CN101888943A - 用于根据行驶条件管理机动车辆的运转的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

用于在至所设计的目的地的行程期间根据机动车辆的行驶条件来管理该车辆的运转的方法，包括下列步骤：确定与待执行的所述行程有关的行驶参数、确定所述车辆在所述行程中的位置、以及根据所述车辆在所述行程中的位置和所述行驶参数来计算机车的能源管理法则(EML)。计算所述能源管理法则的步骤还包括从在所述行程期间可用的各种推进模式之中动态计算所述车辆的一种推进模式，所述动态计算包括根据所述行驶参数来计算所述行程的路线。

Description

用于根据行驶条件管理机动车辆的运转的方法和系统
技术领域
本发明一般地涉及计算机动车辆的能源管理法则(EML)。
本发明特别地应用于混合型车辆，也就是说包括具有牵引内燃机和由车载电池供电的电力牵引发动机的发动机组。
它也应用于具有或不具有增程器的电力车辆。
但是它也可以应用于具有单个内燃机发动机组的车辆。
背景技术
如已知的那样，机动车辆制造商主要关注的问题之一是开发能耗和排放量尽可能低的车辆，从而满足限制不断增加的标准，该标准旨在限制污染物排放和能耗。
关于这点，就环境保护方面，机动车辆驾驶员必须应对不断增加的交通限制。
车辆内的车辆能源管理因而是很关键的问题。
为了尽可能减少能耗和污染物排放，为机动车辆提供了实现能源管理法则的计算机，其适于特别地通过选择牵引模式、可用源之间的功率分配等来管理车辆的运转模式。
一些高级计算机特别地能够规划电池充电和放电周期，从而特别地能够按照能限制能耗和排放的比例、在保持电池的最低容许负载级别的前提下，从所有现有模式中选择一种车辆推进模式，所述现有模式即车辆能源由通过牵引电池供电的电力发动机来提供的模式、车辆能源由电力发动机和内燃机来提供的模式、以及在适用的情况下车辆能源仅由内燃机来提供的模式。
下列关于这点，可以参考文件FR2 845 643。
一些计算机通过使用来自能够确定与待执行行程有关的行驶参数的导航系统的数据来规划车辆能源管理法则，从而在该行程中根据这些参数来管理车辆能源。这可能涉及例如根据行驶参数(例如行程配置、交通、与污染物排放有关的强制性限制等)来选择推进模式，例如电力的、混合的或仅适用牵引内燃机，从而减少能耗和污染物排放。
文件FR-A-1256476提出了一种用于计算能够达到这些目标的能源管理法则的系统。
此外，一些技术能够基于驾驶员特有的驾驶特征或基于行程特征来管理车辆的车辆能源。文件US2005274553和FR2811268说明了这种技术。
发明内容
基于前面的描述，本发明的目的是实现对机动车辆运转的改进的管理，其能够考虑增加的参数数目并且特别地能够动态地适配于这些参数的修改。
根据第一方面，本发明的目的因而在于一种用于在至所设计的目的地的行程期间根据机动车辆的行驶条件来管理该车辆的运转的方法，包括下列步骤：确定与待执行的行程有关的行驶参数、确定该车辆在所述行程中的位置、以及根据该车辆在所述行程中的位置和所述行驶参数来计算机车的能源管理法则。
根据该方法的一般特征，计算能源管理法则的步骤还包括从所述行程期间可用的各种推进模式之中动态计算一种车辆推进模式，所述动态计算包括根据行驶参数来计算所述行程的路线。
根据本发明的另一个特征，确定与车辆行驶有关的参数的步骤包括计算从该行程的交通规则之中选出的至少一个参数、所述行程的状态以及污染物排放限制。
根据又另一个特征，该方法还包括这样的步骤：由驾驶员输入与该车辆的驾驶模式有关的驾驶参数，所述能源管理法则也是基于所述驾驶参数来计算的。
例如，所述能源管理法则也是根据车辆结构来计算的。
也可以动态监视所述行程中的行驶参数的演变。
关于这点，可以动态地重新计算替代路线，该替代路线能够在修改行驶参数的情况下优化能源管理法则。
在一个实施例中，在计算能源管理法则期间，管理车辆的可充电电力牵引电源的负载状态。
还可以关于最大可允许速度来根据车速执行电源充电周期。
还可以在行程结束时根据期望的负载状态来管理电源负载状态。
根据第二方面，本发明的目的还在于一种用于在至所设计的目的地的行程期间根据机动车辆行驶条件来管理该机动车辆的运转的系统，该系统包括能够计算所述行程并且确定与待执行的行程有关的行驶参数的导航系统以及具有用于根据该车辆在该行程中的位置和行驶参数来计算车辆能源管理法则的装置的计算机。
所述计算机还包括用于从在所述行程期间可用的各种推进模式中动态计算一种车辆推进模式的装置，所述导航系统还适于根据行驶参数来计算替代路线。
所述管理系统还包括用于监视行驶参数的演变的装置。
附图说明
参考附图，通过阅读下面仅作为非限制性例子给出的描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中：
-图1示意性地示出了根据本发明的用于管理机动车辆运转的系统的一般结构；
-图2是说明根据本发明的管理方法的主要阶段的流程图；
-图3是根据本发明的能源管理法则的示例性规划；
-图4是速度限制过程的示例性实现；和
-图5示出了借助于根据本发明的管理方法所实现的路线的示例性重新计算。
具体实施方式
现在将描述的管理设备和方法的实施例涉及规划混合型车辆的自适应能源管理法则(EML)。它因而涉及规划提供几种运转模式的车辆的能源管理法则，也就是说能够按照电力运转模式、或按照由电力发动机和内燃机联合提供车辆能源的模式来运转，或者是只由内燃机提供车辆能源的运转模式。
然而，应当指出，本发明一般也应用于具有只配备有内燃机的发动机组和具有配备有低速跟车系统或变速系统的自动变速箱的车辆。
所述管理方法旨在通过考虑与驾驶员、待执行行程、强制性限制和车辆有关的各种行驶参数来规划能源管理法则(EML)，从而减少燃料消耗和污染物排放。
特别地，就与驾驶员有关的行驶参数而言，该能源管理法则是基于与该驾驶员期望的驾驶风格有关的参数和从驾驶员可能涉及的当前控制状态和预测控制状态(例如加速踏板位置、制动踏板位置、用于控制防抱死制动系统(ABS)、防滑系统(ESR)、低速跟车系统(LSF)、稳定控制系统(ESP)的转换器的位置、变速杆位置、用于选择推进模式、变速器状态、限速器状态的系统的位置，等等)中所确立的驾驶参数来规划的。
就驾驶员所期望的驾驶风格而言，这个行驶参数可以基于对车辆在短期和中期的行驶模式的诊断来规划，所述诊断是基于加速踏板踩下速度和位置、制动踏板踩下速度和位置、方向盘角度移动速度和位置等等来执行的。这个参数也可以由驾驶员借助于适当的人机接口来直接获取。
与待执行的行程有关的参数例如可以通过将该行程划分成多个紧邻且接近的区间，也就是说分别划分成例如从零至一百米的范围和从八十米至一公里的范围的区间。还对行程就中间区间和远端区间进行限定，所述中间区间即从900米至行程总距离的50％，所述远端区间即从行程总距离的40％至行程总距离。
对于每个区间进行行程分析从而确定拐角的存在、路面状况、交通拥堵的可能存在、交通通畅的区域的存在、对驾驶员有行驶限制(例如速度限制，路标或路面施工)的区域的存在、或污染物排放必须降低或应当完全避免的区域的存在。
车辆的各设备(例如ABS、ESP、ESR、LSF、变速器、限速器等)的状态可以针对所计划的行程来确定。
也计算替代路线，如果行驶参数需要更改则车辆及其驾驶员可能需要跟随该替代路线。拐角的存在、路面状况、交通拥堵的可能存在、交通通畅的区域的存在、交通限制的存在等，都针对紧邻的、中间的、较远的区间中的每一个以及针对每个替代路线而被确定。
能源管理法则还基于与待执行行程的特性有关的附加行驶参数来规划，并且例如涉及能源补充点的存在，例如为供电电池充电的站点的存在、燃料添加点的存在，等等。
应当指出，优选地，由能够使用与公路网有关的信息的GPS导航系统来提供这个信息，也就是说涉及路线配置、速度限制、对驾驶员施加各种限制的指定规则(特别是在污染物排放和速度限制方面)。
因此，参考图1，能源管理法则由车载的嵌入式计算机C基于信息I1、I2、I3来规划。
信息I1由用户人工输入。它特别地涉及出发地点、到达地点、驾驶风格或驾驶员希望跟随的路线。
信息I2涉及交通限制(例如在速度、规则限制(路标、限速、减速、污染物排放等)方面)，并且涉及与行程配置有关的限制，例如在地势方面。
信息I3涉及驾驶员对例如加速踏板、制动踏板的控制。并且还涉及变速器和限速器的ABS、ESP、ESR、LSF系统的状态。所述信息特别地旨在确定驾驶员的素质。
计算机C规划能源管理法则以实现车辆运转的各种模式M1、M2、M3、M4和M5，从而例如旨在(但不限于)激活一个或多个电力牵引系统(模式M1)、基于例如氢燃料电池来开启或关闭增程系统从而为电力车辆提供增加的续驶里程(模式M2)、实现能源恢复模式以例如对牵引电池充电(模式M3)、修改传动比(模式4)、或实施借助于引擎的牵引模式(模式5)。
这个EML法则是根据人工或计算机输入的各种参数的演变而被动态更新的。
现在参考图2，能源管理法则的规划因而开始于第一输入阶段P1，在该阶段期间驾驶员人工输入待执行行程的出发点和到达点，以及在适用的情况下输入他希望在到达点保持的牵引电池剩余负载以及驾驶风格(步骤1)。驾驶员特征的获取也在这个第一阶段P1期间执行，这例如如前面描述的那样是基于之前的行程或基于驾驶员可致动的各种控制的致动模式或状态(步骤2)的。还通过获取车辆的各个部件、其特性及关联来执行车辆参数获取(步骤3)。
例如，在这个步骤3期间，计算机C获取信息以确定车辆是否具有引擎、电力发动机、电池、燃料电池，并且获取与传动比、减速器、燃料箱、发动机装置的功率、能力和扭矩、以及车辆各部件的关联(串行、并行或混合)有关的信息。
在接下来的步骤4期间，计算机C查询车载导航系统。它因而获取了与从出发点到到达点的所设计的行程、车辆在行程中的位置、行程中的交通规则(在限速、路标方面)、行程状态(例如关于路面施工、拥堵的存在或一般地交通状态)、行程中污染物排放限制有关的信息，从而确定例如在城市中以电力运转模式行驶是否是强制性的，或者在行程中的某些区域是否预期了具有确定值的污染物排放限制。
在接下来的步骤5期间，向驾驶员建议路线。如果在随后的步骤6期间驾驶员接受所建议的路线，则所述计算机进行对行程特征的定义。特别地，在这个步骤过程中，该行程的每段延伸都关联于行驶参数(步骤7)。这些参数然后被组合成之前在步骤2和3期间所规划的参数，即与车辆和驾驶员特征有关，从而规划实际的能源管理法则(步骤8)。
特别地，所述计算机确定车辆运转模式、车辆每个元件的状态、以及车辆每个元件在行程的每个时刻的功率分配，从而最小化燃料消耗，同时符合行程的规则、保证车辆的适当运转并且符合驾驶员强制的设置。
关于这点，应当指出，驾驶员强制的设置还可以包括规定行程结束时电池的最低负载状态、避开行程中的某些区域或相反强制某些区域(例如其中只允许无任何污染物排放的行驶的区域)。也可以规定车辆充电以及该充电的可能持续时间，从而优化能源消耗，能源价格可能随着一天中时间的不同而变化。
此外，如所看到的那样，所述计算机和关联的导航系统监视行驶参数的演变。
特别地，如果在接下来的步骤9期间，检测到行驶条件的修改，则所述计算机可以建议更改路线(步骤10)。如果这个更改被接受，则该计算机调用导航系统从而重新计算替代路线。该过程因而返回前述步骤4。
在相反的情况下，也就是说如果驾驶员不希望修改其行程，或如果没有检测到行驶参数修改，则在接下来的步骤11中，所述系统适配于驾驶员的设置(步骤11)并且只要还未到达目的地(步骤12)就仍继续计算最佳功率分配模式以执行该行程。
现在参考图3，为了实现上述过程，所述计算机包括一定数目的计算块，每个计算块都确保对限制的检查并且每个计算块都旨在实现能够满足这些限制的指定过程。
因此，例如在其中为了简化而只部署了三个计算模块的所说明的示例性实施例中，所述计算机首先监视例如交通限制。
因此，在第一步骤13期间，所述计算机基于之前定义的输入检测是否存在交通限制，例如路标、交通灯等。如果不是这种情况，则执行传统的能源管理法则以优化车辆能耗(步骤14)。
如果是这种情况，则执行接下来的检查各种限制的步骤。
例如，接下来的步骤15检测是否存在与限速有关的限制。如果是这种情况，则执行限速过程(步骤16)。
如果不是这种情况(步骤17)，则所述计算机检测是否存在与交通灯有关的限制。如果是这种情况，则执行相应的过程18。
因此，以连续的方式执行对所有之前定义的限制的监视。
例如，参考图4，关于限速过程，在第一步骤19期间，执行检查以检验车速是否大于许可的速度限制。
如果是这种情况，则在接下来的步骤20期间，将电池负载状态SOC与阈值SOC_seuil相比较。因此，如果电池负载不太高，则所述计算机执行恢复制动阶段来恢复能源，从而对牵引电池充电(步骤21)。在相反的情况下，也就是说电池负载充足，则执行传统的制动阶段(步骤22)。
最后参考图5，现在将描述能源管理法则的第一示例性实现。
这个例子是基于这样的假设，即按照该假设，驾驶员希望从点1到点2。在输入这个信息后，导航系统分析该行程的各种可能性并且判定最佳选项是经过点A、B和D。然而，在从点1至点A和从点D至点2的区域中禁止污染物排放。
在该行程期间，在紧邻的区间和接近的区间中考虑交通灯状态和一般地路标系统、以及交通状态。例如，如果设想车辆停止在交通灯处或停靠站处，则所述计算机关闭引擎从而设想以电力牵引模式重新起动。当然会确定EML以允许只借助于电力牵引系统重新起动。
此外，所述计算机计算行程期间的功率分配以到达点D，从而实现从点D到点2的行程，但是也可以从点2之后重新安排成只以电力牵引模式行驶，也就是说无污染物排放。
例如，如果交通条件随时间更改，例如此时驾驶员在点B，则所述计算机建议驾驶员更改路线。如果他接受了，则他调用导航系统以通过经过点C而到达点D。如果驾驶员接受这个新路线，则所述计算机重新计算功率分配从而以充足的电池负载级别到达点D。
关于至点1的返程，所述导航系统确定行程经过点A-B-D以及点2。例如，可以通知驾驶员在点1可能存在经由电网对电池充电。所述计算机重新计算所设想的整个周期的功率分配从而以最低电池负载状态到达目的地并且因而在该行程期间最大程度地使用电子能源。
根据另一个例子，车辆沿着具有变化斜率的行程行驶，并且该车辆具有增程系统。在所考虑的例子中，所设想的行程包括后随一下坡的上坡，该下坡的速度限制为70km/h。在负斜率结束之后的两公里，在40公里的区域内强制无污染物排放的运转模式并且速度限制为30km/h。例如，车辆在上坡开始时电池负载低于50％。
所述计算机因而基于行驶参数计算能源管理法则，从而以最大负载到达无污染物排放区域以确保能够以电力牵引行驶这40公里。因此，所述计算机在上坡过程中执行增程系统。在下坡时，已知速度限制为70km/h，联合增程系统来执行恢复制动阶段以对电池充电。
根据第三实例，在城市中行驶时，车辆例如在时刻T1收到指示在50米后限速50km/h的信息。例如，如果电池负载低于约为60％的阈值，则所述计算机然后执行恢复制动阶段以适配它的速度。在随后的时刻T2，车辆收到指示在150米后交通灯于五秒后变红然后于二十五秒后再变绿的信息。如果电池负载低于阈值，则所述计算机然后适配车速同时仍执行恢复制动，从而在该交通灯变绿时到达该交通灯。

Claims (9)

1.一种用于在至所设计的目的地的行程期间根据机动车辆的行驶条件来管理该车辆的运转的方法，包括下列步骤：确定与待执行的所述行程有关的行驶参数、确定所述车辆在所述行程中的位置、以及根据所述车辆在所述行程中的位置和所述行驶参数来计算机车的能源管理法则(EML)，其特征在于，计算所述能源管理法则的步骤还包括从在所述行程期间可用的各种推进模式之中动态计算所述车辆的一种推进模式，所述动态计算包括根据所述行驶参数来计算所述行程的路线，并且确定与所述车辆的行驶有关的参数的步骤包括计算从所述行程的交通规则、所述行程的状态、污染物排放限制之中所选出的至少一个参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括由驾驶员输入与所述车辆的驾驶模式有关的驾驶参数的步骤，还基于所述驾驶参数来计算所述能源管理法则。
3.根据权利要求1和2之一所述的方法，其中，还根据所述车辆的结构来计算所述能源管理法则。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，动态地监视所述行程的行驶参数的演变。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述行驶参数修改的情况下，动态地重新计算能够优化所述能源管理法则的替代路线。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在计算所述能源管理法则的过程中，管理所述车辆的可充电电力牵引供给源的负载状态。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，关于可允许最大速度，根据所述车辆的速度来执行所述供给源的充电周期。
8.根据权利要求6和7之一所述的方法，其中，根据所期望的所述行程结束时的负载状态来管理所述车辆的负载状态。
9.一种用于在至所设计的目的地的行程期间根据机动车辆的行驶条件来管理该车辆的运转的系统，包括能够计算所述行程并且确定与待执行的所述行程有关的行驶参数的导航系统以及具有用于根据所述车辆在所述行程中的位置和所述行驶参数来计算机车的能源管理法则(EML)的装置的计算机，其特征在于，所述计算机还包括用于从在所述行程期间可用的各种推进模式之中动态计算所述车辆的一种推进模式的装置，并且所述系统包括用于监视所述行驶参数的演变的装置，所述导航系统还适于根据所述行驶参数来计算替代路线，并且所述导航系统包括用于计算从所述行程的交通规则、所述行程的状态、污染物排放限制之中选出的至少一个参数的装置。
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