SE534187C2 - Modul för bestämning av börvärden till ett styrsystem i ett fordon - Google Patents

Abstract

Modul för bestämning av hastighetsbörvärde vref för ett fordons styrsystem, innefattandeen inmatningsenhet anpassad för inmatning, av till exempel fordonets förare, av enreferenshastighet vset som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet Modulen omfattar - en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagnapositionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstoneen egenskap för varje vägsegment; - en processorenhet som är anpassad att beräkna vmf för fordonets styrsystem överhorisonten beroende på regler kopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisontenklassats, så att vmf ligger inom ett intervall som begränsas av vmin och vmax, där Vmin S vsfit S vmax ; och att styrsystemet reglerar fordonet enligt dessa börvärden. (Figur l)

Description

534 'IHY 2 högre hastighet än normalt. Genom att undvika onödig acceleration och utnyttja fordonets rörelseenergi kan bränsle sparas.

Om den framtida topolo gin görs känd genom att fordonet har kartdata och GPS kan sådana system göras mer robusta samt även ändra fordonets hastighet innan saker har hänt.

Till skillnad från en konstantfarthållare så kommer en farthållare för backig terräng att aktivt variera fordonets hastighet. Till exempel så kommer hastigheten innan en brant nedförsbacke att sänkas för att fordonet ska kunna utnyttja mer av den energi som kommer gratis i nedförbacken istället för att bromsa bort den. Vidare så kan hastigheten höjas innan en brant uppförsbacke för att inte låta fordonet tappa alltför mycket fart och tid.

Ett problem är att det är svårt för styrsysternet att bestämma hur mycket farthållaren skall tillåtas variera hastigheten.

Detta på grund av att externa parametrar såsom trafiksituation, förartemperanient och terräng även påverkar vilket intervall som är lämpligt för en specifik situation.

Generellt så ger ett större hastighetsintervall större bränslebesparing, men också stora hastighetsvariationer, vilka kan vara störande för övri g trafik.

I den ovan nämnda funktionen Scania Ecocruise ® finns ett hårt specificerat hasighetsintervall mellan lastbilens hastighetsgräns (som ofta är 89 km/h) och nedre hastighet som är 20 km/h under inställd farthällarhastighet, dock aldrig mindre än 60 km/h.

US-2003/0221886 avser en farthållare där hastighetsintervall sätts. Systemet kan se framåt och ta med i beräkningarna kommande nedförs- och uppförsbackar. Dokumentet innehåller emellertid inga detaljer om hur detta genomförs i praktiken.

DE-10 2005 045 891 avser ett farthållarsystem för ett fordon där ett intervall sätts inom vilket hastigheten tillåts variera. Syftet är bland annat att ta hänsyn till de vindförhållanden som fordonet är utsatt fór. 534 18? JP-2007276542 avser en farthållare där fordonets hastighet tillåts fluktuera kring en förutbestämd hastighet för att minska bränsleförbrukningen.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad farthållarmodul som tar hänsyn till kommande vägavsnitt vid anpassningen av hastigheten, och i synnerhet en modul som förenklar handhavandet och utgör ett användbart hjälpmedel för fordonsföraren.

Föreliggande uppfinning avser ett användargränssnitt för en sådan funktion.

Sammanfattning av uppfinningen Det ovan beskrivna syftet uppnås med en modul enligt det oberoende patentkravet.

Föredragna utföringsforrner omfattas av de beroende patentkraven.

Genom regleringen enligt uppfinningen kan bränslemängden som behövs under fordonets färd minimeras, genom att ta hänsyn till information om den framtida vägen. Kartdata, exempelvis i form av en databas ombord på fordonet med höjdinforrnation, och ett positioneringssystem, exempelvis GPS, ger information om vägtopografin längs den framtida vägen. Styrsystemet matas sedan med börvärden och reglerar fordonet efter dessa.

Genom att använda en regelbaserad metod fås en förutsägbar, robust metod som snabbt kan räkna fram börvärden till styrsystemet eller styrsystemen i fordonet.

Enligt föreliggande uppfinning kan föraren ställa in en farthållarhastighet och ett intervall runt derma där farthållaren aktivt tillåts verka. Detta behöver inte vara specifikt i km/h utan kan till exempel anges i nivåer eller i procent av inställd farthållarhastighet.

Kort beskrivning av de bifogade figurema Nedan kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurema, av vilka: Figur l visar reglerrnodulens funktionella inkoppling i fordonet enligt en utföringsforrn av uppfinningen. l5 534 'l87 4 Figur 2 visar ett flödesdiagram för stegen som modulen är anpassad att utföra enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 3 illustrerar längden på ett styrsystems horisont i relation till längden på den framtida vägen för fordonet.

Figur 4 illustrerar de olika hastighetema som predikteras samt vägsegrnentens vägklasser som kontinuerligt uppdateras efierhand som nya vägsegment läggs till horisonten.

Detaljerad beskrivning av föredragna utfönngsforrner av uppfinningen Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till bifogade ritningar.

Genom att använda information om ett fordons framtida väg, kan fordonets börhastighet vw; till farthållaren i fordonet regleras med framförhållning för att spara bränsle, öka säkerheten och öka komforten. Även andra börvärden till andra styrsystem kan regleras.

Topograñn påverkar i hög grad styrningen av särskilt drivlinan för tunga fordon, eftersom det krävs ett mycket större moment för att köra uppför en backe än för att köra nedför, och för att det inte går att köra uppför en del backar utan att byta växel.

Fordonet förses med positioneringssystem och kartinformation, och genom positionsdata från positioneringssystemet och topologidata från kartinformationen byggs en horisont upp som beskriver hur den frarntida vägen ser ut. Vid beskrivning av föreliggande uppfinning anges GPS (Global Positioning System) för att bestämma positionsdata till fordonet, men det är underförstått att även andra sorters globala eller regionala positioneringssystem är tänkbara för att ge positionsdata till fordonet, som exempelvis använder sig av radiomottagare för att bestämma fordonets position. Fordonet kan även med hjälp av sensorer avsöka omgivningen och på så vis bestämma sin position.

I figur l visas hur infonnation om den framtida vägen tas in via karta och GPS i en modul.

Den framtida vägen är i det följande exemplifierat som en enda färdväg för fordonet, men det är underförstått att olika tänkbara framtida vägar tas in som information via karta och GPS eller annat positioneringssystem. Föraren kan även registrera startdestination och slutdestination för den planerade färden, och enheten räknar då med hjälp av kartdata mm. ut en lämplig rutt att köra. Färdvägen, eller om det finns flera framtida altemativa vägar: 534 18? fárdvägarna, skickas i stycken via CAN (Controller Area Network), ett seriellt bussystem speciellt anpassat för fordon, till en modul för reglering av börvärden, som kan vara separerad från eller en del av de system som ska använda börvärdena för reglering.

Altemativt kan även enheten med karta och positioneringssystem vara en del ett system som ska använda börvärdena för reglering. I reglermodulen byggs styckena sedan ihop i en horisontenhet till en horisont och bearbetas av processorenheten for att skapa en intern horisont som styrsysternet kan reglera efter. Finns det flera alternativa fárdvägar skapas flera interna horisonter för olika fárdvägsalternativ. Styrsystemet kan vara något av de olika styrsystem i fordonet, som exempelvis farthållare, växellâdsstyrsystem eller andra styrsystem. Vanligtvis sätts en horisont ihop för varje styrsystem, eftersom styrsystemen reglerar efier olika parametrar. Horisonten byggs sedan hela tiden på med nya stycken från enheten med GPS och kartdata, för att få önskad längd på horisonten. Horisonten uppdateras alltså kontinuerligt under fordonets fárd.

CAN betecknar således ett seriellt bussystem, speciellt utvecklat för användning i fordon.

CAN-databussen ger möjlighet till digitalt datautbyte mellan sensorer, reglerkomponenter, aktuatorer, styrdon etc. och säkerställer att flera styrdon kan få tillgång till signalerna från en viss givare, för att använda dessa för styrning av sina anslutna komponenter.

Föreliggande uppfinning hänför sig till en modul för bestämning av hastighetsbörvärde vn; för ett fordons styrsystem, vilken modul schematiskt illustreras i figur l.

Modulen innefattar en ínmatningsenhet anpassad för inmatning, av till exempel fordonets förare, av en referenshastighet vw som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet.

Vidare omfattar modulen en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagna positíonsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstone en egenskap för varje vägsegrnent; och en processorenhet som är anpassad att beräkna væf för fordonets styrsystem över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisonten klassats, så att vref ligger inom ett intervall som begränsas av vmin och vmax, där vmín 5 vse, 5 vw , dvs. väsentligen utföra metodstegen som beskrivs nedan enligt steg B) till E). l0 l5 534 'H37 6 Slutligen är styrsystemet anpassat att reglera fordonet enligt dessa börvärden.

Börvärden væf till styrsystemet i fordonet kan således tillåtas att variera mellan de två ovan nämnda hastigheterna, vmin och vm. När reglennodulen predikterar en intern horisont för fordonets hastighet, så får då fordonets hastighet variera inom detta intervall.

Således anordnas en modul som kan användas i ett fordon fór att reglera börvärden på ett beräkningseffektivt sätt, och modulen kan vara en del av ett styrsystem vars börvärde den vill reglera, eller så kan den vara en från styrsystemet fristående modul.

Enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen ställs intervallet vmin och vmax in manuellt av föraren via nämnda inmatningsenhet. Företrädesvis ställs intervallets gränser in med en eller flera knappar i ratten eller på panelen.

Om en knapp används kan olika nivåer med olika intervallbredder stegas igenom med upprepade knapptryckningar. De olika intervallbredderna presenteras företrädesvis på en display.

Om istället inmatningsenheten omfattar två knappar, används en av knappama till att ställa in vmin och den andra till att ställa in vw . Knappama är anordnade på inmatningsenheten företrädesvis i anslutning till inmatningen av referenshastigheten vw. inmatningen behöver inte vara specífikt i km/h utan kan till exempel anges i nivåer eller i procent av inställd farthållarhastighet.

Enligt ett exempel ställer föraren in 80 km/h och en nivå, där nivåerna t.ex. är: 1: -5 km/h +2 km/h; dvs. vmi., är vm-S km/h och vmx är vsd+2 km/h. 2: -7 km/h +4 krn/h; dvs. vmin är vm-7 krn/h och vmax är vm+4 km/h. 3: -10 km/h +6 km/h; dvs. vmi., är vm-IO km/h och vmax är vsd+6 krn/h. l0 534 'H37 7 Om föraren väljer nivå l innebär detta att motom får ge moment för att variera hastigheten mellan 75 - 82 krn/h.

Det finns således, enligt en utföringsfonn, ett förutbestämt antal olika nivåer för intervallet vmin och vw med olika intervallbredd där exempel på intervallbredder anges i exemplet ovan. Det vill säga, vmm och vw , för varje nivå, är ett första respektive andra förutbestämt antal km/h under respektive över vw.

Enligt en annan utföringsfonn är vmin och vmax , för varje nivå, ett första respektive andra förutbestämt antal procent under respektive över vw. Enligt denna utföringsfonn kan intervallgränsema variera med 2-20%, företrädesvis med 4-15%, från referenshastigheten Vscg.

Enligt en utföringsform kan vmin och vma, ställas in oberoende från varandra.

Enligt en altemativ utföringsform ställs vmin och vmx in automatiskt genom beräkningar av lämpliga intervall, som företrädesvis beräknas i modulen.

En sådan automatisk beräkning kan vara tillämplig om fordonet även har en adaptiv farthållare (Autonomous Intelligent Cruise Control; AICC) som ger möjligheten att ställa in en tidslucka till framförvarande fordon vilket gör att man kan även koppla det till ovanstående nivå. I sådana fall kopplar man en kortare tidslucka till en nivå med ett litet hastighetsspann och en längre tidslucka till nivåer som tillåter större hastighetsvariationer.

Föreliggande uppfinning har fördelen att det intervall som bäst passar föraren, trafiksituationen och terrängen alltid kan fås i bilen. Om man kopplar in AICC och nivåer kan bägge företrädesvis ställas in med samma knapp. Föraren kan själv påverka systemet vilket bör öka dess acceptans som hjälpmedel.

Om bilen även är utrustad med en så kallad retarderfarthållare (konstantfartbroms) så påverkas den inte av det här utan den har alltid ett värde högre än det givna intervallet. 534 18? 8 Figur 2 visar ett flödesscherna som schematiskt illustrerar de metodsteg modulen är anpassad att utföra. I detta sammanhang hänvisas också till en samtidigt inlämnad relaterad ansökan.

I ett första steg A) bestäms en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegrnent och åtminstone en egenskap för varje vägsegment. Allteftersom fordonet frarnfórs, bygger horisontmodulen ihop styckena till en horisont av den framtida vägen, där längden på horisonten typiskt är i storleksordningen 1- 2 km. Horisontenheten håller reda på var på vägen fordonet befinner sig och bygger hela tiden på horisonten så att längden på horisonten hålls konstant. När slutmålet för färden är definierat och inom horisontens längd, byggs företrädesvis inte horisonten på längre.

Horisonten består av vägsegment som har en eller flera egenskaper kopplade till sig.

Horisonten är här exemplifierad i matrisforrn, där varje kolumn beskriver en egenskap för ett vägsegment. En matris som beskriver 80 m framåt av en framtida väg kan se ut enligt följande: dx, % , 0.2 , 0.1 , - 0.1 , - 0.3 där den första kolumnen är varje vägsegments längd i meter (dx) och den andra kolumnen är varje vägsegments lutning i %. Matrisen ska tolkas som att från bilens aktuella position och 20 meter framåt är lutningen 0.2%, därefter följer 20 meter med lutning 0.1 % etc.

Värdena ßr vägsegment och lutning behöver inte vara angivna som relativa värden, utan kan istället vara angivna som absoluta värden. Matrisen är med fördel vektorforrnad, men kan istället vara av pekarstruktur, i form av datapaket eller liknande. Det finns flera andra tänkbara egenskaper, exempelvis kurvradie, vägskyltar, olika hinder etc.

Efter steg A) klassificeras vägsegrnenten i horisonten i olika vägklasser i ett steg B) där tröskelvärden beräknas för närrmda åtminstone en egenskap hos vägsegmenten beroende 534 '|B? 9 på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegrnenten i olika vägklasser. I exemplet där vägsegrnentens egenskaper är lutning beräknas tröskelvärden för lutningen på vägsegrnenten. Tröskelvärdena för egenskapen i 'fråga beräknas enligt en utföringsform av uppfinningen genom ett eller flera fordonsspecifika värden, såsom aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet. En styrsystemintern fordonsmodell som skattar körrnotstånd vid aktuell hastighet används. Utväxling och maxmoment är kända storheter i bilens styrsystem och fordonsvikten skattas online.

Hämäst presenteras exempel på fem olika vägklasser som vägsegmenten kan klassificeras i, när lutningen på vägsegrnenten används för att fatta beslut om styrningen av fordonet: Plan väg: Vägsegment som har en lutning mellan 01 en tolerans.

Brant upp/ör: Vägsegment som har en lutning så brant att fordonet inte orkar hålla hastigheten på aktuell växel.

Svagt uppför: Vägsegment som har en lutning mellan tolerans och tröskelvärde för starkt uppför.

Brant ned/br: Vägsegment som har en lutning nedför så brant att fordonet accelererar av lutningen själv.

Svagt nedför: Vägsegment som har en lutning nedför mellan den negativa toleransen och tröskelvärdet för starkt nedför.

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen är vâgsegmentets egenskaper deras längd och lutning, och för att klassificera vägsegmenten i de ovan beskrivna vägklassema, beräknar tröskelvärden ut i form av två lutningströskelvärden, lmin och lm, där lm, är den lutning som vägsegmentet minst måste ha för att för att fordonet ska accelerera av lutningen själv i en nedförsbacke, och lm, är det lutningsvärde som vägsegmentet maximalt kan ha för att lO 534 187 lO fordonet ska orka hålla hastigheten utan att växla i en uppförsbacke. Således kan fordonet regleras efter vägens kommande lutning och längd, så att fordonet kan framföras på ett bränsleekonomiskt sätt med hjälp av farthållare i kuperad terräng. I en arman utföringsforrn är vägsegmentens egenskaper deras längd och sidoacceleration, och tröskelvärden beräknas i form av sidoaccelerationströskelvärden som klassar in vägsegmenten efter hur mycket sidoacceleration de ger. Fordonets hastighet kan sedan regleras så att fordonet kan framföras på ett bränsleekonomiskt och trafiksäkert sätt med hänsyn till vägens krökning, d.v.s. en eventuell hastighetssänkning inför en kurva sker i möjligaste mån utan ingrepp av färdbromsar.

I ett nästa steg C) i metoden jämförs vägsegmentens egenskaper, i detta fall lutningen, i vardera vägsegment med de uträknade tröskelvärdena, och vartdera vägsegment klassificeras i en vägklass beroende på jämförelserna.

Liknande klasser kan istället eller också finnas för exempelvis vägens kurvradie, där kurvorna då skulle kunna klassas efter hur mycket sidoacceleration de ger.

Efier att varje vägsegment i horisonten har klassificerats i en vägklass, kan sedan en intern horisont fór styrsysternet byggas, baserat på klassificeringen av vägsegmenten och horisonten, som består av inledningshastigheter v, till varje vägsegment som är hastigheter som styrsystemet ska styra efter. En hastighetsändring som begärs mellan två initialhastigheter vi tampas, för att ge börvärden vnf till styrsystemet som åstadkommer en gradvis ökning eller minskning av hastigheten av fordonet. Genom att rampa en hastighetsändring räknas gradvisa hastighetsändringar ut som behövs göras för att uppnå hastighetsändringen. Med andra ord så uppnås genom rampning en linjär hastighetsökning. Inledningshastigheterna vi, eller med andra ord börvärden för fordonets styrsystem, beräknas i ett steg D) enligt metoden enligt uppfinningen över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasserna i vilka vägsegmenten i horisonten klassats.

Alla vägsegrnent i horisonten stegas igenom kontinuerligt, och allteftersom nya vägsegment läggs till horisonten justeras de initiala hastigheterna v; vid behov i vägsegrnenten, inom intervallet för fordonets referenshastighet vw. vm är referenshastigheten som föraren ställer in och som är önskad att hållas av fordonets l0 534 18? ll styrsystem under färden inom ett intervall. Som tidigare beskrivits avgränsas intervallet av två hastigheter, vmm och vm, som kan ställas in manuellt av föraren, eller ställas in automatiskt genom beräkningar av lämpliga intervall, som företrädesvis beräknas i reglerrnodulen. Fordonet regleras sedani ett steg E) enligt börvärdena, och i det beskriva exemplet så innebär det att farthâllaren i fordonet reglerar fordonets hastighet beroende på börvärdena.

Företrädesvis bestäms de fordonsspecifika värdena i processorenheten av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms rnaxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet. Alltså kan tröskelvärdena bestämmas utifrån fordonets tillstånd för tillfället. Nödvändiga signaler fór att bestämma dessa värden kan tas från CAN, eller avkännas med lämpliga sensorer.

Enligt en utföringsform är vägsegmentens egenskaper deras längd och lutning, varvid processorenheten är anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av lutningströskelvärden lmin och lm”. Således kan fordonets hastighet regleras efter den framtida vägens kuperíng, för att köra på ett bränsleekonomiskt sätt.

Enligt en annan utföringsforrn är vägsegrnentens egenskaper deras längd och sidoacceleration, varvid processorenheten är anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av sidoaccelerationströskelvärden. Detta gör att fordonets hastighet kan regleras efter framtida krökning på vägen, och fordonets hastighet kan regleras innan så att onödiga inbromsningar och hastighetsökningar minimeras för att spara bränsle.

F öreträdesvis är horisontenheten anpassad att bestämma horisonten kontinuerligt så länge horisonten inte överskrider en planerad framtida väg för fordonet, och i vilken processorenheten är anpassad att kontinuerligt utföra stegen för att räkna ut och uppdatera börvärdena för styrsystemet för hela den interna horisontens längd. Horisonten byggs alltså i en utföringsform på styckvis allteftersom fordonet framförs längs den framtida vägen. Börvärdena för styrsystemet räknas ut och uppdateras kontinuerligt, oberoende om nya vägsegment läggs till eller inte, eftersom börvärdena som ska räknas ut även beror på hur fordonets fordonsspecifika värden ändrar sig utmed den framtida vägen. 534 18? 12 De olika reglema fór vägklasserna reglerar alltså hur den initiala hastigheten v; till varje vågsegment ska justeras. Om ett vägsegment har klassificerats i vägklassen ”Plan väg” kommer ingen förändring av den initiala hastigheten vi till vägsegmentet att göras. För att kunna framföra fordonet så att krav på komfort följ s, används Torricellis ekvation enligt nedan fór att räkna ut med vilken konstant acceleration eller retardation fordonet måste accelerera eller retardera med: vf,u,=vf+2-a-s, (1) där vi är den initiala hastigheten i vägsegmentet, vsm, är fordonets hastighet vid vägsegmentets slut, a är den konstanta acceleration/retardationen och s är vägsegrnentets längd.

Om ett vägsegment har klassificerats i vägklassen ”Brant uppför” eller ”Brant nedför” predikteras sluthastigheten vsm för vägsegmentet genom att lösa ekvationen (2) nedan: vfm, =(a-v,2 +b)-(e(2'”""”) -b)/a, där (2) «=-C.,-p-A/2 (s) b=Emd«"Fm/1"F« (4) Flrack = (Il-ng ' ifinal l igenr ' :ugear )frwheel Flwll = flatcorr I M - ' (CrrisoF + Ch ' (vi _ Visa) + CaF i (v12 _ vån F” = M- g-sin(arctan(a)) (7) flafcorr = 1/ ,/(1 flwwm, /2.7o) (s) där Cd är luttmotståndskoeflicienten, p är lufiens densitet, A den största tvärsnittsarean på fordonet, Funck är krañen som verkar från motormomentet i fordonets firdriktníng, Fmu är kraften från rullmotståndet som verkar på hjulen och räknas fram genom att använda 534 '187 13 Michelins rullmotståndsmodell, F a är kraften som verkar på fordonet genom vägsegrnentets lutning a, Tmg är motormomentet, ifm är fordonets slutväxel, igw är det aktuella utväxlingsförhållandet i växellådan, pga, är växel systemets verkningsgrad, rwhee; är fordonets hjulradie och M är fordonets massa.

Vid vägsegment med vägldassen ”Brant uppför” jämförs sedan sluthastigheten vslu, med vmin, och om v,|,,,< vmí., så ska v.- ökas så att: vi = min(vniax 1 vi + (vmin _ vslui a armars sker ingen ändring av vi, eftersom VSM uppfyller kravet på att ligga i intervallet för referenshastigheten.

Vid vägsegrnent med vägklassen ”Brant nedför” järnförs sluthastigheten VSM med vmax, och om vs|m> vma, så ska v; minskas så att: vi = max(vmin ß vi _ (vr/ul rvmd), (10) annars sker ingen ändring av vg, eftersom v51", uppfyller kravet på att ligga i intervallet för referenshastigheten.

Torricellis ekvation (1) används även här för att räkna ut om det är möjligt att uppnå v51", med initialhastigheten vi med krav på komfort, alltså med en förutbestämd maximal konstant acceleration/retardation. Om detta inte är möjligt med hänsyn till vägsegrnentets längd, minskas respektive ökas v; så att kravet på komfort, d.v.s. inte för stor acceleration/retardation kan hållas.

Vid vägsegment med vägklassen ”Svagt uppför” tillåts börvärdet vmf variera mellan vmi., och vw då ett nytt vägsegment beaktas, alltså vmin S vmf 5 vw. Är Vfef 2 vmi., får ingen acceleration av fordonet göras. Är dock v,ef< vmin så ansåtts vw; till vmin under segmentet, eller om vmf > vw så rampas væf mot vw med hjälp av ekvation (1). Vid vägsegment med 534 18? 14 vägklassen ”Svagt nedför” tillåts vnf variera mellan vw och vma, då ett nytt vägsegment beaktas, alltså vu, S vn, 5 vw , och om vfef S vmax får ingen retardation av fordonet göras. Är dock vmf > vw så ansätts vwf till vmax under segmentet, eller om v,ef< vw tampas væf mot vse. med hjälp av ekvation (l). Tillämpning av klassificering kan förenklas från de fem ovanstående till tre tillstånd genom att ta bort ”Svagt uppför” och ”Svagt nedför”.

Vägklassen ”Plan väg” kommer då att befinna sig inom ett större intervall, som begränsas av de uträknade tröskelvärden lm och lm, alltså lutningen på vägsegmentet ska vara mindre än lmjn om lutningen är negativ eller större än lmax om lutningen är positiv.

Då ett vägsegment som kommer efter ett vägsegment i horisonten med vägklassen ”Svagt uppför” eller ”Svagt nedför” vägsegmenten med de nämnda vägklassema, kan det innebära att ingångshastigheter och medför en förändring av ingångshastighetema till således börhastigheterna till styr-systemet korrigeras och blir högre eller lägre än vad reglema ovan anger för vägklassema ”Svagt uppför” eller ”Svagt nedför”. Detta gäller alltså när ingångshastigheterna till vägsegmenten korrigeras beroende på de efterföljande vägsegmenten.

Alla hastighetsändringar som begärs tampas alltså med hjälp av Torricellis ekvation (1 ), så att hastighetsändringama sker med komfortkrav. Generellt så är det en regel att inte höja börhastigheten vmfi en uppförsbacke, utan den eventuella hastighetsökningen av vref ska ha skett innan uppförsbacken börjar för att framföra fordonet på ett kostnadseffektivt sätt. Av samma anledning ska börhastigheten væf inte sänkas i en nedförsbacke, utan den eventuella hastighetssänkningen av vmf ska ha skett innan nedfórsbacken.

Genom att kontinuerligt stega igenom alla vägsegment i horisonten kan en intem horisont bestämmas som visar predikterade initialvärden v, till varje vägsegment. Enligt en utföringsforrn utförs steg A) kontinuerligt så länge horisonten inte överskrider en planerad framtida väg för fordonet, och steg B) till E) utförs kontinuerligt fór hela horisontens längd. Horisonten uppdateras företrädesvis styckvis, och har enligt en utfóringsforrn inte samma kontinuitet i sin uppdatering som steg B) till E). Den intema horisonten uppdateras hela tiden allteftersom det tillkommer nya vägsegment till horisonten, exempelvis 2-3 534 'l-B? gånger per sekund. Att kontinuerligt stega igenom vägsegmenten i horisonten omfattar att kontinuerligt beräkna initialvärdena vi till varje vägsegment, och en beräkning av ett initialvärde v; kan medföra att initialvärden både framåt och bakåt i den interna horisonten måste ändras. l exempelvis de fall då predikterad hastighet i ett vägsegment är utanför inställt intervall år det önskvärt att korrigera hastigheten i föregående vägsegrnent.

I figur 3 visas den intema horisonten i förhållande till den framtida vägen. Den interna horisonten förflyttas hela tiden framåt såsom indikeras av den streckade, fiamflyttade inre horisonten. I figur 4 visas ett exempel på en intem horisont, där de olika vägsegmenten har klassificerats i en vägklass. I figuren står ”PV” för klassen ”Plan väg”, ”SU” för ”Svagt uppför”, ”BU” för ”Brant uppför” och ”BN” för ”Brant nedför”. Hastigheten är initialt V0, och om denna hastighet inte är vw så rampas börvärdena från vo till vw med komfortacceptans enligt Torricellis ekvation (l) eftersom vägklassen är ”Plan väg”. Nästa vägsegment är ”Svagt uppför”, och ingen ändring av væf görs så länge vm S v", S vu, , eftersom ingen acceleration får göras i detta segment. Nästa vägsegment är ”Brant uppför”, och då predikteras sluthastigheten v; för vägsegmentet med hjälp av formel (2), och v; ska då ökas om v;< vmin enligt formel (9). Nästa vägsegment är ”Plan väg”, och då ändras væf mot vm med begränsningen av komfortkravet från Torricellis ekvation (1).

Sedan kommer ett vägsegment som är ”Brant nedför”, och då predikteras sluthastigheten V5 med hjälp av formel (2), och V4 ska minskas om v5> vm enligt formel (10). Så fort en hastighet bakåt i den interna horisonten ändras, justeras de resterande hastigheterna bakåt i den interna horisonten för att kunna uppfylla hastigheten längre fram. Vid varje hastighetsändring som ska ske, räknar metoden enligt uppfinningen fram med hjälp av Torricellis ekvation (l) om det är möjligt att uppnå denna hastighetsändring med komfortkrav. Om inte, så justeras ingångshastigheten till vägsegmentet så att komfortkrav kan hållas.

Den föreliggande uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsforrnerna.

Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Därför begränsar inte de ovan nänmda utföringsformema uppfinningens omfattning, som definieras av de bifogade kraven.

Claims (13)

10 l5 20 25 30 534 18? 16 Patentkrav

1. Modul for bestämning av hastighetsbörvärde vmf för ett fordons styrsystem, innefattande en inmatningsenhet anpassad för inrnatning, av till exempel fordonets förare, av en referenshastighet vw som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet, kännetecknad av att modulen omfattar - en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagna positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstone en egenskap för varje vägsegment; - en processorenhet som är anpassad att beräkna væf för fordonets styrsystem över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisonten klassats, så att vmf li gger inom ett intervall som begränsas av vmin och vw, där vmin 5 vw 5 vmx ; varvid styrsystemet reglerar fordonet enligt dessa börvärden.

2. Modul enligt krav 1, varvid intervallet vmin och vm, ställs in manuellt av föraren via nämnda inmatningsenhet.

3. Modul enligt krav l, varvid det finns ett förutbestämt antal olika nivåer för intervallet vmín och vma, med olika intervallbredd.

4. Modul enligt krav 3, varvid vmin och vma, , för varje nivå, är ett första respektive andra förutbestämt antal km/h under respektive över vw.

5. Modul enligt krav 3, varvid vmin och vw , för varje nivå, är ett första respektive andra förutbestämt antal procent under respektive över vset.

6. Modul enligt krav l, varvid vmin och vm ställs in automatiskt genom beräkningar av lämpliga intervall, som företrädesvis beräknas i en reglermodul.

7. Modul enligt krav 6, varvid intervallbredden mellan vmín och vw anpassas automatiskt i beroende av en inställd tidslucka till ett framtörvarande fordon så att intervallbredden är mindre för en kort tidslucka och större för en längre tidslucka. 10 15 20 25 534 'IST 17

8. Modul enligt krav l, varvid processorenheten som är anpassad att räkna ut tröskelvärden fór nämnda åtminstone en egenskap hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser fór indelning av vägseginenten i olika vägklasser; järnfóra åtminstone en egenskap hos vartdera vägsegment med de uträknade tröskelvärdena, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämförelsema.

9. Modul enligt kraven 8, i vilken fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlingsfórhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körmotstånd vid aktuell hastighet.

10. Modul enligt något av kraven 8 och 9, i vilken vägsegmentens egenskaper är deras längd och lutning, varvid processorenheten är anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av lutningströskelvärden lmin och lmax.

11. 1 1. Modul enligt något av kraven 8 och 9, i vilken vägsegmentens egenskaper är deras längd och sidoacceleration, varvid processorenheten är anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av sidoaccelerationströskelvärden.

12. Modul enligt något av föregående krav, i vilken positionsdata bestäms genom att använda GPS.

13. Modul enligt något av föregående krav, i vilken horisontenheten är anpassad att bestämma horisonten kontinuerligt så länge horisonten inte överskrider en planerad framtida väg för fordonet, och i vilken processorenheten är anpassad att kontinuerligt utföra stegen för att räkna ut och uppdatera börvärdena fór styrsystemet fór hela horisonten längd.