CN104620025A - 变速器控制系统 - Google Patents

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M·奥格伦
F·罗斯
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Abstract

一种用于选择车辆在一路段的行程内的变速器模式的方法和系统，其中，在所述路段的道路斜率的基础上实施针对所述车辆前方的路段的至少一个未来速度轮廓曲线Vsim的模拟。在所述至少一个模拟未来速度轮廓曲线Vsim的基础上确定时间段Tapp1，其确保在达到针对所述路段定义的最低容许速度Vmin和/或用于速度控制的设定速度Vset之前选择较低变速器模式。在所确定的时间段Tapp1的期间，实施模拟时采用的变速器模式适用于所述车辆。此后，评估是否应当选择比当前采用的变速器模式低的变速器模式。根据本发明，如果当前变速器模式适用的时间段Tappl短于第一阈值时间段Tlim，则应当选择较低变速器模式。

Description

变速器控制系统
技术领域
本发明涉及专利的权利要求1的前序部分中所要求保护的选择变速器模式的方法以及专利的权利要求20的前序部分中所要求保护的选择变速器模式的系统。
本发明还涉及实现根据本发明的方法的计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
对于诸如小汽车、卡车和公共汽车之类的机动车而言，燃料成本代表着车辆所有者或用户的重要开销。对于运输公司而言，例如，除了购买车辆的成本之外，车辆运行的主要支出项目由车辆驾驶员报酬、维修成本和车辆推进器的燃料构成。这里，燃料成本可能对运输公司的赢利性造成非常大的影响。因而，人们开发出了很多不同的系统来减少燃料消耗，例如，有燃料效率的发动机和节省燃料的速度控制装置。
图1通过示意性表示示出了车辆100中的传动系。所述传动系包括内燃机101，其按照常规方式经由来自内燃机101的输出轴102，并且通常经由飞轮借助于离合器106连接至齿轮箱103的输入轴109。例如，离合器106可以由自动控制离合器构成，并且经由控制单元700(图7)受到车辆控制系统的控制。控制单元700也可以控制齿轮箱103。
这里将齿轮箱103示意性地示作了一个单元。但是，齿轮箱103实际上也可以由多个相互作用的齿轮箱构成，例如，量程齿轮箱、主齿轮箱和分离齿轮箱，它们沿车辆的传动系布置。齿轮箱可以包括适当数量的齿轮位置。在现代的用于重型车辆的齿轮箱中，通常具有十二个前进档，两个倒车档和一个空档位置。如果齿轮箱103实际上如上文所述由多个部分齿轮箱构成；那么这十二个前进档分布在量程齿轮箱中的两个齿轮、主齿轮箱中的三个齿轮和分离齿轮箱中的两个齿轮当中，它们一起构成了十二个齿轮位置(2×3×2＝12)。车辆100还包括驱动轴104、105，它们连接至车辆的驱动轮110、111，并且经由诸如常规差动装置的轮轴齿轮装置108受到来自齿轮箱103的输出轴的驱动。
车辆100还包括各种不同的制动系统，例如，常规的常用制动系统，其可以包括(例如)挨着每一轮布置的具有相关制动衬片(未示出)的制动盘。可以在来自速度控制的指令的基础上对发动机101加以控制，从而保持恒定的实际车辆速度和/或改变实际车辆速度，从而获得在合理的速度限制内优化的燃料消耗。
发明内容
在车辆的驾驶过程中，档位选择对燃料消耗有很大影响，因为发动机速度直接取决于这一档位选择。先前已知的解决方案在判断在什么时点上实施降档方面存在问题，与此同时它们经常使得车辆降至最低容许速度Vmin以下。其影响在于由于驾驶性能的原因不能对档位选择进行校准，从而实现充分低的发动机速度，并因而获得燃料效率，因为对于先前已知的解决方案而言这样的校准导致了延误的降档(downshift)和速度损失。
传统上，在当前采用的变速器模式正在以其最高转矩工作的情况下，允许实际车辆速度Vact在执行向较低变速器模式的降档之前就下降。例如，在用于档位选择的经济模式(“eco”)中，以前要使降档发生相当长的延迟。这是一种具有燃料效率的车辆驾驶方式，因为发动机速度一直受到尽可能长时间的压制。但是，一个问题在于，在无论如何都必须做出向较低变速器模式的降档的斜坡上，驾驶员会认为这种车辆驾驶方式不够智能并从直觉上不喜欢这种方式。结果是先前已知的系统存在只得到了有限的使用的风险。
例如，在下坡过程中，或者在车辆必须降低其实际速度Vact的情况下，历史上是通过降低对正发动机转矩的请求或者是借助于拖滞实现燃料节约的。降低对正发动机转矩的请求是指通过(例如)降低发动机101中的燃油喷射降低内燃机经由驱动轮输送的行进方向的驱动力，由此降低燃料消耗。拖滞是指在关闭向内燃机的燃料供应的同时采用闭合传动系，即，在内燃机101连接至车辆的驱动轮110、111的情况下驱动车辆。
另一种降低燃料消耗的方式是使车辆滑行，如下文所述，所述的滑行要么利用齿轮箱103中的空档齿轮位置，要么利用断开的离合器。
通过利用滑行实现了比拖滞更进一步的燃料消耗降低，因为在将发动机速度降至最低的同时消除了发动机制动。能够在发动机101运行或关闭的情况下实现滑行。如果发动机101正在运行，那么在常规车辆中只有在不对车辆制动或者将不必对车辆制动的情况下滑行才是有利的。
先前已知的解决方案在下述判断方面存在问题，即，应当在什么时点上中止滑行以获得从舒适性角度也不易觉察的柔顺灵活的功能，即，何时才是时候在直觉正确的时刻上啮合齿轮箱中的实际齿轮和/或闭合离合器，以及何时必须中止滑行以避免车辆降至最低容许速度Vmin以下。
因而，先前已知的解决方案并未从驾驶性能和舒适性的角度以最佳方式选择车辆中的变速器模式，其中，变速器模式包括滑行以及齿轮箱中的齿轮位置。这使得驾驶员对低发动机速度齿轮选择和滑行的接受度低，从而导致了该功能的使用水平低。
本发明的一个目的在于通过提高驾驶性能和舒适度并由此提高低速齿轮选择和滑行的驾驶员接受度及使用水平而以总体降低的燃料消耗安全地驾驶车辆。
这一目的是通过根据权利要求1的特征部分的上文所述的方法实现的。这一目的还是通过根据权利要求20的特征部分的系统实现的。所述目的还是通过上述计算机程序和计算机程序产品实现的。
通过采用本发明，实现了所述目的，即，通过对要在车辆中采用的变速器模式的受控选择以及对所述选择的准确控制获得了总体降低的燃料消耗。因而，通过采用本发明可以看到变速器模式的迟缓变化是可避免的，例如，可以看到迟缓的滑行中止或者迟缓的降档是可避免的，与此同时防止了降至最低容许速度Vmin和/或用于速度控制的设定速度Vset以下。因而，提高了选定变速器模式的驾驶性能，并且获得了驾驶员对更具效率的变速器模式的选择的提高的接受度。
从驾驶性能的角度来看，假设必须实施降档以避免最终落到最低容许速度Vmin以下，那么驾驶员将更愿意所述系统在车辆达到其最低容许速度Vmin之前但是理想地又在车辆损失任何速度之前进行降档。
在采用本发明时，能够直接在所述车辆当中存在乏力之前中止滑行和/或实施向齿轮箱中的另一物理齿轮位置的降档。由于本发明能够判断在所述乏力过程中速度将下降多少，因而本发明将刚好在出现这样的将导致速度降至最低容许速度Vmin以下的乏力之前进行降档或者中止滑行。由此实现了只要适当就对最低可能发动机速度和/或最长可能滑行周期加以利用的目的，其增加了燃料节约，与此同时使得速度不足的风险降至了最低。
根据本发明，可以比先前已知的解决方案更准确地做出变速器模式的选择，因为它是以车辆前方的路段的未来速度轮廓曲线的一次或多次模拟Vsim为基础的。由此使得所述系统对车辆在其前面的路段的行程内如何运行具有非常好的控制，由此非常准确地预测了所述驾驶情况是否将在所述路段的行程内导致乏力和/或速度不足。这一准确的预测使得系统对是继续采用变速器模式还是选择较低变速器模式做出准确的判断。
因而，能够对滑行加以控制，从而基本上贯穿其适用的，即可用的周期对其加以适用。对档位选择进行相应地控制从而基本上贯穿适用的周期采用较高档位。由于是按照驾驶员直觉为正确的方式采用的滑行和/或较高档位，因而提高了驾驶员对所述功能的认可，其又提高了所述功能的使用度。换言之，通过使对变速器选择的控制更加准确降低了燃料消耗。这一更加正确的控制还可以使得驾驶员提高对控制系统的利用，其将进一步降低燃料消耗。
通过采用本发明获得了对是否继续采用先前采用的变速器模式或者是否在车辆前方的路段行程内采用较低变速器模式的非常准确并且信息充分的选择，由此在保持驾驶性能的情况下使发动机速度变得尽可能低，以节省燃料。
可以在不向车辆增添复杂性的情况下实施本发明，其至少部分原因在于本发明利用了在车辆的其他系统中已经可得的数据，例如车辆中的速度控制可用的道路斜率信息。
既可以在踏板驾驶中，即，在驾驶员亲自调节向发动机的转矩请求的驾驶中，也可以在速度控制驾驶中利用本发明。这里的以及文中的踏板驾驶一词基本上包括所有类型的适于调节转矩需求的控制系统，例如，气动踏板或人工节流装置。
附图说明
下文将基于附图更加详细地说明本发明，在附图中，将等同的附图标记用于等同的部分，并且：
图1通过示意性表示示出了示范性车辆的各个部分，
图2通过示意性表示示出了驱动情况，
图3示出了表现作为发动机速度的函数的发动机摩擦力的曲线图，
图4示出了根据本发明的模拟的例子，
图5示出了根据本发明的方法的流程图，
图6示出了根据本发明的模拟的例子，
图7示出了根据本发明的控制单元。
具体实施方式
图2通过示意性表示示出了能够应用本发明的驾驶情况的例子，所述驾驶情况为下坡然后上坡，该情况可以处于利用本发明的并且能够激活滑行的驾驶情况之前。也可以在其他驾驶情况下应用滑行，例如，假设发生了速度的提高，其可能发生在平坦路面上。但是，出于教学法的原因，这里将采用图2的驾驶情况描述滑行的原理。在要求不高的驾驶情况转化为要求更高的驾驶情况，由此应当做出向较低变速器模式的改变时能够应用本发明。
对于图2中的车辆而言，能够针对所述驾驶情况建立这样的能量关系：mgh＝(1/2mv2 2-1/2mv1 2)+(Fair+Frr+Feng+Fgb+Faxle/nav)·s    (方程1)
其中：
-mgh是车辆的势能；
-1/2mv2 2是车辆上到坡顶时的动能；
-1/2mv1 2是车辆处于坡底时的动能；
-Fair是车辆的空气阻力；
-Frr是车辆的滚动阻力；
-Feng是发动机摩擦力；
-Fgb是齿轮箱摩擦力；
-Faxle/nav是后轮轴、密封和轮轴轴承中的摩擦力；
-s是坡顶和坡底之间的行进距离。
从方程1可以看出，若干力Fair、Frr、Feng、Fgb和Faxie/nav阻逆着车辆的运行。
图3示出了卡车发动机的发动机摩擦力的例子。这里可以看出对应于遏制车辆的运动的发动机摩擦力Feng的负转矩随着发动机101的转速的提高而增大(注意，y轴在图3中具有负标度)。相反，发动机的降低的转速将为发动机摩擦力Feng赋予降低的力，即降低的负转矩，这正是本发明所利用的。
在本文中滑行的意思是车辆的发动机101与车辆的驱动轮110、111脱离，即，断开传动系。驱动轮110、111与发动机101的这一脱离又称为传动系的断开，例如，其可以通过将齿轮箱103设置到空档位置或者通过断开离合器106实现。换言之，在滑行过程中基本上没有力从发动机101传输至驱动轮110、111。因而本文中将车辆100处于移动当中时发动机101从车辆100的驱动轮110、111上的脱离称为滑行。
滑行使得阻逆车辆移动的力显著降低，因为此时实现发动机摩擦力Feng的力降到了基本等于零(0)的值。因而，滑行能够借助于这一阻逆车辆的阻力的降低显著降低燃料消耗。但是，在某些滑行情况下，必须向发动机提供空转燃料，以避免其停转，而在其他情况下则能够允许发动机停转。
结果是，从燃料的角度来讲，采用断开的传动系，即通过滑行模式驱动车辆往往比采用拖滞(dragging)，即比在断开向发动机101的燃料供应的同时使传动系闭合的时候更加有利。其原因是在使内燃机脱离时保持内燃机运行所需的有限燃料量与这样的事实相抵了，即车辆在(例如)已经越过了下坡时能够以脱离的内燃机继续行驶较长的距离。其原因尤其在于，与在无燃料供应的情况下采用闭合传动系驱动车辆的时候相比，当车辆在内燃机脱离的情况下受到驱动时将在(例如)下坡上取得更高的速度。
此外，在滑行当中，在车辆的内燃机从驱动轴上脱离时，遏制车辆的行驶的力将降低，因为没有了遏制车辆前进的发动机制动力。其使得车辆的减速更慢，例如，在车辆达到下坡的尾端时，这意味着常常能够在下坡结束之后在相对较长的距离内利用滑行。因此获得了显著的燃料消耗的降低。
根据本发明，确定何时，即在什么样的时机上应当实施向较低变速器模式的改变，例如，通过中止滑行或者执行从较高物理齿轮位置向较低物理齿轮位置的降档；并且确定这一变速器模式的改变将对一路段上车辆的实际速度轮廓曲线的影响。
为了能够对此做出判定，至少在车辆前方的路段的道路斜率的基础上模拟对于所述路段而言车辆的实际速度的至少一个未来速度轮廓曲线Vsim。
因而，将模拟实施为，使其以车辆的当前位置和状况为基础，并且能够借由所述路段而前瞻，其中，所述模拟是在所述路段的道路斜率的基础上做出的。
例如，可以在车辆中按照预定的频率实施模拟，例如，按照1Hz的频率，这意味着每秒都有一个新的模拟结果得出。实施模拟的路段包括车辆前方的预定的部分，例如，其可以具有1-4km的长度。可以将所述路段看作是要对其实施模拟的车辆前方的视野所及。
除了上文指出的道路斜率的参数之外，所述模拟还可以基于驾驶方法、当前实际车辆速度、至少一个发动机特征(例如最大和/或最小发动机转矩)、车辆重量、空气阻力、滚动阻力、齿轮箱中和/或传动系的提速换档以及车轮半径中的一者或多者。
可以通过很多种方式获得所述模拟所基于的道路斜率。可以在地图数据(例如，来自包括地形信息的数字地图)和定位信息(例如，GPS信息(全球定位系统))的结合的基础上确定道路斜率。借助于定位信息能够确定车辆相对于地图数据的位置，因而能够从地图数据提取道路斜率。
在很多现代速度控制系统中，都在速度控制中采用地图数据和定位信息。因而，这样的系统能够向本发明的系统提供地图数据和定位信息，其作用在于使得确定道路斜率的所增加的复杂性降至最低。
也可以通过估算车辆在所述模拟实例中遇到的道路斜率而获得所述模拟所基于的道路斜率。有很多种方式估算这一电路斜率，例如，基于车辆的发动机转矩，基于车辆加速度，基于加速度计，基于GPS信息，基于雷达信息，基于摄像机信息，基于来自另一车辆的信息，基于早前存储在车辆内的道路斜率信息和定位信息或者基于获取自交通系统的与所述路段相关联的信息。在利用车辆之间的信息交换的系统中，也可以直接地或者通过诸如数据库等的中间单元使某一车辆估算出的道路斜率为其他车辆所用。
可以在假设利用齿轮箱的可能的物理齿轮位置的基础上实施模拟。对于所述可能的齿轮位置而言，例如，对于齿轮箱103中的每一齿轮而言，存在与这一齿轮相关联的参数，例如，齿轮比、效率和最大容许转矩，还存在与作为发动机速度的函数的发动机拖曳转矩和发动机最高转矩相关联的参数。本文中的物理齿轮位置基本上构成了齿轮箱103中的无论什么档位。这些参数中的一者或多者能够构成未来速度轮廓曲线Vsim的模拟的输入数据。
根据本发明，确定车辆前方的时间段Tapp1，其中，当前采用的变速器模式在这一时间段Tapp1内被认为是适用的。所述时间段Tapp1的确定是以按照与上文所述相同的方式模拟的至少一个模拟未来速度轮廓曲线Vsim为基础的，并且其中，将所述时间段Tappl的确定实现为确保在达到针对所述路段定义的最低容许速度Vmin或者用于速度控制的设定速度Vset之前选择较低变速器模式。
此后，评估是否应当选择比当前采用的变速器模式更低的变速器模式。根据本发明，如果当前变速器模式适用的时间段Tappl短于第一阈值时间段Tlim，那么应当选择较低变速器模式。因而，如果Tapp1<Tlim那么应当选择较低变速器模式。
图5示出了根据本发明的方法的流程图。在所述方法的第一步骤501中，针对车辆100前方的路段实施对至少一个未来速度轮廓曲线Vsim的模拟，其中，未来速度轮廓曲线Vsim的模拟是以所述路段的道路斜率为基础的。当所述路段处于车辆100的前方时，模拟在第一时刻T1处被实施，并计算即将到来的路段的行程内的车辆实际速度Vact。
根据一个实施例，在模拟当中还考虑所采取的驾驶方法，其中，驾驶方法可以包括速度控制驾驶、采用拖曳转矩的驾驶、根据任意转矩轮廓曲线的驾驶和气动踏板驾驶中的一者或多者。所述模拟也可以考虑一个或多个车辆参数，例如，车辆重量。
在所述方法的第二步骤502中，在至少一个模拟未来速度轮廓曲线Vsim的基础上确定时间段Tapp1。所述时间段Tappl对应于在实际车辆速度Vact未降至最低容许速度Vmin和/或用于速度控制的设定速度Vset以下的情况下能够继续采用当前变速器模式，即实施模拟时所采用的变速器模式的最长时间。
之后，在第三步骤503中评估是应当选择较低变速器模式还是应当选择当前采用的变速器模式。根据本发明，如果当前变速器模式适用的时间段Tappl短于第一阈值时间段Tlim，那么应当选择较低变速器模式。因而，如果Tapp1<Tlim那么应当选择较低变速器模式，这是在所述方法的第四步骤504中实现的。如果时间段Tapp1大于等于第一阈值时间段Tlim，那么所述过程返回至第一步骤501，在该步骤中将实施至少一次新的模拟。
因而，所述方法识别出根据所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim，在紧接时间段Tappl结束之后，所述车辆将发生处于所述最低容许速度Vmin以下的速度不足，并且评估这一速度不足是否在时间上如此接近所述模拟实例以致于应当选择较低变速器模式。由此有效地避免实际车辆速度Vact降至最低容许速度Vmin以下的风险。
根据一个实施例通过所述控制系统本身实现对要在车辆中采用的变速器模式的选择，即第四步骤504。根据另一实施例，所述控制系统借助于显示单元将指示向较低变速器模式的改变是合适的这一信息呈现给驾驶员，尔后驾驶员有机会选择是否应当实施所呈现的变速器模式变化。
根据本发明，通过使要在车辆100中采用的变速器模式的选择基于对一个或多个未来速度轮廓曲线Vsim的模拟，能够对变速器模式做出事实晓谕的选择。通过采用本发明，提高了正确地中止滑行和/或正确地降档的可能性，因为能够在较长的时间段上进行模拟。先前已知的解决方案是以做出判定时的精确点上的情况为基础的，其经常会导致已经经过了最低容许速度Vmin才中止滑行和/或执行晚了的降档。
根据本发明的一个方面，在评估中确定要想使车辆实际速度保持高于针对所述路段定义的最低容许速度Vmin就必须在时间段Tappl结束之后向发动机101请求比当前变速器模式中可得的驱动轮转矩更高的驱动轮转矩。
根据一个实施例，第一阈值时间段Tlim所具有的长度应当使得有时间做出对较低变速器模式的选择并给出所述较低变速器模式中的转矩，而不会使速度降至车辆中的最低容许速度Vmin和/或用于速度控制的设定速度Vset以下。
由此确保了车辆的实际速度Vact不会在所述路段的行程内变得过低，即不会变得低于最低容许速度Vmin和/或设定速度Vset，所述设定速度是这些车辆的驾驶员以及车辆周围的交通环境所充分认可的。
根据一个实施例，所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim包括与滑行相关联的模拟未来速度轮廓曲线Vsim_coast。这里车辆在所述路段之前，即在实施模拟之前已经应用了滑行。在本文当中，滑行构成了想像的/假设的最高齿轮位置，选择较低的变速器模式构成了这一滑行的中止。换言之，这里实施从想象的/假设的最高齿轮位置向物理齿轮位置的降档，其中，例如，所述物理齿轮位置可以构成齿轮箱103中的较高档位中的任何一者。
在较低变速器模式的选择根据一个实施例构成了从车辆齿轮箱103中的较高物理齿轮位置向较低物理齿轮位置的降档的情况下，所述的向较低变速器模式的变速器模式变化将构成常规降档。这一实施例一般适用于齿轮箱中的实际档位，其中，较高物理齿轮位置基本上可以由齿轮箱中的除去齿轮箱中的最低齿轮位置以外的所有齿轮位置构成。
在图4中的非限制性例子中示出了对模拟未来速度轮廓曲线Vsim的举例说明。在所述路段之前，即在第一时刻T1之前，这里已经在车辆中应用了当前变速器模式，即在模拟中采用的变速器模式。这里，模拟未来速度轮廓曲线Vsim在紧接着处于第三时刻T3之前的第二时刻T2上下降至设定速度Vset以下，在所述第三时刻T3上未来速度轮廓曲线Vsim降至针对所述路段定义的最低容许速度Vmin以下。
根据本发明的一个方面，接下来将用于评估是否应当采用较低变速器模式的时间段Tapp1开始于实施所述模拟的第一时刻T1，终止于未来速度轮廓曲线Vsim降至最低容许速度Vmin以下的第三时刻T3，即Tapp1＝T13。因而，如果T13<Tlim，那么应当选择较低变速器模式。这一实施例的优点在于，能够在向较低变速器模式换挡的前后不降至最低容许速度Vmin以下的情况下尽是长时间地采用模拟当中采用的变速器模式。
根据本发明的一个实施例，时间段Tapp1开始于实施模拟的第一时刻T1终止于构成紧接着处于第三时刻T3之前的时刻的第二时刻T2，在所述第二时刻上，所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim下降至用于车辆中的速度控制的设定速度Vset以下。如上文所述，所述至少一个未来速度轮廓曲线在第三时刻T3上降至最低容许速度Vmin以下。因而，这里Tapp1＝T12，并且如果T12<Tlim那么应当选择较低变速器模式。这一实施例的优点在于，只有在那些不需要向较低变速器模式换档就能够使速度保持在最低容许速度Vmin以上的情况下车辆才会降至设定速度Vset以下。在实践中这意味着有可能在不必改变变速器模式的情况下在较短的距离内保持在当前的变速器模式内。但是在那些有必要改变变速器模式的情况下，当车辆在设定速度Vset以下停止之前就已经执行了换档，驾驶员将认识到这是所述功能的明智的作用，而且从驾驶性能的角度来看这也是所述功能的积极的作用。
能够在向发动机101人工请求转矩的过程当中，即，在踏板驾驶或者速度控制驾驶当中采用根据本发明的变速器模式的选择。
根据一个实施例，最低容许速度Vmin的幅值，即最低容许速度Vmin的水平与车辆的当前实际速度Vact相关联。
根据一个实施例，可以至少部分地基于与所述车辆中的速度控制系统相关联的信息，例如，基于用于速度控制系统的设定速度Vset，即驾驶员选定的速度，或者基于所述速度控制系统用于控制速度调节器的参考速度Vref确定最低容许速度Vmin的幅值。也可以通过速度控制系统实现最低容许速度Vmin的确定，并且使其可为本发明的系统所用。
根据本发明的一个实施例，使根据本发明的系统至少部分地与所述车辆中的速度控制系统的速度控制逻辑集成。因而，可以通过所述车辆的速度控制逻辑控制最低容许速度Vmin。例如，智能速度控制在下坡之前就使车辆速度降低，因为车辆在下坡过程中无论如何都会加速。根据本实施例，所述速度控制还可以触发最低容许速度Vmin的降低，并由此延长车辆处于滑行模式和/或所述可能档位的时间。例如，如果最低容许速度Vmin与作为面对下坡的速度控制所要降低的目标值的参考速度Vref相关联，就能够实现最低容许速度Vmin的这一降低，其中，所述最低容许速度Vmin的调节是自动获得的。
一般可以基于很多种不同的方法确定本发明所采用的速度极限值，即最低容许速度Vmin的值。例如，这些极限值可以是由驾驶员提供的，可以构成车辆实际速度Vact的一定百分比，可以构成车辆速度控制系统的设定速度Vset的一定百分比，和/或可以基于车辆的驾驶历史。例如，可以通过利用在车辆前进过程中更新的自适应算法考虑驾驶历史。
作为非限制性例子，可以援引下述值，可以将这些值用于本文中的Vmin：
Vmin＝82km/h or Vmin＝0.98×Vsetkm/h。
作为非限制性例子，可以援引这样的设置，即第一时间段T12可用具有长度T12＝10秒。
可以动态地改变最低容许速度Vmin，对于不同的变速器模式它们可以具有不同的值。
如前所述，能够基于地图数据和定位信息确定道路斜率。如果这样的数据不可得，那么所述模拟可以基于车辆在所述模拟实例中遇到的道路斜率的估值。由于所述模拟的准确性较低，而且在幅值上存在更高的多样性，因而其对最低容许速度Vmin的幅值提出了更高的要求。
此外，根据本发明的一个实施例，能够缩短视野的长度，即所述路段，以应对这些变化。
在采用车辆在所述模拟本身当中遇到的道路斜率来近似所述路段的道路斜率时，在和缓下坡的情况下将会获得最佳结果。如果道路斜率(例如)使得模拟未来速度轮廓曲线Vsim处于其容许范围内，即处于最低容许速度Vmin和最高容许速度Vmax之间，那么和缓下坡对于滑行而言将是理想的。
在当前斜率的基础上模拟未来速度轮廓曲线的一个优点在于，既能够将相同的算法用于无法取得未来道路斜率的道路和车辆，又能够将其用于能够取得将来道路斜率的道路和车辆。此外，所述模拟利用了速度相关项，例如，空气阻力和发动机转矩，因而即使不了解未来的道路斜率也能够很好地估算出车辆从这一点向前的运转状态如何。
根据本发明的一个方面，针对车辆100前方的路段实施对未来速度轮廓曲线Vsim的一次或多次模拟已经选择了或者将选择在所述路段之前，即在第一时刻T1之前就已经应用了的变速器模式，例如滑行，或者将在所述路段的行程内或所述路段之后应用的变速器模式，其中，针对至少一个未来速度轮廓曲线Vsim的每者所做的模拟是以道路斜率以及车辆的变速器模式为基础的。图6示出了这样的模拟的例子。这里，可以实施针对齿轮箱103中的各个档位、针对断开的离合器106和/或齿轮箱103中的空档齿轮位置实施一次或多次模拟。根据一个实施例，在模拟当中还考虑所采取的驾驶方法，其中，驾驶方法可以包括速度控制驾驶、采用拖曳转矩的驾驶、根据任意转矩轮廓曲线的驾驶和气动踏板驾驶中的一者或多者。所述模拟也可以考虑一个或多个车辆参数，例如，车辆重量。在本文当中，适用的是指可用的。
接下来，评估与至少一个模拟未来速度轮廓曲线Vsim相关联的变速器模式的适用性。这里，如果变速器模式的相关模拟的未来速度轮廓曲线Vsim在整个第三时间段T1'4内大于上文所述的最低容许速度Vmin，那么认为所述变速器模式适用，所述第三时间段T1'4从另一实施模拟时的第一时刻T1'延续至后面的第四时刻T4。这里，所述另一第一时刻T1'通常不与上文所述的第一时刻T1重合。
尔后，基于所述评估选择所要采用的变速器模式。这里通常选择被认为适用的变速器模式。根据本发明的一个方面，如果某一用于滑行的变速器模式被认为适用，那么这里选择这样的模式。否则选择针对被认为适用的齿轮位置的变速器模式。根据一个实施例通过控制系统本身实现对要在车辆中采用的变速器模式的选择。根据另一实施例，控制系统借助于显示单元将适当的变速器模式呈现给驾驶员，尔后驾驶员将有机会选择是否将采用所呈现的变速器模式。
根据一个实施例，对第四时刻T4加以选择，从而使得第三时间段T1'4对应于应当利用某一档位以避免不协调的换挡的最小/最短容许时间段。不协调的换档这里包括以相对较高的频率在不同的档位/变速器模式之间转换。因而，第三时间段T1'4所具有的长度确保驾驶员不必经受不必要的频繁并且恼人的换档。
本领域技术人员将认识到能够实现联系图6描述的变速器模式的选择以及联系(例如)图5描述的较低变速器模式的选择所构成的序列。因此，能够通过利用本发明的不同实施例获得由提速变换、滑行和降档中的一者或多者构成的序列。
本领域技术人员将认识到也可以通过计算机程序实现根据本发明的用于选择变速器模式的方法，所述计算机程序在计算机中运行时将指示所述计算机执行所述方法。所述计算机程序通常是由存储在数字存储介质上的计算机程序产品703构成的，其中，所述计算机程序包含在计算机程序产品的计算机可读介质上。所述计算机可读介质包括适当的存储器，例如：ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦PROM)、闪速存储器、EEPROM(电可擦PROM)、硬盘单元等。
图7通过示意性表示示出了控制单元700。控制单元700包括计算单元701，其基本上可以由任何适当类型的处理器或微计算机构成，例如，用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)或者具有预定的特殊功能的电路(专用集成电路ASIC)。计算单元701连接至布置在控制单元700中的存储单元702，所述存储单元为计算单元701提供(例如)计算机单元执行计算所需的存储程序代码和/或存储数据。还将计算单元701布置为将计算的部分或最结束果存储到存储单元702内。
此外，控制单元700设有接收和发送输入和输出信号的装置711、712、713、714。这些输入和输出信号可以含有波形、脉冲或其他属性，用于输入信号的接收的装置711、713能够将其作为信息进行检测，并且能够将其转换成能够由计算单元701处理的信号。之后，使这些信号可为计算单元701所用。将用于输出信号的发送的装置712、714布置为对接收自计算单元701的信号进行转换，从而通过(例如)对所述信号进行调制而建立输出信号，可以将所述信号发送至车辆当中的其他部分和/或系统。
与所述用于接收和发送输入和输出信号的装置的连接中的每者可以由电缆；数据总线，例如CAN总线(控制器区域网总线)、MOST总线(面向媒体的系统的传输总线)；或者其他某种总线构造；或者无线链接中的一者或多者构成。本领域技术人员将认识到上文所述的计算机可以由计算单元701构成，上文所述的存储器可以由存储单元702构成。
现代化车辆内的控制系统通常由含有一条或多条数据总线的通信总线系统构成，所述通信总线用于链接若干电子控制单元(ECU)或控制器以及位于车辆上的各种部件。这样的控制系统可以包括大量的控制单元，可以将对具体功能的责任分配到不只一个控制单元内。因而所示类型的车辆往往包括显著多于图7所示的数量的控制单元，这是本领域技术人员所熟知的。
在所示的实施例中，在控制单元700内实施本发明。但是，本发明也可以全部或者部分地在车辆当中已经存在的一个或多个其他控制单元中实现，或者可以在某一专用于本发明的控制单元中实现。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在车辆当中选择变速器模式的系统，其中，所述系统包括被布置为针对前方的路段模拟至少一个未来速度轮廓曲线Vsim的模拟单元。因而在所述路段位于车辆前方时以道路斜率为基础实施这一至少一次模拟，所述模拟将生成车辆在所述路段的行程内的实际速度Vact。
所述系统还包括确定单元，其被布置为确定车辆前方的时间段Tapp1,其中,当前变速器模式在时间段Tapp1内被认为适用的。将所述确定单元布置为使得所述确定以至少一个未来速度轮廓曲线Vsim为基础，并且确保在达到针对所述路段定义的最低容许速度Vmin和/或用于速度控制的设定速度Vset之前选择较低变速器模式。
所述系统还包括评估单元，其被布置为评估是否应当选择较低变速器模式。将所述评估单元布置为，如果当前变速器模式适用的时间段Tapp1短于第一阈值时间段Tlim，即Tapp1<Tlim，那么选择较低变速器模式。
根据一个实施例，所述系统还包括使用单元，其被布置为利用评估单元实施的评估为车辆选择变速器模式。
根据本发明的一个方面，通过所述控制系统选择要由车辆采用的变速器模式。
本发明的另一实施例致力于为车辆驾驶员提供支持其在驾驶车辆时做出决定的信息，根据所述实施例，所述使用单元包括显示单元。这一显示单元被布置为呈现指示应当选择较低变速器模式和/或应当选择哪一变速器模式的信息。因而，这里做出有关驾驶员应当采用哪种变速器模式的决定。
优选将显示单元布置为与车辆内的用户接口集成或者与之相邻，结果是使适于使用的变速器模式的显示可被驾驶员清楚地看到。
指示符的显示可以具有很多种不同的设计。例如，所述显示由一个或多个用于变速器模式的指示符构成，例如，标记、数字、字母、符号、图案、图形、颜色、动画和声音。
所述系统，即所述模拟单元、确定单元、评估单元、以及对于某些实施例而言的使用单元和/或显示单元被设计为能够实现根据本发明的方法的所有上文所述的实施例。
当然，本领域技术人员将认识到本文当中已经引用的速度和速度限制值具有等价值，可以将其转换成转速或转速极限值或者转矩或转矩极限值。类似地，本领域技术人员将认识到在距离、时间和速度之间具有充分已知的关系，因而文中引用的时间和时间段在位置和距离当中具有等价值。本领域技术人员还将认识到，可以根据本发明的方法的不同实施例修改上文的系统。本发明还涉及机动车1，例如卡车或公共汽车，其包括至少一个根据本发明的用于变速器模式的系统。
本发明不限于上文所述的本发明的实施例，而是涉及并且包括处于所附独立权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (21)

1.一种用于选择在一路段的行程内车辆(100)中的变速器模式的方法，其特征在于：
-对所述车辆(100)在所述路段的所述行程内的实际速度的至少一个未来速度轮廓曲线Vsim进行模拟，其中，所述模拟是当所述路段处于所述车辆(100)的前方时实施的，并且其中，所述模拟至少基于道路斜率；以及
-对所述车辆(100)前方的时间段Tapp1进行确定，针对所述车辆(100)，当前变速器模式被认为在所述时间段Tapp1内是适用的，其中，所述确定基于所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim，并且确保了在达到针对所述路段定义的最低容许速度Vmin和/或用于速度控制的设定速度Vset之前选择了较低变速器模式；
-对是否应当选择较低变速器模式进行评估，其中，如果所述适用时间段Tapp1短于第一阈值时间段Tlim，即Tapp1<Tlim，则应当选择根据所述评估的所述较低变速器模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
-所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim包括与滑行相关联的未来速度轮廓曲线Vsim_coast，其中，滑行构成了假设的最高齿轮位置；
-所述车辆在所述路段之前已经应用了滑行；并且
-对所述较低变速器模式的所述选择构成了所述滑行的中止。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述较低变速器模式的所述选择构成了从所述车辆(100)中的齿轮箱(103)的较高物理齿轮位置向较低物理齿轮位置的降档。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，当实施所述模拟时，所述时间段Tapp1开始于第一时刻T1，并且，当所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim降至所述最低容许速度Vmin以下时，所述时间段Tapp1终止于第三时刻T3。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，当实施所述模拟时，所述时间段Tapp1开始于第一时刻T1并终止于第二时刻T2，所述第二时刻T2构成了紧接着处于第三时刻T3之前的时刻，在所述第二时刻T2上，所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim下降至用于所述车辆(100)中的速度控制的设定速度Vset以下，其中，所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim在所述第三时刻T3上降至所述最低容许速度Vmin以下。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，在所述时间段Tapp1结束之后，所述车辆(100)将发生根据所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim的力不足。
7.根据权利要求4-5中任一项所述的方法，其中，至少部分地基于与所述车辆(100)中的速度控制系统相关联的信息来确定所述最低容许速度Vmin的幅值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过所述速度控制系统来实现对所述最低容许速度Vmin的所述幅值的所述确定。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的方法，其中，所述最低容许速度Vmin的所述幅值与由所述速度控制系统采用的参考速度Vref相关联。
10.根据权利要求7-8中任一项所述的方法，其中，所述最低容许速度Vmin的所述幅值与所述车辆(100)的当前实际速度Vact相关联。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其中，动态地改变所述最低容许速度Vmin的所述幅值。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述道路斜率是从地图数据与定位信息的组合获得的。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，所述道路斜率是由速度控制系统提供的，所述速度控制系统在对所述速度进行控制时采用地图数据和定位信息。
14.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述道路斜率对应于所述车辆(100)实质上在实施所述模拟时的第一时刻T1处遇到的道路斜率。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中，已经基于以下组中的至少一个信息类型确定了所述道路斜率：
-基于雷达的信息；
-基于摄像机的信息；
-从所述车辆以外的车辆获得的信息；
-早前存储于所述车辆内的道路斜率信息和定位信息；以及
-从与所述路段相关联的交通系统获得的信息。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中，在所述时间段Tapp1结束之后，所述评估确定将必须向所述车辆(100)中的发动机(101)请求转矩，从而使得所述实际速度Vact将维持高于所述最低容许速度Vmin。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其中，所述第一阈值时间段Tlim的长度使得有时间做出对所述较低变速器模式的所述选择并给出所述较低变速器模式中的转矩，而不会降至所述车辆(100)中的所述最低容许速度Vmin和/或用于速度控制的设定速度Vset以下。
18.一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序代码在计算机中运行时，所述程序代码指示所述计算机执行如权利要求1-17中的任何一项所述的方法。
19.一种计算机程序产品，其包括计算机可读介质和根据权利要求18所述的计算机程序，其中，将所述计算机程序结合到所述计算机可读介质内。
20.一种用于选择在一路段的行程内车辆(100)中的变速器模式的系统，其特征在于：
-模拟单元，所述模拟单元被布置为模拟所述车辆(100)在所述路段的行程内的实际速度的至少一个未来速度轮廓曲线Vsim，其中，所述模拟是在当所述路段处于所述车辆(100)的前方时实施的，并且其中，所述模拟至少基于道路斜率；以及
-确定单元，所述确定单元被布置为对所述车辆(100)前方的时间段Tapp1进行确定,针对所述车辆(100)，当前变速器模式被认为在所述时间段Tapp1内是适用的，其中，所述确定基于所述至少一个未来速度轮廓曲线Vsim，并且确保了在达到针对所述路段定义的最低容许速度Vmin和/或用于速度控制的设定速度Vset之前选择了较低变速器模式；
-评估单元，所述评估单元被布置为对是否应当选择较低变速器模式进行评估，其中，如果所述适用时间段Tapp1短于第一阈值时间段Tlim，即Tapp1<Tlim，则应当选择根据所述评估的所述较低变速器模式。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述系统包括显示单元，所述显示单元被布置为在认为适于选择所述较低变速器模式的情况下将所述较低变速器模式呈现给所述车辆(100)的驾驶员。
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