SE535356C2 - Metod och modul för att styra ett fordons hastighet baserat på regler - Google Patents

Abstract

Uppfinningen hänför sig till en metod för att styra ett fordons hastighet, som omfattar att: inhämta en önskad hastighet vset för fordonet; bestämma en horisont för den framtidavägen med hjälp av kartdata och positionsdata som innehåller vägsegment med åtminstoneen egenskap för varje vägsegment; under ett flertal simuleringsomgångar (s) med varderaett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, under varjesimuleringsomgång (s) utföra följande: utföra en första prediktering av fordonets hastighetvpredjc över horisonten med konventionell farthållare då vset ställs ut somreferenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper;jämföra den predikterade fordonshastigheten vpredjc med vmin och vmax, där vmin och vmax ärett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara; utföra en andra prediktering avfordonets hastighet vpredßlew över horisonten då fordonets motorrnoment T är ett värdesom beror av resultatet av nämnda jämförelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-l); bestämma åtminstone ett referensvärde för hur fordonets hastighet ska påverkas baseratpå åtminstone någon av nämnda jämförelse i denna simuleringsomgång (s) och denpredikterade fordonshastigheten vprediTnew; sända nämnda åtminstone ett referensvärde tillett styrsystem i fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde. Uppfinningen omfattar även en modul för att styra ett fordons hastighet. (Figur l)

Description

l0 15 20 25 30 535 356 2 Ett exempel på en farthållare som använder sig av topografisk information beskrivs i dokumentet ”Explicit use of road topography for model predictive cruise control in heavy trucks” av Erik Hellström, ISRN: LiTH-lSY-EX -- 05/3660 -- SE. Farthållningen sker här genom realtidsoptimering, och en kostnadsfunktion används för att definiera optimeringskriterierna. En stor mängd olika lösningar beräknas och utvärderas, och den lösning som ger lägst kostnad används. Eftersom en avsevärd mängd beräkningar utförs, krävs även stor kapacitet hos den processor som ska utföra beräkningarna.

I andra lösningar för farthållning har antalet möjliga lösningar minskats, där man istället väljer att iterera fram en lösning över fordonets framtida färdväg. Vägbanans topografi, fordonets massa och motorprestanda kan dock leda till olika stora krav på processorlasten då referenshastigheten ska bestämmas. Fler beräkningar krävs då exempelvis en tungt lastad lastbil med medelhög motoreffekt framförs på en kuperad väg, jämfört med om en lätt lastad lastbil med en högre motoreffekt framförs på en förhållandevis plan väg. Detta eftersom lastbilen i första fallet troligen kommer att accelerera i varje nedförsbacke och retardera i varje uppförsbacke, medan vägen kommer att upplevas som platt för lastbilen i det andra fallet.

Förhållandevís höga krav kommer alltså att ställas på det inbyggda systemets processor, eftersom processorlasten kan komma att variera mycket vid olika tillfällen. T.ex. måste processoms kapacitet vara tillräckligt hög för att snabbt klara fallen då en stor mängd beräkningar måste göras. Processom måste alltså dimensioneras för att klara av fallen då ett stort antal beräkningar ska göras, trots att dessa fall endast uppkommer under en begränsad del av den använda processortiden.

Syftet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat system för att styra ett fordons hastighet så att mängden använt bränsle kan minimeras, och i synnerhet på ett sådant sätt att processorlasten blir lägre och jämnare. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma en förenklad farthållare som har ett förutsägbart beteende jämfört med andra ekonomiska farthållare. 10 15 20 25 30 535 356 Sammanfattning av uppfinningen Åtminstone något av de ovan beskrivna syftena uppnås genom en metod för att styra ett fordons hastighet, som omfattar att: - inhämta en önskad hastighet vw för fordonet; -bestämma en horisont för den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata som innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegment; -under ett flertal simuleringsomgângar (s) med vardera ett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, i varje simuleringsomgång (s) utföra följande: -utföra en första prediktering av fordonets hastighet vpmdjc över horisonten med konventionell farthållare då vw ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegrnents egenskaper; -jämföra den predikterade fordonshastigheten vpmdjc med vw., och vmx, där vmi... och vw är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara; -utföra en andra prediktering av fordonets hastighet vpwdjnew över horisonten då fordonets motormoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda jämförelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-1); -bestämma åtminstone ett referensvärde som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat regler och på åtminstone någon av nämnda jämförelse i derma simuleringsomgång (s) och den predikterade fordonshastigheten vpmdjncw; -sända nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde.

Syftet eller syftena uppnås enligt en annan aspekt genom en modul för att styra ett fordons hastighet, som omfattar: en inmatningsenhet som är anpassad att ta emot en önskad hastighet vw för fordonet; en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont för den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata som innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegment; och en beräkningsenhet som är anpassad att under ett flertal simuleringsomgångar (s) med vardera ett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, i varje simuleringsomgång (s) utföra följande: 10 15 20 25 30 535 356 4 -uttöra en första prediktering av fordonets hastighet vpwdjc över horisonten med konventionell farthållare då vw ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper; -järnföra den beräknade fordonshastigheten vpmdjc med vmin och vmx, där vmin och vmax är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara; -uttöra en andra prediktering av fordonets hastighet vmatrncw över horisonten då fordonets motonnoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda järnfórelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-1); -bestämma åtminstone ett referensvärde som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat på regler och på åtminstone någon av nämnda jäniförelse i denna simuleringsomgäng (s) och den predikterade fordonshastigheten vpmdjncw. Modulen är vidare anpassad att sända nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde.

Den beskrivna metoden gör att man får en huvudsakligen konstant processorlast, eftersom lika många predikteringar görs under varje simuleringsomgång med en konstant frekvens.

Processorlasten är oberoende av vilken effekt fordonets motor har, vilken massa fordonet har samt vägens topografi. Den berörda processorn vet då om hur mycket processorkrafi som kommer att behövas, vilket gör att det hela tiden finns allokerat processorkrafi hos denna. Processorlasten kommer alltså att vara lika även vid olika situationer då topologin ändras och är oberoende av fordonets motormoment. På så sätt kan även den berörda processom dimensioneras utan krav på att klara några extrema värsta-scenarios, utan för att klara en jämn processorlast. Därmed kan kostnaden för processor minskas.

Endast hastighetsvariationer framåt längs horisonten predikteras för två olika sätt att framföra fordonet, vilket gör att processorlasten blir förhållandevis låg. Beroende på resultatet av de predikterade körsätten så väljs sedan vilket referensvärde som ska styras ut. Genom att prediktera fordonets hastighet med ett annat moment, exempelvis minmoment eller maxmoment, kan man utvärdera om man ska styra ut ett visst moment eller inte till fordonet. Enligt en utföringsfonn ställs vw, maxmoment eller minmoment ut.

Utstyrt referensvärde ändras inte om vpwdjc håller sig inom vissa gränser. 10 l5 20 25 30 535 356 5 Föredragna utföringsforrner beskrivs i de beroende kraven och i den detaljerade beskrivningen.

Kort beskrivning av de bifogade figurema Nedan kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurema, av vilka: Figur l visar en modul enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 2 visar ett flödesschema för metoden enligt en utiöringsforrn av uppfinningen.

Figur 3 illustrerar en predikterad hastighet under en simuleringsomgång enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 4 illustrerar ett flertal simuleringsomgångar enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 5 illustrerar fordonets predikterade hastigheter enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 6 visar ett flödesschema för metoden enligt en annan utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 7 illustrerar en altemativ utföringsform enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsforrner av uppfimiingen Figur I visar en modul för att styra ett fordons hastighet enligt en utföringsfonn av uppfinningen. Modulen omfattar en inmatningsenhet som är anpassad att ta emot en önskad hastighet vw, för fordonet. Föraren kan exempelvis ställa in en önskad hastighet vse, som föraren önskar att fordonet ska hålla. Modulen omfattar även en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont för den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata. Horisonten innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegment. Vägsegrnentens egenskaper kan t.ex. vara dess lutning, a, i radianer.

Vid beskrivning av föreliggande uppfinning anges GPS (Global Positioning System) fór 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. l0 15 20 25 30 535 355 I figur l visas hur information om den framtida vägen tas in via karta (kartdata) och GPS (positionsdata) i modulen. Färdvägen skickas i stycken via exempelvis CAN till modulen.

Modulen kan vara separerad från eller en del av det eller de styrsystem som ska använda referensvärden för reglering. Ett exempel på styrsystem är fordonets motorstyrsystem.

Alternativt kan även enheten med karta och positioneringssystem vara en del av ett system som ska använda referensvärden för reglering. l modulen byggs styckena sedan ihop i en horisontenhet till en horisont och bearbetas av processorenheten för att skapa en intern horisont som styrsysternet kan reglera efler. 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 färd.

CAN (Controller Area Network) betecknar 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 styming av sina anslutna komponenter.

Modulen omfattar även en beräkningsenhet som är anpassad att under ett flertal simuleringsomgångar (s) med vardera ett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, under varje simuleringsomgäng (s) utföra en första prediktering av fordonets hastighet vmdjc över horisonten med konventionell farthållare då v56, ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper. Den beräknade fordonshastigheten vmdjc jämförs med vmí., och vmax, där vmi., och vw är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara, och en andra prediktering av fordonets hastighet vpwajnew utförs över horisonten då fordonets motorrnoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda jämförelse i nännast föregående simuleringsomgång (s-l ). Åtminstone ett referensvärde bestäms som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat på åtminstone någon av nämnda jämförelse i denna simuleringsomgång (s) och den predikterade fordonshastigheten vmdjnew. Modulen är vidare anpassad att sända nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i l0 l5 20 25 30 535 355 7 fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde. Hur predikteringarna går till kommer att förklaras närmare nedan.

Modulen och/eller beräkningsenheten omfattar åtminstone en processor och minne anpassade att utföra alla beräkningar, predikteringar etc. som beskrivs häri.

Figur 2 visar ett flödesschema för vilka steg som omfattas av metoden för att styra fordonets hastighet enligt en utföringsform av uppfinningen. Metoden omfattar att i ett första steg A) inhämta vw, som är en önskad hastighet som fordonet ska hålla, och i ett andra steg B) bestämma en horisont för den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata som innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegrnent. Enligt metoden utförs sedan ett flertal simuleringsomgångar (s) under horisontens längd. En simuleringsomgång C) omfattar ett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, och under en simuleringsomgång (s) utförs Cl) en första prediktering av fordonets hastighet vpwdj, över horisonten med konventionell farthållare då vw ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper; samt steget att C2) jämföra den predikterade fordonshastigheten vpwdvcc med vmin och vmax, där vm,-,, och vw är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara; och C3) utföra en andra prediktering av fordonets hastighet vpmdjnew över horisonten då fordonets motonnoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda jämförelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-l); C4) bestämma åtminstone ett referensvärde som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat på åtminstone någon av nämnda jämförelse i denna simuleringsomgång (s) och den predikterade fordonshastigheten vpædynew. I ett ytterligare steg D) sänds nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i fordonet, varvid fordonets regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde. Genom denna metod uppnås en konstant och förutbestämd processorlast när fordonets referenshastighet bestäms och regleras.

Under en simuleringsomgång (s) utförs predikteringen enligt Cl) och predikteringen enligt C3) parallellt vilket illustreras i figur 2. Resultatet av jämförelsen av vpredac med vmin och vma, i närmast föregående simuleringsomgäng (s- 1) bestämmer vilket moment T som vpfedjnew ska predikteras med i simuleringsomgången (s). Om exempelvis varje 10 15 20 25 30 535 356 8 simuleringsomgång omfattar 100 simuleríngssteg med en frekvens på 100 Hz, tar varje simuleringsomgång 1 s. vw är alltså förarens insignal om önskad farthållarhastighet och referensvärdet är det värde som fordonet regleras efter. Företrädesvis är referensvärdet något utav en referenshastíghet vmf, ett referensmoment Twf eller ett referensvarvtal rnæf. væf ställs ut till motorstyrenhetens hastighetsregulator. För traditionell farthållare är væf = vw.

Hastighetsregulatom styr sedan fordonets hastighet enligt væf genom att begära erforderligt motormoment från motoms momentregulator. Då referensvärdet istället är ett referensmoment Tmf kan Tæf skickas direkt till motoms momentregulator, och då referensvärdet är ett referensvarvtal cofef så kan mwf skickas direkt till motoms varvtalsregulator. Ifall vpfeajc vid jämförelsen med vmin och vmx inte går utanför dessa gränser, ställs enligt en utföringsfonn v56, ut som referensvärde. Referensvärdet beror då bara på denna jämförelse. Vilket referensvärde som kommer att styras ut för andra fall kommer att förklaras nedan.

Härnäst kommer det att förklaras hur de olika predikterade hastigheterna tas fram.

Den totala krafi som påverkar fordonet från omgivningen, F mv, består av rullmotstånd F,,,,1, gravitation F samt lufimotstånd FW. Gravitationen beräknas enligt F = m- g -a , (1) där m är fordonets massa, och a är vägens lutning i radianer. Efiersom det till största del handlar om små vinklar, har sin(u) approximerats till a. Lufimotståndet beräknas som en faktor k multiplicerat med hastigheten i kvadrat, enligt: em' = Irro/Lpresenl + m ' ' a + k ' viz-l 1 rnlldlrexvni = Enl/ml 1 m : mer: v k z 5 p ' Cd l A där A är fordonets uppskattade frontarea, Cd är motståndskoeñicienten som beror på föremâlets strömlinjefonn, p är lufiens densitet, m är fordonets massa som uppskattas av fordonets massuppskattningssystem till me”. Nuvarande rullmotstånd, F,,,11_ ,,,m,,, 10 15 20 25 535 355 9 uppskattas också i fordonet kontinuerligt till F,(,;;_e,,. För beräkning av me” samt F,,,,,_es, hänvisas till avhandlingen ”Fuel Optimal Powertrain Control för Heavy Trucks Utilizing Look Ahea ” av Maria Ivarsson, Linköping 2009, ISBN 978-91-7393-637-8. v¿_1 är fordonets predikterade hastighet i föregående simuleringssteg.

Den krafi som driver fordonet framåt, Fdnrve, beror på vilken prediktering som utförs. Den sätts enligt en utföringsfonn antingen till max möjliga krañ (maxmoment) eller minsta möjliga krañ (minmoment, t.ex. släpmoment). Det finns dock möjlighet att sätta vilken krafl som helst i intervallet F. rnin “- drive _ rnax och fordonets hastighet vpmajnsw kan alltså predikteras med andra moment än max- eller minmoment. F ”wberälmas som max tillgängligt motorrnoment, en funktion av varvtal, multiplicerat med den totala utväxlingen och dividerat med den effektiva däcksradien, rwheet F,,,,-,, räknas fram på samma sätt som Fm, fast med minmoment istället: Fmax = rwheel Fm = (6) rwheel där n är fordonets motorvarvtal, och im, är fordonets totala utväxling.

Fordonets acceleration, Acc, ges av: Acc = (Fdrive _ Fqenv)/m Enligt en utföringsform har simuleringsstegen under en simuleringsomgång med N simuleringssteg en konstant steglängd som är beroende av fordonets hastighet. Längden på varje simuleringssteg dP ges av: dP = K - vw, (8) där K är en tidskonstant, exempelvis 0.9s och v,»,,,-, är aktuell fordonshastighet vid simuleringens början.

Tiden för ett simuleringssteg ges av dt: 10 15 20 25 30 535 356 10 d: = dP/ v,_, (9) där vi-1 är predikterad hastighet i föregående simuleringssteg i-l.

Skillnaden i hastighet dv är: dv = Acc-dt (10) Förbrukad energi fór ett simuleringssteg d W, ges av: dW-rdP-(Fd -Fm¿n) W (11) Hastigheten v, i nuvarande simuleringssteg blir: v, = v,_i +dv; (12) Total tid t,- till nuvarande simuleringssteg är: t, =t,_, +dt; (13) Total förbrukad energi W,- till nuvarande simuleringssteg är: Wi = W,_l + d W (14) I figur 3 illustreras hur en fordonshastighet predikteras under en simuleringsomgång med N simuleringssteg med en horisont som är L meter lång. Predikteringen avbryts efter N simuleringssteg, alltså efter en simuleringsomgång. En ny simuleringsomgång påbörjas sedan i nästa tídssampel. Varje simuleringsomgång har en förutbestämd frekvens f. Med en frekvens på exempelvis 100 Hz utförs 100 simuleringssteg per sekund. Eftersom längden på varje simuleringssteg beror på fordonets hastighet vinn vid predikteringens början, varierar längden på den predikterade sträckan i horisonten beroende på fordonets hastighet. I exempelvis 80 km/h (22.22 rn/s) blir horisonten 2 km lång om f=100Hz och K=0.9s, eftersom varje simuleringssteg dP då blir 20 m långt och över 100 steg blir horisonten då 2 km. I figur 3 illustreras att en ny hastighet v; predikteras i varje simuleringssteg i. Eftersom lika många predikteringar (vpfeayc och vpwdjncw) utförs i varje simuleringssteg, är processorlasten enbart beroende av antalet simuleringssteg i horisonten. Antalet simuleringssteg bestäms av frekvensen f, som är ett förutbestämt l0 15 20 25 30 535 355 ll värde. Därmed kan den maximala processorlasten alltid bestämmas i förväg, vilket är fördelaktigt eftersom processom kan dimensioneras därefter i förväg. Processorlasten är alltså oberoende av vägens topografi, fordonsvikten och fordonets motortyp. Vpfeayc och vpwdjncw kan vara vektorer med N värden, alternativt sparas endast max- och minvärden för vmekcc och vpredjnew i varje simuleringsomgång vilket kommer att förklaras närmre nedan.

I figur 4 illustreras tre simuleringsomgångar (s-l), (s) och (s+l) och vilka predikteringar som utförs under varje simuleringsomgång. l varje simuleringsomgång utförs en prediktering av vpwdfc samt en prediktering av vmedj-new. vmtcc jämförs efier varje simuleringsomgång med vmin och vmax, och beroende på resultatet av denna jämförelse så bestäms företrädesvis momentet T för vpmdjncw för nästa simuleringsomgång vilket förklarats innan, och illustreras i figur 4 genom pilar med ”valt T”. Detta illustreras i steg C2 i flödesschemat i figur 2. På så sätt predikteras två olika fordonshastigheter under varje simuleringsomgång. Enligt en utföringsforrn jämförs efter en simuleringsomgång vpmdjnew med vmin och vmax, och ifall vpwdjnew är under vmi., altemativt över vma, så ska fordonet styras efter vm. Ifall vpmdjnew är 2 vmin och 5 vmax ska fordonet istället styras efter det moment som bestämdes för vpmdjncw. Efter varje simuleringsomgång bestäms alltså om det är vpmdjc eller Vpreajnew Som ska få påverka fordonets hastighet. Referensvärden som representerar bestämd hastighet ställs sedan ut till en styrenhet, och det kan alltså vara antingen en referenshastighet, ett referensmoment eller ett referensvarvtal.

Referensvärden som fordonets styrsystem ska styra efter bestäms alltså kontinuerligt under fordonets färd. Företrädesvis bestäms referensvärden med start en viss förutbestämd sträcka framför fordonet, och dessa värden synkroniseras sedan i styrenheten så att uträknat referensvärde för en viss situation sätts in vid rätt tidpunkt. Exempelvis är denna sträcka 50 meter, vilket alltså styrenheten tar hänsyn till vid reglering av fordonet.

En utföringsform enligt uppfinningen kommer nu att förklaras med hänvisning till figurerna 5 och 6. I figur 5 illustreras i den övre delen den predikterade hastigheten vpmuc med en konventionell farthållare längs en horisont med en vägprofil som visas i den undre delen av figuren. l flödesschemat i figur 6 visas hur vpmtcc i ett första steg Sl predikteras. 10 15 20 25 30 535 356 12 Efter att vpwdjc predikterats klart under N steg, jämförs vp,°d_cc med vmi., och vmax, vilket illustreras i nästa steg S2. Ifall vpmdjc understiger vmin, har en uppförsbacke identifierats.

Ifall vpwdjc överstiger vmx, har en nedförsbacke identifierats. Ifall en uppförsbacke identifieras, och alltså vmdjc är mindre än vmin, vilket sker vid Pl i figur 5, sätts fordonets motormoment T i den andra predikteringen vpfixtfnew till ett maxmoment i efterföljande simuleringsomgång. Detta illustreras i steg S21 i figur 6, se även formel (5), och visas som en streckad linje i figur 5. Detta förutsätter dock att Vpfß-Lcc har understigit vmín innan vpmtcc eventuellt överstiger vmax. Ifall en nedförsbacke identifieras, och alltså vpmdjc är större än vmx, vilket sker vid P2 i figur 5, sätts fordonets motor-moment T i den andra predikteringen vpmjnew till ett minmoment i efterföljande simuleringsomgång. Detta illustreras i steg S31 i figur 6, se även formel (6), och visas som en streckad linje i figur 5.

Detta förutsätter dock att vpwdj, har blivit större än vmax innan vpmdjc eventuellt blir mindre än vmin. Enligt en utföringsfonn är beräkningsenheten som förklarats med hänvisning till figur l anpassad att utföra beskrivna beräkningar etc.

Ifall vpmdj, är större eller lika med vmk, och mindre eller lika med vmfl, sätts vmf till att vara ett referensvärde som representerar vw, vilket visas som steg S3 i fi gur 6.

Företrädesvis sätts då referensvärdet till att vara vw. Detta innebär exempelvis att ingen backe har identifierats som gör att vpædjc hamnar utanför hastighetsintervallet, eller att fordonet kommer att köra på plan väg. vw blir alltså dä den referenshastighet som fordonets styrsystem ska reglera efter. Företrädesvis predikteras ändå vpædjncw med max- eller minmoment för att få en jämn processorlast.

Ifall en backe identifierats, används i en föredragen utföringsforrn regler för att bestämma vilket referensvärde fordonet ska regleras efter. Beräkningsenheten är då anpassad att använda regler för att bestämma referensvärdet. En regel omfattar att jämföra fordonshastigheten vpmdjncw i den andra predikteringen med vmin respektive vmax, där vmm och vm, är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara. En annan regel omfattar att om vpmdjnew i den andra predikteringen äri intervallet mellan vmin och vmax eller lika med vmin eller vw så bestäms fordonets utstyrda referensvärde till att vara ett värde som representerar den predikterade hastigheten VPMJMW. På så sätt kan man säkerställa att fordonets hastighet inte kommer att överskrida eller underskrida hastighetsgränsema om 10 15 20 25 30 535 356 13 man ställer ut maxmoment eller minmoment. I figur 5 illustreras genom tre prickade linjer i den övre figuren hur vprsajnw predikteras med maxmoment och då predikteras att överstiga vnm. Efiersom detta scenario inte är önskvärt, ställs vw, ut som referensvärde.

Först då vpfedjnw predikteras att inte gå över vma, kan ett referensvärde som representerar denna hastighet ställas ut.

Detta illustreras i flödesschemat i figur 6, och om alltså vWUnew predikteras med maxmoment så jämförs vpfedjnew med vmaxi ett steg S22. Om vpmdjnew är mindre eller är lika med vmax, så ska fordonets maxmoment ställas ut som referensvärde (steg S23). Ett maxmoment ställs företrädesvis ut vid den tidpunkt då vpfedj., underskriver vmin förutsatt att vpredjnew predikterats till att inte överskrida vmax. På liknande sätt så ifall vpwdjnew predikteras med ett minmoment så järnförs vmdjncw med vmini ett steg S32. Om vmdjnew är större eller är lika med vmin, så ska fordonets minmoment ställas ut som referensvärde (steg S33). Ett minmoment ställs alltså företrädesvis ut vid den tidpunkt då vpmdjc överskrider vmax förutsatt att vpmdjnew predikterats till att inte underskrida vmin.

För att fordonet ska uppnå minmoment eller maxmoment kan referenshastigheten vw; ställas ut med en offset. Minmoment kan exempelvis ställas ut genom att ställa ut referenshastigheten vmf till ett lågt värde under vmin, exempelvis vm~ kl, där k. är i intervallet l-l0 km/h. Då kommer motorns styrenhet att ställa ut släpmoment till motom.

Maxmoment kan uppnås genom att referenshastigheten ställs ut till en hög hastighet över vmax, exempelvis vw + kg, där k; är i intervallet l-l0 km/h.

En arman regel omfattar att om vpredjnew i den andra predikteringen överskrider vm, eller underskrider vmi., så sätts fordonets referensvärde till att vara vw. Detta illustreras i steg S3 ifigur 5.

Vid nästa sampel, exempelvis varje sekund, börjar metoden om från Sl. Tiden för att utföra beräkningarna är anpassade så att hela metoden gås igenom under en simuleringsomgång. 10 15 20 25 30 535 356 14 l figur 7 illustreras tre olika hastighetsprofiler A, B och C och den insprutade mängden bränsle A1 , Bl och Cl under motsvarande period, då ett fordon predikteras att köra nedför en backe. Hastighetsprofil A illustrerar en alternativ utföringsform av uppfinningen, då vwf alltid sänks så långt det är möjligt, dock som längst ner till vmm, för att spara extra bränsle till kostnad av längre körtid. Den insprutade mängden bränsle minskas eller stryps alltså vid ett tidigare skede än i de andra illustrerade körsätten. Dock vill man komma tillbaka till vw efter nedförsbacken, vilket illustreras i figuren. Minskad bränsleförbrukning premieras alltså genom att sänkningar utförs så länge fordonets hastighet sedan kan återgå till vsa. Denna utfóringsform kan exempelvis implementeras i metoden som visas i flödesschemat i figur 6 genom att vma, i steg S2 sätts till v56. och/eller att vnf sätts till vmin i steg S3. På detta sätt erhålls ingen överhastighet, och inte heller några ökade förluster i form av exempelvis luñmotstånd. Eftersom sänkningen av fordonets hastighet sker tidigare och till en lägre hastighet innebär det minskad bränsleförbrukning. Detta möjliggör också för lättare fordon, som har en bruttovikt under ca 30 ton, att spara bränsle i större utsträckning. I-lastighetsprofilen B i figur 7 illustrerar ett körsätt enligt tidigare uttöringsfonner av uppfinningen, och hastighetsprofilen C illustrerar ett körsätt då fordonet framförs med traditionell farthållare. vkfl, visar hastighetsgränsen för körning med traditionell farthållare. Bl och Cl illustrerar insprutad mängd bränsle under motsvarande period. K är ett värde i procent för mängden insprutad bränsle.

En utföringsforrn omfattar att den högsta hastigheten vpwdjgmax respektive lägsta hastigheten vpmdjmmh, under den första predikteringen av fordonets hastighet vpmdjc med vanlig farthållare bestäms, varvid vpmdßmax och vpædjgmm sedan används vid jämförelsen med vw respektive vmin för att bestämma fordonets motormoment T i den andra predikteringen. Beräkningsenheten är då anpassad att utföra dessa beräkningar. Därmed behöver endast skalärer sparas istället för hela vektorer, vilket sparar minnesutrymme.

Värdena behöver heller inte sparas efter att de har använts i simuleringsomgången, eftersom ingen justering av referensvärden sker bakåt i horisonten och de inte kommer att användas mer för beräkningar. Detta är en skillnad jämfört med en del andra beräkningsalgoritmer, vilket spar processorkrafi och bidrar till att ge en konstant processorlast. På samma sätt kan även den högsta respektive lägsta hastigheten för predikteringen av vpmdïnew bestämmas under en simuleringsomgång. 10 15 20 25 30 535 355 15 Enligt en utföringsforrn läggs en hysteres till referensvärdet, exempelvis vmf, för att undvika ryckig reglering, och för att inte gå miste om någon bränslebesparing.

Beräkningsenheten är då anpassad att lägga till denna hysteres till referensvärdet vmf. För att undvika att hastighetsreferensen væf som styrs ut ändras vid varje ny simuleringsomgång, exempelvis vid varje sekund, tillåts vmfatt gå något utanför hastighetsintervallet vmi., och vmu. Denna avvikelse kan exempelvis vara 1 eller 2 km/h från vmin respektive vmax. Då exempelvis fordonets moment bestämts vara minmoment kan vwftillåtas att gå något utanför vmin, vilket illustreras i exemplet nedan: Tid: l23456789l0s. vært 80 80 70 70 80 70 70 70 70 70 vpmdßmm: 67 69 72 71 69 71 71 71 71 71 væf med hysteres: 80 80 72 71 69 68 68 68 68 68 I exemplet kan man se att vp,ed_cc_ min går under hastighetsgränsen vmin som är 70 krn/h vid 5s. vpmtcc, min är då 69 km/h. vmf ska då egentligen ställas ut med maxmoment, vilket gör att vmf vid Ss är 80 km/h. I nästa tidssampel går dock vp,,d_,,c_ min tillbaka ovanför vmin- gränsen, vilket innebär att ett nytt vw; ställs ut. För att undvika att væf varierar kraftigt med korta tidsintervall, ställs istället ett væf-värde ut som är något under vmi...

Enligt en annan utföringsform styrs vmin respektive vm, ut som referensvärde. Denna utföringsform är ett altemativ till att använda hysteres eller att lägga till en konstant kl respektive k; till referensvärdet, och kan alltså användas för att undvika ryckig reglering eller för att uppnå ett visst lågt eller högt moment. Utföringsformen medför mindre känslighet för eventuella fel i hastighetspredikteringama, samt att man undviker missnöjda förare eftersom man undviker att underskrida vmm samt överskrida vmax.

Enligt en utföringsforrn tas hänsyn till motoms verkningsgrad och komfort/körbarhet vid val av vilka styrstrategier som ska predikteras (d.v.s. det som ger vpmdïncw). Genom att till storlek och/eller tidpunkt sätta momentet som ger vpwdjnew olika beroende på motoms verkningsgrad eller baserat på komfortkrav, kan en komfortabel och ekonomisk 10 535 356 16 farthållning uppnås. Detta kan implementeras baserat på regler som att exempelvis ha ett visst moment vid ett visst varvtal, eller att aldrig tillåta moment som ger större acceleration än ett visst gränsvärde.

Uppfinningen omfattar även en datorprogramprodukt, omfattande datorprograminstruktioner för att fórrnå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt den beskrivna metoden, när datorprograminstruktionema körs på nämnda datorsystem.

Uppfinningen omfattar även en datorprogramprodukt, där datorprograminstruktionema är lagrad på ett av ett datorsystem läsbart medium.

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

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

Claims (22)

10 15 20 25 30 535 356 17 Patentkrav

1. Metod fór att styra ett fordons hastighet, som omfattar att -inhämta en önskad hastighet vw för fordonet; -bestämma en horisont fór den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata som innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegment; -under ett flertal simuleringsomgângar (s) med vardera ett antal N simuleringssteg som utfórs med en förutbestämd frekvens f, under varje simuleringsomgång (s) utföra följande: -utföra en forsta prediktering av fordonets hastighet vpmdJx över horisonten med konventionell farthållare då vw ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper; -jämtöra den predikterade fordonshastigheten vpmdjc med vmin och vmx, där vmin och vnm är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara; -utföra en andra prediktering av fordonets hastighet vpmdjnew över horisonten då fordonets motonnoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda jämförelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-l); -bestämma åtminstone ett referensvärde som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat på regler och på åtminstone någon av nämnda jämförelse i denna simuleringsomgång (s) och den predikterade fordonshastigheten vpwdjncw; -sända nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde.

2. Metod enligt krav l, varvid simuleringsstegen under en simuleringsomgång med N simuleringssteg har en konstant steglängd som är beroende av fordonets hastighet.

3. Metod enligt något av kraven l eller 2, varvid nämnda referensvärde är något utav en referenshastighet vmf, ett referensmoment Tmf eller ett referensvarvtal wmf.

4. Metod enligt något av kraven 1 till 3, varvid ifall vpmdjc är större än vmax, sätta fordonets motormoment T i den andra predikteringen till ett minmoment i efterföljande simuleringsomgång. 10 15 20 25 30 535 356 18

5. Metod enligt något av kraven l till 3, som omfattar att ifall vp,°¿_cc är mindre än vmin, sätta fordonets motormoment T i den andra predikteringen till ett maxmoment i efterföljande simuleringsomgång.

6. Metod enligt krav 4 eller 5, som omfattar att en högsta hastighet vpmdßmmax respektive en lägsta hastighet vpmdjmmin bestäms under den första predikteringen av fordonets hastighet vpmdjc med vanlig farthållare, varvid vpmdgcßmx och vpwdjamin sedan används vid jämförelsen med vma, respektive vmm för att bestämma fordonets motormoment T i den andra predikteringen.

7. Metod enligt något av kraven l till 6, som omfattar att lägga till en hysteres till væf.

8. Metod enligt något av kraven l till 7, i vilken en regel omfattar att jämföra fordonshastigheten vpmdjnew i den andra predikteringen med vmin respektive vmax, där vmi., och vmu år ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara.

9. Metod enligt krav 8, i vilken en regel omfattar att om vpfedjnew i den andra predikteringen överskrider vmax eller underskrider vmi., så bestäms fordonets referensvärde till ett värde som representerar vw.

10. l0. Metod enligt krav 8, i vilken en regel omfattar att om vpmdjnew i den andra predikteringen är i intervallet mellan vmin och vmax, eller lika med vmin eller vmax, så bestäms fordonets referensvärde till ett värde som representerar den predikterade hastigheten vpredjmw.

11. l l. Modul för att styra ett fordons hastighet, som omfattar -en imnatningsenhet som är anpassad att ta emot en önskad hastighet vw fór fordonet; -en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont för den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata som innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegment; 10 15 20 25 30 535 356 19 -en beräkningsenhet som är anpassad att under ett flertal simuleringsomgångar (s) med vardera ett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, under varje simuleringsomgäng (s) utföra följande: -utföra en första prediktering av fordonets hastighet vpmdjc över horisonten med konventionell farthållare då vm ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper; -jämföra den beräknade fordonshastigheten vpwdjc med vmjn och vmax, där vmm och vma, är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara; -utföra en andra prediktering av fordonets hastighet vpædjnew över horisonten då fordonets motormoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda jämförelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-l); -bestämma åtminstone ett referensvärde som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat på regler och på åtminstone någon av nämnda jämförelse i denna simuleringsomgång (s) och den predikterade fordonshastigheten vpmdjnew; modulen är vidare anpassad att sända nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde.

12. Modul enligt krav 1 1, varvid simuleringsstegen under en simuleringsomgång med N simuleringssteg har en konstant steglängd som är beroende av fordonets hastighet, och beräkningsenheten är anpassad att justera nämnda steglängd beroende på fordonets hastighet.

13. Modul enligt något av kraven l 1 eller 12, varvid nämnda referensvärde är något utav en referenshastighet væf, ett referensmoment Tmf eller ett referensvarvtal wæf.

14. Modul enligt något av kraven ll till 13, varvid beräkningsenheten är anpassad att beräkna ifall vpwdjc är större eller lika med vmax, och då sätta fordonets motormoment T i den andra predikteringen till ett minmoment i efterföljande simuleringsomgång. 10 15 20 25 30 535 356 20

15. Modul enligt något av kraven l l till 13, varvid beräkningsenheten är anpassad att beräkna ifall VWUC är mindre eller lika med vmin, och då sätta fordonets motorrnoment T i den andra predikteringen till ett maxmoment i efterföljande simuleringsomgång.

16. Modul enligt krav 14 eller 15, varvid beräkningsenheten är anpassad att bestämma en högsta hastighet vpmdjgmax respektive en lägsta hastighet vpwdjqmín under den första predikteringen av fordonets hastighet vec med vanlig farthållare, och att använda nämnda vp..d_cc,mx och vpwdjgmin vid jämförelsen med vw* respektive vmi., för att bestämma fordonets motormoment T i den andra predikterin gen.

17. l7. Modul enligt något av kraven 12 till 17, varvid beräkningsenheten är anpassad att lägga till en hysteres till væf.

18. Modul enligt något av kraven 1 l till l7, i vilken en regel omfattar att jämföra fordonshastigheten vpwdjnew i den andra predikteringen med vmi., respektive vmx, där vmin och vma, är ett intervall inom vilket vpfaajnew bör vara.

19. Modul enligt krav 18, i vilken en regel omfattar att om vpædjnew i den andra predikteringen överskrider vmax eller underskrider vmin så bestäms fordonets referensvärde till ett värde som representerar vw.

20. Modul enligt krav 18, i vilken en regel omfattar att om vpredjncw i den andra predikteringen är i intervallet mellan vmi., och vmax, eller lika med vmin eller vmax, så bestäms fordonets referensvärde till ett värde som representerar den predikterade hastigheten vpwdjnew.

21. Datorprogramprodukt, omfattande datorprograminstruktioner för att förmå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt metoden enligt något av kraven 1 till 10, när datorprograminstruktionerna körs på nämnda datorsystem. 535 355 21

22. Datorprogramprodukt enligt krav 2 l, där datorprograminstruktionema är lagrad på ett av ett datorsystem läsbart medium.