TWI731553B - 車輛控制系統與車輛控制方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種車輛控制方法。所述方法包括根據目標速度與所偵測的車輛的實際速度來計算速度差值；根據所述速度差值來計算目標加速度值；根據舒適度條件與所述目標加速度值來產生由小至大排序的多個加速度指令，其中對應所述多個加速度指令的最後者的加速度值為所述目標加速度值；依照預定時序來於對應所述預定時序的多個時間點執行所述多個加速度指令，以獲得對應所述多個時間點的多個駕駛指令；以及反應於獲得每一所述多個駕駛指令，於對應的所述時間點發送所獲得的每一所述多個駕駛指令至所述車輛的駕駛裝置，以控制所述車輛。
Description
本發明是有關於一種控制系統，且特別是有關於一種車輛控制系統與車輛控制方法。
一般來說，當車輛在進行自動駕駛或巡航運作時，傳統作法並不會考量到乘客的舒適度與外界環境對車輛所進行的作用力。如此一來，在一些情況下，會導致車輛被迫以不適當的加速度進行運動，而使乘客感到不舒服而降低了乘客的體驗。
基此，如何有效率地考量車輛外界的作用力且提供適當的加速度來控制車輛的運動，為本領域人員致力發展的目標之一。
本發明提供一種車輛控制系統與車輛控制方法，可平滑地控制所述車輛的速度至目標速度且讓車輛整體的加速度過程較為舒適，進而增進了使用者在搭乘所述車輛的體驗。
本發明的一實施例提供適用於控制一車輛的一種車輛控制系統。所述車輛控制系統包括速度計、駕駛裝置、儲存裝置以及處理器。所述速度計用以偵測當前的所述車輛的實際速度。所述儲存裝置用以儲存多個程式碼。所述處理器用以載入且執行所述多個程式碼以執行一車輛控制操作。在所述車輛控制操作中，所述處理器根據一目標速度與所偵測的所述實際速度來計算速度差值，並且根據所述速度差值來計算目標加速度值。此外，所述處理器根據舒適度條件與所述目標加速度值來產生由小至大排序的多個加速度指令，其中對應所述多個加速度指令的最後者的加速度值為所述目標加速度值，其中所述處理器依照預定時序來於對應所述預定時序的多個時間點執行所述多個加速度指令，以獲得對應所述多個時間點的多個駕駛指令。反應於獲得每一所述多個駕駛指令，所述處理器於對應的所述時間點發送所獲得的每一所述多個駕駛指令至所述車輛的所述駕駛裝置，以控制所述車輛。
本發明的一實施例提供適用於控制一車輛的車輛控制系統的一種車輛控制方法。所述方法包括：根據一目標速度與所偵測的車輛的實際速度來計算速度差值；根據所述速度差值來計算目標加速度值；根據舒適度條件與所述目標加速度值來產生由小至大排序的多個加速度指令，其中對應所述多個加速度指令的最後者的加速度值為所述目標加速度值；依照預定時序來於對應所述預定時序的多個時間點執行所述多個加速度指令，以獲得對應所述多個時間點的多個駕駛指令；以及反應於獲得每一所述多個駕駛指令，於對應的所述時間點發送所獲得的每一所述多個駕駛指令至所述車輛的駕駛裝置，以控制所述車輛。
基於上述，本發明所提供的車輛控制系統與車輛控制方法，可根據車輛的目標速度、實際速度以及舒適度條件來產生對應多個時間點的多個加速度指令，並且藉由於所述多個時間點所執行的所述多個加速度來獲得對應所述多個時間點的多個駕駛指令，以經由發送所述多個駕駛指令至所述車輛的駕駛裝置來控制所述車輛。如此一來，可平滑地控制所述車輛的速度至目標速度且讓車輛整體的加速度過程較為舒適，進而增進了使用者在搭乘所述車輛的體驗。
圖1是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制系統的方塊示意圖。請參照圖1，在本實施例中，車輛控制系統10包括處理器110、車重偵測器120、風速偵測器130、路面特徵偵測器140、儲存裝置150、速度計、加速度計170、駕駛裝置180、輸入/輸出裝置190。車輛控制系統10配置於車輛上，並且用以偵測車輛與車輛周遭環境的狀態，及控制所配置的車輛的運動。
處理器110為具備運算能力的硬體(例如晶片組、系統單晶片等)，用以管理車輛控制系統10的整體運作。在本實施例中，處理器110，例如是一核心或多核心的中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、微處理器(micro-processor)、或是其他可程式化之處理單元(Programmable processor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置。
車重偵測器120用以偵測車輛當前的重量。例如，車重偵測器可利用偵測車輛重量改變所導致的壓力變化而估算出車輛當前的重量變化，並且根據車輛原本的出廠重量來計算出車輛的當前重量。在另一實施例中，車輛控制系統10可不包括車重偵測器120，並且使用車輛的預設重量來作為車輛的當前重量。
風速偵測器130用以利用車輛的迎風面的氣壓的變化來偵測車輛的迎風面的當前風速值。
路面特徵偵測器140用以偵測車輛所行駛的道路面（簡稱，路面）的特徵。例如，路面特徵偵測器140可利用雷射偵測的方式來估算路面的摩擦係數（亦稱，路面摩擦係數），或是利用影像辨識的方式來估測路面的摩擦係數。此外，在另一實施例中，路面特徵偵測器140亦可包括水平計，用以提供當前的路面坡度。
儲存裝置150用以儲存資料。在本實施例中，所述資料包括多個車輛參數與多個環境參數。所述多個車輛參數包括：經由所述車輛的車重偵測器120所偵測的所述車輛的當前重量；所述車輛的迎風面積。所述迎風面積可為預先設定。所述多個環境參數包括：經由所述車輛的風速偵測器所偵測的當前風速值；經由所述車輛的路面特徵偵測器所偵測的路面摩擦係數；以及經由所述車輛的路面特徵偵測器所偵測的路面坡度。此外，儲存裝置150更可用以儲存多個程式碼，處理器110載入且執行所述多個程式碼，以執行車輛控制操作，進而實現本發明所提供的車輛控制方法。
速度計160用以偵測所述車輛的速度值。加速度計170用以偵測所述車輛的加速度值。
駕駛裝置180包括制動裝置181與油門裝置182。所述制動裝置181提供用以停止車輛所進行的運動的力。所述制動裝置181例如是車輛的煞車系統。所述油門裝置182提供用以推進車輛的力。其他可提供用以推進車輛的力的裝置（亦稱，加速裝置或動力裝置）亦可被包含於所述駕駛裝置180中。在一實施例中，所述油門裝置182亦可被所述動力裝置所替代。所述油門裝置182例如是用以控制汽車的引擎的油門。所述動力裝置例如是用以控制電動車的馬達的電源管理裝置。
輸入/輸出裝置190用以根據處理器110的指示輸出對應的內容，並且用以根據使用者對輸入/輸出裝置190所執行的輸入操作來獲得資料。所述資料例如是使用者所設定的目標速度。輸入/輸出裝置190例如是觸控螢幕。
圖2A是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制方法的流程圖。圖3是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制方法的流程示意圖。請同時參照圖2A與圖3，在步驟S21中，處理器110根據目標速度與所偵測的實際速度來計算速度差值。具體來說，處理器110可將經由輸入/輸出裝置190所輸入的所述目標速度減去經由速度計160所偵測的車輛的當前的實際速度所獲得的差值作為所述速度差值。例如，若目標速度大於實際速度，所獲得的速度差值為正值。
接著，在步驟S22（決定目標加速度的步驟）中，處理器110根據所述速度差值來計算目標加速度值。例如，處理器110可將所述速度差值除以預定加速時間長度所獲得的商值作為目標加速度值。
在獲得所述目標加速度值後，在步驟S23（應用舒適度限制的步驟）中，處理器110根據舒適度條件與所述目標加速度值來產生由小至大排序的多個加速度指令，其中對應所述多個加速度指令的最後者的加速度值為所述目標加速度值。在本實施例中，每個加速度指令包含一個加速度值。舉例來說，假設所述舒適度條件為限制車輛的加速度的變化量為1公里/秒
2。此外，假設目標加速度值為4公里/秒
2。處理器110根據所述舒適度條件，產生4個加速度指令，其中每個加速度指令皆具有對應的加速度值。4個加速度指令是根據所具有的加速度值由小至大進行排序的。換句話說，處理器110所產生的第一個加速度指令的加速度值為1公里/秒
2；第二個加速度指令的加速度值為2公里/秒
2；第三個加速度指令的加速度值為3公里/秒
2；第四個加速度指令的加速度值為4公里/秒
2。
接著，在步驟S24（決定動力需求的步驟）中，處理器110依照預定時序於對應所述預定時序的多個時間點執行所述多個加速度指令，以獲得對應所述多個時間點的多個駕駛指令。
圖2B是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制方法的步驟S24的流程圖。圖4是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制方法的步驟S24的流程示意圖。請同時參照圖2B與圖4，在本實施例中，步驟S24可包括步驟S241~S246。
更詳細來說，在步驟S241中，處理器110根據當前所執行的加速度指令與當前所偵測的實際加速度來計算加速度差值。具體來說，處理器110可辨識當前所執行的加速度指令的加速度值，將所述加速度值減去經由加速度計170所偵測的車輛的當前的實際加速度所獲得的差值作為所述加速度差值。例如，若當前所執行的加速度指令的加速度值大於實際加速度，所獲得的加速度差值為正值。
接著，在步驟S242（決定目標作用力的步驟）中，處理器110根據所述加速度差值計算目標作用力。舉例來說，處理器110可根據車輛的當前重量與所述加速度差值來計算出所述目標作用力。所述目標作用力例如是引擎扭矩。
此外，在步驟S243（考量環境補償的步驟）中，處理器110更根據當前的多個車輛參數與多個環境參數來計算環境總作用力。具體來說，處理器110會根據所述多個車輛參數與所述多個環境參數來計算多個環境作用力，並且計算所述多個環境作用力的總作用力為所述環境總作用力。
舉例來說，處理器110可根據所述車輛的所述迎風面積與所偵測的所述當前風速計算風阻力；根據所述車輛的所述當前重量與所偵測的所述路面摩擦係數計算出摩擦力；根據所述車輛的所述當前重量與所偵測的所述路面坡度計算出所述車輛所受的重力對所述車輛的作用力（例如，車輛處於的路面坡度為正30度（車頭較車尾高），車輛會因重力的影響受到使車輛後退的作用力）。
在計算出所述環境總作用力後，在步驟S244中，處理器110根據所述目標作用力與所述環境總作用力來產生動力請求。例如，處理器110可根據所述目標作用力減去所述環境總作用力所獲得的差值（亦稱，動力差值）來產生動力請求。所述動力請求可包括所述動力差值、所述目標作用力以及所述環境總作用力的資訊。
接著，在步驟S245中，處理器110根據所述動力請求決定對應油門裝置的油門指令與對應制動裝置的制動指令。具體來說，處理器110會根據所述動力請求來辨識所述動力差值、所述目標作用力以及所述環境總作用力的數值大小與正負，並且處理器110可根據所述動力差值、所述目標作用力以及所述環境總作用力的數值大小與正負來決定停止或啟動油門裝置以及決定停止或啟動制動裝置。
詳細來說，反應於為負的第一動力差值，處理器110可產生用以停止所述油門裝置的第一油門指令，並且更根據所述目標作用力的大小與所述環境總作用力的大小來判斷是否產生用以啟動所述制動裝置的第一制動指令。例如，反應於所述目標作用力的大小小於第一門檻值且所述環境總作用力為正，處理器110產生用以啟動所述制動裝置181的所述第一制動指令，其中所述第一制動指令更包括一煞車力道值。
另一方面，反應於為正的第二動力差值，處理器110產生用以停止所述制動裝置的第二制動指令，並且更根據所述目標作用力的大小與所述環境總作用力的大小來判斷是否產生用以啟動所述油門裝置的第二油門指令。例如，反應於所述目標作用力的大小大於第二門檻值且所述環境總作用力為負，處理器110產生用以啟動所述油門裝置182的所述第二油門指令，其中所述第二油門指令更包括一油門比例。
接著，在步驟S246中，所述處理器110輸出所述油門指令與所述制動指令作為對應當前所執行的所述加速度指令的駕駛指令。
應注意的是，處理器110在預定時序中的不同時間點執行不同的加速度指令，並且獲得/輸出對應不同時間點的不同駕駛指令。
接著，在步驟S25（車輛控制的步驟）中，反應於獲得每一所述多個駕駛指令，處理器110於對應的所述時間點發送所獲得的每一所述多個駕駛指令至車輛的駕駛裝置，以控制所述車輛。具體來說，處理器110經由不同時間點所執行的加速度指令而依序獲得不同的駕駛指令後，處理器110會依照所述多個時間點的順序（預定時序）發送所獲得的所述多個駕駛指令給駕駛裝置180，以控制所述車輛的運動。也就是說，每當經由執行一個加速度指令獲得一個駕駛指令，處理器110會立即將所獲得的所述駕駛指令發送給駕駛裝置180，以即時地指示所述駕駛裝置180調整所述車輛的運動，進而最終達到控制所述車輛至所述目標速度的目的。應注意的是，在所述駕駛裝置180調整所述車輛的運動的過程中，所述速度計160與所述加速度計170皆會持續地回傳當前的實際速度與實際加速度給處理器110。
綜上所述，本發明所提供的車輛控制系統與車輛控制方法，可根據車輛的目標速度、實際速度以及舒適度條件來產生對應多個時間點的多個加速度指令，並且藉由於所述多個時間點所執行的所述多個加速度來獲得對應所述多個時間點的多個駕駛指令，以經由發送所述多個駕駛指令至所述車輛的駕駛裝置來控制所述車輛。此外，更可藉由所判定的動力請求與所偵測到的環境總作用力來調配駕駛裝置的油門裝置與制動裝置的功率運作。如此一來，可更有效率地控制所述車輛的速度至目標速度且讓車輛整體的加速度過程較為舒適，進而增進了使用者在搭乘所述車輛的體驗。
10:車輛控制系統
110:處理器
120:車重偵測器
130:風速偵測器
140:路面特徵偵測器
150:儲存裝置
160:速度計
170:加速度計
180:駕駛裝置
181:制動裝置
182:油門裝置
190:輸入/輸出裝置
S21、S22、S23、S24、S25:車輛控制方法的流程步驟
S241、S242、S243、S244、S245、S246:步驟S24的流程步驟
圖1是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制系統的方塊示意圖。
圖2A是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制方法的流程圖。
圖2B是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制方法的步驟S24的流程圖。
圖3是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制方法的流程示意圖。
圖4是根據本發明的一實施例所繪示的車輛控制方法的步驟S24的流程示意圖。
S21、S22、S23、S24、S25:車輛控制方法的流程步驟
Claims (10)
- 一種車輛控制系統，適用於控制一車輛，包括：一速度計，用以偵測當前的所述車輛的實際速度；一駕駛裝置；一儲存裝置，用以儲存多個程式碼；以及一處理器，用以載入且執行所述多個程式碼以執行一車輛控制操作，在所述車輛控制操作中，所述處理器根據一目標速度與所偵測的所述實際速度來計算速度差值，其中所述處理器根據所述速度差值來計算目標加速度值，其中所述處理器根據舒適度條件與所述目標加速度值來產生由小至大排序的多個加速度指令，其中對應所述多個加速度指令的最後者的加速度值為所述目標加速度值，其中所述處理器依照預定時序來於對應所述預定時序的多個時間點執行所述多個加速度指令，以獲得對應所述多個時間點的多個駕駛指令，其中反應於獲得每一所述多個駕駛指令，所述處理器於對應的所述時間點發送所獲得的每一所述多個駕駛指令至所述車輛的所述駕駛裝置，以控制所述車輛。
- 如申請專利範圍第1項所述的車輛控制系統，其中所述車輛控制系統更包括用以偵測所述車輛的當前的實際加速度的加速度計，其中在依照所述預定時序於對應所述預定時序的所述多 個時間點執行所述多個加速度指令，以獲得對應所述多個時間點的所述多個駕駛指令的運作中，所述處理器根據當前所執行的加速度指令與當前所偵測的所述實際加速度來計算加速度差值，並且根據所述加速度差值計算目標作用力，其中所述處理器根據當前的多個車輛參數與多個環境參數來計算環境總作用力，其中所述處理器根據所述目標作用力與所述環境總作用力來產生一動力請求，其中所述處理器根據所述動力請求決定對應油門裝置的油門指令與對應制動裝置的制動指令，其中所述處理器輸出所述油門指令與所述制動指令作為對應當前所執行的所述加速度指令的所述駕駛指令。
- 如申請專利範圍第2項所述的車輛控制系統，其中所述多個車輛參數包括：經由所述車輛的車重偵測器所偵測的所述車輛的當前重量；以及所述車輛的迎風面積。
- 如申請專利範圍第2項所述的車輛控制系統，其中所述多個環境參數包括：經由所述車輛的風速偵測器所偵測的當前風速值；經由所述車輛的路面特徵偵測器所偵測的路面摩擦係 數；以及經由所述車輛的路面特徵偵測器所偵測的路面坡度。
- 如申請專利範圍第2項所述的車輛控制系統，其中所述動力請求包括動力差值，其中在根據所述動力請求決定對應所述油門裝置的所述油門指令與對應所述制動裝置的所述制動指令的運作中，反應於為負的第一動力差值，所述處理器產生用以停止所述油門裝置的第一油門指令，其中所述處理器更根據所述第一動力差值的大小與所述環境總作用力的大小來判斷是否產生用以啟動所述制動裝置的第一制動指令，其中反應於為正的第二動力差值，所述處理器產生用以停止所述制動裝置的第二制動指令，其中所述處理器更根據所述第二動力差值的大小與所述環境總作用力的大小來判斷是否產生用以啟動所述油門裝置的第二油門指令。
- 一種車輛控制方法，適用於控制一車輛的車輛控制系統，包括：根據一目標速度與所偵測的車輛的實際速度來計算速度差值；根據所述速度差值來計算目標加速度值；根據舒適度條件與所述目標加速度值來產生由小至大排序的多個加速度指令，其中對應所述多個加速度指令的最後者的加速度值為所述目標加速度值； 依照預定時序來於對應所述預定時序的多個時間點執行所述多個加速度指令，以獲得對應所述多個時間點的多個駕駛指令；以及反應於獲得每一所述多個駕駛指令，於對應的所述時間點發送所獲得的每一所述多個駕駛指令至所述車輛的駕駛裝置，以控制所述車輛。
- 如申請專利範圍第6項所述的車輛控制方法，其中依照所述預定時序於對應所述預定時序的所述多個時間點執行所述多個加速度指令，以獲得對應所述多個時間點的所述多個駕駛指令的步驟包括：根據當前所執行的加速度指令與當前所偵測的實際加速度來計算加速度差值，並且根據所述加速度差值計算目標作用力；根據當前的多個車輛參數與多個環境參數來計算環境總作用力；根據所述目標作用力與所述環境總作用力來產生一動力請求；根據所述動力請求決定對應油門裝置的油門指令與對應制動裝置的制動指令；以及輸出所述油門指令與所述制動指令作為對應當前所執行的所述加速度指令的所述駕駛指令。
- 如申請專利範圍第7項所述的車輛控制方法，其中所述多個車輛參數包括： 經由所述車輛的車重偵測器所偵測的所述車輛的當前重量；以及所述車輛的迎風面積。
- 如申請專利範圍第7項所述的車輛控制方法，其中所述多個環境參數包括：經由所述車輛的風速偵測器所偵測的當前風速值；經由所述車輛的路面特徵偵測器所偵測的路面摩擦係數；以及經由所述車輛的路面特徵偵測器所偵測的路面坡度。
- 如申請專利範圍第6項所述的車輛控制方法，其中所述動力請求包括動力差值，其中根據所述動力請求的動力差值決定對應所述油門裝置的所述油門指令與對應所述制動裝置的所述制動指令的步驟包括：反應於為負的第一動力差值，產生用以停止所述油門裝置的第一油門指令，並且更根據所述第一動力差值的大小與所述環境總作用力的大小來判斷是否產生用以啟動所述制動裝置的第一制動指令；以及反應於為正的第二動力差值，產生用以停止所述制動裝置的第二制動指令，並且更根據所述第二動力差值的大小與所述環境總作用力的大小來判斷是否產生用以啟動所述油門裝置的第二油門指令。
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