CN108025748A - 对机动车辆的速度控制 - Google Patents

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CN108025748A CN201680053563.4A CN201680053563A CN108025748A CN 108025748 A CN108025748 A CN 108025748A CN 201680053563 A CN201680053563 A CN 201680053563A CN 108025748 A CN108025748 A CN 108025748A
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Abstract

本发明涉及一种控制机动车辆(100)的方法，其包括以下步骤：检测待行驶的路段(305)；检测驾驶员意愿，其指示出在行驶该路段(305)时的期望的平均速度(310)；依赖于驾驶员意愿按如下方式确定针对该路段(305)的速度曲线(215)，使得平均速度(310)至少相应于驾驶员意愿并且机动车辆(100)的用于驶过该路段(305)的能耗尽可能最小化；并且基于所确定的速度曲线(215)控制机动车辆(100)在路段(305)上的速度(310)。

Description

对机动车辆的速度控制
技术领域
本发明涉及对机动车辆的速度控制。本发明尤其是涉及优化消耗的速度控制。
背景技术
机动车辆的纵向控制通常按如下方式控制机动车辆的驱动马达，即，遵循预定的速度。在一种实施方式中，附加地监控与在前面行驶的机动车辆的间距，并且在必要时调整速度，以便将间距保持在预定的阈值以上。
DE 10 2005 045 891 B3建议，按如下方式将机动车的速度控制在预定的最小速度与最大速度之间，使得用于驱动机动车辆的内燃机处在尽可能有利于消耗的运行状态。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于机动车辆的速度控制的进一步改进的技术。本发明借助独立权利要求的主题解决该任务。从属权利要求描绘了优选的实施方式。
用于控制机动车辆的方法包括以下步骤：检测要驶过的路段；检测驾驶员意愿，其指示出在驶过该路段时的期望的平均速度；依赖于驾驶员意愿按如下方式确定针对该路段的速度曲线，使得平均速度至少相应于驾驶员意愿并且机动车辆的用于驶过该路段的能耗尽可能最小化；并且基于所确定的速度曲线控制机动车辆在该路段上的速度。
驾驶员意愿尤其是可以包括一种预给定，其适用于多个路段，尤其是行驶路径的所有路段。优选的是，该预给定不以常规方式借助油门踏板给出，而是例如作为可以以预定的阶梯来实现的设定给出，例如低平均速度、中等平均速度或高平均速度。该设定通常在驶过路段期间不发生改变。机动车辆的实际的速度控制则借助所说明的方法执行，从而驾驶员不必再影响机动车辆的纵向调节(速度或加速控制)。
该方法特别有利地能与机动车辆的自主控制结合或者整合到其中。在驾驶员仅须转向而不必再持续主动影响速度的机动车辆中，可以有益地将方法例如用作驾驶辅助。
速度曲线可以阶段式地偏离期望的平均速度。机动车辆或其驱动马达的有利的运行点可以在预给定的框架中被改进地操控，以便在遵循驾驶员意愿的情况下最小化能耗。尤其是可以以预定的方式遵照驱动马达的综合特征曲线。在此特别要注意的是，用于改变机动车辆的运行点的干预本身会造成一定的能耗。因此，本发明所基于的构思是，将用于改变机动车辆的运行状态所需的能耗与在改变之后的预计减少的能耗进行权衡。在另一实施方式中，驾驶员还可以表达对于所行驶的路段的最大平均速度的意愿，其中，按如下方式确定速度曲线，即，尽可能遵循驾驶员预给定，而同时使能耗尽可能低。
速度曲线可以按如下方式控制，即，依赖于适用的行驶阻力来引发驱动马达的加速度。在此，还可以考虑外部影响因素，例如顺风或逆风。优选地，以ADASIS(高级驾驶员辅助系统接口规范)数据的形式评估车辆轮缘处的信息，以便例如确定在当前的或即将到来的路段上的行驶阻力。在此，当前的确定或期望的值可以被处理，期望的值例如可以基于已知的起点和目标点借助地图数据(路段的地形)确定。
驾驶员意愿和行驶阻力首先影响速度曲线的确定；然而同样可以考虑的是其他影响，例如交通流量、车辆负载或地面特性。其他考虑的影响例如可以包括天气(雾、雨、冰雪等)。如果在路段上无法转变到预定的速度曲线，例如因为交通障碍的存在，那么可以使速度曲线与后续的路段相应地适配。因此在存在迟缓因素的情况下，例如在交通状况区段式地不通畅时，在某些情况下也可以遵循预先给出的平均速度。速度曲线的确定尤其是可以持续地、在理想状况下实时地执行，从而尽可能快速地并尽可能全面地考虑对机动车辆的速度的动态影响。在一种实施方式中，还可以由驾驶员预先给出最大平均速度，从而在尽可能快速乘驾的意义上确定速度曲线。
该方法既可用于牵引运行或部分负载运行，也可用于滑行运行。优选地，该方法始终是主动的，以便在确定速度曲线时尽可能考虑所有对机动车辆的速度或加速能力起作用的外部影响。
有利地，该方法与其效率依赖于运行点而有所不同的驱动马达相结合地使用。运行点可以特别地包括转速和/或输出的转矩。这种关系也可以作为特征被该方法考虑，以便确定速度曲线。
因此，可以基于静态的(例如驱动马达的消耗特征、与速度有关的空气阻力)和/或动态的(当前的行驶阻力、当前的平均速度、交通流量)数据按如下方式确定速度曲线，即，尽可能遵循或甚至低于根据预定的平均速度或根据要遵循的到达时间的驾驶员意愿。用于乘驾所需的能源在此优选通过该方法被最小化。驾驶员意愿同样决定能耗，这是因为更快速的乘驾通常伴随着更强烈/更频繁的加速，这可能是能耗大的。
此外，优选地检测另外的驾驶员意愿，其中，依赖于该另外的驾驶员意愿要么有利于提高平均速度地要么有利于最小化能耗地确定速度曲线。例如，可以支持以下分级：运动(在整个路径上最大的允许速度和最大加速度)、标准优化(中等的平均速度和高加速度)、标准(预定的最小平均速度和平均加速度)和节能(预定的最小平均速度和优化的加速度)。
借助另外的驾驶员意愿，驾驶员可以对他是否想要优先给出机动车辆的快速乘驾还是经济运行进行影响。这两个准则在确定速度曲线时可能是矛盾的。因此驾驶员可以如下程度地进行影响，即，对其中一个优化目标或另一个优化目标强烈地加权重。
在一种实施方式中，机动车辆的驱动系的比能耗依赖于机动车辆的加速度和速度，其中，能耗被最小化，其方式为，有针对性地使用加速度，以便将机动车辆带入带有减小的比能耗的速度中。
在此，比能耗表示为了使机动车辆在预定的运行点运行确定的持续时间或者以确定的效果运行需要多少能源。例如，借助化石燃料驱动的机动车辆中的比能耗可以用燃料克数每小时或燃料克数每行驶公里来表示。在能电驱动的机动车辆的情况下，比能耗可以以千瓦每小时或千瓦每驶过公里表示。其他单位同样是可能的。运行点可以包括例如速度、挂入的挡级或者驱动马达的转速。如果对比能耗在路段上或在路段上的行驶时间进行积分，则得到用于驶过路段的能耗。
加速度一般是正的，但也可以是负的(减速)。与保持预定的速度相比，为了使机动车辆从低速度带到高速度通常需要较高的比能耗。另一方面，比能耗在速度较高的情况下比在速度较低的情况下更低。
优选地，对由加速度引起的附加的能耗与在提高的速度的情况下依赖于能以提高的速度驶过的距离而定的减小的能耗进行权衡。能驶过的距离的终点通常等同于路段的终点。路段优选地被确定为使得机动车辆能够在保持不变的条件下于路段上运行。例如，路段可以具有一致的速度限制或一致的下坡，如下面要更详细地讨论的那样。一般来说，机动车辆加速越强烈，则加速阶段期间的比能耗就越高。如果在随后的速度保持不变的阶段期间的比能耗小于加速阶段之前，则可以抵消加速期间的附加的能耗，其前提是：能以提高的速度驶过的距离是足够长的。
在一个特别优选的实施方式中，确定用于首先以不同强度的加速度和可能的不同大小的速度驶过路段的能耗，并且优选的是确定加速度和速度的如下组合，其在遵循平均速度的预给定的情况下需要最小的能耗。该选择尤其可以基于上述的另外的驾驶员意愿来执行。找到的组合然后作为速度曲线被进一步处理。
在另一实施方式中，机动车辆的驱动系的比能耗依赖于速度和路段的上坡，并且通过尽可能以带有减小的比能耗的速度驶过坡的方式使能耗最小化。由驱动系实现的加速度在这种情况下可能小到使得机动车辆失去速度。
坡通常是正的，但也可以是负的(下坡)。可能有益的是，以提高的速度驶过下坡，例如以便积累用于后续的上坡的动量。然而，这通常只在预定的界限内适用，从而速度提升优选同样是受限的。另外，尤其是在下坡中加速时必须要注意速度限制。
在又一实施方式中，针对彼此相邻的路段共同地确定速度曲线。为此，检测与当前路段相邻的路段，并且按如下方式共同地确定路段上的速度曲线，使得在两个路段上的能耗之和尽可能地最小化。因此，例如在下坡期间，机动车辆的速度可以以预定的加速度上升，而在随后的上坡上的速度又逐渐降低。能耗之和可以通过考虑多个路线段而总体上减少。考量多个路段也可以包括预定的行驶路径(总路径)的多个路段，特别是所有路段。
在另一实施方式中，针对两个彼此相邻的路段分别预先给出速度带和速度曲线。速度带可以表示针对机动车辆将采用的速度的上限和下限。如果在路段上确定的速度曲线处于这些界限之外，则优选地对一个或多个后续路段的速度曲线进行自动适配。为此，后续路段的速度带可以相应地改变。如果在第一路段上的速度曲线例如低于下限，则可以提升后续路段的上限或下限，以便能够补偿在第一路段上的时间损失。上限的提升可能受到路段上适用的交通管理的限制。
在又一实施方式中，机动车辆的驱动系包括具有多个挡级的换挡变速器。驱动系的比能耗在此依赖于所挂入的挡级的切换以及所挂入的挡级本身。在通过有针对性地切换挡级使能耗最小化，从而使驱动系被带入到所挂入的、具有降低的能耗的挡级中。类似于上面给出的带有机动车辆的加速度和速度的示例，在此可以权衡的是，由切换挡级而增加的消耗是否预期地可以被切换后的较低的比能耗所抵消。挡级的一次或多次切换可以是加速或减速阶段的一部分。
一般来说，机动车辆的比能耗受多个因数影响。因此，优选考虑这些因数中尽可能多个的因数，以便能够尽可能最优化消耗地进行速度控制。
此外优选的是，速度曲线按如下方式确定，即，不超过规定的最大速度。在另一优选实施方式中，基于速度相关的驾驶员意愿来确定机动车辆的平均速度的上限和下限，其中，速度曲线按如下方式确定，即，使得速度尽可能始终在上限与下限之间。通过将机动车辆的速度保持在预定的范围中，驾驶员可以强烈地感觉到快速乘驾。界限可以手动输入，也可以相对于预先给定的速度对称地形成速度带。上限可以对应于局部适用的速度限制或与之相差预定的量(例如，±5km/h或±2％)。在一个实施方式中，平均速度附加地确定为例如在上限与下限之间的算术平均值，并且速度曲线的速度与平均速度的偏差可以依赖于例如上述的另外的驾驶员意愿地最小化或定公差。
计算机程序产品包括程序编码机构，用于在计算机程序产品运行在处理装置上或者保存在能由计算机读取的数据载体上时执行前述方法。
设备包括：用于检测驾驶员意愿的输入装置，该驾驶员意愿指示在行驶路段时的期望的平均速度；用于按照根据前述方法确定速度曲线的处理装置；以及用于基于所确定的速度曲线控制机动车辆在路段上的速度的控制装置。
附图说明
参考附图更详细地说明本发明。在附图中：
图1示出机动车辆的示意图；
图2示出图1的机动车辆的示例性的比能耗；并且
图3示出图1的机动车辆的消耗示意图。
具体实施方式
图1示出机动车辆100的示意图。机动车辆100例如可以包括载客车辆或载货车辆，并且通常借助驱动系105驱动，其将任意形式的能源转化为机动车辆100的动能。驱动系105通常包括驱动马达110，其例如可以实施为电机或内燃机，并且包括变速器115，其尤其是可以包括带有多个能挂入的挡级的换挡变速器。
在机动车辆100上设置有用于机动车辆100的速度控制的设备120。设备120通常包括处理装置125，其尤其是可以构造为能编程的微电脑，并且包括控制装置130，其用于影响机动车辆100的驱动系105，尤其是影响驱动马达110、变速器115和/或制动系统(未示出)。附加地，优选设置至少一个输入装置135，借助该输入装置，机动车辆100的驾驶员可以表达一个或多个用于机动车辆100的速度控制的预给定。这些预给定尤其是可以包括优选平均速度和可能的首选项，即，是应当执行确实有利于减小能耗的速度控制还是应当执行有利于提高平均速度的速度控制。输入装置135可以包括例如踏板、开关或其他输入器件。
处理装置125设立成用于，针对机动车辆100待驶过的预定的路径来确定速度曲线，该速度曲线考虑到驾驶员的预给定。为此，路径通常被划分为一系列路段，针对它们分别适用相同的条件，也就是说(如果不发生情况所引起的变化)可以在恒定的外部条件下驶过这些路段。尤其是，在路段内的速度限制、上坡或下坡、转弯半径或街道级别可以是恒定的。
路径的确定和/或将路径分割为路段尤其是可以借助导航系统140的数据执行，导航系统优选包括用于确定机动车辆100的位置的定位装置145以及带有在机动车辆100的区域中的路径信息的数据库150。路径确定能够可选地由导航系统140方面或由处理装置125方面执行。在另一实施方式中，还可以设置扫描系统155，其扫描机动车辆100的周围环境中的信息并将其提供给处理装置125。扫描系统155优选包括传感器160和识别装置165。扫描系统155例如可以扫描与在前面行驶的机动车辆的间距、沿着行驶的路径的交通标志或来自机动车辆100的周围环境的其他的对于机动车辆的速度控制是重要的参数。
处理装置125设立用于，基于关于平均速度的驾驶员意愿和待驶过的路径或待驶过的路段来确定速度曲线，其一方面尽可能遵循驾驶员关于平均速度的预给定，而另一方面使机动车辆100在行驶路径时的能耗尽可能最小化。随后，处理装置125可以借助控制装置130实现被确定的速度曲线，也就是沿纵向方向按如下方式控制机动车辆100，即，使机动车辆在路径或路段上遵照被确定的速度曲线。
现在将结合随后的图2和图3更明确地说明在此所完成的方法。
图2示出了示意图200，其以曲线215示出比能耗205与另一运行参数210之间的关系。
在第一示例中，运行参数210涉及机动车辆100的速度。可以看到的是，比能耗205虽然首先随着速度提高而同样提高，但是随后再次稍稍下降，而在更高的速度的情况下再次提高。假如机动车辆100(在被确定的预给定内)不仅要尽可能快速而且要尽可能节约能源地行驶，则提供的是，选择在所示的鞍点处的速度。另一方面，为了达到鞍点必须耗费升高的能源。
在第二示例中，所示的关系也可以适用于驱动马达100的转速。转速通常不仅依赖于机动车辆100的速度，而且还依赖于变速器115中所挂入的挡级。然而挡级的改变同样可能是耗费能源的过程。
在其他示例中，运行参数210例如还包括启动速度、平均加速度、在路段起点处所挂入的挡级、在路段终点处所挂入的挡级、关于挡级的换挡过程的数量、启动转速、平均转速、启动转矩、平均转矩或喷射量。譬如机动车辆的车辆质量或空气阻力值这样的参数同样可以被考虑。
图3示出图1的机动车辆100的消耗示意图。在水平方向绘制了路段305，在竖直方向从上到下绘制了机动车辆100的速度310、比能耗205和能耗315。能耗315对应于比能耗205在路段上的积分。在所示的示意图中，针对第一示例使用虚线，针对第二示例使用实线。
在第一示例中，机动车辆100以保持不变的速度310行驶。比能耗205同样保持不变，并且能耗315线性提升直至达到路段305的终点处。
在第二示例中，机动车辆100首先加速，从而其速度310提升，并且随后以保持不变的速度310运行。比能耗205在加速期间比由第一示例得出的对照值更高，而在加速之后比由第一示例得出的对照值更低。能耗315在加速阶段急速提升，并且随后平缓提升。在达到路段305的终点时，第二示例的累积的能耗315比第一示例更小。
加速的投入是否能被抵消，尤其是依赖于在加速阶段之后还能驶过的路段305的长度，并且依赖于在加速阶段的终点处能耗315。此外，抵消的前提是，比能耗205在加速阶段之后比在加速阶段之前更小(对比图2)。
所建议的是，机动车辆100的速度曲线基于不同的因数确定，这些因数分别影响比能耗205。在此，尤其是遍查参数的不同组合，以便找到被证明为是最为有利的组合。在考虑到以上参考图2所说明的比能耗205与另一运行参数210之间的关系的情况下，可以确定最优化的速度曲线。
在另一实施方式中，可以在驶过路段时将预先计算出的和测得的参数值彼此对比。对比的结果可以被保存，以便可以更准确地执行后续的估算。例如，若证明了在预定的条件下遵照的速度曲线与预期的速度曲线相比要求更少的能源，那么可以在将来优选使用参数的这种特定组合。以类似方式，可以确定和保存负偏差，以便在将来避免不利的参数组合。得出的经验尤其是可以保存在数据库中。所说明的速度控制可以以这种方式以有学习能力的方式构造。基于这种保存的组合，例如可以以不同的用于确定各自的速度曲线的预给定驶过彼此相继的路段。例如可以以最小的速度驶过第一路段A，以最大的速度驶过后续的路段B，以平均速度驶过其他路段C和D(参见上文：挡级为标准、节能等)。不同的速度有利地涉及上限、下限和两者之间的平均，其中，界限可以例如在算法上预定或明确地基于驾驶员意愿或速度限制来预定。
通过所说明的技术，尤其是可能是的，机动车辆100的速度310在速度辅助或自主速度控制的框架中按如下方式控制，即，在路段上的能耗315尽可能最小化，而另一方面高于通过驾驶员要求的平均速度，或者低于驶过路段的所需的持续时间。在此，可以给予驾驶员如下可能性，即，在减小能耗与快速乘驾的可能矛盾的目标之间设置优先级，例如以权重参数的形式。此外，可以确定包括上限和下限的速度通道，速度在速度曲线中保留在上限与下限之间。
附图标记列表
100 机动车辆
105 驱动系
110 驱动马达
115 变速器
120 设备
125 处理装置
130 控制装置
135 输入装置
140 导航系统
145 定位装置
150 数据库
155 扫描系统
160 传感器
165 识别装置
200 示意图
205 比能耗
210 运行参数
215 曲线
305 路段
310 速度
315 能耗

Claims (10)

1.一种用于控制机动车辆(100)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：检测待行驶的路段(305)；检测驾驶员意愿，所述驾驶员意愿指示出在行驶所述路段(305)时的期望的平均速度(310)；依赖于所述驾驶员意愿按如下方式确定针对所述路段(305)的速度曲线(215)，使得所述平均速度(310)至少相应于所述驾驶员意愿并且所述机动车辆(100)的用于行驶所述路段(305)的能耗(315)尽可能最小化；并且基于所确定的速度曲线(215)地控制所述机动车辆(100)在所述路段(305)上的速度(310)。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：检测另外的驾驶员意愿，其中，依赖于所述另外的驾驶员意愿要么有利于提高平均速度(310)地要么有利于最小化能耗(315)地确定速度曲线(215)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述机动车辆(100)的驱动系(105)的比能耗(205)依赖于所述机动车辆(100)的加速度和速度(310)，并且能耗(315)被最小化，其方式是：有针对性地使用加速度，以便将所述机动车辆(100)带入具有减小的比能耗(205)的速度(310)中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，对由加速度引起的附加的能耗(315)与在提高的速度(310)的情况下依赖于能以提高的速度(310)行驶的距离而定的减小的能耗(315)进行权衡。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述机动车辆(100)的驱动系(105)的比能耗(205)依赖于速度(310)和路段(305)的坡并且能耗(315)被最小化，其方式为，尽可能以带有减小的比能耗(205)的速度(310)行驶所述坡。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其还包括：检测随后的路段(305)，其中，在第一路段(305)上的速度曲线(215)和在第二路段(305)上的速度曲线(215)共同地按如下方式确定，即，使在两条路段(305)上的能耗之和尽可能最小化。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述机动车辆(100)的驱动系(105)包括带有多个挡级的换挡变速器，其中，所述驱动系(105)的比能耗(205)依赖于所挂入的挡级的切换并依赖于所挂入的挡级，并且其中，能耗(315)被最小化，其方式为，有针对性地切换挡级，以便将所述驱动系(105)带入到所挂入的、具有减小的比能耗(205)的挡级中。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，基于与速度相关的驾驶员意愿地确定针对所述机动车辆(100)的平均速度(310)的上限和下限，并且按如下方式确定速度曲线(215)，使得速度(310)尽可能始终处在所述上限与所述下限之间。
9.一种带有程序编码机构的计算机程序产品，用于在所述计算机程序产品运行在处理装置上或者保存在能由计算机读取的数据载体上时执行根据前述权利要求中任意一项所述的方法。
10.一种设备，其包括：用于检测驾驶员意愿的输入装置(135)，所述驾驶员意愿指示出在行驶路段(305)时的期望的平均速度(310)；用于按照根据权利要求1至8中任意一项所述的方法确定速度曲线(215)的处理装置(125)；以及用于基于所确定的速度曲线(215)控制机动车辆(100)在所述路段(305)上的速度(310)的控制装置(130)。
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