专利名称：用于确定车辆控制系统的速率参考值的方法和模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据独立权利要求的介绍用于确定针对车辆控制系统的速度设置点值的方法和模块。
背景技术：
现今，许多车辆都配备有巡航控制以使得驾驶员更容易地驾驶车辆。于是可以通过驾驶员来设置期望的速度，例如，通过方向盘控制台中的控制设备，此后车辆中的巡航控制系统根据控制系统进行操作，以使其对车辆进行加速和制动以便保持期望的速度。如果车辆配备有自动换挡系统，则车辆进行换挡以使车辆可以保持期望的速度。当在丘陵地形中使用巡航控制时，巡航控制系统将试图在上坡时保持设置速度。 这尤其会导致车辆在翻越山顶时加速并可能一直到后来的下坡，使得必须进行制动以避免超过设置速度，这是一种高油耗的行车方式。当与传统巡航控制相比时，通过在丘陵地形中改变车辆的速度能够节省燃料。这可以通过各种方式来进行，例如，通过计算车辆的当前状态(如使用kaniaEeoemise )。如果对上坡进行计算，则系统加速车辆上坡。在爬升将要结束时，系统被编程为避免加速，直到在顶部坡度已经变得水平为止，只要车辆的速度不下降到一定水平之下即可。在上坡的末端降低速度，使得在不使用发动机来加速的情况下能够在后来的下坡时重新获得速度。当车辆接近斜坡底部时，系统尽量使用动能以在比普通巡航控制更高的速度开始下一个上坡。系统将容易地在下坡的末端提供加速以便保持车辆的动量。在起伏的地形中，这意味着车辆以高于正常的速度开始下次爬坡。避免不必要的加速和使用车辆的动能使得能够节省燃料。巡航控制通常无法对车辆速度进行调整以满足例如限速或者前方的迂回路段和交叉路口的需要。这意味着，即使如果它们为了经济行驶的目的而通过在丘陵地带改变车辆速度并且为了在转弯时的舒适和安全而减小速度来试图控制车辆速度，驾驶员有时候也不得不自己中断，例如因为交通标志降低了容许的速度。如果具有地图数据和GPS的车辆使得知道前面的地形布局，则可以使这种系统更加健壮并且还可以预先改变车辆的速度。公开的专利申请US2008/0221776描述了一种用于改变发动机的ECM(电子控制模块)的设置以便根据伴随的环境(例如地形、道路特性以及道路施工)对发动机关于燃料消耗的特性进行优化的系统。该车辆的地理位置由GPS进行确定。本发明的目的是提出一种满足前方的阻碍的需要并且由此减少车辆的燃料消耗的改进的巡航控制。
发明内容
通过用于确定用于车辆控制系统的速度设置点值Vref的方法来实现上述目的，该方法包括
Α)通过由线路分段构成的路线的位置数据和地图数据来确定视野(horizon)，所述线路分段具有针对每个分段的至少一个特性；B)根据一个或多个车辆特定值来计算针对分段的所述至少一个特性的阈值，该阈值充当用于将分段分配到各种类别的边界；C)利将每个分段的所述至少一个特性与所计算出的阈值进行比较，并根据比较结果将每个分段置于类别中；D)根据与在视野内的分段被置于的类别相关的规则来计算跨越视野的用于车辆控制系统的速度设置点值^rf ；以及，当处于该视野内的分段中的任何特性指示阻碍时，执行以下步骤E)根据与该分段类别相关的所述规则，在假定不使用刹车的情况下计算车辆的减速度；F)根据其计算的减速度确定用于车辆的减速度的开始的在该视野内的开始位置， 以便在该阻碍的位置实现将设置点速度降低到该阻碍所要求的最大速度；G)根据所述开始位置以及车辆的减速度，对该视野内的速度设置点值Vref进行调整；H)根据所述速度设置值Vm来调节车辆速度。本发明还涉及一种用于确定用于车辆控制系统的速度设置值Vref的模块，该模块包括视野单元，该视野单元适用于通过由线路分段构成的路线的位置数据和地图数据来确定视野，其中所述线路分段具有对应每个分段的至少一个特性；该模块还包括处理器单元，该处理器单元适用于根据一个或多个车辆特定值来计算针对分段的所述至少一个特性的阈值，该阈值充当用于将分段分配到各种类别的边界；将每个分段的所述至少一个特性与所计算的阈值进行比较，并根据比较结果将每个分段置于类别中；根据与视野内的分段被置于的类别相关的规则来计算跨越视野的用于车辆控制系统的速度设置点值；该模块还包括阻碍单元，该阻碍单元适用于当该视野内的分段的任何特性指示阻碍时执行以下步骤根据与该分段类别相关的所述规则，在假定不使用刹车的情况下计算车辆的减速度；根据其计算的减速度确定用于车辆的减速度的开始的在该视野内的开始位置，以便在该阻碍的位置实现将设置点速度降低到该阻碍所要求的最大速度；该处理器单元还适用于根据所述开始位置以及车辆的减速度，对该视野内的速度设置点值进行调整；以及，该控制系统根据所述速度设置值Vref来调节车辆速度。如果已知车辆将要行驶的道路的性质以及从车辆到前方视野内的任何阻碍(例如限速、迂回路段、沟渠、桥、交通标志、交通灯、道路施工、交通事故等)的距离，该模块能够确定速度设置点值或者建议车辆速度，以便减少之后要进行刹车的不必要的速度增加序列。因而，当通过基于预计的速度设置值Vref在适当时候降低速度来减少在速度改变、交叉路口等之前刹车的需要时，实现了燃料消耗减少。
刹车使用的减少还降低了刹车的磨损并且延长了它们的使用寿命。如果车辆配备有导航系统，则能够预先确定车辆的路线。那么通过沿着由导航系统选择的路线，车辆仅需要针对一个路线而非若干可想到的路线来预计速度设置点值，并且能够节省处理器负荷、存储器使用以及CAN(控制器区域网络)的通信量。在从属权利要求和详细的说明书中描述了优选的实施例。
下面参考附图对本发明进行描述，其中图1描绘了根据本发明的实施例的在车辆中的调节模块的功能上下文。图2描绘了根据本发明的实施例的方法的流程图；图3描绘了根据本发明的另一实施例的方法的流程图；图4示出了与车辆的路线相关的控制系统的视野的长度；图5示出了所预计的各个速度以及随着新分段加入该视野不断进行更新的分段类别；图6示出了与传统的巡航控制相比，用根据本发明的巡航控制进行的驾驶。
具体实施例方式关于车辆的路线的信息可以被用于预先调节车辆的速度，以便节省燃料、增加安全性和增强舒适度。地形非常影响对特别是重型车辆的动力传动系统的控制，因为上坡比下坡需要多得多的扭矩，以使之能够在不改变档位的情况下爬上一些山地。要求车辆降低速度的未来阻碍影响了燃料消耗并且增加了刹车损耗，因为车辆的驾驶员经常如此晚的发现阻碍以至于他/她被迫对车辆进行刹车得以在获得该阻碍处正确的速度。对这样的阻碍位于哪里的了解使得能够预先调节车辆的速度。车辆被提供有定位系统和地图信息，并且来自定位系统的位置数据和来自地图信息的地形数据被用于构造说明路线的特性的视野。在本发明的描述中，GPS(全球定位系统)用于确定车辆的位置数据，但应意识到的是，还可以设想其它种类的全球或区域定位系统来向车辆提供位置数据，例如，使用无线电接收机来确定车辆位置的系统。车辆还可以使用传感器来扫描周围的环境并从而确定其位置。图1示出了一个单元如何包含关于路线的地图和GPS信息。在下面将路线举例作为车辆的单个线路，但应意识到，可以通过地图和GPS或其它定位系统将各种可能想到的路线包含作为信息。根据本发明的实施例，车辆装配有导航系统，通过导航系统来确定车辆的路线。驾驶员可以例如登记起点和终点，并且该系统将通过最快或最短的路线来将他/她引导到终点。导航系统使用例如数字地图、来自GPS接收器的位置信息、车辆的速度表以及罗盘陀螺，并且在屏幕上可视地将驾驶员引导向终点。导航系统可以被配置为通过RDS TMC(无线电数据系统交通信息频道)来提供动态信息，该RDS TMC是经由普通的FM无线电网络将数字地传送交通信息的方式。当车辆行驶时，通过RDS TMC的动态导航满足交通状况的需要， 并且如果例如因为发生事故，驾驶员的规划路线被堵塞了，则导航系统能够经由RDS TMC接收这个信息并且建议替代的路线。大多数导航器还具有关于道路施工的信息，因此关于它们的位置信息可以被接收，并且驾驶员能够及时了解它们。可以行驶与驾驶员的路线合并的由导航系统选择的线路，在这个情况下无需针对每个可能的路线构建视野，因为仅需要呈现由导航系统选择的路线。这使得减少车辆中的处理器负荷、存储器利用和CAN的通信量，因为关于替代路线的信息不需要被存储或处理。可以将该路线或多个路线(如果有两个或更多个可能的选择)通过CAN逐渐地发送到用于调节设置点值的模块，该模块可以与系统分离或构成系统的一部分，该系统，例如发动机控制系统，使用该设置点值来调节车辆的速度。可替代地，具有地图和定位系统的单元还可以是使用速度设置点值进行调节的系统的一部分。在调节模块中，将片段(bit) — 起置于视野单元中以构成视野，并由处理器单元进行处理以创建控制系统可以调节的内部视野。如果有两个或更多个替代路线，则针对各种选择创建多个内部视野。然后，通过来自具有GPS和地图数据的单元的新的片段对视野连续地进行补充，以保持期望的视野长度。 因此，当车辆在运动中时连续地对视野进行更新。CAN(控制器区域网络)是专门开发用于在车辆中使用的串行总线系统。CAN数据总线使得能够在传感器、调节组件、致动器、控制设备等之间进行数字数据交换，并确保两个或更多个控制设备能够访问来自给定传感器的信号，以便使用它们来控制与其连接的控制组件。图2是示出根据本发明包括的实施例的方法的步骤的流程图。下面所描述的示例仅涉及一个视野，但应意识到的是，可以并行地构造用于各种替代路线的两个或更多个视野。第一步骤A)基于由线路分段构成的路线的位置数据和地图数据来确定视野，其中所述线路分段具有针对每个分段的至少一个特性。当车辆移动时，视野模块将片段放置在一起以形成路线的视野，视野的长度通常为大约1到2km。视野单元持续跟踪车辆在什么地方并连续地添加到视野中，以使得视野的长度保持恒定。根据实施例，当行程的终点在视野长度之内时，则不再对视野进行添加，这是由于超过终点的行驶是不相关的。视野由具有一个或多个相互关联的特性的线路分段构成。在此，以矩阵的形式对视野进行举例说明，其中，每列包含分段的特性。覆盖路线前方80m的矩阵可以采用下列形式
~dx, % _ 20, 0.220, 0.1 ， 20, -0.1 20, -0.3其中，第一列是以米为单位的每个分段长度(dx)，而第二列是每个分段以％表示的坡度。采用该矩阵来表示从车辆的当前位置到前方20米的坡度为0. 2%，在此之后的20 米的坡度为0. 等。分段和坡度的值不需要以相对值来表示，而是替代的可以用绝对值来表示。矩阵有利地是矢量形式，但是替代的可以是数据分组等形式的指针结构。存在各种其它可能想到的特性，例如，曲率半径、交通标志、各种阻碍等。如果视野包括道路标志、道路作业等形式的阻碍，则矩阵可以采用以下的形式
权利要求
1.一种用于确定车辆的控制系统的速度设置点值的方法，其特征在于所述方法包括A)通过由线路分段构成路线的位置数据和地图数据来确定视野，其中，所述路线分段具有针对每个分段的至少一个特性；B)根据一个或多个车辆特定值来计算针对分段的所述至少一个特性的阈值，该阈值充当用于将分段分配到各种类别的边界；C)将每个分段的所述至少一个特性与所计算出的阈值进行比较，并根据所述比较的结果将所述视野内的每个分段置于类别中；D)根据与所述视野内的分段被置于的类别相关的规则来计算跨越所述视野的用于所述车辆的控制系统的速度设置点值；以及，当处于所述视野内的分段中的任何特性指示阻碍时，执行以下步骤E)根据与所述分段类别相关的所述规则，在假定不使用刹车的情况下计算所述车辆的减速度；F)根据其计算的减速度确定用于所述车辆的减速度的开始的在所述视野内的开始位置，以便在所述阻碍的位置实现将所述设置点速度Vref降低到所述阻碍所要求的最大速度；G)根据所述开始位置以及所述车辆的减速度，对所述视野内的所述速度设置点值Vref 进行调整；H)根据所述速度设置值Vm来调节所述车辆的速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由当前传动比、当前车重、发动机的最大扭矩曲线、在当前速度下的机械摩擦和/或所述车辆的行驶阻力来确定所述车辆特定值。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，特性以限速、急转弯、迂回路段或交叉路口等形式来指示阻碍。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，由所述阻碍要求的所述最大速度在所述视野的预定长度内对所述车辆的速度进行限制。
5.根据权利要求3和4中任一项所述的方法，其中，所述特性指示由于诸如温度的某些其他参数导致的阻碍。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，调节所述车辆速度以满足阻碍的需要是针对所述驾驶员的可选设置。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其包括在步骤F)之后的步骤F1),用于向所述车辆的驾驶员指示即将进行速度改变，于是如果所述驾驶员如此指示，则执行步骤G)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过导航系统来确定所述路线。
9.一种用于确定车辆的控制系统的速度设置点值Vref的模块，其特征在于所述模块包括视野单元，所述视野单元适用于通过由分段构成的路线的位置数据和地图数据来确定视野，其中所述分段具有针对每个分段的至少一个特性；所述模块还包括处理器单元，所述处理器单元适用于根据一个或多个车辆特定值来计算对应于分段的所述至少一个特性的阈值，所述阈值充当将分段分配到各个类别中的边界；将每个分段的所述至少一个特性与所计算的阈值进行比较，并且根据所述比较的结果将每个分段置于类别中；根据与所述视野内的分段所置于的类别相关的规则来计算跨越所述视野的用于所述车辆的控制系统的速度设置点值；所述模块还包括阻碍单元，所述阻碍单元适用于当所述视野内的分段中的任何特性指示阻碍时执行以下步骤根据与所述分段的类别相关的所述规则，在假定不使用刹车的情况下计算所述车辆的减速度；根据其计算的减速度确定用于所述车辆的减速度的开始的所述视野内的开始位置，以便在所述阻碍的位置实现将所述设置点速度Vref降低到所述阻碍所要求的最大速度；所述处理器单元还适用于根据所述开始位置以及所述车辆的减速度，对所述视野内的所述速度设置值Vref进行调整；以及，所述控制系统根据所述速度设置值Vref来调节所述车辆的速度。
10.根据权利要求9所述的模块，其中，确定当前传动比、当前车重、发动机的最大扭矩曲线、当前速度下的机械摩擦和/或所述车辆的行驶阻力的所述车辆特定值。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的模块，其中，所述阻碍单元适用于根据路线分段的特性指示限速、急转弯、迂回路段或交叉路口等的事实来检测所述视野中的阻碍。
12.根据权利要求11所述的模块，其中，所述阻碍单元适用于确定所述视野的长度，其中所述阻碍要求的最大速度在所述视野的所述长度内对所述车辆速度进行限制。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的模块，其中，所述阻碍单元适用于确定所述特性是否指示由于诸如温度的某些其他参数而导致的阻碍。
14.根据权利要求9到13中任一项所述的模块，其中，调节所述车辆速度以满足阻碍的需要适用于作为针对所述驾驶员的可选设置。
15.根据权利要求9到14中任一项所述的模块，其中，所述阻碍单元适用于向所述车辆的驾驶员指示即将进行速度改变，并且适用于对接受或拒绝所述速度改变的输入数据进行接收。
16.根据权利要求9到14中任一项所述的模块，其中，所述视野单元适用于确定路线的视野，所述路线是通过导航系统来确定的。
17.—种包括计算机程序指令的计算机程序产品，所述计算机程序指令用于使得车辆中的计算机系统在所述计算机程序指令在所述计算机系统中运行时，执行根据权利要求1 到8中的任一项所述的方法的步骤。
18.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其中，所述计算机程序指令存储于计算机系统可读的介质中。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定用于车辆的控制系统的速度设置点值的方法。所述方法包括以下步骤通过由线路分段构成的路线的位置数据和地图数据来确定视野，所述线路分段具有针对每个分段的至少一个特性；根据一个或多个车辆特定值来计算用于分段的所述至少一个特性的阈值，所述阈值充当将分段分配到各种类别中的边界；将每个分段的所述至少一个特性与所计算的阈值进行比较，并且根据所述比较的结果将所述视野中的每个分段置于类别中；根据与所述视野中的分段被置于的类别相关的规则来计算跨越视野的用于所述车辆的控制系统的速度设置点值；以及，当所述视野内的分段中的任何特性指示阻碍时，执行以下步骤根据与所述分段类别相关的所述规则，在假定不使用刹车的情况下计算车辆的减速度；根据其计算的减速度确定用于所述车辆的减速度的开始的在该视野内的开始位置，以便在所述阻碍的位置实现将所述设置点速度vref降低到该阻碍所要求的最大速度；根据所述开始位置以及车辆的减速度，对所述视野内的所述速度设置点值Vref进行调整；根据所述速度设置值vref来调节车辆速度。本发明还包括一种适用于确定用于在车辆中的控制系统的设置点值的模块。
文档编号B60W40/06GK102458944SQ201080025547
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月31日 优先权日2009年6月10日
发明者H·彼得松, J·汉松, O·约翰松 申请人:斯堪尼亚商用车有限公司