基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明針對交通擁堵問題提供了一種基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)及其方法。本控制系統(tǒng)包括車載單元和路側(cè)單元，通過車路通信獲取自車、前車運(yùn)行狀態(tài)以及路側(cè)單元信息，以對自車進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂?。本方法綜合考慮車輛起步安全、駕駛員反應(yīng)延時(shí)、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)用時(shí)等因素預(yù)測停車等待時(shí)間，權(quán)衡等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速對蓄電池的充電量與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的能量消耗、停車等待時(shí)間與車輛起步延時(shí)，結(jié)合當(dāng)前法規(guī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，根據(jù)車間距、前車狀態(tài)確定發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)機(jī)。本發(fā)明可有效降低車輛在擁堵情況下停車等待的能耗和排放，在一定程度上提高擁堵消解的效率，若大規(guī)模使用，可使交通系統(tǒng)能耗與排放顯著下降，并明顯提升通行效率。
【專利說明】基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于交通控制與車輛控制交叉領(lǐng)域，具體涉及一種在具有交通信號的交叉 路口（以下簡稱"信號交叉口"）或擁堵路段車輛停止?fàn)顟B(tài)下基于車路協(xié)同的車輛停止時(shí)間 預(yù)測與面向節(jié)能減排與高效通行的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市機(jī)動(dòng)車保有量的爆發(fā)式增加，城市路網(wǎng)交通情況日益惡劣，信號交叉口 與主要路段大范圍交通擁堵現(xiàn)象頻發(fā)。《北京市大氣污染防治條例》首次將"停車三分鐘以 上應(yīng)熄火"納入立法，并在2014年3月1日正式實(shí)施。然而，很大部分駕駛員在信號交叉口 及擁堵路段長時(shí)間停車時(shí)令發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行，加重了環(huán)境污染和能源浪費(fèi)，其中駕駛員無 法預(yù)知停車時(shí)長是導(dǎo)致無法正確決策熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要原因。對于發(fā)動(dòng)機(jī)已熄火的車 輛，由于駕駛員只能根據(jù)最鄰近前發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來決定啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)機(jī)，進(jìn) 而使車輛開始行進(jìn)，導(dǎo)致了較大的起動(dòng)延時(shí)，降低了擁堵消解的效率。因此準(zhǔn)確預(yù)測駕駛員 停車等待時(shí)間，從節(jié)能角度控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，從通行效率角度控制車輛重新起動(dòng)發(fā)動(dòng) 機(jī)，對城市交通系統(tǒng)節(jié)能減排和通行效率提升具有重大意義。
[0003] 在停車時(shí)間預(yù)測上，當(dāng)前研究大都基于傳統(tǒng)理論模型推算方法，方法中所需的排 隊(duì)長度、車輛位置、數(shù)量等信息仍采用傳統(tǒng)的道路檢測器采集，檢測范圍固定，存在信息采 集不全面、不準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性低等問題。
[0004] 在發(fā)動(dòng)機(jī)起停控制上，當(dāng)前技術(shù)大都采用停車固定時(shí)間后熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)的策略，而 沒有與交通實(shí)際狀況相結(jié)合。我國由于城市車流密度大，車輛行駛過程呈頻繁走停狀態(tài)，這 就導(dǎo)致采用當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂萍夹g(shù)時(shí)車輛在行駛過程中出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不必要頻繁起停的 情況，增加了起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的能量消耗和車輛起步延時(shí)，同時(shí)也降低了駕駛員駕駛舒適性。
[0005] 車路協(xié)同概念的提出與車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展，對交通智能化控制和車輛智能化控 制產(chǎn)生了巨大促進(jìn)作用，它主要通過車車、車路的無線通信與數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)車車、車路之 間的協(xié)同，但是當(dāng)前車路協(xié)同的目標(biāo)主要在于提高交通安全，在交通節(jié)能和效率提升方面 還少有研究和應(yīng)用。
[0006] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在信號交叉口及路段停車時(shí)間預(yù)測及發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂粕洗嬖?的主要問題是：
[0007] (1)采用傳統(tǒng)道路檢測器，檢測范圍固定，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、全面性差；
[0008] (2)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)起停控制系統(tǒng)未考慮交通擁堵情況，起?？刂茮Q策邏輯簡單，造成 發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁熄火起動(dòng)；
[0009] (3)車路協(xié)同技術(shù)在車輛節(jié)能減排和通行效率提升上的應(yīng)用還比較少。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 本發(fā)明針對在擁堵信號交叉口和路段的停止等待車輛是否需要熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)、何時(shí) 重起發(fā)動(dòng)機(jī)、停車等待時(shí)長三個(gè)問題，特別是針對駕駛員停車等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速加重交通 排放污染和能源浪費(fèi)以及發(fā)動(dòng)機(jī)重起時(shí)刻過晚導(dǎo)致交通效率下降問題，提出一種基于車路 協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)及其方法。
[0011] 本發(fā)明提供的基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)，包括路側(cè)單元和車載單元， 路側(cè)單元與車載單元實(shí)時(shí)進(jìn)行無線通信。
[0012] 位于信號交叉口的路側(cè)單元包括交叉口信號燈、交通信號燈控制機(jī)、多模式無線 通信模塊以及差分GPS基站。路側(cè)單元將當(dāng)前信號燈剩余時(shí)間以及信號燈對應(yīng)方向的車輛 停止線位置通過路側(cè)多模式無線通信模塊向外發(fā)送。
[0013] 車載單元包括差分GPS、車速傳感器、前裝毫米波雷達(dá)、車輛總線、多模式無線通信 模塊、主控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器以及人機(jī)交互界面。車載差分GPS用于定位自車，將自 車位置發(fā)送給主控制器；車速傳感器用于獲取自車的實(shí)時(shí)車速，并發(fā)送給主控制器；前裝 毫米波雷達(dá)用于獲取自車與前車的距離，并發(fā)送給主控制器；車輛總線用于獲取自車發(fā)動(dòng) 機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并發(fā)送給主控制器；車載多模式無線通信模塊用于獲取前方車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信 息以及路側(cè)單元信息，并發(fā)送給主控制器；主控制器用于實(shí)現(xiàn)：（1)判斷自車所處環(huán)境；（2) 對車隊(duì)進(jìn)行編號；(3)實(shí)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或者起動(dòng)決策，發(fā)送控制發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)或者熄火的命 令給發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器；發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)或熄火；人機(jī)交互界面顯示 預(yù)測的停車等待時(shí)間給駕駛員。
[0014] 本發(fā)明提供的一種基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起停控制方法，面向擁堵信號交叉口及 路段已停止車輛，在自車上裝備有本發(fā)明所述的車載設(shè)備，前方車輛裝備必要的感知設(shè)備 和通信設(shè)備，能獲取車輛運(yùn)行狀態(tài)信息以及進(jìn)行車輛之間、路側(cè)單元之間的無線通信。本發(fā) 明的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂品椒ǖ木唧w實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0015] 步驟1 :自車實(shí)時(shí)獲取自車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息、前方車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息以及路側(cè) 單元信息；當(dāng)檢測到自車車速為零，且與前車車間距小于5米時(shí)，判斷自車位于信號交叉口 還是擁堵路段；
[0016] 步驟2 :為因擁堵而形成的排隊(duì)車輛進(jìn)行排序；設(shè)排隊(duì)頭車編號為1，自車編號為 N+1，確定自車至排隊(duì)頭車的距離Lvs ;
[0017] 步驟3 :判斷自車發(fā)動(dòng)機(jī)是否在運(yùn)行，若是進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策，轉(zhuǎn)步驟4執(zhí)行，否 則進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)決策，轉(zhuǎn)步驟8執(zhí)行；
[0018] 步驟4 :確定擁堵狀態(tài)下排隊(duì)車輛的平均車間距D_ ;
[0019] 步驟5 :確定自車起步延時(shí)Tstart，定義自車起步延時(shí)為隊(duì)列頭車開始起步至自車 開始起步時(shí)刻所需的時(shí)間，根據(jù)下式得到； ( N 「n_ T _ Noffrengine + Nrdriver + V 〇saf；~ 〇mean Dmean <Dsafe
[0020] isiari-j ,- , hViJdle V ^off engine ^^driver ^mean ^ ^safe
[0021] 其中，Dsafe為車輛安全起動(dòng)車距，Vi i&為第i輛車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速，Nf為自 車前方排隊(duì)的N輛車中熄火的車輛數(shù)，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)平均用時(shí)，駕駛員 反應(yīng)平均延時(shí)；
[0022] 步驟6 :預(yù)測停車等待時(shí)間Twait，具體是：
[0023] (1)當(dāng)自車位于擁堵信號交叉口時(shí)，若交叉口當(dāng)前為紅燈，停車等待時(shí)間Twait = TMd+Tstart，TMd為交叉口紅燈剩余配時(shí)；若當(dāng)前為綠燈，停車等待時(shí)間T wait為自車起步延時(shí) Tstart;
[0024] (2)當(dāng)自車位于擁堵路段時(shí)，停車等待時(shí)間Twait為自車起步延時(shí)Tstart ;
[0025] 步驟7 :自車進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策，具體是：
[0026] 首先，確定若停車等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火為蓄電池充入的能量Ebattey= nEidle，η為 自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的蓄電池充電效率，Eidle為若停車等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火消耗的能量，根 據(jù)下式獲得： Γηηη_? F 16.67pF7：,.",
[0027] Eidle - - beidle
[0028] 其中，F(xiàn)。為自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的油耗，beidle為自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的有效燃油消耗 率，P為燃油密度；
[0029]然后，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策：當(dāng)Estart < Ebattey且Twait > τ _e+ τ dHver時(shí)，控制自 車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；若預(yù)測得到的停車等待時(shí)間Twait超過360s，控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；其中，Estart為 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)消耗的蓄電池能量；
[0030] 進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策后，繼續(xù)轉(zhuǎn)步驟1執(zhí)行。
[0031] 步驟8 :自車進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)決策，具體是：實(shí)時(shí)獲取自車與第N輛車的間距AD ; D"lc -AD 當(dāng)自車編號為2,并同時(shí)滿足Λ D < Dsafe和時(shí)，自車起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；當(dāng)自車編 ^ Nidle 號為3時(shí)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)決策后，繼續(xù)轉(zhuǎn)步驟1執(zhí)行。
[0032] 本發(fā)明提出的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)及其方法，相對現(xiàn)有技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)和積極效果 在于：
[0033] (1)區(qū)別于傳統(tǒng)交通信息感知手段，通過車路、車車無線通信與信息交互，實(shí)現(xiàn)了 對交叉口信號相位信息、前方排隊(duì)車輛位置和運(yùn)行狀態(tài)信息的全面、精確、實(shí)時(shí)獲?。?br>
[0034] (2)基于車路信息，考慮信號相位信息、排隊(duì)車輛位置、排隊(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)、起步延 時(shí)等因素，預(yù)測自車停車等待時(shí)間，更符合實(shí)際情況；
[0035] (3)面向節(jié)能減排和通行效率雙目標(biāo)，結(jié)合停車等待時(shí)間建立發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策方 法，控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，達(dá)到降低能耗、減少排放、提高擁堵消解效率的目的；
[0036] (4)根據(jù)前車運(yùn)行狀態(tài)及相對位置，確定合理起步時(shí)刻，考慮發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)延時(shí)，控 制發(fā)動(dòng)機(jī)提前起動(dòng)，在一定程度上降低了車輛的起步延時(shí)，減少了對交通效率的不利影響， 提1? 了受通效率；
[0037] (5)若在路網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行車輛都裝備本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)起停控制系統(tǒng)，將大大降低城市 交通系統(tǒng)中車輛怠速排放和能耗，并且在擁堵消解效率上也將有所提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明的位于信號交叉口的路側(cè)單元的物理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明的車載單元的物理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖3是本發(fā)明要求其他車輛搭載的物理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖4是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)場景以及信息感知與交互示意圖；
[0042] 圖5是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂品椒ǖ恼w流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0044] 本發(fā)明針對車輛在擁堵信號交叉口和擁堵路段停止等待時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)是否需要熄火 以及熄火后何時(shí)起動(dòng)問題，基于車車、車路通信獲取車路信息，面向節(jié)能減排及通行效率兩 個(gè)目標(biāo)，提出了一種基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)及其方法。本發(fā)明針對擁堵信號 交叉口和路段，結(jié)合當(dāng)前交通狀態(tài)，合理預(yù)測停車等待時(shí)長并控制停止車輛發(fā)動(dòng)機(jī)起停，從 而避免停車等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速而導(dǎo)致的排放污染及能源浪費(fèi)，并通過獲取前車運(yùn)行狀態(tài)， 確定合理起步時(shí)刻，提前起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，降低車輛起步延時(shí)，提高交通效率。
[0045] 如圖1與圖2所示，本發(fā)明所提出的發(fā)動(dòng)機(jī)起停控制系統(tǒng)包括路側(cè)單元與車載單 元，路側(cè)單元與車載單元實(shí)時(shí)進(jìn)行無線通信。
[0046] 如圖1所示，路側(cè)單元主要位于信號交叉口，位于信號交叉口的路側(cè)單元包括交 叉口信號燈11、交通信號燈控制機(jī)12、路側(cè)多模式無線通信模塊13以及差分GPS基站14。 進(jìn)一步，為了保證車載單元的精確差分定位，在路段也設(shè)置路側(cè)單元，位于路段的路側(cè)單元 縮減為差分GPS基站14及路側(cè)多模式無線通信模塊13。交叉口信號燈11用于控制交通流 量。交通信號燈控制機(jī)12將當(dāng)前信號燈剩余時(shí)間以及已精確測量的該信號燈對應(yīng)方向的 車輛停止線位置信息通過路側(cè)多模式無線通信模塊13向外發(fā)送。差分GPS基站14定位路 側(cè)單元，以用于計(jì)算信號燈對應(yīng)方向的車輛停止線的位置。
[0047] 如圖2所示，車載單元包括車載差分GPS21、車速傳感器22、前裝毫米波雷達(dá)23、車 輛總線24、車載多模式無線通信模塊25、第一主控制器26、發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器27以及人機(jī) 交互界面28。車載差分GPS21用于實(shí)現(xiàn)自車的精確定位，獲取車輛的位置信息。車速傳感 器22用于獲取自車的實(shí)時(shí)車速。前裝毫米波雷達(dá)23用于獲取自車與前車的精確距離。車 輛總線24用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，得到發(fā)動(dòng)機(jī)起停標(biāo)志。車載多模式無線通信模塊25用 于獲取前方車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息以及路側(cè)單元信息。第一主控制器26接收車載差分GPS21、 車速傳感器22、前裝毫米波雷達(dá)23、車輛總線24以及車載多模式無線通信模塊25獲取的 數(shù)據(jù)，主要功能有：（1)判斷自車所處環(huán)境；（2)對排隊(duì)車輛進(jìn)行編號；(3)預(yù)測停車等待時(shí) 間，實(shí)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或者起動(dòng)決策。第一主控制器26發(fā)送控制發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)或者熄火的命令 給發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器27。發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器27根據(jù)所接收的命令對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)或熄 火。人機(jī)交互界面28用于人機(jī)交互，顯示預(yù)測的停車等待時(shí)間給駕駛員。
[0048] 第一主控制器26對排隊(duì)車輛進(jìn)行編號的方法是：當(dāng)自車位于信號交叉口時(shí)，根據(jù) 自車位置和接收的交叉口停止線位置，確定自車距交叉口停止線的距離，排隊(duì)頭車位于停 止線，根據(jù)接收的前方車輛的位置對排隊(duì)車輛進(jìn)行編號；當(dāng)自車位于路段時(shí)，獲取通信范圍 內(nèi)前方車輛ID、車速、車輛位置和發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速；當(dāng)?shù)趇輛前車和第i+Ι輛前車符合 條件：Vi彡Vi idle且Vi+1 < Vi+1 idle時(shí)，將第i+Ι輛前車定為排隊(duì)頭車，Vp Vi+1分別為第i輛 和第i+Ι輛前車的車速，\ idle和Vi+1 ^&分別為第i輛和第i+Ι輛前車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車 速；若通信范圍內(nèi)各車輛本身的車速均低于本身發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速，則將通信范圍內(nèi)距 自車最遠(yuǎn)的車輛作為排隊(duì)頭車；從排隊(duì)頭車至自車車輛進(jìn)行編號。
[0049] 第一主控制器26基于編號的排隊(duì)車輛，在自車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)決 策，否則進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策。設(shè)排隊(duì)頭車的編號為1，自車的編號為N+l。
[0050] 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)決策具體是：實(shí)時(shí)獲取自車與編號為N的車輛的間距AD ;當(dāng)自車編號 為2,并同時(shí)滿足AD < Dsaf^
【權(quán)利要求】
1. 一種基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)，包括路側(cè)單元和車載單元，路側(cè)單元與 車載單元實(shí)時(shí)進(jìn)行無線通信；位于信號交叉口的路側(cè)單元包括交叉口信號燈、交通信號燈 控制機(jī)、路側(cè)多模式無線通信模塊以及差分GPS基站；其特征在于，所述的路側(cè)單元將當(dāng)前 信號燈剩余時(shí)間以及信號燈對應(yīng)方向的車輛停止線位置通過路側(cè)多模式無線通信模塊向 外發(fā)送； 所述的路側(cè)單元包括車載差分GPS、車速傳感器、前裝毫米波雷達(dá)、車輛總線、車載多模 式無線通信模塊、主控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器以及人機(jī)交互界面；車載差分GPS用于定位 自車，將自車位置發(fā)送給主控制器；車速傳感器用于獲取自車的實(shí)時(shí)車速，并發(fā)送給主控制 器；前裝毫米波雷達(dá)用于獲取自車與前車的距離，并發(fā)送給主控制器；車輛總線用于獲取 自車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并發(fā)送給主控制器；車載多模式無線通信模塊用于獲取前方車輛運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)信息以及路側(cè)單元信息，并發(fā)送給主控制器；主控制器用于實(shí)現(xiàn)：（1)判斷自車所處 環(huán)境；（2)對排隊(duì)車輛進(jìn)行編號；（3)預(yù)測停車等待時(shí)間，實(shí)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或者起動(dòng)決策；發(fā) 送控制發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)或者熄火的命令給發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器；發(fā)動(dòng)機(jī)起停執(zhí)行器對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行 起動(dòng)或熄火；人機(jī)交互界面顯示預(yù)測的停車等待時(shí)間給駕駛員。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起停控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的 主控制器對排隊(duì)車輛進(jìn)行編號的方法是：當(dāng)自車位于信號交叉口時(shí)，根據(jù)自車位置和接收 的交叉口停止線位置，確定自車距交叉口停止線的距離，排隊(duì)頭車位于停止線，根據(jù)接收的 前方車輛的位置對排隊(duì)車輛進(jìn)行編號；當(dāng)自車位于路段時(shí)，獲取通信范圍內(nèi)前方車輛ID、 車速、車輛位置和發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速；當(dāng)?shù)趇輛前車和第i+1輛前車符合條件：\ > Vi idle 且Vi+1 < Vi+1 idle時(shí)，將第i+1輛前車定為排隊(duì)頭車，Vp Vi+1分別為第i輛和第i+1輛前車 的車速，\ idle和Vi+1 ^&分別為第i輛和第i+Ι輛前車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速；若通信范圍內(nèi) 各車輛本身的車速均低于本身發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速，則將通信范圍內(nèi)距自車最遠(yuǎn)的車輛作 為排隊(duì)頭車；從排隊(duì)頭車至自車車輛進(jìn)行編號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，所述 的主控制器，基于編號的排隊(duì)車輛，在自車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)決策，否則進(jìn)行 發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策；設(shè)排隊(duì)頭車的編號為1，自車的編號為N+1 ; 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)決策具體是：實(shí)時(shí)獲取自車與編號為N的車輛的間距AD ;當(dāng)自車編號為 D / - AD 2,并同時(shí)滿足AD<Dsafe和^->Γ叫寶時(shí)，自車起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；當(dāng)自車編號為3時(shí)，起動(dòng) V NJdle 發(fā)動(dòng)機(jī)；Dsafe為車輛安全起動(dòng)車距，VN idle為第N輛車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速，τ _ne為車輛 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)平均用時(shí)； 發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策具體是：預(yù)測停車等待時(shí)間Twait，若Twait超過360秒，控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄 火； 若滿足Estart < Ebattey且Twait > τ _e+ τ d_，控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；Estart為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng) 消耗的蓄電池能量，EbattOTy為若停車等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火為蓄電池充入的能量，EbattOTy = ^ Ejdie ； η為自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的蓄電池充電效率，Eidle為若停車等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火消耗的 廠 16.67/)廠 7:,,., 能量，足= -7--，F(xiàn)。為自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的油耗，beidle為自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的有 〇eid!e 效燃油消耗率，p為燃油密度； 預(yù)測停車等待時(shí)間Twait的獲取方法是：當(dāng)自車位于擁堵信號交叉口時(shí)，若交叉口當(dāng)前 為紅燈，停車等待時(shí)間Twait = T^+T^rt，TMd為交叉口紅燈剩余配時(shí)；若當(dāng)前為綠燈，停車等 待時(shí)間Twait為自車起步延時(shí)T start ;當(dāng)自車位于擁堵路段時(shí)，停車等待時(shí)間Twait為自車起步 延時(shí)Tstart ;自車起步延時(shí)Tstart根據(jù)下式確定： r N (Λ, , Λ,_ , Dsa^e - Dmean ^ η Τ' _ j ^off^enaine ' driver / 7} ^mean - ^safe 1 start - Λ 4-； vi_i.dle I ti_1 \N〇ff ^engine "I" ^τ?τ?νβτ Dmean > Dsaje Nf為自車前方排隊(duì)的N輛車中熄火的車輛數(shù)，τ 為車輛駕駛員反應(yīng)平均延時(shí)，\ i&為排隊(duì)的第i輛車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速。
4. 一種基于車路協(xié)同的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂品椒?，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1 :自車實(shí)時(shí)獲取自車和前方車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息、路側(cè)單元信息，當(dāng)檢測到自車 車速為零且與前車車間距小于5米時(shí)，判斷自車位于信號交叉口還是擁堵路段； 步驟2 :為排隊(duì)車輛排序，設(shè)排隊(duì)頭車的編號為1，自車的編號為N+1，確定自車至排隊(duì) 頭車的距離LyS ; 步驟3 :判斷自車發(fā)動(dòng)機(jī)是否在運(yùn)行，若是，進(jìn)入步驟4執(zhí)行，否則，轉(zhuǎn)步驟8執(zhí)行； 步驟4 :確定擁堵狀態(tài)下排隊(duì)車輛的平均車間距Dm_ ; 步驟5 :確定自車起步延時(shí)Tstart，定義自車起步延時(shí)為隊(duì)列頭車開始起步至自車開始 起步時(shí)刻所需的時(shí)間，根據(jù)下式確定： ( N (jV ",Τ · + NTrt , ^safe-Dmean ψ - ) Lengine 丁 Ldriver 丁 / T, umean - usafe lstart ~ j h Vijdie ofengine driver Dmean > Dsa^e 其中，Dsafe為車輛安全起動(dòng)車距，N#為自車前方排隊(duì)的N輛車中熄火的車輛數(shù)，τ mgim 為車輛發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)平均用時(shí)，τ 為車輛駕駛員反應(yīng)平均延時(shí)，\ idle為排隊(duì)的第i輛車 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速； 步驟6 :預(yù)測停車等待時(shí)間Twait，具體是： (1) 當(dāng)自車位于擁堵信號交叉口時(shí)，若交叉口當(dāng)前為紅燈，停車等待時(shí)間Twait = TMd+Tstart，TMd為交叉口紅燈剩余配時(shí)；若當(dāng)前為綠燈，停車等待時(shí)間T wait為自車起步延時(shí) Tstart ; (2) 當(dāng)自車位于擁堵路段時(shí)，停車等待時(shí)間Twait為自車起步延時(shí)Tstart ; 步驟7 :自車進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策，然后轉(zhuǎn)步驟1繼續(xù)執(zhí)行； 自車進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策的方法是：首先，確定若停車等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火為蓄電池 充入的能量EbattOTy= nEidle，η為自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的蓄電池充電效率，Eidle為若停車等 待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火消耗的能量，根據(jù)下式獲得： _\6.61pFTwl L idle 一 ； beidle 其中，F(xiàn)。為自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的油耗，beidle為自車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的有效燃油消耗率，P 為燃油密度； 然后，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火決策：當(dāng)Estart < Ebattey且Twait > τ _e+ τ d_時(shí)，控制自車發(fā) 動(dòng)機(jī)熄火；若預(yù)測得到的停車等待時(shí)間Twait超過360s，控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；其中，Estart為發(fā)動(dòng) 機(jī)起動(dòng)消耗的蓄電池能量； 步驟8 :自車進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)決策，然后轉(zhuǎn)步驟1執(zhí)行； 所述的自車進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)決策，具體是：實(shí)時(shí)獲取自車與第N輛車的間距AD ;當(dāng)自 D^lh - AD 車編號為2,并同時(shí)滿足AD<Dsafe和一^-時(shí)，自車起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，VN idle為第N輛 ^ N」die 車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速；當(dāng)自車編號為3時(shí)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)起?？刂品椒ǎ涮卣髟谟?，步驟2中所述的為排隊(duì)車 輛排序，具體實(shí)現(xiàn)方法是： 當(dāng)自車位于信號交叉口時(shí)，根據(jù)自車位置和接收的交叉口停止線位置，確定自車距交 叉口停止線的距離，排隊(duì)頭車位于停止線，根據(jù)接收的前方車輛的位置對排隊(duì)車輛進(jìn)行編 號； 當(dāng)自車位于路段時(shí)，獲取通信范圍內(nèi)前方車輛ID、車速、車輛位置和發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車 速；當(dāng)?shù)趇輛前車和第i+Ι輛前車符合條件：\彡Vi idle且Vi+1 < Vi+l idle時(shí)，將第i+Ι輛前 車定為排隊(duì)頭車，Vi+1分別為第i輛和第i+Ι輛前車的車速，Vi idle和Vi+1 idle分別為第i 輛和第i+1輛前車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的車速；若通信范圍內(nèi)各車輛本身的車速均低于本身發(fā)動(dòng) 機(jī)怠速時(shí)的車速，則將通信范圍內(nèi)距自車最遠(yuǎn)的車輛作為排隊(duì)頭車；從排隊(duì)頭車至自車車 輛進(jìn)行編號，并確定自車至排隊(duì)頭車的距離。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)起停控制方法，其特征在于，步驟4中所述的平均 車間距D_n根據(jù)下式獲得 ： N -^VS ~ Σ D =- mean 其中，Q表示第i輛前車的車輛縱向長度。
【文檔編號】B60W30/18GK104064044SQ201410306450
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】王云鵬, 王建強(qiáng), 王迪, 鹿應(yīng)榮 申請人:北京航空航天大學(xué), 清華大學(xué)