本發(fā)明涉及適用于車輛節(jié)能控制方法，尤其涉及一種適用于新能源汽車的車輛節(jié)能控制方法。

背景技術：

目前，新能源汽車的車輛節(jié)能控制技術主要集中在動力電池組的能量優(yōu)化管理、電機的高效驅動及制動能量回收、發(fā)動機和電池組的最優(yōu)功率分配等方面，基本上都局限于基于駕駛員的操作和車輛自身的狀態(tài)來進行控制決策，未能充分考慮前方車輛運動狀態(tài)等道路環(huán)境信息。

另一方面，隨著智能汽車技術的快速發(fā)展，基于毫米波雷達、激光雷達、攝像頭等環(huán)境感知設備可以探測車輛周邊環(huán)境信息，而在現(xiàn)有技術中這些信息主要用于傳統(tǒng)的車輛軌跡規(guī)劃及主動安全控制等，尚未用于新能源汽車的節(jié)能控制。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明提出了一種全新的適用于新能源汽車的車輛節(jié)能控制方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法基于智能汽車領域的環(huán)境感知技術獲取前方車輛的相對速度、相對距離等道路環(huán)境信息，結合車輛自身的縱向速度、橫擺角速度等計算其前方安全時距，進而對新能源汽車進行驅動轉矩優(yōu)化及制動能量回收，以實現(xiàn)節(jié)能控制的目的。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種車輛節(jié)能控制系統(tǒng)，包括信息采集單元、節(jié)能控制單元和控制輸出單元，

其中，所述信息采集單元采集車輛狀態(tài)信息，并將所述車輛狀態(tài)信息傳輸至所述節(jié)能控制單元；

其中，所述節(jié)能控制單元根據(jù)所述車輛狀態(tài)信息進行分析，以確定車輛的工作模式，進而根據(jù)所述工作模式選擇相應的轉矩控制策略，并將所述轉矩控制策略傳送傳輸至所述控制輸出單元；

其中，所述控制輸出單元與所述車輛的多個部件相連接，以將所述轉矩控制策略中的各控制命令分別傳送至所述多個部件。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)中，所述信息采集單元包括以下多種裝置中的一種或多種：

測距裝置，用以測量所述車輛周圍的多個目標的距離；

測速裝置，用以測量所述車輛相對于所述多個目標的相對速度；

人機交互裝置，用以獲取與所述車輛節(jié)能控制系統(tǒng)相關的功能開關的當前狀態(tài)、旋鈕的當前位置以及故障信息；

整車控制裝置，用以至少獲取鑰匙位置、當前檔位、加速踏板開度、制動踏板開度、轉向燈狀態(tài)、方向盤轉角、當前車速中的一項或多項信息。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)中，所述節(jié)能控制單元進一步包括：與所述信息采集單元相連接的場景分析模塊，

其中，所述場景分析模塊根據(jù)所述人機交互裝置和整車控制裝置所獲取的信息判斷駕駛員是否有抑制節(jié)能系統(tǒng)的意圖，和/或根據(jù)所述測距裝置和測速裝置所獲取的信息判斷所述車輛是否存在安全隱患，

其中，所述場景分析模塊根據(jù)所述判斷，確定是否開啟節(jié)能控制功能。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)中，所述節(jié)能控制單元進一步包括：

模式切換模塊，與所述場景分析模塊相連接并在所述場景分析模塊確定開啟節(jié)能功能時確定所述車輛的工作模式；以及

轉矩控制模塊，與所述模式切換模塊相連接并根據(jù)所述模塊切換模塊所確定的工作模式選擇相應的轉矩控制策略。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)中，所述工作模式至少包括：待機模式、遠距遠離模式、遠距接近模式、近距遠離模式和近距接近模式，

其中，如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離大于預設的最大作用距離時，進入所述待機模式；

其中，如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最大作用距離、大于預設的最小安全距離并且相對速度大于預設的門限值時，進入所述遠距遠離模式；

其中，如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最大作用距離、大于預設的最小安全距離并且相對速度小于或等于預設的門限值時，進入所述遠距接近模式；

如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最小安全距離并且相對速度大于預設的門限值時，進入所述近距遠離模式；以及

如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最小安全距離并且相對速度小于或等于預設的門限值時，進入所述近距接近模式。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)中，與所述工作模式相對應的所述轉矩控制策略包括：

對應于待機模式，不對車輛的驅動或制動轉矩進行任何限制，僅輸出原始轉矩需求；

對應于遠距遠離模式，僅對最大驅動轉矩進行部分限制，以避免不必要的加速；

對應于遠距接近模式，減小最大驅動轉矩，并對實際轉矩的變化速率進行限制，以減少能量消耗；

對應于近距遠離模式，對最大驅動轉矩以及實際轉矩的變化率進行限制；

對應于近距接近模式，直接切斷動力并進入制動模式。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)中，所述轉矩控制策略進一步包括：

在所述近距遠離模式下，如果駕駛員松開加速踏板，則主動施加部分電機制動力，以實現(xiàn)制動能量回收；和/或

在所述近距接近模式下，施加額外的電機制動力以回收更多能量。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)中，所述控制命令包括：發(fā)送給所述整車控制裝置的所述車輛的驅動轉矩命令、制動轉矩命令，用以實現(xiàn)車輛的底層控制。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)中，所述控制命令包括發(fā)送給所述人機交互裝置的系統(tǒng)運行狀態(tài)和工作模式，以顯示所述車輛節(jié)能控制系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種車輛節(jié)能控制方法，至少包括以下步驟：

a.采集車輛狀態(tài)信息；

b.根據(jù)所述車輛狀態(tài)信息進行分析，以確定車輛的工作模式，進而根據(jù)所述工作模式選擇相應的轉矩控制策略；以及

c.將所述轉矩控制策略中的各控制命令分別傳送至所述車輛的多個部件。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制方法中，所述車輛狀態(tài)信息包括以下信息中的一種或多種：表征所述車輛周圍的多個目標的距離的測距信息；表征所述車輛相對于所述多個目標的相對速度的測速信息；包含與所述車輛節(jié)能控制系統(tǒng)相關的功能開關的當前狀態(tài)、旋鈕的當前位置以及故障信息的人機交互信息；以及包含鑰匙位置、當前檔位、加速踏板開度、制動踏板開度、轉向燈狀態(tài)、方向盤轉角、當前車速中的一項或多項信息的整車控制信息。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制方法中，所述步驟b進一步包括：

b1.根據(jù)所述人機交互信息和整車控制信息判斷駕駛員是否有抑制節(jié)能系統(tǒng)的意圖，和/或根據(jù)所述測距信息和測速信息判斷所述車輛是否存在安全隱患，

b2.根據(jù)所述判斷，確定是否開啟節(jié)能控制功能。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制方法中，所述步驟b進一步包括：

b3.在確定開啟節(jié)能功能時確定所述車輛的工作模式；以及

b4.根據(jù)所確定的工作模式選擇相應的轉矩控制策略。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制方法中，所述工作模式至少包括：待機模式、遠距遠離模式、遠距接近模式、近距遠離模式和近距接近模式，

其中，如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離大于預設的最大作用距離時，進入所述待機模式；

其中，如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最大作用距離、大于預設的最小安全距離并且相對速度大于預設的門限值時，進入所述遠距遠離模式；

其中，如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最大作用距離、大于預設的最小安全距離并且相對速度小于或等于預設的門限值時，進入所述遠距接近模式；

如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最小安全距離并且相對速度大于預設的門限值時，進入所述近距遠離模式；以及

如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最小安全距離并且相對速度小于或等于預設的門限值時，進入所述近距接近模式。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制方法中，與所述工作模式相對應的所述轉矩控制策略包括：

對應于待機模式，不對車輛的驅動或制動轉矩進行任何限制，僅輸出原始轉矩需求；

對應于遠距遠離模式，僅對最大驅動轉矩進行部分限制，以避免不必要的加速；

對應于遠距接近模式，減小最大驅動轉矩，并對實際轉矩的變化速率進行限制，以減少能量消耗；

對應于近距遠離模式，對最大驅動轉矩以及實際轉矩的變化率進行限制；

對應于近距接近模式，直接切斷動力并進入制動模式。

較佳的，在上述的車輛節(jié)能控制方法中，所述轉矩控制策略進一步包括：

在所述近距遠離模式下，如果駕駛員松開加速踏板，則主動施加部分電機制動力，以實現(xiàn)制動能量回收；和/或

在所述近距接近模式下，施加額外的電機制動力以回收更多能量。

本發(fā)明可以解決新能源汽車的節(jié)能控制策略未能充分考慮道路環(huán)境信息的問題，可以在提升車輛主動安全性能的同時，進一步提升新能源汽車的節(jié)能控制效果。

應當理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權利要求所述的本發(fā)明提供進一步的解釋。

附圖說明

包括附圖是為提供對本發(fā)明進一步的理解，它們被收錄并構成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)的一個實施例的結構框圖。

圖2示出了場景分析模塊的一個實施例的結構框圖。

圖3示出了模式切換模塊的一個實施例的結構框圖。

圖4示出了轉矩控制模塊的一個實施例的結構框圖。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的車輛節(jié)能控制方法的一個實施例的流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參考附圖描述本發(fā)明的實施例?，F(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其示例在附圖中示出。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標記來表示相同或相似的部分。此外，盡管本發(fā)明中所使用的術語是從公知公用的術語中選擇的，但是本發(fā)明說明書中所提及的一些術語可能是申請人按他或她的判斷來選擇的，其詳細含義在本文的描述的相關部分中說明。此外，要求不僅僅通過所使用的實際術語，而是還要通過每個術語所蘊含的意義來理解本發(fā)明。

首先參考圖1來詳細地討論本發(fā)明的基本原理。如圖1所示，本發(fā)明的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)100主要包括依次相連的信息采集單元101、節(jié)能控制單元102和控制輸出單元103。其中，信息采集單元101采集車輛狀態(tài)信息，并將車輛狀態(tài)信息傳輸至節(jié)能控制單元102。節(jié)能控制單元102根據(jù)車輛狀態(tài)信息進行分析，以確定車輛的工作模式，進而根據(jù)工作模式選擇相應的轉矩控制策略，并將轉矩控制策略傳送傳輸至控制輸出單元103?？刂戚敵鰡卧?03與車輛的多個部件(未圖示)相連接，以將轉矩控制策略中的各控制命令分別傳送至多個部件。

信息采集單元101可以包括：用以測量車輛周圍的多個目標的距離和/或測量車輛相對于多個目標的相對速度的測距/測速裝置104(該測距/測速裝置104包括，但不限于，毫米波雷達、激光雷達、攝像頭)；用以獲取與車輛節(jié)能控制系統(tǒng)相關的功能開關的當前狀態(tài)、旋鈕的當前位置以及故障信息的人機交互裝置(hmi)；和/或用以至少獲取鑰匙位置、當前檔位、加速踏板開度、制動踏板開度、轉向燈狀態(tài)、方向盤轉角、當前車速中的一項或多項信息的整車控制裝置(vcu)，例如圖1中的hmi/vcu105。

較佳的，如圖1所示，節(jié)能控制單元102可以進一步包括場景分析模塊201、模式切換模塊301和轉矩控制模塊401。其中，場景分析模塊201與信息采集單元101相連接，且轉矩控制模塊401與控制輸出單元103相連接。以下將結合圖2-圖4來詳細討論該場景分析模塊201的諸優(yōu)選實施例。

首先參考圖2，該圖示出了場景分析模塊的一個實施例的結構框圖。一方面，場景分析模塊201可以根據(jù)人機交互裝置和整車控制裝置105所獲取的信息判斷駕駛員是否有抑制節(jié)能系統(tǒng)的意圖。例如，該部分可以由圖2的駕駛意圖評估模塊202處理并實現(xiàn))。比如，可以根據(jù)系統(tǒng)開關、鑰匙位置、當前檔位、加速踏板開度、制動踏板開度、轉向燈信號、方向盤轉角等，評估駕駛員是否有抑制節(jié)能系統(tǒng)的意圖。如果駕駛員關閉系統(tǒng)開關、改變鑰匙位置或者檔位、深踩加速踏板或制動踏板、打開轉向燈、轉動方向盤等，則說明駕駛員有意抑制系統(tǒng)工作，此時可以選擇自動關閉節(jié)能系統(tǒng)。此外，如果駕駛員打轉向燈，則駕駛期望為變換車道。

另一方面，場景分析模塊201可以根據(jù)測距/測速裝置104所獲取的信息對系統(tǒng)狀態(tài)做出評估，例如該部分可以由圖2的系統(tǒng)狀態(tài)評估模塊203來實現(xiàn)。進而，可以判斷出車輛是否存在安全隱患，例如該部分由圖2的安全態(tài)勢評估模塊204實現(xiàn)。例如，可以根據(jù)本車速度和橫擺角速度、前車相對距離和相對速度、道路的曲率半徑、系統(tǒng)的故障狀態(tài)等來評估系統(tǒng)是否正常工作以及是否存在追尾碰撞等安全隱患。如果系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障或者不存在追尾碰撞等安全隱患，則可以選擇暫時關閉節(jié)能系統(tǒng)。此外，如果前車的相對距離較大或者前車速度比本車輛快得多，則系統(tǒng)期望為動力充沛。在安全態(tài)勢評估模塊204中，根據(jù)駕駛期望和系統(tǒng)期望進行場景分析，綜合判斷是否需要抑制節(jié)能控制系統(tǒng)工作。例如，如果駕駛員期望超車，但是控制系統(tǒng)根據(jù)相對速度、橫向距離等狀態(tài)判斷無法安全超車，則開啟節(jié)能控制功能以限制扭矩。

綜上，該場景分析模塊201基于以上所獲取的信息進行有效性判斷、故障處理及信息融合等，得到節(jié)能控制系統(tǒng)的控制輸入，例如是否開啟節(jié)能控制功能的控制輸入。

接著，轉到圖3，與場景分析模塊201相連接的模式切換模塊301在場景分析模塊201確定開啟節(jié)能功能時確定車輛的工作模式。比如說，可以根據(jù)本車的行駛速度及前方車輛的相對速度計算得到節(jié)能控制系統(tǒng)的作用范圍，結合兩車的相對距離和相對速度等條件將上述作用范圍劃分為若干模式，根據(jù)本車和前方車輛的運動狀態(tài)及相對距離等條件在不同模式之間進行切換。

在模式切換模塊301中，首先根據(jù)本車速度和兩車的相對速度，計算節(jié)能控制系統(tǒng)的最大作用距離和最小安全距離；如果兩車的實際相對距離大于最大作用距離，則系統(tǒng)處于待機狀態(tài)；如果兩車的實際相對距離小于最大作用距離并大于最小安全距離，則進入遠距作用模式(far_mode)；如果兩車的實際相對距離小于最小安全距離，則進入近距作用模式(near_mode)

較佳的，工作模式可以至少包括：待機模式、遠距遠離模式、遠距接近模式、近距遠離模式和近距接近模式，其中：

如果車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離大于預設的最大作用距離時，進入待機模式；

如果所述車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最大作用距離、大于預設的最小安全距離并且相對速度大于預設的門限值時，進入遠距遠離模式；

如果車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最大作用距離、大于預設的最小安全距離并且相對速度小于或等于預設的門限值時，進入遠距接近模式；

如果車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最小安全距離并且相對速度大于預設的門限值時，進入近距遠離模式；以及

如果車輛與相鄰車輛之間的實際相對距離小于或等于預設的最小安全距離并且相對速度小于或等于預設的門限值時，進入近距接近模式。

最后，轉到圖4，與模式切換模塊301相連接的轉矩控制模塊401根據(jù)模塊切換模塊301所確定的工作模式選擇相應的轉矩控制策略。比方說，在不同工作模式內(nèi)，通過對最大驅動轉矩或者轉矩變化速率進行約束以降低能量消耗，通過提前進入制動模式及電機輔助制動以實現(xiàn)制動能量回收，對模式切換過程中的驅動/制動轉矩進行動態(tài)協(xié)調(diào)控制以降低轉矩沖擊并且提升平順性。

較佳的，與工作模式相對應的轉矩控制策略包括：

對應于待機模式或者系統(tǒng)關閉的狀態(tài)，不對車輛的驅動或制動轉矩進行任何限制，僅輸出原始轉矩需求；

對應于遠距遠離模式，僅對最大驅動轉矩進行部分限制，以避免不必要的加速；

對應于遠距接近模式，減小最大驅動轉矩，并對實際轉矩的變化速率進行限制，以減少能量消耗；

對應于近距遠離模式，對最大驅動轉矩以及實際轉矩的變化率進行限制，更優(yōu)選的，在該近距遠離模式下，如果駕駛員松開加速踏板，則主動施加部分電機制動力，以實現(xiàn)制動能量回收；

對應于近距接近模式，直接切斷動力并進入制動模式，更優(yōu)選的，在該近距接近模式下，施加額外的電機制動力以回收更多能量。

如以上已討論的，在根據(jù)工作模式選擇相應的轉矩控制策略之后，將圖4所示的轉矩控制策略傳送輸出至控制輸出單元103，其中該轉矩控制策略中包含一個或多個控制命令，以便分別傳送至車輛的多個部件。例如，該控制命令可以包括：發(fā)送給整車控制裝置的車輛的驅動轉矩命令、制動轉矩命令，用以實現(xiàn)車輛的底層控制，和/或發(fā)送給人機交互裝置的系統(tǒng)運行狀態(tài)和工作模式，以顯示車輛節(jié)能控制系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)。

轉到圖5，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的車輛節(jié)能控制方法500的主要步驟。如圖所示，該車輛節(jié)能控制方法500主要包括以下步驟：

步驟501：采集車輛狀態(tài)信息；

步驟502：根據(jù)車輛狀態(tài)信息進行分析，以確定車輛的工作模式，進而根據(jù)工作模式選擇相應的轉矩控制策略；以及

步驟503：將轉矩控制策略中的各控制命令分別傳送至車輛的多個部件。

如以上結合車輛節(jié)能控制系統(tǒng)100所討論的，車輛狀態(tài)信息至少可以包括以下信息中的一種或多種：表征車輛周圍的多個目標的距離的測距信息；表征車輛相對于多個目標的相對速度的測速信息；包含與車輛節(jié)能控制系統(tǒng)相關的功能開關的當前狀態(tài)、旋鈕的當前位置以及故障信息的人機交互信息；以及包含鑰匙位置、當前檔位、加速踏板開度、制動踏板開度、轉向燈狀態(tài)、方向盤轉角、當前車速中的一項或多項信息的整車控制信息。

此外，較佳的，上述的步驟502可以進一步包括：根據(jù)人機交互信息和整車控制信息判斷駕駛員是否有抑制節(jié)能系統(tǒng)的意圖，和/或根據(jù)測距信息和測速信息判斷車輛是否存在安全隱患；根據(jù)判斷，確定是否開啟節(jié)能控制功能；在確定開啟節(jié)能功能時確定車輛的工作模式；以及根據(jù)所確定的工作模式選擇相應的轉矩控制策略等步驟。此外，該車輛節(jié)能控制方法500的其他方面均可以參照以上針對車輛節(jié)能控制系統(tǒng)100所討論的方案而得以實施，因此相同或相類似的技術內(nèi)容此處不再贅述。

綜上，本發(fā)明提出的車輛節(jié)能控制系統(tǒng)和方法不僅考慮了駕駛員的操作和車輛自身的狀態(tài)，還利用了前方車輛相對距離、運動狀態(tài)等道路環(huán)境信息，在可能發(fā)生碰撞危險的環(huán)境下，通過限制驅動扭矩和提前進入制動模式，既可以降低碰撞風險以提高安全性能，還可以減少能量消耗以提高節(jié)能效果，在提升車輛安全性能的同時，進一步提升新能源汽車的節(jié)能控制效果。

本領域技術人員可顯見，可對本發(fā)明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，旨在使本發(fā)明覆蓋落在所附權利要求書及其等效技術方案范圍內(nèi)的對本發(fā)明的修改和變型。