CN104828088B - 自动发动机启停控制 - Google Patents

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Abstract

一种具有至少一个传感器的车辆系统，该传感器配置用于输出距离信号以及距离变化率信号。距离信号代表从主车辆到前方车辆的距离，距离变化率信号代表前方车辆相对于主车辆的距离变化率信息。处理装置配置为基于距离信号以及距离变化率信号输出控制信号。控制信号控制主车辆发动机启动。

Description

自动发动机启停控制
背景技术
当车辆停止时，关闭车辆发动机能够提高燃料经济性以及降低排放量。理想地，在驾驶员做出动力需求前发动机会再次启动。预测驾驶员动力需求的一些方式包括当驾驶员按压加速踏板(对于带有自动变速器的车辆)或当驾驶员驱动离合器以及换挡机构(对于带有手动变速器的车辆)。相对于在车辆操作中发动机持续运行的车辆而言，在做出动力需求之前重新启动发动机可使对驾驶员动力需求的快速响应与提高燃料经济性以及降低排放量得以平衡。
发明内容
根据本发明，提供一种车辆系统，包括：
至少一个传感器，其配置用于输出代表主车辆到前方车辆距离(range)的距离信号以及代表前方车辆相对于主车辆距离变化率信息的距离变化率信号；
处理装置，其配置为基于距离信号以及距离变化率信号输出控制信号，控制信号控制主车辆发动机启动。
根据本发明的一个实施例，其中处理装置配置为基于距离信号以及距离变化率信号来评估前方车辆相对于主车辆的运动。
根据本发明的一个实施例，其中处理装置配置为如果前方车辆的运动超出了预设阈值则输出控制信号。
根据本发明的一个实施例，其中处理装置配置为基于前方车辆的运动预测主车辆的动力需求。
根据本发明的一个实施例，其中处理装置配置用于在评估前方车辆运动之前确定主车辆是否停止以及前方车辆是否停止。
根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于响应所接收的控制信号而启动主车辆的发动机的发动机控制器。
根据本发明的一个实施例，其中处理装置配置用于确定前方车辆是否停止。
根据本发明的一个实施例，其中处理装置配置用于确定主车辆是否停止。
根据本发明的一个实施例，其中处理装置配置用于确定主车辆的发动机是否关闭。
根据本发明，提供一种方法，包括：
接收代表从主车辆到前方车辆距离的距离信号；
接收代表前方车辆相对于主车辆的距离变化率信息的距离变化率信号；
基于距离信号和距离变化率信号评估前方车辆相对于主车辆的运动；以及
如果前方车辆移动远离主车辆，则输出控制信号以控制主车辆的发动机启动。
根据本发明的一个实施例，其中如果前方车辆的运动超出了预设包络(envelope)则输出控制信号。
根据本发明的一个实施例，进一步包括根据控制信号启动主车辆的发动机。
根据本发明的一个实施例，进一步包括确定前方车辆是否停止。
根据本发明的一个实施例，进一步包括确定主车辆是否停止。
根据本发明的一个实施例，其中确定主车辆是否停止以及确定前方车辆是否停止发生在评估前方车辆运动之前。
根据本发明的一个实施例，进一步包括确定主车辆发动机是否关闭。
根据本发明的一个实施例，其中如果主车辆发动机是关闭的则输出控制信号。
根据本发明的一个实施例，其中从至少一个位于主车辆上的传感器接收距离信号以及距离变化率信号。
根据本发明，提供一种主车辆，包括：
发动机；
至少一个传感器，其配置用于检测前方车辆以及输出代表与前方车辆距离的距离信号以及代表前方车辆相对于主车辆距离变化率信息的距离变化率信号；
处理装置，其配置为基于距离信号以及距离变化率信号评估前方车辆相对于主车辆的运动，以及如果前方车辆运动超出了预设包络则输出控制信号；以及
发动机控制器，其配置用于响应所接收的控制信号而启动发动机。
根据本发明的一个实施例，其中处理装置配置为基于前方车辆的运动来预测主车辆的动力需求。
附图说明
图1示出了带有基于前方车辆运动来预测驾驶员动力需求的系统的主车辆；
图2示出了为了满足驾驶员需求而启动主车辆发动机的示例性系统；
图3是示例性程序的流程图，该程序可以由图2中系统的一个或多个部件使用；
图4A是示出前方车辆移动远离主车辆时的示例距离以及距离变化率数据的曲线图；
图4B是示出前方车辆以一种不会引起主车辆发动机启动的方式移动并且随后停止时的示例距离和距离变化率数据的曲线图。
具体实施方式
示例性车辆系统包括至少一个配置用于输出距离信号以及距离变化率信号的传感器。距离信号代表了从主车辆到前方车辆的距离，距离变化率信号代表了前方车辆相对于主车辆的距离变化率的信息。处理装置配置为基于距离信号以及距离变化率信号输出控制信号。控制信号控制主车辆发动机启动。利用这样的系统，当主车辆要停止时，可以关闭主车辆发动机。发动机保持关闭直至前方车辆开始行驶远离主车辆。如下面所述，随着前方车辆行驶远离主车辆，系统不再诠释前方车辆的所有运动。这样，该系统可以解释“误报”，该“误报”是由例如前方车辆向前移动随后在较短的距离内再次停止所触发的，这种情况在交通信号灯处或在停停走走的交通状况下发生。
附图中所示的系统可以采用多种不同的形式，并且可以包括多种和/或备用的部件和设备。尽管示出了示例性系统，所示的示例性部件其目的并非限制性的。实际上，可以利用额外的或可选的部件和/或实施方式。
如图1所示，其示出了主车辆100以及前方车辆105。主车辆100以及前方车辆105可以是任何类型的乘用车或商用车，例如小汽车、货车、越野车、跨界车(crossovervehicle)、牵引式挂车等。当两个车辆都停止并且主车辆100停在前方车辆105正后方时，主车辆100的发动机110可以关闭。当主车辆100停止时，其可以监测前方车辆105的运动。这可以包括利用一个或多个车载传感器120来确定与前方车辆105的距离。这个距离可以称作前方车辆105相对于主车辆100的“距离”。相同或不同的传感器120可以进一步地确定前方车辆105距离变化率信息。距离变化率信息可以包括前方车辆105移动远离主车辆100的快慢程度。如下面所详述的，一旦距离和距离变化率的值超出了限定距离和距离变化率的值之间关系的预设包络，在确定前方车辆105正在移动远离主车辆100的情况下，主车辆100的发动机110可以启动。预设包络可以消除当前方车辆105开始移动但又停止时(例如前方车辆105的驾驶员短暂地将他或她的脚从制动踏板移开，并且随后重新实施制动从而使前方车辆105再次完全停止)发生的“错误启动”。因此，主车辆100的发动机110在错误启动中仍保持关闭，不管前方车辆105相对轻微的运动而继续提供燃料经济性和排放量的受益。
现在参照图2，结合到主车辆100中的系统115包括至少一个传感器120、发动机控制器125以及处理装置130，系统115用于确定是否使发动机110起动。
传感器120可以包括任何数量配置用于产生容许主车辆100“看到”一个或多个其他机动车辆——例如前方车辆105——的信号的装置。传感器120的示例可以包括雷达传感器、激光雷达传感器、摄像机等。传感器120可以配置为基于主车辆100和前方车辆105之间的距离输出距离信号。相同的或不同的传感器120可以配置为基于前方车辆105的距离变化率信息输出距离变化率信号。
发动机控制器125可以配置用于控制发动机110的操作以及其他可能的动力传动系统部件，包括变速器。发动机110可以包括配置用于将燃料——例如汽油——转化为机械运动的内燃发动机110。发动机110可以包括一个或多个用于氧化燃料的燃烧室。被氧化的燃料可以在燃烧室内压缩和点火。每一个腔室内的燃烧都可以产生驱动活塞使轴旋转的力。发动机110可以包括任意数量的燃烧室。汽缸体可以限定燃烧室以及容纳构成发动机110的活塞和轴。汽缸体可以由例如铁、铝合金或任何可以将热量传递给流经汽缸体的发动机冷却剂的其他材料而铸造。发动机控制器125可以控制上述燃烧正时。而且，发动机控制器125可以配置为从主车辆100的各种部件和/或子系统接收输入。
处理装置130可以包括任意数量配置用于预测主车辆100的动力需求的装置。一种预测动力需求的方式是评估前方车辆105相对于主车辆100的运动并且基于距离信号所代表的距离以及距离变化率信号所代表的距离变化率信息来确定是否启动发动机110。如果处理装置130确定应该启动发动机110，那么处理装置130可以配置为输出命令发动机110启动的控制信号。控制信号可以提供给例如发动机控制器125。在一个可选实施方式中，处理装置130可以结合到发动机控制器125中，这意味着发动机控制器125可以接收和处理距离信号以及距离变化率信号，同样也可以基于那些信号来确定是否启动发动机110。在一种可能的方法中，处理装置130可以配置为将由距离以及距离变化率信息所代表的前方车辆105的移动与预设包络比较，并且如果前方车辆105的运动超出了预设包络就输出控制信号从而命令发动机110启动。
控制装置130可以配置为在评估前方车辆105移动之前移除初始停止间隔(距离)。下面的等式1说明了一种移除初始停止距离的方式：
range低-通(k)＝α·range低-通(k-1)+(1-α)·range(k)
rangem(k)＝range(k)-range低-通(k) (1)
可以将包络与距离变化率以及等式(1)中修正的距离(rangem)比较。下面阐述了圆的一个象限(等式(2))的示例包络。
rangem 2+rangerate2＞R，如果rangem和rangerate大于等于零 (2)
在等式1和2中，range低-通(k)为容限，即在主车辆判定是否启动发动机之前前方车辆可以移动的距离；k指的是本次评估的数据，k-1为上次评估的数据；α为校准值；range(k)为当前测量距离；rangerate为距离变化率；R为包络半径。
除了预测主车辆100的动力需求以及评估前方车辆105的运动，处理装置130可以进一步配置用于确定主车辆100、前方车辆105或二者是否停止。处理装置130可以利用传感器120——例如全球定位系统(GPS)传感器120或示速器——确定主车辆100是否停止。可选地，处理装置130可以接收车轮速度测量或代表主车辆100的速度的另一数值。在一些情况下，处理装置130可以从一个或多个传感器120的数值获取主车辆100的速度。处理装置130可以配置为基于传感器120输出的距离和/或距离变化率信号来确定前方车辆105是否停止。例如，如果前方车辆105的距离变化率是零或如果主车辆100与前方车辆105之间的距离是不变的，那么处理装置130可以确定前方车辆105已停止。在一些示例中，在决定主车辆100的发动机110是否关闭或启动之前，处理装置130可以确定前方车辆105和主车辆100是否都停止。而且，处理装置130可以配置为在尝试预测任何动力需求之前确定主车辆100的发动机110是否关闭。换言之，如果主车辆100的发动机110是关闭的，处理装置130可以只评估前方车辆105的运动，从而例如确定是否启动主车辆100的发动机110。
通常，计算机系统和/或装置——例如处理装置130——可以采用任何数量的计算机操作系统，包括但不限于各种版本和/或各种变体的福特同步(Ford)操作系统、微软操作系统、Unix操作系统(例如由加利福尼亚州的红木海岸甲骨文公司发行的操作系统)、由纽约阿蒙克IBM发行的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统、由加利福尼亚州的苹果公司发行的Mac OS X以及iOS操作系统、由加拿大滑铁卢RIM公司发行的黑莓OS以及由开放手机联盟开发的Android操作系统。计算装置的示例包括但不限于车载的车辆计算机、计算机工作站、服务器、台式机、笔记本、便携式电脑或掌上电脑或一些其他计算系统和/或装置。
计算装置通常包括电脑可执行指令，其中这些指令可以由一个或多个例如上面所列类型的计算装置执行。计算机可执行指令可以由计算机程序编译或解释，计算机程序采用多种编程语言和/或技术创建，这些编程语言和/或技术包括但并不限于单独地或组合的JavaTM、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl、等。通常，处理器(例如微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此执行一个或多个程序，包括这里所描述的一个或多个程序。这样的指令以及其他数据可以利用各种计算机可读介质存储和传送。计算机可读介质(也简称为处理器可读介质)包括任意非暂时性(例如有形的)的参与提供数据(例如指令)的介质，该数据可以由计算机(例如计算机处理器)读取。这样的介质可以采用多种形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他永久性存储器。易失性介质可以包括例如典型地构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。这样的指令可以通过一种或多种传输介质传输，包括同轴线缆、铜线和光纤，包括包含耦接于计算机处理器的系统总线的线缆。计算机可读介质的常规形式包括，如软盘、柔性盘、硬盘、磁盘、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、任何带有孔的其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或盒，或者任何其他计算机可读取的介质。
在一些示例中，系统元件可以作为计算机可读指令(例如软件)实施在一个或多个计算装置(例如服务器、个人电脑等)中，存储在相关的计算机可读介质(例如盘、存储器等)上。计算机程序产品可以包括存储在计算机可读介质用于实施此处所述功能的这样的指令。
图3是示例性程序300的流程图，该程序可以由图2中的系统115的一个或多个部件来实施。例如，程序300可以由处理装置130来执行。
在框305中，处理装置130可以接收距离信号。如上所述，距离信号可以由一个或多个传感器120产生并且可以代表主车辆100与前方车辆105之间的距离。而且，在一些情况下，初始距离可以设为零，以便考虑到修正的距离。
在框310中，处理装置130可以接收距离变化率信号。距离变化率信号可以由一个或多个传感器120产生并且可以代表前方车辆105的距离变化率信息。距离变化率信息的一个示例可以包括前方车辆105移动远离主车辆100的快慢程度。
在决策框315，处理装置130可以确定前方车辆105是否停止。处理装置130可以从传感器120输出的距离和/或距离变化率信号来确定前方车辆105是否停止。例如，如果前方车辆105的距离变化率是零或者如果主车辆100与前方车辆105之间的距离是不变的，那么处理装置130可以确定前方车辆105停止了。如果前方车辆105停止了，那么程序300可以在框320中继续。否则，程序300可以返回到框305。
在决策框320中，处理装置130可以确定主车辆是否停止。例如，处理装置130可以依赖于传感器120——例如全球定位系统(GPS)传感器120或示速器——确定主车辆100是否停止。可选地，处理装置130可以接收车轮速度测量或代表主车辆100的速度的另一数值。在一些情况下，处理装置130可以从一个或多个传感器120的数值获取主车辆100的速度。如果处理装置130确定主车辆100停止，那么程序300在框325中继续。如果处理装置130确定主车辆100仍在移动中，程序300可以返回到框305中。
在框325中，处理装置130可以评估前方车辆105相对于主车辆100的运动。运动的评估至少部分基于从在框320中确定前方车辆105停止之后所接收到的额外的距离和距离变化率信号。如上所述，距离的增加(包括修正距离的增加)可以表明前方车辆105正在移动远离主车辆100。前方车辆105的距离变化率信息表明前方车辆105移动远离主车辆100的快慢程度。这样，距离(包括修正的距离)以及距离变化率信息可以用于评估前方车辆105的运动。
在决策框330中，处理装置130可以将前方车辆105的运动与预设阈值比较。例如，处理装置130可以应用例如等式(2)来确定距离以及距离变化率是否表明前方车辆105正在移动远离主车辆100，以一种表明主车辆100的驾驶员不久将作出动力需求的高可能性的方式。因此，如果前方车辆105的移动超出了预设阈值，那么程序300可以在框335中继续。如果前方车辆105的运动没有超出预设阈值，程序300可以返回到框325，从而可以评估前方车辆105额外的运动。
在决策框335中，处理装置130可以确定主车辆100的发动机110是否关闭。发动机110并非是在主车辆100每一次停止都关闭。在框340中，在命令发动机110启动之前，处理装置130首先确认发动机110确实是关闭的。如果是关闭的，程序300在框340中继续。如果发动机110仍然是启动的，那么程序300可以返回到框325。
在框340中，处理装置130可以输出命令主车辆100的发动机110启动的控制信号。向发动机控制器125提供控制信号，从而使发动机控制器125根据控制信号启动发动机110。
程序300在框340之后结束。可选地，程序300可以返回到框305或框340之后的另一个可能的框。
图4A是曲线图400A，其示出了当前方车辆105移动远离主车辆100时的示例性距离和距离变化率数据。图4B是曲线图400B，其示出了当前方车辆105以一种不应该引起主车辆100的发动机110启动的方式移动然后停止时的示例性距离和距离变化率数据。在曲线图400A和400B中，距离由Y轴代表，距离变化率由X轴代表。包络(405)以虚线示出。在图400A和400B中，前方车辆105的运动可以呈现为距离和距离变化率数据的函数。如图4A所示，超出包络405的运动可以引起主车辆100的发动机110启动。基于前方车辆105有限的运动，由于驾驶员可能不会从发动机110需求动力，因此落在短于包络405内的运动——如图4B中所示运动——可以引起发动机110保持关闭。
关于这里所述的程序、系统、方法、启发式等，应理解的是，虽然这样的程序等的步骤描述为按照一定的顺序排列发生，但这样的程序可以采用以这里描述的顺序之外的顺序执行所描述的步骤实施操作。进一步应该理解的是，某些步骤可以同时执行，可以添加其他步骤，或者可以省略这里所述的某些步骤。换言之，这里的程序的描述提供用于说明某些实施例的目的，并且不应该以任何方式解释为限制要求保护的发明。
相应地，应理解的是，上面的描述的目的是说明而不是限制。在阅读上面的描述时，除了提供的示例外许多实施例和应用都是明显的。本发明的范围应参照所附权利要求以及权利要求所享有的等效的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。可以预期的是，这里所讨论的技术将出现进一步的发展，并且所公开的系统和方法将可以结合到这样的进一步的实施例中。总之，应理解的是本发明能够进行修正和变化。在权利要求中所使用的所有术语旨在给予其最宽泛合理的解释以及应被本领域的技术人员理解为其最常用的意思，除非在这里做出了明确的相反的指示。特别是单数冠词例如“一个”、“该”、“所述”等，除非表述了明确相反的限制声明，否则应该理解为表述一个或多个所示的元件。
提供本发明的摘要从而容许读者快速确定所公开的技术方案的实质。应当理解的是，它并非用于解释和限制权利要求的范围或含义。此外，在前述的具体实施方式中，可以看出的是，为了精简本发明的内容，在各种实施例中将各种特征组合到一起。然而，该公开方法不应被解释为反映了所述的实施例比每个权利要求中所明确表述的需要更多的特征的意思。相反的，如所附权利要求中所反映的，发明的主题在于，比单个所公开的实施例中的所有特征少。因此，权利要求书在此结合到本说明书中，且每一权利要求都作为一个独立的保护主题而存在。

Claims (10)

1.一种用于发动机自动启停控制的车辆系统，包括：
至少一个传感器，其配置用于输出代表主车辆到前方车辆距离的距离信号以及代表前方车辆相对于主车辆距离变化率信息的距离变化率信号；
处理装置，其配置为基于距离信号以及距离变化率信号与限定距离和距离变化率的值之间关系的预设包络的比较而输出控制信号，控制信号控制主车辆发动机启动。
2.如权利要求1中所述的车辆系统，其中处理装置配置为基于距离信号以及距离变化率信号来评估前方车辆相对于主车辆的运动。
3.如权利要求2中所述的车辆系统，其中处理装置配置为如果前方车辆的运动超出了预设阈值则输出控制信号。
4.如权利要求2中所述的车辆系统，其中处理装置配置为基于前方车辆的运动预测主车辆的动力需求。
5.如权利要求2中所述的车辆系统，其中处理装置配置用于在评估前方车辆运动之前确定主车辆是否停止以及前方车辆是否停止。
6.一种用于发动机自动启停控制的方法，包括：
接收代表从主车辆到前方车辆距离的距离信号；
接收代表前方车辆相对于主车辆的距离变化率信息的距离变化率信号；
基于距离信号和距离变化率信号与限定距离和距离变化率的值之间关系的预设包络的比较来评估前方车辆相对于主车辆的运动；以及
如果前方车辆移动远离主车辆，则输出控制信号以控制主车辆的发动机启动。
7.如权利要求6中所述的方法，其中如果前方车辆的运动超出了预设包络则输出控制信号。
8.如权利要求6中所述的方法，进一步包括根据控制信号启动主车辆的发动机。
9.如权利要求6中所述的方法，进一步包括确定前方车辆是否停止。
10.如权利要求9中所述的方法，进一步包括确定主车辆是否停止。
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