CN108609009B - 使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法。一种用于控制车辆减速的方法包括：当发生车辆的减速事件时，控制前馈扭矩输出单元，以输出存储在映射表中的前馈扭矩，其对应于车辆的当前速度和车辆的减速目标速度；基于车速差来输出与减速目标速度对应的反馈扭矩；控制调整因子输出单元，以调整存储在映射表中的前馈扭矩的应用比率，其对应于车速差和直到减速事件的剩余距离；以及控制最终控制扭矩输出单元，以基于输出的前馈扭矩和反馈扭矩以及调整的应用比率来计算用于使车辆减速的最终控制扭矩，并将计算出的最终控制扭矩输出到车辆的动力传动系。

Description

使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年12月13日向韩国知识产权局提交的第10-2016-0169972号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种控制车辆的方法，更具体地，涉及一种使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法。
背景技术
环保车辆包括燃料电池车辆、电动车辆、插电式电动车辆和混合动力车辆，并且通常具有生成驱动力的电动机。
作为环保车辆的一个示例的混合动力车辆使用内燃机和电池电力两者。也就是说，混合动力车辆高效地组合并使用内燃机的动力和电动机的动力。
混合动力车辆可由发动机、电动机、控制发动机与电动机之间的动力的发动机离合器、变速器、差速齿轮装置、电池、启动发动机或通过发动机的输出生成电力的起动器-发电机以及车轮组成。
此外，混合动力车辆可由控制混合动力车辆的所有操作的混合控制单元、控制发动机的操作的发动机控制单元、控制电动机的操作的电动机控制单元、控制变速器的操作的变速器控制单元以及控制并管理电池的电池控制单元组成。
电池控制单元可被称为电池管理系统。起动器-发电机也可称为集成起动器-发电机(ISG)或混合起动器-发电机(HSG)。
可在以下驱动模式下驱动混合动力车辆，所述驱动模式包括：电动车辆模式(EV模式)，其为仅使用电动机的动力的纯电动车辆模式；混合电动车辆模式(HEV模式)，在使用发动机的旋转力作为主要动力的同时使用电动机的旋转力作为辅助动力；以及再生制动模式，在通过车辆的制动或惯性驱动的同时收集制动和惯性能量。
在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不形成本领域普通技术人员在本国已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法，其能够在发生车辆的减速事件时有效地控制减速。
本发明的示例性实施例提供了一种使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法，包括：当发生车辆的减速事件时，通过控制单元控制前馈扭矩输出单元，以输出存储在映射表(map table)中的前馈扭矩，其对应于车辆的当前速度和车辆的减速目标速度；基于作为当前速度与减速目标速度之间的差值的车速差，通过控制单元输出与减速目标速度对应的反馈扭矩；通过控制单元控制调整因子输出单元，以调整存储在映射表中的前馈扭矩的应用比率，其对应于车速差和直到减速事件的剩余距离；以及通过控制单元控制最终控制扭矩输出单元，以基于输出的前馈扭矩和反馈扭矩以及调整的应用比率来计算用于使车辆减速的最终控制扭矩，并将计算出的最终控制扭矩输出到车辆的动力传动系。
该方法还可包括：通过控制单元确定用于使车辆减速的减速事件是否通过从车辆的导航装置接收减速事件信息而发生。
在通过调整因子输出单元输出并用于调整应用比率的调整因子的情况下，随着剩余距离增加和车速差增大，前馈扭矩的应用比率可增加。
基于通过调整因子输出单元输出并用于调整应用比率的调整因子，控制单元可控制在输出反馈扭矩之前输出的前馈扭矩，并且控制将要混合使用的前馈扭矩和反馈扭矩，以及之后，控制当车辆接近与减速事件对应的位置时输出的反馈扭矩。
可通过以下公式计算最终控制扭矩：α*FF tq.+(1-α)*FB tq.，这里α可表示通过调整因子输出单元输出并用于调整应用比率的调整因子，FF tq.可表示前馈扭矩，FB tq.可表示反馈扭矩。
该方法还可包括：通过控制单元确定车速差是否等于或小于参考车速，以及剩余距离是否等于或小于参考距离，其中，如果车速差不等于或小于参考车速，并且剩余距离不等于或小于参考距离，则进行将计算出的最终控制扭矩输出到车辆的动力传动系的控制步骤。
根据本发明的示例性实施例，使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法可通过适当地混合开环控制和闭环控制的优点来精确地控制车辆减速。此外，在发生初始控制进入和可能主要影响驾驶性的初始控制扭矩(减速扭矩)的情况下，可进行作为基于映射表的开环控制的前馈控制，以便能够校准，并且在将要生成的控制扭矩(减速扭矩)较小但需要精确控制的后续控制中，可进行作为闭环控制的反馈控制。
当控制目标是环保车辆时，可回收根据与减速事件相应的减速扭矩的生成的再生能量。
此外，示例性实施例可应用于速度控制(例如，智能巡航控制(SCC))或主动滑行控制(用于确定目标速度的主动滑行控制)以用于跟随目标速度。
附图说明
提供每一个附图的简要描述，以便更充分地理解在本发明的详细描述中使用的附图。
图1是用于描述当减速事件发生时控制车辆减速的方法的示意图。
图2是用于描述进行车辆的减速控制时的控制扭矩的曲线图。
图3是用于描述根据本发明的示例性实施例的使用车辆行驶信息控制车辆减速的装置的框图。
图4是用于描述图3所示的前馈扭矩输出单元的示意图。
图5是用于描述从图3所示的前馈扭矩输出单元输出的前馈扭矩的校准的曲线图。
图6是用于描述图3所示的控制单元输出反馈扭矩的曲线图。
图7是用于描述图3所示的调整因子输出单元的曲线图。
图8是用于描述应用图7所示的调整因子的曲线图。
图9是用于描述由图3所示的用于控制车辆减速的装置进行的车辆控制的示意图。
图10是用于描述根据本发明的示例性实施例的使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法的流程图。
具体实施方式
应当理解，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它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、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(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、元件和/或组件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。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件但不排除任何其它。另外，说明书中描述的术语“单元”、“～部”、“～件”和“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被实施为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，其包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。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、闪存盘、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在联网的计算机系统中，使得以分布式方式由例如远程服务器或控制器局域网络(CAN)存储和执行计算机可读介质。
为了充分理解由本发明和本发明的示例性实施例实现的目的，应当参考示出本发明的示例性实施例的附图以及附图中公开的内容。
在下文中，将通过参考附图描述本发明来详细描述本发明的示例性实施例。在下面的描述中，可省略对已知相关技术的详细说明，以避免不必要地遮蔽本发明的主题。在每一个附图中示出的相同附图标记可指代相同的元件。
本说明书中使用的术语仅用于描述具体的示例性实施例，并不意图限制本发明。如果在上下文中没有明确相反的意思，则单数形式可包括复数形式。在本说明书中，应当理解，术语“包括”或“具有”表示存在说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合，但是不排除预先存在或添加一个或多个其它特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的可能性。
在本说明书和所附权利要求书中，当描述部件“耦合”至另一部件时，部件可“直接耦合”至另一部件，或者通过第三组件“电或机械耦合”至另一部件。
当发生根据例如精确的路线图和全球定位系统(GPS)位置信息的行驶路径信息生成的减速事件(例如，收费站、减速带、转弯路段等)时，或者为了驾驶安全性而保持车辆之间的间距以及提高车辆的燃料效率，需要控制车辆减速。精确的路线图信息可表示具有高精度的与道路和周围地理特征有关的信息的3D地图。具体地，在能够使用电动机(替代地，驱动电动机)控制减速的环保车辆中，需要进行精确的反馈控制。
图1是用于描述当减速事件发生时控制车辆减速的方法的示意图。
参考图1，响应于目标速度为70km/h的减速事件信息，以例如120km/h行驶的车辆需要进行平滑的减速控制。
图2是用于描述进行车辆的减速控制时的控制扭矩的曲线图。
参考图2，用于减速的控制扭矩的绝对值需要随着直到减速事件的剩余距离和车速差(即，车辆的当前速度-车辆的目标速度)的减小而减小。
图3是用于描述根据本发明的示例性实施例的使用车辆行驶信息控制车辆减速度的装置的框图。
参考图3，使用车辆行驶信息控制车辆减速的装置包括前馈扭矩输出单元100、乘法器105、调整因子输出单元110、减法器112、控制器(或控制单元)115、作为控制目标模型的设备模型120、乘法器125、加法器130和动力传动系135(包括驱动车辆的驱动轮的驱动电动机和变速器)。例如，设备模型120可为包括驱动环保车辆的电动机等的车辆模型等等。动力传动系可包括选择性地驱动车辆的发动机。
用于控制车辆减速的装置可在初始进入减速控制时进行基于映射表(例如，存储器)的前馈控制(替代地，开环控制)，以便取决于车辆的瞬态反应(瞬态响应)来最小化驾驶员的减速感(替代地，驾驶性)的差异。然而，由于控制的特点，当发生映射表中不包括(替代地，不考虑)的行驶情况时，可能降低控制的精度。在发生许多干扰的行驶情况下，需要通过反馈控制来实时反映行驶情况。结果，在本发明的示例性实施例中，进行取决于剩余距离与车速之间的规则(关系)的双环减速控制，以提高跟随目标速度的精度。
图4是用于描述图3所示的前馈扭矩输出单元的示意图。
参考图3和图4，前馈扭矩输出单元100可输出存储在映射表中的前馈扭矩FF Tq.，其对应于车辆的当前速度和车辆的减速目标速度。控制单元115可通过从导航装置接收减速事件信息(例如，收费站位置信息、减速带位置信息、转弯路段信息等)来计算减速目标速度。
图5是用于描述从图3所示的前馈扭矩输出单元输出的前馈扭矩的校准的曲线图。
参考图3、图4和图5，当考虑驾驶性(减速感)时，可校准(替代地，校正)作为存储在映射表中的控制扭矩的前馈扭矩。当附加地描述时，基于测试和经验来校准非线性、不确定并且难以建模的驾驶性(驾驶员的感觉)，以相对容易地确定前馈扭矩的输出。然而，如图5所示，在开环控制方面，预先确定的前馈扭矩可能不准确。
图6是用于描述图3所示的控制单元输出反馈扭矩的曲线图。
参考图3和图6，控制单元115可通过使用设备模型120和减法器112来输出与减速目标速度对应的反馈扭矩FB Tq.。
可通过下面给出的公式来计算作为控制扭矩的反馈扭矩。
Figure BDA0001429338750000061
在该公式中，Fu可表示反馈扭矩，并且Fr可表示考虑到空气阻力、摩擦力或重力的扰动模型扭矩。控制单元115可基于设备模型120来确定反馈扭矩，使得从设备模型120输出的车辆的当前速度v跟随目标速度。
如图6所示，由于从设备模型120排除例如驾驶性的非线性特征(元素)，所以无论驾驶性如何，反馈扭矩可快速跟随目标。
图7是用于描述图3所示的调整因子输出单元的曲线图。图8是用于描述应用图7所示的调整因子的曲线图。
参考图3、图7和图8，调整因子输出单元110可输出调整因子α，用于调整存储在映射表中的前馈扭矩的应用权重(应用比率)，其对应于车速差和剩余距离。随着剩余距离增加和车速差增大，控制扭矩中前馈扭矩所占的权重(比率)可增加。
参考图3，为了达到取决于减速事件的发生的控制扭矩，并且使前馈(FF)控制和反馈(FB)控制的优点最大化，调整因子输出单元110可根据每一个控制的特征(特点)来调整前馈(FF)扭矩和反馈(FB)扭矩的应用比率，并且乘法器105、乘法器125和加法器130可将用于车辆减速的最终控制扭矩输出到动力传动系135。例如，可通过α*FF tq.+(1-α)*FB tq.来计算最终控制扭矩。动力传动系135可响应于最终控制扭矩来驱动(减速)车辆。
如上所述，当减速事件发生时，需要通过使用驱动电动机来进行(实施)滑行驱动控制，而不管驾驶员的意图如何，结果，可使用前馈(FF)控制(用于在可能影响驾驶性(驾驶员的感觉)的情况中考虑驾驶性来实现校准)和反馈(FB)控制以用于提高接近目标速度的距离处的跟随精度。因此，在本发明的示例性实施例中，当发生减速事件时，车辆的当前速度可进入目标速度而不影响驾驶性。
图9是用于描述由图3所示的用于控制车辆减速的装置进行的车辆控制的示意图。
参考图9，在根据本发明的示例性实施例的双环控制中，由于从前馈(FF)控制开始，可减小目标车速与当前车速之间的差值，并且当接近减速事件时，使用前馈(FF)控制和反馈(FB)控制(混合或重叠)，以根据用于确定前馈(FF)控制和反馈(FB)控制的权重的调整因子来确定控制扭矩。此外，可能需要更精确的控制，并且可在与减速事件对应的目标点周围的一定距离处进行反馈(FB)控制。
图10是用于描述根据本发明的示例性实施例的使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法的流程图。用于控制车辆减速的方法可应用于图3所示的控制装置。
参考图3和图10，在检测步骤200中，控制单元115从车辆的导航装置接收减速事件信息，以确定是否发生使车辆减速的减速事件。控制单元115可为例如由程序或包括微处理器的硬件操作的一个或多个微处理器，并且程序可包括一系列指令，用于进行根据本发明的示例性实施例的使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法，这将在下面进行描述。控制单元115可控制包括用于控制车辆减速的装置的环保车辆的所有操作。
根据验证步骤202，控制单元115可通过使用减速事件信息来验证(计算)用于使车辆减速的目标速度，并通过使用例如安装在车辆中的速度传感器的传感器来验证(计算)车辆的当前速度。
根据控制步骤205，控制单元115可控制前馈扭矩输出单元100输出存储在映射表中的前馈扭矩，其对应于车辆的当前速度和车辆的减速目标速度。
根据控制步骤215，控制单元115可基于作为当前速度与减速目标速度之间的差值的车速差来输出与减速目标速度对应的反馈扭矩。
根据运算步骤220，控制单元115可基于当前速度和目标速度来计算车速差。
根据接收步骤225，控制单元115可从导航装置接收直到减速事件的剩余距离，或者基于当前速度和目标速度来计算剩余距离。
根据运算步骤230，控制单元115可控制调整因子输出单元110输出因子α，用于调整存储在映射表中的前馈扭矩的应用权重(应用比率)，其对应于车速差和剩余距离。
根据运算步骤235，控制单元115可控制可包括在最终控制扭矩输出单元中的乘法器105、乘法器125和加法器130，通过使用输出的前馈扭矩和反馈扭矩以及调整因子α来计算用于使车辆减速的最终控制扭矩(替代地，减速控制命令扭矩)。例如，可通过α*FF tq.+(1-α)*FB tq.来计算最终控制扭矩。
根据命令步骤240，控制单元115可控制加法器130将最终控制扭矩输出到动力传动系135。
根据比较步骤245，控制单元115可确定车速差是否等于或小于参考车速Th1，以及剩余距离是否等于或小于参考距离Th2。当车速差不等于或小于参考车速Th1并且剩余距离不等于或小于参考距离Th2时，作为处理的控制车辆减速的方法可进行至命令步骤240。
在本发明的示例性实施例中使用的组件、“单元”或块或模块可被实施为软件，例如在例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)等的存储器或硬件上的预定区域中进行的任务、类、子例程、过程、对象、执行线程和程序，并且还可通过组合软件和硬件来实现。组件或“单元”可包括在计算机可读存储介质中，并且组件或“单元”中的一些可分散地分布。
如上所述，在附图和说明书中公开了示例性实施例。这里，使用具体术语，但是这仅用于描述本发明的目的，而不用于限制权利要求中公开的本发明的含义或限制其范围。因此，本领域技术人员将理解，可从其中得到与其等同的各种变型和示例性实施例。因此，本发明的真实技术范围应由所附权利要求的技术精神来限定。

Claims (6)

1.一种使用车辆行驶信息控制车辆减速的方法，所述方法包括：
当发生所述车辆的减速事件时，通过控制单元控制前馈扭矩输出单元，以输出存储在映射表中的前馈扭矩，所述前馈扭矩对应于所述车辆的当前速度和所述车辆的减速目标速度；
基于作为所述当前速度与所述减速目标速度之间的差值的车速差，通过所述控制单元输出与所述减速目标速度对应的反馈扭矩；
通过所述控制单元控制调整因子输出单元，以调整存储在所述映射表中的前馈扭矩的应用比率，所述前馈扭矩的应用比率对应于所述车速差和直到所述减速事件的剩余距离；以及
通过所述控制单元控制最终控制扭矩输出单元，以基于输出的前馈扭矩和反馈扭矩以及调整的应用比率来计算用于使所述车辆减速的最终控制扭矩，并将计算出的最终控制扭矩输出到所述车辆的动力传动系。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过所述控制单元确定用于使所述车辆减速的减速事件是否通过从所述车辆的导航装置接收减速事件信息而发生。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
在通过所述调整因子输出单元输出并用于调整所述应用比率的调整因子的情况下，随着所述剩余距离增加和所述车速差增大，所述前馈扭矩的应用比率增加。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
基于通过所述调整因子输出单元输出并用于调整所述应用比率的调整因子，所述控制单元控制在输出所述反馈扭矩之前输出的前馈扭矩，并且控制将要混合使用的前馈扭矩和反馈扭矩，以及之后，控制当所述车辆接近与所述减速事件对应的位置时输出的反馈扭矩。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
通过以下公式来计算所述最终控制扭矩：α*FF tq.+(1-α)*FB tq.，其中，α表示通过所述调整因子输出单元输出并用于调整所述应用比率的调整因子，FF tq.表示所述前馈扭矩，FB tq.表示所述反馈扭矩。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过所述控制单元确定所述车速差是否等于或小于参考车速，以及所述剩余距离是否等于或小于参考距离，
其中，如果所述车速差不等于或小于所述参考车速，并且所述剩余距离不等于或小于所述参考距离，则进行将计算出的最终控制扭矩输出到所述车辆的动力传动系的控制步骤。
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