CN114423660A - 用于行驶车辆队列的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制车辆队列的控制单元(20)、计算机程序和用于行驶车辆队列(1)的方法，该车辆队列具有领头车辆(2)和跟随该领头车辆的多辆车辆(3)。该方法包括下列步骤：通过以下方式来提供用于行驶领头车辆(2)的第一模式和第二模式，即，使用用来制动领头车辆(2)的、用于第一模式的第一制动图谱(29a)和用于第二模式的第二制动图谱(29a’)，其中，对于同等的制动请求(22)，第一制动图谱(29a)在领头车辆(2)上产生比第二制动图谱(29a’)更低的制动力(27)，和/或使用用来加速领头车辆(2)的、用于第一模式的第一加速图谱(29b)和用于第二模式的第二加速图谱(29b’)，其中，对于同等的加速请求(25)，第一加速图谱(29b)在领头车辆(2)上产生比第二加速图谱(29b’)更低的牵引力(28)；以及当领头车辆(2)的操作者已执行了预定的驾驶动作时，从第一模式转换到第二模式。该车辆队列能够通过一种高效节能的方式实现具有改善舒适性的行驶。

Description

用于行驶车辆队列的方法
技术领域
本发明涉及一种用于行驶车辆队列的方法和用于控制车辆队列的控制单元。
背景技术
对于车辆队列中的车辆，领头车辆决定该车辆队列中其他跟随车辆的加速度水平。在车辆队列中的车辆之间的时间间隔通常相对较短，从而需要控制系统的快速响应。然而，在跟随车辆根据领头车辆的加速度做出反应和加速之前，总存在一些时间延迟。领头车辆操作者的驾驶方式将直接影响控制系统响应，这又影响跟随车辆的乘客的舒适度和车辆队列行车所用的能量。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于行驶车辆队列的方法，通过该方法可以节能的方式使车辆队列的行驶具有改善的舒适性。
该目的通过一种用于行驶车辆队列的方法来实现，该车辆队列具有领头车辆和跟随该领头车辆的多辆车辆，其中，该方法包括以下步骤：通过以下方式提供用于行驶领头车辆的第一模式和第二模式，即，使用用来制动领头车辆的、用于第一模式的第一制动图谱(map)和用于第二模式的第二制动图谱，其中，对于同等的制动请求，第一制动图谱在领头车辆上产生比第二制动图谱更低的制动力，和/或使用用来加速领头车辆的、用于第一模式的第一加速图谱和用于第二模式的第二加速图谱，其中，对于同等的加速请求，第一加速图谱在领头车辆上产生比第二加速图谱更低的牵引力；以及当领头车辆的操作者已执行了预定的驾驶动作时，从第一模式转换到第二模式。
本发明基于如下见解，即通过此种方法，车辆队列可在舒适模式下行车，在该舒适模式下，可补偿领头车辆操作者的驾驶行为，以用于实现跟随车辆的更平稳的行驶。第一模式可为用于改善的舒适性和减少的能量消耗的默认模式。与此同时，第二模式可为仅当危急情况需要更高或更快的控制系统响应时才使用的安全模式。
将包括制动请求或加速请求的输入转换为包括制动力或牵引力的预定输出的“制动图谱”和“加速图谱”可包括用于实现所需图谱的一个或更多个查找表。
根据该方法的一个实施例，该方法包括以下步骤：提供用来制动领头车辆的、用于第一模式的第一制动图谱和用于第二模式的第二制动图谱，其中，对于同等的制动请求，第一制动图谱产生比第二制动图谱更低的制动力变化速度。因此，领头车辆的驾驶员能够平稳地使用制动器，并在第一模式中为车辆队列的车辆提供改善的舒适性，与此同时，如果需要，通过从第一模式转换到第二模式可获得更快的响应。
根据另一实施例，该方法包括以下步骤：提供用来加速领头车辆的、用于第一模式的第一加速图谱和用于第二模式的第二加速图谱，其中，对于等同的加速请求，第一加速图谱产生比第二加速图谱更低的牵引力变化速度。因此，领头车辆的驾驶员能够避免对整个车辆队列产生负面影响的不平稳的驾驶。改善了舒适性，并且降低了能量消耗，同时通过从第一模式转换到第二模式可获得更快的响应。
根据另一实施例，该方法包括以下步骤：当领头车辆的制动踏板位置以超过预定阈值的速度改变时，从第一模式转换到第二模式。制动踏板的速度可被检测到并用于转换制动模式，并且制动踏板的高速度可用作需要安全模式的指示。
根据另一实施例，该方法包括以下步骤：当领头车辆的制动踏板速度变化超过预定阈值时，从第一模式转换到第二模式。制动踏板的速度变化可被检测到并用于转换制动模式，并且制动踏板的高速度变化可用作需要安全模式的指示。
根据另一实施例，该方法包括以下步骤：当领头车辆的制动踏板移动超过预定阈值的距离时，从第一模式转换到第二模式。制动踏板的位置可被检测到并用于转换制动模式，并且如果制动踏板已移动了较大距离，这可用作需要安全模式的指示。
根据另一实施例，该方法包括以下步骤：当领头车辆的加速踏板位置以超过预定阈值的速度改变时，从第一模式转换到第二模式。加速踏板的速度可被检测到并用于转换加速模式，并且加速踏板的高速度可用作需要安全模式的指示。
根据另一实施例，该方法包括以下步骤：当领头车辆的加速踏板速度变化超过预定阈值时，从第一模式转换到第二模式。加速踏板的速度变化可被检测到并用于转换加速模式，并且加速踏板的高速度变化可用作需要安全模式的指示。
根据另一实施例，该方法包括以下步骤：当领头车辆的加速踏板移动超过预定阈值的距离时，从第一模式转换到第二模式。加速踏板的位置可被检测到并用于转换加速模式，并且如果加速踏板已移动了较大距离，这可用作需要安全模式的指示。
根据另一实施例，该方法包括以下步骤：向多辆跟随车辆中的一辆或更多辆传达已经发生了领头车辆的从第一模式到第二模式的转换。因此，也可为跟随车辆改变制动和/或加速模式，以用于实现适应于领头车辆的控制的更高或更快的控制系统响应。
根据本发明的另一个方面，另一个目的是提供一种用于控制车辆队列的控制单元，通过该控制单元可使车辆队列以改进的舒适性节能地行车。
该目的通过用于控制车辆队列的控制单元来实现，该车辆队列具有领头车辆和跟随该领头车辆的多辆车辆，其中，该控制单元配置成通过以下方式提供用于领头车辆的第一模式和第二模式，即，使用用于控制领头车辆的制动器的、用于第一模式的第一制动图谱和用于第二模式的第二制动图谱，其中，对于同等的制动请求，第一制动图谱在领头车辆上产生比第二制动图谱更低的制动力，和/或使用用于控制领头车辆的驱动单元的、用于第一模式的第一加速图谱和用于第二模式的第二加速图谱，其中，对于同等的加速请求，第一加速图谱在领头车辆上产生比第二加速图谱更低的牵引力，并且控制单元配置成，当接收到指示领头车辆的操作者已执行了预定驾驶动作的输入信号时，从第一模式转换到第二模式。
该控制单元的优点与已经在上文中参考方法的不同实施例论述过的优点类似。
在下面的说明和权利要求中公开了本发明的更多优点和有利特征。
附图说明
参照附图，下面将对作为示例引用的本发明的实施例进行更详细的描述。
在附图中：
图1示出了车辆队列，
图2示出了在道路的不同车道中行驶的两个车辆队列。
图3是控制单元的示意图，其用于控制车辆队列中领头车辆的制动器和驱动单元，
图4示出了制动图谱的查找表的示例，
图5示出了用于制动图谱的查找表的另一示例，
图6示出从第一模式转换到车辆输出逐渐增加的第二模式，并且
图7示出从第一模式转换到车辆输出瞬时大幅增加的第二模式。
具体实施方式
图1示出了车辆队列1，车辆队列1具有领头车辆2和多辆跟随车辆3。领头车辆2和跟随车辆3是单独的车辆，但是作为组或车队一起行驶。跟随车辆3在领头车辆2之后排成一条线。箭头8表示行驶方向。领头车辆2至少部分地由领头车辆的操作者控制。车辆队列的跟随车辆3在没有任何驾驶员辅助的情况下适宜地受到自动控制。
当以车辆队列1行驶时，控制跟随车辆3使其跟随领头车辆2或最靠前的车辆，使得当领头车辆2的速度增大/减小时，相应地增大/减小跟随车辆3的速度，以用于维持或实现车辆之间的期望距离和时间间隔。此外，当领头车辆2改变行驶方向时，跟随车辆3也将改变行驶方向并跟随该领头车辆，或者更确切地说，跟随最靠前的车辆。
为了能够控制车辆2、3，各车辆可设有用于接收与环境有关的信息的任何合适的传感器装备4和用于控制车辆的控制单元5。传感器装备可给出至少关于最靠前的车辆的信息，但优选地，传感器装备覆盖车辆周围360度，以用于获得纵向和横向控制车辆所需的信息。此种传感器装备4可包括激光雷达、雷达和超声传感器、摄像机等。控制单元5利用由传感器装备接收的信息来控制车辆的行驶行为。此外，地图、GPS等可用于确定车辆队列或车辆队列的各车辆的当前位置。
备选地，或除传感器装备4之外，各车辆2、3设有用于与车辆队列1的其他车辆中的一辆或更多辆通信的通信单元6。此种通信单元6可包括用于在车辆之间建立通信的任何合适的构件。例如，通信单元6可包括基于无线电波或微波的发射器和接收器。换言之，各车辆可为用于在车辆队列1的车辆之间进行通信7的局域网络的一部分。借助于该局域网络，控制信号可从一车辆传输到另一车辆。此时，通过布置在车辆上的控制单元5来使用所接收的控制信号，以控制该车辆的行驶行为。优选地，由跟随车辆3接收的此种控制信号至少在最开始通过领头车辆2来发送。
图2示出了在道路的不同车道中行驶的两个车辆队列1a、1b。当前交通系统中的各车辆队列1a、1b也是用于在车辆队列1a、1b和中央控制单元10之间通信9的中央网络的一部分。借助于该中央网络，控制信号可从中央控制单元10发送到车辆队列1a、1b，以控制车辆队列的行驶行为。优选地，由车辆队列中的领头车辆2a、2b来接收此种控制信号，但是也可由车辆队列的跟随车辆3中的一辆或更多辆来接收。中央控制单元10可为用于云计算的无线网络(诸如互联网)的服务器的一部分。
中央控制单元10和布置在车辆上的局域控制单元5可包括一个或更多个微处理器和/或一个或更多个存储器装置或用于执行计算机程序以实施下文描述的方法的任何其他构件。因此，优选地，中央控制单元和/或局域控制单元设有计算机程序，该计算机程序包括用于执行下文描述的方法的任何示例性实施例的步骤的程序代码段。
为了控制车辆队列或车辆队列的单辆车辆，优选地，车辆的控制单元5和中央控制单元10二者协同使用。
备选地，或者除了上文已描述的内容之外，传感器可布置在车辆队列所行驶的当前道路的环境中。这些传感器可提供待由控制单元5和/或中央控制单元10接收的信息。这种传感器可为车辆传感器的补充，对系统提供更多信息和/或冗余度。
图3的上部是控制单元20a的示意图，控制单元20a用于控制车辆队列的领头车辆的制动器21。制动请求信号22被输入到包括制动图谱29a、29a’的控制单元20a。制动力信号23从控制单元20输出并输入到制动器21。制动力信号23用于控制车辆的制动。制动器21可为任何合适的设备，例如盘式制动器、传动系的一部分、发动机制动等，以用于产生制动车辆的制动力。制动请求信号22由领头车辆的操作者的动作产生，例如通过推制动踏板而产生。制动请求信号22可由制动踏板位置引起。
图3的下部是控制单元20b的示意图，控制单元20b用于控制车辆队列的领头车辆的传动系24。加速请求信号25被输入到包括加速图谱29b、29b’的控制单元20b。从控制单元20b输出牵引力信号26。牵引力信号26用于控制车辆的加速。传动系24可包括任何合适的设备，例如发动机、电马达等，以用于产生加速车辆的牵引力。加速请求信号25由领头车辆的操作者的动作产生，例如通过推加速踏板而产生。加速请求信号25可由加速踏板位置引起。
虽然在图3中使用了单独的图流以用于示出制动力控制和牵引力控制，但用于控制制动器的控制单元20a和用于控制传动系的控制单元20b可为同一个控制单元，或者至少集成在同一个单元中。为了简化，在下文中，当提到用于控制制动器的控制单元20a和/或用于控制传动系的控制单元20b时，参考控制单元20。
此外，控制单元20可被包括在布置在车辆上的控制单元5中。
控制单元20配置成为领头车辆提供第一模式和第二模式。第一模式和第二模式通过以下方式来实现，即，使用用于控制领头车辆制动器21的、用于第一模式的第一制动图谱29a和用于第二模式的第二制动图谱29a’。对于等同的制动请求22，第一制动图谱29a在领头车辆2上产生比第二制动图谱29a’更低的制动力27。备选地或者除了第一制动图谱和第二制动图谱之外，第一模式和第二模式是通过以下方式来实现，即，使用用于控制领头车辆的驱动单元24的、用于第一模式的第一加速图谱29b和用于第二模式的第二加速图谱29b’。对于等同的加速请求25，第一加速图谱29b在领头车辆2上产生比第二加速图谱29b’更低的牵引力28。
与第二模式相比，第一模式的更低的制动力输出和更低的牵引力输出分别应用于制动请求区间和加速请求区间的至少大部分。
图4示出了制动图谱的查找表的示例。在图中，横轴表示制动踏板的位置X，并且纵轴表示制动力BF。上面的线30表示第二模式的随制动踏板位置变化的制动力，并且下面的线31表示第一模式的随制动踏板位置变化的制动力。如图所示，对于相同的制动踏板位置X0，第二模式的制动力BF2大于第一模式的制动力BF1。
当控制单元20配置成提供用于控制制动器21的、用于第一模式的第一制动图谱29a和用于第二模式的第二制动图谱29a’时，对于同等的制动请求22，第一制动图谱可产生比第二制动图谱更低的制动力变化速度。换句话说，当请求增大领头车辆2的制动时，响应在第一模式下比在第二模式下慢。
图5示出了用于制动图谱的查找表的示例。在图中，横轴表示时间T，并且纵轴表示制动力BF。上面的线32表示第二模式的随时间变化的制动力，并且下面的线33表示第一模式的随时间变化的制动力。该图示出了在时间点T0处，制动踏板已经移动了一定距离Δx。此时，制动力在从T0到T1的ΔT期间增大。如图所示，对于相同的时间段ΔT，第二模式的制动力变化ΔBF2大于第一模式的制动力变化ΔBF1。因此，制动力变化速度在第二模式下比在第一模式下高。
相应地，当控制单元20配置成为提供用于控制驱动单元24的、用于第一模式的第一加速图谱29b和用于第二模式的第二加速图谱29b’时，对于同等的加速请求，第一加速图谱可产生比第二加速图谱更低的牵引力变化速度。换句话说，当请求增大领头车辆2的加速时，响应在第一模式下比在第二模式下慢。
第一模式可为舒适模式，从而提供更平稳的行驶和降低的能量消耗。第一模式可由领头车辆的操作者选择，或者作为默认模式自动激活。
控制单元20还配置成，当接收到指示领头车辆2的操作者已执行了预定驾驶动作的输入信号60a、60b时，从第一模式转换到第二模式。参见图3。输入信号60a、60b可为相同的信号，或为制动请求信号22或加速请求信号25的一部分，或者是分开的信号。第二模式可为安全模式，在该模式中车辆的机动性优先于舒适性和能量消耗。预定的驾驶动作适宜地为在期望最大减速或加速的紧急情况下操作者应该执行的动作。
例如，此种驾驶动作可为以下情况中的一种或更多种：以超过预定阈值的速度改变了领头车辆的制动踏板位置、领头车辆的制动踏板速度变化超过预定阈值、以及领头车辆的制动踏板移动了超过预定阈值的距离。而且，此种驾驶动作可为以下情况中的一种或更多种：以超过预定阈值的速度改变了领头车辆的加速踏板位置、领头车辆的加速踏板速度变化超过预定阈值、以及领头车辆的加速踏板移动了超过预定阈值的距离。
除了领头车辆的操作者可通过执行预定的驾驶动作来转换模式之外，在识别出领头车辆或整个车辆队列的(操作者可能没有察觉到的)增大的风险水平的情况下，从第一模式转换到第二模式也可由布置在车辆上的控制单元5或由中央控制单元10自动执行，而无需操作者的任何动作。增大的风险水平可由车辆队列的车辆的任何传感器设备检测，或由提供与当前交通状况有关信息的任何外部系统识别。
同样，当在本文中描述方法时，参考图1-图7。
该方法包括以下步骤：通过以下方式提供用于行驶领头车辆的第一模式和第二模式，即，使用用来制动领头车辆2的、用于第一模式的第一制动图谱29a和用于第二模式的第二制动图谱29a’。对于等同的制动请求22，第一制动图谱29a在领头车辆上产生比第二制动图谱29a’更低的制动力。备选地或者作为对第一制动图谱和第二制动图谱的补充，第一模式和第二模式通过以下方式来实现，即，使用用来加速领头车辆2的、用于第一模式的第一加速图谱29b和用于第二模式的第二加速图谱29b’。对于等同的加速请求25，第一加速图谱29b在领头车辆上产生比第二加速图谱29b’更低的牵引力。该方法还包括以下步骤：当领头车辆2的操作者已执行了预定的驾驶动作时，从第一模式转换到第二模式。
该方法可包括以下步骤：向多个跟随车辆3中的一辆或更多辆传达已经发生了领头车辆2的从第一模式到第二模式的转换。该信息可由跟随车辆的控制单元5用于使跟随车辆的控制系统响应适于领头车辆的当前模式。当在第二模式下行车时，为了跟随领头车辆，适宜地使用跟随车辆的更高或更快的控制系统响应。
图6和图7示出了两个图例，它们示出了从第一模式转换到第二模式时的车辆输出和踏板位置。车辆输出可为制动力或牵引力(加速度)，并且踏板可为制动踏板或加速踏板。
在图6中，图示出了车辆输出VOP和踏板位置X与时间T的关系。第一曲线40以虚线示出，示出了随时间变化的踏板位置。由实线示出的第二曲线41示出了随时间变化的车辆输出。在时间点T0之前，使用第一模式，并且车辆输出VOP随时间(和踏板位置)变化，如由在第一模式中提供的曲线部分41a所指示的那样。在T0处，进行从第一模式到第二模式的转换。在时间点T0之后，使用第二模式，并且车辆输出VOP随时间(和踏板位置)变化，如由在第二模式中提供的曲线部分41b所指示的那样。当从第一模式转换到第二模式时，车辆输出逐渐增加。从第一模式到第二模式的转换可如之前在上文所述的任何方式诱发。
在图7中，图示出了车辆输出VOP和踏板位置X与时间T的关系。第一曲线50以虚线示出，示出了随时间变化的踏板位置。由实线示出的第二曲线51示出了随时间变化的车辆输出。在时间点T0之前，使用第一模式，并且车辆输出VOP随时间(和踏板位置)变化，如由在第一模式中提供的曲线部分51a所指示的那样。在T0处，进行从第一模式到第二模式的转换。在时间点T0之后，使用第二模式，并且车辆输出VOP随时间(和踏板位置)变化，如由在第二模式中提供的曲线部分51b所指示的那样。当从第一模式转换到第二模式时，车辆输出瞬时大幅增加。从第一模式到第二模式的转换可如上文所述的任何方式诱发。
应当强调的是，当描述控制单元如何配置时所公开的所有示例实施例和特征都可应用于方法，并且对于当描述方法时公开的所有示例实施例和特征，控制单元可相应地来配置。
应当理解的是，本发明不限于以上说明的以及附图中示出的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求的范围内可做出许多变更和修改。

Claims (15)

1.一种用于行驶车辆队列(1)的方法，所述车辆队列(1)具有领头车辆(2)和跟随所述领头车辆的多辆车辆(3)，所述方法包括以下步骤：
通过以下方式提供用于行驶所述领头车辆(2)的第一模式和第二模式，即，
使用用来制动所述领头车辆(2)的、用于第一模式的第一制动图谱(29a)和用于第二模式的第二制动图谱(29a’)，其中，对于同等的制动请求(22)，所述第一制动图谱在所述领头车辆上产生比所述第二制动图谱更低的制动力(27)，和/或
使用用来加速所述领头车辆(2)的、用于第一模式的第一加速图谱(29b)和用于第二模式的第二加速图谱(29b’)，其中，对于同等的加速请求(25)，所述第一加速图谱在所述领头车辆上产生比所述第二加速图谱更低的牵引力(28)；
以及
当所述领头车辆(2)的操作者已执行了预定的驾驶动作时，从第一模式转换到第二模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供用来制动所述领头车辆(2)的、用于所述第一模式的第一制动图谱(29a)和用于所述第二模式的第二制动图谱(29a’)，对于同等的制动请求，所述第一制动图谱产生比所述第二制动图谱更低的制动力变化速度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供用来加速所述领头车辆(2)的、用于所述第一模式的第一加速图谱(29b)和用于所述第二模式的第二加速图谱(29b’)，对于同等的加速请求，所述第一加速图谱产生比所述第二加速图谱更低的牵引力变化速度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述领头车辆(2)的制动踏板位置以超过预定阈值的速度改变时，从所述第一模式转换到所述第二模式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述领头车辆(2)的制动踏板速度变化超过预定阈值时，从所述第一模式转换到所述第二模式。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述领头车辆(2)的制动踏板移动超过预定阈值的距离时，从所述第一模式转换到所述第二模式。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述领头车辆(2)的加速踏板位置以超过预定阈值的速度改变时，从所述第一模式转换到所述第二模式。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述领头车辆(2)的加速踏板速度变化超过预定阈值时，从所述第一模式转换到所述第二模式。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述领头车辆(2)的加速踏板移动超过预定阈值的距离时，从所述第一模式转换到所述第二模式。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，向多辆跟随车辆(3)中的一辆或更多辆传达所述领头车辆(2)已经发生从所述第一模式到所述第二模式的转换。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当识别出所述车辆队列(1)的车辆(2、3)或整个车辆队列(1)的增大的风险水平时，将所述领头车辆(2)从所述第一模式转换到所述第二模式。
12.一种用于控制车辆队列(1)的控制单元(20)，所述车辆队列(1)具有领头车辆(2)和跟随所述领头车辆的多辆车辆(3)，
所述控制单元(20)配置成能够通过以下方式提供用于所述领头车辆的第一模式和第二模式，即，
使用用来控制所述领头车辆(2)的制动器(21)的、用于所述第一模式的第一制动图谱(29a)和用于所述第二模式的第二制动图谱(29a’)，其中，对于同等的制动请求(22)，所述第一制动图谱(29a)在所述领头车辆(2)上产生比所述第二制动图谱(29a’)更低的制动力，和/或
使用用来控制所述领头车辆(2)的驱动单元(24)的、用于所述第一模式的第一加速图谱(29b)和用于所述第二模式的第二加速图谱(29b’)，其中，对于同等的加速请求(25)，所述第一加速图谱(29b)在所述领头车辆(2)上产生比所述第二加速图谱(29b’)更低的牵引力，
并且，
所述控制单元(20)配置成能够在接收到指示所述领头车辆(2)的操作者已执行了预定驾驶动作的输入信号(60a、60b)时，从所述第一模式转换到所述第二模式。
13.一种计算机程序，其包括用于执行根据权利要求1-11中的任一项所述的方法的程序代码段。
14.一种用于车辆队列(1)的领头车辆(2)，所述领头车辆(2)包括根据权利要求12所述的控制单元(20)。
15.一种车辆队列(1)，包括领头车辆(2)和多辆跟随车辆(3)，所述领头车辆(2)包括根据权利要求12所述的控制单元(20)。
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