BR102016023026A2

BR102016023026A2 - método para determinar uma mudança de resistência do ar percebida por um veículo automotor

Info

Publication number: BR102016023026A2
Application number: BR102016023026A
Authority: BR
Inventors: Oremus Bas; Roos Fredrik; Ögren Mikael; Flärdh Oscar
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2017-05-02
Also published as: SE540963C2; DE102016012465B4; SE1551395A1; DE102016012465A1

Abstract

trata-se de um método para determinar uma mudança de resistência do ar percebida por um veículo automotor à medida que sua distância a um veículo da frente que se desloca à frente do veículo automotor muda, em que o dito veículo automotor compreende um motor para transmissão de uma força motriz a pelo menos uma roda motriz. o método compreende a) detectar uma distância ao dito veículo da frente e armazenar dados em relação a isso, b) determinar a força motriz transmitida pelo motor e armazenar dados em relação a isso, c) estimar uma resistência motriz percebida pelo veículo e armazenar dados em relação a isso, em que as etapas a a c são executadas pelo menos em uma primeira ocasião e em uma segunda ocasião, ocasiões dentre as quais a distância ao veículo da frente mudou. o mesmo compreende adicionalmente a etapa: d) com base nos ditos dados armazenados em relação à distância detectada, à força motriz e à resistência motriz, estimar uma mudança de resistência do ar percebida pelo veículo em relação a uma mudança da distância ao veículo da frente.

Description

“MÉTODO PARA DETERMINAR UMA MUDANÇA DE RESISTÊNCIA DO AR PERCEBIDA POR UM VEÍCULO AUTOMOTOR” CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um método para determinar uma mudança de resistência do ar percebida por um veículo automotor, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. A invenção se refere adicionalmente a um programa de computador, um produto de programa de computador, uma unidade de controle eletrônico, e um veículo automotor. Por um veículo automotor, no presente documento, é pretendido um veículo que é alimentado por um motor de combustão interna e/ou por um motor elétrico. Em particular, mas não exclusivamente, o método é destinado para uso em um veículo automotor pesado, como um caminhão ou um ônibus.

ANTECEDENTES E TÉCNICA ANTERIOR

[0002] O custo de combustível para veículos automotores, por exemplo, carros, caminhões e ônibus, representa um dispêndio significativo para o proprietário ou usuário do veículo. Uma variedade ampla de sistemas diferentes foi, portanto, desenvolvida para reduzir consumo de combustível, por exemplo, mecanismos motores eficazes em termos de combustível e piloto automático com economia de combustível.

[0003] Um dos fatores principais que afetam o consumo de energia de um veículo, particularmente em velocidades altas e para veículos automotores grandes que têm uma área frontal grande, é a resistência do ar. Uma maneira de reduzir a resistência do ar e, assim, o consumo de energia, é, portanto, dirigir atrás de um veículo da frente e explorar o chamado efeito de vácuo. Quando dois ou mais veículos são envolvidos em um chamado comboio, isto é, quando veículos de reboque são dirigidos relativamente próximos a veículos da frente, o consumo de combustível dos ditos veículos pode ser reduzido em, por exemplo, 5 a 15%.

[0004] Os veículos automotores modernos podem ser equipados com tecnologia de radar para medir uma distância a um veículo da frente. Alguns veículos também podem ser equipados com um sistema de controle para manter automaticamente uma distância, escolhida por um condutor, a um veículo da frente. De acordo com um exemplo, tal sistema pode compreender um dispositivo de atuação em que o condutor pode definir manualmente uma posição que corresponde a um dado vão a um veículo da frente. Tal dispositivo de atuação pode, por exemplo, ter cinco posições diferentes que correspondem a incrementos discretos de distância ao veículo da frente entre 10 e 75 metros, correspondentes a intervalos de tempo dentro da faixa de 1 a 4 segundos. Esse sistema é frequentemente automatizado no veículo de reboque. Alternativamente, um condutor do veículo de reboque pode escolher dirigir a uma dada distância ao veículo da frente.

[0005] Para um condutor de um veículo automotor, ou uma companhia de transporte que possui o veículo, é de interesse saber como o consumo de energia do veículo é afetado pelo padrão de condução. Por exemplo, é de interesse saber como o consumo de energia pode ser influenciado variando-se a distância a um veículo da frente que se desloca à frente do veículo, de modo que a distância possa ser controlada para uma distância ideal a partir de um ponto de vista de consumo de energia.

[0006] O documento ns WO2013/147682 revela um método para adaptar a velocidade de um veículo automotor, de modo que o mesmo se desloque a uma distância de um veículo da frente que é otimizado para reduzir a resistência do ar percebida pelo veículo. Fatores como uma área frontal e uma configuração de carga do veículo da frente, a presente velocidade do veículo, e a direção de vento e força de vento do ar ambiente são levados em consideração. Entretanto, o método exige conhecimento de muitos parâmetros de entrada para determinar a resistência do ar percebida pelo veículo, em que os parâmetros nem sempre podem estar prontamente disponíveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] É um objetivo primário da presente invenção alcançar, em pelo menos algum aspecto, uma maneira melhorada de determinar uma mudança de resistência do ar percebida por um veículo automotor à medida que um veículo da frente que se desloca à frente do veículo automotor é detectado e à medida que a distância do dito veículo da frente muda. Em particular, é um objetivo alcançar uma maneira simplificada de determinar tal mudança, o que pode ser realizado também com alguns parâmetros de entrada.

[0008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, pelo menos o objetivo primário é alcançado por meio do método inicialmente definido, que é distinguido por compreender as etapas: a) detectar uma distância ao dito veículo da frente e armazenar dados em relação a isso, b) determinar a força motriz F_driving transmitida pelo motor e armazenar dados em relação a isso, c) estimar uma resistência motriz F_res percebida pelo veículo e armazenar dados em relação a isso, em que as etapas a a c são executadas pelo menos em uma primeira ocasião e em uma segunda ocasião, ocasiões dentre as quais a distância ao veículo da frente detectado mudou, e em que o método compreende adicionalmente a etapa: d) com base nos ditos dados armazenados em relação à distância detectada, à força motriz F_driving, e à resistência motriz F_res, estimar uma mudança de resistência do ar percebida pelo veículo em relação a uma mudança da distância ao veículo da frente.

[0009] O método, de acordo com a presente invenção, depende de uma estimativa da resistência motriz F_res que afeta o veículo e uma medição da força motriz F_driving transmitida pelo motor em pelo menos duas ocasiões diferentes para determinar uma mudança de resistência do ar percebida pelo veículo entre essas ocasiões, por exemplo, para estimar um efeito de vácuo. A mudança de resistência do ar que depende de uma mudança da distância a um veículo da frente também é chamada, mais adiante, de mudança dependente de distância entre veículos em resistência do ar. Isso é uma maneira de estimar uma mudança de resistência do ar que exige alguns parâmetros de entrada e que podem, portanto, ser aplicados em muitos veículos diferentes. A força motriz é frequentemente bem conhecida, visto que pode, de acordo com a técnica anterior, ser calculada diretamente com o uso do torque emitido pelo motor de combustão. Esse torque é frequentemente especificado no sistema de controle do veículo. Com o uso de razão de engrenagem e diâmetro de roda, o torque pode ser convertido em uma força motriz que atua nas rodas motrizes do veículo.

[0010] A resistência motriz percebida pelo veículo durante a operação, isto é, o resultante das forças que impactam o veículo, pode ser estimada em muitas maneiras diferentes e levando termos diferentes em consideração, dependendo da precisão desejada da estimativa. Por exemplo, um modelo simples da resistência motriz usado no método, de acordo com a invenção, pode incluir termos que descrevem uma força total FJot que atua no veículo e uma força gravitacional F_grav, e um termo de erro F_error. Nesse caso, todas as forças que variam, como resistência ao rolamento, resistência do ar etc., são incluídas no termo de erro. Um efeito de vácuo possível também será incluído nesse termo, e determinando-se como F_error varia com a distância entre veículos, é possível estimar aproximadamente o efeito de vácuo. Para precisão melhor, o modelo pode incluir termos que descrevem, por exemplo, uma força total F_tot, uma força gravitacional F_grav, uma força de resistência ao rolamento F_roll, uma força de resistência do ar F_air, e uma força F_pt devido a perdas de atrito em um trem de força do veículo. Um modelo separado pode ser incluído para cada um desses termos. De acordo com a invenção, uma resistência do ar dependente de distância entre veículos pode ser incluída como um termo de vácuo separado F_slipstream em tal modelo, ou incluído em um termo de resistência do ar geral. Um termo F_error que descreve um erro de modelo também pode ser usado para estimar o efeito de vácuo.

[0011] Uma vantagem do método, de acordo com a invenção, é de que os modelos para estimar uma resistência motriz de um veículo, frequentemente com base em uma equação de força que relaciona as forças que atuam no veículo, já foram usados em veículos modernos para propósitos diferentes. Esses propósitos incluem, mas sem limitação, prever um comportamento do veículo à medida que um gradiente de estrada muda, estimar uma massa do veículo, e garantir uma função adequada de piloto automático, sistemas de troca de marcha e outros sistemas usados no veículo. A expansão de tais modelos existentes para incluir também uma estimativa do efeito de vácuo, ou a resistência do ar dependente de distância entre veículos, pode ser facilmente implantada em um veículo sem a necessidade de instalar sensores adicionais, etc.

[0012] O método, de acordo com a invenção, pode ser iniciado à medida que um veículo da frente for detectado na frente do veículo automotor. Após essa detecção, as etapas a a c são conduzidas. Se o veículo automotor detectar outro veículo da frente, por exemplo, como resultado de uma ultrapassagem, o método deve ser tipicamente reiniciado, visto que o efeito de vácuo causado pelo veículo da frente “novo” pode diferir daquele causado pelo veículo da frente anterior. Se o veículo automotor se perder do veículo da frente, como em uma curva ou quando o veículo da frente passar em um topo de uma colina, o método pode ser reiniciado à medida que o veículo da frente for detectado novamente, a menos que possa ser estabelecido novamente que o veículo detectado é idêntico ao veículo da frente anteriormente detectado.

[0013] O método, de acordo com a invenção, pode ser usado para fornecer a um condutor do veículo um retorno rápido de quanto de combustível pode ser ou foi economizado conduzindo-se próximo a um veículo da frente. O mesmo também pode ser usado como uma base para controlar automaticamente o veículo para dirigir a uma certa distância de um veículo da frente.

[0014] A distância do veículo da frente pode, de acordo com a técnica anterior, ser determinado com uso, por exemplo, de tecnologia de radar, informações de câmera, dados de mapa em combinação com tecnologia de GPS (sistema de posicionamento global), ou algum outro conjunto de procedimentos conhecido.

[0015] De acordo com uma modalidade da invenção, a etapa d compreende comparar os ditos dados armazenados em relação à resistência motriz estimada aos ditos dados armazenados em relação à força motriz detectada para cada uma das ditas ocasiões, e, com base em uma diferença entre os mesmos, estimar uma dita mudança de resistência do ar. Comparando-se primeiro a resistência motriz estimada e a força motriz detectada, ou a força de tração, do veículo em uma primeira ocasião e, após isso, em pelo menos uma segunda ocasião em que a distância ao veículo da frente mudou, é possível deduzir uma dependência de distância da resistência motriz e estimar, assim, o efeito de vácuo. Desse modo, poucos parâmetros de entrada são necessários para estimar a mudança de resistência do ar percebida pelo veículo em relação a uma mudança da distância ao veículo da frente.

[0016] De acordo com uma modalidade da invenção, as etapas a a c são repetidas com uma frequência predeterminada. A frequência pode ser variada dependendo da precisão desejada, em que geralmente uma frequência mais alta resulta em uma precisão melhor. Por exemplo, uma frequência de 1 Hz pode ser usada. Se as etapas a a c também são conduzidas para outros propósitos em um veículo automotor, a frequência pode ser selecionada de modo que também seja adequada para os mesmos outros propósitos. Por exemplo, a frequência de 100 Hz pode ser adequada. Tal frequência mais alta reduz níveis de ruído. A etapa d pode, por exemplo, ser repetida com a mesma frequência que as etapas a a c ou com uma frequência diferente, ou quando uma condição predefinida for satisfeita.

[0017] De acordo com uma modalidade da invenção, as etapas a a c são repetidas com base em uma distância detectada ao veículo da frente. Nessa modalidade, a potência de computação pode ser salva apenas repetindo-se as etapas a a c quando necessário para a precisão da estimativa do efeito de vácuo.

[0018] De acordo com uma modalidade da invenção, as etapas a a c são repetidas cada vez que a distância detectada ao veículo da frente tiver mudado por pelo menos uma distância predeterminada em relação à ocasião anterior, em que a distância predeterminada está dentro de uma faixa de 5 a 50 m. Preferencialmente, a distância predeterminada está dentro de uma faixa de 10 a 20 m. Uma mudança pequena na distância entre cada ocasião em que etapas a a c são repetidas resulta em uma precisão alta. Aumentando-se a quantidade que a distância pode mudar entre cada ocasião, a potência de computação pode ser salva no dispêndio de precisão. Exceder o limite superior afeta a precisão da estimativa, visto que o efeito de vácuo pode diferir de modo significativo entre cada ocasião e visto que o número de ocasiões úteis para estimar o efeito de vácuo será limitado.

[0019] De acordo com uma modalidade da invenção, a etapa d é repetida com base em uma dentre uma frequência predeterminada e uma distância detectada ao veículo da frente. Conforme descrito acima em conexão com as etapas a a c, a etapa d pode ser repetida cada vez que a distância detectada ao veículo da frente tiver mudado em pelo menos uma distância predeterminada em relação à ocasião anterior, em que a distância predeterminada está dentro de uma faixa de 5 a 50 m, preferencialmente, 10 a 20 m. Repetindo-se a etapa d com base em uma distância detectada e etapas a a c com uma frequência predeterminada, é possível ajustar o método para otimizar a precisão e/ou resolução. Uma mudança pequena na distância entre cada ocasião em que a etapa d é repetida aumenta a resolução, mas reduz a precisão. A etapa d também pode, por exemplo, ser repetida com menos frequência em distâncias entre veículo grandes e mais frequentemente em distâncias pequenas, em que espera-se que o efeito de vácuo seja mais importante.

[0020] De acordo com uma modalidade da invenção, um modelo usado na etapa c compreende pelo menos um termo F_roll em relação a uma resistência ao rolamento do veículo e um termo F_air em relação a uma resistência do ar percebida pelo veículo. A resistência do ar e a resistência ao rolamento são fatores importantes que afetam a resistência motriz total do veículo e esses termos são úteis, portanto, para incluir em tal modelo, a fim aumentar a precisão na determinação do efeito de vácuo. Conforme já mencionado, o termo de resistência do ar F_air pode ser modelado para incluir uma dependência de distância entre veículos, ou um termo separado F_slipstream pode ser introduzido. O modelo usado tem base preferencialmente em uma equação de força que relaciona as forças que atuam no veículo.

[0021] De acordo com uma modalidade da invenção, o dito modelo compreende adicionalmente um termo F_pt em relação a perdas de atrito em um trem de força do veículo. Incluir esse termo aumenta a precisão na estimativa da mudança de resistência do ar.

[0022] As condições de operação atuais do veículo podem ser obtidas (tal como detectadas). A estimativa da resistência motriz pode ter base em condições de operação atuais do veículo.

[0023] De acordo com uma modalidade da invenção, o método compreende adicionalmente determinar uma massa m do veículo, um gradiente de estrada atual a, e uma aceleração a do veículo. Todos esses parâmetros devem ser incluídos quando à resistência motriz total percebida pelo veículo for modelada, visto que os mesmos têm um impacto grande nas forças que atuam no veículo. A massa m pode, por exemplo, ser determinada a partir da estimativa com base na equação de força, ou a partir de uma estimativa com base em uma suspensão do veículo. O gradiente de estrada também pode ser obtido de muitas maneiras diferentes com uma precisão grande. A aceleração a é frequentemente calculada a partir da velocidade do veículo, que é dada como um sinal a partir de, por exemplo, um sensor de velocidade de estrada.

[0024] De acordo com uma modalidade da invenção, a dita massa m, o dito gradiente de estrada a, e a dita aceleração a são usadas na estimativa da resistência motriz F_res na etapa c. A força total FJot = m*a e a força gravitacional F_grav que afeta o veículo, nesse caso, não precisam ser modeladas, mas podem ser introduzidas como parâmetros conhecidos em um modelo usado na dita estimativa. Isso melhora a precisão na estimativa posterior da mudança de resistência do ar.

[0025] De acordo com uma modalidade da invenção, a etapa d compreende determinar a resistência do ar percebida pelo veículo como uma função da distância ao veículo da frente. Determinando-se a resistência do ar percebida pelo veículo como uma função da distância entre veículos, é possível prever mudanças na resistência do ar que ocorrerão se a distância for mudada em uma certa quantidade e, assim, também é possível prever mudanças no consumo de energia do veículo. Desse modo, isso pode incluir interpolação, extrapolação, ajuste de curva, etc. para obter uma função. A função pode ser usada para fornecer um retorno a um condutor ou um proprietário do veículo sobre economias de combustível ou economias de combustível potenciais.

[0026] De acordo com uma modalidade da invenção, o método compreende adicionalmente utilizar a dita mudança determinada de resistência do ar percebida pelo veículo como uma função da distância ao veículo da frente para controlar uma velocidade do dito veículo automotor, de modo que a dita resistência do ar seja reduzida. Isso é uma maneira de controlar o veículo, de modo que o consumo de energia do veículo seja minimizado. A função pode ser usada, por exemplo, como um parâmetro de entrada para um piloto automático ou para outro sistema de controle do veículo.

[0027] De acordo com uma modalidade da invenção, o método compreende adicionalmente utilizar a mudança determinada em resistência do ar como um parâmetro de entrada em um modelo usado para estimar uma resistência motriz percebida pelo veículo. Nessa maneira, o modelo usado para estimar a resistência motriz F_res pode ser continuamente melhorado.

[0028] De acordo com uma modalidade da invenção, o método compreende adicionalmente comunicar dados em relação à dita mudança determinada em resistência do ar para um condutor do veículo. Nessa maneira, o condutor pode, se desejável, adaptar a condução do veículo, de modo que a resistência do ar seja minimizada. Os dados podem, por exemplo, ser comunicados visualmente com uso de um visor ou similar, ou oralmente com uso de, por exemplo, alto-falantes.

[0029] De acordo com uma modalidade da invenção, o método compreende adicionalmente determinar uma redução de consumo de energia alcançada conduzindo-se a uma distância a um veículo da frente, de modo que a resistência do ar percebida pelo veículo seja reduzida. Isso pode ser durante um certo intervalo de tempo ou durante um certo intervalo de distância, como durante os últimos 30 minutos ou durante o último 1 km. O consumo de energia é mais fácil de relacionar e mais relevante para um condutor ou uma companhia de transporte do que para a resistência do ar por si própria. Os dados em relação à redução de consumo de energia podem ser comunicados a um condutor, conforme discutido acima.

[0030] De acordo com outro aspecto da invenção, pelo menos o objetivo primário é alcançado por um programa de computador que compreende código de programa de computador para fazer com que um computador implante o método proposto quando o programa de computador for executado no computador.

[0031] De acordo com um aspecto adicional da invenção, pelo menos o objetivo primário é alcançado por um produto de programa de computador que compreende um meio de armazenamento de dados não transitório que pode ser lido por um computador e em que o código de programa do programa de computador proposto é armazenado.

[0032] De acordo com um aspecto adicional da invenção, pelo menos o objetivo primário é alcançado por uma unidade de controle eletrônico de um veículo automotor que compreende meios de execução, uma memória conectada aos meios de execução e um meio de armazenamento de dados que é conectado aos meios de execução e em que o código de programa de computador do programa de computador proposto é armazenado.

[0033] De acordo com um aspecto adicional da invenção, pelo menos o objetivo primário é alcançado por um veículo automotor que compreende a unidade de controle eletrônico proposta. O veículo automotor pode, preferencialmente, ser um caminhão ou um ônibus.

[0034] Outros recursos vantajosos, assim como vantagens da presente invenção, aparecerão a partir da descrição a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0035] Modalidades da invenção serão descritas a seguir com referência aos desenhos anexos, em que;

[0036] A Figura 1 mostra esquematicamente um veículo, de acordo com a invenção, [0037] A Figura 2 é um fluxograma que mostra um método, de acordo com a invenção, [0038] A Figura 3 é um gráfico que mostra esquematicamente um efeito de vácuo,e [0039] A Figura 4 mostra esquematicamente uma unidade de controle, de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0040] Um veículo automotor, de acordo com a presente invenção, é mostrado na Figura 1. O veículo automotor 500 pode, por exemplo, ser um carro de passeio, um caminhão ou um ônibus, que compreende um motor 501. O motor 501 é incluído em um trem de força 502 que aciona as rodas motrizes 503, 504. O veículo automotor 500 compreende adicionalmente um sistema de tratamento de escape 505 e uma unidade de controle 510, que é disposta para controlar a função no motor 501.

[0041] Geralmente, diversas forças atuam no veículo durante a operação. Aquelas forças incluem uma força motriz F_driving, algumas vezes chamada de força de tração, uma força de resistência do ar F_air, uma força de resistência ao rolamento F_roll, uma força gravitacional F_grav, e uma força de atrito F_pt devido ao atrito no trem de força. A força motriz F_driving que atua nas rodas motrizes é o torque entregue pelo motor, convertido em uma força com uso de uma presente razão de engrenagem e diâmetro de roda. A força de resistência do ar F_air pode ser expressa como F_air = C_air*v2, [0042] em que v é a velocidade de veículo e C_air é uma constante que depende da densidade do ar, da área do veículo na direção de deslocamento e do coeficiente de resistência do ar do veículo. Isso, por sua vez, depende do projeto das superfícies do veículo que encontram o vento, em que, em princípio, todos os detalhes externos no veículo têm um impacto. O coeficiente de resistência do ar pode ser, portanto, difícil de calcular e, consequentemente, há um risco de que a força de resistência do ar seja estimada de modo incorreto. A força de resistência do ar também é fortemente dependente de velocidade e, consequentemente, uma estimativa incorreta resulta em um impacto aumentado com velocidades de veículo mais altas.

[0043] A resistência ao rolamento F_roll pode ser expressa como F roll = C_roll*m*g cos a, em que m é a massa do veículo, g é a constante gravitacional, α é o gradiente de estrada e C_roll é um coeficiente de resistência ao rolamento, que depende primariamente dos pneus/rodas do veículo. O coeficiente de resistência ao rolamento também pode ser difícil de determinar exatamente.

[0044] A força gravitacional F_grav pode ser expressa como F_grav = m*g sen a.

[0045] A força de atrito F_pt pode, em alguns casos, ser difícil de diferenciar e pode ser parcial ou inteiramente incluída na força de resistência ao rolamento F_roll ou na força motriz F_driving em um modelo da resistência motriz que afeta o veículo.

[0046] Uma força resultante F_tot representa a força que é convertida em uma aceleração real a do veículo de acordo com F_tot = m*a.

[0047] A equação de força que descreve as forças que atuam em um veículo pode ser expressa conforme a seguir: F_tot = F_driving - F_air - F_roll - F_grav - F_pt - F_error, em que F_driving é a força motriz aplicada pelo motor e em que F_error é um erro de modelo em relação a uma diferença entre a força motriz real F_driving e a resistência motriz modelada F_res representada por F_res = F_tot + F_air + F_roll + F_grav + F_pt.

[0048] Em outras palavras, F_error = F_driving - F_res.

[0049] De modo ideal, o erro de modelo F_error = 0 N se o modelo coincidir perfeitamente com a realidade, o que não é, entretanto, frequentemente o caso.

[0050] No caso de um veículo que se move para frente a uma velocidade constante em uma estrada plana, F_tot = F_grav = 0 N. Todos os termos F_air, F_roll e F_pt serão forças negativas que atuam para retardar o veículo, enquanto a força motriz F_driving é positiva, que atua para manter a velocidade constante.

[0051] Um método, de acordo com uma modalidade da invenção, é mostrado no fluxograma na Figura 2. Nessa modalidade, um veículo automotor se desloca em direção a uma seção de estrada à medida que, em uma etapa S0, encontra e detecta outro veículo, um veículo da frente, que se desloca à frente do veículo. Em uma etapa S1, uma distância ao veículo da frente é detectada em uma primeira ocasião. Isso pode ser feito com uso, por exemplo, de tecnologia de radar, informações de câmera, dados de mapa em combinação com tecnologia de GPS (sistema de posicionamento global), ou semelhantes. Os dados em relação à distância detectada são armazenados em um meio de armazenamento de dados. Em uma etapa S2, que pode ser realizada simultaneamente com a etapa S1, a força motriz F_driving transmitida pelo motor é determinada, conforme descrito acima, e dados em relação a isso são armazenados. Em uma etapa S3, que também pode ser realizada simultaneamente com a etapa S1, a resistência motriz percebida pelo veículo é estimada com uso de um modelo de estimativa, e dados em relação a isso são armazenados. A resistência motriz também pode ser, pelo menos em parte, determinada a partir de dados medidos com relação, por exemplo, ao gradiente de estrada e/ou perdas de atrito no trem de força.

[0052] O veículo automotor se move, agora, mais próximo ao veículo da frente e, à medida que a distância entre os veículos diminui, é verificado, em uma etapa S4, se as etapas S1 a S3 foram executadas pelo menos duas vezes e em distâncias detectadas diferentes em relação ao veículo da frente. Se não, as etapas S1 a S3 são repetidas em pelo menos uma ocasião a mais. Se as etapas S1 a S3 foram executadas pelo menos duas vezes e em distâncias diferentes detectadas a partir do veículo da frente, uma etapa S5 é executada. Nessa etapa, uma mudança de resistência do ar percebida pelo veículo em relação a uma mudança da distância ao veículo da frente é estimada com base nos dados armazenados em relação à distância detectada, à força motriz e à resistência motriz.

[0053] A estimativa da resistência motriz é preferencialmente com base na equação de força discutida acima. Em uma modalidade, a massa m, a aceleração a e o gradiente de estrada α são determinados, o que será adicionalmente discutido abaixo. Com os mesmos parâmetros bem conhecidos, a força total F_tot e a força gravitacional F_grav podem ser determinadas, e um modelo para estimar a resistência motriz na etapa S3 tem, desse modo, termos F_air desconhecidos em relação à resistência do ar, F_roll em relação à resistência ao rolamento, e F_pt em relação às perdas de atrito no trem de força. O modelo também inclui um termo de erro F_error, que descreve uma diferença entre a força motriz determinada F_driving e a resistência motriz modelada F_res: F_error = F_driving - F_res.

[0054] Cada vez que a etapa S3 é repetida, um valor de F_error é gerado e armazenado. Na etapa S5, esses valores gerados F_error podem ser mapeados contra as distâncias entre veículos detectadas correspondentes, de modo que uma dependência de distância seja revelada. Dependendo da precisão nos modelos usados para descrever os termos restantes F_roll, F_air, e F_pt, uma diferença revelada em F_error à medida que a distância entre veículos muda pode, pelo menos em parte, ser atribuída ao efeito de vácuo. Isso é mostrado esquematicamente na Figura 3, em que o termo de erro F_error é plotado como uma função de distância ao veículo da frente. Conforme pode ser visto, o termo de erro F_error diminui à medida que o veículo automotor se aproxima do veículo da frente, o que pode ser atribuído ao efeito de vácuo.

[0055] Em uma modalidade diferente, o efeito de vácuo é modelado como um termo separado F_slipstream que é incluído no modelo usado para estimar a resistência motriz. Esse termo terá um sinal oposto com relação ao termo de resistência do ar F_air que, nesse caso, não é modelado como dependente da distância entre veículos, e seu valor absoluto nunca será maior que a resistência do ar. Por exemplo, F_slipstream pode ser estimado como: F_slipstream = F_driving - F_tot - F_grav - F_air - F roll - F_pt - F_error.

[0056] Conforme descrito acima, o termo F_slipstream é repetidamente estimado para valores diferentes da distância entre veículos a fim de revelar uma dependência de distância. Para alguns modelos, o F_slipstream anteriormente estimado pode ser usado como um parâmetro de entrada na estimativa subsequente na próxima ocasião, a fim de melhorar a precisão da estimativa.

[0057] As etapas S1 a S3 podem ser repetidas em uma frequência predeterminada ou à medida que uma certa condição for satisfeita, como quando a distância ao veículo da frente mudar por uma quantidade predeterminada, como por uma distância dentro de uma faixa de 5 a 50 m, preferencialmente 10 a 20 m. A etapa S5 pode ser realizada cada vez que as etapas S1 a S3 forem realizadas, ou apenas quando alguma condição predefinida for satisfeita. Isso pode ser, por exemplo, quando as etapas S1 a S3 forem repetidas em uma certa quantidade de vezes. A etapa S5 pode incluir determinar a resistência do ar, ou a redução na resistência do ar, percebida pelo veículo como uma função da distância ao veículo da frente, isto é, ajustando-se os valores estimados a uma função. A função pode ser usada para apresentar uma redução alcançada ou potencial na resistência do ar para um condutor, por exemplo, em um visor ou por meios de áudio, como por meio de um alto-falante.

[0058] A mudança determinada em resistência do ar à medida que a distância ao veículo da frente muda também pode ser usada para controlar a velocidade do veículo, de modo que a resistência do ar seja reduzida. Por exemplo, uma função que descreve a mudança relacionada pode ser usada como um parâmetro de entrada para um piloto automático ou outro sistema de controle do veículo.

[0059] A mudança de resistência do ar também pode ser usada para determinar uma redução de consumo de energia alcançada conduzindo-se a uma distância a um veículo da frente, de modo que a resistência do ar percebida pelo veículo seja reduzida. Por exemplo, o consumo de energia de redução pode ser apresentado a um condutor do veículo como um gráfico que mostra uma redução de consumo de combustível alcançada como uma função da distância.

[0060] A massa de veículo é tipicamente determinada por um algoritmo de estimativa de massa com base em informações de uma suspensão do veículo ou em um momento medido ou estimado de inércia do veículo. A aceleração a é tipicamente determinada a partir da velocidade v do veículo, dada, por exemplo, por um sensor de velocidade de estrada.

[0061] O gradiente de estrada α pode ser obtido de várias maneiras diferentes. Este pode ser determinado com base nos dados de mapa, por exemplo, a partir de mapas digitais que contêm informações topográficas, em combinação com informações de posicionamento, por exemplo, informações de GPS (sistema de posicionamento global). As informações de posicionamento podem ser usadas para determinar a localização do veículo em relação aos dados de mapa, de modo que o gradiente de estrada possa ser extraído a partir dos dados de mapa. Vários sistemas de piloto automático atuais usam dados de mapa e informações de posicionamento. Tais sistemas podem, então, fornecer os dados de mapa e informações de posicionamento exigidas para o método, de acordo com a presente invenção, minimizando, assim, a complexidade adicional envolvida na determinação do gradiente de estrada.

[0062] O gradiente de estrada pode ser obtido com base em um mapa em combinação com informações de GPS, a partir de informações de radar, a partir de informações de câmera, de informações a partir de outro veículo, a partir de informações de posicionamento e informações de gradiente de estrada armazenadas anteriormente de modo integrado, ou a partir de informações obtidas a partir de sistemas de tráfego relacionadas à rota de deslocamento esperada. Em sistemas em que há troca de informações entre veículos, inclinações de estrada estimadas por um veículo também podem ser disponibilizadas para outros veículos, diretamente ou através de uma unidade intermediária, como um banco de dados ou semelhantes.

[0063] Uma pessoa versada na técnica notará que um método para determinar uma mudança de resistência do ar percebida por um veículo automotor à medida que sua distância a um veículo da frente que se desloca à frente do veículo automotor muda, de acordo com a presente invenção, pode ser implantado em um programa de computador que, quando executado em um computador, faz com que o computador conduza o método. O programa de computador assume frequentemente a forma de um produto de programa de computador que compreende um meio de armazenamento digital adequado em que o programa de computador é armazenado. O dito meio de armazenamento digital legível por computador compreende uma memória adequada, por exemplo, ROM (memória somente de leitura), PROM (memória somente de leitura programável), EPROM (PROM apagável), memória flash, EEPROM (PROM eletricamente apagável), uma unidade de disco rígido, etc.

[0064] A Figura 4 ilustra esquematicamente uma unidade de controle eletrônico 400 de um veículo, que corresponde à unidade de controle eletrônico 510 do veículo 500 mostrado na Figura 1, dotada de meios de execução 401 que pode tomar a forma de substancialmente qualquer tipo adequado de processador ou microcomputador, por exemplo, um circuito para processamento de sinal digital (processador de sinal digital, DSP), ou um circuito com uma função específica predeterminada (circuito integrado de aplicação específica, ASIC). Os meios de execução 401 são conectados a uma unidade de memória 402 que é situada na unidade de controle 400. Um meio de armazenamento de dados 403 também é conectado aos meios de execução e dota os meios de execução de, por exemplo, o código de programa armazenado e/ou dados armazenados que os meios de execução precisam habilitar para fazer cálculos. Os meios de execução também são adaptados para armazenar resultados parciais ou finais de cálculos na unidade de memória 402.

[0065] A unidade de controle 400 é, adicionalmente, dotada de respectivos dispositivos 411, 412, 413, 414 para receber e enviar sinais de entrada e de saída. Esses sinais de entrada e de saída podem compreender formas de onda, pulsos ou outros atributos que os dispositivos de recepção de sinal de entrada 411,413 podem detectar como informações e que podem ser convertidos em sinais que os meios de execução 401 podem processar. Esses sinais são, então, supridos aos meios de execução. Os dispositivos de envio de sinal de saída 412, 414 são dispostos para converter sinais recebidos a partir dos meios de execução 401, a fim de criar, por exemplo, modulando-se os mesmos, sinais de saída que podem ser transportados para outras partes do veículo e/ou outros sistemas integrados.

[0066] Cada uma das conexões aos respectivos dispositivos para recepção e envio de sinais de entrada e saída pode tomar a forma de um ou mais dentre um cabo, um barramento de dados, por exemplo, um barramento de CAN (rede de área de controlador), um barramento de MOST (transporte de sistemas orientado por mídia) ou alguma outra configuração de barramento, ou uma conexão sem fio Uma pessoa versada na técnica notará que o computador supracitado pode tomar a forma dos meios de execução 401 e que a memória supracitada pode tomar a forma da unidade de memória 402.

[0067] Os sistemas de controle em veículos modernos compreendem geralmente um sistema de barramento de comunicação que consiste em um ou mais barramentos de comunicação para conectar inúmeras unidades de controle eletrônico (ECUs), ou controladores, e vários componentes integrados no veículo. Tal sistema de controle pode compreender um número grande de unidades de controle e a responsabilidade por uma função específica pode ser dividida entre duas ou mais das mesmas.

[0068] Na modalidade ilustrada, a presente invenção é implantada na unidade de controle 400, mas também pode ser implantada inteira ou parcialmente em uma ou mais outras unidades de controle já integradas no veículo ou uma unidade de controle dedicada à presente invenção. Veículos do tipo referido aqui são, obviamente, dotados frequentemente de mais unidades de controle de modo significativo do que os mostrados aqui, conforme uma pessoa versada na técnica certamente notará.

[0069] A invenção não é, obviamente, restrita de forma alguma às modalidades descritas acima. Ao contrário, muitas possibilidades às modificações da mesma serão notáveis para uma pessoa com uma habilidade comum na técnica, sem se separar da idéia básica da invenção, como definido nas reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para determinar uma mudança de resistência do ar percebida por um veículo automotor (500) à medida que sua distância a um veículo da frente detectado se deslocando à frente do veículo automotor (500) muda, em que o dito veículo automotor compreende um motor (501) para transmissão de uma força motriz a pelo menos uma roda motriz (503, 504), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) detectar uma distância ao dito veículo da frente e armazenar dados relacionados a mesma, b) determinar a força motriz F_driving transmitida pelo motor (501) e armazenar dados relacionados a mesma, c) estimar uma resistência motriz F_res percebida pelo veículo (500) e armazenar dados relacionados a mesma, em que as etapas a a c são executadas pelo menos em uma primeira ocasião e em uma segunda ocasião, ocasiões dentre as quais a distância ao veículo da frente detectado mudou, e em que o método compreende adicionalmente a etapa de: d) com base nos ditos dados armazenados em relação à distância detectada, à força motriz F_driving, e à resistência motriz F_res, estimar uma mudança de resistência do ar percebida pelo veículo (500) em relação a uma mudança da distância ao veículo da frente.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa d compreende comparar os ditos dados armazenados em relação à resistência motriz estimada F_res aos ditos dados armazenados em relação à força motriz detectada F_driving para cada uma das ditas ocasiões e, com base em uma diferença entre os mesmos, estimar uma dita mudança de resistência do ar.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as etapas a a c são repetidas com uma frequência predeterminada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as etapas a a c são repetidas com base em uma distância detectada ao veículo da frente, preferencialmente cada vez que a distância detectada ao veículo da frente mudar por pelo menos uma distância predeterminada em relação à ocasião anterior.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a etapa d é repetida com base em uma dentre uma frequência predeterminada e uma distância detectada ao veículo da frente.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um modelo usado na etapa c compreende pelo menos um termo F_roll relativo a uma resistência ao rolamento do veículo (500) e um termo F_air relativo a uma resistência do ar percebida pelo veículo (500) e, preferencialmente, em que o dito modelo compreende adicionalmente um termo F_pt relativo a perdas de atrito em um trem de força (502) do veículo (500).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar uma massa m do veículo (500), um gradiente de estrada atual a, e uma aceleração a do veículo (500), preferencialmente, em que a dita massa m, o dito gradiente de estrada α e a dita aceleração a são usadas na estimativa da resistência motriz F_res na etapa c.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a etapa d compreende determinar a resistência do ar percebida pelo veículo (500) como uma função da distância ao veículo da frente, preferencialmente, em que o método compreende adicionalmente utilizar a dita mudança determinada de resistência do ar percebida pelo veículo (500) como uma função da distância ao veículo da frente para controlar uma velocidade do dito veículo automotor (500), de modo que a dita resistência do ar seja reduzida.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente utilizar a mudança determinada de resistência do ar como um parâmetro de entrada em um modelo usado para estimar uma resistência motriz percebida pelo veículo (500).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente comunicar dados relacionados à dita mudança determinada em resistência do ar para um condutor do veículo (500).

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar uma redução de consumo de energia alcançada conduzindo-se a uma distância de um veículo da frente, de modo que a resistência do ar percebida pelo veículo (500) seja reduzida.

12. Programa de computador caracterizado pelo fato de que compreende um código de programa de computador para fazer com que um computador implemente um método, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, quando o programa de computador for executado no computador.

13. Produto de programa de computador caracterizado pelo fato de que compreende um meio de armazenamento de dados não transitório que pode ser lido por um computador e em que o código de programa de um programa de computador, do tipo definido na reivindicação 12, é armazenado.

14. Unidade de controle eletrônico (400, 510) de um veículo automotor (500) caracterizada pelo fato de que compreende meios de execução (401), uma memória (402) conectada aos meios de execução e um meio de armazenamento de dados (403) que é conectado aos meios de execução e em que o código de programa de computador de um programa de computador, do tipo definido na reivindicação 12, é armazenado.

15. Veículo automotor (500) caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de controle eletrônico (400, 510), do tipo definido na reivindicação 14.