CN104010911A - 用于确定用于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至少一个参考值的方法，所述至少一个参考值指示要如何影响车辆速度且能用于控制车辆中的至少一个控制系统。本发明的特征在于执行以下步骤：-进行沿地平线的车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_ret_acc，所述第一预测基于与传统巡航控制相比使车辆减速的发动机转矩Tret，而所述第二预测基于与传统巡航控制相比使车辆加速的发动机转矩Tacc；-将车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_ret_acc与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax相比较；和-基于相应的所述比较中的至少一个和沿地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc来确定至少一个参考值，使得所述设定速度vset处于由下限值vmin和上限值vmax界定的所述范围内。

Description

用于确定用于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述部分的用于确定至少一个参考值的方法和模块，所述至少一个参考值指示要如何影响车辆速度且能用于控制车辆的至少一个控制系统。
背景技术
巡航控制当今在机动车辆(例如轿车、卡车、以及巴士)中常见。巡航控制的目的是实现均匀的预定速度。这通过下述方式完成：调节发动机转矩以避免减速，或在车辆由其自身重量加速的下坡行驶中施加制动作用。巡航控制的更一般性的目的是为车辆的驾驶员提供方便的驾驶和更好的舒适性。配备有巡航控制的车辆的驾驶员通常选择设定速度vset作为他/她希望车辆在水平道路上维持的速度。巡航控制于是向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从而可被视为到巡航控制的输入信号，而参考速度vref可被视为来自巡航控制的输出信号且被用于控制发动机。
当今的传统巡航控制(CC)维持通常由车辆驾驶员以设定速度vset形式设定的不变的参考速度vref，该设定速度因而在此是例如由他/她选择的期望速度，并且对于当今的传统巡航控制而言，参考速度是不变的并且等于设定速度，即vref＝vset。参考速度vref的值仅在由驾驶员在车辆运动时进行调节时才改变。然后，参考速度vref被发送到控制车辆的控制系统，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挡系统的情况下，可通过该系统基于参考速度vref来换挡，以使车辆能够维持参考速度vref，即：使车辆能够维持期望设定速度vset。
在斜坡地带，巡航控制系统将会试图在上坡和下坡时维持设定速度vset。这尤其将导致车辆加速越过斜坡顶部并进入随后的下坡。于是，车辆将需要被制动以避免超过设定速度vset或将会到达恒速制动被启动的速度vkfb，这对驾驶车辆而言是费油的方式。在车辆越过斜坡顶时不加速的情况下，可能也需要在下坡时制动，以避免超过设定速度vset或恒速制动的启动速度vkfb。
为降低燃料消耗，特别是降低在斜坡道路上的燃料消耗，经济型巡航控制(比如斯堪尼亚的)已被开发。这种巡航控制试图估计车辆的当前行驶阻力，并且还具有关于车辆的历史行驶阻力的信息。经济型巡航控制还可以被提供包括地形信息的地图数据。于是例如可借助于GPS在地图上定位车辆，并估计沿前方道路的行驶阻力。因此，可针对不同类型的道路来优化车辆的参考速度vref以节省燃料，在这种情况下参考速度vref可能不同于设定速度vset。这种规定涉及允许参考速度vref与由驾驶员选择的设定速度vset不同的巡航控制，即参考速度调节式巡航控制。
经济型巡航控制的进一步开发的示例是“前瞻型”巡航控制(LACC)，一种使用前方道路区段的信息(即前方道路特性的信息)以确定参考速度vref的巡航控制策略形式。因此，LACC是参考速度调节式巡航控制的示例，其中，参考速度vref在特定范围[vmin，vmax]内被允许与由驾驶员选择的设定速度vset不同，以便实现更多燃料节约。
前方道路区段的信息例如可包括关于当前地形、道路弧度、交通情况、道路作业、交通密度和道路状态的信息。前方道路区段的信息还可包括前方区段上的速度限度和道路旁边的交通标识。这样的信息例如能够通过下述方式得知：位置信息(例如GPS(全球定位系统)信息)、地图信息和/或地形图信息、天气报告、各个车辆之间的通讯信息以及由无线电提供的信息。所有这种信息可以以各种方式被使用。例如，关于前方道路上的速度限度的信息可被用于通过在到达低速区之前降低车辆速度来实现燃料效率。类似地，指示出例如前方弯路或交叉路口的道路标识信息还可被用于通过在车辆到达弯路或交叉口之前制动来实现燃料效率。
LACC巡航控制例如可使得在大坡度爬升之前将参考速度vref提高到高于设定速度vset的水平，因为预计车辆将由于它的相对于发动机性能的高车辆总重而在进行这种爬升时失速。类似地，在大坡度下坡之前，LACC巡航控制使得参考速度vref被降低到低于设定速度vset的水平，因为预计车辆将由于其高车辆总重而在这样的下坡中加速。在此的概念是，降低车辆开始下坡行驶的速度使得能够降低被制动损耗的能量和/或空气阻力损失(反映为在下坡之前被喷射的燃料量)。因此，LACC巡航控制可在不显著影响行程时间的情况下降低燃料消耗。
因此，在斜坡地带，与传统巡航控制不同，参考速度调节式巡航控制能够主动地改变车辆速度。例如，车辆速度在陡峭下坡之前将会被降低，以便能够更多地利用由下坡提供的无成本能量，而不是通过制动耗费掉能量。速度还可在陡坡爬升之前被提高，以便防止车辆损失过多速度和时间。
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)也可影响在特定情况下适合于允许参考速度vref改变的范围。较宽的速度范围通常产生较多的燃料节省，但是也产生了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，在卡车的速度限值(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涉及一种设置了速度范围的巡航控制。该系统可预见下坡和上坡并将它们包括到计算中，但是说明书没有对实际中如何进行给出详细说明。
DE-102005045891涉及一种用于车辆的巡航控制系统，其设置了车辆的速度允许被改变的范围。其目的尤其是满足车辆经历风况的需要。
JP-2007276542涉及这样一种巡航控制，在该巡航控制中，允许车辆的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用于巡航控制的改进的模块和方法，所述模块和所述方法在调节车辆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，上述目的中的至少一个通过使用上述方法控制车辆速度来实现，所述方法的特征在于：
-进行沿地平线(horizon)的车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc，所述第一预测基于与传统巡航控制相比使车辆减速的发动机转矩Tret，而所述第二预测基于与传统巡航控制相比使车辆加速的发动机转矩Tacc；
-将车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax相比较；和
-基于相应的所述比较中的至少一个和沿地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc来确定至少一个参考值，使得所述设定速度vset处于由下限值vmin和上限值vmax界定的所述范围内。
根据本发明的一个方面，上述目的中的至少一个通过使用上述模块控制车辆速度来实现，所述模块的特征在于：
-进行沿地平线的车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc，所述第一预测基于与传统巡航控制相比使车辆减速的发动机转矩Tret，而所述第二预测基于与传统巡航控制相比使车辆加速的发动机转矩Tacc；
-将车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax相比较；和
-基于相应的所述比较中的至少一个和沿地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc来确定至少一个参考值，使得所述设定速度vset处于由下限值vmin和上限值vmax界定的所述范围内。
由于考虑了关于车辆行程的信息，因此车辆的燃料消耗可通过根据本发明的调节而被最小化。地图数据(其例如成具有高度信息的联机数据库的形式)和定位系统(例如GPS)提供关于沿着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。然后控制系统被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进行车辆的调节。
应用限定参考值大小的限度的方法、即界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和上限值vmax的方法，产生了迅速计算由车辆控制系统中的一个或多个使用的参考值的可预测和稳定的方式。
根据本发明，驾驶员可手动地设置设定速度vset和与设定速度vset相关的范围、即下限值vmin和上限值vmax，所述巡航控制主动地在所述下限值vmin和所述上限值vmax之间运行。根据一个实施例，下限值vmin和上限值vmax可与设定速度vset相关。根据不同的实施例，这种关系可采取设定速度vset的百分比的形式或相对于设定速度vset的预定速度值(例如预定km/h数)的形式。也能够由驾驶员选择不同的预定范围宽度。
这些实施例使得能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，驾驶员可确定车辆的速度要如何被控制。
根据本发明的一个实施例，所述范围(即下限值vmin和上限值vmax)被自动地确定。这种设置基于适当的宽度范围计算，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而言较窄，而对于较长的时间间隙而言较宽。
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。
本发明的优选实施例在从属权利要求和详细的说明书中描述。
附图说明
下面参照附图来描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的调节模块；
图2是根据本发明的一个实施例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例设置模块执行的步骤的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一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(即设定速度vset)的输入单元。驾驶员例如可以设定他/她希望车辆维持的速度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。该模块还包括适于借助于地图数据和位置数据来确定行程的地平线H的地平线单元。地平线H由路线区段构成，每个路线区段都具有至少一个特征。区段的特征的可能示例是它们的以弧度为单位的坡度α。
本发明的说明书表述了GPS(全球定位系统)被用于确定车辆的位置数据，但是本领域技术人员将理解的是，可想到其他类型的全球或区域定位系统来提供这些数据。这样的定位系统例如可使用无线电接收器以确定车辆位置。车辆还可使用传感器来扫描周围环境并以此确定其位置。
图1示出了如何通过地图(地图数据)和GPS(位置数据)向模块提供关于行程的信息。例如，可通过CAN(控制器局域网)总线一点点地将行程传送至模块。该模块可与要使用参考值进行调节的一个或多个控制系统分开或可以是该控制系统的一部分。这样的控制系统的示例是车辆发动机控制系统。控制系统还可以是车辆的任何其他适当的控制系统，例如巡航控制、变速箱控制系统或其他控制系统。地平线通常被拼拢起来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。替代性地，处理地图和定位系统的单元也可以是要使用参考值进行调节的系统的一部分。于是，在模块中，行程的数据一点点地在地平线单元中被拼拢起来以构建地平线，并由处理器单元处理以形成控制系统可在上面进行调节的内部地平线。于是，地平线通过从具有GPS和地图数据的单元获得的行程的新数据持续地增补，以便保持期望的地平线长度。因此，地平线在车辆运动时持续地更新。
CAN是特别开发用于在车辆中使用的串行总线系统。CAN数据总线使得数字数据能够在传感器、调节部件、致动器、控制装置等之间交换，并且确保两个或更多控制装置能够访问来自给定传感器的信号，以便使用所述信号来控制与它们连接的部件。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(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、或无线连接中的一个或多个的形式。
该模块还包括适于进行沿地平线的车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc的计算单元，所述第一预测基于与传统巡航控制相比使车辆减速的发动机转矩Tret，而所述第二预测基于与传统巡航控制相比使车辆加速的发动机转矩Tacc。
该模块还适于将车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax相比较。根据本发明，下限值vmin和/或上限值vmax被确定成：使设定速度vset处于由它们界定的范围内。根据本发明的不同的实施例如何确定这些限值将在下面更详细地描述。
该模块还设置成：能基于相应的比较中的至少一个和沿着地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc来确定至少一个参考值。
该模块还被设置成：能将调节车辆所依据的所述至少一个参考值(例如通过发送)提供至车辆的控制系统。如何进行速度的预测将在下面更详细地阐述。
模块和/或计算单元至少包括适于根据本发明的方法进行所有计算、预测和比较的处理器和存储器单元。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)，或具有预定的特定功能的电路(应用特定集成电路，ASIC)。计算单元被连接到存储器单元，该存储器单元向计算单元提供例如使计算单元能够进行计算所需的被存储的程序代码和/或被存储的数据。计算单元还适于在存储器单元中存储计算的部分或最终结果。
根据本发明的用于控制车辆速度的方法及其不同的实施例还可在计算机程序中实施，该计算机程序当在计算机(例如前述处理器)中被执行时使得该计算机能够应用该方法。计算机程序通常采用被存储在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计算机可读介质中，该计算机可读介质包括合适的存储器，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦PROM)、闪存存储器、EEPROM(电可擦PROM)、硬盘单元等。
图2是尤其包括根据本发明的方法步骤的方法的流程图。该图不仅包括根据本发明的用于确定参考值的步骤，而且还包括用于根据本发明的一个实施例来控制车辆速度的步骤。
该方法包括第一步骤A)获取vset，作为期望车辆维持的设定速度；和第二步骤B)借助于地图数据和位置数据来确定行程的包括路线区段的地平线(每个区段都具有至少一个特征)以及下限值vmin和上限值vmax，使得设定速度vset处于由下限值vmin和上限值vmax界定的范围内。此处这些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。
可沿着地平线的长度进行多个模拟过程。模拟过程sj可包括可以以预定速率f进行的N个模拟步骤。根据本发明，在这种模拟过程sj期间执行以下步骤；
C1)基于与传统巡航控制相比使车辆减速的发动机转矩Tret来进行沿地平线的车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret。
C2)将车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax相比较。因此，在此不必将所述第一预测与下限值vmin和上限值vmax都进行比较。根据本发明，这些限值使得设定速度vset处于由它们界定的范围内。
C3)基于与传统巡航控制相比使车辆加速的发动机转矩Tacc来进行沿地平线的车辆速度的第二预测vpred_Tnew_acc。
C4)将车辆速度的所述第二预测vpred_Tnew_acc与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax相比较。因此，在此不必将所述第二预测与下限值vmin和上限值vmax都进行比较。根据本发明，这些限值使得设定速度vset处于由它们界定的范围内。
C5)基于相应的所述比较中的至少一个和沿地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc来确定至少一个参考值。根据本发明，所述至少一个参考值于是在此基于这样的限值来确定：该限值使得设定速度vset处于由它们界定的范围内。
然后，作为进一步的步骤D)，将所述至少一个参考值(例如通过经由CAN总线发送)提供至车辆的控制系统，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产生恒定的和预定的处理器负载，因此，驾驶员可通过系统中的单一输入来容易地设置如何对这些参考值进行确定。
因此，设定速度vset是与期望的巡航控制速度相关的驾驶员输入信号，且所述至少一个参考值是车辆调节所依据的值。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(其因此构成所述至少一个参考值)被传送至发动机控制单元的速度调节器。如上所述，在传统巡航控制中，参考速度vref等于设定速度vset，即vref＝vset。于是，速度调节器基于参考速度vref通过向发动机的转矩调节器要求必要的转矩来控制车辆速度。根据所述至少一个参考值是参考转矩Tref的实施例，可将所述至少一个参考值直接发送至发动机的转矩调节器。在所述至少一个参考值是参考发动机转速ωref的实施例中，可将所述至少一个参考值直接发送至发动机的速度调节器。
通过使用关于车辆行程的信息，被发送至速度调节器的车辆参考速度vref可被调节，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，被发送至其他控制系统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，因为上坡行驶比下坡时、以及在没有换挡的情况下爬升陡峭斜坡都需要更多的转矩。
根据本发明，参考值能够以计算高效的方式被确定。适于应用根据本发明的方法的模块也可以是参考值预期要被调节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，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。驾驶员例如还可定位预期旅行的起始和目的地点，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例，车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc必须处于由下限值vmin和上限值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)的值将处于该范围内，即，参考速度vref将处于由这些限值界定的范围内，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被允许在该范围内变化。
根据本发明的另一实施例，车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc被允许至少部分地超出由下限值vmin和上限值vmax界定的范围。
在例如车辆将会失速的陡坡爬升时，车辆速度的所述第二预测vpred_Tnew_acc可尽可能地降低减速程度，以使所述第二预测的最大值低于或等于上限值vmax，且使所述第二预测的最小值低于或等于另一下限值vmin2。因此，车辆速度在爬升之前升高，使得车辆在上坡时失速较少。
换言之，这种调节试图将车辆速度保持在由下限值vmin和上限值vmax界定的范围内，但是在爬升开始时的初始速度可根据本发明调节，从而与传统巡航控制的情况相比，例如在车辆可能大大减速和/或由于其车辆总重而大大加速的斜坡道路上形成了更恒定的车辆速度。
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度。
驾驶员的性格也可影响他/她对速度范围大小的接受度，例如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，以便增加系统的节约潜力。
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(即下限值vmin和上限值vmax)，在所述范围内巡航控制能够主动地运行。所述范围的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。如果单个按键用于输入，范围宽度不同的各种等级就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，如果输入单元包括多个按键，它们中的一个就可用于设置下限值vmin，而另一个用于设置上限值vmax。这些按键优选靠近用于输入设定速度vset的按键或类似物位于输入单元上。本领域技术人员将理解，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例，下限值vmin和上限值vmax可与设定速度vset相关。
根据使用与设定速度vset相关的等级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等级：
等级 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等级1，就意味着：参考速度vref被允许在75-82km/h之间变化。
因此，根据本发明，对于由下限值vmin和上限值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等级。此处，设定速度vset与下限值vmin和上限值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。
根据另一实施例，设定速度vset与下限值vmin和上限值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。根据该实施例，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相关的等级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的以百分比计的下和上相对值的等级。
等级 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等级1，就意味着：参考速度vref被允许在68-80km/h之间变化。
其中存在对范围宽度而言的不同预定等级的这些实施例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例，下限值vmin和上限值vmax可彼此独立地设置。
根据本发明的一个实施例，所述范围(即下限值vmin和上限值vmax)自动地被确定。该设置基于适当的范围宽度的计算。如果例如车辆还具有自适应型巡航控制(自主式智能巡航控制，AICC)，从而可设置相对于前方车辆的时间间隙，该时间间隙就也可在上述等级选择中被顾及。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)的等级，而较长的时间间隙对应于速度变化较大(范围宽度大)的等级。
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，可总是实现能最佳地适合驾驶员、交通状况和地形的范围。如果AICC和等级式范围选择都是可提供的，就可优选使用同一按键来选择两者。此外，驾驶员能够影响系统，由此增加他/她对该功能的接受度，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限值vkfb总是高于根据本发明确定的范围，即：高于由下限值vmin和上限值vmax界定的范围。
图3中的流程图示出了如何根据本发明的一个实施例来确定所述至少一个参考值。该方法开始于步骤S1处。随后在步骤21和步骤31处分别进行沿着地平线的车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc，所述第一预测基于与传统巡航控制相比使车辆减速的发动机转矩Tret，而所述第二预测基于与传统巡航控制相比使车辆加速的发动机转矩Tacc。
根据本发明的一个实施例，沿地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc并行地进行，即：在如图3所示的用于该方法的流程图的不同分支中以基本上相同的时间进行。根据本发明的另一个实施例，沿地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc相继地进行，即一个接一个地进行。
接着，在相应的步骤S22和步骤S32中，将车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax比较。这些比较在图3中的步骤S22和步骤S32处进行。
根据一个实施例，车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc与下限值vmin和/或上限值vmax的相应的比较在相应的步骤S22和步骤S32处基本上并行地进行，如图3所示。根据另一实施例，车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc与下限值vmin和/或上限值vmax的比较相继地进行。根据本发明，下限值vmin和上限值vmax在此使得设定速度vset处于由它们界定的范围内。
根据本发明的一个实施例，应用规则来确定依据所述至少一个参考值中的哪一个来调节车辆。因此，在此使用一组规则来确定所述至少一个参考值的值。
根据一个实施例，这种规则是：如果车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret低于下限值vmin且同时车辆速度的所述第二预测vpred_Tnew_acc高于上限值vmax，所述至少一个参考值(在此是参考速度vref)就被确定成代表设定速度vset的值。这在图3中的步骤S3处示出，如果步骤S22和S32的比较的结果都是“是”，该方法就进行到该步骤S3。
相反，如果车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret不低于下限值vmin，该方法进行到步骤S33，在该步骤S33中，评估减速(速度的下降)。
根据一个实施例，在步骤S33处，如果车辆速度的所述第一预测的最小值等于或高于下限值vmin且车辆速度的所述第一预测的最大值等于或高于与设定速度vset相关的另一上限值vmax2，参考速度vref就被确定成代表车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret的值。根据一个实施例，所述另一上限值vmax2相当于设定速度加上常数c1，即vmax2＝vset+c1。根据另一实施例，所述另一上限值vmax2相当于因数c1乘以设定速度vset，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％。
根据一个实施例，在步骤S33处，如果车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret低于下限值vmin和/或低于所述另一上限值vmax2，参考速度vref就被确定成相当于设定速度vset的值。
根据一个实施例，在步骤S33处，如果车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret的最小值高于或等于下限值vmin且车辆速度的所述第一预测的最大值高于或等于所述另一上限值vmax2，参考速度vref就被确定成相当于下限值vmin的值。这在图6中示意性地示出。
相反，如果车辆速度的所述第二预测vpred_Tnew_acc不低于下限值vmin，该方法就进行至步骤S23，在步骤S23中评估加速(速度的提高)。
根据一个实施例，在步骤S23处，如果车辆速度的所述第二预测的最大值等于或低于上限值vmax且车辆速度的所述第二预测的最小值等于或低于与设定速度相关的另一下限值vmin2，参考速度vref就被确定成代表车辆速度的所述第二预测vpred_Tnew_acc的值。根据一个实施例，所述另一下限值vmin2相当于设定速度vset减去常数c2，即vmin2＝vset-c2。根据另一实施例，所述另一下限值vmin2相当于因数c2乘以设定速度，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％。
根据一个实施例，在步骤S23处，如果车辆速度的所述第二预测vpred_Tnew_acc高于上限值vmax和/或高于所述另一下限值vmin2，参考速度vref就被确定成相当于设定速度vset的值。
根据一个实施例，在步骤S23处，如果车辆速度的所述第二预测vpred_Tnew_acc的最大值低于或等于上限值vmax且车辆速度的所述第二预测的最小值低于或等于所述另一下限值vmin2，参考速度vref就被确定成相当于上限值vmax的值。根据本发明的一个实施例，参考速度vref在此还可朝着相当于所述另一上限值vmax2的值升高。
以上描述了如何应用不同的规则来确定依据所述至少一个参考值中的哪一个来调节车辆。根据下述实施例，成本函数代替地用于确定调节车辆要依据所述至少一个参考值中的哪一个。图3在步骤S23和步骤S33处示出了基于这些成本函数的计算。因此，如何使用这些成本函数来确定所述至少一个参考值将在下面针对本发明的其他实施例详细地描述。
根据本发明的一个实施例，在每个模拟过程sj中进行沿地平线的车辆速度的至少一个另一第一预测vpred_Tk+new_ret和第二预测vpred_Tk+new_acc。此处首先根据传统巡航控制进行沿地平线的车辆速度的传统预测vpred_cc。
然后接着进行沿地平线的车辆速度的至少一个另一第一预测vpred_Tk+new_ret，所述至少一个另一第一预测中的每个都基于被要求用来将车辆速度减低到低于车辆速度的传统预测vpred_cc的转矩。另外，进行沿地平线的车辆速度的至少一个另一第二预测，所述至少一个另一第二预测中的每个都基于被要求用来将车辆速度提高到高于车辆速度的传统预测vpred_cc的转矩，且所述至少一个另一第一预测vpred_Tk+new_ret和第二预测vpred_Tk+new_acc所基于的转矩取决于前一模拟过程sj-1中的车辆速度的所述传统预测vpred_cc。
根据本发明的该实施例，在此进行了车辆速度的总计五个不同的预测，即vpred_cc、vpred_Tnew_ret、vpred_Tnew_acc、vpred_Tk+new_ret和vpred_Tk+new_acc。除了传统预测vpred_cc之外，车辆速度的这些预测中的每个都基于被要求用来将车辆速度提高到高于车辆速度的传统预测vpred_cc的转矩或基于被要求用来将车辆速度减低到低于车辆速度的传统预测vpred_cc的转矩，且所述至少一个另一第一预测vpred_Tk+new_ret和第二预测vpred_Tk+new_acc所基于的转矩取决于前一模拟过程sj-1中的车辆速度的所述传统预测vpred_cc。
根据一个实施例，使用其他准则来确定产生替代性的驾驶模式的另一转矩T，以便确定何时和以何等转矩T来进行沿地平线的车辆速度的所述至少一个另一第一预测vpred_Tk+new_ret和第二预测vpred_Tk+new_acc，例如在期望特定舒适度要求的情况下。进行所述至少一个另一第一预测vpred_Tk+new_ret和第二预测vpred_Tk+new_acc优选首先包括通过使用传统巡航控制的功能进行的一个或多个模拟步骤，接着以与上述情况类似的方式以与传统巡航控制相比不同的转矩T、例如最大或最小转矩来进行其余的模拟步骤。
因此，根据该实施例，以不同的控制策略针对车辆前方的有限距离的长度L(也被称为地平线)进行了车辆速度的总计五个不同的预测，即vpred_cc、vpred_Tnew_ret、vpred_Tnew_acc、vpred_Tk+new_ret和vpred_Tk+new_acc。根据本发明的一个实施例，每个这样的预测都优选涉及计算车辆的速度曲线v、总能量消耗EN和行驶时间tN。
在模拟过程中用于所预测的速度的总能量消耗EN通过等式14来计算。在模拟过程中用于所预测的速度的总时间tN类似地通过等式13来计算。车辆速度的传统预测vpred_cc给出了总能量消耗所指定的Epred_cc和总行驶时间所指定的tpred_cc，并确定要以与上述情况类似的方式预测其他控制策略/驾驶模式中的哪个。
根据一个实施例，如果不仅车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret低于由驾驶员直接地或间接地设置的限值(例如下限值vmin)，而且车辆速度的所述第二预测vpred_Tnew_acc还高于上限值vmax，所述至少一个参考值(其在此是参考速度vref)就被确定成代表设定速度vset的值。这在图3中在步骤S3示出，如果在步骤S22和步骤S32处的比较都给出“是”的结果，该方法就进行到该步骤S3。
在每个模拟过程中都计算总时间tLA_Tnew_acc和总能量消耗ELA_Tnew_acc，以用于基于加速的车辆速度的第二预测vpred_Tnew_acc。车辆速度的所述另一第二预测vpred_Tk+new_acc也如上所述地被预测，且在单独的模拟过程中计算用于车辆速度的所述另一第二预测vpred_Tk+new_acc的总时间tLA_Tk+new_acc和总能量消耗ELA_Tk+new_acc。加速转矩在此可以是能使车辆产生加速(例如效率较好的工作点)的和/或与最大转矩相比能产生更舒适的加速的任何合适的高发动机转矩。
在每个模拟过程中都计算总时间tLA_Tnew_ret和总能量消耗ELA_Tnew_ret，以用于车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret，然后为车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret给出基于减速的总时间和能量消耗。另外，车辆速度的所述另一第一预测vpred_Tk+new_ret如上所述地被预测，且用于车辆速度的所述另一第一预测vpred_Tk+new_ret的总时间tLA_Tk+new_ret和总能量消耗ELA_Tk+new_ret也被预测，然后为车辆速度的所述另一第一预测vpred_Tk+new_ret给出基于减速(例如最小转矩)的总时间和能量消耗。减速转矩例如可以是拖曳转矩，但也可以是能产生减速(在例如工作点效率较好的情况下)的和/或与最小转矩相比能产生更舒适的减速的某些其他的低发动机转矩。
根据本发明的一个实施例，通过针对至少这些预测的车辆速度计算成本来对速度预测进行评估。因此，确定所述至少一个参考值在此基于：通过使用至少一个成本函数JTnew_ret、JTnew_acc、JTk+new_ret和JTk+new_acc对车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret、所述第二预测vpred_Tnew_acc、另一第一预测vpred_Tk+new_ret和另一第二预测vpred_Tk+new_acc中的至少一个的成本进行至少一次评估。基于这些成本，可将车辆速度的预测/控制策略中的一个确认为对特定情况而言最好的一个，从而可选择适当的预测出的车辆速度/控制策略。
上述计算单元优选适于执行这些计算。根据一个实施例，用于车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret、所述第二预测vpred_Tnew_acc、所述另一第一预测vpred_Tk+new_ret和所述另一第二预测vpred_Tk+new_acc的成本函数JTnew_ret、JTnew_acc、JTk+new_ret和JTk+new_acc通过根据以下成本函数以权重参数β加权它们相对于车辆速度的传统预测vpred_cc的相应的能量减少和行驶时间减少来确定：
J Tnew _ ret = E LA _ Tnew _ ret E pred _ cc + β t LA _ Tnew _ ret t pred _ cc - - - ( 15 )
J Tk + new _ ret = E LA _ Tk + new _ ret E pred _ cc + β t LA _ Tk + new _ ret t pred _ cc - - - ( 16 )
J Tnew _ acc = E LA _ Tnew _ acc E pred _ cc + β t LA _ Tnew _ acc t pred _ cc - - - ( 17 )
J Tk + new _ acc = E LA _ Tk + new _ acc E pred _ cc + β t LA _ Tk + new _ acc t pred _ cc - - - ( 18 )
因此，成本函数JTnew_ret、JTnew_acc、JTk+new_ret和JTk+new_acc相对于车辆的预测的驾驶模式根据传统巡航控制(Epred_cc和tpred_cc)被标准化。因此，成本评估例如与车辆重量无关。成本评估仅基于能量消耗和行驶时间，且所述计算不考虑车辆的燃料消耗。这意味着，不需要发动机效率的任何模型，因此在评估哪个控制策略最有益方面简化了计算。
权重参数β也几乎不依赖于车辆重量、所行驶的距离和发动机类型。因此简化了用于控制车辆速度的模式或设置工具的引入。根据一个实施例，驾驶员或系统例如可通过改变权重参数β来选择优先减少燃料消耗或优先减少行驶时间。该功能可在用户界面中(例如车辆的仪表面板中)以权重参数β的形式或取决于权重参数β的参数的形式呈现给驾驶员。
根据本发明的一个实施例，用于车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret、所述第二预测vpred_Tnew_acc、所述另一第一预测vpred_Tk+new_ret和所述另一第二预测vpred_Tk+new_acc的成本函数JTnew_ret、JTnew_acc、JTk+new_ret和JTk+new_acc经过成本函数比较，接着基于所述比较来确定所述至少一个参考值，以实现最低成本。换言之，所述参考值被设置成车辆速度的所述第一预测、所述第二预测、所述另一第一预测和所述另一第二预测中的能形成最小成本的那个。这在该实施例中在用于加速的步骤S23处和用于减速的步骤S33处进行(图3)。
根据本发明的一个方面，提出了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。
本发明不限于以上描述的实施例。各种替代例、改型和等同方案可以被使用。因此，上述实施例并不限制由权利要求所限定的本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种用于确定至少一个参考值的方法，所述至少一个参考值指示要如何影响车辆速度且能用于控制车辆中的至少一个控制系统，
其特征在于，该方法执行以下步骤：
-进行沿地平线的车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc，所述第一预测基于与传统巡航控制相比使车辆减速的发动机转矩Tret，所述第二预测基于与传统巡航控制相比使车辆加速的发动机转矩Tacc；
-将车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax相比较；和
-基于相应的所述比较中的至少一个和沿地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc来确定至少一个参考值，使得所述设定速度vset处于由下限值vmin和上限值vmax界定的所述范围内。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述范围的下限值vmin和上限值vmax由驾驶员通过输入单元手动地设置。
3.如权利要求1和2中任一所述的方法，其特征在于，预定数量的不同宽度被限定用于所述范围。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，用于每个范围宽度的下限值vmin和上限值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所述的方法，其特征在于，用于每个范围宽度的下限值vmin和上限值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所述的方法，其特征在于，下限值vmin和上限值vmax基于适当的范围宽度的计算而自动地被设置。
7.如权利要求6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自动地被调节，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中任一所述的方法，其特征在于，所述比较评估车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc是否满足以下条件中的至少一个：
-所述第一预测低于或等于所述上限值，即vpred_Tnew_ret≤vmax；
-所述第二预测低于或等于所述上限值，即vpred_Tnew_acc≤vmax；
-所述第一预测高于或等于所述下限值，即vpred_Tnew_ret≥vmin；和
-所述第二预测高于或等于所述下限值，即vpred_Tnew_acc≥vmin。
9.一种被设置用于确定至少一个参考值的模块，所述至少一个参考值指示要如何影响车辆速度且能用于控制车辆中的至少一个控制系统，
其特征在于，所述模块具有计算单元，所述计算单元适于：
-进行沿地平线的车辆速度的第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc，所述第一预测基于与传统巡航控制相比使车辆减速的发动机转矩Tret，所述第二预测基于与传统巡航控制相比使车辆加速的发动机转矩Tacc；
-将车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc与界定出车辆速度应处的范围的下限值vmin和/或上限值vmax相比较；和
-基于相应的所述比较中的至少一个和沿地平线的车辆速度的所述第一预测vpred_Tnew_ret和所述第二预测vpred_Tnew_acc来确定至少一个参考值，使得所述设定速度vset处于由下限值vmin和上限值vmax界定的所述范围内。
10.如权利要求9所述的模块，其特征在于，用于所述范围的下限值vmin和上限值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和10中任一所述的模块，其特征在于，预定数量的不同宽度被限定用于所述范围。
12.如权利要求11所述的模块，其特征在于，用于每个范围宽度的下限值vmin和上限值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所述的模块，其特征在于，用于每个范围宽度的下限值vmin和上限值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所述的模块，其特征在于，下限值vmin和上限值vmax基于适当的范围宽度的计算而自动地被设置。
15.如权利要求14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自动地被调节，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中任一所述的模块，其特征在于，其被设置成在所述比较中评估车辆速度的相应的所述第一预测vpred_Tnew_ret和第二预测vpred_Tnew_acc是否满足以下条件中的至少一个：
-所述第一预测低于或等于所述上限值，即vpred_Tnew_ret≤vmax；
-所述第二预测低于或等于所述上限值，即vpred_Tnew_acc≤vmax；
-所述第一预测高于或等于所述下限值，即vpred_Tnew_ret≥vmin；和
-所述第二预测高于或等于所述下限值，即vpred_Tnew_acc≥vmin。
17.一种计算机程序产品，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1-8中任一所述的方法的步骤。
18.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其特征在于，所述程序指令被存储在能够由计算机系统读取的介质上。
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