用于控制车辆的方法与流程

1.本发明涉及一种用于控制车辆的方法。本发明还涉及计算机程序、计算机可读介质和控制单元。
2.本发明可以应用于重型车辆，诸如采石车、矿用卡车、公路卡车和公共汽车。本发明不限于重型车辆，而是还可以用于其他车辆(诸如轿车)。此外，在本文中，术语“车辆”被理解为还包括工程机械，诸如轮式装载机、铰接式拖运车、挖掘机和反铲装载机。因此，本发明也可以用于工程机械。


背景技术：

3.在诸如采石场、建筑工地或矿山的现场中，可能有多个车辆协同执行工作或任务。类似地，在道路或街道上，可能有多个车辆形成运输系统(诸如城市公交运输系统或用于递送货物的系统)的一部分。在这样的现场或系统中，一个车辆的失灵可能导致本车辆的任务以及其他车辆的任务中断。
4.车辆的推进系统可能受到各种环境条件的限制，和/或受到各种失灵类型的影响。推进系统可以包括动力总成，该动力总成可以包括内燃发动机和/或电动机。动力总成还可以包括用于动力总成中的发动机的排气后处理系统。
5.us9014873公开了在工地上对于移动机器(诸如拖运卡车、挖掘机、机动平地机)的自主或半自主控制。从机器获取有关机器性能的数据。该文献还提到基于所捕获的数据来选择性地触发与所监测的机器性能参数的意外值相关联的事件(例如，失灵)。该响应可能涉及实施规避机动，例如，减速、停止、负载调节和轨迹规划。
6.然而，诸如规避机动的响应可能导致失灵车辆的工作以及现场或系统中的其他车辆的工作中断，并且这可能降低车辆的生产率。因此，希望改进对现场或运输系统中的与其他车辆协作的车辆的失灵的响应。


技术实现要素：

7.本发明的一个目的是提高在现场或运输系统中协作的车辆的生产率。本发明的另一目的是改进对现场或运输系统中的与其他车辆协作的车辆的降低的容量的响应。
8.使用根据权利要求1的方法实现该目的。因此，使用用于控制车辆的方法实现该目的，该车辆包括动力总成，该动力总成包括适于生成机械动力的至少一个驱动装置，该方法包括：
9.‑
控制车辆以执行包括多个阶段的任务，
10.‑
收集与动力总成的操作相关的操作数据，其中，该操作数据指示了动力总成的部件的降额、动力总成的部件的故障和/或影响动力总成操作的环境条件，
11.‑
确定预期任务阶段，
12.‑
根据该操作数据来确定驱动装置的至少两个不同操作区域的推进容量，
13.‑
将操作区域推进容量映射到预期任务阶段，以及
14.‑
根据所述映射来控制车辆。
15.该任务可以是循环任务。
16.应当注意，所述至少一个驱动装置可以是内燃发动机、电动机或这两者，例如，如在混合动力总成中。因此，动力总成可以具有内燃发动机作为适于生成机械动力的单个驱动驱动装置。在一些实施例中，动力总成可以是混合动力总成，例如，包括内燃发动机以及电动机。在一些实施例中，动力总成可以是全电动动力总成。动力总成可以包括附加部件或装置，诸如变速器和排气后处理系统。
17.所述操作数据可以表示关于动力总成的信息，和/或关于动力总成操作所依赖的一个或多个条件的信息。所述操作数据可以表示关于在任务期间该动力总成的操作的信息。附加地或替代地，所述操作数据可以表示关于在任务期间该动力总成操作所依赖的一个或多个条件的信息。
18.所述操作数据可以指示动力总成部件的降额和/或故障。降额可以是部件的容量与该部件的最大容量相比的降低。降额可以是部件的容量与该部件的额定容量相比的降低。额定容量可以是由部件制造商指示的容量。
19.如下例示，故障可以被称为物理降额。故障可能是部件失灵。故障可能是部件故障。故障可能是部分故障。故障可能是部分失灵。从而，部件容量可以部分地减小。因此，部件可能以降低的容量起作用。替代地，故障可能是部件的完全故障。从而，部件的容量可以降低100％。因此，部件可能完全失效。这样的部件可以被视为100％降额。
20.动力总成部件的降额可能在任务期间引入。因此，当任务开始时可能不存在降额。类似地，动力总成部件的故障可能在任务期间发生或引入。在一些实施例中，在任务期间收集与动力总成的操作相关的操作数据。从而，在任务期间引入的动力总成部件的降额和/或故障可以形成用于确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量的基础。
21.然而，如下所例示的，在一些实施例中，在任务之前收集与动力总成的操作相关的操作数据。因此，可以在任务期间或在任务之前收集指示降额或故障的操作数据。
22.所述操作数据指示了降额或故障的部件可以是动力总成的任何主要或次要部件。例如，该部件可以是驱动装置，例如，内燃发动机。此外，该部件可以是用于发动机的燃料系统、齿轮箱、电动机或蓄电装置，例如电池组。此外，该部件可以是主要动力总成部件的一部分。例如，该部件可以是阀、致动器、传感器、轴承、过滤器或电连接等。
23.在一些实施例中，所述操作数据指示了单个动力总成部件的降额。在一些实施例中，所述操作数据指示了多个动力总成部件的降额。在一些实施例中，所述操作数据指示了单个动力总成部件的故障。在一些实施例中，所述操作数据指示了多个动力总成部件的故障。
24.在一些实施例中，所述操作数据可以指示影响动力总成操作的一种或多种环境条件。因此，所述操作数据或其部分可以使得它不指示动力总成的部件是否起作用，而是该数据可以指示可能影响动力总成操作的一种或多种环境条件(诸如环境温度)。一种或多种环境条件可能不利地影响动力总成操作。
25.根据操作数据确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量可以包括确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的相应推进容量。如下例示的，操作区域可以是驱动装置的转速的相应区间。如下例示的，推进容量可以是驱动装置的扭矩或功率容量。
26.动力总成部件的降额和/或故障或者环境条件可能降低驱动装置的一个、一些或所有操作区域中的推进容量。在不存在动力总成部件降额和/或故障或者不存在不利影响的环境条件的情况下，推进容量可以被称为全容量。根据操作数据确定的驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量可能低于全容量。确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量可以包括调节或降低至少一个操作区域中的全容量。
27.任务阶段的特征可以在于诸如由车辆承载的负载水平和/或在相应任务阶段中行进的道路的倾斜度的特征。预期任务阶段可以是车辆所处的任务阶段，或者是车辆将进入的任务阶段。在一些实施例中，仅一个任务阶段被认为是预期任务阶段。在其他实施例中，一个以上的任务阶段可以被视为预期任务阶段。从而，操作区域推进容量可以被映射到多个预期任务阶段。在一些实施例中，任务的所有阶段都被视为操作区域推进容量所映射到的预期任务阶段。由此，对车辆的控制可以针对其任一操作区域推进容量的变化来调整，从而考虑到所有的任务阶段。
28.本发明允许根据预期任务阶段将不同操作区域推进容量的组合映射到车辆控制系统或控制单元的不同响应。因此，与根据现有技术的响应相比，操作区域之一中的降低的容量可能以对生产力的损害较小的方式影响任务实施。原因是：如果具有降低的容量的操作区域对于预期任务阶段不重要或不如其他操作区域重要，则可以允许车辆继续通过预期任务阶段，从而继续有助于提高多个协作车辆的生产力。
29.本发明允许确定每个操作区域推进容量对预期任务阶段的影响，并基于这些影响来确定最佳的进行方式。因此，在现场或运输系统中，对与其他车辆协作的车辆的失灵的改进响应成为可能。因此，可以提高车辆的生产率。
30.优选地，将操作区域推进容量映射到预期任务阶段包括将操作区域推进容量与预期任务阶段的相应容量阈值进行比较。容量阈值可以是预期任务阶段中的操作区域推进容量的阈值。从而，可以基于操作区域推进容量与相应预期任务阶段容量阈值的简单比较来做出快速决策。基于操作区域推进容量和容量阈值，可以快速完成任务的重新规划。
31.优选地，该方法包括选择多个容量阈值，每个容量阈值提供任务阶段中的操作区域推进容量的下限。每个容量阈值可以提供任务阶段中的相应操作区域推进容量的下限。在一些实施例中，每个容量阈值可以提供一个任务阶段中的一个操作区域推进容量中的下限。阈值容量可以基于关于相应任务阶段的数据来确定。这样的数据可以包括道路倾斜度、车辆负载、最小车辆速度和最小车辆加速度中的一个或多个。
32.优选地，将操作区域推进容量映射到预期任务阶段包括将操作区域推进容量与操作区域推进容量和预期任务阶段的容量阈值进行比较。将操作区域推进容量映射到预期任务阶段可以包括将每个操作区域推进容量与操作区域推进容量及预期任务阶段的相应容量阈值进行比较。从而，提供了一种评估某些车辆容量是否足以满足某些任务阶段的有效方式。
33.优选地，确定操作区域推进容量包括计算相应操作区域推进容量的值。计算相应操作区域推进容量的值允许用单个值来标记每个操作区域的容量。这允许使用相对较少的计算资源来评估和控制车辆。
34.所述操作区域可以由驱动装置的转速的相应不同区间限定。这些操作区域可以一个接一个地覆盖彼此相邻的速度区间。
35.优选地，所述操作区域的数量被限制为例如十个、五个、三个或两个。如所提出的，优选为每个操作区域确定单个推进容量。优选地，根据操作数据确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量的步骤包括确定驱动装置的不超过十个、优选不超过五个、更优选不超过三个操作区域中的推进容量。优选地，操作区域彼此不同。从而，根据操作数据来确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量的步骤可以包括确定不超过十个、优选不超过五个、更优选不超过三个的推进容量。从而，根据操作数据来确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量的步骤可以包括针对每个操作区域确定单个相应的推进容量。这限制了为执行根据本发明的实施例的方法而处理的数据量。然而，应当注意，在一些实施例中，驱动装置的操作区域的数量可以很多，甚至是无限的。在后一种情况下，操作区域的推进容量可以一起形成驱动装置的连续扭矩曲线或连续功率曲线。
36.本发明的实施例可以包括检查容量阈值，该容量阈值可以指示在一任务阶段上在两个或更多个发动机/电动机的速度范围内的容量需求。这些容量阈值可以与在这些范围内确定的操作区域推进容量进行比较，例如在发动机/电动机降额或故障的情况下。
37.无论预期任务阶段如何，确定推进容量所针对的操作区域可以是相同的。然而，在一些实施例中，操作区域(例如，发动机或电动机的速度范围)可以被确定为驱动装置将在预期任务阶段期间操作所在的操作区域。因此，可能不需要确定整个速度范围内的推进容量。
38.推进容量值可以是用于表示相应推进容量的任何合适的参数。如下例示，相应推进容量可以是驱动装置的可用功率和/或可用扭矩的形式。在一些实施例中，每个操作区域的推进容量可以是可用扭矩的形式。在其他实施例中，每个操作区域的推进容量可以是可用功率的形式。在一些实施例中，一个或多个操作区域可以有一个以上的操作区域推进容量值。例如，对于特定的操作区域，可能存在可用扭矩形式的一个容量值和可用功率形式的另一个容量值。在其他实施例中，驱动装置的不同操作区域的容量值可以由不同的参数表示。例如，一个或多个操作区域可以由可用扭矩表示，而一个或多个其他操作区域可以由可用功率表示。
39.在驱动装置是电动机的实施例中，可以提供合适数量(例如两个)的操作区域。
40.优选地，如下例示，确定操作区域推进容量包括在驱动装置的操作频谱内在一个或多个采样点处对推进容量进行采样。从而，一个或多个采样点可以在驱动装置的整个操作频谱内。操作区域可以形成操作频谱的不同部分。采样点可以在至少一个操作区域中，和/或在至少一个操作区域的至少一个边界处。根据所采样的推进容量中的一个或多个容量，可以计算相应操作区域推进容量的值。从而，如果使用的采样点数量相对较少，可以实现操作区域推进容量的快速建立。操作区域推进容量的建立由此可以以相对小的计算工作量来进行，从而降低对布置成执行根据本发明的实施例的方法的步骤的控制装置的计算容量的要求。
41.相应操作区域推进容量值可以表示为全容量的百分比。0％容量可表示没有功能容量。替代地，在部件保护策略中，0％容量可以指示操作区域限于最高级别的保护。这种部件保护策略可能涉及部件或驱动装置的降额的一个或多个级别。例如，0％容量可以在操作区域内提供一扭矩曲线，该扭矩曲线被认为足够安全以允许在发生严重故障或失灵的情况下暂时运行驱动装置，而不中断任何硬件。
42.如所陈述的，在一些实施例中，在任务期间收集与动力总成的操作相关的操作数据。从而，在任务期间引入的部件降额或故障或者一种或多种环境条件的变化可以形成用于确定驱动装置的至少两个不同的操作区域中的推进容量的基础。
43.还如所陈述的，在一些实施例中，在任务之前收集与动力总成的操作相关的操作数据。例如，在任务开始时，动力总成的内燃发动机的冷启动可能导致发动机的降额。
44.本发明的实施例允许通过将动力总成中的降额动作(本文也称为降额)映射到驱动装置的操作区域和预期任务阶段，来量化动力总成中的降额动作。无论其类型如何，降额都可能在一个或多个驱动装置操作区域中产生降低的推进容量值。
45.一些降额可以被归类为软件触发降额。因此，该方法的实施例可以包括在任务期间或在任务之前收集指示由软件触发的降额的操作数据。作为故障或失灵的结果，软件触发降额可以由软件触发。软件触发降额可以由软件触发，以保护动力总成或其部件或零件免受环境条件、干扰或恶劣操作(如冷启动或高排气温度)的影响。
46.在车辆的控制单元中可以设置有触发降额的软件。降额触发软件可以被布置成通过减小驱动装置的推进容量(例如最大扭矩)来提供降额。软件触发降额的示例可能是故障传感器的结果。从而，降额触发软件可以被布置成在确定传感器的故障时对驱动装置降额。传感器可以是例如动力总成的内燃发动机(例如柴油机)中的背压传感器、升压压力传感器或燃料压力传感器。
47.在一些实施例中，确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量的步骤可以包括运行降额触发软件。从而，可以进行在至少两个不同操作区域中运行驱动装置的模拟。例如，可以提供包括程序代码组件的程序，并且该程序适于运行多个降额触发软件中的任一个，以确定驱动装置的多个不同转速下的相应推进容量。这样的程序可以访问一些或所有可以限制推进容量(例如，最大扭矩)的软件。在所收集的操作数据指示动力总成部件的故障的一些实施例中，该故障可以称为物理降额。因此，一些降额可以称为物理降额。由于物理功能降低，物理降额可能是动力总成的一个或多个部件的降低的容量。在驱动装置是发动机的情况下，这样的故障或失灵的示例是进气/排气歧管中的意外充气损失、涡轮增压器故障或失灵、背压装置故障或失灵、柴油颗粒过滤器过载等。考虑到物理降额的相应操作区域推进容量值可以是数学模型的乘积。
48.对于物理降额，可以识别问题(例如，气流减小)，并且可以使用数学模型来确定驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量。
49.因此，本发明的实施例可以响应于在任务之前或任务期间发生的降额或部件故障，而在多个不同的驱动装置操作区域中提供推进容量。可以根据降额或部件故障相对于相应的全容量调节一个或多个或所有推进容量。通过将这些操作区域推进容量映射到预期任务阶段，可以快速完成在所述任务阶段中对车辆的控制的调节。这样做的原因是不同操作区域的容量可以容易适用于关于在所述任务阶段中的车辆控制的决策。
50.本发明的实施例提供了在部件降额或故障或者不利环境条件已经建立之后，提供重新规划的车辆控制的可能性。本发明的实施例允许快速完成这种重新规划。
51.相应的操作区域推进容量值可以取决于严重且需要立即采取行动的故障。在一些实施例中，由所收集的操作数据指示的动力总成的部件的降额可能由除动力总成部件之外的车辆部件中的故障引起。这样的故障可能不会触发任何软件降额动作来保护部件。而且，
这样的故障可能不会影响动力总成的物理响应。然而，这样的故障可能触发部件的降额，例如，出于安全原因。这样的故障或失效的示例是柴油机预热器中的短路、与防抱死制动系统(abs)控制器的通信缺失或气动车轮悬架系统中的压缩空气压力低。
52.在任务之前或任务期间收集的操作数据可以指示影响动力总成操作的一种或多种环境条件。可能影响动力总成操作的环境条件的示例可以是车辆的海拔高度或环境温度。相对较高的海拔或相对较高的环境温度将会降低环境空气的密度。这可能会降低动力总成的内燃发动机的容量。由一种或多种环境条件引起的不利影响的动力总成操作可以称为物理降额。
53.在任务期间环境条件可能改变。从而，在任务期间收集环境数据允许根据变化的环境条件来调节驱动装置的操作区域推进容量。通过将这些调节后的推进容量映射到预期任务阶段，可以快速完成所述任务阶段中对车辆的控制的调节。
54.一项任务与另一项任务的环境条件可能不同。因此，在任务之前收集环境数据允许根据待执行的任务的环境条件来调节驱动装置的操作区域推进容量。
55.在一些实施例中，该方法包括利用动力总成的一个或多个部件的一个或多个模拟降额、动力总成的一个或多个部件的一个或多个模拟故障和/或影响动力总成操作的一种或多种模拟环境条件，来执行动力总成的操作的一个或多个模拟。从而，该方法还可以包括针对每个模拟的动力总成操作，确定驱动装置的至少两个不同的操作区域中的相应虚拟推进容量。从而，根据操作数据确定驱动装置的至少两个不同的操作区域中的推进容量可以包括从所述虚拟推进容量选择推进容量。
56.因此，推进容量可以选自所述虚拟推进容量。为此，该方法可以包括从所述模拟降额、模拟故障和/或模拟环境条件识别与由所收集的操作数据指示的降额、故障和/或环境条件相对应的模拟降额、模拟故障和/或模拟环境条件。所识别的模拟降额、故障和/或环境条件可以与由所收集的操作数据指示的降额、故障和/或环境条件基本相同或相等。从而，根据操作数据来确定驱动装置的至少两个不同的操作区域中的推进容量可以包括选择所识别的模拟降额、所识别的模拟故障和/或所识别的模拟环境条件的虚拟推进容量。
57.动力总成操作模拟可以在控制车辆执行任务之前完成。
58.如所提出的，确定操作区域推进容量可以包括在驱动装置的操作频谱内在一个或多个采样点处对推进容量进行采样。操作频谱可以是驱动装置的转速的频谱。
59.在一些实施例中，推进容量采样可以在任务之前完成。采样可以在驱动装置的测试台中利用驱动装置的数学模型完成，或者在车辆或其他车辆(例如，相同品牌和型号)的先前操作时完成。推进容量采样可以针对多个模拟的动力总成部件降额或故障或者模拟的不利环境条件进行。驱动装置的至少两个不同的操作区域的推进容量(例如，转速区间)可以根据采样推进容量来确定。采样推进容量或者根据采样容量确定的容量(诸如操作区域推进容量)可以被存储以供车辆的控制单元访问。所存储的推进容量可以与相应的部件降额或故障或者模拟的不利环境条件相关。从而，确定操作区域推进容量可以包括从数据存储器检索采样推进容量的存储值或者根据采样容量确定的容量，诸如操作区域推进容量。
60.在一些示例中，容量采样可以用模拟降额的模型来完成。例如，对于内燃发动机，可以基于背压、升压压力和燃料压力针对多个发动机速度值来计算容量(例如，可用扭矩的形式)。例如，背压、升压压力和燃料压力可以保持恒定，同时发动机速度是变化的，以获得
具有可用扭矩的曲线。
61.在其他示例中，可以使用例如驱动装置或动力总成的测试台。在部件降额或故障时，可以使用备用解决方案。例如，如果柴油机中的燃料轨(fuel rail)传感器出现故障，则控制器可以切换到开环控制，以提供恒定压力。测试台可以利用备用方案运行。从而，发动机可以以不同速度操作，并且可用扭矩可以被采样、即测量，例如通过提供反扭矩的电机来采样。从而，可以确定多个操作区域处的推进容量。从而，这些容量可以存储以使车辆的控制单元可访问，并且与特定部件降额或故障相关联。从而，确定操作区域推进容量可以包括从数据存储器检索采样推进容量的存储值或者根据采样容量确定的容量，诸如操作区域推进容量。
62.在其他实施例中，在某个驱动装置转速下，驱动装置推进参数(例如，扭矩)的实际值的确定是在任务期间进行的。而且，确定推进参数的同时请求值。请求值可以由驱动装置的控制单元给出。请求值可以小于最大请求值，例如，取决于驾驶条件。可以确定实际值与请求值的比率。转速下的推进容量可以被确定为全容量乘以所述比率。从而，可以对推进容量进行采样。这可以针对不同的驱动装置转速重复。
63.可以以任何合适的方式根据采样推进容量中的一个或多个来计算相应操作区域推进容量的值。例如，可以选择操作区域中最小的采样推进容量来指示该区域的推进容量。替代地，一操作区域的所有采样推进容量可以用于数值地计算操作区域的积分。从而，操作区域的容量可以是实际积分值与理想积分值之间的比率。实际积分值被理解为采样实际容量的积分，并且理想积分值被理解为完整容量的积分。作为其他示例，相应的操作区域推进容量值可以被计算为操作区域的所有采样推进容量的平均容量。
64.应当注意，相应的操作区域推进容量值不一定必须被限制为正值。推进容量值可以是负的。例如，0％容量可以指示容量已达到发动机保护方案的最严重级别。然而，在一些情况下，容量可能变得更低，并从而呈现负值。在其他实施例中，0％容量可能意味着容量的总损失，例如，零可用扭矩。
65.根据所述映射来控制车辆可以包括根据所述映射来限定车辆的速度曲线。因此，可以基于操作区域容量和预期任务阶段来限定速度曲线。速度曲线可以包括沿一个或多个预期任务阶段的位置处的车辆速度值。限定速度曲线可能涉及调节速度曲线。这种速度曲线限定可以提供一种实现对一个或多个操作区域中的降低的容量的响应的简单且准确的方式。应当注意，所限定的速度曲线可以由车辆的预测巡航控制算法使用，以优化档位选择和/或扭矩需求计算。
66.在一些实施例中，可以根据所述映射来限定车辆的转向曲线。
67.根据所述映射来控制车辆可以包括在降额的情况下重新规划任务。驱动装置操作区域的推进容量(例如，在整个发动机/电动机速度范围内)可以快速进行这种重新规划。重新规划可能涉及将车辆移动到前方的指定位置，然后停止车辆。在多个操作区域中调节的推进容量允许快速评估这样的规划。
68.在一些实施例中，推进容量操作区域包括在驱动装置转速区间内的第一区域，其包括车辆起步机动时的转速。这在驱动装置是内燃发动机(例如柴油机)的情况下是有利的。从而，限定了其容量对于车辆的起步机动和瞬态期间特别重要的操作区域。在柴油机中，如下例示，第一区域可以覆盖从低怠速速度到所谓的发动机扭矩曲线的下拐点的速度
区间。
69.车辆可以是载重车辆，并且任务可以包括装载程序。该任务还可以包括卸载程序。作为示例，该方法可以包括选择第一容量阈值作为预期任务阶段中的第一区域推进容量的下限，该第一容量阈值至少部分地基于在预期任务阶段中的车辆的预期装载程序。从而，如果第一区域推进容量低于第一容量阈值，则根据所述映射来控制车辆可以包括避免装载程序。因此，第一容量阈值优选地被分配给预期任务阶段和第一操作区域的组合。从而，操作区域中的降低的容量(用于在装载程序使用的机动)到装载任务阶段的映射可以准确地指向合适的响应。避免装载程序可能需要终止任务。因此，尽管其他操作区域的容量(例如，包括最大功率或扭矩)可能是完整的容量，但车辆的任务可以终止，因为降低的起步和瞬态响应容量可能影响其他车辆在同一任务中的操作。例如，装载任务阶段可以包括使用装载区，该装载区在任何时间点都只允许存在单个车辆。如果车辆无法离开该区域，其他车辆将无法进入。
70.在其他示例中，如果预期任务阶段是包括车辆的卸载程序的阶段，并且如果第一区域中的推进容量高于第二容量阈值，则根据所述映射来控制车辆包括实现卸载程序。应当注意，如果预期任务阶段包括卸载并且车辆的起步容量降低，则该容量对于装载的同时进行起步机动可能过低，但对于卸载时进行这样的机动足够高。因此，可以允许车辆继续至少一部分任务。
71.在一些实施例中，推进容量操作区域包括在驱动装置转速区间内的第二区域，其包括驱动装置的最大扭矩。这在驱动装置是内燃发动机(例如柴油机)的情况下是有利的。因此，限定了操作区域，其容量对于诸如满载时上坡驾驶的机动尤其重要。在柴油机中，如下例示，第二区域可以覆盖从较低拐点到所谓的扭矩曲线的较高拐点的速度区间。优选地，用于第二区域的容量参数是可用扭矩。
72.在一些示例中，该方法包括选择第三容量阈值作为预期任务阶段中的第二区域推进容量的下限，该第三容量阈值至少部分地基于预期任务阶段中的预期车辆负载，和/或预期任务阶段的上坡道路坡度。如果第二区域中的推进容量低于第三容量阈值，则根据所述映射来控制车辆可以包括在预期任务阶段中降低车辆速度。因此，第三容量阈值可以被分配给第二区域和预期任务阶段的组合。从而，用于上坡和装载驾驶的操作区域中的降低的容量到上坡和装载任务阶段的映射可以准确地指向合适的响应。例如，如果最大扭矩减小，但起步和瞬态响应容量完整，则如果可用扭矩就预期任务阶段而言允许，则可以允许车辆继续其任务(例如，以降低的速度进行)。
73.在一些实施例中，如果第二区域中的推进容量低于第三容量阈值，则根据所述映射来控制车辆可以包括终止任务。例如，如果最大扭矩减小，并且起步和瞬态响应容量也降低，则这可以完成。当终止任务时，车辆可以停留在不会成为其他车辆的障碍的位置。车辆可以借助于另一车辆移动到修理厂，或者其可以在它停留的位置修理。
74.优选地，推进容量操作区域包括在驱动装置转速区间内的第三区域，其包括驱动装置的最大功率。这在驱动装置是内燃发动机(例如柴油机)的情况下是有利的。因此，限定了其容量对于诸如快速增加车辆速度的机动尤其重要的操作区域。对第三区域的容量重要的其他机动是快速上坡驾驶。在柴油机中，如下例示，第三区域可以覆盖从扭矩曲线的较高拐点到高怠速速度的速度区间。用于第三区域的容量参数可以是可用功率和/或可用扭矩。
75.在一些实施例中，推进容量操作区域包括具有驱动装置的发动机制动的区域。例如，车辆可以设置有发动机制动装置，诸如排气瓣(exhaust flap)。在排气瓣故障时，发动机制动扭矩容量可能降低。发动机制动操作区域的推进容量可以是车辆的发动机制动容量。车辆的发动机制动容量可以视为具有负值的推进容量。从而，例如，该方法可以包括选择第四容量阈值作为预期任务阶段中的发动机制动容量的下限，该第四容量阈值至少部分地基于预期任务阶段中的预期车辆负载，和/或预期任务阶段的下坡道路坡度。可以根据发动机制动容量和第四容量阈值来控制车辆。例如，如果发动机制动区域中的发动机制动推进容量低于第四容量阈值，则根据所述映射来控制车辆可以包括如果车辆的负载高于负载阈值，则调节或终止任务，并且如果车辆的负载低于负载阈值，则执行预期任务阶段。如果驱动装置的正推进容量足够，则调节任务可以包括沿不同的路线驾驶车辆，或者在具有上坡道路坡度的情况下将车辆转向并在相反方向上驾驶。从而，可以根据车辆的负载提供合适的响应。
76.在一些实施例中，提供了一种控制多个车辆的方法，该方法包括：根据本文描述或所要求保护的任一实施例来控制车辆中的第一车辆，控制其余车辆执行所述任务，以及根据所述操作区域推进容量和/或第一车辆的所述映射控制其余车辆中的至少一个。从而，可以提供其余车辆中的一个或多个车辆对第一车辆的降低的操作区域容量和预期任务阶段的准确响应。这种响应可以包括改变其余车辆中的所述一个或多个车辆的任务，使得它可以被执行而不会由于第一车辆的降低的操作区域容量和预期任务阶段而被中断或终止。从而，可以避免车辆生产率的严重降低。
77.该目的还通过根据权利要求26所述的计算机程序、根据权利要求27所述的计算机可读介质或根据权利要求28所述的一个或一组控制单元来实现。
78.在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其他优点和有利特征。
附图说明
79.参考附图，下面是对作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
80.在这些图中：
81.图1示出了卡车形式的车辆。
82.图2示出了沿着由多个车辆(诸如图1中的车辆)行驶的路线的示意性竖直剖视图。
83.图3是描绘了根据本发明的实施例的方法中的阶段的流程图。
84.图4至图6是描绘了图1中的卡车的发动机的、作为发动机速度的函数的扭矩和功率的曲线图。
85.图7是描绘了根据本发明的更一般实施例的方法中的阶段的流程图。
具体实施方式
86.图1描绘了卡车形式的重型车辆1。卡车包括动力总成。该动力总成包括内燃发动机形式的驱动装置2。在该示例中，该发动机是柴油机。动力总成还包括齿轮箱3。
87.图2描绘了道路上的路线，在该路线上，如图1所示的车辆1、1b在任务中执行重复循环。车辆协作以将材料从装载区la移动到卸载区ua。在该示例中，路线部分地位于采石场中。然而，路线可以在任何类型的环境中，诸如在建筑工地、城市道路沿线和/或乡村道路沿
线。同样，本发明适用于多种车辆任务类型。此外，车辆可以是适用于特定任务的任何类型。例如，车辆可以是采矿车、厢式送货车、公共汽车或轿车。在图2中，为了简化呈现，仅示出了两辆车1、1b。然而，应当注意，本发明的实施例适用于具有任意数量车辆的车队。
88.从图2可以理解，车辆1、1b在装载区la中装载。车辆从装载区la在装载状态下行进到卸载区ua。车辆在卸载区ua处卸载。车辆从卸载区ua在卸载状态下行进到装载区la。因此，循环包括在道路上从装载区la行驶到卸载区ua，并且沿同一道路返回到装载区。因此，车辆1、1b沿道路在两个方向上移动。因此，该任务可以被称为循环任务。
89.在一些示例中，当时只有一个车辆可以在装载区la装载。在一些示例中，当时只有一个车辆可以在卸载区ua卸载。通常，路线可以包括用于相应指定活动的任意数量的位置。这些活动可以是任何合适的替代类型，例如货物或人员的递送或拾取，或者车辆的加油和/或电池的充电。任何这样的位置都可以布置成使得当时只有一个车辆可以存在以执行相应的活动。道路可能有双车道，以允许车辆相遇。在一些示例中，道路可以在装载区la与卸载区之间具有一个或多个具有单车道的部分，在该部分中，在相反方向上行驶的车辆不能相遇。
90.一组控制单元被布置成执行根据本发明的实施例的方法的步骤。控制单元包括中央控制单元cuc。中央控制单元cuc可以是用于控制车辆1、1b的控制中心的一部分。如图1所示，控制单元还包括车辆控制单元cuv。车辆控制单元cuv可以以单个物理装置或布置成彼此通信的多个装置的形式提供。车辆控制单元cuv被布置成控制相应的动力总成2、3。车辆控制单元cuv被布置成从相应的动力总成收集操作数据，如下例示。中央控制单元cuc被布置成与车辆控制单元cuv中的每一个进行无线通信。
91.中央控制单元cuc可以布置成从车辆1、1b接收信息，例如关于他们的位置和速度的信息。中央控制单元cuc还可以布置成向车辆发送控制命令。在一些实施例中，车辆是无人驾驶的，即，被布置成自主控制。由此，车辆控制单元cuv可以布置成控制车辆的操作装置，诸如发动机、电动机、制动器和转向装置。此外，车辆控制单元cuv可以布置成从中央控制单元cuc读取控制命令。在其他实施例中，车辆可以布置成向车辆的驾驶员显示来自中央控制单元cuc的控制命令。
92.在一些实施例中，中央控制单元cuc可以位于车辆1、1b中的一个上，或者中央控制单元cuc的部分可以分布在多个车辆中。
93.应当理解，控制单元cuc、cuv包括计算机。还应当理解，控制单元cuc、cuv可以布置成借助于计算机程序来执行根据本发明的方法的实施例。
94.由车辆1、1b执行的每个循环包括多个阶段ms1至ms12。从图2可以看出，装载区la与卸载区ua之间的道路包括具有相应倾斜度(以百分比表示)的部分；(为了简化呈现，夸大了图2中的描绘道路的线条的角度)。道路部分通过装载区la和卸载区ua及装载条件和卸载条件呈现了循环阶段ms1至ms12，如下表1所示。从表1中可以看出，选择了多个容量阈值ta至tak。下面将解释容量阈值。
[0095][0096]
表1.沿图2中的路线的任务阶段。
[0097]
参考图3，将描述根据本发明的实施例的方法。
[0098]
该方法包括在任务期间在每个车辆1、1b中收集s1与相应动力总成2、3的操作相关的操作数据。该操作数据收集可以由相应的车辆控制单元cuv(图1)完成。操作数据收集可以通过本身已知的方式完成，例如用于发动机速度、发动机温度、发动机燃料供应率、发动机空气供应率、齿轮箱档位选择等的传感器。操作数据还可以包括发动机的排气后处理系统(eats)中的一个或多个部件的温度。操作数据可以包括与动力总成的操作相关的其他参数的值，诸如车辆的负载。车辆的负载可以以本身已知的方式确定，例如，基于在气动车轮悬架系统中的感测到的压力。包括在操作数据中的其他参数的示例为环境温度、传感器和致动器的质量(电动和可信度)、行车制动器温度、发动机和齿轮箱可信度诊断以及发动机和齿轮箱校准(限定操作条件和限制的校准参数)。
[0099]
还参考图4，该方法还包括根据操作数据来确定s2发动机2的三个不同操作区域a1至a3中的推进容量ca1至ca3。
[0100]
所述区域包括在发动机速度区间内的第一区域a1，其包括车辆1的起步机动时的转速。第一区域a1的发动机速度区间还可以包括车辆1的换档之后的瞬变。原因是某些换档可能导致相对较低的发动机速度，这可能影响发动机速度恢复。换档之后的发动机速度可能取决于变速箱校准和/或道路状况。
[0101]
第二区域a2在包括发动机2的最大扭矩的发动机速度区间内。在该示例中，第二区域a2从已知的柴油机扭矩曲线上的下拐点(在图4中表示为p1)延伸到上拐点(表示为p2)。
[0102]
第三区域a3在包括发动机2的最大功率的发动机速度区间内。功率曲线上的点在图4中表示为p3。第三区域a3在速度区间的上端被扭矩曲线的高怠速点限制，图4中表示为p4。第一区域a1和第三区域a3与第二区域a2相邻。
[0103]
还参考图5。所述确定包括在分布在区域a1至a3中的多个采样点mp1至mp8处以及区域的边界处对推进容量进行采样。因此，每个采样点在相应的预定发动机速度下。在该示例中，推进容量包括两部分：发动机扭矩容量和发动机功率容量。众所周知，扭矩和功率与发动机速度直接相关。在一些实施例中，仅对扭矩容量或仅对功率容量进行采样。例如，每个采样点可以在相应的预定发动机速度下，并且可以提供在相应的发动机速度下的功率容量。
[0104]
在该示例中，在每个采样点处，计算发动机扭矩容量和发动机功率容量的值，例如，如上例示。由此，可以检测扭矩的降额。降额可以被理解为对发动机操作施加的限制。扭矩降额可以是软件触发降额，或物理降额。
[0105]
软件触发降额可以是由相应车辆控制单元cuv的软件或计算机程序控制的扭矩限制。对于每个发动机速度采样点，可以通过在软件中运行功能来计算软件触发降额。
[0106]
作为示例，可以施加软件触发降额以用于发动机保护。在传感器和/或致动器出现故障或失灵的情况下，这种降额可以将扭矩限制到预定水平，该预定水平可以是预先确定的。这样的故障或失灵可能导致重要信息不可用。例如，如果排气温度传感器不工作，则可限制扭矩以避免排气歧管中的可能损坏。
[0107]
针对冷条件，可以提供软件触发降额的另一示例。从而，可以限制发动机扭矩以避免高排放和/或保护燃料喷射部件。软件触发降额的另一示例可以是由档位选择提供的扭矩限制；可以对安全燃料施加这样的限制。考虑到油或冷却剂温度，可以施加软件扭矩降额的又一示例，以保护发动机。
[0108]
物理降额可以是由环境条件施加的扭矩限制。这样的降额可能不受车辆控制单元软件的控制。可以从数学模型估算物理降额。物理降额的示例可以是例如由于故障闭环控制、致动器故障或失灵导致的低发动机升压压力。物理降额的另一示例可能是由于高海拔导致的低发动机升压压力。因此，物理降额可能是影响动力总成操作的一种或多种环境条件的结果。另一示例可能是例如由于故障闭环控制、或传感器/致动器故障或失灵导致的低燃料轨道压力。物理降额的又一示例可能是(例如由于堵塞导致的)部分故障或失灵的发动机低压系统，例如低压燃料系统。
[0109]
如上例示，在任务之前，可以使用数学模型或测试台来确定在多个模拟部件降额或故障时的可用扭矩。这些可用扭矩可以被存储为车辆控制单元cuv可访问，并且与相应的部件降额相关。由此，在任务期间，可以识别降额或故障，并且相关的可用扭矩可以由控制单元检索。
[0110]
还参考图6。对于每个区域a1至a3，扭矩容量ca1至ca3的值的计算是根据在相应区域中和在相应区域的边界处的采样扭矩容量进行的。同样，对于每个区域a1至a3，功率容量的值(未在图6中示出)的计算是根据在相应区域中和在相应区域的边界处的采样功率容量进行的。对于每个区域，扭矩和功率容量以百分比表示。
[0111]
应当注意，操作区域a1至a3的推进容量的计算可以由相应的车辆控制单元cuv来完成。在做出这样的确定时，所计算的推进容量可以被传送到中央控制单元cuc。在替代实
施例中，所收集的操作数据可以被发送到中央控制单元cuc，并且操作区域a1至a3的推进容量的计算可以由中央控制单元cuc来完成。
[0112]
在该实施例中，推进容量操作区域还包括具有发动机2的发动机制动的区域(未示出)。
[0113]
应当注意，在本发明的实施例中，推进容量可以包括发动机扭矩容量但不包括发动机功率容量，或者反之。还应当注意，本发明适用于其他类型的驱动装置2，诸如电动机。对于任何类型的驱动装置2，可以有两个、三个或更多个操作区域。每个操作区域可以覆盖驱动装置的转速的相应区间。可以针对每个操作区域确定推进容量。例如，对于电动机，可能有两个操作区域。
[0114]
该方法还包括将操作区域推进容量ca1至ca3映射s3、s5、s7、s9、s10到一个或多个预期任务阶段ms1至ms12。从而，基于相应车辆的位置和行进方向来确定相应车辆1、1b的一个或多个预期任务阶段ms1至ms12。在该实施例中，一个或一些任务阶段被视为预期任务阶段，例如相应车辆所处的任务阶段，和/或被视为下一个即将到来的任务阶段。然而，在一些实施例中，所有任务阶段都被视为预期任务阶段。
[0115]
上表1中的每个容量阈值ta至tak提供了在任务阶段ms1至ms12中的一个阶段中的操作区域推进容量ca1至ca3中的一个容量的下限。因此，对于操作区域a1至a3和任务阶段ms1至ms12的每个组合，容量阈值ta至tak如上表1所示。即，每个任务阶段对于每个操作区域a1至a3都具有相应的阈值容量。当将推进容量ca1至ca3映射到预期任务阶段ms1至ms12时，将推进容量与预期任务阶段的相应容量阈值进行比较。
[0116]
相应车辆1、1b根据所述映射来控制。如下例示，该控制可涉及根据所述映射来限定或改变相应车辆的速度曲线。所述控制还可涉及终止车辆的任务。
[0117]
例如，如果预期任务阶段是第一任务阶段msl(其包括车辆的装载程序)，并且如果第一区域a1中的推进容量cal低于第一容量阈值ta(表1)，则车辆控制可涉及避免s4装载程序。由此，可以终止车辆的任务。第一容量阈值ta作为预期任务阶段ms1中的第一区域推进容量ca1的下限的基础可以是，与车辆的起步机动相关的第一区域a1中的推进容量ca1在装载任务阶段ms1中尤为重要，在此装载任务阶段中，车辆预期将满载起步。
[0118]
如果例如预期任务阶段ms7是包括车辆的卸载的阶段，并且如果第一区域a1中的推进容量ca1高于第二容量阈值ts(表1)，则根据所述映射控制车辆1可以包括实现卸载，即，用其执行卸载。然而，如果第一区域a1中的推进容量ca1低于第二容量阈值ts，则在该示例中避免s6卸载。应当注意，第二容量阈值ts可以低于第一容量阈值ta。原因可能是第一区域推进容量ca1在卸载阶段ms7中不如在装载阶段ms1中重要，因为车辆预期将空载起步，这比满载起步需要的能量少。因此，在卸载任务阶段ms7中，第一区域推进容量ca1可以低于装载任务阶段ms1中的第一区域推进容量ca1的第一容量阈值ta。
[0119]
在一些实施例中，如果预期任务阶段ms2、ms4、ms6是包括正在装载车辆和上坡道路坡度的任一个任务阶段，并且如果第二区域a2中的推进容量ca2低于第三容量阈值te、tk、tq(表1)，则根据所述映射控制车辆1包括终止任务，或在预期任务阶段ms2、ms4、ms6中降低s8车辆速度。第三容量阈值te、tk、tq作为上坡和装载任务阶段ms2、ms4、ms6中的第二区域推进容量ca2的下限的基础可以是，第二区域a2中的包括车辆的最大扭矩的推进容量ca2在其中需要车辆高扭矩的所述任务阶段ms2、ms4、ms6中尤为重要。
[0120]
应当注意，如果第二区域a2中的推进容量ca2高于第三容量阈值，则第一区域a1中的降低的容量ca1可能不会不允许车辆执行上坡和装载任务阶段ms2、ms4、ms6。还应当注意，如果第一区域a1中的推进容量ca1高于第一容量阈值，则第二区域a2中的降低的容量ca2可能不会不允许车辆执行装载阶段ms1。
[0121]
在另一示例中，如果预期任务阶段ms3、ms8、ms10、ms12是包括下坡道路坡度的任务阶段，并且如果发动机制动区域中的发动机制动推进容量低于第四容量阈值，则在车辆的负载高于负载阈值的情况下，可以调节或终止s11车辆1的任务。然而，如果车辆的负载低于负载阈值，则可以执行s12预期任务阶段ms8、ms10、ms12。
[0122]
在终止的情况下，在装载车辆的下坡阶段，由于发动机制动容量降低，所以可以使车辆停驻(standing)。优选地，使车辆在停止之前驶离道路，例如驶入单独区域。在一些示例中，可以使用车辆的行车制动器(service brake)进一步驱动车辆，以补偿发动机制动容量的损失。这种机动可以由中央控制单元cuc基于车辆的当前位置、其他车辆的位置和/或机动中涉及的风险(诸如行车制动器过热)来控制。
[0123]
在本发明的实施例中，如果车辆1中的第一个被控制以改变其任务，例如通过改变其速度曲线或通过终止其任务而改变其任务，则可以根据第一车辆的改变的任务来控制其余车辆1b中的至少一个车辆。因此，可以根据第一车辆的操作区域推进容量ca1至ca3到第一车辆的预期任务阶段的映射，来控制其余车辆1b。因此，例如，如果在上坡装载阶段以降低的速度控制第一车辆，则也可以以降低的速度控制其余车辆1b。
[0124]
参考图7，其描绘了根据本发明的更一般实施例的方法中的步骤。该方法包括控制车辆以执行包括多个阶段的任务，车辆包括动力总成，该动力总成包括至少一个驱动装置。该方法还包括在任务期间收集s1与动力总成的操作相关的操作数据。该方法还包括确定s101预期任务阶段。该方法还包括根据操作数据来确定s2在驱动装置的至少两个不同操作区域中的推进容量。该方法还包括将操作区域推进容量映射s301到预期任务阶段。该方法还包括根据所述映射来控制s401车辆。
[0125]
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内做出许多修改和变型。