CN106945666A - 车辆节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆节能控制系统，包括信息采集单元、节能控制单元和控制输出单元，其中，信息采集单元采集车辆状态信息，并将车辆状态信息传输至节能控制单元；其中，节能控制单元根据车辆状态信息进行分析，以确定车辆的工作模式，进而根据工作模式选择相应的转矩控制策略，并将转矩控制策略传送传输至控制输出单元；其中，控制输出单元与车辆的多个部件相连接，以将转矩控制策略中的各控制命令分别传送至多个部件。

Description

车辆节能控制系统

技术领域

本发明涉及适用于车辆节能控制系统，尤其涉及一种适用于新能源汽车的车辆节能控制系统。

背景技术

目前，新能源汽车的车辆节能控制技术主要集中在动力电池组的能量优化管理、电机的高效驱动及制动能量回收、发动机和电池组的最优功率分配等方面，基本上都局限于基于驾驶员的操作和车辆自身的状态来进行控制决策，未能充分考虑前方车辆运动状态等道路环境信息。

另一方面，随着智能汽车技术的快速发展，基于毫米波雷达、激光雷达、摄像头等环境感知设备可以探测车辆周边环境信息，而在现有技术中这些信息主要用于传统的车辆轨迹规划及主动安全控制等，尚未用于新能源汽车的节能控制。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提出了一种全新的适用于新能源汽车的车辆节能控制系统。本发明的系统基于智能汽车领域的环境感知技术获取前方车辆的相对速度、相对距离等道路环境信息，结合车辆自身的纵向速度、横摆角速度等计算其前方安全时距，进而对新能源汽车进行驱动转矩优化及制动能量回收，以实现节能控制的目的。

根据本发明的一个方面，提供了一种车辆节能控制系统，包括信息采集单元、节能控制单元和控制输出单元，

其中，所述信息采集单元采集车辆状态信息，并将所述车辆状态信息传输至所述节能控制单元；

其中，所述节能控制单元根据所述车辆状态信息进行分析，以确定车辆的工作模式，进而根据所述工作模式选择相应的转矩控制策略，并将所述转矩控制策略传送传输至所述控制输出单元；

其中，所述控制输出单元与所述车辆的多个部件相连接，以将所述转矩控制策略中的各控制命令分别传送至所述多个部件。

较佳的，在上述的车辆节能控制系统中，所述信息采集单元包括以下多种装置中的一种或多种：

测距装置，用以测量所述车辆周围的多个目标的距离；

测速装置，用以测量所述车辆相对于所述多个目标的相对速度；

人机交互装置，用以获取与所述车辆节能控制系统相关的功能开关的当前状态、旋钮的当前位置以及故障信息；

整车控制装置，用以至少获取钥匙位置、当前档位、加速踏板开度、制动踏板开度、转向灯状态、方向盘转角、当前车速中的一项或多项信息。

较佳的，在上述的车辆节能控制系统中，所述节能控制单元进一步包括：与所述信息采集单元相连接的场景分析模块，

其中，所述场景分析模块根据所述人机交互装置和整车控制装置所获取的信息判断驾驶员是否有抑制节能系统的意图，和/或根据所述测距装置和测速装置所获取的信息判断所述车辆是否存在安全隐患，

其中，所述场景分析模块根据所述判断，确定是否开启节能控制功能。

较佳的，在上述的车辆节能控制系统中，所述节能控制单元进一步包括：

模式切换模块，与所述场景分析模块相连接并在所述场景分析模块确定开启节能功能时确定所述车辆的工作模式；以及

转矩控制模块，与所述模式切换模块相连接并根据所述模块切换模块所确定的工作模式选择相应的转矩控制策略。

较佳的，在上述的车辆节能控制系统中，所述工作模式至少包括：待机模式、远距远离模式、远距接近模式、近距远离模式和近距接近模式，

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离大于预设的最大作用距离时，进入所述待机模式；

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最大作用距离、大于预设的最小安全距离并且相对速度大于预设的门限值时，进入所述远距远离模式；

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最大作用距离、大于预设的最小安全距离并且相对速度小于或等于预设的门限值时，进入所述远距接近模式；

如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最小安全距离并且相对速度大于预设的门限值时，进入所述近距远离模式；以及

如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最小安全距离并且相对速度小于或等于预设的门限值时，进入所述近距接近模式。

较佳的，在上述的车辆节能控制系统中，与所述工作模式相对应的所述转矩控制策略包括：

对应于待机模式，不对车辆的驱动或制动转矩进行任何限制，仅输出原始转矩需求；

对应于远距远离模式，仅对最大驱动转矩进行部分限制，以避免不必要的加速；

对应于远距接近模式，减小最大驱动转矩，并对实际转矩的变化速率进行限制，以减少能量消耗；

对应于近距远离模式，对最大驱动转矩以及实际转矩的变化率进行限制；

对应于近距接近模式，直接切断动力并进入制动模式。

较佳的，在上述的车辆节能控制系统中，所述转矩控制策略进一步包括：

在所述近距远离模式下，如果驾驶员松开加速踏板，则主动施加部分电机制动力，以实现制动能量回收；和/或

在所述近距接近模式下，施加额外的电机制动力以回收更多能量。

较佳的，在上述的车辆节能控制系统中，所述控制命令包括：发送给所述整车控制装置的所述车辆的驱动转矩命令、制动转矩命令，用以实现车辆的底层控制。

较佳的，在上述的车辆节能控制系统中，所述控制命令包括发送给所述人机交互装置的系统运行状态和工作模式，以显示所述车辆节能控制系统的实时运行状态。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆节能控制方法，至少包括以下步骤：

a.采集车辆状态信息；

b.根据所述车辆状态信息进行分析，以确定车辆的工作模式，进而根据所述工作模式选择相应的转矩控制策略；以及

c.将所述转矩控制策略中的各控制命令分别传送至所述车辆的多个部件。

较佳的，在上述的车辆节能控制方法中，所述车辆状态信息包括以下信息中的一种或多种：表征所述车辆周围的多个目标的距离的测距信息；表征所述车辆相对于所述多个目标的相对速度的测速信息；包含与所述车辆节能控制系统相关的功能开关的当前状态、旋钮的当前位置以及故障信息的人机交互信息；以及包含钥匙位置、当前档位、加速踏板开度、制动踏板开度、转向灯状态、方向盘转角、当前车速中的一项或多项信息的整车控制信息。

较佳的，在上述的车辆节能控制方法中，所述步骤b进一步包括：

b1.根据所述人机交互信息和整车控制信息判断驾驶员是否有抑制节能系统的意图，和/或根据所述测距信息和测速信息判断所述车辆是否存在安全隐患，

b2.根据所述判断，确定是否开启节能控制功能。

较佳的，在上述的车辆节能控制方法中，所述步骤b进一步包括：

b3.在确定开启节能功能时确定所述车辆的工作模式；以及

b4.根据所确定的工作模式选择相应的转矩控制策略。

较佳的，在上述的车辆节能控制方法中，所述工作模式至少包括：待机模式、远距远离模式、远距接近模式、近距远离模式和近距接近模式，

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离大于预设的最大作用距离时，进入所述待机模式；

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最大作用距离、大于预设的最小安全距离并且相对速度大于预设的门限值时，进入所述远距远离模式；

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最大作用距离、大于预设的最小安全距离并且相对速度小于或等于预设的门限值时，进入所述远距接近模式；

如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最小安全距离并且相对速度大于预设的门限值时，进入所述近距远离模式；以及

如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最小安全距离并且相对速度小于或等于预设的门限值时，进入所述近距接近模式。

较佳的，在上述的车辆节能控制方法中，与所述工作模式相对应的所述转矩控制策略包括：

对应于待机模式，不对车辆的驱动或制动转矩进行任何限制，仅输出原始转矩需求；

对应于远距远离模式，仅对最大驱动转矩进行部分限制，以避免不必要的加速；

对应于远距接近模式，减小最大驱动转矩，并对实际转矩的变化速率进行限制，以减少能量消耗；

对应于近距远离模式，对最大驱动转矩以及实际转矩的变化率进行限制；

对应于近距接近模式，直接切断动力并进入制动模式。

较佳的，在上述的车辆节能控制方法中，所述转矩控制策略进一步包括：

在所述近距远离模式下，如果驾驶员松开加速踏板，则主动施加部分电机制动力，以实现制动能量回收；和/或

在所述近距接近模式下，施加额外的电机制动力以回收更多能量。

本发明可以解决新能源汽车的节能控制策略未能充分考虑道路环境信息的问题，可以在提升车辆主动安全性能的同时，进一步提升新能源汽车的节能控制效果。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了根据本发明的车辆节能控制系统的一个实施例的结构框图。

图2示出了场景分析模块的一个实施例的结构框图。

图3示出了模式切换模块的一个实施例的结构框图。

图4示出了转矩控制模块的一个实施例的结构框图。

图5示出了根据本发明的车辆节能控制方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

首先参考图1来详细地讨论本发明的基本原理。如图1所示，本发明的车辆节能控制系统100主要包括依次相连的信息采集单元101、节能控制单元102和控制输出单元103。其中，信息采集单元101采集车辆状态信息，并将车辆状态信息传输至节能控制单元102。节能控制单元102根据车辆状态信息进行分析，以确定车辆的工作模式，进而根据工作模式选择相应的转矩控制策略，并将转矩控制策略传送传输至控制输出单元103。控制输出单元103与车辆的多个部件(未图示)相连接，以将转矩控制策略中的各控制命令分别传送至多个部件。

信息采集单元101可以包括：用以测量车辆周围的多个目标的距离和/或测量车辆相对于多个目标的相对速度的测距/测速装置104(该测距/测速装置104包括，但不限于，毫米波雷达、激光雷达、摄像头)；用以获取与车辆节能控制系统相关的功能开关的当前状态、旋钮的当前位置以及故障信息的人机交互装置(HMI)；和/或用以至少获取钥匙位置、当前档位、加速踏板开度、制动踏板开度、转向灯状态、方向盘转角、当前车速中的一项或多项信息的整车控制装置(VCU)，例如图1中的HMI/VCU 105。

较佳的，如图1所示，节能控制单元102可以进一步包括场景分析模块201、模式切换模块301和转矩控制模块401。其中，场景分析模块201与信息采集单元101相连接，且转矩控制模块401与控制输出单元103相连接。以下将结合图2-图4来详细讨论该场景分析模块201的诸优选实施例。

首先参考图2，该图示出了场景分析模块的一个实施例的结构框图。一方面，场景分析模块201可以根据人机交互装置和整车控制装置105所获取的信息判断驾驶员是否有抑制节能系统的意图。例如，该部分可以由图2的驾驶意图评估模块202处理并实现)。比如，可以根据系统开关、钥匙位置、当前档位、加速踏板开度、制动踏板开度、转向灯信号、方向盘转角等，评估驾驶员是否有抑制节能系统的意图。如果驾驶员关闭系统开关、改变钥匙位置或者档位、深踩加速踏板或制动踏板、打开转向灯、转动方向盘等，则说明驾驶员有意抑制系统工作，此时可以选择自动关闭节能系统。此外，如果驾驶员打转向灯，则驾驶期望为变换车道。

另一方面，场景分析模块201可以根据测距/测速装置104所获取的信息对系统状态做出评估，例如该部分可以由图2的系统状态评估模块203来实现。进而，可以判断出车辆是否存在安全隐患，例如该部分由图2的安全态势评估模块204实现。例如，可以根据本车速度和横摆角速度、前车相对距离和相对速度、道路的曲率半径、系统的故障状态等来评估系统是否正常工作以及是否存在追尾碰撞等安全隐患。如果系统出现严重故障或者不存在追尾碰撞等安全隐患，则可以选择暂时关闭节能系统。此外，如果前车的相对距离较大或者前车速度比本车辆快得多，则系统期望为动力充沛。在安全态势评估模块204中，根据驾驶期望和系统期望进行场景分析，综合判断是否需要抑制节能控制系统工作。例如，如果驾驶员期望超车，但是控制系统根据相对速度、横向距离等状态判断无法安全超车，则开启节能控制功能以限制扭矩。

综上，该场景分析模块201基于以上所获取的信息进行有效性判断、故障处理及信息融合等，得到节能控制系统的控制输入，例如是否开启节能控制功能的控制输入。

接着，转到图3，与场景分析模块201相连接的模式切换模块301在场景分析模块201确定开启节能功能时确定车辆的工作模式。比如说，可以根据本车的行驶速度及前方车辆的相对速度计算得到节能控制系统的作用范围，结合两车的相对距离和相对速度等条件将上述作用范围划分为若干模式，根据本车和前方车辆的运动状态及相对距离等条件在不同模式之间进行切换。

在模式切换模块301中，首先根据本车速度和两车的相对速度，计算节能控制系统的最大作用距离和最小安全距离；如果两车的实际相对距离大于最大作用距离，则系统处于待机状态；如果两车的实际相对距离小于最大作用距离并大于最小安全距离，则进入远距作用模式(Far_Mode)；如果两车的实际相对距离小于最小安全距离，则进入近距作用模式(Near_Mode)

较佳的，工作模式可以至少包括：待机模式、远距远离模式、远距接近模式、近距远离模式和近距接近模式，其中：

如果车辆与相邻车辆之间的实际相对距离大于预设的最大作用距离时，进入待机模式；

如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最大作用距离、大于预设的最小安全距离并且相对速度大于预设的门限值时，进入远距远离模式；

如果车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最大作用距离、大于预设的最小安全距离并且相对速度小于或等于预设的门限值时，进入远距接近模式；

如果车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最小安全距离并且相对速度大于预设的门限值时，进入近距远离模式；以及

如果车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最小安全距离并且相对速度小于或等于预设的门限值时，进入近距接近模式。

最后，转到图4，与模式切换模块301相连接的转矩控制模块401根据模块切换模块301所确定的工作模式选择相应的转矩控制策略。比方说，在不同工作模式内，通过对最大驱动转矩或者转矩变化速率进行约束以降低能量消耗，通过提前进入制动模式及电机辅助制动以实现制动能量回收，对模式切换过程中的驱动/制动转矩进行动态协调控制以降低转矩冲击并且提升平顺性。

较佳的，与工作模式相对应的转矩控制策略包括：

对应于待机模式或者系统关闭的状态，不对车辆的驱动或制动转矩进行任何限制，仅输出原始转矩需求；

对应于远距远离模式，仅对最大驱动转矩进行部分限制，以避免不必要的加速；

对应于远距接近模式，减小最大驱动转矩，并对实际转矩的变化速率进行限制，以减少能量消耗；

对应于近距远离模式，对最大驱动转矩以及实际转矩的变化率进行限制，更优选的，在该近距远离模式下，如果驾驶员松开加速踏板，则主动施加部分电机制动力，以实现制动能量回收；

对应于近距接近模式，直接切断动力并进入制动模式，更优选的，在该近距接近模式下，施加额外的电机制动力以回收更多能量。

如以上已讨论的，在根据工作模式选择相应的转矩控制策略之后，将图4所示的转矩控制策略传送输出至控制输出单元103，其中该转矩控制策略中包含一个或多个控制命令，以便分别传送至车辆的多个部件。例如，该控制命令可以包括：发送给整车控制装置的车辆的驱动转矩命令、制动转矩命令，用以实现车辆的底层控制，和/或发送给人机交互装置的系统运行状态和工作模式，以显示车辆节能控制系统的实时运行状态。

转到图5，该图示出了根据本发明的车辆节能控制方法500的主要步骤。如图所示，该车辆节能控制方法500主要包括以下步骤：

步骤501：采集车辆状态信息；

步骤502：根据车辆状态信息进行分析，以确定车辆的工作模式，进而根据工作模式选择相应的转矩控制策略；以及

步骤503：将转矩控制策略中的各控制命令分别传送至车辆的多个部件。

如以上结合车辆节能控制系统100所讨论的，车辆状态信息至少可以包括以下信息中的一种或多种：表征车辆周围的多个目标的距离的测距信息；表征车辆相对于多个目标的相对速度的测速信息；包含与车辆节能控制系统相关的功能开关的当前状态、旋钮的当前位置以及故障信息的人机交互信息；以及包含钥匙位置、当前档位、加速踏板开度、制动踏板开度、转向灯状态、方向盘转角、当前车速中的一项或多项信息的整车控制信息。

此外，较佳的，上述的步骤502可以进一步包括：根据人机交互信息和整车控制信息判断驾驶员是否有抑制节能系统的意图，和/或根据测距信息和测速信息判断车辆是否存在安全隐患；根据判断，确定是否开启节能控制功能；在确定开启节能功能时确定车辆的工作模式；以及根据所确定的工作模式选择相应的转矩控制策略等步骤。此外，该车辆节能控制方法500的其他方面均可以参照以上针对车辆节能控制系统100所讨论的方案而得以实施，因此相同或相类似的技术内容此处不再赘述。

综上，本发明提出的车辆节能控制系统和方法不仅考虑了驾驶员的操作和车辆自身的状态，还利用了前方车辆相对距离、运动状态等道路环境信息，在可能发生碰撞危险的环境下，通过限制驱动扭矩和提前进入制动模式，既可以降低碰撞风险以提高安全性能，还可以减少能量消耗以提高节能效果，在提升车辆安全性能的同时，进一步提升新能源汽车的节能控制效果。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (9)

1.一种车辆节能控制系统，其特征在于，包括信息采集单元、节能控制单元和控制输出单元，

其中，所述信息采集单元采集车辆状态信息，并将所述车辆状态信息传输至所述节能控制单元；

其中，所述节能控制单元根据所述车辆状态信息进行分析，以确定车辆的工作模式，进而根据所述工作模式选择相应的转矩控制策略，并将所述转矩控制策略传送传输至所述控制输出单元；

其中，所述控制输出单元与所述车辆的多个部件相连接，以将所述转矩控制策略中的各控制命令分别传送至所述多个部件。

2.如权利要求1所述的车辆节能控制系统，其特征在于，所述信息采集单元包括以下多种装置中的一种或多种：

测距装置，用以测量所述车辆周围的多个目标的距离；

测速装置，用以测量所述车辆相对于所述多个目标的相对速度；

人机交互装置，用以获取与所述车辆节能控制系统相关的功能开关的当前状态、旋钮的当前位置以及故障信息；

整车控制装置，用以至少获取钥匙位置、当前档位、加速踏板开度、制动踏板开度、转向灯状态、方向盘转角、当前车速中的一项或多项信息。

3.如权利要求2所述的车辆节能控制系统，其特征在于，所述节能控制单元进一步包括：与所述信息采集单元相连接的场景分析模块，

其中，所述场景分析模块根据所述人机交互装置和整车控制装置所获取的信息判断驾驶员是否有抑制节能系统的意图，和/或根据所述测距装置和测速装置所获取的信息判断所述车辆是否存在安全隐患，

其中，所述场景分析模块根据所述判断，确定是否开启节能控制功能。

4.如权利要求3所述的车辆节能控制系统，其特征在于，所述节能控制单元进一步包括：

模式切换模块，与所述场景分析模块相连接并在所述场景分析模块确定开启节能功能时确定所述车辆的工作模式；以及

转矩控制模块，与所述模式切换模块相连接并根据所述模块切换模块所确定的工作模式选择相应的转矩控制策略。

5.如权利要求4所述的车辆节能控制系统，其特征在于，所述工作模式至少包括：待机模式、远距远离模式、远距接近模式、近距远离模式和近距接近模式，

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离大于预设的最大作用距离时，进入所述待机模式；

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最大作用距离、大于预设的最小安全距离并且相对速度大于预设的门限值时，进入所述远距远离模式；

其中，如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最大作用距离、大于预设的最小安全距离并且相对速度小于或等于预设的门限值时，进入所述远距接近模式；

如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最小安全距离并且相对速度大于预设的门限值时，进入所述近距远离模式；以及

如果所述车辆与相邻车辆之间的实际相对距离小于或等于预设的最小安全距离并且相对速度小于或等于预设的门限值时，进入所述近距接近模式。

6.如权利要求5所述的车辆节能控制系统，其特征在于，与所述工作模式相对应的所述转矩控制策略包括：

对应于待机模式，不对车辆的驱动或制动转矩进行任何限制，仅输出原始转矩需求；

对应于远距远离模式，仅对最大驱动转矩进行部分限制，以避免不必要的加速；

对应于远距接近模式，减小最大驱动转矩，并对实际转矩的变化速率进行限制，以减少能量消耗；

对应于近距远离模式，对最大驱动转矩以及实际转矩的变化率进行限制；

对应于近距接近模式，直接切断动力并进入制动模式。

7.如权利要求6所述的车辆节能控制系统，其特征在于，所述转矩控制策略进一步包括：

在所述近距远离模式下，如果驾驶员松开加速踏板，则主动施加部分电机制动力，以实现制动能量回收；和/或

在所述近距接近模式下，施加额外的电机制动力以回收更多能量。

8.如权利要求2所述的车辆节能控制系统，其特征在于，所述控制命令包括：发送给所述整车控制装置的所述车辆的驱动转矩命令、制动转矩命令，用以实现车辆的底层控制。

9.如权利要求2所述的车辆节能控制系统，其特征在于，所述控制命令包括发送给所述人机交互装置的系统运行状态和工作模式，以显示所述车辆节能控制系统的实时运行状态。