CN106114510B - 自动车速控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动车速控制装置和方法。自动车速控制装置包括：检测单元，其检测本车辆和位于本车辆前面的前方车辆的位置信息；自动车速控制单元，其通过使用位置信息计算本车辆的当前位置的目标请求扭矩；自动车速建模单元，其生成自本车辆的当前位置起的预设区间期间的目标请求扭矩廓线；以及控制单元，其通过使用目标请求扭矩和目标请求扭矩廓线来控制本车辆的驱动。

Description

自动车速控制装置和方法
技术领域
本发明涉及自动车速控制装置和方法。
背景技术
最近，随着在驾驶期间对驾驶者方便性的需求日益增长，已经进行了对驾驶者辅助系统的研究。智能巡航控制(SCC)系统是使得车辆能够在没有驾驶者操作的情况下以预设速度自动行驶的系统。即，在本车辆(subject vehicle)的前面没有前方车辆的情况下，以驾驶者事先设置的速度自动控制本车辆，并且在前面有前方车辆的情况下，通过距离控制均匀地维持与前方车辆的距离。
例如，当前面存在前方车辆时，SCC系统基于本车辆和前方车辆之间的距离计算实时请求扭矩命令，并且根据实时请求扭矩命令驱动本车辆的动力源，以满足请求扭矩。
在该背景部分中公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明的背景的理解，因此它可能包含不构成在本国中对本领域技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供自动车速控制装置和方法，其具有如下优点：当采用智能巡航控制(SCC)系统的本车辆和前方车辆之间的距离等于或大于预定距离时，随时间预测和建模目标请求扭矩，并且通过使用建模的目标请求扭矩优化本车辆的燃料效率和操作状态。
本发明的示例性实施例提供一种自动车速控制装置，其包括：检测单元，其被配置为检测本车辆和位于本车辆前面的前方车辆的位置信息；自动车速控制单元，其被配置为通过使用位置信息来计算本车辆的当前位置的目标请求扭矩；自动车速建模单元，其被配置为生成自本车辆的当前位置起的预设区间期间的目标请求扭矩廓线；以及控制单元，其被配置为通过使用目标请求扭矩和目标请求扭矩廓线来控制本车辆的驱动。
位置信息可以包括本车辆和前方车辆之间的距离，以及本车辆和前方车辆的车速。
自动车速控制单元可以包括：速度控制单元，其被配置为通过使用位置信息来生成本车辆的加速扭矩命令；目标车速计算单元，其被配置为根据加速扭矩命令来计算目标车速；以及目标请求扭矩计算单元，其被配置为根据本车辆的当前车速和目标车速之间的差来计算目标请求扭矩。
自动车速建模单元可以包括：速度控制建模单元，其被配置为通过使用位置信息，输出预设区间期间的每个单位时间的本车辆的估计加速扭矩命令；目标车速估计单元，其被配置为根据估计加速扭矩命令，计算每个单位时间的目标估计车速，以生成目标车速廓线；以及目标请求扭矩估计单元，其被配置为根据分别对应于单位时间的目标估计车速之间的差，计算目标估计请求扭矩，以生成目标请求扭矩廓线。
当本车辆和前方车辆之间的距离大于预设基准距离时，可以激活速度控制建模单元。
自动车速控制装置还可以包括：参数测量单元，其被配置为将本车辆的车辆信息和本车辆所行驶的道路的坡度信息传输到目标请求扭矩计算单元和目标请求扭矩估计单元。
目标请求扭矩估计单元在每个单位时间处从参数测量单元接收坡度信息，并且校正目标请求扭矩廓线。目标请求扭矩大于0时，控制单元在预设区间期间，通过使用目标请求扭矩廓线来安排本车辆的驱动。
本发明的另一示例性实施例提供一种自动车速控制方法，其包括以下所述步骤：检测本车辆和位于本车辆前面的前方车辆之间的位置信息；通过使用位置信息来生成本车辆的当前位置的目标请求扭矩；根据位置信息来确定本车辆和前方车辆之间的距离是否大于预设基准距离；当本车辆和前方车辆之间的距离大于基准距离时，生成自本车辆的当前位置起的预设区间期间的目标请求扭矩廓线；确定目标请求扭矩是否大于预设下限值；以及当目标请求扭矩大于预设下限值时，通过使用目标请求扭矩廓线，安排基准区间期间的本车辆的驱动。
位置信息可以包括本车辆和前方车辆之间的距离，以及本车辆和前方车辆的车速。生成目标请求扭矩的步骤还可以包括：通过使用位置信息来生成本车辆的加速扭矩命令；根据加速扭矩命令来计算目标车速；以及根据本车辆的车辆信息、本车辆所行驶的道路的坡度信息以及本车辆的当前车速和目标车速之间的差，计算目标请求扭矩。
生成目标请求扭矩廓线的步骤还可以包括：接收位置信息，并且计算预设区间期间的每个单位时间的本车辆的估计加速扭矩；根据估计加速扭矩，计算每个单位时间的目标估计车速；以及根据本车辆的车辆信息、本车辆所行驶的道路的坡度信息以及与每个单位时间对应的目标估计车速之间的差，计算目标估计请求扭矩。
计算目标估计请求扭矩的步骤还可以包括：在每个单位时间处，根据坡度信息来计算目标估计扭矩。下限值为0。
一种包含由处理器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质可以包括：检测本车辆和位于本车辆前面的前方车辆之间的位置信息的程序指令；通过使用位置信息来生成本车辆的当前位置的目标请求扭矩的程序指令；根据位置信息来确定本车辆和前方车辆之间的距离是否大于预设基准距离的程序指令；当本车辆和前方车辆之间的距离大于基准距离时，生成自本车辆的当前位置起的预设区间期间的目标请求扭矩廓线的程序指令；确定目标请求扭矩是否大于预设下限值的程序指令；以及当目标请求扭矩大于预设下限值时，通过使用目标请求扭矩廓线，安排基准区间期间的本车辆的驱动的程序指令。
根据本发明的示例性实施例，当采用SCC系统的本车辆和前方车辆之间的距离等于或大于预定距离时，预测并建模基于时间的目标请求扭矩，并且可以通过使用建模的目标请求扭矩优化本车辆的燃料效率和操作状态。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例性实施例的自动车速控制装置的方框图。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的自动车速控制方法的流程图。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的目标请求扭矩、发动机扭矩和电动机扭矩的曲线图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，仅以说明方式示出并描述了本发明的某些示例性实施例。如本领域技术人员应当认识到的，所述实施例可以以各种不同方式进行修改而均不背离本发明的精神或范围。因此，附图和说明实质上将被认为是示例性而非限制性的。贯穿说明书，相同的参考编号指示相同的元件。
应当理解，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似的术语包括一般机动车辆，例如客运汽车(包括运动型多功能车辆(SUV))、公共汽车、卡车、各种商用车辆、水运工具(包括各种艇和船)、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源得到的燃料)。如在此提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，既有汽油动力又有电动力的车辆。
在此使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并非意图限制本发明。如在此使用的，单数形式“一”、“一个/一种”以及“该/所述”意在也包括复数形式，除非上下文另行清楚地指出。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所叙述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或它们的群组。如在此使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项目中的一个或多个的任何组合以及全部组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，否则词语“包括”及其变形例如“含有”或“包含”应理解为暗示包括所叙述的元素但不排除任何其他元素。此外，说明书中描述的术语“单元”、“部/器/件(-er)(-or)”、“模块”是指用于处理至少一个功能和操作的单元，并且能够通过硬件、软件或其组合来实现。
此外，本发明的控制逻辑可以被体现为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介，其包含可执行程序指令，可执行程序指令由处理器、控制器/控制单元等执行。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在联网的计算机系统中，使得计算机可读媒介以分布式方式例如由远程信息处理服务器或者控制器局域网(CAN)存储和执行。
在下文中，将参考附图更完整地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的自动车速控制装置的视图。
参考图1，根据本发明的示例性实施例的自动车速控制装置包括检测单元10、自动车速控制单元20、自动车速建模单元30、参数测量单元40和控制单元50。
检测单元10检测采用了智能巡航控制(SCC)系统的车辆(下文中被称为“本车辆”)和位于本车辆前面的车辆的位置信息。例如，检测单元10可以检测本车辆和前方车辆之间的距离以及基于前方车辆的速度的本车辆的相对速度。检测单元10可以包括雷达传感器。
根据设置在本车辆内的用于打开或关闭SCC系统的物理按钮(未示出)的操作以及位置信息，选择性地激活自动车速控制单元20。
例如，当车辆内的物理按钮被打开并且本车辆和前方车辆之间的距离大于针对SCC系统操作而设定的基准距离时，或者当本车辆的当前速度快于基准速度时，可以激活自动车速控制单元20。
自动车速控制单元20从检测单元10和参数测量单元40接收本车辆和前方车辆的位置信息、本车辆的车辆信息以及本车辆所行驶的道路的坡度信息，并针对本车辆的当前位置计算目标请求扭矩。
具体地，自动车速控制单元20包括速度控制单元22、目标车速计算单元24和目标请求扭矩计算单元26。速度控制单元22通过使用位置信息来计算本车辆的车速变化，即加速扭矩命令。
目标车速计算单元24根据加速扭矩命令，针对本车辆的当前位置计算下一个控制时间点(k+1)的目标车速(v(k+1))。目标请求扭矩计算单元26从参数测量单元40接收所测得的车辆信息以及本车辆所行驶的道路的坡度信息，并根据当前时间点处的车速(v(k))与下一个控制时间点(k+1)的目标车速(v(k+1))之间的差来计算用于跟随(follow)目标车速(v(k+1))的目标请求扭矩。
当在自动车速控制单元20被激活的状态下，本车辆和前方车辆之间的距离大于为了对车速建模而事先设定的基准距离时，激活自动车速建模单元30，并对自动车速控制单元20的操作进行建模。
自动车速建模单元30从检测单元10和参数测量单元40接收本车辆和前方车辆的位置信息、本车辆的车辆信息以及本车辆所行驶的道路的坡度信息，并生成从本车辆的当前位置开始的预设区间内的目标请求扭矩廓线(profile)。
为此，自动车速建模单元30包括速度控制建模单元32、目标车速估计单元34和目标请求扭矩估计单元36。速度控制建模单元32在预设基准时段期间，在每个单位时间处计算本车辆的估计加速扭矩命令。
目标车速估计单元34通过根据估计加速扭矩命令计算单位时间k+1、k+2……k+N中的每个的目标估计车速/v k+1、/v k+2……/v(k+N)，从而生成目标车速廓线。
目标请求扭矩估计单元36从参数测量单元40接收测得的车辆信息和坡度信息，并根据与单位时间(k+1、k+2……k+N)中的每个对应的目标估计车速(/v k+1、/v k+2……/v(k+N))之间的差来计算目标估计请求扭矩/τk+1、/τk+2……/τ(k+N)，以生成目标请求扭矩廓线。
这里，当存在基于车辆内的导航等的三维(3D)地图并且在每个单位时间k+1、k+2……k+N处更新坡度信息时，目标请求扭矩估计单元36可以通过使用对应的坡度信息来校正目标估计请求扭矩(/τk+1、/τk+2……/τ(k+N))。另一方面，当不存在3D地图时，可以基于当前时间点(k)的坡度信息来计算单位时间的目标估计请求扭矩(/τk+1、/τk+2……/τ(k+N))。
参数测量单元40测量本车辆的重量(m)、滚动阻力(Fr)、空气阻力值(Cd)作为车辆信息，并且测量道路倾斜角(θ(k))作为坡度信息。这里，参数测量单元40可以使用3D地图等测量坡度信息。
控制单元50通过组合(combine)目标请求扭矩(τ(k+1))和目标估计请求扭矩/τk+1……/τ(k+N))来控制车辆的驱动。控制单元50在本车辆的当前位置处，在下一个时间点(k+1)根据目标请求扭矩(τ(k+1))来驱动发动机和/或电动机。当目标请求扭矩(τ(k+1))大于预设下限值(例如，0)时，控制单元50通过使用下一个区间(k+2-k+N)期间的目标估计请求扭矩(/τk+2……/τ(k+N))，事先安排/调度(schedule)基于目标请求扭矩的加速和减速的发动机和电动机之间的动力分配、换档等。
在混合动力车辆的情况下，根据本发明的示例性实施例的控制单元50可以被包括在控制与行驶有关的各种系统(例如，发动机控制单元(ECU)、电动机控制单元(MCU)、变速器控制单元(TCU)、电池管理系统(BMS)和电流转换控制器(或低压DC/DC转换器(LDC)))以维持最优性能的混合动力控制单元中，或者可以包括与其连动的系统。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的自动车速控制方法的流程图，图3是示出根据本发明的示例性实施例的目标请求扭矩、发动机扭矩和电动机扭矩的曲线图。
参考图2，首先，打开本车辆内的SCC系统的物理按钮并激活自动车速控制单元20(操作S1)。接着，速度控制建模单元32确定本车辆和前方车辆之间的当前距离是否等于或大于预设基准距离(操作S2)。
当根据确定结果，本车辆和前方车辆之间的距离大于预设基准距离时，速度控制建模单元32被激活以计算在预设基准区间期间的每个单位时间(k+1、k+2……k+N)的估计加速扭矩命令。之后，目标车速估计单元34根据估计加速扭矩命令来计算单位时间(k+1、k+2……k+N)的目标估计车速(/v k+1、/v k+2……/v(k+N))，以生成目标车速廓线(操作S3)。
目标请求扭矩估计单元36根据目标估计车速(/v k+1、/vk+2……/v(k+N))来计算单位时间(k+1、k+2……k+N)的目标估计请求扭矩(/τk+1、/τk+2……/τ(k+N))，以生成目标请求扭矩廓线(操作S4)。
之后，控制单元50根据目标请求扭矩(τk+1)驱动本车辆，并且同时确定初始目标请求扭矩(τk+1)是否大于0(操作S5)。当根据确定结果，初始目标请求扭矩(τk+1)大于0时，控制单元50通过使用目标请求扭矩廓线事先安排在基准时段期间的车辆的驱动，并根据该安排控制车辆(操作S6)。这里，控制单元50可以通过使用自时间点(k+2)起的目标估计请求扭矩(/τk+2……/τ(k+N))来安排车辆的驱动。
例如，如图3中所示，控制单元50可以根据目标估计请求扭矩，事先安排在预设基准时段期间的发动机和电动机之间的动力分配。这里，(a)指示目标估计请求扭矩，(b)指示发动机扭矩，(c)指示电动机扭矩。
控制单元50可以提前识别目标估计请求扭矩(a)从加速改变到减速的时间点(T2)，并且因此可以确保换档所需的时间。控制单元50可以提前识别释放和连接发动机离合器的时间点，计算电池充电区间和充电量，以及准备发动机离合器的液压控制。此外，控制单元可以通过使用目标估计请求扭矩(a)平稳地控制实际目标请求扭矩。因此，可以提高车辆的燃料效率和行驶便利性。
虽然已经结合目前被视为实际的示例性实施例的内容描述了该发明，但将理解的是，本发明不局限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖被包括在随附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (12)

1.一种自动车速控制装置，包括：
检测单元，其被配置为检测本车辆和位于本车辆前面的前方车辆的位置信息；
自动车速控制单元，其被配置为通过使用所述位置信息来计算本车辆的当前位置的目标请求扭矩；
自动车速建模单元，其被配置为生成自本车辆的当前位置起的预设区间期间的目标请求扭矩廓线；以及
控制单元，其被配置为通过使用所述目标请求扭矩和所述目标请求扭矩廓线来控制本车辆的驱动，
其中，所述自动车速建模单元包括：
速度控制建模单元，其被配置为通过使用所述位置信息，输出所述预设区间期间的每个单位时间的本车辆的估计加速扭矩命令；
目标车速估计单元，其被配置为根据所述估计加速扭矩命令，计算每个单位时间的目标估计车速，以生成目标车速廓线；以及
目标请求扭矩估计单元，其被配置为根据分别对应于所述单位时间的目标估计车速之间的差，计算目标估计请求扭矩，以生成目标请求扭矩廓线。
2.根据权利要求1所述的自动车速控制装置，其中所述位置信息包括本车辆和前方车辆之间的距离，以及本车辆和前方车辆的车速。
3.根据权利要求1所述的自动车速控制装置，其中所述自动车速控制单元包括：
速度控制单元，其被配置为通过使用所述位置信息来生成本车辆的加速扭矩命令；
目标车速计算单元，其被配置为根据所述加速扭矩命令来计算目标车速；以及
目标请求扭矩计算单元，其被配置为根据本车辆的当前车速和目标车速之间的差来计算所述目标请求扭矩。
4.根据权利要求1所述的自动车速控制装置，其中当本车辆和前方车辆之间的距离大于预设基准距离时，激活所述速度控制建模单元。
5.根据权利要求1所述的自动车速控制装置，还包括：
参数测量单元，其被配置为将本车辆的车辆信息和本车辆所行驶的道路的坡度信息传输到所述目标请求扭矩计算单元和所述目标请求扭矩估计单元。
6.根据权利要求5所述的自动车速控制装置，其中所述目标请求扭矩估计单元在每个单位时间处从所述参数测量单元接收坡度信息，并且校正所述目标请求扭矩廓线。
7.根据权利要求1所述的自动车速控制装置，其中当目标请求扭矩大于0时，所述控制单元在所述预设区间期间，通过使用目标请求扭矩廓线来安排本车辆的驱动。
8.一种自动车速控制方法，包括以下所述步骤：
检测本车辆和位于本车辆前面的前方车辆之间的位置信息；
通过使用所述位置信息来生成本车辆的当前位置的目标请求扭矩；
根据所述位置信息来确定本车辆和前方车辆之间的距离是否大于预设基准距离；
当本车辆和前方车辆之间的距离大于基准距离时，生成自本车辆的当前位置起的预设区间期间的目标请求扭矩廓线；
确定目标请求扭矩是否大于预设下限值；以及
当目标请求扭矩大于预设下限值时，通过使用目标请求扭矩廓线，安排基准区间期间的本车辆的驱动，
其中，生成目标请求扭矩廓线的步骤包括：
接收所述位置信息，并且计算预设区间期间的每个单位时间的本车辆的估计加速扭矩；
根据估计加速扭矩，计算每个单位时间的目标估计车速；以及
根据本车辆的车辆信息、本车辆所行驶的道路的坡度信息以及与每个单位时间对应的目标估计车速之间的差，计算目标估计请求扭矩。
9.根据权利要求8所述的自动车速控制方法，其中所述位置信息包括本车辆和前方车辆之间的距离，以及本车辆和前方车辆的车速。
10.根据权利要求8所述的自动车速控制方法，其中生成目标请求扭矩的步骤还包括：
通过使用所述位置信息来生成本车辆的加速扭矩命令；
根据加速扭矩命令来计算目标车速；以及
根据本车辆的车辆信息、本车辆所行驶的道路的坡度信息以及本车辆的当前车速和目标车速之间的差，计算目标请求扭矩。
11.根据权利要求8所述的自动车速控制方法，其中计算目标估计请求扭矩的步骤还包括：
在每个单位时间处，根据坡度信息来计算目标估计扭矩。
12.根据权利要求8所述的自动车速控制方法，其中所述下限值为0。
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