CN104010862A - 用于确定车辆控制系统的至少一个参考值的方法和模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定用于车辆的控制系统的参考值的方法，该方法包括：确定用于车辆的设定速度；为由路线区段构成的预期行程确定地平线；在多个仿真周期sj的每个期间执行以下步骤，其中每个仿真周期包括以预定速率f实施的N个仿真步骤：通过常规巡航控制对沿地平线的车辆速度进行第一预测vpred_cc；在第一比较中将所预测的车辆速度vpred_cc与Vlim1和Vlim2进行比较，所述比较用于限定出要在随后的仿真周期sj+1中使用的发动机转矩T；当车辆的发动机转矩T的值是取决于前一仿真周期sj-1中的所述比较的结果时，对沿地平线的车辆速度进行第二预测vpred_Tnew；在第二比较中将所预测的车辆速度vpred_Tnew与界定出车辆速度预期所处的范围的vmin和Vmax1比较；基于该仿真周期sj中的所述第二比较和车辆速度的所述第二预测中的至少一个来确定参考值；以及，根据所述参考值来控制车辆。

Description

用于确定车辆控制系统的至少一个参考值的方法和模块
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的一种用于确定车辆中的控制系统的至少一个参考值的模块和方法。
背景技术
巡航控制当今在机动车辆(例如汽车、卡车、以及公共汽车)中常见。巡航控制的一个目的是实现均匀的预定速度。这通过下述方式实现：调整发动机转矩以避免减速，或在车辆由于其自身重量而加速的下山运行时施加制动动作。巡航控制的一个更普遍的目的是为车辆驾驶员提供驾驶的方便性和更优越的舒适性。配备有巡航控制的车辆的驾驶员通常选定设定速度vset作为他/她想要车辆在平路上维持的速度。巡航控制继而为车辆的发动机系统提供用于控制发动机的参考速度vref。设定速度vset因此可以被当做向巡航控制输入的信号，而参考速度vref可以被当做从巡航控制输出的信号，并且被用于控制发动机。
当今传统的巡航控制(CC)维持通常由车辆驾驶员以设定速度vset的形式设定的恒定参考速度vref，因此，所述设定速度在此是例如由他/她选定的所需速度，并且对于当今的常规巡航控制，参考速度是恒定的并且等于设定速度，即vref＝vset。参考速度vref的值仅在驾驶员在车辆运动的同时进行调整时改变。参考速度vref继而被发送到控制车辆的控制系统，以使得车辆速度在可能时对应于参考速度vref。在车辆配备有自动换档系统的情况下，档位可以由所述系统基于参考速度vref来改变，以使得车辆能够维持参考速度vref，即，以使得车辆能够维持期望的设定速度vset。
在山丘地带，巡航控制系统将尝试在上山和下山时维持设定速度vset。这尤其可能引起车辆加速越过山顶并且进入随后的下坡中。所述车辆继而需要被制动以避免超过设定速度vset或者车辆将达到恒速制动被启动的速度vkfb，这是一种较为消耗燃料的驱动车辆方式。在车辆没有加速越过山顶的情况下，所述车辆也可能需要在下山时被制动以避免超过设定速度vset或恒速制动的启动速度vkfb。
为减小燃料消耗，尤其是减小在山路上的燃料消耗，已经开发出经济型巡航控制，诸如斯堪尼亚的这种巡航控制尝试评估车辆的当前运行阻力，并且也具有与其历史运行阻力有关的信息。经济型巡航控制也可以设有包括地形学信息的地图数据。车辆继而例如借助于GPS来在地图上定位，以及沿前方道路的运行阻力被评估。因此，车辆的参考速度vref能够对于不同类型的道路来优化，从而节省燃料，在这种情况下，参考速度vref可能与设定速度vset不同。此说明是指允许参考速度vref与由驾驶员选定的设定速度vset不同的巡航控制，即，参考速度调节型巡航控制。
经济型巡航控制的另一开发的实施例是“前瞻型”巡航控制(LACC)，即，一种使用前方区段信息(即，前方路况信息)以确定参考速度vref的巡航控制的策略形式。因此，LACC是参考速度调节型巡航控制的实施例，借此允许参考速度vref在一定范围内不同于由驾驶员选定的设定速度vset，从而实现更多的燃料节省。
前方区段信息可以例如包括与主要地形、道路弯曲程度、交通情况、道路施工、交通密度、以及道路状况有关的信息。前方区段信息还可以包括在前方区段上的速度限制、以及在道路旁边的交通标识。这些信息例如能够从位置信息、天气预报、在各车辆之间通讯的信息、以及由无线电提供的信息中获得，所述位置信息例如GPS(全球定位系统)信息、地图信息、和/或地形学地图信息。所有这些信息可以以多种方式来利用。例如，与在前方道路上的速度限制有关的信息可以被用于通过在到达较低速度限制之前降低车辆速度来实现燃料效率。类似地，指示出例如前方绕道或十字路口的道路标识的信息也可以被用于通过在车辆到达绕道或十字路口之前制动来实现燃料效率。
LACC巡航控制确实例如使得参考速度vref在陡峭上坡之前能够上升到高于设定速度vset的水平，因为车辆将被预期在这样的爬坡时由于相对于发动机性能的高车重而损失速度。类似地，在陡峭下坡之前，LACC巡航控制使得参考速度vref能够降低到低于设定速度vset的水平，因为车辆将被预期(预测)在这样的下坡时由于其高车重而加速。在此的构思是，减小车辆开始下山运行时的速度使得能够减小被制动损耗的能量和/或空气阻力损失(如同在下坡之前被喷射的燃料量反映出的)。因此，LACC巡航控制从而可以在基本不影响行程时间的情况下减少燃料消耗。
因此，在山丘地带，不像常规巡航控制，参考速度调节型巡航控制从而能够主动改变车辆速度。例如，车辆速度将在陡峭的下坡之前被减小，以使得其能够利用更多的由下坡提供的无成本能量，而不是将车辆制动。速度也可以在爬陡坡之前被增加，以防止车辆损失过多的速度和时间。
发明内容
参考速度调节式巡航控制的一个问题是，控制系统难以确定要允许巡航控制在多大程度上改变参考速度vref。
这是因为，外部参数(例如交通状况、驾驶员性格和地形)也可影响适合于允许参考速度vref在特定情况下改变的范围。较宽的速度范围通常形成较多的燃料节省，但是也形成可能干扰周围交通的大的速度变化。
在前述斯堪尼亚的功能中，在卡车的速度极限(通常为89km/h)和较低速度(其低于设定速度20km/h，但从不低于60km/h)之间存在严格指定的速度范围。
US-2003/0221886涉及一种设置有速度范围的巡航控制。系统可预计下坡和上坡并将它们包括到计算中，但是说明书没有对这在实际中如何进行给出详细说明。
DE-10 2005 045 891涉及一种用于车辆的巡航控制系统，其设置有允许车辆速度改变的范围。其目的尤其是顾及到车辆受到风况的影响。
JP-2007276542涉及这样一种巡航控制，在该巡航控制中，允许车辆速度相对于预定速度波动，以降低燃料消耗。
本发明的目的是提出一种用于巡航控制的改进的模块和方法，所述模块和方法在调节车辆的速度时考虑前方道路的区段，本发明的目的尤其是提出能简化车辆操纵并能用户友好地协助驾驶员的模块和方法。本发明涉及一种用于这样的功能的用户界面。
根据本发明的一个方面，上述目的至少部分地通过使用前述模块来实现，其特征在于：
-地平线单元，其适于借助于地图数据和位置数据来确定用于行程的地平线，所述行程包括针对每个区段都具有至少一个特性的路线区段；
-计算单元，其适于在多个仿真周期sj的每个期间执行以下步骤，其中每个仿真周期包括以预定速率f实施的N个仿真步骤：
-当设定速度vset被赋予为参考速度vref时，根据常规巡航控制对沿地平线的车辆速度进行第一预测vpred_cc，所述第一预测取决于所述路线区段的特性；
-将车辆速度的第一预测vpred_cc与第一下限和上限值vlim1和vlim2中的至少一个进行第一比较，所述第一比较用于限定在下一仿真周期sj+1中使用的发动机转矩T；
-当车辆的发动机转矩T是取决于前一仿真周期sj-1中的所述第一比较的结果的值时，对沿地平线的车辆速度进行第二预测vpred_Tnew；
-将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与界定出车辆速度应处的范围的第二下限和上限值vmin和vmax中的至少一个进行第二比较；和
-基于这个仿真周期sj中的所述第二比较和/或车辆速度的第二预测vpred_Tnew来确定沿地平线的至少一个参考值，所述至少一个参考值指示出要如何改变车辆速度，所述设定速度处于由第二下限和上限值vmin和vmax界定的范围内；和
-提供单元，其适于向车辆的控制系统提供所述至少一个参考值，随后车辆依据所述至少一个参考值来调节。
根据本发明的一个方面，上述目的至少部分地通过实施上述方法来实现，该方法的特征在于：
-获取用于车辆的设定速度vset；
-借助于地图数据和位置数据来确定用于行程的地平线，所述行程包括针对每个区段都具有至少一个特性的路线区段；
-在分别包括以预定频率f进行的N个模拟步骤的多个仿真周期sj中的每个期间都执行以下步骤：
-当设定速度vset被赋予为参考速度vref时，根据常规巡航控制对沿地平线的车辆速度进行第一预测vpred_cc，所述第一预测取决于所述路线区段的特性；
-将车辆速度的第一预测vpred_cc与第一下限和上限值vlim1和vlim2中的至少一个进行第一比较，所述第一比较用于限定在下一仿真周期sj+1中使用的发动机转矩T；
-当车辆的发动机转矩T是取决于前一仿真周期sj-1中的所述第一比较的结果的值时，对沿地平线的车辆速度进行第二预测vpred_Tnew；
-将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与界定出车辆速度应处的范围的第二下限和上限值vmin和vmax中的至少一个进行第二比较；和
-基于这个仿真周期sj中的所述第二比较和/或车辆速度的第二预测vpred_Tnew来确定沿地平线的至少一个参考值，所述至少一个参考值指示出要如何改变车辆速度，所述设定速度处于由第二下限和上限值vmin和vmax界定的范围内；和
-提供单元，其适于向车辆的控制系统提供所述至少一个参考值，随后车辆依据所述至少一个参考值来调节。
由于考虑了关于车辆行程的信息，因此可通过根据本发明的调节来使车辆的燃料消耗最小化。地图数据(例如呈具有高度信息的联机数据库的形式)和定位系统(例如GPS)提供关于沿行程的道路地形的信息，该信息可用于确定所述至少一个参考值。随后向控制系统提供所述至少一个参考值，并根据这些一个或多个参考值来继续调节车辆。
应用限定出参考值的量度的极限(即限定出对车辆的速度应处的范围进行限定的下限和上限值vmin和vmax)的方法导致快速地计算由车辆的控制系统中的一个或多个使用的参考值的可预见的和稳定的方式。
根据本发明，驾驶员可手动地设置设定速度vset和相对于设定速度vset的范围，即下限和上限值vmin和vmax，所述巡航控制被主动地允许在所述下限和上限值之间起作用。根据一个实施方式，下限和上限值vmin和vmax可与设定速度vset相关。根据不同的实施方式，这种关系可采取设定速度vset的百分比的形式或预定速度值(例如与设定速度vset相关的预定km/h数)的形式。也可由驾驶员选择不同的预定范围宽度。
这些实施方式使得能非常用户友好地设置巡航控制的参数。驾驶员可通过一个或两个很简单的输入来确定要如何控制车辆速度。
根据本发明的一个实施方式，所述范围(即下限和上限值vmin和vmax)被自动地确定。这种设置基于适当的宽度范围来计算，所述计算例如可考虑相对于前方车辆的时间间隙的长度，使得该范围对于较短的时间间隙变窄，而对于较长的时间间隙变宽。
对所述范围的自动设置意味着，驾驶员可将全部注意力集中于前方道路，而不是对巡航控制系统进行输入，从而自然而然地使得驾驶车辆更加安全。
本发明的优选实施方式在从属权利要求和具体实施方式中描述。
附图说明
下面参照附图来描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的一个实施方式的调节模块；
图2是根据本发明的一个实施方式设置模块执行的步骤的流程图；
图3是根据本发明的一个实施方式设置模块执行的步骤的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个方面用于控制车辆速度的模块。该模块包括适于接收车辆的期望速度vset(即设定速度vset)的输入单元。驾驶员例如可以设置他/她希望车辆保持的速度vset。输入单元还可适于接收用于下限值vmin和用于上限值vmax的输入值。该模块也包括地平线单元，所述地平线单元适于借助于地图数据和位置数据来为路线确定地平线H。地平线H由针对每个区段而言都具有至少一个特性的路线区段构成。区段特性的一个可能的实施例是它们的以弧度为单位的坡度α。
本发明的说明书表明GPS(全球定位系统)被用于确定用于车辆的位置数据，但是专业人士将理解的是，可以考虑到其他类型的全球或区域定位系统以提供这些数据。这种定位系统可以例如使用无线电接收机以确定车辆位置。车辆也可以使用传感器以扫描周围环境且由此确定其位置。
图1示出模块如何根据地图(地图数据)和GPS(位置数据)来提供有关路线的信息。所述路线例如经由CAN(控制器区域网络)总线被逐段发送到模块。所述模块可以与一个或多个控制系统分离、或是所述一个或多个控制系统的一部分，所述一个或多个控制系统将利用参考值来进行调节。这种控制系统的一个实施例是车辆发动机控制系统。控制系统也可以是任何其他合适的车辆控制系统，例如巡航控制、变速箱控制系统或其他控制系统。地平线通常被拼拢以用于每个控制系统，因为控制系统可依据不同的参数调节。可替换地，操纵地图和定位系统的单元也可以是利用参考值以进行调节的系统的一部分。在模块中，路线片段继而在地平线单元中被放在一起以构造地平线，并且由处理器单元处理以形成内部地平线，控制系统能够基于所述内部地平线来调节。地平线继而被来自具有GPS和地图数据的单元的新路线片段持续补充，以维持所需地平线长度。地平线从而在车辆运动时被持续地更新。
CAN是专为用于车辆中而开发的串行总线系统。CAN数据总线可在感测装置、调节部件、致动器、控制装置等之间进行数字数据交换，并确保两个或更多控制装置能够从给定的感测装置获取信号，以便使用所述信号来控制与它们连接的控制部件。图1所示的单元之间的连接中的每个可采用缆线、数据总线、或无线连接中的一个或多个的形式，所述数据总线例如CAN(控制器局域网)总线、MOST(媒体导向系统传输)总线或某些其他总线配置。
该模块也包括计算单元，所述计算单元适于在多个仿真周期sj期间执行下述操作，其中每个仿真周期包括以预定速率f实施的N个仿真步骤：在每个仿真周期中，当设定速度vset被赋予为参考速度vset时，根据常规巡航控制对沿地平线的车辆速度进行第一预测vpred_cc，所述第一预测取决于所述路线区段的特性。还在车辆速度的第一预测vpred_cc与第一下限和上限值vlim1和vlim2之间进行第一比较，所述第一比较用于限定在下一仿真周期sj+1中使用的发动机转矩T。
随后基于取决于前一仿真周期sj-1中的所述第一比较的结果的车辆发动机转矩T来对沿地平线的车辆速度进行第二预测vpred_Tnew。因此，当在这个仿真周期sj中进行车辆速度的第二预测vpred_Tnew时，这个仿真周期sj在此使用前一仿真周期sj-1中的第一比较。
随后在第二比较中，将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与界定出车辆速度应处的范围的第二下限和上限值vmin和vmax进行比较。接着基于这个仿真周期sj中的所述第二比较和/或车辆速度的第二预测vpred_Tnew来确定至少一个参考值，所述至少一个参考值指示出要如何改变车辆速度。根据本发明，第二下限和上限值vmin和vmax被确定成使设定速度vset处于由这些极限值界定的范围内。下面将根据本发明的不同的实施方式更详细地描述如何确定这些极限值。
该模块还设置成能向车辆的控制系统提供(例如通过发送)至少一个参考值，随后车辆依据所述至少一个参考值来调节。
所述模块和/或所述计算单元包括适于根据本发明的方法进行所有计算、预测和比较的至少一个处理器和存储单元。处理器在此是指处理器或微型计算机，例如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)或具有预定的特殊功能的电路(专用集成电路，ASIC)。该计算单元连接至存储单元，所述存储单元向计算单元例如提供使计算单元能够进行计算所需的存储的程序代码和/或存储的数据。该计算单元还适于将计算的部分或最终结果存储在存储单元中。
根据本发明的用于控制车辆速度的方法及其不同的实施方式还可在计算机程序中实施，所述计算机程序当在计算机(例如前述的处理器)中执行时使得该计算机能够应用该方法。该计算机程序通常呈存储于数字存储介质上的计算机程序产品的形式，且被包括在计算机程序产品的包括合适存储器的计算机可读介质中，所述存储器例如是ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦PROM)、闪存、EEPROM(电可擦PROM)、硬盘单元等。
图2是根据本发明的一个实施方式用于控制车辆速度的方法的步骤的流程图。该方法包括第一步骤A)获取vset，作为车辆要保持的期望的设定速度；和第二步骤B)借助于地图数据和位置数据来确定用于行程的地平线，所述地平线包括针对每个区段都具有至少一个特性的路线区段，以及确定下限和上限值vmin和vmax以使得设定速度vset处于由所述下限和上限值界定的范围内。在此这些极限值可基于驾驶员输入来确定和/或基于参数(例如相对于前方车辆的时间间隙)来自动地确定。这将在下面更详细地描述。
根据该方法，随后沿地平线的长度进行多个仿真周期。仿真周期sj包括以预定频率f进行的N个模拟步骤，以及在仿真周期sj过程中执行以下步骤：
C1)当期望速度vset被赋予为参考速度vref时，根据常规巡航控制对沿地平线的车辆速度进行第一预测vpred_cc，所述第一预测取决于所述路线区段的特性。
C2)将车辆速度的第一预测vpred_cc与第一下限和上限值vlim1和vlim2进行第一比较，所述第一比较用于限定在下一仿真周期sj+1中使用的发动机转矩T。
C3)当车辆的发动机转矩T取决于前一仿真周期sj-1中的所述第一比较的结果时，对沿地平线的车辆速度进行第二预测vpred_Tnew。因此，如图2所示，在仿真周期sj期间，根据C1)的预测和根据C3)的预测并行地进行。在前一仿真周期sj-1中进行的车辆速度的第一预测vpred_cc与第一下限和上限值vlim1和vlim2的第一比较的结果确定转矩T，该转矩T用于在这个仿真周期sj期间进行车辆速度的第二预测vpred_Tnew。
C4)将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与在步骤B)处确定的第二下限和上限值vmin和vmax进行第二比较，所述第二下限和上限值界定出车辆速度应处的范围且包括设定速度vset的范围；
C5)基于这个仿真周期sj中的所述第二比较和/或车辆速度的第二预测vpred_Tnew来确定至少一个参考值，所述至少一个参考值指示出要如何改变车辆速度。
因此，该仿真周期sj包括步骤C1-C5。仿真周期sj所需的时间量取决于速率f。如果全部五个步骤C1-C5在5Hz的速率下执行，该仿真周期sj就将占用1秒。
随后，在进一步的步骤D)处，向车辆的控制系统提供(例如通过经由CAN总线发送)所述至少一个参考值，在所述控制系统中使用所述至少一个参考值来根据所述至少一个参考值调节车辆速度。
根据本发明的方法在确定所述至少一个参考值时导致恒定的和预定的处理器负载，因此，驾驶员可容易地通过系统中的单一输入来设置如何确定这些参考值。
因此，设定速度vset是驾驶员的与期望的巡航控制速度相关的输入信号，且所述至少一个参考值是调节车辆所依据的值。所述至少一个参考值优选是参考速度vref、参考转矩Tref或参考发动机转速ωref。
参考速度vref被赋予发动机控制单元的速度调节器。如上所述，在常规的巡航控制中，参考速度vref等于设定速度vset，即vref＝vset。于是，速度调节器通过向发动机的转矩调节器要求必要的转矩以基于参考速度vref来控制车辆速度。根据所述至少一个参考值是参考转矩Tref的实施方式，可向发动机的转矩调节器直接发送所述至少一个参考值。在所述至少一个参考值是参考发动机转速ωref的实施方式中，可向发动机的速度调节器直接发送所述至少一个参考值。
通过使用关于车辆行程的信息，可调节车辆的向速度调节器发送的参考速度vref，以满足节省燃料、加强安全性和改进舒适度的需要。本领域技术人员将理解到，向其他控制系统发送的其他参考值也可被调节。地形显著地影响尤其是载重车辆的传动系的控制，因为上坡行驶与下坡行驶以及在没有换挡的情况下行驶上陡坡相比需要更多的转矩。
根据本发明，可以以计算效率高的方式来确定参考值。适于应用根据本发明的方法的模块也可以是预期要调节参考值的控制系统的一部分，但是也可以是与控制系统分离的独立式模块。
行程在此被示例为对车辆而言的单一行程，但是本领域技术人员将理解到，各种可能的行程都可由来自地图和GPS或某些其他定位系统的信息所涵盖。驾驶员例如还可登记预期旅行的起始和目的地点，所述单元将据此使用地图数据等制定出适当的路线。
根据本发明的一个实施方式，车辆速度的第二预测vpred_Tnew必须处于由第二下限和上限值vmin和vmax界定的范围内。这意味着，所述至少一个参考值(其可以是参考速度vref)将处于由这些极限值界定的范围内，即vmin≤vref≤vmax。该范围也包括设定速度vset，因为该范围自身就与设定速度相关，即vmin≤vset≤vmax。因此，当调节模块预测用于车辆速度的内部地平线时，随后由车辆的控制系统使用的参考值能够在该范围内变化。
根据本发明的另一实施方式，车辆速度的第二预测vpred_Tnew能够至少部分地处于由第二下限和上限值vmin和vmax界定的范围之外。
例如，在某些情况下，例如在车辆将失速的陡峭上坡时，所预测的车辆速度vpred_Tnew可尽可能地降低减速度，以使车辆速度的第二预测vpred_Tnew低于或等于第二上限值vmax，且低于或等于另一下限值vmin2。因此，车辆速度在爬坡之前升高，使得车辆在陡峭上坡时失速较少。
换言之，这种调节试图将车辆速度保持在由下限和上限值vmin和vmax界定的范围内，但是在爬坡开始时的初始速度可根据本发明调节，从而与常规巡航控制的情况相比，例如在车辆可能由于其车辆总重而大大减速和/或大大加速斜坡道路上形成更恒定的车辆速度。
能够允许驾驶员改变速度范围是有益的，因为不同的驾驶员对速度范围应当有多大的接受程度不同。比如道路类型(例如行车道的数量)、道路尺寸、急弯和陡坡等因素也可影响驾驶员对速度范围的接受程度。
驾驶员的性格也可影响他/她对速度范围大小的接受程度，例如精神压力可能使得不愿意在接近下坡时减小速度，因为这会被认为是损失了旅程时间。
例如大的车辆总重也可能使驾驶员要求大的速度范围，以便增加系统的节省潜力。
根据本发明，驾驶员可使用输入单元来手动地设置设定速度vset和相对于设定速度vset的范围(即第二下限和上限值vmin和vmax)，在所述范围内能够主动地允许巡航控制起作用。所述范围的极限值优选通过方向盘中的或仪表面板上的一个或多个按键来设置。
各种预定的范围宽度也能够由驾驶员来选择。在单个按键用于输入的情况下，范围宽度不同的各种级别可通过反复地按压该按键来逐步达成。不同的范围宽度优选呈现在显示装置上。相反，在输入单元包括多个按键的情况下，它们的一个可用于设置下限值vmin，而另一个用于设置上限值vmax。这些按键优选位于与用于输入设定速度vset的按键或类似物邻近的输入单元上。本领域技术人员将理解到，基本上任何适当的装置(例如按键、操纵杆、旋钮、触摸屏、菜单选择装置等)都可用于这些输入。
根据本发明的一个实施方式，下限和上限值vmin和vmax可与设定速度vset相关。
根据使用与设定速度vset相关的级别的一个非限制性示例，驾驶员采用80km/h的设定速度vset和例如如下限定的按照相对于设定速度以km/h为单位的下和上相对值的级别：
级别 下相对值 上相对值 vmin vmax
1 -5km/h +2km/h vset-5＝75km/h vset+2＝82km/h
2 -7km/h +4km/h vset-7＝73km/h vset+4＝84km/h
3 -10km/h +6km/h vset-10＝70km/h vset+6＝86km/h
如果在该示例中驾驶员选择级别1，就意味着：参考速度vref能够在75-82km/h之间变化。
因此，根据本发明，对于由第二下限和上限值vmin和vmax界定的范围，存在相对于设定速度vset具有不同的范围宽度的预定数量的不同级别。在此，设定速度vset与第二下限和上限值vmin和vmax之间的相对值是分别低于和高于设定速度vset的相应的第一和第二预定km/h数。
根据另一实施方式，设定速度vset与下限和上限值vmin和vmax之间的相对值是分别低于和高于设定速度vset的相应的第一和第二预定百分数。根据该实施方式，这些限值与设定速度vset的值可相差2％-20％，优选相差4％-15％。
根据使用与设定速度vset相关的级别的一个非限制性实施方式，驾驶员采用80km/h的设定速度vset和例如如下限定的、按照相对于设定速度的以百分比计的下和上相对值的级别。
级别 下相对值 上相对值 vmin vmax
1 -15％ +0％ vset-12km/h vset+0km/h
2 -10％ +2％ vset-8km/h vset+1.6km/h
3 -5％ +5％ vset-4km/h vset+4km/h
如果在该示例中驾驶员选择级别1，就意味着：参考速度vref能够在68-80km/h之间变化。
其中存在对范围宽度而言的不同预定级别的这些实施方式使得能够非常用户友好地设置巡航控制的参数。通过一个或两个很简单的输入，驾驶员在此就可确定车辆速度要如何被控制。
根据本发明的一个实施方式，下限和上限值vmin和vmax可彼此独立地设置。
根据本发明的一个实施方式，所述范围(即下限和上限值vmin和vmax)被自动地确定。该设置基于适当的范围宽度的计算。在例如车辆还具有可设置相对于前方车辆的时间间隙的自适配巡航控制(自主式智能巡航控制，AICC)的情况下，也可在上述级别选择中顾及到该时间间隙。在这种情况下，较短的时间间隙对应于速度范围小(范围宽度小)的级别，而较长的时间间隙对应于速度变化较大(范围宽度大)的级别。
范围的自动设置意味着，驾驶员可将全部注意力集中于前方道路，而不是对巡航控制系统进行输入，从而自然而然地使得驾驶车辆更加安全。
上述确定范围宽度的方法使得：在确定参考值时，总是实现能最佳地适合驾驶员、交通状况和地形的范围。在可提供AICC和级别式范围选择两者的情况下，可优选使用同一按键来选择两者。此外，驾驶员能够改变系统，由此增加他/她对该功能的接受程度，并增加他/她对使用该系统来辅助驾驶车辆的意愿。
车辆的所谓的减速器巡航控制(恒速制动)也通过根据本发明的控制起作用，因为针对何时启动恒速制动的极限值vkfb总是高于根据本发明确定的范围，即：高于由下限和上限值vmin和vmax界定的范围。
图3以流程图示意性地详细示出了如何使用第二下限和上限值vmin和vmax以及由它们界定的范围来确定所述至少一个参考值。该图示出在第一步骤S1中预测第一预测vpred_cc。当第一预测已被预测用于N个步骤后，将第一预测vpred_cc与第一下限和上限值vlim1和vlim2中的至少一个进行比较，如第二步骤S2所示。在第一预测vpred_cc低于第一下限值vlim1的情况下，确认上坡，而在第一预测vpred_cc高于第一上限值vlim2的情况下，确认下坡。
在确认上坡的情况下，即在第一预测vpred_cc低于第一下限值vlim1的情况下，在预测车辆速度的第二预测vpred_Tnew时的发动机转矩被取为在下一仿真周期sj+1中使车辆加速的转矩(例如最大转矩)，如图3中的步骤S21所示。然而，这是假定：车辆速度的第一预测vpred_cc在适当的情况下在高于第一上限值vlim2之前低于第一下限值vlim1。
相反，在确认下坡的情况下，即在车辆速度的第一预测vpred_cc高于第一上限值vlim2的情况下，在预测车辆速度的第二预测vpred_Tnew时的发动机转矩取为在下一仿真周期sj+1中使车辆减速的转矩(例如最小转矩)，如图3中的步骤S31所示。然而，这是假定：车辆速度的第一预测vpred_cc在适当的情况下在变得低于第一下限值vlim1之前高于第一上限值vlim2。根据一个实施方式，以上参照图1所述的计算单元适于进行在此所述的计算和比较。
根据上述本发明的一个优选实施方式，在通过车辆速度的第一预测vpred_cc的上述分析确认斜坡的情况下，应用特定的规则来确定要依据所述一个或多个参考值中的哪个来调节车辆。根据该实施方式，计算单元适于使用用于确定所述至少一个参考值的规则。
根据本发明的一个实施方式，将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与界定出车辆速度应处的范围的相应的第二下限和上限值vmin和vmax比较。这些比较在图3中的步骤S22和S32中进行。
根据本发明的一个实施方式，这种规则是：在车辆速度的第二预测vpred_Tnew处于由第二下限和上限值界定的范围内的情况下，即在vmin≤vpred_Tnew≤vmax的情况下，该方法分别进行至步骤S23和S33，在步骤S23和S33处，车辆被赋予的参考值被确定为代表车辆速度的第二预测vpred_Tnew的值。因此，可保证车辆速度将不会高于或低于由第二下限和上限值vmin和vmax所限定的相应的极限值。
如果在步骤S21处以加速转矩来预测车辆速度的第二预测vpred_Tnew，随后就在步骤S22中将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与第二上限值vmax比较。根据本发明的一个实施方式，在车辆速度的第二预测vpred_Tnew低于或等于第二上限值vmax的情况下，在步骤S23处将车辆速度的第二预测vpred_Tnew作为参考值。于是，在时刻P1处当车辆速度的第一预测vpred_cc低于第一下限值vlim1时，优选将车辆速度的第二预测vpred_Tnew作为参考值，只要车辆速度的第二预测vpred_Tnew被预测为不超过第二上限值vmax。
以类似的方式，在基于减速转矩预测车辆速度的第二预测vpred_Tnew的情况下，在步骤S32处将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与第二下限值vmin比较。根据本发明的一个实施方式，在车辆速度的第二预测vpred_Tnew高于或等于第二下限值vmin的情况下，在步骤33处赋予车辆速度的第二预测vpred_Tnew所产生的参考值。因此，车辆速度的第二预测vpred_Tnew优选在车辆速度的第一预测vpred_cc高于第二上限值vmax的时刻被赋予，只要被预测为车辆速度的第二预测vpred_Tnew被预测为不超过第二下限值vmin。
根据一个实施方式，在步骤S33处，在以下情况下参考速度vref被确定为代表车辆速度的第二预测vpred_Tnew的值：对于减速，车辆速度的第二预测vpred_Tnew超出第二下限值vmin且还超出另一上限值vmax2，或者等于第二下限值vmin或等于与设定速度vset相关的另一上限值vmax2。根据一个实施方式，所述另一上限值vmax2相当于设定速度加上常数c1，即vmax2＝vset+c1。根据另一实施方式，所述另一上限值vmax2相当于因数c1乘以设定速度，即vmax2＝vset×c1。该因数c1的值例如可以是1.02，意味着所述另一上限值vmax2比设定速度vset高2％。
根据一个实施方式，在步骤S23处，参考速度vref被确定为相当于基于加速的车辆速度的第二预测vpred_Tnew的值，只要所基于的该车辆速度的第二预测低于第二上限值vmax且还低于另一下限值vmin2，或者等于第二上限值vmax或与设定速度相关的所述另一下限值vmin2。根据一个实施方式，所述另一下限值vmin2相当于设定速度减去常数c2，即vmin2＝vset-c2。根据另一实施方式，所述另一下限值vmin2相当于因数c2乘以设定速度vset，即vmin2＝vset×c2。该因数c2的值例如可以是0.98，意味着所述另一下限值vmin2比设定速度vset低2％。
根据本发明的一个实施方式，通过使用价值函数来对根据本发明的方法进行的模拟进行评估。这涉及针对车辆速度的第二预测vpred_Tnew和/或车辆速度的第三预测vpred_Tk+new来计算价值。也就是说，在此针对这两种不同地模拟的驾驶模式来计算价值。该评估涉及使用基于速度曲线v、能量消耗E和行驶时间t中的至少一个的计算的至少一个价值函数JTnew、JTk+new。
分别用于车辆速度的第二预测vpred_Tnew和车辆速度的第三预测vpred_Tk+new的相应的价值函数JTnew、JTk+new在此通过以权重参数β对它们相对于车辆速度的第一预测vpred_cc的相应的能量减少和行驶时间减少进行加权来确定。
用于车辆速度的第二预测vpred_Tnew和车辆速度的第三预测vpred_Tk+new的价值函数JTnew、JTk+new随后可受到第四比较影响，于是基于所述第四比较来确定要调节车辆所依据的参考值。
本发明不限于以上描述的实施方式。可使用各种替代、修改和等同物。因此，上述实施方式并不限制由权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (18)

1.一种用于确定用于车辆的控制系统的至少一个参考值的模块，包括适于接收车辆的设定速度vset的输入单元，其特征在于，
-地平线单元，其适于借助于地图数据和位置数据来确定用于行程的地平线，所述行程包括针对每个区段都具有至少一个特性的路线区段；
-计算单元，其适于在多个仿真周期sj的每个期间执行以下步骤，其中每个仿真周期包括以预定速率f实施的N个仿真步骤：
-当设定速度vset被赋予为参考速度vref时，根据常规巡航控制对沿地平线的车辆速度进行第一预测vpred_cc，所述第一预测取决于所述路线区段的特性；
-将车辆速度的第一预测vpred_cc与第一下限和上限值vlim1和vlim2中的至少一个进行第一比较，所述第一比较用于限定在下一仿真周期sj+1中使用的发动机转矩T；
-当车辆的发动机转矩T是取决于前一仿真周期sj-1中的所述第一比较的结果的值时，对沿地平线的车辆速度进行第二预测vpred_Tnew；
-将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与界定出车辆速度应处的范围的第二下限和上限值vmin和vmax中的至少一个进行第二比较；和
-基于这个仿真周期sj中的所述第二比较和/或车辆速度的第二预测vpred_Tnew来确定沿地平线的至少一个参考值，所述至少一个参考值指示出要如何改变车辆速度，所述设定速度处于由第二下限和上限值vmin和vmax界定的范围内；和
-提供单元，其适于向车辆的控制系统提供所述至少一个参考值，随后车辆依据所述至少一个参考值来调节。
2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，用于所述范围的第二下限和上限值vmin和vmax由驾驶员通过输入单元手动地设置。
3.如权利要求1或2所述的模块，其特征在于，预定数量的不同宽度被限定用于所述范围。
4.如权利要求3所述的模块，其特征在于，用于每个范围宽度的第二下限和上限值vmin和vmax分别采用相应地低于和高于设定速度vset的第一和第二预定km/h数的形式。
5.如权利要求3所述的模块，其特征在于，用于每个范围宽度的第二下限和上限值vmin和vmax分别采用相应地低于和高于设定速度vset的第一和第二预定百分比的形式。
6.如权利要求1所述的模块，其特征在于，第二下限和上限值vmin和vmax基于计算适当的范围宽度被自动地设置。
7.如权利要求6所述的模块，其特征在于，用于所述范围的宽度基于相对于前方车辆的时间间隙被自动地调节，使得范围宽度对于短的时间间隙而言较小，而对于较长的时间间隙而言较大。
8.如权利要求1-7中任一所述的模块，其特征在于，所述第二比较评估车辆速度的第二预测vpred_Tnew是否满足以下标准中的至少一个：
-所预测的车辆速度vpred_Tnew低于或等于所述第二上限值vmax，即vpred_Tnew≤vmax；和
-所预测的车辆速度vpred_Tnew高于或等于所述第二下限值vmin，即vpred_Tnew≥vmin。
9.一种用于确定用于车辆的控制系统的至少一个参考值的模块，其特征在于，
-获取用于车辆的设定速度vset；
-借助于地图数据和位置数据来确定用于行程的地平线，所述行程包括针对每个区段都具有至少一个特性的路线区段；
-在多个仿真周期sj的每个期间执行以下步骤，其中每个仿真周期包括以预定速率f实施的N个仿真步骤：
-当设定速度vset被赋予为参考速度vref时，根据常规巡航控制对沿地平线的车辆速度进行第一预测vpred_cc，所述第一预测取决于所述路线区段的特性；
-将车辆速度的第一预测vpred_cc与第一下限和上限值vlim1和vlim2中的至少一个进行第一比较，所述第一比较用于限定在下一仿真周期sj+1中使用的发动机转矩T；
-当车辆的发动机转矩T是取决于前一仿真周期sj-1中的所述第一比较的结果的值时，对沿地平线的车辆速度进行第二预测vpred_Tnew；
-将车辆速度的第二预测vpred_Tnew与界定出车辆速度应处的范围的第二下限和上限值vmin和vmax中的至少一个进行第二比较；和
-基于这个仿真周期sj中的所述第二比较和/或车辆速度的第二预测vpred_Tnew来确定沿地平线的至少一个参考值，所述至少一个参考值指示出要如何改变车辆速度，所述设定速度处于由第二下限和上限值vmin和vmax界定的范围内；和
-提供单元，其适于向车辆的控制系统提供所述至少一个参考值，随后车辆依据所述至少一个参考值来调节。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，用于所述范围的第二下限和上限值vmin和vmax由驾驶员通过所述输入单元手动地设置。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，预定数量的不同宽度被限定用于所述范围。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，用于每个范围宽度的第二下限和上限值vmin和vmax分别采用相应地低于和高于设定速度vset的第一和第二预定km/h数的形式。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，用于每个范围宽度的第二下限和上限值vmin和vmax分别采用相应地低于和高于设定速度vset的第一和第二预定百分比的形式。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第二下限和上限值vmin和vmax基于计算适当的范围宽度被自动地设置。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，用于所述范围的宽度基于相对于前方车辆的时间间隙被自动地调节，使得范围宽度对于短的时间间隙而言较小，而对于较长的时间间隙而言较大。
16.如权利要求9-15中任一所述的方法，其特征在于，所述第二比较评估车辆速度的第二预测vpred_Tnew是否满足以下标准中的至少一个：
-所预测的车辆速度vpred_Tnew低于或等于所述第二上限值vmax，即vpred_Tnew≤vmax；和
-所预测的车辆速度vpred_Tnew高于或等于所述第二下限值vmin，即vpred_Tnew≥vmin。
17.一种计算机程序产品，其包括程序指令，当这些指令在车辆中的计算机系统上运行时，所述指令能够使所述计算机系统执行根据权利要求9-16中任一所述方法的步骤。本发明还包括一种计算机程序产品，所述程序指令在所述计算机程序产品中存储在能够由计算机系统读取的介质上。
18.如权利要求17所述的计算机程序产品，其特征在于，所述程序指令在所述计算机程序产品中存储在能够由计算机系统读取的介质上。
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