1.本实用新型涉及自动控制机动车辆以减少生态影响，特别是对于城市中心的交通。


背景技术：

2.交通量增加，环境法规加严，使得对减少机动车辆排放量的要求日益提高。这特别适用于因交通信号灯和交通堵塞而频繁走走停停状况的城市中心的交通。
3.尽管减少单位行驶距离的燃料消耗仍是重点，但是现在越来越重要的是减少对居民和环境有害的特定废气组分，例如氮氧化物、二氧化碳和微粒；城市边界或特定城市区域内的这些组分的监管限制变得越来越严格。
4.车辆的控制方法是已知的，其主要考虑经济标准。这种控制主要由车辆驾驶员发起，然后自动进行。这种已知的控制系统通知例如每公里行驶距离燃料的消耗量。因此，车辆的驾驶员被通知燃料消耗量，以改变他的驾驶方式，使其是生态的，同时具有经济意义。类似地，越野车司机也被通知如何在野外或城市交通中最经济地驾驶他的车辆。
5.向车辆提供开关单元以设置期望的车辆驾驶速度也是已知的。这可以适用于城市内外范围的驾驶。通过控制发动机和/或齿轮来保持确定的速度是决定性的目标。通过控制至发动机的燃料流量来实现发动机的控制。这种控制的重要方面不是生态方面，而是保持车辆确定的速度，无论是由于通过容易发生事故的道路或在城市内行驶时避免噪音和类似的不便时的速度限制。除了发动机和齿轮的控制之外，不考虑车辆的其他组件。
6.根据预定义的开关周期来设置有效的驾驶模式的开关系统也是已知的，其适应于某种内燃机的个性特征，其通过电子开关系统优化与发动机的运行相关的个性集合(例如个性集合的附加冷却)。
7.de 101 38 119公开了一种具有用于选择驾驶方式的手动操作开关的机动车辆中的电子可控传动系。
8.专利de 102 53 809公开了一种机动车辆的驱动单元的控制，该机动车辆具有用于选择不同动力的驾驶方式的手动操作的开关单元。
9.然而，缺少的是考虑影响机动车辆的排放和燃料消耗的所有方面的在例如城市边界内控制驾驶的简单方法。到目前为止，一辆汽车的司机独自一人，必须依靠他的经验以帮助在城市内以有意义的生态和经济的方式驾驶。


技术实现要素：

10.因此，本实用新型的一个目的是提供自动和有效的控制系统以改善在操作机动车辆时的经济和生态条件。
11.该目的通过如独立权利要求中所限定的本实用新型来实现；在从属权利要求中限定了本实用新型的实施例。
12.本实用新型与已知的现有技术根本不同。本实用新型的目的不是将速度控制在通
常情况下，或提供普遍适用的驾驶周期，而是控制和影响机动车辆中可用的所有可能的集合，以实现例如城市内的生态驾驶模式，同时具体观察城市内的交通情况。这不仅通过影响内燃机的运行特性来实现，而且通过影响到生态影响和能源消耗的其他组件实现，还涉及电动汽车和混合动力汽车。
13.本实用新型包括：检测装置，所述检测装置用于检测所述机动车辆行驶所在的地理区域的环境条件；
14.控制单元，所述控制单元用于当检测到的所述环境条件指示需求或需要减小生态影响的驾驶时，向所述机动车辆的所有或大部分组件自动提供控制信号以具有减少生态影响的运行。
15.在优选的方面，本实用新型提供了一种自动生态控制单元，其通过测量或感测机动车辆正在行驶的区域的生态条件来激活。这样的控制也可以通过在进入城市时从传感器接收的无线电信号或光信号来激活。在另一方面，使用设在仪表板或机动车辆的方向盘上的手动操作开关来激活这种控制。
附图说明
16.图1是根据本实用新型的实施例的用于车辆的组件的控制系统的示意图。
17.图2示出了基于微处理器的图1的控制系统的示例实施例。
18.图3示出了基于数字集成电路的图1的控制单元3的示例实施方式。
具体实施方式
19.本实用新型提供了一种车辆，当在城市或大体相似的交通情况下驾驶时，其可以自动控制与生态驾驶方式相关的车辆的所有集合，使得车辆以降低生态影响行驶并降低能量消耗。
20.关于能量消耗的降低，应注意的是，这一方面与内燃机和电力驱动有关，两者都最终依赖于碳氢化合物一次能源及其具有生态破坏性的组件。此外，对于电力驱动，在电池和蓄电池的容量有限的情况下，实现大的行驶距离对能量消耗是至关重要的。
21.为了减少生态影响和降低能量消耗，需要对发动机在汽油消耗量、油
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汽比、内燃条件、每分钟转数、冷却或齿轮位置等方面进行控制，以在实际驾驶情况下实现最小的生态排放和汽油消耗。这意味着，另外，悬架和轮胎压力被控制为使得道路上的轮胎的滚动阻力最小化，从而将前照灯从远光切换到近光，并且降低了空调。所有这些措施都有助于实现控制车辆以确保尽量减少生态影响和能源消耗的目标，特别是在城市内驾驶时。显然，可以以这种方式控制的集合的数量取决于相应汽车的构造，因此可以变化。例如，在具有自动变速器的车辆中，发动机和齿轮的转速可以相互适应，从而实现最小化生态影响和能量消耗的目标。在手动换档变速器的情况下，仪表板上可能会显示一个指示，用于选择尽量减小生态影响和能量消耗的齿轮。
22.在城市范围内驾驶汽车时，如果寻求最小的生态影响和能源消耗来满足限制性的生态要求，那么特定驾驶状况需要很平衡的驾驶模式。这样的驾驶状况在城外很少遇到。当在城里的交通信号灯前面或在城镇外面的施工现场的，或者靠近铁路交叉口或类似的情况下停车时，从生态和经济的角度来看，关闭发动机都可能是值得推荐的。这种情况也可能发
生速度限制、加速和交通堵塞等。
23.另外，通过控制火点、改变燃料-空气比以使有害气体的排放最小化，直接关闭特定气缸等、或通过修改发动机的电子控制箱中的软件，有助于本实用新型的目标，这是由于加速或延迟点火(相对于活塞冲程的提早或延迟的点火时间，分别在到达内燃机的运行循环内的活塞的上死点之前或之后)可以显著地影响燃料消耗量。众所周知，轮胎的滚动阻力尤其取决于轮胎压力。
24.图1示意性地示出了根据本实用新型的实施例的与车辆的组件相关的控制系统。该图示出了开关单元1，开关2，控制单元3，控制元件或致动器4a-4e，仪表板6，变速箱7，轮胎8，悬架9，牵引装置(内燃机或电动机或混合电机)10，照明系统11，点火装置12，空调设备13，环境传感器14，外部通信装置15和无线电和光信号接收器16。
25.开关单元1通信连接到手动开关2(其优选地安装在仪表板6上)、环境传感器14、外部通信装置15和无线电或光信号接收器16。从连接的组件接收到的信号由开关单元1处理以激活控制系统3。在替代实施例中，也可以在控制系统3中直接或部分地接收和处理信号。
26.控制单元3至少向机动车辆的下列组件提供控制信号：
27.控制元件4e，以控制照明系统11；
28.控制元件4d，其控制变速箱7；
29.控制元件4c，其控制牵引装置10和点火装置12；
30.控制元件4a，4b，其控制悬架9和轮胎8；
31.控制元件(未示出)，其控制空调设备13。
32.控制单元3自动影响机动车辆中产生或消耗能量的全部或大部分组件，以减少生态影响和能量消耗，和/或将排放物保持在容许范围内。因此，驾驶员不再需要专门知识、专心和注意力来实现这一目标。
33.控制单元3可以被实施为专用硬件(例如，专用集成电路)或者作为专用处理器中的或在已经用在机动车辆中的处理器中的软件。
34.为了自动控制所有相关参数，可以以不同的方式激活控制单元3。
35.在一个优选实施例中，机动车辆设置有用于捕获的图像(计算机)的图像捕获设备(照相机)和处理设备，以检测车辆当前在城市环境中是否行驶并且由此激活控制单元。图像相关设备可以是环境传感器14的一部分或与机动车辆中的其它功能共享。
36.在另一个优选实施例中，确定车辆当前是否在城市环境中行驶可以通过将当前gps车辆位置与车载导航系统的地图进行比较来实现。
37.在另一个优选实施例中，机动车辆设置有特定环境传感器，用于测量当前环境条件，例如有害气体和/或微粒的浓度；如果这种条件接近或超过监管限制，则控制单元控制燃烧过程以减少这些气体的排放和/或控制制动系统以减少磨损。一方面，控制单元可以指示将更多量的补偿剂(例如尿素)添加到排气系统以减少有害气体。
38.在另一个优选实施例中，机动车辆设置有外部通信装置15来接收例如来自外部监视器或数据库的环境数据、有害气体或微粒的当前局部浓度，以在临界当前环境情况下激活控制单元3。
39.在另一个优选实施例中，控制单元3可以指示车载导航系统提供替代路线，以便避免具有临界环境情况的区域。
40.在另一个实施例中，开关2设置在机动车辆的仪表板6或方向盘上，并手动操作以激活控制单元3。为了集中设置市中心操作，手动操作的开关2可以被标记一个大的“c”或标签“城市”。
41.在另一个实施例中，机动车辆可以设置有接收元件16，用于接收由安装在城市入口处的设备发射的无线电信号或光信号，以激活控制单元并且在离开城市区域时使其停用。
42.当离开内市中心交通区域时，可以再次停用根据本实用新型的控制系统。这也可以在超过在市中心允许的速度时通过停用市中心控制功能来实现，与速度控制系统类似，也可以通过将所有功能单元恢复到已经切换到市中心运行之前的正常运行来实现。
43.图2示出基于微处理器200的图1中控制单元3的示例实施例。
44.待被控的车辆组件/集合体201至206借由模拟-数字、数字-模拟转换器 adc 201a至206a连接到公共数字总线210。微处理器200连接到存储器200a、数字总线210和数字总线220。
45.组件201可对应图1中的悬架9，连同相关的驱动器4a；组件202可对应图1中的档位7，连同相关的驱动器4d。组件203可以对应图1中的模拟开关 2，其可以由用户或接收的无线信号操作运行。在各自组件201至206中的传感器提供模拟信号以指示组件的运行状态，该状态表征了组件的环境影响。
46.如上文所述，指示运行状态的信号和生态影响的信号可以是目前的能量消耗、燃料消耗、污染物排放、每分钟转数、轮胎压力、组件的当前运行水平等。
47.通过adc转换器201a至206a将模拟信号转换成数字数据。adc转换器可以由控制单元3的一部分实现，或者各自组件201至206的一部分实现。
48.方框231、232、233代表环境参数的传感器，其数字化的数据借由数字总线220提供给微处理器200。方框231可对应图1中用于环境参数(例如，环境温度、气压、湿度等)的外部物理传感器14。方框232可对应互联网访问的无线通信模块，以及方框233可对应位置信息的gps接收器。其他传感器可连接到数字总线，例如外部控制信号的无线电接收器、测量空气污染的传感器或对本地环境进行成像的数码相机。
49.微处理器200可借由推模式或拉模式中的数字总线210或220接收数字化的数据并且将控制信号提供给组件201至206。数字存储器200a可以按时间顺序存储从组件201至201接收的生态状态数据和从方框231至233接收的环境数据，以进一步处理。
50.图3示出了基于数字集成电路的图1的控制单元3的示例实施方式。
51.待控制的车辆组件/集合体201至206通过模拟-数字、数字-模拟转换器 adc 201a至206a与开关单元510连接。开关单元510顺序地将每一个组件连接到eco控制电路514，eco控制电路514接收组件数字化的生态状态信号并且将生态控制信号提供给组件。开关单元510可以被实现为例如旋转开关或数字复接器。adc转换器可以被实现为控制单元3的一部分或者各自组件201至 206的一部分。
52.组件201可对应图1中的悬架9，连同相关的驱动器4a；组件202可对应图1中的档位7，连同相关的驱动器4d。组件203可以对应图1中的模拟开关 2，其可以由用户或接收的无线信号操作运行。在各自组件201至206中的传感器提供模拟信号以指示组件的运行状态，该状态表征了组件的环境影响。adc 转换器产生的数字数据代表传感器的模拟信号。
53.如上文所述，指示运行状态的信号和生态影响的信号可以是目前的能量消耗、燃料消耗、污染物排放、每分钟转数、轮胎压力、组件的当前运行水平等。
54.方框231、232、233代表环境参数的传感器，其数字化的数据借由数字总线220提供给eco条件电路511。方框231可对应图1中用于环境参数(例如，环境温度、气压、湿度等)的外部物理传感器14。方框232可对应互联网访问的无线通信模块，以及方框233可对应位置信息的gps接收器。其他传感器可连接到数字总线，例如外部控制信号的无线电接收器、测量空气污染的传感器或对本地环境进行成像的数码相机。
55.eco条件电路511适用于使用从诸如231、232、233的传感器接收的数字信号确定车辆当前生态环境。特别地，eco条件电路511例如从方框233的 gps接收器获取位置信息以及例如从图2中的环境传感器231或者从网上数据库的互联网访问点获得当地环境信息。
56.eco条件电路511包括确定电路使用例如gps数据和具有环境数据的(车载或远程)地图，或通过手动操作的感应开关2(图1)，或通过无线信号确定车辆是否位于生态敏感区域。如果车辆在环境敏感区域内行驶，eco条件电路将致动信号传递给开关单元510用于将组件201至206顺序连接到eco控制电路514。
57.如果确定车辆没有行驶到生态敏感区域，确定电路可确定在所行使路上是否有其他要留心的限制条件，例如限速。在这种情况下，确定电路可指示eco 控制单元根据该限制条件控制车辆的相应组件，例如发动机或档位以设定限制内的车速。可选的，eco条件电路511中的确定电路可以确定是否有可以避开生态敏感区域的可替换驾驶路线并且将相应的控制信号传送到车载导航系统 512。
58.eco条件电路511进一步连接到eco控制电路514以接收由eco控制电路当前所控制的代表组件生态状态的数字数据。可选择地，可以通过累加在累加电路513中每个组件的生态状态数据指示车辆的当前生态状态。eco条件电路511适于当所有组件已经被eco控制单元514处理或，可选地，当在累加电路513中确定的和低于预定阈值时，将端值信号传递至开关单元510。
59.如果车辆的生态状态与当前生态敏感区域的法规符合，则传输端值信号。法规可基于当局的指示，或可以在自愿基础上发展。如果确定的生态状态不能满足当前驾驶道路的生态法规，驾驶者可能在车载导航系统512中提供可选择的道路。
60.现在描述生态控制电路514的细节。
61.eco控制电路514接收从通过开关单元510顺序地连接的每个组件由传感器201等捕获并且由adc转换器开关单元数字化的生态信号。接收到的组件生态状态包括由组件内的相应传感器确定的生态地控制组件所需的所有参数(例如，当前运行水平、能量消耗等)。生态状态可以通过使用从每个组件中接收的最近运行参数确定生态状态并且将生态状态存储在eco控制单元514。
62.eco控制单元514包括确定装置以确定组件的生态状态是否在规制内或者主动限定的生态限定值内。确定装置可以是用于安装在eco控制电路514中的公共电路板上的每个组件的特定的专用集成电路(asic)。每个asic包括存储单元，例如，寄存器，以存储相应组件的生态极限值，该生态极限值由eco条件电路511确定的或者根据组件技术规格预设的，或者根据本地环境条件动态调整。可以为组件每个运行水平(例如，空调设备的水平i、ii、iii)存储生态极限值。
63.如果确定的组件生态状态超过设定的生态极限值，eco控制电路514通过开关单元510和数字总线210将相应的电子控制数据传输到组件的驱动器，使得组件在设定的生态极限值内运行。
64.eco控制电路514的基础实施方式可以对一些或所有组件使用简单的一组生态极限值。作为示例，空调设备存储的生态极限值可以仅指示“零”，使得当车辆行驶到生态敏感区域时(并且当空调设备的感测运行状态指示“运行中”时)，空调设备总是完全关闭。另一方面，风扇的生态极限值(仅有非常小的能量消耗)可以被设定为“一”使得风扇即使在生态敏感区域从不关闭。
65.在其他实施方式中，eco控制电路514可以适于一些或所有组件不同运行水平的生态极限值运行。作为示例，可以为空调设备中可用的每个冷却/加热水平设置不同的生态极限值。在这种情况下，当确定空调设备当前在高水平运行时(没有完全关闭设备)，eco控制单元可以将空调设备的运行水平降低一个(或更多个)水平。
66.eco控制电路514中使用的生态极限值可以依据例如由方框213中的传感器所确定的当前环境条件(温度、气压、污染负载、地理环境)动态设定。因此可获得生态合规(例如，能量消耗、排放性能或其他生态相关参数)，而不必关闭组件，从而降低车辆中乘客的舒适度。
67.例如，在空调设备的生态控制中，eco控制单元514可确定车辆是否行驶到有严格需求的环境敏感地区(例如，具有高污染水平的市内区域)或者不那么严格要求的地区(例如，低污染水平)。可以设定待被使用的空调设备的生态限定值，以根据不同需求控制空调设备的运行水平。
68.相似的，不同运行水平和相应的生态极限值可以设定为通过关闭发动机中的一个或多个气缸控制内燃机。
69.一旦eco控制电路514根据预设的生态极限值已经将控制信号传递到组件，相应的完成信号就被发送到eco条件电路511，以将开关单元510推进至下一个组件或在根据他们生态极限值设置完所有组件后重置开关单元。
70.可选地，由eco控制单元214控制的组件的当前生态状态可首先被传输到累加电路513，并且累加入车辆整个生态状态的指示器，又叫做生态品质因数。在根据组件对环境的影响进行求和之前，可以将权重归因于该组件的当前生态状态。
71.生态品质因数表明当前由车辆所有组件共同造成的总体环境影响。即使 eco控制电路已将各个组件设置为在其允许的生态极限值内运行，这种环境影响也可能超过允许的极限值。
72.如果eco控制电路514已经控制了所有组件之后，生态品质因数超过预定极限值，则eco条件电路511可以适于减小eco控制电路514中针对全部或部分组件设置的生态极限值。例如，可以将具有特别高的生态影响的车辆的选定部件的生态极限值设置为“零”(关闭)或减小的值(降低运行水平)。
73.eco条件电路511适于随后触发开关单元510，以将车辆的部件顺序地连接至eco控制电路514，并根据新设置的环保极限值来控制部件。如果无法进一步减少生态影响，则可以向驾驶员发出相应的警告。在混合动力牵引系统的情况下，可以在关闭内燃机的同时启动电动机。
74.开关单元510、eco条件电路511、累加电路513和eco控制电路514优选实施为一个或多个专用集成电路(asics)。
75.如上文所述，控制单元3向机动车辆的所有或一些功能组件提供信号以控制他们的运行，使得机动车辆的生态影响减少到和/或维持在可容许的极限内。机动车辆的受控参数为，例如，速度、点火点、污染负载、轮胎压力、灯开关、发动机转速、变速箱、空调、车载娱乐设备等。在混合动力驱动的情况下，可以根据当前的当地生态要求自动激活或停用电动辅助驱动。