具体实施方式
下文中将参照附图详细地描述根据本发明的车辆行驶控制系统的实施例。在本实施例中,将描述在能够利用内燃机和电动机作为驱动源进行自动驾驶操作的混合动力类型车辆中安装的车辆行驶控制系统。根据本实施例的车辆行驶控制系统通过利用约束条件和评估功能的优化过程来产生行驶计划并且基于该行驶计划来控制车辆的行驶。在本实施例中,将描述产生由加速度、减速度、恒速行驶等表示的速度模式作为行驶计划的情况。然而,该系统可以产生由其他参数表示的行驶计划。在所有图中相同的附图标记用于表示相同或相应的元素。
图1是示出根据实施例的车辆行驶控制系统的构造的示图。如图1中所示,本实施例的车辆行驶控制系统1包括车轮速度传感器10、G传感器11、制动器传感器12、加速器传感器13、内燃机非停止检测传感器14、导航系统15、节气门致动装置20、制动器致动装置21、电动机22和ECU(电子控制单元)30。
为车辆的四个车轮中的每个车轮提供车轮速度传感器10并且车轮速度传感器10检测车轮的旋转速度(与车轮旋转相对应的脉冲数目)。车轮速度传感器10检测每个指定时间的车轮旋转的脉冲数目并且将所检测到的车轮旋转的脉冲数目作为车轮速度信号发送到ECU30。ECU 30从每个车轮的旋转速度来计算车轮速度并且从每个车轮的车轮速度来计算车辆的行驶速度。
G传感器11检测作用在对象车辆上的横向加速度和纵向加速度。G传感器11检测作用在对象车辆上的加速度并且将这些加速度作为G信号发送到ECU 30。G传感器11包括与待检测的加速度相对应的横向G传感器和纵向G传感器。
制动器传感器12检测制动器操作量。制动器传感器12检测制动器操作量并且将该制动器操作量作为制动器信号发送到ECU 30。
加速器传感器13检测加速器操作量。加速器传感器13检测加速器操作量并且将该操作量作为加速器信号发送到ECU 30。
内燃机非停止检测传感器14检测,在车辆正在行驶时已作为车辆的驱动源之一的内燃机已进入非停止状态。内燃机非停止状态是在车辆正在行驶时不能使内燃机停止的状态,诸如内燃机、暖气机和电池的预热。因此,利用用于在内燃机和电动机之间进行驱动控制的混合动力方式并且利用各种传感器,构造内燃机非停止检测传感器14。当内燃机非停止检测传感器14检测到内燃机非停止状态时,传感器14将内燃机非停止状态发送到ECU 30。
导航系统15包括地图信息、GPS(全球定位系统)天线、处理器等,并且获得诸如对象车辆的位置和道路倾斜的道路信息。导航系统15通过GPS天线从GPS卫星接收GPS信号。导航系统15通过处理器对GPS信号解调并且基于每个GPS卫星的解调的位置数据来计算对象车辆的位置等。同时,除了一般地图信息之外,存储在导航系统15中的地图信息中还包括道路倾斜信息。导航系统15向ECU 30发送对象车辆的位置信息和地图信息。
节气门致动装置20调整作为车辆的驱动源之一的内燃机中的节气阀的开启。当节气门致动装置20从ECU 30接收到内燃机控制信号时,节气门致动装置20按照该内燃机控制信号进行致动并且调整节气阀的开启。当节气门致动装置20对节气阀开启进行大调整时,车辆加速。
制动器致动装置21调整每个车轮的轮缸的制动器液压压力。当制动器致动装置21从ECU 30接收到制动器控制信号时,制动器致动装置21按照该制动器控制信号进行致动并且调整轮缸的制动器液压压力。当制动器致动装置21对制动器液压压力进行大调整时,车辆减速。
电动机22是作为车辆的驱动源之一并且通过电池(未示出)作为电源进行操作的电机。电动机22还具有作为发电机的功能并且将旋转能量(动能)转换为电能以再生电力。当电动机22接收到电动机控制信号时,电动机22按照该电动机控制信号旋转并且生成驱动力。当电动机22接收到再生控制信号时,电动机22按照该再生控制信号再生电力并且通过该电力对电池充电。
ECU 30通过CPU、ROM、RAM等构造并且是集成地控制车辆行驶控制系统1的电子控制单元。ECU 30在特定的区间从传感器10至14和导航系统15接收信号,并且产生车辆的最优行驶计划。ECU 30控制节气门致动装置20、制动器致动装置21、电动机22等,由此基于行驶计划来控制车辆的行驶。因此,ECU 30用作初始行驶计划产生部31、行驶计划重新配置部32和行驶控制部33。
初始行驶计划产生部31通过将行驶距离分为多个区间来建立行驶计划,并且产生初始行驶计划,该初始行驶计划包括停止车辆的内燃机以使车辆减速的减速区间。特别地,初始行驶计划产生部31通过利用在车辆的行驶中必须绝对遵守的约束条件以及用于评估对于车辆的行驶是重要的条件的评估功能的优化过程来产生初始行驶计划。优化过程可以通过任何方法执行,并且可以通过例如,日本专利申请No.2007-285451、日本专利申请No.2007-285458、日本专利申请No.2007-285461、日本专利申请No.2007-285462等中描述的方法中的一个来执行。
换言之,例如,如日本专利申请No.2007-285451中描述的,在优化过程中,基于至少包括车道边界线的条件的约束条件来执行收敛计算,然后在保持约束条件的同时通过评估功能来执行收敛计算,该评估功能至少包括速度变化的评估条件,并且由此产生具有最优评估的行驶轨迹的行驶计划。
例如,如日本专利申请No.2007-285458中描述的,在优化过程中,基于至少包括车道边界线的条件的约束条件来执行收敛计算,然后在保持约束条件的同时通过评估功能来执行收敛计算,该评估功能至少包括由制动器减速引起的总的热释放的评估条件,并且由此产生具有最优评估的行驶轨迹的行驶计划。
此外,例如,如日本专利申请No.2007-285461中描述的,在优化过程中,基于至少包括车道边界线的条件的约束条件来执行收敛计算,然后在保持约束条件的同时通过评估功能来执行收敛计算,该评估功能至少包括在混合动力方式的电力结余(通过电动机的再生存储的用于电动机输出的电力)是正的情况下的电力结余的评估条件,并且由此产生具有最优评估的行驶轨迹的行驶计划。
例如,如日本专利申请No.2007-285462中描述的,在优化过程中,基于至少包括车道边界线的条件的约束条件来执行收敛计算,然后在保持约束条件的同时通过评估功能来执行收敛计算,该评估功能至少包括加速期间的内燃机输出热效率的利用效率的评估条件,并且由此产生具有最优评估的行驶轨迹的行驶计划。
当在车辆正在行驶时出现内燃机的非停止状态时,行驶计划重新配置部32重新配置初始行驶计划产生部31产生的初始行驶计划。换言之,行驶计划重新配置部32增加在停止车辆的内燃机以使车辆减速的减速区间中的目标减速度,并且增加继减速区间之后的加速区间中的目标加速度,由此重新配置初始行驶计划。
行驶控制部33基于由初始行驶计划产生部31产生的初始行驶计划或者由行驶计划重新配置部32从初始行驶计划重新配置的行驶计划来控制车辆的行驶。行驶控制部33控制节气门致动装置20、制动器致动装置21和电动机22、由此控制车辆的行驶。
接下来,将参照图2描述根据本实施例的车辆行驶控制系统1的处理操作。图2是用于示范ECU的处理操作的流程图。
ECU 30首先执行上述优化过程并且通过考虑燃料消耗特性产生优化初始行驶计划(步骤S1)。在初始行驶计划中的减速区间中车辆的内燃机停止,并且因此车辆减速。换言之,在减速区间中,车辆处于将减速的滑行状态,这是仅具有滚动阻力的减速状态。在步骤S2中,ECU 30基于初始行驶计划来控制车辆的行驶。
然后,ECU 30确定内燃机是否处于非停止状态(步骤S2)。如果确定内燃机未处于非停止状态(步骤S3:否),则ECU 30继续基于初始行驶计划来控制车辆行驶。
另一方面,如果确定内燃机处于非停止状态(步骤S3:是),则ECU 30执行行驶计划重新配置过程以重新配置步骤S1中产生的初始行驶计划(步骤S4)。ECU 30基于步骤S4中重新配置的行驶计划来控制车辆的行驶。
下面将参照图3描述步骤S4中的行驶计划重新配置过程。
ECU 30首先确定区间是否是减速区间(步骤S10)。如果确定区间不是减速区间(步骤S10:否),则ECU 30去往后面描述的步骤S16。
另一方面,如果确定区间是减速区间(步骤S10:是),则ECU 30将初始行驶计划中的减速区间中的目标减速度重置为实现最大再生制动的最大再生制动减速度(步骤S11)。最大再生制动减速度是实现电池输入强度限制下的再生的减速度,例如是-0.2G的减速度。
接下来,ECU 30确定内燃机是否在燃料中断状态下旋转(步骤S12)。如果确定内燃机在燃料中断状态下旋转(步骤S12:是),则ECU 30确定不存在热效率损失并且去往后面描述的步骤S15。
另一方面,如果确定内燃机未在燃料中断状态下旋转(步骤S12:否),则ECU 30确定内燃机是否在理想热效率状态下旋转(例如,内燃机转速约为2500rpm)(步骤S13)。如果确定内燃机在理想热效率状态下旋转(步骤S13:是),则ECU 30确定热效率损失是极其小的并且去往后面描述的步骤S15。
另一方面,如果确定内燃机未在理想热效率状态下旋转(步骤S13:否),则ECU 30将步骤S11中重置的目标减速度(最大再生制动减速度)重置为新的目标减速度,该新的目标减速度是更大的减速度(步骤S14)。换言之,步骤S1中产生的初始行驶计划被计划,使得在减速区间中内燃机停止。然而,如果出现内燃机非停止状态,则在内燃机旋转时车辆以小的减速度减速,因此引起了热效率损失。如果内燃机处于内燃机非停止状态并且未处于理想热效率下,则ECU 30将目标减速度重置为如等式(1)表示的值,该值是将步骤S11中设定的最大再生制动减速度和内燃机的理想热效率的乘积除以当前内燃机速度下的热效率和电池充放电效率而得到的,以便将损失转换为液压制动器的大的制动力。电池充电效率是例如0.94(约0.64)。
目标减速度=(最大再生制动减速度×理想热效率)/(当前热效率×电池充放电效率)…(1)
接下来,ECU 30按照步骤S11或S14中重置的目标加速度来重置减速区间的长度(步骤S15)。换言之,通过步骤S11或S14中的目标减速度的重置,减速区间中的目标减速度被重置为大于步骤S1中产生的初始行驶计划中的目标减速度。因此,使减速区间中的减速距离短于初始行驶计划中的减速距离。因此,在步骤S15中,通过将减速起点设定为更晚,将减速区间长度重置为更短。步骤S15中重置的减速区间长度是如等式(2)表示的值,该值是将步骤S1中产生的初始行驶计划中的减速区间的长度(原始减速区间长度)和减速度(原始减速度)的乘积除以步骤S11中重置的最大再生制动减速度(重置减速度)或步骤S14中重置的目标减速度(重置减速度)而得到的。
减速区间长度=(原始减速区间长度×原始减速度)/重置减速度…(2)
ECU 30结束行驶计划重新配置过程。然后,ECU 30基于步骤S11、S14和S15来控制车辆的行驶。
另一方面,在上述步骤S10中,如果确定区间不是减速区间(步骤S10:否),则ECU 30确定区间是否是继减速区间之后的加速区间
(步骤S16)。如果确定区间不是继减速区间之后的加速区间(步骤S16:否),则ECU 30结束行驶计划重新配置过程。
另一方面,如果确定区间是继减速区间之后的加速区间(步骤S16:是),则ECU 30确定电池的SOC(电荷状态)是否是充足的(步骤S17)。换言之,如果SOC是预定值(例如,60%)或更高,则确定SOC是充足的。如果SOC小于预定值,则确定SOC是不充足的。如果确定SOC是不充足的(步骤S17-否),则ECU 30结束行驶计划重新配置过程。
另一方面,如果确定SOC是充足的(步骤S17:是),则ECU 30将初始行驶计划中的加速区间中的目标加速度重置为新的目标加速度,与电池输出限制(例如,50kW)相对应的加速度已被添加到该新的目标加速度(步骤S18)。换言之,如果在步骤S11或S14中减速区间中的减速度被重置为更大的,则在减速区间中再生量增加。因此,较之重置之前的状态,SOC趋向达到上限值(电池充满电的状态)。一旦SOC达到上限值,则不再再生电力。因此,不能获得混合动力车辆的优点。结果,整体行程的燃料效率恶化。因此,当区间是继减速区间之后的加速区间并且SOC是充足的时候,ECU 30将加速区间中的目标加速度重置为如等式(3)表示的值,该值是将与电池输出限制相对应的加速度与步骤S1中产生的初始行驶计划中的目标加速度(原始加速度)相加而得到的。在电池输出限制下驱动电动机以使车辆加速。因此,使SOC减小,并且在更大的目标加速度下缩短了加速时段。
目标加速度=原始目标加速度+与电池输出限制相对应的加速度…(3)
ECU 30结束行驶计划重新配置过程。然后,ECU 30基于上述行驶计划重新配置过程中重新配置的行驶计划来控制车辆的行驶。
下面将参照图4对车辆行驶控制系统1产生的行驶计划的速度模式的示例进行描述。图4是指示速度和行驶距离之间的关系的曲线图。图4A表示初始行驶计划。图4B表示重新配置的行驶计划。
如图4A中所示,在初始行驶计划产生过程(步骤S1)中产生的初始行驶计划是车辆在预定时间中从点(0)行驶到点(f)的行驶计划。具体地,在初始行驶计划中,从点(0)到点(a)的区间是加速区间(A),从点(a)到点(b)的区间是恒速行驶区间(B),从点(b)到点(c)的区间是因内燃机停止而使车辆减速的减速区间(C),从点(c)到点(d)的区间是加速区间(D),从点(d)到点(e)的区间是恒速行驶区间(E),并且从点(e)到点(f)的区间是减速区间(F)。
如图4B中所示,如果当车辆基于初始行驶计划行驶时出现内燃机的非停止状态,则在行驶计划重新配置过程(步骤S4)中重新配置减速区间(C),使得减速度变得更大并且减速区间长度变得更短。换言之,恒速行驶区间(B)被重新配置成从点(a)到点(b’)(点(b)之后的点)的区间。减速区间(C)被重新配置成从点(b’)到点(c)的区间。继减速区间(C)之后的加速区间(D)被重新配置,使得加速度变得更大并且加速区间长度变得更短。换言之,加速区间(D)被重新配置成从点(c)到点(d’)(点(d)之后的点)的区间。恒速行驶区间(E)被重新配置成从点(d’)到点(e)的区间。
如上文所述,根据第一实施例,初始行驶计划产生部31产生初始行驶计划,该初始行驶计划包括停止内燃机以使车辆减速的减速区间。这允许改进燃料效率。如果在车辆正在行驶时出现内燃机的非停止状态,则行驶计划重新配置部32重新配置初始行驶计划,使得减速区间中的目标减速度被设定为大于初始行驶计划中的目标减速度。因此,改进了减速区间中的平均速度,由此缩短了减速所需的时间。这允许防止可能由于长时间段的连续减速而引起内燃机的热效率的下降。此外,在行驶计划中的行驶时间或平均速度是固定的情况下,可以将作为减速区间中的时间减少的结果而提供的剩余时间分配给其他区间。因此,对于整体行驶计划可以实现低的燃料消耗。如上文所述,即使当在基于通过使内燃机停止以使车辆减速的行驶计划来控制车辆的行驶的情况下出现内燃机的非停止状态时,车辆行驶控制系统1仍允许防止燃料效率恶化。
根据第一实施例,当出现内燃机的非停止状态时,行驶计划重新配置部32重新配置初始行驶计划,使得继减速区间之后的加速区间中的目标加速度被设定得更大。因此,增加了加速区间中的平均速度,由此减少了加速区间中的行驶时间。因此,在行驶计划中的行驶时间或平均速度是固定的情况下,可以将作为加速区间中的时间减少的结果而提供的剩余时间分配给其他区间。因此,对于整体行驶计划可以实现低的燃料消耗。
根据第一实施例,将最大再生制动减速度和理想热效率的乘积除以当前时间的热效率和电池充放电效率而得到的值被设定为在内燃机进入非停止状态的减速区间中的目标减速度。因此,增加了减速区间中的减速度。换言之,由于减速度引起的内燃机的热效率的损失被液压制动器转换为大的制动力,并且因此增加了减速区间中的平均速度。因此,可以减少减速区间中的行驶时间。这允许进一步防止燃料效率恶化。
当如上文所述使减速区间中的减速度增加时,反馈到电池的再生量增加。因此,可以容易地将电池充满电。因此,将与电池输出限制相对应的加速度和由初始行驶计划产生部31产生的目标加速度相加而得到的值被设定为在继内燃机进入非停止状态的继减速区间之后的加速区间中的目标加速度。这可以防止由于电池充满电而不能进行再生的情形。因此,有效地实现了针对电池的再生电力的反馈,以允许进一步改进燃料效率。
接下来,将描述第二实施例。第二实施例具有与根据第一实施例的车辆行驶控制系统1相同的构造。第二实施例与第一实施例的不同之处仅在于ECU 30的初始行驶计划产生部31的初始行驶计划产生过程。换言之,初始行驶计划产生部31估计在产生初始行驶计划之前出现内燃机的非停止状态的区间(点)并且基于该估计产生初始行驶计划。因此,在下文中将仅对ECU 30的初始行驶计划产生过程的操作进行描述。初始行驶计划产生过程对应于图2中的步骤S1。
图5是用于示范ECU的初始行驶计划产生过程的操作的流程图。如图5中所示,当内燃机启动时(或者内燃机启动之后的预定时间内)ECU 30首先获得驾驶员在暖气机等上设定的设定温度(步骤S20)。如果驾驶员在步骤S20中未设定温度,则通过多种估计方法来估计设定温度。例如,ECU 30可以事先学习驾驶员的温度设定操作。可以基于学习结果估计所设定的温度。如果ECU 30不能学习驾驶员的温度设定操作,或者如果驾驶员几乎不改变所设定的温度(在数次行程中改变一次或更少),则所设定的温度可以是在当前时间估计的温度。所估计的设定的温度可以是在每次行程中内燃机启动之后的预定时间(例如,10分钟)中的平均设定温度。
接下来,为了设定内燃机预热时间,ECU 30首先确定车辆的冷却剂温度是否是低的(步骤S21)。在步骤S21中,如果自从上一次关闭点火开关起未经过预定的时间,以及如果冷却剂温度是预定温度(例如,50℃)或更高的,则确定冷却剂温度不是低的。另一方面,如果自从上一次关闭点火开关起已经过预定的时间,以及如果冷却剂温度低于预定温度,则确定冷却剂温度是低的。
如果确定冷却剂温度不是低的(步骤S21:否),则ECU 30确定不需要内燃机的预热,并且将内燃机预热时间设定成零(步骤S22)。
另一方面,如果确定冷却剂温度是低的(步骤S21:是),则ECU30基于冷却剂温度计算内燃机预热时间并且设定内燃机预热时间(步骤S23)。在该情况下,内燃机预热时间是从例如50℃减去冷却剂温度的值和预定系数(例如,10)的乘积的值。
当设定了内燃机预热时间时,ECU 30首先确定步骤S20中设定的温度是否是吹气温度或更高,以便设定暖气机的预热时间(步骤S24)。
如果确定所设定的温度是吹气温度或更高(步骤S24:是),则ECU 30确定不需要暖气机的预热并且将预热时间设定成零(步骤S25)。
另一方面,如果确定所设定的温度低于吹气温度(步骤S24:否),则ECU 30基于吹气温度来计算暖气机的预热时间,并且设定预热时间(步骤S26)。在该情况下,预热时间是从设定温度减去吹气温度的值和预定系数(例如,10)的乘积的值。
接下来,ECU 30设定估计的预热时间(步骤S27)。换言之,在步骤S27中,在步骤S22或S23中设定的内燃机预热时间和在步骤S25或S26中设定的暖气机的预热时间之间进行比较。从这些预热时间中选择较长的预热时间。所选择的预热时间被设定为所估计的预热时间。
接下来,ECU 30设定约束条件和评估等式,以通过考虑所估计的预热时间的优化过程来产生行驶计划(步骤S28)。换言之,通过(上文描述的)日本专利申请No.2007-285451、日本专利申请No.2007-285458、日本专利申请No.2007-285461、日本专利申请No.2007-285462等中描述的方法中的任何方法进行约束条件和评估等式的设定。然而,与步骤S27中设定的所估计的预热时间相对应的区间被视为另一区间。使用内燃机非停止状态的热效率优选评估等式。热效率优选评估等式是零内燃机速度下的行驶状态并非优选(由大的数值表示)的评估等式。在步骤S28中,例如,如图6中所示,通过对行驶轨迹的收敛计算来产生行驶计划,使得热效率优选评估等式的评估值接近作为最优点的零。
ECU 30通过利用步骤S28中设定的约束条件和评估等式的优化过程来产生初始行驶计划(步骤S29)。
接下来,将参照图7对第二实施例中产生的行驶计划的速度模式的示例进行描述。图7是指示速度和行驶距离之间的关系的曲线图。图7A表示正常的初始行驶计划。图7B表示第二实施例中产生的初始行驶计划。
如图7A中所示,正常行驶计划是车辆在预定时间中从点(0)行驶到点(j)的行驶计划。具体地,在初始行驶计划中,从点(0)到点(g)的区间是加速区间(G),从点(g)到点(h)的区间是因内燃机停止而使车辆减速的减速区间(H),从点(h)到点(i)的区间是加速区间(I),并且从点(i)到点(j)的区间是因内燃机停止而使车辆减速的减速区间(J)。
同时,在第二实施例中,如果车辆从点(0)到达点(k)(点(g)和(h)之间的点)的时间被设定为所估计的预热时间,则通过初始行驶计划产生过程(步骤S29)产生图7B中示出的初始行驶计划。换言之,在初始行驶计划产生过程(步骤S29)产生的初始行驶计划中,从点(0)到点(g)的区间是加速区间(G),从点(g)到点(k)的区间是内燃机非停止的减速区间(K),从点(k)到点(h)的区间是因内燃机停止而使车辆减速的减速区间(H),从点(h)到点(i)的区间是加速区间(I),并且从点(i)到点(j)的区间是因内燃机停止而使车辆减速的减速区间(J)。
如上文所述,根据第二实施例,预测了内燃机进入(非停止)状态的所估计的预热时间,并且基于所估计的预热时间产生了初始行驶计划。因此,可以获得使初始行驶计划作为整体进行优化的通常最优的计划。
接下来,将描述第三实施例。图8是示出根据第三实施例的车辆行驶控制系统的构造的示图。如图8中所示,根据第三实施例的车辆行驶控制系统3的ECU 30进一步用作临时行驶时间计算部34、临时行驶计划产生部35、临时燃料消耗计算部36、和预期燃料效率改进计算部37、剩余行驶时间计算部38、以及行驶计划重新产生部39。
临时行驶时间计算部34将预定时间与初始行驶计划产生部31产生的初始行驶计划中的每个区间中的行驶时间相加来计算临时行驶时间。
临时行驶计划产生部35通过在约束条件下的优化过程产生临时行驶计划,该约束条件是临时行驶时间计算部34计算的每个区间的临时行驶时间。用于产生临时行驶计划的方法与用于在初始行驶计划产生部31中产生初始行驶计划的方法相同。
临时燃料消耗计算部36利用通常的燃料消耗模拟来计算临时行驶计划中的每个区间的临时燃料消耗。
预期燃料效率改进计算部37计算临时行驶计划相对于初始行驶计划的预期燃料效率改进。预期燃料效率改进可以通过任何方法计算;然而,例如,它可以通过从每个区间的初始行驶计划的燃料消耗中减去临时行驶计划的临时燃料消耗来计算。预期燃料效率改进计算部37可以计算临时行驶计划的临时燃料消耗相对于初始行驶计划的燃料消耗的预期燃料效率改进比,而非计算预期燃料效率改进。换言之,计算临时行驶计划中的临时燃料消耗相对于初始行驶计划的燃料消耗的预期燃料效率改进比,以基本上获得预期燃料效率改进。然后,通过将初始行驶计划的燃料消耗除以临时行驶计划的临时燃料消耗,可以计算按时间的预期燃料效率改进比。
剩余行驶时间计算部38从对每个区间由初始行驶计划产生部31产生的初始行驶计划中的行驶时间中减去由行驶计划重新配置部32重新配置的行驶计划中的行驶时间,以计算剩余行驶时间。可以仅对由行驶计划重新配置部32重新配置的区间计算剩余行驶时间。然而,可以对所有区间计算剩余行驶时间。
行驶计划重新产生部39基于由预期燃料效率改进计算部37计算的预期燃料效率改进和由剩余行驶时间计算部38计算的剩余行驶时间来重新产生行驶计划。换言之,行驶计划重新产生部39计算行驶时间作为剩余行驶时间,该行驶时间是与预期燃料效率改进是最大的区间的行驶时间相加的剩余行驶时间。行驶计划重新产生部39通过将剩余行驶时间作为约束条件的优化方法来重新产生行驶计划。
图9是用于示范ECU的处理操作的流程图。如图9中所示,与第一实施例相似,ECU 30首先执行初始行驶计划产生过程并且产生初始行驶计划(步骤S1)。在步骤S1中,如评估等式给出每个区间的行驶时间。初始行驶计划被产生,使得在特定条件下可以获得短的时间。
接下来,ECU 30计算临时行驶时间,该临时行驶时间是与初始行驶计划中的每个间隔的行驶时间相加的预定时间(步骤30)。
接下来,ECU 30通过将每个区间的临时行驶时间作为约束条件的优化过程来产生临时行驶计划(步骤S31)。
接下来,ECU 30计算在步骤S31中产生的临时行驶计划中的每个区间的临时燃料消耗(步骤S32)。
接下来,ECU 30计算临时行驶计划相对于初始行驶计划的预期燃料效率改进(步骤S33)。预期燃料效率改进按照从初始行驶计划的燃料消耗中减去临时行驶计划的临时燃料消耗的值是每个区间中的预期改进的方式来计算。
ECU 30使车辆基于行驶计划行驶(步骤S2)。
此后,ECU 30确定内燃机是否处于非停止状态(步骤S3)。如果确定内燃机未处于非停止状态(步骤S3:否),则ECU 30基于步骤S1中产生的初始行驶计划来控制车辆的行驶。
另一方面,如果确定内燃机处于非停止状态(步骤S3:是),则ECU 30执行初始行驶计划重新配置过程并且重新配置在步骤S1中产生的初始行驶计划(步骤S4)。
在重新配置初始行驶计划之后,ECU 30从在步骤S1中产生的初始行驶计划中的每个区间的行驶时间中减去在步骤S4中重新配置的行驶计划中的每个区间的行驶时间,以便计算剩余行驶时间(步骤S34)。
接下来,ECU 30基于预期燃料效率改进和剩余行驶时间来重新产生行驶计划(步骤S35)。换言之,ECU 30选择具有最高预期燃料效率的区间(如果使用预期燃料效率改进比而非预期燃料效率改进,则选择预期燃料效率改进比是最高的区间)作为燃料效率改进区间。ECU30将在步骤S33中计算的剩余行驶时间与在步骤S1中产生的行驶计划中的燃料效率改进区间的行驶时间相加来设定行驶时间作为关于燃料效率改进区间的改进行驶时间。ECU 30通过将燃料效率改进区间的改进行驶时间作为约束条件的优化方法来重新产生行驶计划。
接下来,ECU 30基于在步骤S35中重新产生的行驶计划来更新在步骤S33中计算的预期燃料效率改进(步骤S36)。可以通过执行上文对重新产生的行驶计划描述的步骤S30至S33来计算待更新的预期燃料效率改进。
当在步骤S35中重新配置了初始行驶计划时,ECU 30基于所重新配置的行驶计划来控制车辆的行驶。
接下来,将参照图10根据第三实施例对车辆行驶控制系统产生的行驶计划中的速度模式的示例进行描述。图10是指示速度和行驶距离之间的关系的曲线图。图10A表示初始行驶计划。图10B表示所重新配置的行驶计划。
如图10A中所示,在初始行驶计划中,从点(l)到点(m)的区间是因内燃机停止而使车辆减速的减速区间(M),从点(n)到点(p)的区间是恒速行驶区间(P),并且从点(p)到点(q)的区间是减速区间(Q)。
当在行驶计划重新配置过程中重新配置减速区间(M)(步骤S4),并且执行行驶计划重新产生过程(步骤S35)时,产生了图10B中示出的行驶计划。换言之,如果在减速区间(M)中出现非停止状态,则将速度模式重新配置成与减速区间(M)中的内燃机非停止状态相对应的模式。因此,在减速区间(M)中产生了剩余行驶时间。因此,通过将剩余时间分配给例如恒速行驶区间(P)和减速区间(Q)来重新产生行驶计划,并且由此使得从点(n)到点(q)的区间变为因内燃机停止而使车辆减速的减速区间(Q’)。
如上文所述,在根据第三实施例的车辆行驶控制系统3中,计算初始行驶计划中的每个区间的临时行驶时间,产生临时行驶时间是约束条件的临时行驶计划,计算临时行驶计划中的每个区间的临时燃料消耗,并且计算临时行驶计划相对于初始行驶计划的预期燃料效率改进。当第一行驶计划重新配置部重新配置初始行驶计划时,从所重新配置的行驶计划中的每个区间的行驶时间计算剩余行驶时间,并且通过约束条件是将剩余行驶时间与具有最高预期燃料效率的区间的行驶时间相加而得到的行驶时间的优化过程来重新产生行驶计划。如上文所述,根据车辆行驶控制系统,当在车辆正在行驶时出现内燃机非停止状态时,由第一行驶计划重新配置部重新配置的区间的剩余行驶时间被分配给其他区间以重新产生行驶计划。因此,对于整体行驶计划可以实现低的燃料消耗。此外,可以快速地和容易地重新产生行驶计划。
接下来,将描述第四实施例。第四实施例具有与根据第一实施例的车辆行驶控制系统1相同的构造。第四实施例与第一实施例的不同之处仅在于ECU 30的行驶计划重新配置部32中的行驶计划的重新配置过程。换言之,如果在车辆正在行驶时出现内燃机(非停止)状态,则行驶计划重新配置部32基于内燃机(非停止)状态的原因来重新配置行驶计划。因此,在下文中将仅对ECU 30的处理操作进行描述。
图11是用于示范ECU的处理操作的流程图。如图11中所示,ECU30首先执行初始行驶计划产生过程并且以与第一实施例相同的方式产生初始行驶计划(步骤S1)。
ECU 30使车辆基于行驶计划行驶(步骤S2)。
此后,ECU 30确定内燃机是否处于非停止状态(步骤S3)。如果确定内燃机未处于非停止状态(步骤S3:否),则ECU 30基于在步骤S1中产生的初始行驶计划来控制车辆的行驶。
另一方面,如果确定内燃机处于非停止状态(步骤S3:是),则ECU 30确定车辆是否正在减速(步骤S40)。如果确定车辆未在减速(步骤S40:否),则ECU 30去往后面描述的步骤S48。
另一方面,如果确定车辆正在减速(步骤S40:是),则ECU 30确定是否需要内燃机的预热(步骤S41)。关于是否需要内燃机的预热的确定可以通过各种方法进行。例如,可以由控制内燃机和电池的混合动力系统进行该确定。如果确定不需要内燃机的预热(步骤S41:否),则ECU 30去往后面描述的步骤S45。
另一方面,如果确定需要内燃机的预热(步骤S41:是),则ECU30确定是否需要暖气机的预热(步骤S42)。关于是否需要暖气机的预热的确定可以通过各种方法进行。与步骤S41相似,例如,可以由混合动力系统进行该确定。如果确定不需要暖气机的预热(步骤S42:否),则ECU 30去往后面描述的步骤S48。
另一方面,如果确定需要暖气机的预热(步骤S42:是),则ECU30确定是否可以通过吹气使车辆内部变暖(步骤S43)。在步骤S43中,进行吹气温度和车辆内部温度的比较以确定是否需要暖气机的预热。如果吹气温度高于车辆内部温度,则确定可以通过吹气使车辆内部变暖。另一方面,如果吹气温度等于或低于车辆内部温度,则确定不能通过吹气使车辆内部变暖。
如果确定可以通过吹气使车辆内部变暖(步骤S43:是),则ECU30临时将暖气机的设定的温度(驾驶员设定的暖气机的温度)降低到吹气温度并且停止内燃机(步骤S44)。当ECU 30将所需温度降低到吹气温度并且停止内燃机时,ECU 30去往后面描述的步骤S48。
另一方面,如果确定不能通过吹气使车辆内部变暖(步骤S43:否),则ECU 30确定是否强烈需要预热(步骤S45)。在步骤S45中强烈需要预热的情况是例如对于内燃机的预热来说冷却剂温度低于20℃的情况,以及对于暖气机的预热来说从所设定的温度中减去吹气温度的温度高于10℃的情况。如果确定强烈需要预热(步骤S45:是),则ECU 30去往后面描述的步骤S48。
另一方面,如果确定并非强烈需要预热(步骤S45:否),则ECU30将车辆当前行驶的减速区间中的减速度重置为在燃料中断状态下控制内燃机的减速度(步骤S46)。换言之,减速度被重置成与内燃机的摩擦损失相对应的减速度。内燃机的摩擦损失被给出作为内燃机的性能值,并且因摩擦损失导致的减速度大于滑动减速度。
接下来,ECU 30确定是否需要电池的预热(步骤S48)。换言之,在步骤S48中,ECU 30确定是否需要通过对电池充电和放电来增加电池温度。如果确定不需要电池的预热(步骤S48:否),则ECU 30去往后面描述的步骤S53。
另一方面,如果确定需要电池的预热(步骤S48:是),则ECU 30确定车辆正在行驶的当前区间是否是减速区间(步骤S49)。如果确定该区间是减速区间(步骤S49:是),则ECU 30将减速区间中的目标减速度重置成进行最大再生制动的最大再生制动减速度(步骤S50)。然后,ECU 30去往后面描述的步骤S53。
另一方面,如果确定该区间不是减速区间(步骤S49:否),则ECU 30确定车辆正在行驶的当前区间是否是加速区间(步骤S51)。如果确定该区间不是加速区间(步骤S51:否),则ECU 30去往后面描述的步骤S53。
如果确定该区间是加速区间(步骤S51:是),则ECU 30将加速区间中的目标加速度重置成以最大电力(电池的输出限制)使车辆加速的加速度(步骤S52)。换言之,步骤S52与第一实施例中的步骤S13相似。目标加速度被重置成将与电池的输出限制相对应的加速度与在步骤S1中产生的初始行驶计划的目标加速度相加而得到的值。ECU30以最大电力驱动电动机并且使车辆加速。
ECU 30执行行驶计划重新产生过程(步骤S53)。换言之,在步骤S53中,如果在步骤S46、S50或S52中重置了减速度或加速度,则基于所重置的减速度或加速度来重新产生行驶计划。在步骤S53中的行驶计划重新产生过程与第三实施例中的步骤S35中的行驶计划重新产生过程相似。换言之,在第四实施例中,在车辆行驶之前执行步骤S30至S33中的过程(参见图9)。在执行步骤S53中的行驶计划重新产生过程之前执行步骤S34和S35中的过程(参见图9)。
接下来,将参照图12对第四实施例中产生的行驶计划中的速度模式的示例进行描述。图12是指示速度和行驶距离之间的关系的曲线图。在图12中,两点划线表示初始行驶计划。实线表示重新产生的行驶计划。
如图12中所示,在初始行驶计划中,从点(r)到点(s)的区间是因内燃机停止而使车辆减速的减速区间(S),并且从点(s)到点(t)的区间是加速区间(T)。
如果在减速区间(S)中出现内燃机预热的非停止状态,则速度模式被重新配置成通过燃料中断来增加减速度的模式。如果需要电池的预热,则速度模式被重新配置成利用继减速区间(S)之后的加速区间(T)中的最大电力来增加加速度的模式。
如上文所述,根据第四实施例,可以按照内燃机的非停止状态的原因来重新配置初始行驶计划。因此,可以适当地减少燃料消耗。
特别地,当并非强烈需要(如果稍微需要)内燃机的预热和/或暖气机的预热时,换言之,当与满足内燃机停止的条件的分歧是小的时候,通过燃料中断利用内燃机制动来使车辆减速以通过内燃机摩擦生成热。另外,由于增加的减速度,可以保证行驶时间。
如果使电池预热,则利用行驶计划来执行行驶控制,在该行驶计划中在减速区间中加强再生制动并且在该行驶计划中在加速区间中加强电力辅助。因此,可以快速地取消内燃机非停止状态。
前面已描述了本发明的实施例。然而,应当理解,本发明不限于以上实施例。例如,在以上实施例中,对ECU 30基于来自内燃机非停止状态检测传感器14的信号来检测内燃机的非停止状态的情况进行了描述。然而,ECU 30可以基于来自各种传感器的信号来检测内燃机的非停止状态。
在以上实施例中,对行驶计划重新配置部32分别重置初始行驶计划中的减速区间和加速区间中的目标减速度和目标加速度的情况进行了描述。然而,行驶计划重新配置部32可以产生(重新计划)应用待重置的目标减速度和目标加速度的行驶计划。