CN106004875B - 自适应巡航控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自适应巡航控制系统。具体地，提供用于自适应巡航控制的系统和方法。所述方法包括接收关于车辆和交通信号之间的距离的信息、接收关于交通信号的状态的信息，以及基于车辆和交通信号之间的距离与交通信号的状态确定是否调节车辆的速度。

Description

自适应巡航控制系统
技术领域
本公开总体上涉及车辆的领域，并且更具体地涉及用于基于车辆间（V2V）信息以及车辆与基础设施间（V2I）信息来适应性地调节车辆的速度的方法和系统。
背景技术
如今的某些车辆可以结合从一个或多个车辆传感器接收的传感器数据来确定目标车辆速度。该目标速度可以通信至驾驶员，所述驾驶员可以基于由车辆系统向驾驶员提供的反馈根据需要调节节气门。但是这些系统不考虑诸如交通中的车辆之间的距离、到特定物体或基础设施的元件（诸如交通信号）的距离的多种重要因素，它们也不自动地调节车辆扭矩或速度以使燃料效率最大化。
因此，期望的是提供用于适应车辆巡航控制和速度或扭矩特征的改进的方法和系统。此外，结合附图以及前述技术领域和背景技术从后续的详细描述和所附权利要求中将显而易见到本发明的其它期望的特征和特性。
发明内容
提供一种用于自适应巡航控制的系统。所述系统包括：外部目标计算模块（EOCM），所述EOCM包括联接至存储器和接口的处理器，所述存储器包括用于改进车辆的燃料效率的指令；多个目标检测传感器；和通信模块，所述通信模块具有设置成感测第一车辆和第二车辆之间的距离的车辆间部分（V2V）和设置为感测第一车辆和基础设施元件之间的距离的车辆与基础设施间部分（V2I）。EOCM经由接口从通信模块接收数据并且被设置为基于所接收的数据自动地并且自适应地调节车辆的速度以便改进车辆的燃料效率。
提供一种用于改进车辆的燃料效率的外部目标计算模块（EOCM）。所述EOCM包括计算机处理器、联接至计算机处理器并且包括用于改进车辆的燃料效率的指令的存储器，以及联接至计算机处理器的接口。所述计算机处理器被设置为经由接口接收关于第一车辆和第二车辆之间的距离的信息（V2V数据）和关于交通信号的状态的信息（V2I数据）。所述处理器还设置为基于V2V数据和V2I数据处理储存在存储器中的指令以改进EOCM位于其内的车辆的燃料效率。
提供一种用于自适应巡航控制的方法。所述方法包括接收关于车辆和交通信号之间的距离的信息、接收关于交通信号的状态的信息，以及基于车辆与交通信号之间的距离和交通信号的状态确定是否调节车辆的速度。
本申请还提供了以下技术方案。
方案1. 一种用于车辆的自适应巡航控制系统，所述系统包括：
外部目标计算模块（EOCM），所述EOCM包括联接至存储器和接口的处理器，所述存储器包含用于改进所述车辆的燃料效率的指令；
多个目标检测传感器；以及
通信模块，所述通信模块具有设置为感测第一车辆和第二车辆之间的距离的车辆间部分（V2V）以及设置为感测所述第一车辆和基础设施元件之间的距离的车辆与基础设施间部分（V2I），其中所述EOCM经由所述接口从所述通信模块接收数据，并且被设置为基于所接收的数据自动地并且自适应地调节所述车辆的速度，以改进所述车辆的燃料效率。
方案2. 根据方案1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述V2I还被设置为确定交通信号的状态。
方案3. 根据方案1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述V2I还被设置为确定交通信号已处于具体状态的持续时间。
方案4. 根据方案1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述EOCM还被设置为基于交通信号的状态调节所述车辆的速度。
方案5. 根据方案1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述EOCM还被设置为基于交通信号已处于具体状态的持续时间调节所述车辆的速度。
方案6. 根据方案1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述V2V部分包括雷达、摄像机、GPS或声纳中的至少一者。
方案7. 根据方案1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述EOCM还被设置为与车体控制模块、发动机控制模块和变速器控制模块中的至少一者通信，以改进所述车辆的燃料效率。
方案8. 根据方案1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述EOCM还被设置为与牵引功率转换器模块和电池状态管理器中的至少一者通信，以改进所述车辆的燃料效率。
方案9. 一种用于改进车辆的燃料效率的外部目标计算模块（EOCM），所述EOCM包括：
计算机处理器；
存储器，所述存储器联接至所述计算机处理器，所述存储器包含用于改进所述车辆的燃料效率的指令；和
联接至所述计算机处理器的接口，其中所述计算机处理器被设置为经由所述接口接收关于第一车辆和第二车辆之间的距离的信息（V2V数据）和关于交通信号的状态的信息（V2I数据），其中，所述处理器被设置为基于所述V2V数据和所述V2I数据处理存储在所述存储器中的所述指令，以改进所述EOCM位于其内的车辆的燃料效率。
方案10. 根据方案9所述的EOCM，其中，所述V2I数据还包括关于所述车辆至基础设施目标之间的距离的信息。
方案11. 根据方案10所述的EOCM，其中，所述交通信号的状态是绿色、黄色或红色中的一者。
方案12. 根据方案9所述的EOCM，其中，所述处理器被设置为基于交通信号的状态的持续时间处理所述指令以确定是否调节与所述EOCM联接的车辆的速度。
方案13. 根据方案9所述的EOCM，其中，所述处理器被设置为基于交通信号的状态的持续时间处理所述指令以确定是否调节与所述EOCM联接的车辆的速度，所述交通信号的状态是绿色、黄色或红色中的至少一者。
方案14. 根据方案9所述的EOCM，其中，所述V2V数据还包括与所述EOCM联接的车辆与所述交通信号之间的距离。
方案15. 根据方案14所述的EOCM，其中，所述距离基于交通队列而定。
方案16. 一种用于自适应地调节车辆的速度的方法，所述方法包括：
由计算机处理器接收关于车辆与交通信号之间的距离的信息；
由所述计算机处理器接收关于所述交通信号的状态的信息；
由所述计算机处理器基于所述车辆与所述交通信号之间的距离和所述交通信号的状态确定是否调节所述车辆的速度。
方案17. 根据方案16所述的方法，其中，所述交通信号的状态是绿色、黄色或红色中的一者。
方案18. 根据方案16所述的方法，还包括由所述计算机处理器基于所述交通信号已处于所述状态的持续时间确定是否调节所述车辆的速度。
方案19. 根据方案16所述的方法，还包括由所述计算机处理器接收关于所述车辆和另一车辆之间的距离的信息。
方案20. 根据方案19所述的方法，还包括由所述计算机处理器基于所述车辆和另一车辆之间的距离确定在何处停止所述车辆。
附图说明
本公开将在下文结合附图描述，其中同样的附图标记表示同样的元件，并且
图1A是示出了根据各种实施例的示例自适应巡航控制系统的系统图；
图1B是根据各种实施例的外部目标计算模块的功能框图；以及
图2是根据各种实施例的用于利用自适应巡航控制系统调节车辆的运行的示例方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述在本质上是仅示例性的，并且不意图限制本发明或本发明的应用和使用。此外，没有由前述背景技术或以下详细描述中呈现的任何理论限制的意图。
参考图1A，示出了自适应车辆101巡航控制系统100。系统100结合在车辆101内，诸如在车辆101的电子器件和感测系统内。系统100包括多种目标或基础设施检测传感器102，诸如例如一个或多个雷达、一个或多个摄像机、GPS系统、声纳系统和任何其它合适的感测系统。
系统100还包括通信模块104，其被设置为感测：首先，从一个车辆101至诸如车辆101前方的车辆（未示出）的另一个车辆101的距离（V2V部分），以及其次，从车辆101至目标或基础设施的元件（例如交通信号或停车标志）的距离（V2I部分）。此外，V2I部分可以感测或检测交通信号的状态。
继续关注图1A并且简要参考图1B，系统100还包括外部目标计算模块（或“EOCM”）106。EOCM 106包括计算机系统或控制器，其通常包括处理器120、计算机可读存储器118和至少两个接口122和124。存储器118能够如通过总线或其它电子连接那样通信性地联接至处理器120。EOCM 106诸如由接口122联接至目标检测传感器102。EOCM 106还诸如由接口122联接至V2V和V2I通信模块104。因此，EOCM 106经由接口122至每个模块104与目标检测传感器102以及与V2V和V2I通信模块104通信。如下文所述，EOCM 106经由接口124与多种其它模块（例如，模块108、110、112、114和116）通信。
在各种实施例中，附加的传感器数据可以包括车轮转速传感器数据、混合动力电池（hybrid battery）传感器数据、驾驶员请求的扭矩、驾驶员请求制动、诸如来自GPS或其它导航系统的地图数据、驾驶员目的地数据等。
EOCM 106被设置为处理从通信模块104和目标检测传感器102接收的数据（以及其它数据，如上文所述），以考虑诸如交通中的车辆之间的距离、到特定目标或基础设施的元件（诸如交通信号）的距离、交通信号的状态（例如，绿色、黄色、红色）的多种因素，以及基于V2V和V2I数据自动地调节车辆扭矩和速度以使燃料效率最大化。为此，EOCM 106经由处理器120处理储存在存储器118中的指令。这些指令对应于下文关于图2描述的方法。
系统100还包括执行巡航控制方法的车体控制模块108，其中所述巡航控制方法例如是本领域公知的巡航控制方法。系统100还包括发动机控制模块110，其使得车辆发动机能够在行驶期间或当车辆101静止时被关闭以节约燃料。系统100还包括变速器控制模块，其基于车辆101的速度或信息（诸如由车辆101的驾驶员利用车辆101的仪表盘中的巡航控制接口输入的信息）或车辆101的期望速度允许变速器转变至（或保持在）最佳档位。
在车辆101包括电/汽油混合动力车辆101的情况中，在各种实施例中，系统100也包括牵引功率变换器模块114和电池状态管理器116，它们共同通过调节电池用于向车辆101供电的时间或持续时间来容许车辆101节约能量和燃料。例如，基于由EOCM 106处理的从目标检测传感器102和V2V和V2I通信模块104接收的数据，系统100能够吸收制动能量（例如，假设车辆101正接近停车点）以对电池再次充电从而获得最大持续时间。
现在参考图2，示出了用于利用自适应巡航控制系统来调节车辆101的运行的方法200。如本文所述，方法200由EOCM 106上的系统100实现，其基于这些处理操作向车辆101系统提供指令以指导车辆101的运行从而提高燃料效率。在目标或基础设施的元件是交通信号的背景中讨论方法200。如能够理解的那样，可以针对诸如停车标志、行人过街标志等的其它类型的目标或基础设施的元件实施相同或相似的方法200。
因此，从步骤202开始，EOCM 106基于所接收的数据和储存在存储器118中的指令估计或计算与车辆101关联的多种情况，如本文所述的那样，所述数据来自各种传感器（例如，目标检测传感器102、V2V和V2I通信模块104等）（步骤204）。EOCM 106还接受交通信号数据（例如，交通信号数据，诸如绿色、黄色和红色信号数据，信号处于具体的红色、黄色、绿色状态的持续时间，以及交通信号相对于车辆101的位置或方位）（步骤206）。EOCM 106还接收诸如交通队列中的车辆数量或与交通队列中的许多车辆至交通信号相关联的许多距离、车辆101至下一车辆的距离等的数据。这可以用诸如摄像机的目标检测传感器102完成。基于由EOCM 106接收的数据，EOCM 106计算至交通信号的距离、至另一车辆的距离等（步骤208）。
EOCM 106还确定交通信号是否处于绿色状态，并且如果是这样，执行返回步骤208，在该处EOCM 106计算至交通信号的距离，在各种实施例中包括：至信号的距离减去交通队列中的车辆数量（步骤210）。但是，如果交通信号不处于绿色状态，EOCM 106确定交通信号是否处于红色状态（步骤212），并且如果是这样，则EOCM 106确定交通信号已处于红色状态的时间是否低于阈值时间量（例如，基于车辆101的速度，车辆101安全地通过交通信号将需要花费的时间量）（步骤214）。
但是，如果EOCM 106确定交通信号不处于红色状态，那么EOCM 106确定交通信号已处于黄色状态的时间是否大于安全的阈值时间段（例如，基于车辆101的速度，车辆101安全地通过交通信号将需要花费的时间量）（步骤216）。如果未达到阈值时间段，那么EOCM106指示车辆101减速至停车（步骤218）并且响应于交通信号返回绿色状态，方法200返回步骤210（步骤220）。例如，EOCM 106可以基于交通型式选择减速方法。可以从改变混合动力系统的运行模式的方法、关闭车辆发动机的方法、使用再生制动的方法或使用传统摩擦制动的方法中选择减速方法。EOCM 106基于所选的方法指示车辆101。
另一方面，如果EOCM 106确定交通信号已处于黄色状态的时间大于安全的阈值时间段（意味着EOCM 106已确定车辆101能够安全地通过交通信号），那么EOCM 106计算车辆101必须加速或减速的目标速度以安全地通过交通信号（步骤230）。
基于这种计算，EOCM 106确定所计算的加速度或减速度是否在可接受的阈值安全限制内（步骤232）（例如，不大于速度限制并且不低于将妨碍交通的速度）。如果EOCM 106确定所计算的加速度或减速度是在阈值安全限制内，那么EOCM 106指示车辆101加速或减速至目标速度（步骤234），并且方法200返回步骤202。如果，倘若EOCM 106确定所计算的加速度或减速度不在阈值安全限制内，那么EOCM 106指示车辆101减速至停车（步骤236）并且当交通信号转变成绿色时方法200返回步骤202（步骤238）。
现在返回步骤214，并且在EOCM 106确定交通信号已处于红色状态的时间不低于阈值时间量的情况中，EOCM 106计算车辆101的速度（或减速度），使得车辆101将安全地通过交通信号（步骤222）。EOCM 106还确定所计算的速度或减速度是否在可接受的或阈值安全限制（例如，通常是预定的时间量）内（步骤224）。如果是这样，EOCM 106指示车辆101如在步骤222处所计算的那样加速或减速，并且方法200返回步骤202（步骤225）。另一方面，如果EOCM 106确定所计算的速度或减速度不在可接受的或阈值安全限制内，那么EOCM 106指示车辆101停车（步骤226），并且响应于交通信号转变为绿色，方法200返回步骤202（步骤228）。
返回步骤210，在EOCM 106替代地确定交通信号处于绿色状态的情况中，EOCM 106确定交通信号是否已占据绿色状态超出安全阈值的时间段（例如，以特定速度运动的车辆101通过交通信号将花费的时间）（步骤240）。倘若EOCM 106确定车辆101将不能够在交通信号转变为黄色之前通过交通信号，那么EOCM 106指示车辆101减速至停车（步骤242）并且响应于信号转变为绿色，方法200返回步骤202（步骤244）。
另一方面，在EOCM 106确定交通信号已处于绿色的时间段将允许车辆101加速（或保持其当前速度）以通过交通信号的情况中（步骤246），EOCM 106确定所计算的速度是否在可接受的安全阈值内（例如，在速度限制内）（步骤248），EOCM 106根据情况指示车辆101加速（或减速、或保持速度）以安全地且有效地通过信号（步骤250）。
但是，在存在相反情形并且速度不在可接受的安全阈值之内的情况中，EOCM 106指示车辆101减速至停车（步骤252），并且响应于信号转变为绿色，方法200返回步骤202（步骤254）。
因此，如本文所述的，系统100采集数据，诸如可由目标检测传感器102以及V2V和VIV传感器收集的数据，以确定对于车辆101朝向交通信号行驶的最佳方案。基于多种多样的因素（例如，交通信号状态、车辆101性能特性等）优化方案以使车辆101的燃料效率最大化。换言之，系统100自动地并且自适应地调节车辆101的速度、扭矩和性能特性以改进车辆101中的燃料经济性。
虽然在本发明的前述详细描述中呈现了至少一个示例性实施例，但应当理解的是，存在大量的变型。也应当理解的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、应用或构造。而且，前述详细描述将为本领域技术人员提供实施本发明的示例性实施例的方便的路线图，可以理解的是可以在示例性实施例中描述的元件的功能和布置中做出各种改变而不偏离如在所附权利要求及它们法律上的等价物中所陈述的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种用于车辆的自适应巡航控制系统，所述系统包括：
外部目标计算模块，所述外部目标计算模块包括联接至存储器和接口的处理器，所述存储器包含用于改进所述车辆的燃料效率的指令；
多个目标检测传感器；以及
通信模块，所述通信模块具有设置为感测来自交通队列中的至少一个其他车辆的信息的车辆间部分，以及设置为感测来自基础设施元件的信息的车辆与基础设施间部分，其中所述外部目标计算模块从所述车辆间部分接收来自所述车辆与基础设施间部分的表示交通信号的状态和交通信号已处于具体状态的持续时间中至少一者的数据和接收表示所述交通队列中在所述车辆前方的多个其他车辆的数据，并且所述外部目标计算模块被设置为基于所接收数据的分析自动地并且自适应地通过从多个方法中选择加速或减速方法来调节所述车辆的速度，以改进所述车辆的燃料效率，
其中所述多个方法包括改变混合动力系统的运行模式的方法、关闭车辆发动机的方法、使用再生制动的方法和使用摩擦制动的方法。
2.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述车辆与基础设施间部分还被设置为确定交通信号的状态。
3.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述车辆与基础设施间部分还被设置为确定交通信号已处于具体状态的持续时间。
4.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述车辆间部分包括雷达、摄像机、GPS或声纳中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述外部目标计算模块还被设置为与车体控制模块、发动机控制模块和变速器控制模块中的至少一者通信，以改进所述车辆的燃料效率。
6.根据权利要求1所述的自适应巡航控制系统，其中，所述外部目标计算模块还被设置为与牵引功率转换器模块和电池状态管理器中的至少一者通信，以改进所述车辆的燃料效率。
7.一种用于改进车辆的燃料效率的外部目标计算模块，所述外部目标计算模块包括：
计算机处理器；
存储器，所述存储器联接至所述计算机处理器，所述存储器包含用于改进所述车辆的燃料效率的指令；和
联接至所述计算机处理器的接口，其中所述计算机处理器被设置为经由所述接口接收关于交通队列中在所述车辆前方的其他车辆的总数的信息，和关于交通信号的状态的信息，其中，所述处理器被设置为基于所述交通队列中在所述车辆前方的多个其他车辆的总数的信息和所述交通信号的状态的信息的分析来处理存储在所述存储器中的所述指令，以从多个方法中选择加速或减速方法以改进所述外部目标计算模块位于其内的车辆的燃料效率，
其中所述多个方法包括改变混合动力系统的运行模式的方法、关闭车辆发动机的方法、使用再生制动的方法和使用摩擦制动的方法。
8.根据权利要求7所述的外部目标计算模块，其中，所述交通信号的状态的信息还包括关于所述车辆至基础设施目标之间的距离的信息。
9.根据权利要求8所述的外部目标计算模块，其中，所述交通信号的状态是绿色、黄色或红色中的一者。
10.根据权利要求7所述的外部目标计算模块，其中，所述处理器被设置为基于交通信号的状态的持续时间处理所述指令以确定是否增大或减小与所述外部目标计算模块联接的车辆的速度。
11.根据权利要求7所述的外部目标计算模块，其中，所述处理器被设置为基于交通信号的状态的持续时间处理所述指令以确定是否调节与所述外部目标计算模块联接的车辆的速度，所述交通信号的状态是绿色、黄色或红色中的至少一者。
12.根据权利要求7所述的外部目标计算模块，其中，所述交通队列中在所述车辆前方的多个其他车辆的总数的信息还包括与所述外部目标计算模块联接的车辆与所述交通信号之间的距离。
13.根据权利要求12所述的外部目标计算模块，其中，所述距离基于交通队列而定。
14.一种用于自适应地调节车辆的速度的方法，所述方法包括：
由计算机处理器接收关于交通队列中在所述车辆前方的其他车辆的总数的信息；
由所述计算机处理器接收关于所述交通信号的状态的信息；
由所述处理器基于交通队列中其他车辆的总数从多个方法中选择加速或减速方法，其中所述多个方法包括改变混合动力系统的运行模式的方法、关闭车辆发动机的方法、使用再生制动的方法和使用摩擦制动的方法；和
由所述计算机处理器基于所述交通信号的状态和所选择的加速或减速方法确定是否增大或减小所述车辆的速度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述交通信号的状态是绿色、黄色或红色中的一者。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括由所述计算机处理器基于所述交通信号已处于所述状态的持续时间确定是否增大或减小所述车辆的速度。
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