CN113950433A - 用于控制车辆踏板的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆控制用驾驶员模型的操作方法。驾驶员模型在此包括查明要在车辆上设定的加速踏板位置的车辆模块(203)。此外，借助车辆模块(203)查明作为可由车辆驱动装置提供的总功率的分量的所需功率，其中，所需功率对应于为了使车辆以所需速度和/或所要求的加速度(311)沿规定道路走向运动所需要的功率。所提出的方法还规定，给需求功率分配允许踏板位置的值(313)，并且该允许踏板位置的值(313)被传送给该驾驶员模型以控制车辆。

Description

用于控制车辆踏板的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆控制的驾驶员模型的操作方法、一种控制装置、将控制装置用于执行车辆试运行的用途和一种计算机程序产品。
背景技术
在现有技术中已知驾驶员模型如车辆控制算法，其借助P I控制器仅根据当前车速和规定车速之差来确定用于调设例如车辆加速踏板的踏板值。
如上所述操作的驾驶员模型常会导致具有强烈加速过程和相应不必要的高的油耗或有害物排放的车辆突然调节过程。
发明内容
本发明的任务是至少部分考虑如上所述的问题。特别是，本发明的任务是提供一种以省油且有害物排放少的方式操作车辆的驾驶员模型。
上述任务通过权利要求来完成。上述任务尤其通过各自独立权利要求的主题来完成。本发明的其它优点来自从属权利要求、说明书和图中。在此，关于所提出的方法所描述的特征和细节自然也适用于本发明的控制装置，反之亦然，因此关于各个发明方面的公开内容总是相互参照或可相互参照。
根据本发明的第一方面，提出一种操作车辆控制用驾驶员模型的方法。在此，该驾驶员模型包括查明要在车辆上调节的踏板位置的车辆模块。此外，借助该车辆模块来查明作为车辆驱动装置能够提供的总功率的分量的所需功率，其中，所需功率对应于为了使车辆以所需速度和/或所要求的加速度沿着预先规定的道路走向运动所需要的功率。此外，所提出的方法规定，给所需功率分配一个允许踏板位置的值，并且该允许踏板位置的值被传输给该驾驶员模型以控制车辆。
驾驶员模型在本文范围内是指用于车辆控制的算法。尤其是，驾驶员模型可被用于控制驾驶功能例如调节车辆的各自踏板。
所提出的方法特别用于限制要由车辆提供的功率以避免例如当车辆由驾驶员模型操作时例如在换档时常见的不必要的突然加速。为此，所提出的方法规定查明所需功率，该所需功率是针对规定道路走向所确定的。在此，预先规定的道路走向尤其可以是借助车辆的至少一个传感器所采集的道路走向和/或借助数字地图针对各自要驶上的定线所确定的道路走向。例如，预先规定的道路走向可以是道路段，对此根据规定测试协议来设定要调设的车速。
本发明所规定的所需功率例如按照“％”作为可由车辆潜在提供的总功率的份额来查明或给出。
本发明所规定的所需功率是为了获得针对规定道路走向所设定的加速度和针对道路走向所设定的车速而由各自车辆的驱动装置所请求的。为此，本发明所规定的驾驶员模型如此调节车辆，即，车辆提供该所需功率。为此，例如通过计算单元在采用分配表或分配函数情况下给各自所确定的所需功率分配一个允许踏板位置的值，并且将该允许踏板位置的值传输给本发明所规定的驾驶员模型。
一旦驾驶员模型收到由车辆模块传输的允许踏板位置的值或借助车辆模块查明允许踏板位置的值，驾驶员模型就可根据允许踏板位置的值来调节待控制车辆的各自踏板。为此，例如该允许踏板位置的值可以被传输给踏板控制单元，从而踏板控制单元使各自踏板、尤其是车辆加速踏板最多移动到如下位置，该位置对应于或基本对应于允许踏板位置的值。该踏板位置在踏板处于如下位置时基本上对应于允许踏板位置的值，该位置对应于允许踏板位置的值加上或减去例如5％、优选2％、尤其优选0.5％的规定公差值。
本发明所规定的允许踏板位置的值尤其用作极限值，要通过驾驶员模型调节的踏板位置一旦超过或低于该极限值则不应予以改变。
相应地，本发明所规定的允许踏板位置的值作为控制事件，其与要被车辆控制用驾驶员模型采用的各自控制器例如像PI控制器叠加，从而对于驾驶员模型设定一个导致高于或低于允许踏板位置的值的踏板位置的调节值的情况，该调节值自动被允许踏板位置的值取代，或者使该调节值自动地相应适应于允许踏板位置的值。
换言之，车辆的功率通过所提出的方法依据为了达到针对各自道路走向或路段所要求的车速和加速度被限制或节制。
在使用所提出的方法情况下，可以在设计方案中放弃用于控制踏板控制单元的PID控制器，取而代之，直接借助本发明所确定的允许踏板位置的值来控制相应的车辆或相应的踏板控制单元。或者可以规定，采用PID控制器来平滑处理许多根据本发明所确定的用于允许踏板位置的值。
可以规定，驾驶员模型包括用以查明用于调节各自踏板的调节值的控制模块，其中，该调节值尤其是以动态方式通过上限值来限制，上限值基于允许踏板位置的值来确定。
为了使用本发明所规定的允许踏板位置的值来控制车辆，所述允许踏板位置的值可以被传输给控制模块，其将允许踏板位置的值转为极限值，用于调节踏板的控制过程基于该极限值。
控制模块例如可以是设计用于查明车辆踏板调节值的PI控制器或PID控制器。
可以规定，本发明所规定的所需功率被如此提供，及，车辆的制动踏板根据一个用于允许制动踏板位置的值被调节。
还可以规定，借助控制模块来如此确定用于各自踏板的调节值的上限值，即，对于要由车辆驱动装置提供的功率需求逐渐增大的情况，上限值根据功率需求被提高，而对于当前功率需求小于对应于紧接在当前功率需求之前的功率需求的用权重系数加权的值的加权特征值的情况，该加权值被选为上限值。
通过一个依据要由车辆驱动装置提供的当前功率需求被调整的上限值，可以按照动态的方式、即连续调整的方式进行车辆功率输出的限制，从而即便在加速过程中也避免如下的工作状态，此时车辆以燃料低效的方式或以更高的或欠佳的有害物排放运行。
还可以规定，该权重系数对应于小于1的值。
尤其是，该权重系数可以对应于0.999的值。
可以规定，被传输给控制模块以确定上限值的传输值对应于如下的允许踏板位置的值，其已乘以系数例如系数1.5。
通过将允许踏板位置的倍乘值作为用于由控制模块确定上限值的传输值，能形成具有公差增值的上限值，从而车辆也能在如下工作状态中运行，其在由相应系数设定的公差带内释放出比通过允许踏板位置的值本身设定的更多的功率。
还可以规定，该调节值由下限值限制，其中，该下限值基于允许踏板位置的值被查明，或者该下限值被固定设定。
借助下限值，可以设定用以在规定功率要求下运行车辆的最小功率。为此，可以依据允许踏板位置的值确定该下限值，从而通过上限值和下限值得到一个依据允许踏板位置的值而变的公差带。
还可以规定，驾驶员模型包括目标加速度确定模块，借此如此查明要由车辆提供的加速功率，即，查明在针对至少一个未来时刻所要求的速度与针对当前时刻所要求的速度之间的速度差，并且依据所查明的速度差来查明为了补偿速度差所需要的加速功率。在此还规定，目标加速度确定模块将所查明的加速功率作为所要求的加速功率传输给驾驶员模型。
通过在针对至少一个未来时刻所要求的速度与针对当前时刻所要求的速度之间的速度差，可形成一个预测期，针对该预测期能依据速度差来计算所需的加速功率。在具有已知的或预先规定的持续时间的预测期，可以将在已知时刻即预测期结束时在车辆行为保持不变情况下所预期的速度差变换为加速功率，该加速功率是为了克服在预测期内的速度差所需要的。在此，预测期可以具有例如在0.001秒至5秒之间、尤其在0.001秒至2秒之间的持续时间。
还可以规定，所需加速功率是针对多个未来要求的速度依据多个速度差来查明的。例如可以规定，对于预测期内的每一秒来查明速度差和相应的加速功率。在此可以规定，未来要求的速度按照例如100毫秒或1000毫秒持续时间的规定工作节拍被确定。相应地，可针对每个工作节拍查明相应的加速功率。
依据所查明的加速功率可以查明要在车辆上调节以便按照所查明的加速功率加速车辆的所需功率，从而车辆相应地在预测期内达到规定速度或最小化速度差。为此，针对各自加速功率例如可以借助分配表或分配函数来分配所需功率或允许踏板位置的相应值。
在第二方面，所提出的发明涉及一种用于操作车辆控制用驾驶员模型的控制装置。该控制装置包括被配置成操作驾驶员模型的驾驶员模块。该驾驶员模块包括车辆模块，该车辆模块被配置成查明要在车辆上设定的踏板位置。该驾驶员模块包括需求确定模块，其配置成查明作为可由车辆驱动装置提供的总功率的分量的所需功率，其中，所需功率对应于使车辆沿规定道路走向以所需速度和/或所要求的加速度运动所需要的功率。另外，该驾驶员模块包括配置用于给所需功率分配一个允许踏板位置的值的分配模块和配置用于将该允许踏板位置的值传输给驾驶员模型以控制该车辆的传输模块。
因此，本发明的方法带来与关于本发明装置所明确描述的一样的优点。
可以规定，驾驶员模块包括控制模块，其配置用于查明一个用于调节各自踏板的调节值，其中，该控制模块配置用于通过上限值来动态限制该调节值并且基于允许踏板位置的值来查明上限值。
还可以规定，驾驶员模块包括目标加速度确定模块，其配置用于查明要由车辆提供的加速功率，做法是查明在针对至少一个未来时刻所要求的速度与针对当前时刻所要求的速度之间的速度差并且依据所查明的速度差来查明为了补偿该速度差而要提供的加速功率，其中，该驾驶员模块配置用于将所查明的要提供的加速功率作为所要求的加速功率传输给驾驶员模型。
目标加速度确定模块可以例如采用公式(1)查明所要求的目标加速功率。
adem＝vdem(t+Δt)-vact(t) (1)
在此适用的是，adem对应于所要求的目标加速功率，vdem是所要求的目标速度，vact是当前速度，t对应于以秒为单位的时间。
在第三方面，所提出的发明涉及将所提出的控制装置用于执行车辆试运行的用途。
为了执行试运行例如用于测知真实运行中的车辆排放的试运行，所提出的控制装置可以使用分别确定的踏板位置或使用分别确定的速度值和/或加速度值来控制待测试车辆。
在第四方面，本发明涉及一种计算机程序产品，其包括程序代码机构，当在计算机上运行时该程序代码机构将计算机配置用于执行根据所提出的方法的至少一个可能设计的所有步骤。
根据本发明的计算机程序产品能以按照任何合适的编程语言例如JAVA或C++的计算机可读指令代码形式来实现。计算机程序产品可以被存储在计算机可读存储介质例如数据盘、可移动式驱动器、易失性或非易失性存储器或内置存储器/处理器上。指令代码能如此编程计算机或其它可编程设备例如控制器，即，执行期望功能。此外，计算机程序产品可以在网络如互联网中来提供，根据需要可以由用户从网络下载。计算机程序产品不仅可以借助计算机程序即软件、也可以借助一个或多个专用电子电路、即硬件或以任何混合形式、即借助软件组成部分和硬件组成部分来实现。
附图说明
改进本发明的其它措施来自以下对如图示意性所示的各不同发明实施例的描述。来自权利要求书、说明书或附图的所有特征和/或优点包括结构细节和空间布置在内不仅可以单独地、也可以在各种不同组合中对本发明是重要的。它们分别示意性示出：
图1示出本发明方法的一个可能设计方案的过程的过程图，
图2示出本发明的控制装置的一个可能设计方案的视图，
图3示出控制模块的一个可能设计方案的可视化图示。
具体实施方式
在图1中示意性示出所提出的方法的一个可能设计方案的过程100。
在第一查明步骤101中借助在计算机上运行的驾驶员模型的驾驶员模块来查明要在车辆上出现的踏板位置、在此例如是加速踏板位置。
为了查明要在车辆上出现的加速踏板位置，在第二确定步骤103中通过驾驶员模块来查明作为可以由车辆驱动装置提供的总功率的分量的所需功率。在此，所需功率对应于如下功率，其是为了使车辆以所要求的速度、即针对规定道路走向所设定的速度以及以所要求的加速度沿规定道路走向运动所需要的。在此，所需加速功率可以例如依据所要求的速度来查明，做法是例如确定在当前车速与与在已知时刻所要求的速度之间的速度差。在此，所要求的加速度对应于如下加速度，其是为了从当前速度起在已知时刻达到在该已知时刻所要求的速度所需要的加速度。
在分配步骤105中，给所查明的所需功率分配一个允许踏板位置的值。在此，允许踏板位置的值被如此选择，即，在提供所查明的所需功率情况下将车辆的油耗和/或有害物排放最小化。
在传输步骤107中，允许加速踏板位置的值被传输给驾驶员模型以控制车辆。相应地，驾驶员模型例如如此控制踏板控制器，即，车辆踏板最多运动到允许加速踏板位置的值。为此，驾驶员模型例如可以发出一个相应控制命令，用以将踏板控制器配置用于使踏板根据由控制命令预先规定的特性曲线来运动，或者用以给踏板控制器预先设定一个相应的极限值，此极限值根据允许加速踏板位置的值来限制踏板运动。
驾驶员模块采用驾驶员模型查明相对所需功率，此时采用公式(2)和(3)。
Pdem＝Ftotal，vdem (2)，
Figure BDA0003403626160000071
此时适用的是：vdem是以米/秒为单位的当前目标速度，并且
Figure BDA0003403626160000082
其中，
Figure BDA0003403626160000083
Figure BDA0003403626160000084
并且
Figure BDA0003403626160000085
Prei对应于所需功率，Pdem对应于所要求的功率，Pmax对应于各自车辆的最大功率，Vdem对应于所要求的速度。参数m、Pmax、A0、B0和C0是函数的变量，地球重力加速度g对应于9.81m/s2，倾斜角度如下来确定：
Figure BDA0003403626160000081
图2示出了控制装置200。控制装置200包括驾驶员模块201，其被配置成操作该驾驶员模型。
驾驶员模块201包括车辆模块203，车辆模块被配置成确定要在车辆上设定的加速踏板位置。
驾驶员模块201还包括需求确定模块205，其配置成查明作为可由车辆驱动装置提供的总功率的分量的所需功率，其中，该所需功率对应于以所要求的速度和/或所要求的加速度使车辆沿着规定道路走向运动所需要的功率。
驾驶员模块201还包括分配模块207，其配置成将允许加速踏板位置的值分配给所需功率。
此外，驾驶员模块201包括传输模块209，其配置成将允许踏板位置的值传输至驾驶员模型以控制车辆。
借助例如可被设计成无线接口或连线接口的接口211，该控制装置200与车辆或致动器如踏板致动器通信连接以便控制车辆。
图3示出控制模块300。控制模块300包括用于自适应确定或动态确定允许加速踏板位置的上限值和下限值的确定单元301。
作为输入信号，确定单元301从踏板先导控制单元中获得加速踏板位置303的当前值和用以直接确定下限值的预先规定的最小值函数305。预先规定的最小值函数305例如可以是用于确定加速踏板最小位置的函数或分配表。
此外，确定单元301依据针对各自道路走向或路段所需要的所需功率确定允许加速踏板位置的上限值。
控制模块300还包括PID控制器307，其依据当前车辆加速度309和针对各自道路走向或路段所要求的加速度311确定用于设定车辆加速踏板的值313。
确定单元301将由PID控制器查明的用于设定加速踏板的值313与下限值和上限值进行比较。如果PID控制器307所查明的值大于上限值或小于下限值，则通过例如用上限值或下限值取代由PID控制器307所查明的值来防止相应加速踏板运动高出上限值或低于下限值。
或者可以规定，PID控制器307被确定模块代替，或者PID控制器307设于确定模块的下游，以平滑处理由确定模块所确定的值或者补偿由确定模块所查明的值的波动。
所述上限值和下限值根据道路走向和当前车速和/或车辆当前速度被连续更新。
在此，例如可以借助以下公式(4)、(5)来查明加速踏板设定值：
y(t)-a(t) (4)
公式(4)适用于以下条件：a(t)≥0.999y(t-1)，否则公式(5)适用：
y(t)＝0.999y(t-1) (5)
在此适用的是：y(t)对应于踏板设定值，u(t)对应于输入值例如像借助尤其为1.5的系数被倍乘的加速踏板设定值，其在紧接于当前时刻之前的调节步骤中被查明，t对应于以秒为单位的时间，0.999对应于权重值。
本发明除了所示实施方式外还允许其它设计原理。这意味着本发明不应被视为局限于参照附图所解释的实施例。
附图标记列表
100 过程
101 第一查明步骤
103 第二查明步骤
105 分配步骤
107 传输步骤
200 控制装置
201 驾驶员模块
203 车辆模块
205 需求确定模块
207 分配模块
209 传输模块
211 接口
300 控制模块
301 确定单元
303 加速踏板位置值
305 最小值函数
307 PID控制器
309 当前车辆加速度值
311 所要求的加速度
313 加速踏板设定值

Claims (14)

1.一种操作车辆控制用驾驶员模型的方法，
其中，该驾驶员模型包括查明要在该车辆上出现的踏板位置的车辆模块(203)，
其中，借助该车辆模块(203)查明作为能够由该车辆驱动装置提供的总功率的分量的所需功率，
其中，该所需功率对应于为了使该车辆以所需速度和/或所要求的加速度(311)沿着预先规定的道路走向运动所需要的功率，
其中，给该所需功率分配允许踏板位置的值(313)，并且
其中，该允许踏板位置的值(313)被传送给该驾驶员模型以控制该车辆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，该驾驶员模型包括控制模块(300)，借此确定用于调节该加速踏板的调节值，其中，该调节值通过上限值尤其被动态限制，该上限值基于该允许踏板位置值(313)被确定。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，借助于该控制模块(300)来查明用于踏板调节值的上限值，做法是对于要由该车辆驱动装置提供的功率需求增加的情况相应增大该功率需求的上限值，对于当前功率需求小于加权特征值、即紧接在当前功率需求之前的功率需求的用权重系数加权的值的情况，选择该加权值作为上限值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，被传输给该控制模块(300)以确定该上限值的传送值对应于已乘以系数的允许踏板位置值。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征是，该权重系数对应于小于1的值。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征是，该控制模块(300)借助PID控制器(307)调节该调节值。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征是，该调节值由下限值限制，其中，该下限值基于该允许踏板位置的值(313)被确定或该下限值已固定设定。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征是，该驾驶员模型包括目标加速度确定模块，借此查明要由该车辆提供的加速功率，做法是查明在针对至少一个未来时刻所要求的速度与针对当前时刻所要求的速度之间的速度差且依据所查明的速度差来查明为了补偿该速度差而要提供的加速功率，并且其中，该目标加速度确定模块将所查明的待提供的加速功率作为所要求的加速功率传输给该驾驶员模型。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征是，该预先规定的道路走向是借助该车辆的至少一个传感器所采集的道路走向和/或借助数字地图针对各自要行驶的路线所确定的道路走向。
10.一种用于操作车辆控制用驾驶员模型的控制装置(200)，其中，该控制装置包括被配置成操作该驾驶员模型的驾驶员模块(201)，其中，该驾驶员模块包括车辆模块(203)，该车辆模块被配置成查明要在车辆上设定的踏板位置，其中，该驾驶员模块包括需求确定模块(205)，该需求确定模块配置成查明作为能够由该车辆驱动装置提供的总功率的分量的所需功率，其中，该所需功率对应于使该车辆沿规定道路走向以所需速度和/或所要求的加速度运动所需要的功率，并且其中，该驾驶员模块包括分配模块(207)，该分配模块配置用于给该所需功率分配允许踏板位置的值(313)，并且其中，该驾驶员模块包括传输模块(209)，该传输模块配置用于将该允许踏板位置的值(313)传输给该驾驶员模型以控制该车辆。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征是，该驾驶员模块包括控制模块(300)，其配置成确定用于调节该加速踏板的调节值，其中，该控制模块(300)配置成通过上限值动态限制该调节值并且基于该允许踏板位置的值(313)来确定该上限值。
12.根据权利要求10或11所述的控制装置，其特征是，该驾驶员模块(201)包括目标加速度确定模块，其被配置成查明要由该车辆提供的加速功率，做法是查明在针对至少一个未来时刻所要求的速度与针对当前时刻所要求的速度之间的速度差且依据所查明的速度差来查明为了补偿该速度差而要提供的加速功率，其中，该驾驶员模块(201)配置用于将所查明的待提供的加速功率作为所要求的加速功率传输给该驾驶员模型。
13.将根据权利要求10至12中任一项所述的控制装置(200)用于执行车辆试运行的用途。
14.一种计算机程序产品，包括程序代码机构，当其在计算机上运行时将该计算机配置用于执行根据权利要求1至9的至少一种方法的所有步骤。
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