CN102198832A - 用于控制机动车的纵向速度的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的速度控制的方法，包括以下步骤：检测机动车的驾驶员所期望的最大速度；探测机动车的周围环境中的信息以及基于所期望的最大速度和探测到的信息限制机动车的速度。在此，通过消耗优化地匹配所期望的最大速度来确定速度变化特征。速度限制尤其可以通过将速度调节到所确定的速度变化特征上进行。因此，可以实施车辆的舒适并且消耗优化的速度控制，而不要求驾驶员方面的干预。本发明还涉及一种用于机动车的速度控制的装置。

Description

用于控制机动车的纵向速度的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于控制机动车的纵向速度的方法和装置。
背景技术
基于驾驶员的预给定来控制机动车的速度的机动车系统是已知的。在一个简单的实施方式中，在此仅仅维持预给定的机动车速度。
DE 10 2004 051 909 A1建议，附加地基于与在前行驶的车辆的距离测量来控制机动车的速度。在需要的情况下，如此程度地减小速度，使得不低于预先确定的与在前行驶的车辆的距离。
发明内容
本发明的任务基于，给出一种装置和一种方法，以便实施机动车的进一步改进的速度调节。
所述任务通过具有根据权利要求1的特征的方法以及通过具有根据权利要求9的特征的装置解决。从属权利要求说明有利的构型。
根据本发明，用于机动车的速度控制的方法包括步骤：检测机动车的驾驶员所期望的最大速度；探测机动车的周围环境中的信息；基于所期望的最大速度以及探测到的信息求得速度变化特征(Geschwindigkeitsverlauf)或者加速度变化特征(Beschleunigungsverlauf)，以及基于所期望的最大速度和探测到的信息限制机动车的速度或者加速度。在此，通过所期望的最大速度的消耗优化的匹配来确定所述速度变化特征或者加速度变化特征。
以有利的方式，如此实现机动车速度的前瞻的(预见性的)控制或者调节，其中，可以考虑可以影响机动车在前方路段上的速度的多个信息以确定消耗优化的速度变化特征。这样，可以减小或者减弱剧烈的加速度和其他高消耗的操纵。此外，可以通过经济的控制改善用于机动车的驾驶员的舒适性功能，由此可以降低机动车的运行成本以及减少机动车的尾气排放。
速度的限制可以包括预给定速度的确定，所述预给定速度低于所期望的最大速度，其中，通过将速度调节到所确定的速度变化特征上来进行所述限制。尤其是，可以通过将速度调节到所确定的速度变化特征上来进行速度的限制。因此，可以实施车辆的舒适并且消耗优化的速度控制，而不要求驾驶员方面的干预。
探测到的信息可以包括与在前行驶的车辆的距离，可以附加地如此限制预给定速度和加速与减速变化特征，使得所述距离不低于一个预先确定的距离。在此，以有利地方式，在保持预先确定的距离的情况下利用可能已经存在的用于速度控制的系统。
探测到的信息可以包括机动车在一个路段范围内的允许速度，并且可以将预给定速度限制到所述允许速度上。尤其是，可以分析处理关于具有更小速度的前方路段的信息(例如，居民点入口标志、减小的允许行驶速度)，以便匹配预给定速度以及限制/减少纵向动态干预(加速度变化特征)。通过使用这样的附加信息，可以进一步改进机动车的消耗优化的控制。
探测到的信息还可以包括动态的交通状况，可以基于所述交通状况限制和匹配所述预给定速度和纵向动态性(加速和减速)。探测到的信息可以涉及沿着机动车的计划路段的一个区域。在一个实施方式中，可以借助于机动车的组件探测机动车的周围环境中的这样的信息，所述组件是另一驾驶员辅助系统的组成部分，例如用于警示意外偏离车道的系统的摄像机。
特别地，可以消耗优化地限制预给定速度的变化速度。例如可以逐渐地改变预给定的速度，以便避免剧烈的加速度。在另一实施方式中，可以使预给定速度的变化匹配于机动车的预计路线。例如可以使预给定速度的提高延迟至驶过在前的坡道路段。
此外，本发明涉及一种用于机动车的速度控制的装置。在此，所述装置尤其可以包括位置确定装置，从而可以获取机动车的近的和/或远的周围环境中的信息以便消耗优化的控制。
附图说明
以下参考附图详细解释本发明。附图示出：
图1：用于机动车的速度调节的装置的示意图；
图2：图1的机动车中的变化特征的示图；
图3：图1的机动车中的变化特征的另一示图；
图4：用于根据图1的装置的方法的流程图；以及
图5：用于根据图1的装置的另一方法的流程图。
具体实施方式
图1示出用于机动车105的速度调节的装置100的示意图。所述装置100设置在机动车105上，并且包括处理装置110，所述处理装置110与输入元件115、测距仪120、摄像机125、导航系统130、接收器150和接口160连接。导航系统130与卫星天线135和存储卡140连接。接收器150与无线电天线155连接。此外，处理装置110还与机动车105的加速踏板165、制动器170和驱动装置175连接。
处理装置110根据由机动车105的驾驶员借助于输入元件115预给定的速度以及借助于元件120至160探测到的信息来确定机动车105的消耗优化的速度变化特征与加速度变化特征，以及根据所述消耗优化的速度变化特征与加速度变化特征来控制机动车105的制动器170和驱动装置175。
为了更准确地解释装置100的功能，以下简短地讨论元件115至160。
输入元件115例如可以是开关、按键、操纵杆或者调节器，其可以由机动车105的驾驶员操纵。测距仪120可以由一个或多个传感器组成，这些传感器例如可以包括雷达传感器、激光雷达传感器和超声波传感器。在一个实施方式中，测距仪120向处理装置110提供由传感器数据确定的距离以及在必要时提供机动车105的周围环境中的一个或多个物体的方向。
摄像机125可以光学地覆盖一个对应于机动车105的驾驶员的视野的区域。但摄像机125也可以覆盖另一区域，尤其是一个更大的区域。此外摄像机125可以探测对于人而言不可见的波长，尤其是红外线范围。优选地，在摄像机125内实施图像识别，从而提供给处理装置110的数据例如包括相对物体的方向和距物体的距离、物体速度和物体运动方向和物体大小。此外，还可以在摄像机125内实施图像识别，从而由摄像机125提供的数据例如包括物体种类或者识别到的交通指示牌或交通影响系统——如交通灯或者导引系统的含义。
优选地，导航系统130是例如基于全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)或者伽利略卫星定位系统(GALILEO)的卫星导航系统。在存储卡140中包含了涉及机动车105的周围环境中的至少一个街道网络的地理信息。优选地，在存储卡140中还包含其他信息，例如高度信息、路段禁止和转向半径。
接收器150例如可以是TMC接收器，其基于无线电信号接收例如关于危险地带、堵车或者建筑工地的动态交通信息。在另一实施方式中，接收器150也可以是多个车辆之间的通信基础设施(car-to-car infrastructure；C2C：车辆到车辆基础设施)的一部分。
借助于接口160，处理单元110可以与机动车105的子系统交换信息。在此例如可以使用CAN或者FlexRay总线。在一个实施方式中，元件120至150中的一些或全部借助于接口160与处理单元110连接。此外，未在图1中示出的其他信息源也可以直接或者借助于接口160与处理装置110连接，例如温度传感器、雨水传感器或者速度传感器。
制动器170和驱动装置175可以彼此分开地或者作为组合的传动系共同地由处理装置110控制。在一个实施方式中，驱动装置175包括同样可由处理装置110控制的变速器。
在一些实施方式中，机动车105的制动器170和驱动装置175通过处理装置110的控制可以取决于加速踏板160的位置。
在本发明的第一实施例中，由机动车105的驾驶员借助于输入元件115预给定机动车105的速度。处理装置110从元件120至160查询涉及由机动车105使用的路段的路线和所述路段上影响机动车105的速度的因素的信息。基于这些信息，处理装置110确定用于路段的前方区段的速度与加速度变化特征。在此，以预给定的速度为基础，并且在需要时基于由元件120至160接收到的信息来匹配额定速度与加速度变化特征。在此，额定预给定速度向上通过预给定的速度限界。
随后，如此使速度变化特征最优化，使得机动车105的驱动装置175的燃料消耗最优。这通常包括维持由机动车105的结构确定的速度范围以及根据周围环境/状况使加速或减速最优化。随后，处理装置110如此控制机动车105的制动器170和驱动装置175，使得维持所确定的消耗优化的速度与加速度变化特征。在机动车105的速度控制的其他过程中，基于由元件120至160接收到的新的信息持续地更新消耗优化的速度变化特征与加速度变化特征。
在第二实施例中，处理装置110首先(如上所述)确定机动车105的消耗优化的速度变化特征与加速度变化特征。但通常由机动车105的驾驶员借助作用于驱动装置的加速踏板165以及在必要时借助于未示出的作用于制动器170的制动踏板来进行机动车105的速度的控制。在驾驶员控制的速度控制期间，由处理单元110持续地确定机动车105的驱动装置175的消耗。此外，确定机动车10的速度在考虑周围环境检测到的状况下跟随所确定的消耗优化的速度变化特征与加速度变化特征时产生的驱动装置175的燃料消耗。如果驱动装置175的实际消耗高于所确定的消耗，则处理装置110限制驱动装置175的加速度，从而机动车的速度与加速度不超过速度变化特征与加速度变化特征。在必要时，可以通过处理装置110激活制动器170。通过由处理装置110减小机动车105的加速度和/或速度，驱动装置175的实际消耗降低。一旦由驾驶员借助于加速踏板165施加的机动车105的速度或者加速度小于或者等于由处理装置110限制的速度或者加速度，则结束处理装置110的限制。
在一个变形方案中，处理装置110附加地确定消耗优化的速度变化特征附近的速度范围。只要机动车105的速度位于所确定的速度范围内，则不由处理装置110限制机动车105的加速度或者速度。
在一个实施方式中，在驾驶员例如完全压下加速踏板165(kick-down)时，可以停止或者结束处理装置110的限制功能。
图2示出图1中的机动车105的速度变化特征的示图200。在水平方向上绘制时间t并且在垂直方向上绘制机动车105的速度v。借助于虚线表示的第一速度变化特征210表示最大允许的行驶速度。所述最大允许的行驶速度可以由所述装置借助于在图1中示出的检测装置120至155求得。所表示的速度变化特征210例如对应于接近地方公路的居民区。这样，时刻t3对应于以减小的可靠速度到达限速指示牌。
以实线表示的第二速度变化特征220对应于通过传统的装置实现的速度变化特征。在时刻t0，传统的装置借助于检测装置102至155确定在前行驶的、速度更慢的车辆。为了不低于与在前行驶的车辆的最小距离，使车辆的速度连续地减小一直到时刻t2。在时刻t2，在前行驶的车辆转到边道上，从而速度变化特征210的速度是可靠的。随后，传统的装置快速地加速直到最高可靠速度。在时刻t3，使车辆的速度减小，以便不超过速度限制。
以点划线表示的第三速度变化特征230表示通过根据本发明的装置100实现的速度特征。一直到时刻t2，速度变化特征230等于速度变化特征220。然而，通过图1中的根据本发明的装置100在时刻t1已经识别到，可靠速度在将来的时刻t3将减小。出于这样的原因，在假设驾驶员在时刻t3根据速度变化特征210减小期望速度的情况下，在前行驶的车辆转弯后仅仅使自己的车辆速度略微提高，以便在消耗最优化的意义上避免t2与t3之间的短暂加速。由此同时提高行驶舒适性，因为根据扩展的周围环境信息减小了剧烈的加速与减速过程。
在图3中，在示图300中示出了对于车辆的驾驶员而言可感知的加速度变化特征320和330，其与图2的速度变化特征220和230相对应。实线或者点划线彼此对应。水平轴具有与图2相同的时间变化过程，垂直轴示出行驶方向上的加速度。加速度变化特征320、330示出：关于交通与周围环境状况的扩展信息的使用导致时刻t2与t3之间的加速与减速过程的减小，这实现消耗最优化和舒适性提高。
图3示出图1的机动车105中的加速度的示图300。在水平方向上绘制时间t，在垂直方向上绘制机动车105的加速度a。借助于虚线表示的第一加速度变化特征310对应于在以上参考图1实施的第二实施例中的示例性路段上机动车105的驾驶员控制的加速度a。借助于实线表示的第二加速度变化特征320对应于机动车105的通过图1中的处理装置110控制的加速度。第二加速度变化过程320如以上参考图2所述的那样由之前通过处理装置110确定的速度变化特征导出。加速度变化特征310、320的速度变化特征可以通过加速度变化特征310、320在时间t上通过已知方式的积分说明并且在图3中未示出。基于由元件120至160接收到的信息，由处理装置110确定用于机动车105的速度变化特征，其通过所示的第二加速度变化特征320维持。第二加速度变化特征320在时刻t0至t8之间分段地线性变化。
在一个简化方案中，如以上参考图2所阐述的，可以由以下出发：所示的加速度a与图1中的机动车105的驱动装置175的每时间t的燃料消耗成正比。在t1和t5之间的区域中，第一加速度变化特征310的驾驶员控制的加速度超过第二加速度特征320的通过处理装置110确定的加速度。相应地，基于t1和t5之间的区域中驾驶员控制的加速度的机动车105的燃料消耗高于基于由处理装置110确定的加速度的燃料消耗。因此，处理装置110借助于对驱动装置175的干预和在必要时对制动器170的干预在t1和t5之间的区域内将机动车105的加速度限制到加速度变化特征320的值上。在t1之前以及在t5之后，驾驶员控制的加速度以及(因此)机动车105的每时间t的燃料消耗低于由处理装置110确定的加速度或者相应于所述加速度的燃料消耗。在t1之前以及在t5之后的区域中，因此不由处理装置310进行机动车105的加速度或者速度的限制。
图4示出用于在限制模式(limitermodus)中在图1的装置100中运行的方法400的流程图。在第一步骤410中，方法400位于启动状态中。在所述步骤410中，检测机动车105的速度的驾驶员期望。
随后，在步骤420中，探测机动车105的周围环境中的信息。基于探测到的信息以及检测到的驾驶员期望，在随后的步骤403中在考虑交通状况和机动车105的周围环境信息的情况下确定消耗优化的速度变化特征和/或加速度变化特征。此外，力争达到由机动车105的结构确定的消耗效率最高时的速度。
随后，在步骤440中，根据所确定的速度变化特征控制机动车105的速度。然后方法400返回步骤420，以便持续地基于新探测到的信息跟踪或者改进所确定的速度变化特征。
图5示出用于在扩展的距离和/或速度调节模式中在图1的装置中运行的方法500的流程图。在第一步骤501中，方法500位于启动状态中。在步骤510中，根据驾驶员的速度预给定求得距离和速度调节意义上的加速或者减速。这对应于已知的距离调节速度控制器的功能。
在随后的步骤520中，探测机动车105的周围环境中的信息。基于探测到的信息以及检测到的驾驶员的速度预给定在随后的步骤530中在考虑机动车105的交通状况和周围环境信息的情况下确定消耗优化的速度变化特征和/或加速度变化特征。在此，力争达到由机动车105的结构确定的消耗效率最高时的速度。
最后，在步骤540中，根据所确定的速度变化特征控制或者调节机动车105的速度。然后方法500返回步骤510，以便在一个更新的流程中基于新探测到的信息跟踪或者改进所确定的速度变化特征。

Claims (11)

1.用于机动车(105)的速度控制的方法(400)，包括以下步骤：
检测所述机动车(105)的驾驶员所期望的最大速度(410)；
探测所述机动车(105)的周围环境中的信息(420)；
基于所期望的最大速度和探测到的信息求得速度变化特征(230)或者加速度变化特征(330)(430)，以及
基于所求得的速度变化特征(230)或者加速度变化特征(330)限制所述机动车(105)的速度或者加速度(440)，
其特征在于，
通过消耗优化地匹配所期望的最大速度来确定所述速度变化特征(230)或者加速度变化特征(330)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述速度的限制(440)包括预给定速度的确定，所述预给定速度低于所期望的最大速度，并且通过将所述速度调节到所确定的速度变化特征(230)上进行所述限制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述探测到的信息包括与在前行驶的车辆的距离，并且附加地如此限制所述预给定速度，使得所述距离不低于预先确定的距离。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述探测到的信息包括所述机动车在一个路段区域内的允许速度，并且将所述预给定速度限制到所述允许速度上。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述探测到的信息包括动态的交通状况，并且基于所述交通状况限制所述预给定速度。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述探测到的信息涉及沿着所述机动车(105)的计划路段的一个区域。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，消耗优化地限制所述预给定速度的变化速度。
8.用于机动车(105)的速度控制的装置(100)，包括：
检测装置(115)，用于检测所述机动车(105)的所期望的最大速度；
探测装置(120-160)，用于探测所述机动车(105)的周围环境中的信息；
处理装置(110)，用于基于所期望的最大速度和探测到的信息求得速度变化特征(230)或者加速度变化特征(330)；
控制装置(110)，用于基于所求得的速度变化特征(230)或者加速度变化特征(330)限制所述机动车(105)的速度或者加速度，
其特征在于，
所述处理装置(110)被构造用于通过消耗优化地匹配所期望的最大速度来确定所述速度变化特征(230)或者加速度变化特征(330)。
9.根据权利要求8所述的装置(100)，其中，所述探测装置包括用于确定所述机动车(105)的地理位置的位置确定装置(130)，并且所述处理装置(110)被构造用于基于所存储的、所确定的位置处的车道信息来控制所述机动车(105)的速度。
10.根据权利要求8或9所述的装置(100)，其特征在于，所述信息是借助于用于动态交通信息的接收器(150)探测到的，并且所述处理装置(110)被构造用于基于所述交通信息来控制所述机动车(105)的速度。
11.根据以上权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述信息是借助于摄像机(125)探测到的，并且所述处理装置(110)被构造用于基于由所述摄像机(125)提供的信息来控制所述机动车(105)的速度。
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