本發(fā)明涉及自動車速控制裝置和方法。

背景技術(shù)：

最近，隨著在駕駛期間對駕駛者方便性的需求日益增長，已經(jīng)進(jìn)行了對駕駛者輔助系統(tǒng)的研究。智能巡航控制(SCC)系統(tǒng)是使得車輛能夠在沒有駕駛者操作的情況下以預(yù)設(shè)速度自動行駛的系統(tǒng)。即，在本車輛(subject vehicle)的前面沒有前方車輛的情況下，以駕駛者事先設(shè)置的速度自動控制本車輛，并且在前面有前方車輛的情況下，通過距離控制均勻地維持與前方車輛的距離。

例如，當(dāng)前面存在前方車輛時，SCC系統(tǒng)基于本車輛和前方車輛之間的距離計算實時請求扭矩命令，并且根據(jù)實時請求扭矩命令驅(qū)動本車輛的動力源，以滿足請求扭矩。

在該背景部分中公開的上述信息僅僅是為了增強(qiáng)對本發(fā)明的背景的理解，因此它可能包含不構(gòu)成在本國中對本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供自動車速控制裝置和方法，其具有如下優(yōu)點：當(dāng)采用智能巡航控制(SCC)系統(tǒng)的本車輛和前方車輛之間的距離等于或大于預(yù)定距離時，隨時間預(yù)測和建模目標(biāo)請求扭矩，并且通過使用建模的目標(biāo)請求扭矩優(yōu)化本車輛的燃料效率和操作狀態(tài)。

本發(fā)明的示例性實施例提供一種自動車速控制裝置，其包括：檢測單元，其被配置為檢測本車輛和位于本車輛前面的前方車輛的位置信息；自動車速控制單元，其被配置為通過使用位置信息來計算本車輛的當(dāng)前位置的目標(biāo)請求扭矩；自動車速建模單元，其被配置為生成自本車輛的當(dāng)前位置起的預(yù)設(shè)區(qū)間期間的目標(biāo)請求扭矩廓線；以及控制單元， 其被配置為通過使用目標(biāo)請求扭矩和目標(biāo)請求扭矩廓線來控制本車輛的驅(qū)動。

位置信息可以包括本車輛和前方車輛之間的距離，以及本車輛和前方車輛的車速。

自動車速控制單元可以包括：速度控制單元，其被配置為通過使用位置信息來生成本車輛的加速扭矩命令；目標(biāo)車速計算單元，其被配置為根據(jù)加速扭矩命令來計算目標(biāo)車速；以及目標(biāo)請求扭矩計算單元，其被配置為根據(jù)本車輛的當(dāng)前車速和目標(biāo)車速之間的差來計算目標(biāo)請求扭矩。

自動車速建模單元可以包括：速度控制建模單元，其被配置為通過使用位置信息，輸出預(yù)設(shè)區(qū)間期間的每個單位時間的本車輛的估計加速扭矩命令；目標(biāo)車速估計單元，其被配置為根據(jù)估計加速扭矩命令，計算每個單位時間的目標(biāo)估計車速，以生成目標(biāo)車速廓線；以及目標(biāo)請求扭矩估計單元，其被配置為根據(jù)分別對應(yīng)于單位時間的目標(biāo)估計車速之間的差，計算目標(biāo)估計請求扭矩，以生成目標(biāo)請求扭矩廓線。

當(dāng)本車輛和前方車輛之間的距離大于預(yù)設(shè)基準(zhǔn)距離時，可以激活速度控制建模單元。

自動車速控制裝置還可以包括：參數(shù)測量單元，其被配置為將本車輛的車輛信息和本車輛所行駛的道路的坡度信息傳輸?shù)侥繕?biāo)請求扭矩計算單元和目標(biāo)請求扭矩估計單元。

目標(biāo)請求扭矩估計單元在每個單位時間處從參數(shù)測量單元接收坡度信息，并且校正目標(biāo)請求扭矩廓線。目標(biāo)請求扭矩大于0時，控制單元在預(yù)設(shè)區(qū)間期間，通過使用目標(biāo)請求扭矩廓線來安排本車輛的驅(qū)動。

本發(fā)明的另一示例性實施例提供一種自動車速控制方法，其包括以下所述步驟：檢測本車輛和位于本車輛前面的前方車輛之間的位置信息；通過使用位置信息來生成本車輛的當(dāng)前位置的目標(biāo)請求扭矩；根據(jù)位置信息來確定本車輛和前方車輛之間的距離是否大于預(yù)設(shè)基準(zhǔn)距離；當(dāng)本車輛和前方車輛之間的距離大于基準(zhǔn)距離時，生成自本車輛的當(dāng)前位置起的預(yù)設(shè)區(qū)間期間的目標(biāo)請求扭矩廓線；確定目標(biāo)請求扭矩是否大于預(yù)設(shè)下限值；以及當(dāng)目標(biāo)請求扭矩大于預(yù)設(shè)下限值時，通過使用目標(biāo)請求扭矩廓線，安排基準(zhǔn)區(qū)間期間的本車輛的驅(qū)動。

位置信息可以包括本車輛和前方車輛之間的距離，以及本車輛和前方車輛的車速。生成目標(biāo)請求扭矩的步驟還可以包括：通過使用位置信息來生成本車輛的加速扭矩命令；根據(jù)加速扭矩命令來計算目標(biāo)車速；以及根據(jù)本車輛的車輛信息、本車輛所行駛的道路的坡度信息以及本車輛的當(dāng)前車速和目標(biāo)車速之間的差，計算目標(biāo)請求扭矩。

生成目標(biāo)請求扭矩廓線的步驟還可以包括：接收位置信息，并且計算預(yù)設(shè)區(qū)間期間的每個單位時間的本車輛的估計加速扭矩；根據(jù)估計加速扭矩，計算每個單位時間的目標(biāo)估計車速；以及根據(jù)本車輛的車輛信息、本車輛所行駛的道路的坡度信息以及與每個單位時間對應(yīng)的目標(biāo)估計車速之間的差，計算目標(biāo)估計請求扭矩。

計算目標(biāo)估計請求扭矩的步驟還可以包括：在每個單位時間處，根據(jù)坡度信息來計算目標(biāo)估計扭矩。下限值為0。

一種包含由處理器執(zhí)行的程序指令的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括：檢測本車輛和位于本車輛前面的前方車輛之間的位置信息的程序指令；通過使用位置信息來生成本車輛的當(dāng)前位置的目標(biāo)請求扭矩的程序指令；根據(jù)位置信息來確定本車輛和前方車輛之間的距離是否大于預(yù)設(shè)基準(zhǔn)距離的程序指令；當(dāng)本車輛和前方車輛之間的距離大于基準(zhǔn)距離時，生成自本車輛的當(dāng)前位置起的預(yù)設(shè)區(qū)間期間的目標(biāo)請求扭矩廓線的程序指令；確定目標(biāo)請求扭矩是否大于預(yù)設(shè)下限值的程序指令；以及當(dāng)目標(biāo)請求扭矩大于預(yù)設(shè)下限值時，通過使用目標(biāo)請求扭矩廓線，安排基準(zhǔn)區(qū)間期間的本車輛的驅(qū)動的程序指令。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，當(dāng)采用SCC系統(tǒng)的本車輛和前方車輛之間的距離等于或大于預(yù)定距離時，預(yù)測并建模基于時間的目標(biāo)請求扭矩，并且可以通過使用建模的目標(biāo)請求扭矩優(yōu)化本車輛的燃料效率和操作狀態(tài)。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的自動車速控制裝置的方框圖。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的自動車速控制方法的流程圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的目標(biāo)請求扭矩、發(fā)動機(jī)扭矩和電動機(jī)扭矩的曲線圖。

具體實施方式

在以下具體實施方式中，僅以說明方式示出并描述了本發(fā)明的某些示例性實施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的，所述實施例可以以各種不同方式進(jìn)行修改而均不背離本發(fā)明的精神或范圍。因此，附圖和說明實質(zhì)上將被認(rèn)為是示例性而非限制性的。貫穿說明書，相同的參考編號指示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)理解，在此使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或者其他類似的術(shù)語包括一般機(jī)動車輛，例如客運(yùn)汽車(包括運(yùn)動型多功能車輛(SUV))、公共汽車、卡車、各種商用車輛、水運(yùn)工具(包括各種艇和船)、飛機(jī)等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，從石油以外的資源得到的燃料)。如在此提到的，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如，既有汽油動力又有電動力的車輛。

在此使用的術(shù)語只是出于描述特定實施例的目的，并非意圖限制本發(fā)明。如在此使用的，單數(shù)形式“一”、“一個/一種”以及“該/所述”意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另行清楚地指出。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)在本說明書中使用時，術(shù)語“包括”和/或“包含”指明所敘述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或增加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或它們的群組。如在此使用的，術(shù)語“和/或”包括所列出的相關(guān)項目中的一個或多個的任何組合以及全部組合。在整個說明書中，除非明確地相反描述，否則詞語“包括”及其變形例如“含有”或“包含”應(yīng)理解為暗示包括所敘述的元素但不排除任何其他元素。此外，說明書中描述的術(shù)語“單元”、“部/器/件(-er)(-or)”、“模塊”是指用于處理至少一個功能和操作的單元，并且能夠通過硬件、軟件或其組合來實現(xiàn)。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可以被體現(xiàn)為計算機(jī)可讀介質(zhì)上的非暫時性計算機(jī)可讀媒介，其包含可執(zhí)行程序指令，可執(zhí)行程序指令由處理器、控制器/控制單元等執(zhí)行。計算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括但不限于 ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動器、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)也可以分布在聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)系統(tǒng)中，使得計算機(jī)可讀媒介以分布式方式例如由遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或者控制器局域網(wǎng)(CAN)存儲和執(zhí)行。

在下文中，將參考附圖更完整地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的自動車速控制裝置的視圖。

參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的自動車速控制裝置包括檢測單元10、自動車速控制單元20、自動車速建模單元30、參數(shù)測量單元40和控制單元50。

檢測單元10檢測采用了智能巡航控制(SCC)系統(tǒng)的車輛(下文中被稱為“本車輛”)和位于本車輛前面的車輛的位置信息。例如，檢測單元10可以檢測本車輛和前方車輛之間的距離以及基于前方車輛的速度的本車輛的相對速度。檢測單元10可以包括雷達(dá)傳感器。

根據(jù)設(shè)置在本車輛內(nèi)的用于打開或關(guān)閉SCC系統(tǒng)的物理按鈕(未示出)的操作以及位置信息，選擇性地激活自動車速控制單元20。

例如，當(dāng)車輛內(nèi)的物理按鈕被打開并且本車輛和前方車輛之間的距離大于針對SCC系統(tǒng)操作而設(shè)定的基準(zhǔn)距離時，或者當(dāng)本車輛的當(dāng)前速度快于基準(zhǔn)速度時，可以激活自動車速控制單元20。

自動車速控制單元20從檢測單元10和參數(shù)測量單元40接收本車輛和前方車輛的位置信息、本車輛的車輛信息以及本車輛所行駛的道路的坡度信息，并針對本車輛的當(dāng)前位置計算目標(biāo)請求扭矩。

具體地，自動車速控制單元20包括速度控制單元22、目標(biāo)車速計算單元24和目標(biāo)請求扭矩計算單元26。速度控制單元22通過使用位置信息來計算本車輛的車速變化，即加速扭矩命令。

目標(biāo)車速計算單元24根據(jù)加速扭矩命令，針對本車輛的當(dāng)前位置計算下一個控制時間點(k+1)的目標(biāo)車速(v(k+1))。目標(biāo)請求扭矩計算單元26從參數(shù)測量單元40接收所測得的車輛信息以及本車輛所行駛的道路的坡度信息，并根據(jù)當(dāng)前時間點處的車速(v(k))與下一個控制時間點(k+1)的目標(biāo)車速(v(k+1))之間的差來計算用于跟 隨(follow)目標(biāo)車速(v(k+1))的目標(biāo)請求扭矩。

當(dāng)在自動車速控制單元20被激活的狀態(tài)下，本車輛和前方車輛之間的距離大于為了對車速建模而事先設(shè)定的基準(zhǔn)距離時，激活自動車速建模單元30，并對自動車速控制單元20的操作進(jìn)行建模。

自動車速建模單元30從檢測單元10和參數(shù)測量單元40接收本車輛和前方車輛的位置信息、本車輛的車輛信息以及本車輛所行駛的道路的坡度信息，并生成從本車輛的當(dāng)前位置開始的預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)的目標(biāo)請求扭矩廓線(profile)。

為此，自動車速建模單元30包括速度控制建模單元32、目標(biāo)車速估計單元34和目標(biāo)請求扭矩估計單元36。速度控制建模單元32在預(yù)設(shè)基準(zhǔn)時段期間，在每個單位時間處計算本車輛的估計加速扭矩命令。

目標(biāo)車速估計單元34通過根據(jù)估計加速扭矩命令計算單位時間k+1、k+2……k+N中的每個的目標(biāo)估計車速/v k+1、/v k+2……/v(k+N)，從而生成目標(biāo)車速廓線。

目標(biāo)請求扭矩估計單元36從參數(shù)測量單元40接收測得的車輛信息和坡度信息，并根據(jù)與單位時間(k+1、k+2……k+N)中的每個對應(yīng)的目標(biāo)估計車速(/v k+1、/v k+2……/v(k+N))之間的差來計算目標(biāo)估計請求扭矩/τk+1、/τk+2……/τ(k+N)，以生成目標(biāo)請求扭矩廓線。

這里，當(dāng)存在基于車輛內(nèi)的導(dǎo)航等的三維(3D)地圖并且在每個單位時間k+1、k+2……k+N處更新坡度信息時，目標(biāo)請求扭矩估計單元36可以通過使用對應(yīng)的坡度信息來校正目標(biāo)估計請求扭矩(/τk+1、/τk+2……/τ(k+N))。另一方面，當(dāng)不存在3D地圖時，可以基于當(dāng)前時間點(k)的坡度信息來計算單位時間的目標(biāo)估計請求扭矩(/τk+1、/τk+2……/τ(k+N))。

參數(shù)測量單元40測量本車輛的重量(m)、滾動阻力(Fr)、空氣阻力值(Cd)作為車輛信息，并且測量道路傾斜角(θ(k))作為坡度信息。這里，參數(shù)測量單元40可以使用3D地圖等測量坡度信息。

控制單元50通過組合(combine)目標(biāo)請求扭矩(τ(k+1))和目標(biāo)估計請求扭矩/τk+1……/τ(k+N))來控制車輛的驅(qū)動?？刂茊卧?0在本車輛的當(dāng)前位置處，在下一個時間點(k+1)根據(jù)目標(biāo)請求扭矩(τ(k+1))來驅(qū)動發(fā)動機(jī)和/或電動機(jī)。當(dāng)目標(biāo)請求扭矩(τ(k+1))大于 預(yù)設(shè)下限值(例如，0)時，控制單元50通過使用下一個區(qū)間(k+2-k+N)期間的目標(biāo)估計請求扭矩(/τk+2……/τ(k+N))，事先安排/調(diào)度(schedule)基于目標(biāo)請求扭矩的加速和減速的發(fā)動機(jī)和電動機(jī)之間的動力分配、換檔等。

在混合動力車輛的情況下，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的控制單元50可以被包括在控制與行駛有關(guān)的各種系統(tǒng)(例如，發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)、電動機(jī)控制單元(MCU)、變速器控制單元(TCU)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和電流轉(zhuǎn)換控制器(或低壓DC/DC轉(zhuǎn)換器(LDC)))以維持最優(yōu)性能的混合動力控制單元中，或者可以包括與其連動的系統(tǒng)。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的自動車速控制方法的流程圖，圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的目標(biāo)請求扭矩、發(fā)動機(jī)扭矩和電動機(jī)扭矩的曲線圖。

參考圖2，首先，打開本車輛內(nèi)的SCC系統(tǒng)的物理按鈕并激活自動車速控制單元20(操作S1)。接著，速度控制建模單元32確定本車輛和前方車輛之間的當(dāng)前距離是否等于或大于預(yù)設(shè)基準(zhǔn)距離(操作S2)。

當(dāng)根據(jù)確定結(jié)果，本車輛和前方車輛之間的距離大于預(yù)設(shè)基準(zhǔn)距離時，速度控制建模單元32被激活以計算在預(yù)設(shè)基準(zhǔn)區(qū)間期間的每個單位時間(k+1、k+2……k+N)的估計加速扭矩命令。之后，目標(biāo)車速估計單元34根據(jù)估計加速扭矩命令來計算單位時間(k+1、k+2……k+N)的目標(biāo)估計車速(/v k+1、/v k+2……/v(k+N))，以生成目標(biāo)車速廓線(操作S3)。

目標(biāo)請求扭矩估計單元36根據(jù)目標(biāo)估計車速(/v k+1、/vk+2……/v(k+N))來計算單位時間(k+1、k+2……k+N)的目標(biāo)估計請求扭矩(/τk+1、/τk+2……/τ(k+N))，以生成目標(biāo)請求扭矩廓線(操作S4)。

之后，控制單元50根據(jù)目標(biāo)請求扭矩(τk+1)驅(qū)動本車輛，并且同時確定初始目標(biāo)請求扭矩(τk+1)是否大于0(操作S5)。當(dāng)根據(jù)確定結(jié)果，初始目標(biāo)請求扭矩(τk+1)大于0時，控制單元50通過使用目標(biāo)請求扭矩廓線事先安排在基準(zhǔn)時段期間的車輛的驅(qū)動，并 根據(jù)該安排控制車輛(操作S6)。這里，控制單元50可以通過使用自時間點(k+2)起的目標(biāo)估計請求扭矩(/τk+2……/τ(k+N))來安排車輛的驅(qū)動。

例如，如圖3中所示，控制單元50可以根據(jù)目標(biāo)估計請求扭矩，事先安排在預(yù)設(shè)基準(zhǔn)時段期間的發(fā)動機(jī)和電動機(jī)之間的動力分配。這里，(a)指示目標(biāo)估計請求扭矩，(b)指示發(fā)動機(jī)扭矩，(c)指示電動機(jī)扭矩。

控制單元50可以提前識別目標(biāo)估計請求扭矩(a)從加速改變到減速的時間點(T2)，并且因此可以確保換檔所需的時間?？刂茊卧?0可以提前識別釋放和連接發(fā)動機(jī)離合器的時間點，計算電池充電區(qū)間和充電量，以及準(zhǔn)備發(fā)動機(jī)離合器的液壓控制。此外，控制單元可以通過使用目標(biāo)估計請求扭矩(a)平穩(wěn)地控制實際目標(biāo)請求扭矩。因此，可以提高車輛的燃料效率和行駛便利性。

雖然已經(jīng)結(jié)合目前被視為實際的示例性實施例的內(nèi)容描述了該發(fā)明，但將理解的是，本發(fā)明不局限于所公開的實施例，而是相反，旨在覆蓋被包括在隨附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。