CN108216190A - 用于自主/自动驾驶车辆的预测性动力总成限制策略 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于自主/自动驾驶车辆的预测性动力总成限制策略。一种扩展的动力总成接口和策略，其用于自主驾驶控制器来基于对动力总成能量管理、子系统约束/限制以及未来性能的预测性评估，除了针对在未来时间的后续操作点的性能之外，控制在当前操作点处的动力总成扭矩（或车辆加速度/减速度）性能。该动力总成接口和策略适用于具有带有自主驾驶（AD）性能（全自动或半自动驾驶）的电气化动力总成控制的车辆（混合电动车辆（HEV）或纯电池电动车辆（BEV））。该动力总成接口和策略还可以与基于在目标车辆速度和传动装置下可用的内燃机扭矩的非电气化动力总成（常规的）系统一起使用。

Description

用于自主/自动驾驶车辆的预测性动力总成限制策略

相关应用的交叉引用

本申请要求2016年12月19日提交的编号62/436,050的美国临时申请的权益。上述申请的公开内容通过引用结合于本文。

技术领域

本发明一般涉及自主驾驶系统动力总成接口，其能够基于车辆的动力总成部件的当前和预测的性能来修改车辆的驾驶路径，以及基于动力总成部件的性能上的改变来提供动力总成部件的经更新的驾驶性能。

背景技术

在自主驾驶员控制器和动力总成控制器之间的当前的自主驾驶路径规划接口是在当前时间点处的简单动力总成扭矩（或车辆纵向加速度/减速度请求）。与巡航控制系统相比，这是一种类似类型的与动力总成控制器的接口，并且在动力总成不能够传递所请求的扭矩（或车辆加速度/减速度）以使得车辆能够行进于期望的自主驾驶路径的情况下可能导致不正确的车辆路径规划。这在车道改变或超车机动操作中是特别重要的，其中动力总成性能可能在车辆加速度方面突然改变或饱和，潜在地导致如在图1中在时间t1处示出的不安全情况。可能由于动力总成内的包括牵引驱动操作限制、高电压功率限制、热管理等的多种状况而出现该情况。典型的自主路径规划算法在不具有关于动力总成部件是否将能够满足目标分布（图1中所示）的未来（或预测性）知识的情况下，在当前车辆操作状态下的自主驾驶机动操作期间输出目标车辆加速度（或车轮扭矩）请求。如果动力总成部件在自主驾驶机动操作期间不能够满足目标车辆加速度命令，则在自主驾驶机动操作正被实行时一个现有的解决方案已经要更新到新的目标路径规划，或者将自主驾驶功能去激活、通知驾驶员并且在机动操作期间将对车辆的控制返还给驾驶员。当实行自主驾驶机动操作时，这不是最优的并且是潜在地不安全的。一个潜在的负面结果将是在另一个车辆正接近实行自主驾驶机动操作的车辆的同时在自主驾驶机动操作的超车部分期间（在时间t1期间）车辆加速度的损失。

因此，存在对于以下策略的需要，所述策略用于预测各种动力总成部件的性能，并且基于动力总成部件性能上的改变来更改车辆的自主驾驶路径，其中存在用于对全自主或半自主驾驶车辆的加速度/减速度控制的优化动力总成控制策略。

发明内容

本发明是一种扩展的动力总成接口和策略，其用以补充来自自主驾驶控制器的输入，以用于基于对动力总成能量管理、子系统约束/限制以及未来性能的预测性评估，除了针对在未来的后续操作点的性能之外，控制在当前操作点处的动力总成扭矩（或车辆加速度/减速度）性能。本发明适用于具有带有自主驾驶（AD）性能（全自动或半自动驾驶）的电动力总成控制的车辆（混合电动车辆（HEV）或纯电池电动车辆（BEV））。该概念可以扩展到基于在目标车辆速度和传动装置（gear）下可用的内燃机扭矩的非电气化动力总成（常规的）系统。

在一个实施例中，本发明是一种自主驾驶系统动力总成接口，其具有：自主驾驶控制器，其可操作用于将车辆配置成实行至少一个自主驾驶机动操作；动力总成控制器，其与自主驾驶控制器进行电通信的；以及，由所述动力总成控制器所控制的至少一个动力总成部件。所述动力总成控制器可操作用于计算所述动力总成部件的当前性能和所述动力总成部件的未来性能，以及所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成基于所述动力总成部件的当前性能以及所述动力总成部件的未来性能来实行所述自主驾驶机动操作。

所述自主驾驶系统动力总成接口还包括表示所述动力总成部件对车辆进行加速的性能的针对车辆加速度的至少一个预测性动态限制。自主驾驶控制器将所述车辆配置成基于针对车辆加速度的预测性动态限制使用所述动力总成部件来实行所述自主驾驶机动操作。

在实施例中，针对车辆加速度的预测性动态限制包括表示所述动力总成部件对所述车辆进行加速的性能的第一多个数据点，其中所述第一多个数据点中的至少一个表示在当前时间处的动力总成部件的性能，以及所述多个数据点中的另一个表示至少一个未来时间处的动力总成部件的性能。所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成在当前时间和未来时间两者处基于所述第一多个数据点使用所述动力总成部件来实行所述自主驾驶机动操作。动力总成控制器还在车辆实行所述自主驾驶机动操作时重新计算针对车辆加速度的预测性动态限制，以使得针对车辆加速度的预测性动态限制可以被改变，以及当针对车辆加速度的预测性动态限制被改变时，可以更改所述自主驾驶机动操作。

本发明的自主驾驶系统动力总成接口还包括针对车辆减速度的预测性动态限制，其表示动力总成部件对车辆进行减速的性能，并且所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成基于针对车辆减速度的预测性动态限制使用所述动力总成部件来实行所述自主驾驶机动操作。

针对车辆减速度的动态限制包括表示所述动力总成部件对车辆进行减速的性能的第二多个数据点，以及所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成在当前时间和未来时间两者处基于所述第二多个数据点使用所述动力总成部件来实行所述自主驾驶机动操作。所述动力总成控制器在所述车辆实行所述自主驾驶机动操作时重新计算针对车辆减速度的预测性动态限制，以使得针对车辆减速度的预测性动态限制可以被改变，以及当针对车辆减速度的预测性动态限制被改变时，可以变更所述自主驾驶机动操作。

本发明的自主驾驶系统动力总成接口的特征之一在于，如果动力总成部件的性能贯穿所述自主驾驶机动操作的进程而发生改变，则可以基于动力总成部件的性能而更改所述自主驾驶机动操作。附加地，如果动力总成部件不具有实行所述自主驾驶机动操作的性能，则所述自主驾驶机动操作可以被完全中止。

在实施例中，动力总成部件是具有牵引驱动马达运行限制和牵引驱动发电限制的至少一个驱动执行器，并且基于所述牵引驱动马达运行限制和牵引驱动发电限制来更改所述自主驾驶机动操作。

在另一个实施例中，动力总成部件是至少一个具有最大充电限制和最大放电限制的电池，以及基于所述最大充电限制和最大放电限制来更改所述自主驾驶机动操作。

在又一个实施例中，所述自主驾驶控制器更改所述自主驾驶机动操作以使得所述动力总成部件以最有效率的方式进行操作。

本发明的进一步的可适用性领域将根据以下所提供的详细描述而变得显而易见。应理解的是，当指示本发明的优选实施例时，详细描述和具体示例仅意图用于说明的目的并且不意图限制本发明的范围。

附图说明

本发明将根据详细描述和附图而被更全面地理解，在附图中：

图1是针对一个车辆超过另一车辆的操作特性和自主驾驶路径的示图，其中车辆的动力总成部件不具有用于车辆来完成机动操作的性能。

图2是根据本发明的实施例的自主驾驶系统动力总成接口的系统的示图。

图3是根据本发明的实施例的使用自主驾驶系统动力总成接口的针对一个车辆超过另一车辆的自主驾驶路径和操作特性的示图，其中该示图包括预测性动力总成性能窗口。

图4A是根据本发明的实施例的使用自主驾驶系统动力总成接口的针对一个车辆超过另一车辆的自主驾驶路径和操作特性的第一示图，其中该示图包括在第一位置中的预测性动力总成性能窗口，其随时间发生改变。

图4B是根据本发明的实施例的使用自主驾驶系统动力总成接口的针对一个车辆超过另一车辆的自主驾驶路径和操作特性的第二示图，其中该示图包括在第二位置中的预测性动力总成性能窗口，其随时间发生改变。

图5是根据本发明的实施例的用来沿着自主驾驶路径对车辆进行机动操作的车辆动力总成的自主驾驶路径和预测性车辆加速度和减速限制，其中该车辆具有自主驾驶系统动力总成接口。

图6是根据本发明的实施例的示范了由自主驾驶系统动力总成接口所实行的步骤的流程图。

具体实施方式

（一个或多个）优选实施例的以下描述在本质上仅是示例性的并且绝不意图限制本发明、其应用或使用。

本发明是自主驾驶系统动力总成接口，其能够基于车辆的动力总成部件的当前和预测的驾驶性能来修改车辆的驾驶路径，以及基于动力总成的性能上的改变或者车辆外部的环境上的改变（诸如道路坡度、车辆环境、道路表面状况、交通流量或交通时序信息）来提供经更新的驾驶性能。

在图2中，一般以10来示出具有自主驾驶系统动力总成接口的实施例的用于车辆的自主驾驶系统。系统10包括与动力总成控制器14进行电通信的自主驾驶车辆控制器12。自主驾驶车辆控制器12接收来自各种设备（诸如短程（SR）雷达16、长程（LR）雷达18、相机20以及激光雷达22）的输入，以使得各种自主驾驶机动操作可以由车辆来实行。由自主驾驶车辆控制器12从这些设备中的每个接收到的数据被用来制定用于车辆路径的计划，其中实行一个或多个自主驾驶机动操作以使得车辆行进于所述车辆路径。动力总成控制器14接收来自以下各项的输入：车辆驾驶员24、不同类型的车辆输入26（诸如但不限于，车辆速度、温度、大气压以及来自车辆的任何其他类型的期望输入）、底盘28以及各种道路数据30，并且将该信息用于能量管理以及用来提供各种动力总成部件32A-32D（诸如至少一个执行器，其在本实施例中是牵引驱动马达32A、电池32B、引擎32C和驱动系（driveline）部件32D）的操作策略。驱动系部件32D可以是车辆的驱动系中的任何部件，诸如变速箱或功率分流设备。

（诸如当车辆正行进时）车辆的动力总成部件32A-32D在未来的性能取决于多个因素，所述因素包括但不限于，牵引驱动限制（峰值/连续）、电池系统限制/充电状态（包括最大充电限制和最大放电限制）、热管理、动力总成操作状态等等。本发明的自主驾驶系统10扩展了车辆的动力总成系统和自主驾驶控制器12之间的接口，以使得由自主驾驶车辆控制器12和动力总成控制器14两者接收到的数据可以被用来提供对车辆路径的更精确规划，并且除了在未来的多个时间点之外，还在当前操作时间处基于动力总成部件32A-32D的性能潜在地更改车辆的路径，以使得自主驾驶机动操作可以被安全且无中断地完成，或者如果动力总成部件32A-32D不具有所要求的性能则中止自主驾驶机动操作，以使得车辆可以实行所要求的自主驾驶机动操作。这最小化了在自主机动操作期间由于纵向加速或减速性能的非预期损失所导致的潜在功能性安全危险。

自主驾驶控制器12还可以在动力总成系统的当前操作状况下并且基于所期望的自主驾驶路径在未来提供目标车辆加速度/减速度（或车轮扭矩）。除了针对车辆的即将来临的加速度要求而准备动力总成部件32A-32D之外，动力总成控制器14还使用期望车辆路径的信息和动力总成部件32A-32D的性能来优化能量管理和燃料效率。

上文所描述的各种步骤是对自主驾驶路径进行规划以及基于动力总成部件32A-32D的性能潜在地更改路径的部分，在图3中示出了其一个示例。图3包括示出了各种操作参数的五个阶段（一般分别以34A-34E来示出），所述各种操作参数被用作自主驾驶系统10（在图2中示出）的部分来创建第一车辆38A的期望的自主驾驶路径（一般以36来示出）。图3还包括两个其他车辆38B和38C，其中第一车辆38A遵循自主驾驶路径36来在第二车辆38B侵犯第一车辆38A之前实行超车机动操作以超过第三车辆38C。

继续参照图2-3，在所示出的示例中的车辆38A的操作期间，自主驾驶控制器12对第一车辆38A所要求的原始目标车辆速度40和对应的原始目标车辆加速度做出命令来实行前述的超车机动操作。然而，可能存在车辆38A由于动力总成部件32A-32D的性能上的限制而不能够实行超车机动操作的情况。如果由于动力总成部件32A-32D的限制而不能达到原始目标车辆速度40，则车辆38A不能够达到原始目标车辆加速度，并且因此不能够行进于期望的自主驾驶路径36来实行超车机动操作。如果车辆38A原先要基于原始目标车辆速度40和对应的加速度来尝试超车机动操作，但是不能够达到所要求的速度40和对应的加速度，则车辆38A将处于与其他车辆38B、38C中的一个发生碰撞的危险之中。

然而，本发明的系统10能够基于动力总成部件32A-32D的限制来改变车辆38A的操作（诸如速度和加速度），或者取消沿着所要求的自主驾驶路径36的机动操作。在图2-3中示出的示例中，车辆38A在第一阶段34A（t0到t1之间）期间正以恒定的速度行进。自主驾驶控制器12要求包括了对应的目标车辆加速度42A（即，加速度或车轮扭矩性能）的新的目标车辆速度42，所述目标车辆加速度42A是基于在时间t1处的机动操作的开始处的动力总成部件32A-32D的限制和在未来的某点或未来时间tY处的动力总成部件32A-32D的性能而可达到的。在42B处示出了实际达到的车辆加速度。

本发明的系统10的优点之一是当车辆38A行进于所命令的自主驾驶路径36时，车辆38A的新目标车辆速度42和加速度42A（基于动力总成部件32A-32D的性能）可能被改变并且因此针对当前操作时间和未来的多个时间点而实时被更新。动力总成控制器14不仅在机动操作开始处的当前时间t1处，而且还针对如在未来时间所要求的那样多的数据点（即，t2、t3、t4……tY）将动力总成部件32A-32D的经更新的性能传送到自主驾驶车辆控制器12。还在图4A-4B中示出的是移动窗口44，其突出显示了部件32A-32D的当前操作特性。移动窗口44发生改变（即，在图4A-4B中从左向右移动），这是因为动力总成部件32A-32D的状况和限制可以在车辆38A行进于自主驾驶路径36时而动态地发生改变，如在图4A-4B中示出的。这允许动力总成控制器14在车辆38A行进于自主驾驶路径36时向自主驾驶车辆控制器12更新动力总成部件32A-32D的性能将要在未来成为什么样。

在示出的示例中，在时间t1处，动力总成控制器14针对当前时间t1和如在未来所期望的那样多的数据点（即，t2、t3、t4……tY）向自主驾驶车辆控制器12更新动力总成部件32A-32D的性能将要在未来成为什么样。在时间t2处，动力总成控制器14针对当前时间t2和如在未来所期望的那样多的数据点（即，t3、t4……tY）向自主驾驶车辆控制器12更新动力总成部件32A-32D的性能将要在未来成为什么样。动力总成控制器14还可以在t1和tY之间的未来的许多不同时间点处向自主驾驶车辆控制器12更新动力总成部件32A-32D的性能。如在图3-4B中示出的，向自主驾驶控制器12提供动力总成的预测性车辆加速度性能信息越早，则自主驾驶路径36的轨迹被更新得越精确且快速。

基于动力总成部件32A-32D的限制的针对预测性车辆加速度的计算将多种因素考虑在内，所述因素包括但不限于牵引驱动限制（峰值/连续）、电池系统限制/充电状态（SOC）、车辆稳定性限制、动力总成操作状态等等。参照图5-6，自主驾驶机动操作（诸如车道超车机动操作）以及车辆38A的操作特性的示例被示为使用预测性车辆加速动力总成限制策略，其基于动力总成部件32A-32D的性能上的限制来适配和改变自主驾驶路径36。

参照图3-6，在第一阶段34A中的时间t0处开始，以及在步骤100处，车辆38A正以恒定的速度行进，并且做出关于车辆38A是将被加速还是被减速的判定。在该示例中，在步骤102处做出判定来对车辆38A进行加速以实行超车机动操作。在第一阶段34A中的时间t0处开始，以及步骤104，动力总成控制器14计算针对车辆加速度46的预测性动态限制以对车辆38A进行加速，其中针对车辆加速度46的预测性动态限制具有第一多个数据点，并且所述第一多个数据点表示在当前时间（其在该实例中是t0）以及任何期望数量的未来时间（即，t1、t2、t3、t4……tY）两者处的动力体系统部件32A-32D的性能。

自主驾驶车辆控制器12然后命令车辆38A实行自主驾驶机动操作，以使得在步骤106处车辆38A实行自主驾驶机动操作。在该示例中的机动操作期间，在车辆38A正进行加速的第二阶段34B中的机动操作的部分，在步骤108处做出关于动力总成部件32A-32D是否具有使得车辆38A可以完成自主驾驶机动操作的性能的另一个判定。尽管车辆38A如示出的在第二阶段34B中进行加速，针对车辆加速度46的预测性动态限制在阶段34A-34E中的每个阶段中发生变化，因为在当前时间和未来时间两者处的动力总成部件32A-32D的性能可以改变。

在步骤108处存在若干可能的结果。一个结果是动力总成部件32A-32D具有使得车辆38A能够实行自主驾驶机动操作的性能，在步骤110处示出。另一个结果是自主驾驶机动操作必须被完全中止，在步骤112处示出。中止自主驾驶机动操作可以是动力总成部件32A-32D中的一个或多个部件的故障或者在车辆38A中的一些其他部件的故障的结果。

步骤108的又一个结果是：基于动力总成部件32A-32D中的一个或多个的性能上的改变，可以更改或改变自主驾驶机动操作和自主驾驶路径36。当动力总成部件32A-32D的性能改变时，针对车辆加速度46的预测性动态限制发生改变，动力总成控制器14然后能够将关于动力总成部件32A-32D的性能的信息传送到自主驾驶车辆控制器12，并且根据动力总成部件32A-32D的性能上的改变来改变自主驾驶路径36。

在第二阶段34B中的时间t1处，动力总成控制器14基于动力总成部件32A-32D的性能来再一次计算针对车辆加速度46的预测性动态限制，但是因为在该示例中在第二阶段34B期间车辆38A正在进行加速，针对车辆加速度46的预测性动态限制受到牵引驱动马达运行限制48、牵引驱动马达控制器限制（未示出）和高电压电池放电功率限制52的限制。在车辆38A的当前速度（以及牵引驱动马达32A的对应速度）下以及在从自主驾驶控制器12接收到的所期望的未来目标车辆加速度42A下计算针对车辆加速度46的预测性动态限制。最初，在该示例中，在第二阶段34B期间，针对车辆加速度46的预测性动态限制受到电池放电限制52的限制，而并不受到牵引驱动马达运行限制48的限制。牵引驱动马达运行限制48不处于峰值处，并且电池32B正接近电池放电限制52的最大值。

如果车辆38A由于动力总成部件32A-32D中的一个或多个的性能的缺失而不能够实行自主驾驶机动操作，则在该示例中在时间t1处，在第二阶段34B的开始期间，在步骤114处由自主驾驶控制器12和动力总成控制器14重新计算针对未来时间（即，晚于t2）的新目标车辆速度42以及针对车辆加速度46的预测性动态限制。通过在时间t1处接收新目标车辆速度42和加速度42A，动力总成控制器14能够使用该信息来再一次预测在未来（即，晚于t1）的一些时间处的动力总成部件32A-32D的性能，以及因此预测车辆38A的加速性能。针对车辆加速度46的预测性动态限制再一次包括多个数据点，其中t1和tY之间的时间被递增地打碎，以使得可以包括t1和tY之间的任何期望数量的数据点。在第二阶段34B期间，数据点包括新的当前时间t1，以及每个未来时间（即，t2、t3、t4……tY）。基于所有动力总成部件32A-32D的性能来计算每个数据点，并且在该示例中，所有动力总成部件32A-32D的性能受到牵引驱动马达运行限制48、牵引驱动马达控制器限制以及高电压电池放电功率限制52的限制。

当车辆38A在第二阶段34B加速到新目标车辆速度42和加速度42A以使得车辆38A开始超过第三车辆38C时，针对动力总成部件32A-32D的车辆加速度46的预测性动态限制受到牵引驱动马达运行限制48（即，马达32A达到最大速度）而并不受到高电压电池放电限制52的限制。针对车辆加速度46的预测性动态限制在第三阶段34C中在时间t3处从受到电池放电限制52的限制转变到受到牵引驱动马达运行限制48的限制。在该示例中，该转变由于以下各项而发生：车辆38A的变化中的速度和牵引驱动马达32A的对应调整速度，以及针对马达32A的连续输出性能的峰值（即，马达32A的最大速度）。马达32A的扭矩输出是速度和峰值正扭矩限制的函数。在第三阶段34C中，当前时间变为t3，每个未来时间变为t4……tY，并且针对车辆加速度46的预测性动态限制包括在当前时间t3和每个未来时间（t4……tY）两者处的新数据点。

在自主驾驶机动操作期间，步骤106-114可以被重复如期望那样多次以确保车辆38A能够基于动力总成部件32A-32D的性能来实行所要求的自主驾驶机动操作，或者在必要时中止或修改所要求的自主驾驶机动操作。

实行自主驾驶机动操作的另一个方面（诸如在图3-5中示出的超车机动操作）是对车辆38A进行减速，其中各种动力总成部件32A-32D还被用来提供车辆38A的减速度。在步骤116处，动力总成控制器14计算具有第二多个数据点的针对车辆减速度64的预测性动态限制，其中第二多个数据点表示在当前时间（其在第一阶段34A期间是t0）和每个未来时间（即，t1、t2、t3、t4……tY）两者处的动力总成部件32A-32D对车辆38A进行减速的性能。在该示例中，虽然车辆38A在第四阶段34D中进行减速，但是因为车辆38A总是具有针对车辆减速度64的预测性动态限制而在阶段34A-34E中的每个中示出了针对车辆减速度64的预测性动态限制，因为在当前和未来时间两者处动力总成部件32A-32D对车辆进行减速的性能可能改变。

在该示例中，如果在步骤102处做出的判定是在第一车辆38A已经超过第三车辆38C之后对第一车辆38A进行减速，则在步骤116处计算针对车辆减速度64的预测性动态限制之后，在步骤118处车辆38A尝试实行自主驾驶机动操作。

在该示例中的操作期间，在其中车辆38A正进行减速的第四阶段34D中的机动操作的部分，在步骤120处做出关于动力总成部件32A-32D是否具有使得车辆38A可以完成自主驾驶机动操作的性能的另一个判定。在步骤120处存在若干可能的结果。一个结果是动力总成部件32A-32D具有使得车辆38A能够实行自主驾驶机动操作的性能，在步骤110处示出。另一个结果是自主驾驶机动操作必须被完全中止，在步骤110处示出。

在第四阶段34D中的时间t4处，动力总成控制器14基于动力总成部件32A-32D的性能再次计算针对车辆减速度64的预测性动态限制。在第一阶段34A和第二阶段34B期间，针对车辆减速度64的预测性动态限制由所有动力总成部件32A-32D的性能来确定，并且受到高电压电池系统充电限制56的限制，所述高电压电池系统充电限制56随着电池充电状态58增加而减小。随着第三阶段34C开始并且持续到第四阶段34D，针对车辆减速度64的预测性动态限制由所有动态系统部件32A-32D的性能再次确定，但是受到在当前牵引驱动马达控制器操作点处的牵引驱动发电限制60的限制。因为在该示例中车辆38A在第四阶段34D期间正进行减速，动力总成部件32A-32D对车辆38A进行减速的性能受到电池充电限制56、充电状态58、牵引驱动发电限制60（峰值和连续两者）以及车辆稳定性再生限制62的限制。注意的是，即使高电压电池充电限制52已经增加（因为电池32B已经由于车辆38A的加速要求而被放电），但正是牵引驱动发电限制60正在限制动力总成部件32A-32D对车辆38A进行减速的性能。

随着动力总成部件32A-32D的性能发生改变，针对车辆减速度64的预测性动态限制发生改变，动力总成控制器14然后能够将关于动力总成部件32A-32D的性能的信息传送到自主驾驶车辆控制器12，并且还更新和改变针对车辆减速度64的预测性动态限制。如果车辆38A由于动力总成部件32A-32D中的一个或多个的性能的缺失而不能够实行自主驾驶机动操作，则在该示例中在时间t4处，在第四阶段34D的开始期间，在步骤122处由动力总成控制器14重新计算针对未来时间（即，晚于t4）的新目标车辆速度42，以及针对车辆减速度64的预测性动态限制。通过在时间t4处接收新目标车辆速度42和加速度42A，动力总成控制器14能够使用该信息来再次预测在未来（即，晚于t4）的一些时间处的动力总成部件32A-32D的性能，以及因此预测车辆38A的减速性能。

在自主驾驶机动操作期间，步骤106-114可以被重复如期望那样多次以确保车辆38A能够基于动力总成部件32A-32D的性能来实行所要求的自主驾驶机动操作，或者在必要时中止或修改所要求的自主驾驶机动操作。

如上文所提到的，针对车辆减速度64的预测性动态限制包括第二多个数据点，其中t0和tY之间的时间被再一次递增地打碎，以使得可以包括t0和tY之间的任意期望数量的数据点。再者，当前时间和未来时间随着车辆38A实行自主驾驶机动操作而改变。针对车辆减速度64的预测性动态限制可以在第四阶段34D期间被重新计算如必要的那样多次，以确保车辆38A能够基于动力总成部件32A-32D的性能来实行所要求的自主驾驶机动操作。

一旦车辆38A到达第五阶段34E，车辆38A已经完成了自主驾驶机动操作，并且继续处于自主驾驶路径36上。在第五阶段34E期间，车辆38A已经完成了减速，并且车辆38A恢复以恒定速度行进，并且目标加速度42A和实际达到的加速度42B基本上是零，如在图3-5中示出的。

应注意的是，电池放电限制52和电池充电限制56指代电池32B可以被放电和充电的速率，并且是与电池32B的充电状态分离的参数。

本发明的系统10还可以包括其他特征，其可以在自主驾驶机动操作期间被结合到各种动力总成部件32A-32D的性能的预测中。在一个实施例中，车辆38A具有再生制动性能，其中再生制动具有由于车辆稳定性/ESP（电子稳定程序）而引起的再生制动限制。再生制动限制可以作为针对车辆减速度64的预测性动态限制的部分而被包括。在另一个实施例中，还包括热管理、动力总成操作状态（引擎开/关）等。可以基于针对由自主驾驶控制器12提供的车辆38A的路径规划的目标加速度/速度轨迹，在针对当前时间的时间t1处和在未来的一个或多个时间点tY处计算各种动力总成部件32A-32D的这些预测性限制（其可以包括对再生制动、热管理、动力总成操作状态等的使用）。用于来自动力总成部件32A-32D的车辆加速和减速性能两者的这种方法基于当前和未来的能量要求或回收。存在着对这种策略的不同算法和变体。例如，如果车辆38A包括提供静态和动态数据（诸如但不限于道路坡度、车辆环境、道路表面、交通流量或甚至交通时序信息）的附加连通性，则该信息还可以被包括在针对车辆38A的预测性动力总成加速度和减速度的限制计算中。植入静态和动态数据的一个示例是其中未来道路坡度是已知的情况，这将导致针对动力总成部件32A-32D的增加的热管理负荷，该附加的能量需求要求将在用于针对车辆加速度46的预测性动态限制以及在更早时间的针对车辆减速度64的预测性动态限制的计算中被周期性地计及。

除了上文讨论的特征之外，具有本发明的自主驾驶系统动力总成接口的系统10还可以被用于修改驾驶路径36或者也修改如何实行自主驾驶机动操作来优化车辆38A的效率。例如，如果车辆38A是电动车辆或混合电动车辆，则可以修改驾驶路径36或自主驾驶机动操作来优化牵引驱动马达32A、功率逆变器（未示出）、高电压电池系统32B等的效率。

本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且因此不偏离本发明主旨的变化意图处于本发明的范围内。这样的变化将不被视为偏离本发明的精神和范围。

Claims (21)

1.一种自主驾驶系统动力总成接口，包括：

自主驾驶控制器，其可操作用于将车辆配置成实行至少一个自主驾驶机动操作；

动力总成控制器，其与所述自主驾驶控制器进行电通信；以及

至少一个动力总成部件，其由所述动力总成控制器控制，所述动力总成控制器可操作用于计算所述至少一个动力总成部件的当前性能和所述至少一个动力总成部件的未来性能；

其中所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成基于所述至少一个动力总成部件的当前性能以及所述至少一个动力总成部件的未来性能来实行所述至少一个自主驾驶机动操作。

2.根据权利要求1所述的自主驾驶系统动力总成接口，进一步包括：

至少一个针对车辆加速度的预测性动态限制，其表示所述至少一个动力总成部件对所述车辆进行加速的性能；

其中所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成基于所述至少一个针对车辆加速度的预测性动态限制使用所述至少一个动力总成部件来实行所述至少一个自主驾驶机动操作。

3.根据权利要求2所述的自主驾驶系统动力总成接口，所述至少一个针对车辆加速度的预测性动态限制进一步包括：

第一多个数据点，其表示所述至少一个动力总成部件对所述车辆进行加速的性能；

当前时间，所述第一多个数据点中的至少一个表示在所述当前时间处的所述至少一个动力总成部件的性能；以及

至少一个未来时间，所述第一多个数据点中的至少一个表示在所述至少一个未来时间处的所述至少一个动力总成部件的性能；

其中所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成基于在所述当前时间和所述至少一个未来时间两者处的第一多个数据点使用所述至少一个动力总成部件来实行所述至少一个自主驾驶机动操作。

4.根据权利要求3所述的自主驾驶系统动力总成接口，其中当所述车辆实行所述至少一个自主驾驶机动操作时，所述动力总成控制器重新计算针对车辆加速度的预测性动态限制。

5.根据权利要求3所述的自主驾驶系统动力总成接口，进一步包括：

至少一个针对车辆减速度的动态限制，其表示所述至少一个动力总成部件对所述车辆进行减速的性能；

其中所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成基于所述至少一个针对车辆减速度的动态限制使用所述至少一个动力总成部件来实行所述至少一个自主驾驶机动操作。

6.根据权利要求5所述的自主驾驶系统动力总成接口，所述至少一个针对车辆减速度的动态限制进一步包括：

第二多个数据点，其表示所述至少一个动力总成部件对所述车辆进行减速的性能；

其中所述自主驾驶控制器将所述车辆配置成基于在所述当前时间和所述未来时间二者处的第二多个数据点使用所述至少一个动力总成部件来实行所述至少一个自主驾驶机动操作。

7.根据权利要求6所述的自主驾驶系统动力总成接口，其中当所述车辆实行所述至少一个自主驾驶机动操作时，所述动力总成控制器重新计算针对车辆减速度的预测性动态限制。

8.根据权利要求1所述的自主驾驶系统动力总成接口，其中基于所述至少一个动力总成部件的性能来更改所述至少一个自主驾驶机动操作。

9.根据权利要求8所述的自主驾驶系统动力总成接口，其中所述至少一个动力总成部件的性能贯穿所述至少一个自主驾驶机动操作的进程而改变。

10.根据权利要求1所述的自主驾驶系统动力总成接口，其中基于所述至少一个动力总成部件的性能来中止所述至少一个自主驾驶机动操作。

11.根据权利要求1所述的自主驾驶系统动力总成接口，所述至少一个动力总成部件进一步包括具有牵引驱动马达运行限制和牵引驱动发电限制的至少一个驱动执行器。

12.根据权利要求11所述的自主驾驶系统动力总成接口，其中基于所述牵引驱动马达运行限制和牵引驱动发电限制来更改所述至少一个自主驾驶机动操作。

13.根据权利要求1所述的自主驾驶系统动力总成接口，所述至少一个动力总成部件进一步包括至少一个具有最大充电限制和最大放电限制的电池。

14.根据权利要求13所述的自主驾驶系统动力总成接口，其中基于所述最大充电限制和所述最大放电限制来更改所述至少一个自主驾驶机动操作。

15.根据权利要求1所述的自主驾驶系统动力总成接口，其中所述自主驾驶控制器更改所述至少一个自主驾驶机动操作，以使得所述至少一个动力总成部件以最有效率的方式进行操作。

16.一种用于预测车辆的加速度限制的方法，包括以下步骤：

提供所述车辆的当前速度；

提供所述车辆的期望速度；

提供针对所述车辆的车辆加速度的预测性动态限制；

提供针对所述车辆的车辆减速度的预测性动态限制；

提供当前时间；

提供至少一个未来时间；以及

提供至少一个动力总成部件；

基于在所述当前时间和所述至少一个未来时间两者处的所述至少一个动力总成部件实行至少一个自主驾驶机动操作的性能来计算针对车辆加速度的预测性动态限制和针对减速度的预测性动态限制；

使用所述针对车辆加速度的预测性动态限制来将所述车辆加速到所述车辆的期望速度；

使用所述针对车辆减速度的预测性动态限制来将所述车辆减速到所述车辆的期望速度；

基于所述针对车辆加速度的预测性动态限制和所述针对车辆减速度的预测性动态限制来更改所述车辆的加速度和减速度以将所述车辆从以所述当前速度行进改变到以所述期望速度行进。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：

提供表示所述至少一个动力总成部件对所述车辆进行加速的性能的第一多个数据点；

使用所述第一多个数据点来计算所述针对车辆加速度的预测性动态限制；

使用所述第一多个数据点中的至少一个来表示在所述当前时间处的所述动力总成部件对所述车辆进行加速的性能；

使用所述第一多个数据点中的另一个来表示在所述至少一个未来时间处的所述动力总成部件对所述车辆进行加速的性能；

将所述车辆配置成基于在所述当前时间和所述至少一个未来时间两者处的第一多个数据点使用所述至少一个动力总成部件来实行所述至少一个自主驾驶机动操作；

基于所述第一多个数据点来更改所述车辆的加速度。

18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：

提供表示所述至少一个动力总成部件对所述车辆进行减速的性能的第二多个数据点；

基于所述第二多个数据点来计算所述针对车辆减速度的预测性动态限制；

使用所述第二多个数据点中的至少一个来表示在所述当前时间处的所述动力总成部件对所述车辆进行减速的性能；

使用所述第二多个数据点中的另一个来表示在所述至少一个未来时间处的所述动力总成部件对所述车辆进行减速的性能；

将所述车辆配置成基于在所述当前时间和所述至少一个未来时间两者处的第一多个数据点使用所述至少一个动力总成部件来实行所述至少一个自主驾驶机动操作；

基于所述第二多个数据点来更改所述车辆的减速度。

19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：

将所述至少一个动力总成部件提供为是至少一个驱动执行器；

将所述至少一个驱动执行器提供为具有牵引驱动马达运行限制；以及

将所述至少一个驱动执行器提供为具有牵引驱动发电限制；

基于所述牵引驱动马达运行限制和所述牵引驱动发电限制以及所述车辆的期望速度来计算所述针对车辆加速度的预测性动态限制；

基于所述牵引驱动马达运行限制和所述牵引驱动发电限制来更改所述车辆的加速度。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将所述至少一个驱动执行器提供为是电动马达的步骤。

21.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：

将所述至少一个动力总成部件提供为是至少一个电池；

将所述至少一个电池提供为具有最大放电限制；以及

将所述至少一个电池提供为具有最大充电限制；

基于所述最大放电限制和所述最大充电限制以及所述车辆的期望速度来计算所述针对车辆加速度的预测性动态限制和所述针对车辆减速度的预测性动态限制；

基于所述电池放电限制和所述电池充电限制来更改所述针对车辆加速度的预测性动态限制；

基于所述电池放电限制和所述电池充电限制来更改所述针对车辆减速度的预测性动态限制。