛動態(tài)控制器內部和外部的不同程度的改進數(shù)據(jù)的精確利用的期望訪問。圖 1 的車輛動力學控制器的總體級分解的可用性 10以及如此構造的經(jīng)由內部總線的結構化層間訪問實現(xiàn)和促進軟件組件重用，應用開發(fā)時間和成本降低，可維護性和多個車輛平臺適配的目標。 關于參考圖 1 描述的車輛動態(tài)控制器 10 的各個層和層間通信的附加細節(jié)?，F(xiàn)在將參考其余的附圖來闡 述圖 1。 2 開始。如圖 2 所示，信號處理層 15 包括功能塊 31，用于從包括來自車輛 11，致動器 13 和子系統(tǒng)控制器 14 的傳感器或派生物讀取基于 信號。塊 31 通過內部接收通信耦合到 3 線 1 和 33 讀取信號，通過適當?shù)碾娖皆\斷確保準確性和魯棒性，并將 號轉換為工程單位原始輸入以供后續(xù)層使用。塊 33 通信耦合到內部傳感器總線 22，用于將輸入與過程輸入層 17，車輛動力學 /駕駛員意圖層 19 和控制系統(tǒng)層 21 通 4 信。 圖。圖 3 更詳細地示出了過程輸入層 17，包括用于過濾內部 傳感器總線 22 上的輸入的功能塊 35，從而將輸入過濾集中到公共軟件組件。從塊 35，經(jīng)由內部濾波的輸入總線 34，將濾波的輸入提供給功能塊 37，用于調整輸入，例如，重心調整以用于偏移運動傳感器放置的感測的運動。從框 37，通過內部調整的輸入總線 36，將調整的輸入提供給功能塊 39，用于使輸入居中 - 例如，去除傳感器偏置。還對車輛動態(tài)性總線 26 上提供的數(shù)據(jù)執(zhí)行定心功能。從框 39，通過內部中心輸入總線 38，將中心輸入提供給功能塊 41，用于仲裁多個（即冗余）相關輸入，提供例如有效性確定，健全性檢查諸如輸入量值和最終確定來 自多個相關輸入的單個有效輸入的事物。還對在車輛動力總線 26 上提供的數(shù)據(jù)執(zhí)行仲裁功能。功能塊 43 被提供用于從內部傳感器總線 22 上的輸入導出附加輸入，例如一階導數(shù)操作以從車輛橫擺率輸入提供車輛偏航加速度。從功能塊 43 和 41，這樣的導出和仲裁輸入分別是通信耦合到內部輸入總線 24，用于將輸入與車輛動態(tài) /驅動意圖層 19，控制系統(tǒng)層 21 和過程輸出層 23 通信。 圖 4 更詳細地示出了包括多個示例性功能塊的車輛動力學 /駕駛員意圖層 19，用于確定車輛動力學控制器 10 的控制系統(tǒng)層 21 在確定用于實現(xiàn)的期望性和執(zhí)行命令時所需的各種參數(shù) ，主動車輛動力學控制。所示的功能塊當然是各種參數(shù)確定的非窮盡性示例，包括：建模函數(shù) ;以及計算，檢測，估計，預測或以其它方式確定的速率，限制，能力，條件，數(shù)量，誤差和狀態(tài)。如圖 1 中最佳地示出。如圖 1 所示，車輛動力學 /駕駛員意圖層 19 分別從內部輸入總線24 和內部傳感器總線 22 接收輸入和信號，并且經(jīng)由內部車輛動態(tài)性總線 26 向控制系統(tǒng)層 21提供參數(shù)輸入。 圖 5 更詳細地示出了包括車輛動態(tài)控制器 10 的控制系統(tǒng)層 21 的雙層監(jiān)控控制方面的控制系統(tǒng)層 5 經(jīng)由內部傳感器總線 22 從信號處理層 15 接收原始輸入， 通過內部輸入總線 24 來自過程輸入層 17 的輸入，以及經(jīng)由內部車輛動態(tài)總線 26 來自車輛動力學 /駕駛員意圖層 19 的參數(shù)輸入。車輛運動監(jiān)視器 45 通信耦合到制動和推進監(jiān)視器 47，轉向監(jiān)視器 49 和懸架管理器并且監(jiān)督各種車輛動態(tài)控制子系統(tǒng)監(jiān)控器 47,49 和 51 的協(xié)調。這些車輛動態(tài)控制子系統(tǒng)監(jiān)控器中的每一個還經(jīng)由內部傳感器總線 22 從信號處理層 15接收原始輸入，導出和仲裁的輸入從過程輸入層 17 經(jīng)由內部輸入總線 24，以及來自車輛動力學 /駕駛員意圖層 19 的參數(shù)輸入。車輛動態(tài)控制子系統(tǒng)監(jiān)視器 47,49 和 51 由車輛運動監(jiān)視器 45 并且 經(jīng)由內部控制總線 28 向過程輸出層 23 提供相應的高優(yōu)先級控制命令輸入，最終用于超控，修改或適配子系統(tǒng)控制器 14 的正?？刂疲詫崿F(xiàn)車輛動態(tài)增強各種子系統(tǒng)控制的控制，系統(tǒng)致動器 13。 過程輸出層 23 通過內部控制總線 28 接收來自控制系統(tǒng)層 21 的高優(yōu)先級控制命令輸入以及通過內部輸入總線 24 從過程輸入層 17 導出和仲裁的輸入。過程輸出層 23 提供命令輸入以及導出和仲裁的輸入命令處理層 開發(fā)期間，出于儀器目的，可以經(jīng)由輸出總線 30 訪問命令輸入以及導出和仲裁的輸入，包括軟件調試和實驗目的。 圖。圖 6 更詳細地示出了命 令處理層 25，包括車輛動態(tài)控制器 10 的命令轉換和傳輸功能。命令處理層 25 包括功能塊 53，用于將輸入的工程單元轉換成適合于通過 線傳輸?shù)?5 號。另外，用于診斷目的的校驗和和滾動計數(shù)在命令處理層 25 的功能塊 53 中計算。塊 53 經(jīng)由內部傳輸 線 40 被通信耦合到傳輸 動器功能塊 5 管理高優(yōu)先級用于超控，修改或適應子系統(tǒng)控制器 14 的正?？刂频目刂泼?18，以便實現(xiàn)增強各個子系統(tǒng)致動器 13 的控制的車輛動力學。 已經(jīng)關于某些示例性實施例描述了本發(fā)明。然而，應當理解，在不脫離如所附權利要求所限定 的本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明的各種修改和替代實施方式。 外文文獻 1 D 982 6 附錄： A a of a to a of or he is to to F to of to to of be by of a of is a of 7 of in of at in of be in a of a of by it is a be by a of to F he is a at in by at a by at of of of of of to of of of F 2 is 1 1 0. A of 3 1 to an in to as in an of is by of a is to In a be by of a of . In a be in a to a to is of of or 4. in a a 8 is by of 3. to in a a is an of in to an of a A is as A is of in at in at A is of in at at 1, 3 4 6 to 0 in or 1, 3 4 a of 0 in 8 or of 4 in of of 3. 0 a of to of of of of at of 0 1, 5 is 6 1, 3 4. 5 is to 7 2. 7 is to 9 6, of 7 is in to 9 4. 9 is to 5 2. 9 is in to 1 6. 1 is to 5 2 to 7 4. 1 is in to 3 8. 3 is to 7 4. 3 is in to 5 0. 5 is in to 4 AN 0 to 8. 9 of 0, it be at to of or or or to of in of of of of of 10, of of to of 0 in 1 be to 22, 5 1 AN or 1, 3 4. 1 is AN 3 AN 2. 1 3 AN to in 3 is to 2 7, 9 1. 3 7 in 5 on 2, to a 5, 4, to 7 of to an 7, 6, to 9 of is 6. 9, 8, to 1 of as of a of is 6. 3 is of on 2 to 3 1, to 4 9, 1 3. 4 9 in a of a of by 1 of 0 in of of or As 1, 9 4 2, to 1 via