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CN107428246A - 控制车辆的方法 - Google Patents

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CN107428246A
CN107428246A CN201580076066.1A CN201580076066A CN107428246A CN 107428246 A CN107428246 A CN 107428246A CN 201580076066 A CN201580076066 A CN 201580076066A CN 107428246 A CN107428246 A CN 107428246A
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vehicle operating
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塞缪尔·雅各布松
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Volvo Truck Corp
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Abstract

本发明提供一种控制车辆的方法,该车辆具有多个车轮(2)、发动机(1)和用于选择性地将所述发动机(1)连接至多个车轮(2)的离合器(3),所述方法包括接收(S1)表示所述发动机(1)的所需输出扭矩的扭矩控制信号和观察(S3)第一车辆运行参数的值,该第一车辆运行参数是车辆速度或表示所述车辆速度的参数,其特征在于,如果所接收到的扭矩控制信号表明所需发动机扭矩为最小或低于第一阈值(S2)且所观察到的第一车辆运行参数值超过第二阈值(S4),则控制(S5)所述离合器(3)以使其接合;在控制(S5)所述离合器(3)以使其接合的步骤之后,执行(S7)所述离合器(3)的测试分离,包括使所述离合器(3)至少部分地分离;观察(S8)第二车辆运行参数响应于所述测试分离的表现;和至少部分地基于对所述第二车辆运行参数的表现的观察(S8),来确定(S9、S11)是否控制所述离合器(3)以使其重新接合或分离。

Description

控制车辆的方法
技术领域
本发明涉及一种控制车辆的方法,该车辆具有多个车轮、发动机和用于选择性地将发动机连接至多个车轮的离合器,所述方法包括接收表示发动机的所需输出扭矩的扭矩控制信号以及观察第一车辆运行参数的值,该第一车辆运行参数是车辆速度或表示车辆速度的参数。
背景技术
车辆(特别地,如果该车辆为重型车辆,如卡车或公共汽车)在不受驾驶员完全控制的情况下移动可能造成相当大的损坏、伤害和/或伤亡。可能不仅对人和外界事物,还对车辆本身造成损坏,例如,有害的速度对离合器盘和变速箱轴承等的损坏。车辆失控的情形可能在许多种情况下出现。例如,车辆可能在发动机怠速但没有激活驻车制动器的情况下停在道路的向下斜坡上。如果在这种情形下驾驶员未控制车辆,则该车辆可能由于重力和道路的倾斜而自己开始滚动。驾驶员没有控制的原因例如可能是他/她犯了急病而不能控制车辆,或者他/她因疏忽而未对车辆的运行给予他/她所应有的关注。驾驶员甚至可能已经离开了车辆。
因此,希望提供一种在车辆不受驾驶员完全控制的情况下移动的情形下降低损坏、伤害和伤亡风险的方案。
发明内容
本发明的目的是减小驾驶员未完全控制移动车辆的情形下的损坏或伤害。
此目的通过如下一种控制车辆的方法来实现,该车辆具有多个车轮、发动机和用于选择性地将所述发动机连接至多个车轮的离合器,该方法包括:
-接收表示所述发动机的所需输出扭矩的扭矩控制信号;和
-观察第一车辆运行参数的值,该第一车辆运行参数是车辆速度或表示所述车辆速度的参数,
-其特征在于,
-如果所接收到的扭矩控制信号表明所需发动机扭矩为最小或低于第一阈值且所观察到的第一车辆运行参数值超过第二阈值,则控制所述离合器以使所述离合器接合,
-在控制所述离合器以使所述离合器接合的步骤之后,执行所述离合器的测试分离,包括使所述离合器至少部分地分离;
-观察第二车辆运行参数响应于所述测试分离的表现;以及
-至少部分地基于对所述第二车辆运行参数的表现的观察,来确定是否控制所述离合器以使所述离合器重新接合或分离。
应理解,众所周知,根据车辆和动力传动系(driveline)类型,发动机能够连接至某些车轮或所有车轮,例如两个、四个或更多个车轮。
还应理解,扭矩控制信号能够由用于控制发动机输出扭矩的扭矩控制装置提供。该扭矩控制装置可以是任何适当类型的,例如适于由驾驶车辆的人员操纵的加速器踏板。接收表示所需发动机输出扭矩的扭矩控制信号的步骤可通过确定所需发动机扭矩的值来实现。
优选地,离合器能够被控制成提供在完全接合与完全分离之间的各种程度的接合。更具体地,离合器能够提供从完全分离朝着完全接合的逐渐增加程度的接合,或反过来。
优选地,如果所接收到的扭矩控制信号表明所需发动机扭矩为最小或低于第一阈值且所观察到的第一车辆运行参数值超过第二阈值则控制所述离合器以使所述离合器接合的步骤包括:使离合器完全接合。优选地,确定是否控制所述离合器以使所述离合器重新接合或分离的步骤包括:确定是否控制所述离合器以使所述离合器重新完全接合。优选地,所述步骤包括:确定是否控制所述离合器以使所述离合器完全分离。
第一车辆运行参数可以是车辆速度或表示车辆速度的参数,例如,能够根据其确定车辆速度的参数。例如,第一车辆运行参数能够与车辆速度成比例,例如,它可以是功能性地设置在车辆的离合器与车轮之间的变速器的输入轴或中间轴的旋转速度。当第一车辆运行参数是表示车辆速度的参数时,优选地,第一车辆运行参数与车辆速度成正例。优选地,当第一车辆运行参数是表示车辆速度的参数时,第一车辆运行参数至少在离合器分离时表示车辆速度。应理解,当第一车辆运行参数是变速器的输入轴或中间轴的旋转速度时,当然也能基于所述输入轴速度和由变速器提供的当前传动比来确定车辆速度。
在一些实施例中,控制所述离合器以使所述离合器接合的步骤取决于发动机扭矩是否最小。应理解,最小发动机扭矩是从最小扭矩到最大扭矩的发动机扭矩区间中的最低发动机扭矩。该最小发动机扭矩可以是零发动机扭矩。
在一些实施例中,控制所述离合器以使所述离合器接合的步骤能够取决于所需发动机扭矩是否低于第一阈值。优选地,该第一阈值是预先确定的。该第一阈值可以比零大。然而,优选的是,该第一阈值足够低,以给出所述扭矩控制装置未被车辆的驾驶员操纵的指示。
优选地,第一车辆运行参数的第二阈值是预先确定的。如下文所述,它可以被选择得足够高以给出车辆正在移动的清晰指示,以及被选择得足够低以提供本发明的降低损坏和伤害风险的效果。
因此,根据所接收到的扭矩控制信号和对第一车辆运行参数的观察值,控制所述离合器以使所述离合器接合。在执行离合器测试分离之后,响应于该测试分离来观察第二车辆运行参数的表现。在离合器测试分离期间,离合器可以是半接合的,这可足以提供第二车辆运行参数的可观察的变化。
如下所述,可以重复所述测试分离,但优选地,在根据所接收到的扭矩控制信号和第一车辆运行参数的观察值进行的离合器接合与第一个后续的离合器测试分离之间,离合器接合状态不变化。
第二车辆运行参数可以是车辆速度或表示车辆速度的参数。如稍后所述的,在一些实施例中,第二车辆运行参数可以是发动机速度或表示发动机速度的参数。
在一些实施例中,第二车辆运行参数等同于第一车辆运行参数,在其它实施例中,第二车辆运行参数不等同于第一车辆运行参数。优选地,在第二车辆运行参数是表示车辆速度的参数时,第二车辆运行参数至少在离合器分离时表示车辆速度。与第一车辆运行参数类似,第二车辆运行参数可以是能够根据其确定车辆速度的参数。例如,第二车辆运行参数能够与车辆速度成比例,例如与车辆速度成正比。
应理解,观察第一车辆运行参数的值和观察第二车辆运行参数的表现例如可以包括:在控制器中记录第一车辆运行参数和第二车辆运行参数的值。另外,这种观察可以包括从一个或多个传感器接收参数值,和/或至少部分地根据从一个或多个传感器接收的信号来计算所述参数值。
观察第二车辆运行参数的表现的步骤优选在离合器的测试分离期间进行,即,在离合器至少部分分离时进行。所述表现可以包括响应于该测试分离或由于该测试分离而引起的第二车辆运行参数的响应或变化。
确定是否控制所述离合器以使所述离合器重新接合或分离的步骤可以包括:确定是否控制所述离合器以使所述离合器完全分离。
如果所接收到的扭矩控制信号表明所需发动机扭矩为最小或低于第一阈值且所观察到的第一车辆运行参数值超过第二阈值,这表明车辆正在移动而加速器踏板未被踩下,进而表明驾驶员未控制车辆。通过控制离合器以使所述离合器接合,发动机会连接至车轮,提供车辆的发动机制动,由此降低失控的车辆产生损坏或伤害的风险。
另外,包括离合器测试分离和观察第二车辆运行参数的表现的后续测试序列阻止车辆从发动机制动模式变成发动机推进车辆的模式,例如,由于车辆进入了道路的水平部分或倾斜部分。因此,本发明不仅提供通过发动机制动来降低处于下坡中的失控车辆的速度,还基于上述测试序列通过阻止车辆的发动机推进来降低在随后的水平道路部分或上坡中的车辆速度。因此,进一步降低了失控的车辆所引起的损坏或伤害的风险。
应当提及,众所周知,例如为车辆慢行(creeping)或滑行(coasting)模式提供取决于离合器操作的车辆速度。例如,US2011136620A1公开了一种节油起/停系统,在车辆滑行状况期间,离合器被分离,以减少从车轮到停机的发动机的扭矩。US5928110和US5062049还涉及特定车辆状况下的离合器操作。然而,本发明涉及这些已知方案中未解决的降低由失控的车辆引起的损坏和伤害的问题,并提供了使用离合器控制来限制车辆速度而不是保持车辆速度。例如,本发明的离合器测试分离提供了新颖的并且有创造性的、简单有效的方式来确定限制车辆速度的进一步离合器控制。
优选地,观察第二车辆运行参数的表现包括观察是否存在第二车辆运行参数的变化。观察是否存在这种变化会提供一种确定车辆是处于发动机制动模式还是发动机推进模式的可靠方式。这种观察可以包括观察第二车辆运行参数的变化率,即,时间导数。例如,该观察可以包括在离合器测试分离期间记录第二车辆运行参数的第一值和第二值,其中,在记录第一值之后记录第二值,并通过将第一值与第二值之间的差值除以第一值记录与第二值记录之间的时间间隔来确定近似的第二车辆运行参数时间导数。
优选地,观察第二车辆运行参数的表现包括观察第二车辆运行参数的变化是正的还是负的。这通过监测所述离合器测试分离期间的第二车辆运行参数而提供了确定来自发动机的净扭矩是正的还是负的。因此,能够明确而可靠地识别发动机推进模式。
优选地,第二车辆运行参数是车辆速度或表示车辆速度的参数,并且,确定是否控制所述离合器以使所述离合器重新接合或分离的步骤包括:如果观察到第二车辆运行参数在减小,则确定控制所述离合器以使所述离合器分离。这提供了一种简单策略:即,如果车辆速度降低,则将车轮与发动机分离,否则,将车轮重新接合至发动机动力传动系。如果观察到第二车辆运行参数在增大或保持不变,则能够确定控制所述离合器以使所述离合器重新接合。车辆速度或表示车辆速度的参数提供了用于离合器控制决策的指示,这比某些其它车辆运行参数(例如,发动机扭矩)更可靠。由于摩擦、附加载荷等,发动机扭矩的精度可能较差。
在一些实施例中,第二车辆运行参数是发动机速度或表示发动机速度的参数,并且确定是否控制所述离合器以使所述离合器重新接合或分离的步骤包括:如果观察到第二车辆运行参数在增大,则确定控制所述离合器以使所述离合器分离。如果观察到第二车辆运行参数在减小或保持不变,则确定控制所述离合器以使所述离合器重新接合。发动机速度(即发动机的旋转速度)或表示发动机速度的参数的使用为离合器控制决策提供了作为基础的有利替代方案。例如,在离合器测试分离中,当发动机速度降低时,例如降低至怠速速度时,这表明车辆仍处于发动机制动模式中,应当使离合器重新接合。在离合器测试分离中,当发动机速度升高时,例如升高至怠速速度时,这表明车辆由发动机推进,应当使离合器完全分离。表示发动机速度的参数可以是能够根据其确定发动机速度的参数。例如,第二车辆运行参数能够与发动机速度成比例,例如成正比。优选地,在第二车辆运行参数是表示发动机速度的参数时,第二车辆运行参数至少在离合器分离时表示发动机速度。
优选地,所述方法包括重复执行离合器的测试分离、观察第二车辆运行参数的表现、和确定是否控制所述离合器以使所述离合器重新接合或分离的步骤,直到确定应控制所述离合器以使所述离合器分离。因此,重复上述测试序列提供了车辆处于发动机制动模式中时的有效监测,并且在确定车辆进入发动机推进模式时能够执行完全的离合器分离。上述测试序列的重复能够周期性地进行,例如以预定的时间间隔。因此,能够执行离合器的平滑的周期性半分离。
优选地,所述方法包括观察发动机速度,其中,如果发动机速度低于第三阈值,则实施执行所述离合器的测试分离、观察第二车辆运行参数的表现和确定是否控制所述离合器以使所述离合器重新接合或分离的步骤。因此,上述测试序列的执行取决于发动机速度低于第三阈值。由于这使得如果发动机速度本身清晰地表明车辆处于发动机制动模式中,例如,如果发动机速度较高,则使得执行上述测试序列不是必要的,所以这是有益的。发动机速度的第三阈值优选是预先确定的。第三阈值可以稍高于发动机怠速速度。因此,当发动机速度呈现下降至第三阈值时,这能够表明车辆将要退出发动机制动模式,并且能够执行测试序列以确认这种假设。
优选地,离合器的测试分离包括根据斜坡函数(ramp function)来使离合器分离。因此,离合器接合能够逐步地减小,直到出现第二车辆运行参数的可观察的变化为止,这使得能够在不必要分离所述离合器的情况下执行测试序列。
上述目的还通过根据权利要求12所述的计算机程序、根据权利要求13所述的计算机可读介质、根据权利要求14所述的控制器以及根据权利要求15所述的车辆来达到。
附图说明
下面,将参考附图来描述本发明的实施例,其中:
图1示出了车辆的局部剖面侧视图;
图2示出了图1中的车辆的部件的框图;
图3示出了图1中的车辆在具有变化的斜度的道路上的侧视图;
图4示出了根据本发明的实施例的、用于控制图1中的车辆的方法的流程图;并且
图5示出了表示图4所示的方法期间的车辆的两种状况的图解。
具体实施方式
图1示出了具有内燃机的卡车形式的车辆。如图2所示,发动机1通过离合器3和手自一体变速器4连接至一对后轮2。更具体地,变速器4布置成提供根据车辆运行情形而选择的多个不同传动比。离合器3连接至变速器输入轴401和发动机1的曲轴101,变速器4通过变速器输出轴402连接至后轮2。在变速器中,中间轴403适于连接该输入轴401和输出轴402。离合器3布置成将发动机1选择性地连接至后轮2。离合器3能够提供从完全分离朝着完全接合的逐渐增加程度的接合,或反过来。
该车辆还包括适于执行下述方法中的步骤的控制器5。该控制器5适于从用于控制发动机输出扭矩的扭矩控制装置6接收扭矩控制信号。扭矩控制装置6被提供为可由车辆的驾驶员控制的加速器踏板的形式。控制器5适于基于加速器踏板6的信号来确定所需发动机扭矩的值。
控制器5还适于从用于控制变速器4的变速器控制装置7接收变速器控制信号。变速器控制装置7被提供为可由车辆的驾驶员控制的变速杆的形式。使用该变速器控制装置7,驾驶员能够选择四种变速器模式(即,倒档、空档、自动档和手动档变速器模式)之一。
控制器5还适于确定发动机1的旋转速度。此外,控制器5适于确定车辆的速度。众所周知,这基于来自布置在变速器输出轴402处的车辆速度传感器8的信号而确定。替代地,能够以一些其它适当的方式来确定车辆速度,例如,基于来自全球定位系统(GPS)装置的输入。另外,控制器5适于借助布置在变速器中间轴403处的中间轴传感器9来确定变速器中间轴403的速度。
控制器5适于至少部分地基于来自变速器控制装置7的数据以及所需发动机扭矩、发动机速度和车辆速度的值来控制离合器3和变速器4。
参考图3,将对车辆下坡的情形及根据本发明实施例的用于降低这种情形下的损坏或伤害风险的方法进行描述。在位置A,车辆正停在道路的向下斜坡上。发动机正在运行,且变速器控制装置7处于自动手动变速器模式的任意位置上。另外,车辆的驻车制动器未被激活。扭矩控制装置6未被操纵,即,需要零发动机扭矩。
所述车辆处于位置A的情形的原因例如可以是驾驶员犯了急病且无法控制车辆。另一原因可以是驾驶员因疏忽而未对车辆运行给予完全的关注;驾驶员甚至可能已经离开车辆。
由于该向下的斜坡,车辆开始沿着该斜坡向下移动。应当注意,在典型的自动变速器或手自一体变速器中,如果车辆静止且驾驶员的脚制动踏板被松开,那么,如果变速器控制装置7处于自动手动变速器模式的任意位置,则离合器3被控制以部分地接合。
再参考图2和图4。根据本发明的该实施例的方法包括从扭矩控制装置6接收(S1)扭矩控制信号。控制器5基于该扭矩控制信号来确定所需发动机扭矩的值,并确定(S2)所需发动机扭矩是否大于零。如果所需发动机扭矩为零,则控制器5观察(S3)第一车辆运行参数(在本实例中是车辆速度)的当前值。
如果车辆速度大于零(S4),则控制器5控制(S5)所述离合器以使所述离合器完全接合。这将通过发动机制动为车辆下坡的速度提供限制,从而降低损坏或伤害的风险。
在离合器接合之后,控制器5监测发动机速度,并将发动机速度与发动机速度阈值(这里也称作第三阈值)进行比较。在本实例中,在图3的位置B处,车辆已经进入道路的梯度小于位置A的部分。因此,发动机速度在位置B处降低。如果控制器确定(S6)发动机速度低于第三阈值,则控制器5执行如下的测试序列:
再次参考图5。在时刻t1,控制器5控制(S7)离合器3以提供离合器的测试分离。因此,根据斜坡函数而使所述离合器3部分地分离。根据斜坡函数而使所述离合器部分地分离包括:逐渐降低离合器3的接合水平。
在这种部分地分离期间,控制器观察(S8)第二车辆运行参数(在本实例中是变速器中间轴403的速度)响应于上述测试分离的表现。应当注意,在其它实施例中,第二车辆运行参数可以是一些其它参数,例如变速器输入轴速度,或者它能够等同于第一发动机运行参数(在本实例中是车辆速度)。在上述离合器测试分离期间,控制器观察变速器中间轴速度是否存在变化,以及该变化是正的还是负的,即,它变大还是变小。
在这里的实例中,观察到:当离合器的逐步分离在时刻t1开始时,变速器中间轴速度增大。因此,如图5所示,离合器在时刻t2再次完全接合(S9)。原因在于,在离合器部分分离期间,表示车辆速度增大的、增大的中间轴速度表明车辆仍处于离合器完全接合时的发动机制动效果之下。这可以是因为车辆仍移动下坡的事实,如图3中的位置B处。
在预定时间周期ΔT(S10)之后,控制器在时刻t1+ΔT重复离合器3的分离(S7)和对变速器中间轴速度的观察(S8)。如果变速器中间轴速度增加,则离合器再次完全接合(S9),在又一时间周期ΔT(S10)之后,再次重复上述测试分离和观察。
在本实例中,观察到:在时刻t1+ΔT开始的离合器测试分离时,变速器中间轴速度降低,并且,在时刻t2+ΔT时,离合器完全分离(S11)。原因在于,在离合器部分分离期间表示车辆速度增大的、增大的中间轴速度表明在离合器完全接合时该车辆正由发动机1推进。这可以时因为车辆已经进入道路的水平部分(如图3中位置C)或道路的倾斜部分(如图3中的位置D)。因此,在该车辆正由发动机1推进时通过上述控制器安全地使车辆的离合器3分离(S11),减小了车辆速度,降低了由失控的车辆引起的损坏或伤害的风险。

Claims (15)

1.一种控制车辆的方法,所述车辆具有多个车轮(2)、发动机(1)和用于选择性地将所述发动机(1)连接至多个车轮(2)的离合器(3),所述方法包括:
接收(S1)表示所述发动机(1)的所需输出扭矩的扭矩控制信号;和
观察(S3)第一车辆运行参数的值,所述第一车辆运行参数是车辆速度或表示所述车辆速度的参数,
其特征在于,
如果所接收到的扭矩控制信号表明所需发动机扭矩为最小或低于第一阈值(S2)且所观察到的第一车辆运行参数值超过第二阈值(S4),则控制(S5)所述离合器(3)以使所述离合器接合,
在控制(S5)所述离合器(3)以使所述离合器接合的步骤之后,执行(S7)所述离合器(3)的测试分离,所述测试分离包括使所述离合器(3)至少部分地分离,
观察(S8)第二车辆运行参数响应于所述测试分离的表现,以及
至少部分地基于对所述第二车辆运行参数的表现的观察(S8),确定(S9、S11)是否控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合或分离。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二车辆运行参数是车辆速度、表示所述车辆速度的参数、发动机速度或表示所述发动机速度的参数。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,观察(S8)所述第二车辆运行参数的表现包括观察所述第二车辆运行参数是否存在变化。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,观察(S8)所述第二车辆运行参数的表现包括观察所述第二车辆运行参数的变化是正的还是负的。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,所述第二车辆运行参数是车辆速度或表示所述车辆速度的参数,并且,确定(S9、S11)是否控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合或分离的步骤包括:如果观察到所述第二车辆运行参数在减小,则确定(S11)控制所述离合器(3)以使所述离合器分离。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,所述第二车辆运行参数是车辆速度或表示所述车辆速度的参数,并且,确定(S9、S11)是否控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合或分离的步骤包括:如果观察到所述第二车辆运行参数在增大,则确定(S9)控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法,其中,所述第二车辆运行参数是发动机速度或表示所述发动机速度的参数,并且,确定(S9、S11)是否控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合或分离的步骤包括:如果观察到所述第二车辆运行参数在增大,则确定控制所述离合器(3)以使所述离合器分离。
8.根据权利要求1-4或7中的任一项所述的方法,其中,所述第二车辆运行参数是发动机速度或表示所述发动机速度的参数,并且,确定(S9、S11)是否控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合或分离的步骤包括:如果观察到所述第二车辆运行参数在减小,则确定控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,包括:重复(S10)执行(S7)所述离合器(3)的测试分离、观察(S8)所述第二车辆运行参数的表现、和确定(S9、S11)是否控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合或分离的步骤,直到确定(S11)应控制所述离合器(3)以使所述离合器分离。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,包括观察(S6)所述发动机速度,其中,如果所述发动机速度低于第三阈值,则实施执行(S7)所述离合器(3)的测试分离、观察(S8)所述第二车辆运行参数的表现、和确定(S9、S11)是否控制所述离合器(3)以使所述离合器重新接合或分离的步骤。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,所述离合器(3)的所述测试分离(S7)包括根据斜坡函数使所述离合器(3)分离。
12.一种计算机程序,所述计算机程序包括程序代码,当所述程序在计算机上运行时,所述程序代码执行根据权利要求1-11中的任一项所述的步骤。
13.一种计算机可读介质,所述计算机可读介质携载有包括程序代码的计算机程序,当所述程序产品在计算机上运行时,所述程序代码执行根据权利要求1-11中的任一项所述的步骤。
14.一种控制器,所述控制器被配置成执行根据权利要求1-11中的任一项所述的方法的步骤。
15.一种车辆,所述车辆包括根据权利要求14所述的控制器。
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