CN113840761B - 用于控制车辆的制动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制沿着道路的下坡部分行驶的车辆(1)的制动的方法，该车辆包括用于推进车辆的推进装置(2、3)，该方法包括：将道路部分划分为多个路段(RS0至RS2)，这些路段包括第一路段(RS1)和第二路段(RS2)，第二路段在车辆的行驶方向上紧接在第一路段(RS1)之后；以该道路部分上的制动至少部分地由推进装置(2、3)完成为条件，针对该道路部分确定道路部分控制策略，其中，确定道路部分控制策略包括以最小化在第二路段上行驶的时间为目的来确定第二路段(RS2)上的速度(SD21)，和/或，在所述推进装置包括内燃发动机(2)和变速箱(3)的情况下，确定道路部分控制策略包括以最小化在第二路段上行驶的时间为目的来确定在第二路段(RS2)上的档位选择(GS2)，并且其中，确定道路部分控制策略包括：以最小化在第一路段上行驶的时间为目的，并且以在第一路段(RS1)的结束处提供与所确定的第二路段(RS2)上的所述速度(SD21)相同的车速和/或在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段(RS2)上的所述档位选择(GS2)相同的档位选择为目的，针对第一路段(RS1)确定第一路段控制策略，该方法还包括根据所确定的道路部分控制策略来控制车辆(1)。

Description

用于控制车辆的制动的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆的制动的方法。本发明还涉及一种计算机程序、计算机可读介质、控制单元和车辆。
本发明可以应用于重型车辆，例如公路卡车、采石卡车、采矿卡车和公共汽车。本发明不限于重型车辆，而是也可以用于其它车辆，例如轿车。
背景技术
发动机制动功能的正确使用对于重型车辆来说至关重要，以便沿着下坡路段或沿着一系列下坡路段安全行驶。原因是行车制动器的过度使用或不当使用可能使行车制动器发热和玻化(vitrify)，这些行车制动器然后可能最终失去其功能性。
US2018023692公开了一种自动变速器换档控制***，其中电子控制单元被配置成通过导航单元来确定具有多个路段的当前路线，并确定换档规律(schedule)，该换档规律包括用于相应路段的相应的变速器换档命令。该换档规律可以基于相应路段的等级水平。当下坡行驶时，自适应换档控制可以换档到较低档位，以增加发动机制动。
然而，希望改进沿着道路的下坡部分行驶的车辆的制动控制。特别地，希望提供一种安全的方式来控制沿着道路的下坡部分行驶的车辆，同时最小化沿着该道路部分行驶的时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全的方式来控制沿着道路的下坡部分行驶的车辆，同时最小化沿着该道路部分行驶的时间。
该目的通过根据下文所述的方法来实现。因此，该目的通过一种用于控制沿着道路的下坡部分行驶的车辆的制动的方法来实现，该车辆包括用于推进该车辆的推进装置，该方法包括：
-将该道路部分划分为多个路段，这些路段包括第一路段和第二路段，该第二路段在车辆的行驶方向上紧接在该第一路段之后，
-以“该道路部分上的制动至少部分地由所述推进装置完成”为条件，针对该道路部分确定道路部分控制策略，
-其中，确定道路部分控制策略包括以最小化在第二路段上行驶的时间为目的来确定第二路段上的速度，和/或在所述推进装置包括内燃发动机和变速箱的情况下，确定道路部分控制策略包括以最小化在第二路段上行驶的时间为目的确定第二路段上的档位选择，并且
-其中，确定道路部分控制策略包括：以最小化在第一路段上行驶的时间为目的，并且以在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的速度相同的车速和/或在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的档位选择相同的档位选择为目的，针对第一路段确定第一路段控制策略，
-该方法还包括根据所确定的道路部分控制策略来控制车辆。
该道路部分可能包括一段下坡路段。可以针对车辆、针对该道路部分来计算控制策略。
因此，该方法包括：确定第二路段上的速度，和/或在所述推进装置包括内燃发动机和变速箱的情况下，确定第二路段上的档位选择。本发明的实施例可以包括：以在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的速度相同的车速并且在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的所述档位选择相同的档位选择为目的，确定第一路段控制策略。对第一路段控制策略的确定可以包括：以在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的所述档位选择相同的档位选择为目的，针对第一路段确定第一路段档位选择策略。
如下面所提出的，本发明适用于没有变速箱的车辆。在这样的实施例中，该方法不包括确定第二路段上的档位选择以及以在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的所述档位选择相同的档位选择为目的来确定第一路段控制策略。然而，在一些实施例中，在该方法包括确定第二路段上的档位选择以及以在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的档位选择相同的档位选择为目的来确定第一路段控制策略的情况下，该方法不包括以在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的速度相同的速度为目的来确定第一路段控制策略。
所确定的第二路段上的速度可以至少出现在第二路段的入口处。类似地，所确定的第二路段上的档位选择可以至少出现在第二路段的入口处。确定第二路段上的速度可以包括优化该速度。类似地，确定第二路段上的档位选择可以包括优化该档位选择。最小化在第二路段上行驶的时间的目的可以作为确定第二路段上的速度时的条件和/或作为确定第二路段上的档位选择时的条件来提供。在确定第二路段上的速度时和/或在确定第二路段上的档位选择时，可以提供一个或多个其它条件。换句话说，可以以一个或多个额外的目的来确定第二路段上的速度和/或第二路段上的档位选择。这种额外的目的可以是避免车辆无法被控制的速度以便保持速度恒定。另一个额外的目的可以是在第二路段中不超过法定速度限制。又一个目的可以是不超过由第二路段中的弯道提供的速度限制。再一个目的可以是不超过由第二路段中的障碍物强加的速度限制。
类似地，最小化在第一路段上行驶的时间的目的可以作为确定第一路段控制策略时的条件来提供。此外，在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的速度相同的车速的目的可以作为确定第一路段控制策略时的条件来提供。在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的所述档位选择相同的档位选择的目的可以作为确定第一路段控制策略时的条件来提供。在确定第一路段控制策略时，可以提供一个或多个其它条件。换句话说，可以以一个或多个额外的目的来确定第一路段控制策略。这种额外的目的可以是避免车辆无法被控制的速度以便保持速度恒定。另一个额外的目的可以是在第一路段中不超过法定速度限制。又一个目的可以是不超过由第一路段中的弯道提供的速度限制。再一个目的可以是不超过由第一路段中的障碍物强加的速度限制。
“该道路部分上的制动至少部分地由所述推进装置完成”这一条件允许极少使用或不使用车辆行车制动器。行车制动器可以是基于摩擦的。最小化对行车制动器的使用将提供一种安全的方式来控制沿着下坡道路部分行驶的车辆。此外，该方法提供第一路段控制策略，该第一路段控制策略允许车辆在尽可能短的时间内驶过第一路段，同时以针对第二路段优化的速度进入第二路段。因此，引入了“提前计划(planning ahead)”的元素，以便避免在第二路段中需要使用行车制动器。因此，提供了最短行驶时间与最小行车制动器磨损之间的平衡。
该方法可以包括自动控制车辆的制动。然而，该方法也适用于非自主情况。在一些实施例中，它可以用作驾驶员辅助方法，以建议驾驶员控制车辆的制动。这种建议可以例如通过视觉或听觉信息传送手段来给出。
优选地，第二路段上的速度是在确定第一路段控制策略之前确定的。由此，第一路段控制策略可以最小化在第一路段上行驶的时间，并且在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的速度相同的速度。因此，如在车辆的行驶方向上所见，可以提供多个路段中的速度的向后确定(backward determination)。这可以简化对道路部分控制策略的确定，因为不需要对第二路段速度的迭代或重新计算。一旦已经确定了第二路段速度，就可以确定第一路段控制策略，使得当进入第二路段时，车辆处于针对第二路段确定的速度。
优选地，第一路段具有恒定的下倾角(declination)。由此，可以提供对于第一路段控制策略的确定的简化。在一些实施例中，这些路段中的多个路段具有相应恒定的下倾角。在一些实施例中，替代地或另外，可以根据一个或多个替代的或额外的准则将该道路部分划分为多个路段。例如，在存在弯道或障碍物(例如为另一车辆的形式)的情况下，可以沿着道路部分的包含该弯道或障碍物的一段形成路段。此外，可以根据环境条件(例如，交通强度、道路条件和/或环境条件)而将道路部分划分为多个路段。
在车辆包括行车制动器的情况下，可以以“避免在道路部分上使用行车制动器”为条件来确定该道路部分控制策略。由此，可以与沿着该道路部分行驶的时间的最小化相平衡地来提供特别低的行车制动器磨损。
应当注意，该方法可以在车辆包括减速器的情况下执行。该减速器可以是例如液力减速器或电动减速器。液力减速器利用填充有流体的腔室中的动态叶片与静态叶片之间的粘滞曳力来实现减速。电动减速器利用电磁感应来提供阻滞力。与仅使用推进装置制动相比，通过除了推进装置制动之外还使用减速器，可以允许较高的速度。在一些实施例中，可以以“道路部分上的制动由推进装置和减速器完成”为条件来确定该道路部分控制策略。由此，可以提供最小行驶时间与最小行车制动器磨损之间的平衡。在其它实施例中，可以以“避免在道路部分上使用减速器”为条件来确定该道路部分控制策略。在一些实施例中，可以以“道路部分上的制动仅由推进装置完成”为条件来确定道路部分控制策略。
优选地，确定道路部分控制策略包括针对第二路段确定第二路段控制策略，对第二路段控制策略的确定包括确定第二路段的速度。由此，第二路段控制策略优选是在确定第一路段控制策略之前确定的。因此，如在车辆的行驶方向上所见，可以提供多个路段的控制策略的向后确定。这可以简化道路部分控制策略的确定，因为不需要对于第二路段控制策略的迭代或重新计算。一旦已经确定了第二路段控制策略，就可以确定第一路段控制策略，使得当进入第二路段时，车辆处于针对第二路段确定的速度。
优选地，确定对于第二路段控制策略的确定包括针对第二路段确定第二路段速度曲线(profile)。由此，所确定的第二路段上的速度可以出现在第二路段的前10％、优选前30％、更优选前50％内的多个位置处。由此，可以沿着第二路段的初始部分提供以最小化在第二路段上行驶的时间为目的而确定的第二路段上的所述速度。因此，沿着第二路段的该初始部分，速度可以是恒定的。针对第二路段的一部分保持这种优化的速度将有助于最小化在第二路段上行驶的时间。在相对长的路段中，速度可以在路段的相对长的部分上始终保持恒定。但是应当注意，在其它路段中，例如在相对短的路段中，速度可以在整个路段中始终变化。
优选地，第一路段上的控制策略和/或第二路段上的所述速度是作为车速的函数、至少部分基于指示最大可用制动力的数据而确定的。由此，可以确保制动力将能够防止车速不受控制地增大。每个路段可以具有其最佳的速度和档位选择。这种选择可以作为车速的函数、使用车辆模型和指示最大可用制动力的数据来获得。如上所述，在一个路段中，车辆可以被控制以在下一路段的入口处具有最佳的速度和档位。在一些实施例中，每个路段的进入速度和离开速度可以作为车速的函数、通过使用车辆模型和指示最大可用制动力的数据来决定。因此，优选地，仅中间速度被通过重复计算而优化。
优选地，确定第一路段控制策略包括针对第一路段确定第一路段速度曲线。因此，可以以相对简单方式实现在确定第一路段控制策略时的所述目的。优选地，在第二路段速度确定之后进行第一路段速度曲线的确定。这些实施例的替代方案也是可能的。如本文所示范的，在一些实施例中，确定第一路段控制策略包括针对第一路段确定第一路段档位选择策略。
在第二路段具有比第一路段小的下倾角的情况下，第一路段速度曲线可以在第一路段的结束处具有增加的速度。因此，例如在当前路段是比后一路段陡的下坡路段时，速度的积分可以增加，具有比后一路段的最佳速度低的最佳速度。即，在路段之间的边界之前的某个距离处，可以允许速度增大，以便在进入后一路段时达到后一路段的最佳速度。由此，可以减少在第一路段上行驶的时间以及在第二路段上行驶的时间。
在第二路段具有比第一路段大的下倾角的情况下，第一路段速度曲线在第一路段的结束处可以具有减小的速度。因此，当后一路段比前一路段陡时，可以避免导致需要使用行车制动器的过度速度。这减少了行车制动器磨损。
优选地，在所述推进装置包括内燃发动机和变速箱的情况下，第二路段上的档位选择是在确定第一路段控制策略之前确定的。由此，第一路段控制策略可以最小化在第一路段上行驶的时间，并且在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的档位选择相同的档位选择。因此，如在车辆的行驶方向上所见，可以提供多个路段中的档位选择的向后确定。这可以简化道路部分控制策略的确定，因为不需要对于第二路段档位选择的迭代或重新计算。一旦已经确定了第二路段档位选择，就可以确定第一路段控制策略，使得当进入第二路段时，车辆处于针对第二路段确定的档位。
确定道路部分控制策略包括针对第二路段确定第二路段控制策略，确定第二路段控制策略包括确定第二路段速度以及确定第二路段档位选择。由此，第二路段控制策略可以包括针对第二路段确定第二路段档位选择策略。由此，该道路部分的每个路段可以有利地具有经优化的速度曲线和经优化的档位选择策略。
可以以最小化在第二路段上行驶的时间为目的来确定第二路段上的档位选择。本发明的实施例可以包括优化每个路段中的速度曲线和档位选择策略。考虑到在某一路段中使速度和档位选择适应于针对下一路段而优化的速度和档位选择，这可以提供最大速度积分。换句话说，可提供一种控制，其在某一路段中具备的速度和档位选择允许车辆在尽可能短的时间内驶过该路段，并且在下一路段的入口处获得针对该下一路段而优化的速度和档位。
因此，本发明的实施例允许为道路部分的多个连续路段预测最佳车速和档位组合。本发明的实施例包含向后计算，即，某一路段的进入速度和档位选择被反向传播，并且用作前一路段中的离开速度和离开档位选择。由此，在某一路段的速度曲线和档位选择策略的优化中，最终的速度和档位选择是由于对后一路段的速度曲线和档位选择的先前优化而给出的。应当注意，后一路段的速度和档位选择可以通过后一路段中的限制(例如，由于弯道或由于诸如另一车辆的障碍物)而给出。
本发明的实施例允许使速度保持尽可能高，同时在不损害安全性的情况下保持允许任何干扰，例如倾斜度的改变、发动机功率降低(de-rate)、换档等。这种实施例将防止车辆动能由于这种干扰而增大到发动机制动没有较多动力来恢复形势的程度。结果，可以避免不必要的升档和行车制动器的使用。该档位选择策略可以减少换档次数。这是有益的，因为换档本身可能导致车速的增大。因此，通过使换档次数保持较低，可以提供对所有路段的控制，这是特别有效的。因此，本发明的实施例可以允许安全地但仍以最有效的方式(即，尽可能快)下坡，而不需要使用行车制动器。
优选地，第一路段上的档位选择策略和/或第二路段上的档位选择是作为车速的函数、至少部分地基于指示每个档位的最大可用制动力的数据而确定的。由此，还确保了最大速度积分，而不需要使用任何行车齿轮(service gear)。
优选地，该方法包括确定用于控制发动机的发动机制动力的装置在第一路段上的设置和/或在第二路段上的设置的策略。这将有助于控制第一路段和/或第二路段的所需发动机制动力。当所需发动机制动力低于所选择的档位的最大发动机制动力但高于刚好高于所选择的档位的另一档位的最大发动机制动力时，这可能特别有利。该发动机制动力控制装置可以以任何合适的形式来提供。例如，发动机制动力控制装置可以包括排气流限制元件。这种元件可以被布置成以可控方式限制穿过发动机的排气引导件的流量。
应当注意，本发明也适用于所述推进装置不包括变速箱的车辆。例如，该车辆可以是电动车辆或者具有串联电动混合推进装置的车辆。在这样的车辆中，该推进装置可以用于车辆的再生制动。由此，本发明的实施例可以用于找到该车辆的速度曲线，该速度曲线最小化了在道路部分上行驶的时间，同时确保路段的结束处的速度使得它们针对相应的后一路段而被优化。
优选地，在推进装置包括内燃发动机的情况下，第一路段控制策略、第二路段速度和/或第二路段档位选择是根据发动机排气温度和/或取决于排气温度的发动机的功率降低来确定的。如上所述，这种温度或这种功率降低可能导致干扰，这可能增加车辆的动能。通过根据这种温度或这种功率降低来确定第一路段控制策略、第二路段速度和/或第二路段档位选择，可以避免这种动能增加。
优选地，确定第一路段控制策略包括确定多个速度曲线候选者，并且针对第一路段从这些曲线候选者中选择第一路段速度曲线。这种候选者的确定和选择可以有利地形成第一路段控制策略的优化的一部分。这种候选者的确定可以以候选者生成的形式来提供。可以随机生成第一路段的多个速度曲线候选者。在一些实施例中，从所确定的多个候选者中选择多个候选者。所选择的速度曲线可以使得它们提供最高的速度积分。基于这种所选择的速度曲线子组，可以生成又一组速度曲线。可以从该又一组中的速度曲线进行另一选择。可以提供多次这种迭代。这可以导致特别良好地优化的第一路段控制策略。
这些速度曲线候选者可以各自包含在第一路段的开始与结束之间的位置处的相应中间速度，该中间速度在不同的曲线候选者间是不同的。在一些实施例中，在第一路段的开始与结束之间的相应位置处，速度曲线候选者可以各自包含多个中间速度。
优选地，确定第一路段控制策略包括针对第一路段确定第一路段速度曲线。由此，在这些路段包括在车辆的行驶方向上紧接在第一路段之前的前一路段的情况下，确定道路部分控制策略可以包括：以最小化在前一路段上行驶的时间并且在前一路段的结束处提供与第一路段速度曲线的速度相同的车速为目的，针对前一路段确定前一路段的控制策略。第一路段速度曲线的此速度优选出现在第一路段的前10％、优选前30％、更优选前50％内的一个或多个位置处。第一路段速度曲线的所述速度可以出现在第一路段的入口处。由此，可以提供沿着该道路部分的多个路段控制策略的向后确定。这可以提供道路部分控制策略的相对简单的计算。此外，可以确保每个路段控制策略提供经过相应路段的最小行驶时间，同时确保针对该路段而优化下一路段的入口处的速度。
该目的还通过根据本发明的计算机程序、计算机可读介质、控制单元或车辆来实现。
在以下描述中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1示出了卡车形式的车辆。
图2描绘了图1中的车辆的发动机的各个部分。
图3是描绘了根据本发明的实施例的方法中的各个阶段的流程图。
图4a示出了沿着图1中的车辆所行驶的路线截取的示意性竖直截面图，其中，高度a作为水平行驶距离s的函数。
图4b示出了图1中的车辆的参考速度曲线和所确定的速度曲线，其中，车速v作为水平行驶距离s的函数。
图5示出了针对图1中的车辆的变速箱的每个档位、作为车速的函数而指示了最大可用发动机制动力的图表。
图6是描绘了根据本发明的更一般实施例的方法中的各个阶段的流程图。
具体实施方式
图1描绘了卡车形式的重型车辆1。该车辆包括动力总成。该动力总成包括用于推进车辆的推进装置2、3。该推进装置包括内燃发动机2和变速箱3。在本实施例中，该变速箱是自动变速器。在本实例中，该变速箱具有十二个档位，但是，与此不同数量的档位当然是可能的。控制单元CU被设置成控制发动机2和变速箱3。应当理解，控制单元CU可以作为单个物理单元或者作为多个物理单元来提供。该车辆还包括行车制动器(未示出)。
如图2中可见，本实例中的发动机包括被布置成一排的六个气缸。在本实例中，该发动机是柴油发动机。然而，本发明同样适用于其它类型的发动机，例如奥托发动机。
该发动机包括涡轮增压器205、带有增压空气冷却器206的空气引导件202、以及燃料***(未示出)。排气导管装置包括两个排气引导件203，每个排气引导件被布置成将气体流从相应的一组气缸引导到涡轮增压器205的涡轮机。在每个排气引导件中，以排气节流阀的形式设置有可调整的排气流限制元件204。排气流限制元件204可由控制单元CU控制。流限制元件204中的每一个被布置成根据控制单元CU对相应排气流限制元件204的调节来提供多个水平的排气流限制。
该控制单元CU被布置成确定所请求的发动机制动扭矩。该控制单元CU还被布置成通过排气流限制元件204而朝向所请求的发动机制动扭矩来控制实际发动机制动扭矩。对于此控制，控制单元CU获得发动机转速的值，该值可以通过发动机转速传感器来确定。控制单元CU可以具备将发动机扭矩和发动机转速的值与排气流限制元件204的设置相关联的所存储的数据。发动机制动控制中的其它输入参数可以是排气引导件中的压力和/或空气引导件202中的例如通过空气流量传感器(未示出)确定的空气流量。此外，对于发动机制动控制，控制单元CU可以被布置成访问将发动机扭矩和发动机转速的值与空气引导件压力的期望值相关联的所存储的数据。
替代地，具有单个排气流限制元件204的单个排气引导件可被布置成引导来自发动机的所有气缸的排气。在一些实施例中，排气流限制元件204可以设置在涡轮增压器205的涡轮机的下游。在其它实施例中，发动机制动扭矩可以通过可变几何涡轮增压器来控制。
图3描绘了根据本发明的实施例的用于控制沿着道路的下坡部分行驶的车辆1的发动机制动的方法中的步骤。
还参考图4a。该方法包括将道路部分划分S1为多个路段RS0至RS2。这些路段包括本文中所称的第一路段RS1和第二路段RS2，该第二路段RS2在车辆的行驶方向上紧接在第一路段RS1之后。进行该道路部分的划分以使每个路段RS0至RS2具有基本恒定的下倾角。因此，形成两个道路倾斜度之间的过渡的段形成了相邻路段RS0至RS2之间的划分部。此外，进行该道路部分的划分以使引起车速限制的弯道也形成了相邻路段之间的划分部。可以至少部分地基于地图数据来进行道路部分划分。
还参考图4b。该方法可以进一步包括获得该道路部分的参考速度曲线SPr。参考速度曲线SPr可以是所存储的速度曲线。参考速度曲线SPr可以已在车辆1或另一车辆在该道路部分上的先前行驶期间被记录。
该方法还包括针对该道路部分确定道路部分控制策略。该道路部分控制策略是以“道路部分上的制动仅由推进装置2、3完成”为条件而确定的。因此，确定道路部分控制策略是以“避免在道路部分上使用车辆的行车制动器”为条件而进行的。如上所述，一些实施例中，在车辆包括减速器的情况下，可以以“道路部分上的制动仅由推进装置和减速器完成”为条件来确定道路部分控制策略。
道路部分控制策略是通过与车辆行驶方向相反的计算来确定的。因此，路段RS1的速度曲线是部分地基于紧接在要确定其速度曲线的路段RS1之后的路段RS2的预先确定的速度曲线来确定的。
因此，该道路部分控制策略的确定包括针对第二路段RS2确定S3速度曲线(本文中被称为第二路段速度曲线)。确定第二路段速度曲线包括以最小化在第二路段上行驶的时间为目的来确定S2第二路段RS2上的速度SD21。因此，所确定的速度SD21是车辆发动机制动在第二路段中允许的最高速度。类似于下文将关于第一路段所描述的，第二路段速度曲线适应于随后的第三路段的速度。因此，第二路段RS2的结束部分将具有从最高允许速度SD21逐渐调整到所述第三路段速度的速度曲线。因此，第二路段的初始部分将具有恒定速度曲线，该恒定速度曲线具有最高允许速度SD21。在本实例中，第二路段上的所述最高允许速度SD21出现在第二路段RS2的前75％内的所有位置处。
道路部分控制策略的确定还包括针对第二路段RS2确定S3档位选择策略(本文中被称为第二档位选择策略)。确定第二档位选择策略包括确定第二路段RS2上的档位选择GS2。这类似于对第一路段RS1所进行的方式而进行，如下所述。在本实例中，如图4a中可见，第二路段RS2上的档位选择GS2是第5档。
随后，以最小化在第一路段上行驶的时间并且在第一路段RS1的结束处提供与所确定的第二路段RS2上的速度SD21相同的车速为目的，针对第一路段RS1确定S4第一路段控制策略。确定第一路段控制策略包括针对第一路段确定第一路段速度曲线SP1。应当注意，在一些实施例中，并非必须在确定第一路段速度曲线SP1之前确定第二路段速度曲线。在一些实施例中，可以仅在确定第二路段RS2上的所述速度SD21时确定第一路段速度曲线SP1。
此外，第一路段控制策略确定包括：以在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段RS2上的所述档位选择GS2相同的档位选择为目的，针对第一路段RS1确定S4第一路段档位选择策略。应当注意，在一些实施例中，并非必须在确定第一路段档位选择策略之前确定第二路段档位选择策略。在一些实施例中，可以仅在确定第二路段RS2上的所述档位选择GS2时确定第一路段档位选择策略。
在本实施例中，如下地执行第一路段速度曲线SP1和第一路段档位选择策略的确定：
确定作用在车辆上的力。这可以使用车辆模型来进行。该车辆模型可以存储在控制单元CU中。在行驶方向上拉动车辆的力是沿着道路作用的重力分量该分量取决于道路下倾角。与行驶方向相反，存在阻止车辆运动的阻力/>该阻力可能是多种因素的结果，例如空气阻力、滚动阻力、传动系摩擦和发动机摩擦等。应当理解，该阻力可以取决于车速。使车辆加速下坡的有效力是所述重力分量与阻力之间的差值。为了使车速保持恒定，发动机的发动机制动力/>需要等于所述差值。这可以表达如下：
(1)
制动力取决于档位选择，如下文所示范的。此外，制动力/>可以取决于发动机油温、因道路湿滑所引起的限制、发动机或输出轴速度等。对这些操作情形的依赖性可以包含在车辆模型中。
确定第一路段速度曲线SP1可以通过使成本函数最小化来实现。使成本函数最小化可以包括找到使速度曲线的积分最大化、同时避免使用行车制动器的第一路段速度曲线SP1。速度曲线SP1的积分是图4b中的线SP1下方的面积。因此，该积分可以将行驶的距离s作为自变量。应当注意，这种成本函数可以在不涉及参考速度曲线SPr的情况下使用。
替代地，可以通过以下成本函数的最小化来实现第一路段速度曲线SP1：
(2)
其中
Φi是第一路段RS1上的进入(初始)速度，
Φ(·)(即，第一个积分中的函数)是第一路段RS1上的参考速度曲线SPr；
φ(·)(即，第二个积分中的函数)是最终(经优化的)速度曲线，即，第一路段速度曲线SP1，
是用于定义第一路段速度曲线SP1的函数的基数对，
S是行驶的距离，即，表示在第一路段内的位移的自变量。
优选地，该成本函数通过数值优化方法来求解。在本实施例中，此优化方法包括具有以下步骤的随机/分析混合算法：
至少部分基于车辆质量和第一路段RS1的下倾角来确定重力分量阻力/>可以基于参考速度曲线的速度来确定该阻力。在一些实施例中，例如通过忽略空气阻力的贡献，该阻力可以近似为与速度无关。从上式(1)可知，所需发动机制动力/>的绝对值等于重力分量/>和阻力/>之和(一个为正，另一个为负)。
还参考图5。由于下倾角在第一路段RS1内是恒定的，所以可以为车辆找到恒定的档位和速度对(gear and speed pair)。重力分量和阻力/>之和给出了图5的图表中的纵轴上的所需发动机制动力/>的值。图5的图表针对每个档位、作为车速的函数而指示了最大可用制动力。如图可见，升高的档位通常给出了较低的发动机制动力。如该图表中可见，在本实例中，将使车辆在第一路段RS1中保持在恒定速度下的最高档位是第7档。因此，第一路段RS1上的档位选择GS1是第7档。
确定第一路段速度曲线包括以最小化在第一路段上行驶的时间为目的而确定第一路段RS1上的速度SD12。所确定的速度SD12是车辆发动机制动在第一路段中允许的最高速度。在本实例中，如图5中可见，与相应档位的全速区间的低速区间相比，在相应档位的全速区间的高速区间处，每个档位的最大制动力基本上恒定或者随着速度增加较少。第7档的所述高速区间用区间端值V1和V2指示。在本实施例中，最高允许速度SD12被选择为在高速区间V1至V2内。最高允许速度SD12可以在高速区间V1至V2的上端处。
如图5中可见，所需发动机制动力低于第7档的最大制动力。为了保持所需发动机制动力，确定所述可调节排气流限制元件204在第一路段RS1上的设置。
如所理解的，所确定的第一路段最高允许速度SD12和所确定的第二路段最高允许速度SD21不同。而且，第一路段RS1上的档位选择GS1与第二路段RS2上的档位选择GS2不相同。确定第一路段的速度曲线，以便在第一路段RS1的结束处提供与第二路段RS2上的所述最高允许速度SD21相同的车速。由此，第一路段最高允许速度SD12变成第一路段上的初始速度。
此外，确定第一路段的档位选择策略以便在第一路段RS1的结束处提供与第二路段RS2上的档位选择GS2相同的档位选择。因此，第一路段速度曲线的优化方法包含在第一路段RS1的结束处的第二路段最高允许速度SD21和第二路段档位选择GS2，以作为边界。
该优化方法包括确定或生成第一路段RS1的多个速度曲线候选者。每个速度曲线候选者均包含在第一路段RS1的开始与结束之间的位置处的相应中间速度SD11。中间速度SD11在不同的曲线候选者间是不同的。针对第一路段，从这些曲线候选者中选择第一路段速度曲线SP1。这种选择的准则是最小化在第一路段上行驶的时间。每个速度曲线候选者均可以与相应的档位选择策略相关联。该优化可以考虑到换档将增大车辆的速度。这可以被考虑到以用于在其中经由一个或多个中间档位从一个档位改变到另一档位的档位策略与其中直接从一个档位改变到另一档位的档位策略之间进行选择。
该优化方法可以包括使用CMA-ES(协方差矩阵自适应进化策略)。替代地，另一策略可以用于该优化方法，例如交叉熵或NSGA-II。可以随机生成第一路段RS1的多个速度曲线候选者。所生成的速度曲线候选者的量可以是50到200个，例如100个。从所生成的速度曲线中，选择一个子组。该子组中的速度曲线的量可以形成例如所生成的速度曲线的四分之一到一半。例如，所选择的速度曲线的量可以是30个。所选择的速度曲线可以使得它们提供了上述成本函数的最小值。在一些实施例中，所选择的速度曲线可以是在距离域中具有最高积分的速度曲线。基于所选择的速度曲线的子组，生成又一组速度曲线。从该又一组中的速度曲线进行另一选择。该优化方法可以包括多次这种迭代。
如图4a中可见，第二路段RS2具有比第一路段RS1高的下倾角。如图4b中可见，第一路段速度曲线SP1在第一路段RS1的结束处具有减小的速度。
随后，确定在车辆的行驶方向上紧接在第一路段RS1之前的前一路段RS0的控制策略。类似于上述的第一路段控制策略，确定该前一路段控制策略。因此，以最小化在前一路段RS0上行驶的时间并且在该前一路段的结束处提供与第一路段速度曲线SP1的所述初始速度SD12相同的车速为目的，确定该前一路段控制策略。
如上所述，可以进行道路部分的划分，使得引起车速限制的弯道也形成了相邻路段之间的划分部。因此，划分两个相邻路段的弯道可以具有速度限制。因此，相邻路段中的前一路段可以获得速度曲线，使得该前一路段的结束处的速度是依照所述速度限制的速度。此外，相邻路段中的后一路段可以获得速度曲线，使得后一路段的开始处的速度是依照所述速度限制的速度。由此，在下一路段的开始之后，速度曲线可以具有增加的速度，直到下一路段上的最高允许速度。
当已经确定了所有路段RS0至RS2的控制策略时，它们将一起形成S5整个道路部分RS0至RS2的控制策略。此后，根据所确定的道路部分控制策略来控制S6车辆1。
在本发明的范围内可以进行许多变型。例如，可以根据发动机排气温度和/或取决于排气温度的发动机降低功率而确定一个或多个路段控制策略。
可以使用该优化方法的替代计算方法，例如进化计算、遗传算法、蒙特卡罗、禁忌搜索、神经网络或动态编程。
图6示出了根据本发明的更一般实施例的用于控制沿着道路的下坡部分行驶的车辆的制动的方法中的步骤，该车辆包括推进装置以推进车辆。该方法包括将道路部分划分S1为多个路段，这些路段包括第一路段和第二路段，该第二路段在车辆的行驶方向上紧接在该第一路段之后。该方法还包括：以“道路部分上的制动由推进装置完成”为条件，针对该道路部分确定道路部分控制策略。确定道路部分控制策略包括：以最小化在第二路段上行驶的时间为目的来确定S21第二路段上的速度。确定道路部分控制策略包括：以最小化在第一路段上行驶的时间并且在第一路段的结束处提供与所确定的第二路段上的所述速度相同的车速为目的，针对第一路段确定S41第一路段控制策略。该方法还包括根据所确定的道路部分控制策略来控制S6车辆。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中图示的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (23)

1.一种用于控制沿着道路的下坡部分行驶的车辆(1)的制动的方法，所述车辆包括用于推进所述车辆的推进装置(2、3)，所述方法包括：
-将所述道路部分划分为多个路段(RS0至RS2)，这些路段包括第一路段(RS1)和第二路段(RS2)，所述第二路段(RS2)在所述车辆的行驶方向上紧接在所述第一路段(RS1)之后，其特征在于，
-以所述道路部分上的制动至少部分地由所述推进装置(2、3)完成为条件，针对所述道路部分确定道路部分控制策略，
-其中，确定所述道路部分控制策略包括：
以最小化在所述第二路段上行驶的时间为目的来确定所述第二路段(RS2)上的速度(SD21)，和/或在所述推进装置包括内燃发动机(2)和变速箱(3)的情况下，确定所述道路部分控制策略包括以最小化在所述第二路段上行驶的时间为目的来确定所述第二路段(RS2)上的档位选择(GS2)，并且
确定所述道路部分控制策略包括：以最小化在所述第一路段上行驶的时间为目的，并且以在所述第一路段(RS1)的结束处提供与所确定的所述第二路段(RS2)上的所述速度(SD21)相同的车速和/或在所述第一路段的结束处提供与所确定的所述第二路段(RS2)上的所述档位选择(GS2)相同的档位选择为目的，针对所述第一路段(RS1)确定第一路段控制策略，
-其中，所述方法还包括根据所确定的道路部分控制策略来控制所述车辆(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二路段(RS2)上的所述速度(SD21)是在确定所述第一路段控制策略之前确定的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一路段控制策略最小化了在所述第一路段上行驶的时间，并且在所述第一路段(RS1)的结束处提供与所确定的所述第二路段(RS2)上的所述速度(SD21)相同的速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一路段具有恒定的下倾角。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆包括行车制动器，并且所述道路部分控制策略的确定是以避免在所述道路部分上使用所述行车制动器为条件而进行的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述道路部分控制策略包括针对所述第二路段(RS2)确定第二路段控制策略，所述第二路段控制策略的确定包括确定所述第二路段的所述速度(SD21)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二路段控制策略是在确定所述第一路段控制策略之前确定的。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述第二路段控制策略的确定包括针对所述第二路段(RS2)确定第二路段速度曲线。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所确定的所述第二路段上的所述速度(SD21)出现在所述第二路段(RS2)的前10％内的多个位置处。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一路段(RS1)上的所述控制策略和/或所述第二路段(RS2)上的所述速度(SD21)是作为车速的函数至少部分地基于指示最大可用制动力的数据而确定的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一路段控制策略包括针对所述第一路段确定第一路段速度曲线(SP1)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二路段(RS2)具有比所述第一路段(RS1)小的下倾角，并且，所述第一路段速度曲线(SP1)在所述第一路段的结束处具有增加的速度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二路段(RS2)具有比所述第一路段(RS1)高的下倾角，并且，所述第一路段速度曲线(SP1)在所述第一路段的结束处具有减小的速度。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二路段上的所述档位选择(GS2)是在确定所述第一路段控制策略之前确定的。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述道路部分控制策略包括针对所述第二路段(RS2)确定第二路段控制策略，所述第二路段控制策略的确定包括确定所述第二路段的所述速度(SD21)以及确定所述第二路段的所述档位选择。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二路段控制策略包括针对所述第二路段(RS2)确定第二路段档位选择策略。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一路段(RS1)上的档位选择策略和/或所述第二路段(RS2)上的所述档位选择(GS2)是作为车速的函数至少部分地基于指示每个档位的最大可用制动力的数据而确定的。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，确定用于控制所述发动机的发动机制动力的装置(204)在所述第一路段(RS1)上的设置和/或在所述第二路段(RS2)上的设置的策略。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述推进装置包括内燃发动机(2)，并且，所述第一路段控制策略、第二路段速度和/或第二路段档位选择是根据发动机排气温度和/或取决于所述排气温度的所述发动机的降低功率来确定的。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一路段控制策略包括确定多个速度曲线候选者，并且针对所述第一路段从所述多个曲线候选者中选择第一路段速度曲线(SP1)。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一路段控制策略包括针对所述第一路段确定第一路段速度曲线(SP1)，其中，所述多个路段包括在所述车辆的行驶方向上紧接在所述第一路段(RS1)之前的前一路段(RS0)，其中，确定所述道路部分控制策略包括：以最小化在所述前一路段(RS0)上行驶的时间并且在所述前一路段的结束处提供与所述第一路段速度曲线(SP1)的速度(SD12)相同的车速为目的，针对所述前一路段确定前一路段控制策略，所述第一路段速度曲线(SP1)的所述速度(SD12)出现在所述第一路段(RS1)的前10％内的一个或多个位置处。
22.一种控制单元，其被配置成执行根据权利要求1所述的方法的步骤。
23.一种车辆，其包括根据权利要求22所述的控制单元。
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