CN118358556A - 用于控制包括第一驾驶模式和第二驾驶模式的车辆传动系的方法 - Google Patents

Abstract

用于控制包括第一驾驶模式和第二驾驶模式的车辆传动系的方法，尤其是一种用于控制包括推进单元和变速器的车辆传动系的计算机实施的方法，其中所述方法使用地形数据以便提供车辆传动系的预测控制，其中传动系包括第一驾驶模式和第二驾驶模式，其中车辆正在朝预定目的地行驶，所述方法包括以下步骤：接收去往预定目的地的路线的地形数据；确定路线的多个预测参数，其中在第一驾驶模式下，车辆传动系被控制为处于经济模式以便提供到达预定目的地的可能的最低能量消耗，并且其中在第二驾驶模式下，车辆传动系被控制以便使车辆在预定时间到达预定目的地。

Description

用于控制包括第一驾驶模式和第二驾驶模式的车辆传动系的 方法

技术领域

本公开涉及一种用于控制设置有第一驾驶模式和第二驾驶模式的车辆传动系的计算机实施的方法。本公开还涉及一种计算机程序、一种计算机可读介质和一种用于执行所述方法的控制单元。本公开还涉及一种包括这种控制单元的车辆。

本发明的总体构思可以应用于适于在道路上行驶的重型车辆，诸如卡车和公共汽车。虽然本发明将关于重型车辆进行描述，但是本发明的总体构思不限于该特定车辆，而是也可以用于诸如小汽车的其他车辆。

背景技术

重型车辆行业正在不断努力提高车辆的燃料经济性并提供更环保的车辆。驾驶员(特别是重型车辆的专业驾驶员)也经常考虑到这些方面。有些驾驶员的驾驶风格可能比其他驾驶风格的燃料消耗要低。例如，当车辆沿着向下倾斜的路段行驶时，重型车辆的驾驶员通常的做法是，关闭内燃发动机，以便依靠车辆惯性滑行，从而降低燃料消耗和环境影响。

车辆行业也一直在考虑控制策略，其中针对规划的路线优化车辆的能量消耗。对于具有内燃发动机的车辆，控制车辆的速度以便最小化规划路线上的燃料消耗。对于具有电力传动系的车辆，可以控制车辆的速度以便最小化电能消耗。

这种控制模式可能是理想的，但仍有改进的空间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于车辆传动系的改进的控制方法。本发明的另一目的是提供一种用于控制车辆传动系的控制单元。本发明的另一目的是提供一种包括这种控制单元的车辆。目的还在于提供一种适于执行方法的步骤的计算机程序和计算机程序产品。

根据本发明的问题的解决方案由涉及方法、控制单元和车辆的权利要求限定。权利要求也包含本发明方法的有利的进一步发展。还附有对计算机程序和计算机程序产品的权利要求。

在本发明的用于控制包括推进单元和变速器的车辆传动系的方法中，其中所述方法使用地形数据以便提供车辆传动系的预测控制，其中传动系包括第一驾驶模式和第二驾驶模式，其中车辆正在朝预定目的地行驶，公开了以下步骤：接收去往预定目的地的路线的地形数据；确定路线的多个预测参数，其中在第一驾驶模式下，车辆传动系被控制为处于经济模式以便向提供到达预定目的地的可能的最低能量消耗，并且其中在第二驾驶模式下，车辆传动系被控制以便使车辆在预定时间到达预定目的地。

所述方法的优点在于，在某些情况下，不一定要在确切的时间到达预定目的地。在这种情况下，有利的是最小化车辆的能量消耗以便节省燃料并因此节省成本。在其他情况下，必须遵守最后期限，即车辆必须在预定时间到达预定目的地。

利用本发明的方法，在第一驾驶模式下，可以控制车辆传动系以提供到达预定目的地所需的可能的最低能量消耗。在第二驾驶模式下，可以控制车辆的传动系以在预定时间或在预定时间间隔内到达预定目的地。在该驾驶模式下，及时性比能量消耗更重要，并且因此当车辆传动系在第二驾驶模式下进行控制时所使用的能量或总成本可能更高。优先考虑到达时间而不是燃料消耗的原因可能是，例如，部件的交付采用准时制方案，其中延迟交付将收取延误费。另一个原因可能是卡车或公共汽车必须满足渡轮出发时间。进一步原因可能是例如卡车驾驶员要到达停车位以强制暂停，同时最大化可用行驶时间。

第二驾驶模式可以由车辆的控制系统自动选择，或者可以由驾驶员手动选择。第二驾驶模式的选择主要基于到达时间，但也可以基于成本。因此，可以根据到达时间的估计成本(即，使用第二驾驶模式是否划算)来选择或不选择第二驾驶模式。

在一个示例中，收费公路成本被用作参数。使用可能更快的收费公路的成本与使用免费公路时的时间差进行比较。根据到达预定目的地的估计到达时间，可以决定行驶路线的较小或较大部分使用收费公路，或者行驶路线使用第一驾驶模式。

所述方法的优点在于，在某些情况下，不一定要在确切的时间到达预定目的地。在这种情况下，有利的是最小化车辆的能量消耗以便节省燃料并因此节省成本。在其他情况下，必须满足最后期限，即车辆必须在预定时间到达预定目的地。

地形数据可以适当地通过车辆的GPS系统或类似定位系统获得，其中GPS系统提供链接到数据库中的地图的位置数据。获取的地形数据将包括去往预定目的地的完整路线的数据。地形数据适当地由连接到车辆的定位系统的ECU(电子控制单元)获取。因此，电子控制单元可以通过定位系统获取地形数据。

如将容易理解的，所获取的地形数据可以具有变化的地形。例如，路线的一个或多个部分可以是上坡，一个或多个部分可以是下坡，并且一个或多个部分可以是基本平坦的。这类不同的地形可能需要不同的驾驶场景。例如，在道路的上坡部分的情况下，可以预测可能需要一定的功率/扭矩来有效地操作ICE(内燃发动机)。另一方面，在道路的下坡部分的情况下，可以预测应当激活发动机制动或制动再生。

路线的许多预测参数是基于地形数据确定的。例如，这可以包括预测的由于爬坡而引起的速度损失。如果车辆在下坡行驶时加速并且预测除非施加制动或执行发动机制动，否则车辆速度将超过期望速度范围的上限，则可能需要降挡以进行发动机制动。为了实现良好的驾驶性能，可以相应地选择接合齿轮。然而，挡位可以从最初选择的挡位快速换挡以进一步控制车辆，例如可以快速降挡来进行发动机制动。就此而言，应当注意，驾驶性能不仅限于驾驶员的感知感觉，而且还可以包括对交通流的适应和实现良好的生产率。

在一个示例中，可以预测在不久的将来车辆速度将下降到期望速度范围的下限以下或超过期望速度范围的上限，并且在预期到这种不期望的事件时，适当地控制ICE以适应预测的不期望的事件。还可以预测车辆将需要加速或者需要施加推进扭矩/功率。在这种情况下，期望可以保持尽可能多的可用动能。例如，如果车辆正在接近陡坡，则可能需要在爬升之前对车辆加速。

根据本发明的第二方面，提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括用于执行方法(包括其任何实施方案)的步骤的程序代码装置。计算机程序的优点在很大程度上类似于方法(包括其任何实施方案)的优点。

根据本公开的第三方面，提供了一种承载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括用于在所述程序产品在计算机上运行时执行方法(包括其任何实施方案)的步骤的程序代码装置。计算机可读介质的优点在很大程度上类似于方法(包括其任何实施方案)的优点。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于控制车辆的传动系的控制单元，所述控制单元被配置为执行方法(包括其任何实施方案)的步骤。控制单元的优点在很大程度上类似于方法(包括其任何实施方案)的优点。

控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一个可编程装置。控制单元还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置或数字信号处理器。在其包括诸如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程装置的情况下，处理器还可以包括控制可编程装置的操作的计算机可执行代码。

根据本发明的第五方面，提供了一种车辆，所述车辆包括根据第四方面的控制单元(包括其任何实施方案)。第五方面的车辆的优点在很大程度上类似于第四方面的控制单元(包括其任何实施方案)的优点。

通常，除非本文另外明确定义，否则在权利要求中使用的所有术语应当根据它们在本技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确陈述，否则对“零件、元件、设备、部件、布置、装置、构件、步骤等”的所有提及都应被公开地解释为指代零件、元件、设备、部件、布置、装置、构件、步骤等的至少一个实例。除非明确陈述，否则本文公开的任何方法的步骤并非必须按所公开的确切顺序来执行。当研究所附权利要求和以下描述时，本发明构思的另外的特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明构思的范围的情况下，可以组合本发明构思的不同特征以创建不同于以下描述的那些实施方案的实施方案。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明，在附图中

图1示出了设置有传动系的示意性车辆，

图2示出了本发明方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面描述的具有进一步发展的本发明的实施方案仅被视为示例并且决不限制由专利权利要求提供的保护范围。

图1示出了设置有传动系1和电子控制单元10的示意性车辆20。在所示示例中，传动系包括内燃发动机2和变速器3。在一个示例中，传动系还包括电机4，使得车辆可以以混合动力模式使用，其中电机由电池5供电。电机可以与发动机/变速器集成，并且可以既用于驱动车辆又用于再生制动能量。电机还可以是布置在例如车辆的后车桥处的单独的电机。车辆还可以是仅由电机提供动力的电动车辆。在这种情况下，可能不需要变速器。

在该示例中，车辆20是卡车形式的重型车辆，由内燃发动机2提供动力。然而，本公开的教导也可以在由内燃发动机和/或电机提供动力的其他类型的车辆(诸如牵引车-半挂车组合、公共汽车或客车)中实施。

车辆还包括电子控制单元(ECU)10，所述电子控制单元可操作地连接到传动系1。车辆还包括定位系统11，诸如GPS系统。ECU 10可以通过定位系统11获取表示完整的即将到来的路线的地形的地形数据。当ECU获取了地形数据并确定了多个预测参数(诸如会影响车辆平均速度和车辆行驶成本的不同路段、天气、交通密度等)时，对驾驶模式进行选择。基于例如预定路线和目的地、预定到达时间以及路线的估计成本来选择驾驶模式。

在第一示例中，选择第一驾驶模式。第一驾驶模式是经济模式，其被优化以最小化到达预定目的地的能量消耗。在第一驾驶模式下，ECU 10控制传动系以在给定距离内使用尽可能少的能量。在该驾驶模式下，行驶时间并不那么重要，并且例如允许车辆在上坡行驶时减速。在车辆到达下坡之前还可以允许车辆以较低的速度行驶，在下坡处重力将使车辆加速。还可以允许车辆以较低的平均速度行驶，使得例如加速度等最小化。这类措施会节省一些能量，但同时也会稍微增加行驶时间。

在第一示例中，选择第二驾驶模式。在第二驾驶模式下，ECU将控制车辆的传动系，使得车辆将以预定到达时间或到达时间间隔到达预定目的地。此外，在第二驾驶模式下，只要满足预定到达时间，也可以使能量消耗和/或成本最小化。例如，可以将使用收费公路的成本与使用免费公路的成本进行比较，以确定及时到达目的地的最低成本，其中免费公路可能需要更高的速度并因此需要更高的燃料成本。

第二驾驶模式可以用于完整路线或路线的部分，这取决于路线的长度。在一个示例中，驾驶员可以使用第二驾驶模式，以便在必须进行暂停休息之前最大化驾驶轮换期间的行驶距离。ECU将根据地形数据确定到可以暂停的不同休息区的距离以及到达那些休息区的时间和成本。如果确定通过使用第二驾驶模式可以到达更远的休息区，则可以选择第二驾驶模式。如果确定在允许的剩余驾驶时间内无法到达更远的休息区，则选择较近的休息区并确定到该休息区的行驶时间。在这种情况下，可以根据到休息区的距离来选择第一驾驶模式。

在一个示例中，驾驶员从起点出发，并且被允许驾驶4.5小时，然后需要强制暂停。ECU定位多个适合到达的休息区，并根据地形数据计算到这些休息区的距离以及到达不同休息区所需的平均车辆速度。在该示例中，存在三个可能的休息区。距第一休息区的距离为400km，距第二休息区的距离为380km，并且距第三休息区的距离为360km。ECU确定到达第一休息区的平均速度高于88km/h，考虑到道路的地形性质，这是不可能的。到第二休息区，将需要85km/h的平均速度，如果车辆在第二驾驶模式下行驶，则可以保持该速度。到第三休息区，将需要80km/h的平均速度，即使在第一驾驶模式下也可以保持该速度。

ECU可以决定应该选择第二驾驶模式，使得驾驶员可以在第二休息区暂停。这个决定可能会受到许多参数的影响。一个参数是从第二休息区到预定目的地的距离，即从第二休息区到预定目的地的行驶时间。

如果剩余行驶时间小于允许行驶时间，则驾驶员将无需赶路且无需第二次暂停而到达目的地。在一个示例中，剩余驾驶时间为3小时，允许的驾驶时间为4.5小时。在这种情况下，赶路也无用，因为驾驶员无论如何都要在目的地稍作休息。在这种情况下，可以选择第一驾驶模式使得燃料消耗以及因此成本最小化。

如果到预定目的地的剩余距离很长，使得还需要夜间休息才能到达目的地，则可以选择第二驾驶模式，使得驾驶员可以在夜间休息之前行驶得尽可能远。

对于例如公交车驾驶员来说，计算可能不同。公交车驾驶员往往被允许驾驶不同的驾驶班次，驾驶时间越长，休息时间也越长。对于公交车驾驶员来说，想要在驾驶班次中行驶得尽可能远，则始终使用第二驾驶模式可能是有利的，或者使用渡轮而不是桥梁可能是有利的，即使渡轮的费用高于使用桥梁的费用。

一天中的时间也是影响决策的一个参数，这继而影响交通密度。据此，估计的平均速度将受到影响。交通密度还将取决于车辆的地理位置。在农村地区，交通密度通常低于城市地区。如果预期下一驾驶轮换的平均速度将较低，则选择第二驾驶模式可能是有利的。

第一驾驶模式或第二驾驶模式的选择可以由ECU自动进行，或者可以由驾驶员进行。如果驾驶员前方行驶距离较长且离预定到达时间久，则其可以在路线开始时选择第二驾驶模式，以便创造更好的裕度。驾驶员可能例如不确定实际交通状况并因此不确定可获得的可能平均速度。当驾驶员接近目的地时，预测的到达时间将更容易估计。

在另一示例中，通过比较成本来在第一驾驶模式与第二驾驶模式之间进行选择。在一个示例中，将在收费公路上以一种速度行驶的成本与在免费公路上以稍高的平均速度行驶的成本进行比较。在该示例中，到达时间是相同的。通过使用在这种情况下稍短且稍平坦的收费公路，可以使用第一驾驶模式来在预定到达时间到达目的地。通过使用在这种情况下稍长且坡较多的免费公路，需要更高的平均速度，并且由于更高的速度和上坡行驶，燃料消耗也将更高。通过相互比较这两个成本，可以选择最具成本效益的路线。

在另一示例中，预定到达时间是时间间隔。这里，可以将在所述时间间隔内到达的成本与在所述时间间隔外到达可能必须支付的罚金进行比较。例如，延误30分钟可能会被处以罚款。该延误费的成本可以与车辆提前30分钟到达的成本进行比较。例如，为了节省30分钟，可能需要在整个路线上使用收费公路，并且该成本可能高于延误费。在这种情况下，可以决定使用第一驾驶模式并支付延误费。也可能是使用收费公路的成本低于延误费。在该情况下，由于使用收费公路而选择第二驾驶模式。

在一个示例中，燃料成本也可以用于驾驶模式的选择。例如，对于从慕尼黑到布鲁塞尔的行程，最短路线可能经过法兰克福，这在一个示例中将导致使用第一驾驶模式。然而，考虑到卢森堡的燃料成本，如果需要给车辆加满燃料，则可以选择经过卢森堡的稍长路线。然后，较低的燃料成本可以通过较长路线的较高燃料消耗来补偿。在另一示例中，与越过山的较短路线相比，可以选择围绕山的较长路线。

如果车辆设置有电机使得车辆可以在混合动力模式下使用，则存储在电池中的能量也可以用于行驶时间和成本计算。对于充满电的电池或充分充电的电池，可以使用电池和电机提供的额外动力来降低例如上山的成本。如果电池中存储的能量由再生制动能量提供，则可以认为是无成本的。如果通过市电对电池充电来提供能量，则将充电电流的成本用作成本。

图2示出了用于控制车辆传动系的方法的示意性流程图。车辆包括推进单元和变速器，其中所述方法使用地形数据以便提供车辆传动系的预测控制，其中传动系包括第一驾驶模式和第二驾驶模式，并且其中车辆正在朝预定目的地行驶。

在步骤100中，ECU接收去往预定目的地的路线的地形数据。ECU可以使用接收位置数据的定位系统和存储地形信息的地图数据库。

在步骤110中，确定路线的多个预测参数。这些参数可以包括不同路段、天气、交通密度、不同兴趣点、收费公路等。计算行驶不同路段的成本和这些路段的行驶时间并将它们用于确定所选择的驾驶模式。

在步骤120中，确定选择哪种驾驶模式。驾驶模式的选择可以由ECU基于不同路段的计算成本自动进行，或者驾驶模式的选择可以由驾驶员进行。

在步骤130中，选择第一驾驶模式。在该驾驶模式下，车辆传动系被控制为处于经济模式，以便提供到达预定目的地(即，对于到目的地的选定路线)提供可能的最低能量消耗。

在步骤140中，选择第二驾驶模式。在该驾驶模式下，控制车辆传动系以使车辆在预定时间到达预定目的地。

ECU还可以使用成本来确定驾驶模式。

本发明不应被视为限于上述实施方案，在随后的专利权利要求的范围内，许多附加的变型和修改是可能的。

附图标记

1：传动系

2：内燃发动机

3：变速器

4：电机

5：电池

10：电子控制单元

11：定位系统

20：车辆

Claims (12)

1.一种用于控制包括推进单元和变速器的车辆传动系的计算机实施的方法，其中所述方法使用地形数据以便提供所述车辆传动系的预测控制，其中所述传动系包括第一驾驶模式和第二驾驶模式，其中所述车辆正在朝预定目的地行驶，所述方法包括以下步骤：

-接收去往所述预定目的地的路线的地形数据；

-确定所述路线的多个预测参数，

-其中在所述第一驾驶模式下，所述车辆传动系被控制为处于经济模式，以便提供到达所述预定目的地的可能的最低能量消耗，

-其中在所述第二驾驶模式下，所述车辆传动系被控制以便使所述车辆在预定时间到达所述预定目的地。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定时间是时间间隔。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中在所述第二驾驶模式下，优化到达所述预定目的地的所述能量消耗。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中能够手动选择所述第二驾驶模式。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中根据规划路线和所述预定到达时间自动选择所述第二驾驶模式。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中当经济计算确定所述第二驾驶模式划算时选择所述第二驾驶模式。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述经济计算包括收费公路、延误费、燃料消耗。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述车辆包括使用再生能量来增加所述推进单元的功率的电机。

9.一种计算机程序，其包括用于在所述程序在计算机上运行时执行如权利要求1至8所述的所有步骤的程序代码装置。

10.一种计算机程序产品，其包括存储在计算机可读介质上的用于在所述程序产品在计算机上运行时执行如权利要求1至8所述的所有步骤的程序代码装置。

11.一种用于控制车辆(20)中的车辆传动系(1)的电子控制单元(10)，所述电子控制单元(10)被配置为执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

12.一种车辆(20)，其包括根据权利要求11所述的电子控制单元(10)。