CN102458944A - 用于确定车辆控制***的速率参考值的方法和模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定用于车辆的控制***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***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v_ref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V_ref进行调整；根据所述速度设置值v_ref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***的设置点值的模块。

Description

用于确定车辆控制***的速率参考值的方法和模块

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***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***根据控制***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***，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***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Scania

)。如果对上坡进行计算，则***加速车辆上坡。在爬升将要结束时，***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，***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。***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***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***。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***的速度设置点值v_ref的方法来实现上述目的，该方法包括：

A)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***的速度设置点值v_ref；

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v_ref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V_ref进行调整；

H)根据所述速度设置值v_ref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***的速度设置值v_ref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***的速度设置点值v_ref；

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v_ref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V_ref进行调整；以及，该控制***根据所述速度设置值v_ref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v_ref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***，则能够预先确定车辆的路线。那么通过沿着由导航***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。

附图说明

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***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***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***和地图信息，并且来自定位***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***)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***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***。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***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***，通过导航***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***将通过最快或最短的路线来将他/她引导到终点。导航***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***可以被配置为通过RDS TMC(无线电数据***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***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***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***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***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***分离或构成***的一部分，该***，例如发动机控制***，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***的单元还可以是使用速度设置点值进行调节的***的一部分。在调节模块中，将片段(bit)一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***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***。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：

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{dx},& \%\\ 20,& 0.2\\ 20,& 0.1\\ 20& -0.1\\ 20,& -0.1\end{array}\right],$

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0.1％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：

$\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{dx},& \%,& h\\ 20,& 0.2,& \\ 20,& 0.1,& \\ 20,& -0.1& 70\\ 20,& -0.3& \end{array}\right],$

其中列h包含道路标志形式的阻碍，该道路标志显示限速70km/h。如果视野将曲率半径作为特性，则所计算的高横向加速度值例如可以构成阻碍。沿着该路线的阻碍特性并不需要以与该视野相同的矩阵，但是可以作为分离的数据量与该阻碍相距车辆的距离一起被发送到在图1中描述的模块。如果车辆装配有导航***，也可以经由车辆的导航***来提供关于阻碍的信息。经由导航***接收的表示阻碍的特性可以例如为道路施工或事故。特性通过描述例如限速、急转弯、迂回路段、交叉路口、道路施工等来表示阻碍。

此后，在步骤B)中将视野中的分段置于各种类别中，其中，根据一个或多个车辆特定值来针对分段的所述至少一个特性来计算阈值，该阈值充当用于将分段分配到各种类别的边界。在分段的特性为坡度的示例中，针对其坡度来计算阈值。根据本发明的实施例，通过一个或多个车辆特定值(例如，当前传动比、当前车辆重量、发动机的最大扭矩曲线、当前速度下的机械摩擦和/或车辆的运行阻力)来计算针对所关心的特性的阈值。控制***内部的车辆模型用于估计当前速度下的运行阻力。在车辆的控制***中，传动比和最大扭矩是已知大小的，而车辆重量是即时估计的。

下面是当分段的坡度用于进行关于车辆控制的决策时可以将分段放置在其中的5中不同类别的示例：

平坦的道路：具有0±公差的坡度的分段。

陡峭的上坡：具有对以当前的档位保持速度的车辆来说过于陡峭的坡度的分段。

平缓的上坡：具有公差和急剧的上坡的阈值之间的坡度的分段。

陡峭的下坡：具有使得由坡度来加速车辆的陡峭的下坡坡度的分段。

平缓的下坡：具有负公差和急剧的下坡的阈值之间的下降的坡度的分段。

根据本发明的实施例，分段的特性为其长度和坡度，并且将分段置于上面描述的类别中涉及以两个坡度阈值l_min和l_max的形式计算阈值，其中l_min是车辆由下坡坡度加速的最小坡度，而l_max是车辆在不换挡上坡的情况下能够保持速度的最大坡度。因此，可以根据前方道路的坡度和长度来调节车辆，以使得能够依靠巡航控制在起伏的地形上以节约燃料的方式驱动车辆。在另一实施例中，分段的特性为其长度和横向加速度，并且以横向加速度阈值的形式来计算阈值，其中通过分段造成多少横向加速度来对分段进行分类。然后，将用横向加速度来描述分段。此后，可以调节车辆的速度以使能够以适合于与道路曲度相关的节约燃料和交通安全的方式来驱动车辆，即在不使用制动器的情况下尽可能地在弯道之前进行任何减速。

例如，当车辆以80km/h行驶时，“平坦的道路”类别的公差优选地在0.05％和-0.05％之间。基于该相同的速度(80km/h)，通常将l_min计算成大约-2到-7％，而l_max通常为1到6％。然而，这些值很大程度上取决于当前传动比(档位+固定的后轴比)、发动机性能以及总重量。

在该方法的下一步骤C)中，将每个分段的特性(在该情况中为坡度)与计算出的阈值相比较，并根据比较的结果将每个分段置于一个类别中。

在视野中的每个分段被置于类别中之后，可以基于分段的分类和视野来构建控制***的内部视野，包括针对每个分段的控制***必须遵守的进入速度v_i。根据实施例，对两个进入速度v_i之间所请求的速度改变进行渐变(ramp)，以便为控制***提供影响车辆速度的逐步增加或减小的设置点值v_ref。对速度改变进行渐变导致需要进行逐步速度改变的计算以便实现速度改变。换句话说，渐变导致线性的速度增加。在根据本发明的方法的步骤D)中，根据关于视野内的分段被置于的类别的规则，计算跨越视野的进入速度v_i(即，车辆的控制***的设置点值)。下面解释与分段类别相关的规则。当视野中的分段的特性指示阻碍时，执行以下步骤：E)根据与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；以及F)根据其计算的减速度确定用于该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v_ref减小到该阻碍所要求的最大速度。因此实现关于阻碍的控制***的速度设置值v_ref的调整。

根据车辆在那个时候所处的分段的类别，通过使用下文的方程(1)或(2)来计算在不使用刹车的情况下降到由阻碍(例如显示限速70km/h的道路标志)指示的特定速度的车辆减速度。当因此已知减速度时，可以得出当降到特定速度的时候将行驶的距离(在此称为减速度行驶)。然后，通过将该减速度行驶和相距阻碍的距离相关联来计算用于车辆的减速度的开始的在视野内的开始位置，以便在阻碍的位置处降低到由于阻碍所要求的速度。因此能够实现在车辆不进行刹车的情况下在阻碍的位置将设置点速度v_ref降低到该阻碍所要求的最大速度。

此后，在步骤G)根据所述开始位置以及车辆的减速度对视野内的速度设置值v_ref进行调整。连续地逐步通过在视野内的所有分段，并且当新的分段被加入到视野中时，在必要时在车辆的参考速度v_set的范围之内对进入速度v_i进行调整。v_set为由驾驶员设置的参考速度，并且当在范围内行驶时期望通过车辆控制***来保持v_set。该范围由v_min和v_max两个速度进行限定，这两个速度可以由驾驶员手动地进行设置，或者由优选地在调节模块中计算的适当的范围的计算(来自动设置。因而，在阻碍位置，通过v_max被设置为与阻碍相关的速度限制来调整在视野内的速度设置点值。用于减速度的开始的位置表示控制***必须停止对车辆进行加速的视野内的位置，并且在各个位置，停止加速的信号将被发送给控制***。此后，在步骤H)根据速度设置点值对车辆进行调节，这使得在车辆中的发动机控制***根据该设置点值对车辆的速度进行调节。在阻碍的位置并且在超过该阻碍的期望的距离上，在v_max被设置为该阻碍所要求的最大速度的限制下，车辆将再次加速以维持期望的速度。

根据实施例，对车辆的速度进行调节以满足阻碍的需要是针对驾驶员的可选设置。这使得他/她能够选择是否根据所检测的阻碍对车辆的速度进行调整，例如作为可被打开和关闭的功能。这在总是使车辆在多个限速之后维持速度，从而可能引起很多驾驶员的愤怒的***中是期望的。

替代地或者与前述的实施例进行组合，该方法包括在步骤F)之后的步骤F₁，用于向车辆的驾驶员指示即将进行速度改变，并且如果驾驶员如此指示之后，则执行步骤G)。在图3的流程图中示出了这一实施例。因此，驾驶员能够通过例如在仪表盘上的指示来知道到即将进行的速度改变，因此他/她可以确认他/她是否希望维持新的速度。当然可以在驾驶员已经认识到由于阻碍而存在限速之前改变车辆的速度，并且他/她因此变得参与到速度的选择中并且理解速度改变的原因。

在图6中示出了本发明的效果。上部的图显示了如何通过传统的巡航控制对车辆的速度进行调节。驾驶员发现大约距离k₁的阻碍H，并且通过松开加速器以及进行刹车来开始降低速度。下部的图显示了本发明如何计算出车辆应当在阻碍H之前的特定距离k₂开始停止加速以避免需要刹车从而消耗掉能量。那么在这一情况下减速度行驶为k₂。因此可以节省车辆的燃料。

根据本发明的实施例，阻碍所要求的最大速度在预定的视野长度上对车辆的速度进行限制。对应不同类型的阻碍，该长度可以不同。因而在没有为该阻碍指示终点的情况下，限速可能在该阻碍的整个长度上维持。预先确定的长度可以替代地由起点和终点来表示，并且在此基础上进行计算。终点可以例如通过显示更高限速的另外的道路标志，或者通过桥或道路施工的末端来指示。

在一些情况下特性可能是阻碍，而在其他情况下可能不是。根据本发明的实施例，特性指示了由于诸如温度的某些其他参数而导致的阻碍。在正常情况下，桥无需要求车辆速度的任何改变，但是当温度为0°左右或低于0°时，车辆速度需要降低以便降低由于打滑路面而导致事故的风险。

可以允许车辆中的控制***的设置点值v_ref在两个上述的速度v_min和v_max之间变化。当调节模块针对车辆的速度预测内部视野时，则车辆的速度可以在该范围之内变化。

因此，针对分段类别的各种规则对如何调整每个分段的进入速度v_i进行调节。如果分段被置于“平坦的道路”类别中，则在该分段的进入速度不发生改变。相反，如果v_i不等于v_set，则在舒适度的要求下将速度设置点值渐变到v_set，以保持驾驶员所期望的速度。驾驶车辆以使得满足舒适度要求涉及使用如下的Torricelli方程来计算需要施加到车辆的恒定加速度或减速度：

$v_{\mathrm{slut}}^2=v_i^2+2\·a\·s---\left(1\right)$

其中v_i为该分段的入口速度，v_slut为该分段末端的车辆速度，a为恒定加速度/减速度，并且s为该分段的长度。

如果分段位于“陡峭的上坡”或“陡峭的下坡”类别中，则通过求解下面的方程(2)来预测该分段的最终速度v_slut：

${v_{\mathrm{slut}}}^2=(a\·v_i^2+b)\·(e^{(2\·a\·s/M)}-b)/a---\left(2\right)$

其中

a＝-C_d·ρ·A/2                                 (3)

b＝F_track-F_roll-F_α                             (4)

F_track＝(T_eng·i_final·i_gear·μ_gear)/r_wheel    (5)

$F_{\mathrm{roll}}=\mathrm{flatCorr}\·M\·g/1000\·(C_{\mathrm{rrisoF}}+C_b\·(v_i-v_{\mathrm{iso}})+C_{\mathrm{aF}}\·(v_i^2-v_{\mathrm{iso}}^2))---\left(6\right)$

F_α＝M·g·sin(arctan(α))                      (7)

$\mathrm{flatCorr}=1/\sqrt{(1+r_{\mathrm{wheel}}/2.70)}---\left(8\right)$

其中，C_d是空气阻力系数，ρ是空气密度，A是车辆的最大横截面积，F_track是来自发动机扭矩的沿着车辆的运动方向作用的力，F_roll是来自作用在车轮上的滚动阻力的力，F_α是来自由于分段的坡度α而作用在车辆上的力，T_eng是发动机扭矩，i_final是车辆的主传动齿轮，i_gear是变速箱中的当前传动比，μ_gear是齿轮***的效率，r_wheel是车辆的车轮半径，M是车辆的重量，C_aF和C_b是与车轮的滚动阻力有关的速度依赖系数，C_rrisoF是与车轮的滚动阻力相关的常数项，而v_iso是ISO速度(例如，80km/h)。

在“陡峭的上坡”类别中的分段上，之后，将最终速度v_slut与v_min相比较，并且如果v_slut＜v_min，则必须增加v_i以使得

v_i＝min(v_max，v_i+(v_min-v_slut))                (9)

否则v_i将不发生改变，因为v_slut满足了在参考速度的范围之内的要求。

在“陡峭的下坡”类别中的分段上，将最终速度v_slut与v_max相比较，并且如果v_slut＞v_max，则必须减小v_i以使得

v_i＝max(v_min，v_i-(v_slut-v_max))                (10)

否则v_i将不发生改变，因为v_slut满足了在参考速度的范围之内的要求。

在此再次使用Torricelli方程(1)来计算是否能够在具有舒适度要求的情况下用进入速度v_i实现v_slut，即利用预定的最大恒定加速度/减速度。如果因为分段的长度而无法实现，则对v_i进行增加或减小以使得能够保持舒适度要求，即不要太多的加速度/减速度。

在“平缓的上坡”类别中的分段上，当包含新的分段时，允许设置点值v_ref在v_min与v_set之间变化，即v_min≤v_ref≤v_set。如果v_ref≥v_min，则不产生车辆的加速度。然而，如果v_ref＜v_min，则在该分段期间将v_ref应用于v_min，或者如果v_ref＞v_set，则通过方程(1)将v_ref渐变到v_set。在“平缓的下坡”类别中的分段上，当包含新的分段时，允许v_ref在v_set与v_max之间变化，即v_set≤v_ref≤v_max，并且如果v_ref≤v_max，则不产生车辆的减速度。然而，如果v_ref＞v_max，则在该分段期间将v_ref应用于v_max，或者如果v_ref＜v_set，则通过方程(1)将v_ref渐变到v_set。可以通过删除“平缓的上坡”和“平缓的下坡”来将上面的五种分段类别简化为三种。然后，“平坦的道路”分段将覆盖由计算出的阈值l_min和l_max所界定的更大的范围，因此该分段上的坡度必须小于l_min(如果坡度为负)或者大于l_max(如果坡度为正)。

当处于“平缓的上坡”或“平缓的下坡”的类别中的视野内的分段之后的一个分段造成那些类别中的分段的进入速度的改变时，它可能意味着进入速度以及由此控制***的设置点速度被修改并变得高于或低于由上面的“平缓的上坡”或“平缓的下坡”的类别的规则所指示的速度。因此，这适用于当根据后续的分段修改分段的进入速度时。

根据车辆在那个时候所处的各个分段的类别，通过使用上文的方程(1)或(2)来计算降到由阻碍(例如显示限速70km/h的道路标志)指示的特定速度的车辆减速度。当因此已知减速度时，可以得出当降到特定速度的时候将行驶的距离(在此称为减速度行驶)。然后，通过将该减速度行驶和相距阻碍的距离相关联来计算用于车辆的减速度的开始的在视野内的开始位置，以便在阻碍的位置处降低到由于阻碍所要求的速度。因此能够实现在阻碍的位置将设置点速度v_ref降低到该阻碍所要求的最大速度。

因此，通过Torricelli方程(1)对所请求的所有速度改变进行渐变，以使得它们在满足舒适度要求的情况下进行。因此，一般的规则是在上坡时不提高设置点速度v_ref，这是由于如果以节约成本的方式驾驶车辆则必须在爬坡开始之前进行v_ref的任何可能的速度增加。由于相同的原因，在下坡时不应降低设置点速度v_ref，因为必须在下坡行驶之前进行v_ref的任何可能的速度减小。

通过连续地逐步通过视野中的所有分段，可以确定提供针对每个分段的预测的进入值v_i的内部视野。根据实施例，只要视野没有超出车辆的计划路线则连续地执行步骤A)，并且针对视野的整个长度连续地执行步骤B)到E)。优选地逐个地对视野进行更新，并且根据实施例在其按照步骤B)到E)的更新中不具有相同的连续性。由于新的分段被添加到视野，因此连续地对内部视野进行更新，例如，每秒两到三次。连续地逐步通过视野中的分段涉及连续地计算每个分段的进入值v_i，并且计算进入值v_i可能需要改变内部视野中前方和后方两者的进入值。以相同的方法，当可应用时，如果在视野内存在阻碍，则需要在视野内的前方和后方改变进入值。例如，在分段中的预测的速度在设置范围之外的情况中，所期望的是修改之前分段中的速度。

图4描绘了与路线相关的内部视野。内部视野如由向前移动的虚线内的视野所指示地连续地向前移动。图5描绘了内部视野的示例，其中该内部视野中的各个分段被置于类别中。在该图中，“LR”表示“平坦的道路”，“GU”表示“平缓的上坡”，“SU”表示“陡峭的上坡”，而“SD”表示“陡峭的下坡”。速度初始为v₀，如果其不是v_set，则在具有可接受的舒适度的前提下根据Torricelli方程(1)将设置点值从v₀渐变到v_set，因为该类别是“平坦的道路”。下一分段为“平缓的上坡”，并且只要v_min≤v_ref≤v_set，则v_ref不发生改变，因为在该分段中不需要施加加速度。下一分段为“陡峭的上坡”，因此通过公式(2)来预测针对该分段的最终速度v₃，如果v₃＜v_min，则根据公式(9)必须增加v₂。下一分段为“平坦的道路”，因此在具有舒适度要求的限制的情况下，根据Torricelli方程(1)使v_ref向v_set改变。此后进入“陡峭的下坡”的分段，因此通过公式(2)来预测最终速度v₅，如果v₅＞v_max，则根据公式(10)必须减小v₄。一旦内部视野中的后方速度改变，则对内部视野中的其余的后方速度进行调节以便能够达到进一步的前方速度。在每次需要进行速度改变的地方，根据本发明的方法通过Torricelli方程(1)来计算是否能够在具有舒适度要求的情况下实现速度改变。如果不能，则对该分段的进入速度进行调节以使得能够保持舒适度要求。

本发明还涉及一种如在图1中描绘的，用于在车辆速度的调节期间满足阻碍的需要的模块。该模块包括视野单元，其适用于通过所接收的由线路的分段构成的路线的位置数据和地图数据来确定视野，其中，线路分段具有针对每个分段的至少一个特性。该模块还包括处理器单元，其适用于执行如上文所述的步骤B)到步骤D)。该模块还包括阻碍单元，其适用于当视野中的任意分段的至少一个特性指示阻碍时，根据所描述的方法执行步骤E)和步骤F)。处理器单元还适用于根据所述开始位置和车辆的减速度对视野内的速度设置值v_ref进行调整，由此车辆中的控制***根据该速度设置值v_ref对车辆速度进行调节。结果是一种能够车辆中使用以确定速度设置点值的模块，该速度设置点值满足沿着车辆的路线的阻碍的需要。该模块可以是旨在为其确定速度设置点值的控制***的一部分，或者该模块可以与控制***分离的独立模块。然后，该控制***(例如发动机控制***)根据该速度设置点值来调节车辆的速度。

在处理器单元中优选地确定当前传动比、当前车辆重量、发动机的最大扭矩曲线、当前速度下的机械摩擦和/或车辆的运行阻力的车辆特定值。因此，可以基于此刻的车辆状态来确定阈值。可以从CAN获取或者由适当的传感器检测确定这些值所需的信号。

根据实施例，阻碍单元适用于根据分段的特性指示限速、急转弯、迂回路段或交叉路口等事实中检测在视野中的阻碍。阻碍单元在例如逐个视野矢量中或者通过其他数据来接收关于阻碍信息的信息，所述其他数据表示阻碍相距车辆的距离、路线分段或相对于外部坐标***。这使得能够根据不同类型的阻碍来调整车辆的速度。

根据另一实施例，阻碍单元适用于确定距离，其中由阻碍要求的最大速度在该距离内限制车辆速度。在这种情况下，对应路线中一段的v_max将被设置为由阻碍所要求的最大速度，并且对应不同阻碍例如可以有不同的标准距离。根据实施例，由阻碍所要求的最大速度可以限制车辆的速度直到例如在视野中存在指示车辆要被保持在的不同速度的其他道路标志为止。这使得能够实现在更长的距离上车辆速度的降低。

阻碍单元可以适用于确定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。这满足了以下可能性的需要：如果温度下降到某一水平之下，通常不是阻碍的桥梁可以变成阻碍。

满足阻碍的需要并且由此实现对车辆速度的调节以便节省燃料和在阻碍处刹车的模块功能优选地是用于驾驶员的可选设置。因而，他/她可以打开和关闭该功能，并且不被迫针对交通状况而做出调整。因此，阻碍单元的功能将是可选的。根据实施例，阻碍单元适用于向车辆的驾驶员指示即使进行速度改变，并且用于接受或拒绝该速度改变的输入数据。可以例如在仪表盘上向驾驶员呈现指示，以便他/她能够主动地同意该改变。

根据实施例的视野单元可以适用于确定路线的视野，其中，该路线是由导航***确定的。现今很多车辆配备有导航***，在这个情况中视野单元仅需要针对单个路线而不是许多个并行路线来构建视野。这使得能够尤其节省处理器功率。

根据实施例，分段的特性为其长度和坡度，并且处理器单元适用于以坡度阈值l_min和l_max的形式计算阈值。因而，可以根据路线的起伏来调节车辆的速度，以便以节省燃料的方式行驶。

根据另一实施例，分段的特性为其长度和横向加速度，并且处理器单元适用于以横向加速度阈值的形式计算阈值。这意味着可以根据前方道路的曲率来调节车辆的速度，并且可以对车辆的速度进行预调节，以使不必要的制动操作和速度增加最小以便节省燃料。

视野单元优选地适用于只要视野没有超出车辆的计划路线就连续地确定视野，并且处理器单元适用于针对内部视野的整个长度连续地执行用于计算和更新控制***的设置点值的步骤。在实施例中，当车辆沿着路线行驶时，渐进地逐个构建视野。由于要计算的设置点值还取决于车辆的车辆特定值如何沿着路线而改变，因此不考虑是否添加了新的分段而连续地计算和更新控制***的设置点值。

本发明还包括计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序指令，该计算机程序指令用于使得车辆中的计算机***在所述计算机程序指令在所述计算机***上运行时执行根据本方法的步骤。所述计算机程序指令优选地存储在可由计算机***读取的介质上，例如，CD ROM、USB存储器、或者可以将它们无线地或通过线路发送到计算机***。

本发明不限于上面描述的实施例。可以使用各种替代、修改和等价形式。因此，前述实施例不限制由所附权利要求所定义的本发明的范围。

Claims (18)

1.一种用于确定车辆的控制***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***的速度设置点值v_ref；

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v_ref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v_ref进行调整；

H)根据所述速度设置值v_ref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***来确定所述路线。

9.一种用于确定车辆的控制***的速度设置点值v_ref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***的速度设置点值v_ref；

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v_ref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V_ref进行调整；以及，所述控制***根据所述速度设置值v_ref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***来确定的。

17.一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***在所述计算机程序指令在所述计算机***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***可读的介质中。

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