BR102016025158A2 - método para controlar um trem de força de um veículo - Google Patents

Abstract

um método para controlar um trem de força de um veículo automotivo que viaja atrás de um veículo líder, incluindo as etapas de: (a) coletar dados referentes a um gradiente de estrada ao longo da rota de viagem esperada, (b) coletar dados referentes a um tamanho atual de uma lacuna entre os veículos, (c) coletar dados referentes a uma velocidade do veículo líder, (d) com base em tais dados, simular como se espera que a lacuna se desenvolva se uma força de aceleração ou uma força de frenagem aplicada pelo trem de força for ajustada em relação a uma força de aceleração de referência ou uma força de frenagem de referência que seria aplicada em um modo de operação de referência do trem de força, (e) com base em tal simulação, configurar um estado do ajuste de força simulado para permissível ou não permissível, e (f) controlar o trem de força com base em tal estado.

Description

“MÉTODO PARA CONTROLAR UM TREM DE FORÇA DE UM VEÍCULO” CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um método para controlar um trem de força de um veículo automotivo que viaja atrás de um veículo líder. A invenção se refere, ainda, a um programa de computador, um produto de programa de computador, uma unidade de controle eletrônica e um veículo automotivo. Por veículo automotivo, designa-se, aqui, um veículo que é acionado por um motor a combustão interno e/ou por um motor elétrico. Em particular, mas não exclusivamente, o método é destinado para uso em um veículo automotivo pesado, tal como um caminhão ou um ônibus.

[0002] Um modo de operação do trem de força se destina a ser entendido, aqui, como, por exemplo, um modo em que o trem de força é controlado por um controle de velocidade de cruzeiro, tal como um controle de velocidade de cruzeiro adaptativo (ACC, do inglês “adaptive cruise control”) ou um controle de velocidade de cruzeiro de economia de combustível, ou um modo em que o motorista controla o veículo de uma forma específica, de modo a, por exemplo, manter uma distância particular até um veículo líder que viaja na frente do veículo.

[0003] Por uma lacuna, entende-se, aqui, uma lacuna entre o veículo atual e o veículo líder em termos seja de distância ou de tempo.

PLANO DE FUNDO E ESTADO DA ARTE ANTERIOR

[0004] O custo de combustível para veículos automotivos, por exemplo, carros, caminhões e ônibus, representa uma despesa significativa para o proprietário ou usuário do veículo. Uma grande gama de diferentes sistemas foi, portanto, desenvolvida para reduzir o consumo de energia, por exemplo, motores com eficiência de combustível e controles de velocidade de cruzeiro de economia de combustível. Tais controles de velocidade de cruzeiro de economia de combustível visam a reduzir o consumo de combustível pelo ajuste da direção às características da estrada adiante, de modo que frenagens e/ou acelerações consumidoras de combustível possam ser evitadas. Por exemplo, ao levar em conta informações topográficas sobre a seção de estrada à frente do veículo, a velocidade pode ser temporariamente aumentada antes, por exemplo, de uma ladeira para cima, de modo que a mudança para um modo com marcha inferior possa ser evitada ou postergada. Desta forma, um consumo total de energia pode ser reduzido. Podem ser levadas em conta também informações sobre a curvatura da estrada e limites de velocidade legais ao longo da seção de estrada à frente do veículo.

[0005] Um dos principais fatores que afetam o consumo de energia de um veículo, em particular em altas velocidades e para veículos motorizados grandes que têm uma grande região frontal, é a resistência do ar. Uma forma de reduzir a resistência do ar e, assim, o consumo de energia é, portanto, dirigir atrás de um veículo líder, isto é, outro veículo que viaje na frente do veículo atual, e explorar o chamado efeito vácuo. Quando dois ou mais veículos estão envolvidos em um chamado comboio, isto é, quando os veículos seguidores dirigem relativamente próximos aos veículos líder, o consumo de energia de tais veículos pode ser reduzido em, por exemplo, 5% a 15%.

[0006] Veículos motorizados modernos podem ser equipados com tecnologia de radar para medir uma distância até um veículo líder. Alguns veículos também podem ser equipados com um sistema de controle para manter automaticamente uma lacuna especificada d_set até um veículo líder, contanto que a velocidade do veículo não exceda uma velocidade configurada, tal como um limite de velocidade legal. Tal sistema de controle usualmente é chamado de Controle de Velocidade de Cruzeiro Adaptativo (ACC, do inglês “adaptive cruise control), um Controle de Velocidade de Cruzeiro por Radar (“Radar Cruise Control”) ou um sistema de Controle de Velocidade de Cruzeiro Autônomo (“Autonomous Cruise Control”). De acordo com um exemplo, tal sistema pode incluir um dispositivo de acionamento com o qual o motorista pode configurar manualmente uma posição que corresponda a uma determinada lacuna até um veículo líder. Tal dispositivo de acionamento pode, por exemplo, ter cinco posições diferentes que correspondam a incrementos discretos de distância em relação ao veículo líder entre 10 e 75 metros, correspondendo a lacunas de tempo dentro do intervalo de 1 a 4 segundos. Esse sistema é usualmente automatizado no veículo seguidor. Alternativamente, um motorista do veículo seguidor pode escolher dirigir a uma dada distância do veículo líder.

[0007] Um sistema ACC pode, por exemplo, ser configurado para manter a lacuna especificada d_set por meio da aplicação da força de aceleração ou força de frenagem necessária, isto é, de modo que uma força de aceleração seja aplicada se a lacuna se tornar maior do que a lacuna especificada d_set, e de modo que freios sejam aplicados assim que a lacuna se tornar menor do que d_set. No entanto, um sistema ACC também pode ser configurado para manter a lacuna especificada d_set apenas por meio do controle da força de aceleração transmitida pelo trem de força. Nesse caso pode ser definida uma lacuna de frenagem d_brake na qual freios do veículo são aplicados. A lacuna de frenagem d_brake é configurada para ser menor do que a lacuna especificada d_set, de modo que, se o veículo chegar mais perto do veículo líder do que a lacuna especificada d_set, mas não mais perto do que a lacuna de frenagem d_brake, o veículo é conduzido. Apenas se isto não for suficiente, e o veículo ficar mais perto do que d_brake, os freios são aplicados. Os freios podem ser, por exemplo, freios de roda, um retardador, um freio de exaustão, etc.

[0008] No entanto, dirigir atrás de um veículo líder também faz com que sistemas de economia de combustível normais, tais como certos controles de velocidade de cruzeiro de economia de combustível, não possam ser completamente utilizados, por conta do risco de ficarem muito próximo do veículo líder, independentemente do fato de o veículo automotivo ser acionado com um sistema ACC ativado ou não. Alguns sistemas e funções de economia de combustível são, portanto, desativados ao dirigir atrás de um veículo líder. Os efeitos de economia de energia obtidos por dirigir atrás de um veículo líder não podem, portanto, ser completamente considerados.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0009] É um objetivo primário da presente invenção obter, ao menos em algum aspecto, uma forma melhorada de controlar um trem de força em um veículo automotivo ao dirigir atrás de um veículo líder de modo que o consumo de energia do veículo automotivo seja minimizado. Em particular, é um objetivo fornecer um método para controlar um trem de força tal que sistemas de economia de combustível sejam utilizados também em certas situações como quando o veículo está viajando atrás de um veículo líder e tal que os benefícios de um sistema ACC possam ser combinados com os benefícios de outros sistemas de economia de combustível.

[0010] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, ao menos o objetivo primário é alcançado por meio do método como definido na reivindicação 1. O método inclui as etapas de: (a) coletar dados referentes a um gradiente de estrada ao longo da rota de viagem esperada, (b) coletar dados referentes a um tamanho atual de uma lacuna entre os veículos, (c) coletar dados referentes a uma velocidade do veículo líder, (d) com base em tais dados, simular como se espera que a lacuna se desenvolva se uma força de aceleração ou uma força de frenagem aplicada pelo trem de força for ajustada em relação a uma força de aceleração de referência ou uma força de frenagem de referência que seria aplicada em um modo de operação de referência do trem de força, (e) com base em tal simulação, configurar um estado do ajuste de força simulado para permissível ou não permissível, e (f) controlar o trem de força com base em tal estado.

[0011] O método de acordo com a invenção permite a simulação de, por exemplo, um modo de operação do trem de força que poderia ser vantajoso em uma perspectiva de economia de combustível e, com base no tamanho da lacuna em relação ao veículo líder que esse modo de operação causaria no futuro próximo, decidir se o modo de operação simulado é permissível ou não. Se o estado for configurado para não permissível, o modo de operação potencial não pode ser selecionado. Se o estado for configurado para permissível, é possível, mas não necessário, selecionar o modo de operação simulado. O modo de operação simulado pode ser, aqui, qualquer tipo de modo de operação que envolva uma diferença, seja na força de acionamento aplicada pelo trem de força, na força de frenagem aplicada, ou em ambas, em relação a um modo de operação de referência do trem de força. Portanto, modos de operação economizadores de combustível podem ser permitidos contanto que não seja esperado que a lacuna em relação ao veículo líder se torne muito pequena. O método pode, vantajosamente, ser combinado com uma função ou um sistema de economia de combustível de modo que seja permitido que a função ou o sistema de economia de combustível controle o trem de força contanto que o estado do ajuste simulado da força de acionamento ou de frenagem não seja configurado para não permissível. Dessa forma, pode-se economizar energia, por um lado, ao viajar atrás de um veículo líder, e, por outro lado, ao permitir que modos de operação de economia de combustível contanto que certas condições referentes ao tamanho da lacuna em relação ao veículo líder sejam atendidas.

[0012] A etapa de coletar dados referentes à velocidade do veículo líder pode incluir, por exemplo, estimar a velocidade do veículo líder para um intervalo de tempo que se aproxima, ou receber dados do veículo líder referentes a sua variação de velocidade prevista. No caso mais simples, a velocidade atual do veículo líder é medida ou estimada e é adotado um pressuposto de que o veículo líder manterá a velocidade constante. Também é possível basear uma estimativa da velocidade futura do veículo líder em sua velocidade e aceleração atual, como medido ou comunicado.

[0013] Em um modo de operação de referência, o trem de força pode, por exemplo, ser controlado por um sistema de controle de velocidade de cruzeiro adaptativo (ACC), por outro sistema no veículo, ou por um motorista do veículo, por exemplo, de modo que o veículo mantenha a distância desejada em relação ao veículo líder. No modo de operação de referência, o trem de força é preferencialmente operado manualmente ou automaticamente para manter uma lacuna especificada d_set em relação ao veículo líder e para aplicar a força de acionamento ou força de frenagem necessária para obter isto. Isso significa que a mudança de marcha, injeção de combustível, frenagem, etc., são controlados para manter a lacuna especificada d_set. Também pode ser definida uma lacuna de frenagem d_brake. Nesse caso, freios são aplicados automaticamente se a lacuna entre veículos se tornar menor do que a lacuna de frenagem d_brake. Se a lacuna entre os veículos estiver entre d_brake e d_set, o sistema ACC controla, neste caso, o trem de força de modo que o veículo seja conduzido.

[0014] A simulação executada no método de acordo com a invneção é preferencialmente na forma de uma chamada simulação de veículo completo através de uma rota de viagem esperada à frente do veículo automotivo. A simulação é repetida com uma certa frequência, tal como uma frequência de 1 Hz. Em cada simulação, diversos parâmetros podem ser determinados, tais como velocidade, velocidade do motor, torque do motor, lacuna até o veículo líder, tempo, distância viajada, etc. Diversos ajustes de força potenciais podem ser simulados simultaneamente, de modo que o estado de cada um desses ajustes seja configurado para ser permissível ou não permissível. Tais ajustes potenciais de força podem, por exemplo, resultar da ativação de outro sistema de economia de combustível. Se permissível, pode-se permitir que o outro sistema de economia de combustível controle temporariamente o trem de força. Se não permissível, o trem de força será controlado de acordo com, por exemplo, o modo de operação de referência, ou outra forma permissível.

[0015] De acordo com uma modalidade da invenção, a etapa (d) inclui simular como se espera que o tamanho de tal lacuna se desenvolva se mais força de acionamento ou menos força de frenagem for aplicada em relação a tal modo de operação de referência durante ao menos uma parte de tal intervalo de tempo e/ou seção de estrada que se aproxima. Por exemplo, no final de uma seção de estrada ladeira para baixo em que freios foram aplicados para manter uma determinada lacuna em relação ao veículo líder, por exemplo, por sistema de controle de velocidade de cruzeiro adaptativo, o modo de referência da operação do trem de força pode envolver aplicar continuamente freios também durante a seção de estrada que se aproxima, de modo que a lacuna determinada seja mantida. No entanto, em uma perspectiva de economia de combustível, pode ser desejável soltar os freios e, em vez de disto, rodar o veículo com o motor desligado, com a caixa de câmbio em uma posição neutra ou com uma embreagem desengajada para se aproveitar do momento ganho, mesmo que isso leve a uma lacuna reduzida entre os veículos. Isso significaria um aumento na velocidade, e uma redução da força de frenagem, em comparação com a direção continuada com freios aplicados, isto é, o modo de operação de referência. Nessa situação, dirigir o veículo com o trem de força em modo de condução, isto é, com uma marcha engrenada, mas sem nenhuma força de acionamento aplicada e sem consumo de combustível do motor, também envolvería um aumento da velocidade, e uma redução da força de frenagem, em comparação com o modo de operação referência.

[0016] De acordo com outra modalidade da invenção, o trem de força no modo de operação de referência é controlado por um sistema de controle de velocidade de cruzeiro adaptativo, de modo que a velocidade do veículo automotivo seja regulada para manter uma lacuna especificada d_set em relação ao veículo líder. Isso é muito útil, uma vez que o sistema de controle de velocidade de cruzeiro adaptativo é comumente utilizado para controlar o trem de força ao dirigir atrás de um veículo líder. Nessa modalidade, tal modo de operação pode ser usado para controlar o trem de força enquanto verifica continuamente se operações sugeridas por outros sistemas de economia de combustível seriam permissíveis. Outros sistemas de economia de combustível são preferencialmente sistemas que estariam ativos se o veículo automotivo não estivesse viajando atrás de um veículo líder.

[0017] De acordo com outra modalidade da invenção, a etapa (e) inclui comparar o tamanho simulado da lacuna em relação a uma lacuna mínima permissível pré-configurada d_min. Dessa forma, frenagens desnecessárias podem ser prevenidas, uma vez que a simulação revela se o veículo automotivo, com um deslocamento para uma força de acionamento superior ou uma força de frenagem inferior simulada, está com risco de se aproximar demais do veículo líder. A lacuna mínima permissível pré-configurada d_min, que pode, é claro, ser definida em termos seja de tempo ou de distância, usualmente não deveria ser ajustável pelo motorista do veículo automotivo. No caso em que o veículo automotivo é controlado por um sistema de controle de velocidade de cruzeiro adaptativo, tal que a velocidade do veículo automotivo é regulada para manter a lacuna especificada d_set em relação ao veículo líder, a lacuna mínima permissível d_min é configurada para ser menor do que d_set. Preferencialmente, a lacuna mínima permissível d_min pode ser configurada dependendo da lacuna especificada d_set. Se uma lacuna de frenagem d_brake também for definida, a lacuna mínima permissível d_min é preferencialmente configurada para ser menor do que a lacuna especificada d_set, mas maior do que a lacuna de frenagem d_brake, d_brake < d_min < d_set. É claro que aspectos de segurança também influenciam o tamanho da lacuna mínima permissível d_min. Comparar a lacuna simulada com a lacuna mínima permissível pré-configurada é uma forma rápida e eficiente de decidir se o veículo tem risco de chegar perto demais do veículo líder.

[0018] De acordo com outra modalidade da invenção, tal estado é configurado para não permissível se o tamanho simulado da lacuna for inferior a tal lacuna mínima permissível d_min. Portanto, qualquer modo de operação que iria resultar em uma lacuna muito pequena entre os veículos não pode ser selecionada, mesmo que fosse esperado que tal modo de configuração levasse a um consumo de energia temporariamente reduzido durante a seção de estrada que se aproxima. Isso previne frenagem indesejada para manter uma lacuna de segurança necessária até o veículo líder, o que levaria a um gasto de energia, em vez de economias de energia.

[0019] De acordo com outra modalidade da invenção, a etapa (d) inclui simular como se espera que o tamanho de tal lacuna se desenvolva se mais força de aceleração for aplicada sem mudança na marcha. Aqui, uma das marchas está engajada e uma força de acionamento positiva é transmitida por meio do trem de força para acionar o veículo para frente. É desejável, por vezes, aumentar momentaneamente a velocidade para ser capaz de economizar combustível no futuro, dependendo da topografia. O método pode, nesta modalidade, ser usado para verificar se tal aumento de velocidade é permitido.

[0020] De acordo com outra modalidade da invenção, a etapa (d) inclui simular como se espera que o tamanho de tal lacuna se desenvolva se mais força de aceleração for aplicada ao mudar para uma marcha inferior. Isso pode ser relevante, por exemplo, em ladeiras para cima, em que uma velocidade constante pode ser mantida ao mudar para uma marcha inferior.

[0021] De acordo com outra modalidade da invenção, a etapa (d) inclui simular como se espera que o tamanho de tal lacuna se desenvolva se o veículo for configurado para rodar com o motor desligado. Rodar com o motor desligado pode ser vantajoso, por exemplo, no final de uma ladeira para baixo, como discutido previamente. Rodar com o motor desligado pode, nesse caso, ser feito de diferentes formas, tais como desengrenando uma embreagem do veículo ou colocando a caixa de câmbio em uma posição neutra.

[0022] De acordo com outra modalidade da invenção, a etapa (d) inclui simular como se espera que o tamanho de tal lacuna se desenvolva se menos força de frenagem for aplicada pelos freios aplicados e/ou se os freios aplicados forem liberados. Os freios podem ser, por exemplo, rodas freio, um retardador, um freio de exaustão, etc. Liberar os freios para aumentar a velocidade levemente em uma seção de estrada para baixo pode ser desejável para ganhar momento, e é, portanto, relevante simular tal ajuste de força para determinar se é permissível ou não. É claro que simulações em que as rodas freio, mas não o retardador, são liberadas, ou similares, podem ser executadas.

[0023] De acordo com outra modalidade da invenção, a etapa (d) inclui simular um perfil de velocidade futura do veículo automotivo se a força de aceleração ou a força de frenagem aplicada pelo trem de força for ajustada em relação à força de aceleração de referência ou à força de frenagem de referência. Esse perfil de velocidade é comparado aos dados referentes à velocidade do veículo líder e ao tamanho da lacuna que pode, assim, ser obtida. Simulações de um perfil de velocidade futuro usualmente levam em conta dados topográficos e podem, também, levar em conta dados de trânsito, etc. Tais métodos de simulação são conhecidos e frequentemente executados no veículo por outras razões, e essa é, portanto, uma forma sutil de simular o tamanho da lacuna durante o intervalo de tempo que se aproxima.

[0024] De acordo com outra modalidade da invenção, tal intervalo de tempo ou seção de estrada que se aproxima é selecionado com base em um comprimento de um intervalo de tempo ou seção de estrada total para o qual tal simulação é executada. O intervalo de tempo ou seção de estrada pode ser configurado para todo o intervalo de tempo para o qual a simulação é executada, mas também pode ser configurado como, por exemplo, uma porcentagem de tal intervalo de tempo ou seção de estrada. Essa é uma forma simples de configurar um intervalo de tempo ou seção de estrada que deveria ser levada em conta ao configurar um estado de tal ajuste simulado da força de acionamento ou da força de frenagem para permissível ou não permissível.

[0025] De acordo com outra modalidade da invenção, tal intervalo de tempo ou seção de estrada que se aproxima é configurado com base em um comportamento da simulação na etapa (d). Por exemplo, o intervalo de tempo pode ser configurado baseado em ter ocorrido, e em quando ocorreu, a ultrapassagem de uma lacuna máxima g_max configurada entre os veículos. Essa forma de determinar tal intervalo de tempo ou seção de estrada que se aproxima é mais flexível do que configurar um período de tempo ou seção de estrada fixo.

[0026] De acordo com outra modalidade da invenção, tal intervalo de tempo ou seção de estrada que se aproxima é configurado com base em uma duração do intervalo de tempo durante o qual se espera que a força de aceleração ou força de frenagem ajustada aplicada pelo trem de força seja diferente da força de aceleração ou força de frenagem de referência, como indicado na simulação da etapa (d). Portanto, o intervalo de tempo ou seção de estrada que se aproxima e que deveria ser levado em conta na etapa (e) é baseado em quando se espera que o ajuste potencial na força de direção ou força de frenagem seja abortado, isto é, quando se espera que o veículo retorne ao modo de operação de referência ou similarmente.

[0027] De acordo com outro aspecto da invenção, ao menos o objetivo primário é alcançado por um programa de computador que inclui código de programa de computador para fazer com que um computador implante o método proposto quando o programa de computador for executado no computador.

[0028] De acordo com um aspecto adicional da invenção, ao menos o objetivo primário é alcançado por um produto de programa de computador que inclui um meio de armazenamento de dados não transitório que pode ser lido por um computador e no qual o código de programa de um programa de computador do programa de computador proposto está armazenado.

[0029] De acordo com outra modalidade da invenção, ao menos o objetivo primário é alcançado por uma unidade de controle eletrônico que inclui um meio de execução, uma memória conectada ao meio de execução e um meio de armazenamento de dados que é conectado ao meio de execução e no qual o código de programa de computador do programa de computador proposto é armazenado.

[0030] De acordo com outra modalidade da invenção, ao menos o objetivo primário é alcançado por um veículo automotivo que inclui a unidade de controle eletrônica proposta. O veículo automotivo pode ser preferencialmente um caminhão ou um ônibus.

[0031] Outras características vantajosas, bem como vantagens da presente invenção aparecerão a partir da descrição a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0032] Modalidades da invenção serão descritas a seguir com referência aos desenhos em anexo.

[0033] A Figura 1 é um fluxograma que exibe um método de acordo com a invenção, [0034] A Figura 2 é um gráfico que exibe esquematicamente resultados de uma simulação executada em um método de acordo com uma modalidade da invenção, [0035] A Figura 3 é outro gráfico que exibe esquematicamente resultados de uma simulação executada em um método de acordo com uma modalidade da invenção, [0036] A Figura 4 exibe esquematicamente uma unidade de controle de acordo com a invenção, [0037] A Figura 5 exibe esquematicamente um veículo de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0038] Um método de acordo com uma modalidade da presente invenção é exibido esquematicamente no fluxograma da Figura 1. O método é iniciado em um veículo automotivo conforme o veículo viaja para frente atrás de um veículo líder. Um primeira etapa S1 inclui coletar dados referentes a um gradiente de estrada ao longo de uma rota de viagem esperada à frente do veículo, conforme será descrito em maiores detalhes adiante. Um segunda etapa S2 inclui coletar dados referentes a um tamanho atual de uma lacuna entre o veículo automotivo e o veículo líder. Um terceira etapa S3 inclui coletar dados referentes a uma velocidade do veículo líder. Dados referentes ao gradiente de estrada, à lacuna e à velocidade do veículo líder são armazenados em um meio de armazenamento de dados.

[0039] Um quarta etapa S4 inclui simular como se espera que a lacuna se desenvolva se uma força de aceleração ou uma força de frenagem aplicada pelo trem de força for ajustada em relação a uma força de aceleração de referência ou uma força de frenagem de referência que seria aplicada em um modo de operação de referência do trem de força. Os dados coletados nas etapas S1-S3 são usados como base para a simulação. Vários casos podem ser simulados simultaneamente, correspondendo a diferentes ajustes de tais forças. Para a presente invenção, os casos mais importantes a serem simulados são os casos em que a força de acionamento é aumentada ou em que a força de frenagem é reduzida, dependendo da força aplicada no modo de operação de referência. Tipicamente, o modo de operação de referência é um caso em que o trem de força é controlado por um sistema de controle de velocidade de cruzeiro adaptativo (ACC), de modo que o veículo mantenha uma lacuna especificada d_set, seja em termos de tempo ou de distância, em relação ao veículo líder.

[0040] Em um quinta etapa S5, um estado do ajuste simulado, ou de cada um dos ajustes simulados, da força de acionamento ou da força de frenagem é/são configurados para permissível ou não permissível. O estado é configurado com base nos resultados simulados, isto é, o desenvolvimento esperado do tamanho da lacuna para cada ajuste de força simulado, durante um intervalo de tempo ou seção de estrada pré-determinado que se aproxima. Preferencialmente, o tamanho simulado da lacuna d_sim para cada caso simulado é comparado com uma lacuna mínima d_min. Não se permite que o veículo automotivo chegue mais perto do veículo líder do que a lacuna mínima d_min, de modo que o estado de qualquer ajuste de força que se espera que resulte em uma lacuna d_min menor, seja em termos de tempo ou de distância, é configurado para não permitido. Na prática, os ajustes de força não permitidos serão, assim, incrementos na força de acionamento ou reduções da força de frenagem em relação ao modo de operação de referência.

[0041] Um sexta etapa S6 inclui controlar o trem de força com base em tal estado. Em outras palavras, o trem de força é controlado de modo que os ajustes de força não permissíveis não possam ser iniciados, enquanto ajustes de força permitidos possam ser, mas não serão necessariamente, iniciados.

[0042] Todos as etapas S1 a S6 são preferencialmente executados continuamente, o que deve ser entendido, aqui, como dizendo que as etapas são executados em uma frequência pré-determinada enquanto o veículo está viajando para frente. A frequência da coleta de dados e a frequência da simulação não são necessariamente idênticas e podem ser, por exemplo, da ordem de 100 Hz.

[0043] Dados referentes ao gradiente de estrada podem, na etapa S1, ser coletados de várias formas diferentes. O gradiente de estrada pode ser determinado com base nos dados de mapa, por exemplo, de mapas digitais que contenham informações topográficas, combinados com informação de posicionamento, por exemplo, informações de GPS (do inglês “global positioning system”, “sistema de posicionamento global”). As informações de posicionamento podem ser usadas para determinar a localização do veículo em relação aos dados de mapa. Vários sistemas de controle de velocidade de cruzeiro adaptativo atuais utilizam dados de mapas e informações de posicionamento. Tais sistemas podem, então, fornecer os dados de mapa e informações de posicionamento necessários para o método de acordo com a presente invenção, minimizando, assim, a complexidade adicional envolvida em determinar o gradiente da estrada.

[0044] O gradiente da estrada pode ser obtido com base em um mapa em conjunto com informações de GPS, a partir de informações de radar, a partir de informações de câmera, a partir de informações de outros veículos, a partir de informações de posicionamento e informações de gradiente de estrada armazenados previamente a bordo, ou a partir de informações obtidas de sistemas de tráfego relacionados à rota de viagem esperada. Em sistemas em que há troca de informações entre veículos, gradientes de estrada estimados por um veículo também podem ser disponibilizados para outros veículos, seja diretamente ou por meio de uma unidade intermediária, tal como uma base de dados ou afins.

[0045] Os dados referentes ao tamanho atual da lacuna entre os veículos pode, na etapa S2, ser coletado utilizando, por exemplo, tecnologia de radar, informações de câmera, dados de mapa combinados com tecnologia GPS (do inglês “global positioning system”, “sistema de posicionamento global”), ou afins.

[0046] Dados referentes a uma velocidade do veículo líder podem, na etapa S3, ser coletados, por exemplo, medindo a velocidade ou por comunicação com o veículo líder e, a partir dessa informação, determinando uma velocidade esperada do veículo líder durante a viagem ao longo da seção de estrada que se aproxima. Esse etapa pode, por exemplo, incluir a medição de uma velocidade atual do veículo líder e a adoção de um pressuposto sobre sua velocidade durante a seção de estrada ou intervalo de tempo que se aproxima, tal como presumir que o veículo líder irá manter uma velocidade constante. O pressuposto também pode ser baseada em conhecimentos sobre, por exemplo, o gradiente de estrada ao longo da seção de estrada que se aproxima, e/ou em uma aceleração atual do veículo.

[0047] A simulação do tamanho da lacuna na etapa S4 é usualmente executada nas etapas pela simulação de um perfil de velocidade futura esperado do veículo automotivo, e pela determinação, a partir deste perfil, do desenvolvimento do tamanho da lacuna em comparação com os dados referentes à velocidade do veículo líder. Na simulação do perfil de velocidade futura, a força de acionamento ou a força de frenagem aplicada pelo trem de força é ajustada em relação à força de acionamento de referência ou à força de frenagem de referência que seria aplicada no modo de operação de referência do trem de força. A lacuna simulada d_sim em relação ao veículo líder, para um índice k+1, pode ser simulada como: d_sim_k+1 = d_sim_k + (v_lead - v_sim) * δΤ, onde v_lead é a velocidade do veículo líder, v_sim é a velocidade simulada do veículo automotivo, e em que δΤ é o intervalo de tempo utilizado.

[0048] Em um exemplo, o método de acordo com uma modalidade da invenção é executado em um veículo automotivo que viaja ao longo de uma seção de estrada atrás de um veículo líder. Em um modo de operação atual, o trem de força do veículo automotivo é controlado por um sistema ACC. A velocidade do veículo é, portanto, automaticamente ajustada para manter uma lacuna especificada d_set em relação ao veículo líder. Conforme o veículo é dirigido ao longo da seção de estrada, dados referentes ao gradiente de estrada ao longo da rota de viagem esperada à frente do veículo automotivo são continuamente coletados utilizando um mapa em conjunto com um sistema GPS (etapa S1). Simultaneamente, dados referentes à distância atual entre o veículo automotivo e o veículo líder são coletados utilizando tecnologia de radar (etapa S2). Dados referentes à velocidade do veículo líder também são coletados (etapa S3), tais dados sendo obtidos pela determinação de uma velocidade atual do veículo líder, e pela adoção de um pressuposto de que o veículo líder continuará viajando a uma velocidade constante. Todos os dados coletados são armazenados em uma base de dados.

[0049] Em uma unidade de processamento do veículo, os dados coletados são utilizados para simular continuamente, isto é, a uma frequência de, por exemplo, 1 Hz, como se espera que o tamanho da lacuna entre os veículos se desenvolva durante um intervalo de tempo que se aproxima para uma série de cenários diferentes (etapa S4). Tais cenários incluem, de forma mais importante, cenários em que a força aplicada pelo trem de força é aumentada em relação à força de acionamento que seria aplicada quando o trem de força é controlado pelo sistema ACC, e/ou em que uma força de frenagem é reduzida em relação à força de frenagem que seria aplicada quando o trem de força é controlado pelo sistema ACC. Após a simulação, um estado de cada ajuste de força simulado é configurado para permissível ou não permissível, dependendo de o ajuste de força simulado ter ou não como resultado que o veículo automotivo chegue muito perto do véiculo líder (etapa S5). A lacuna mínima permissível entre o veículo é definida como a menor lacuna d_min permissível, que é um valor pré-configurado com o qual o tamanho simulado da lacuna é comparado. Qualquer valor que se situe abaixo de d_min terá como resultado que o estado do ajuste de força correspondente seja configurado para não permissível. O trem de força é controlado para que nenhum ajuste de força não permissível esteja sendo executado (etapa S6).

[0050] No exemplo, o veículo automotivo está viajando em uma seção de estrada ladeira para baixo a uma velocidade configurada v_set, correspondente à lacuna especificada d_set em relação ao veículo líder, no instante t_0. Presume-se que o veículo líder seja dirigido a uma velocidade constante v_lead. O sistema ACC controla o trem de força para um modo de condução, isto é, com uma marcha engajada, mas sem nenhuma força de acionamento aplicada. Na prática, uma força de frenagem é aplicada pelo trem de força. Na simulação executada na etapa S4, como exibido na Figura 2, é simulado um cenário em que a velocidade v_sim do veículo automotivo é aumentada pela redução da força de frenagem por meio de rodar o veículo com o motor desligado, com a caixa de câmbio em uma posição neutra. Dessa forma, ganhar-se-ia momento para potencialmente economizar combustível mais adiante. As simulações executadas em uma primeira ocasião T1 computam a velocidade v_sim_1 e a lacuna d_sim_1 (linhas tracejadas). No entanto, na simulação encontra-se que o ajuste de força potencial levaria a uma situação em que a menor lacuna permissível d_min seria violada, isto é, que a lacuna simulada d_sim_1 < d_sim em um instante de tempo futuro. O estado é, então, configurado para não permissível e o trem de força continua a ser controlado pelo sistema ACC. Em uma ocasião T2 subsequente, novos dados são coletados e a simulação é repetida, computando uma velocidade v_sim_2 e uma lacuna d_sim_2 (linhas traço e ponto). Nesse ponto, encontra-se que é permissível pôr a caixa de câmbio na posição neutra, uma vez que a lacuna simulada d_sim_2 não será, nesse caso, menor do que a menor lacuna permissível d_min. O trem de força pode, portanto, se for desejável, ser controlado de modo que a caixa de câmbio seja posta na posição neutra. Isso pode, por exemplo, ser executado se for considerado que irá trazer uma economia de combustível. Em uma ocasião subsequente (não exibida), a simulação é repetida uma vez mais, etc.

[0051] A Figura 3 exibe outro exemplo em que um veículo automotivo viaja atrás de um veículo líder com uma marcha engajada na caixa de câmbio e com uma força de acionamento positiva aplicada pelo trem de força. Conforme o veículo se aproxima de uma seção de estrada ladeira para cima, simula-se, em duas ocasiões T1 e T2, como um aumento na força de acionamento iria afetar o tamanho da lacuna entre os veículos, dado que o veículo líder viaja a uma velocidade constante v_lead. Como visto na Figura 3, espera-se que tal força de acionamento aumentada leve a uma elevação de velocidade inicial seguida por uma redução de velocidade conforme o veículo entra na seção ladeira para cima. A velocidade esperada v_sim_1 conforme simulado na ocasião T1 é exibida com uma linha tracejada e a velocidade esperada v_sim_2 conforme simulado na ocasião T1 é exibida com uma linha cheia. Na primeira ocasião T1, encontra-se que a força de acionamento aumentada não é permissível, uma vez que a lacuna simulada d_sim_1 (linha tracejada) se torna menor do que a menor lacuna permissível d_min. Na ocasião T2 posterior, encontra-se que a lacuna simulada d_sim_2 (linha cheia) excede d_min durante todo o intervalo de tempo que se aproxima, e o estado do ajuste de força é configurado para permissível.

[0052] Uma profissional do campo perceberá que um método para controlar o trem de força de um veículo automotivo 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 usualmente assume a forma de um produto de programa de computador que inclui um meio de armazenamento digital adequado no qual o programa de computador é armazenado. Tal meio de armazenamento digital legível por computador inclui uma memória adequada, por exemplo, ROM (Read Only Memory, Memória Apenas Leitura), PROM (Programmable Read Only Memory, Memória Apenas Leitura Programável), EPROM (Erasable PROM, PROM Apagável), memória Flash, EEPROM (Electrically Erasable PROM, PROM Eletricamente Apagável), uma unidade de disco rígido, etc.

[0053] A Figura 4 ilustra esquematicamente uma unidade de controle eletrônica 400 de um veículo fornecida com um meio de execução 401, que pode assumir a forma de substancialmente qualquer tipo de processador ou microcomputador, por exemplo, um circuito para processamento de sinal digital (processador de sinal digital, DSP, do inglês “digital signal processor”), ou um circuito com uma função específica pré-determinada (circuito integrado de aplicação específica, ASIC, do inglês “application specific integrated circuit”). O meio de execução 401 é conectado a uma unidade de memória 402 que se situa na unidade de controle 400. Um meio de armazenamento de dados 403 também é conectado aos meios de execução e fornece os meios de execução com, por exemplo, o código de programa armazenado e/ou dados armazenados que o meio de execução necessita para lhe permitir fazer os cálculos. O meio de execução também é adaptado para armazenar resultados parciais ou finais de cálculos na unidade de memória 402.

[0054] A unidade de controle 400 é, ainda, fornecida com dispositivos 411, 412, 413, 414 respectivos para receber e enviar sinais de entrada e saída. Esses sinais de entrada e saída podem incluir formatos de onda, pulsos ou outros atributos que os dispositivos de recebimento de sinais de entrada 411, 413 possam detectar como informação e que possam ser convertidos para sinais que os meios de execução 401 podem processar. Esses sinais são, então, fornecidos para o meio de execução. Os dispositivos de envio de sinais de saída 412, 414 são arranjados para converter sinais recebidos do meio de execução 401 para criar, por exemplo ao modulá-los, sinais de saída que possam ser convertidos para outras partes do veículo e/ou outros sistemas a bordo.

[0055] Cada uma das conexões para os respectivos dispositivos para receber e enviar sinais de entrada e de saída podem assumir a forma de um ou mais entre um barramento de dados, por exemplo, um barramento CAN (“rede de região controladora”, do ingês “controller area network”), um barramento MOST (“transporte de sistemas orientado a mídia”, do inglês “media oriented systems transport”) ou outra configuração de barramento, ou uma conexão sem fio. Uma profissional do campo perceberá que o computador supracitado pode assumir a forma dos meios execução 401 e que a memória supracitada pode assumir a forma da unidade de memória 402.

[0056] Sistemas de controle em veículos modernos geralmente incluem um sistema de barramento de comunicação que consiste em um ou mais barramentos de comunicação para conectar uma série de unidades de unidades de controle eletrônicas (ECU, do inglês “electronic control unit”). Tal sistema de controle pode incluir um grande número de unidades de controle e a responsabilidade por uma função específica pode ser dividida entre duas ou mais delas.

[0057] Na modalidade ilustrada, a presente invenção é implantada na unidade de controle 400, mas poderia também ser implantada por completo ou parcialmente em uma ou mais outras unidades de controle já a bordo do veículo ou uma unidade de controle dedicada à presente invenção. Veículos do tipo a que se refere aqui são, é claro, frequentemente fornecidos com significativamente mais unidades de controle do que o exibido aqui, como uma profissional da arte certamente irá reconhecer.

[0058] A presente invenção de acordo com um aspecto se refere a um veículo automotivo 500 que é exibido esquematicamente na Figura 5. O veículo automotivo 500 inclui um motor 501 que forma parte de um trem de força 502 que aciona rodas de acionamento 503, 504. O veículo automotivo 500 inclui, ainda, um sistema de tratamento de exaustão 505, e uma unidade de controle 501, que corresponde à unidade de controle 400 supracitada na Figura 4, e que é arranjada para controlar a função no motor 501.

[0059] A invenção não está, é claro, restrita às modalidades descritas acima. Ao contrário, muitas possibilidades de modificações desta serão aparentes para uma pessoa com habilidades ordinárias no campo, sem desvio da ideia básica da invenção, tal como definida nas reivindicações em anexo.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Método para controlar um trem de força de um veículo automotivo que viaja atrás de um veículo líder caracterizado pelo fato de incluir as etapas de: (a) coletar dados referentes a um gradiente de estrada ao longo da rota de viagem esperada à frente do veículo motorizado, (b) coletar dados referentes a um tamanho atual de uma lacuna entre os veículos, (c) coletar dados referentes a uma velocidade do veículo líder, (d) com base em tais dados, simular como se espera que a lacuna se desenvolva se uma força de aceleração ou uma força de frenagem aplicada pelo trem de força for ajustada em relação a uma força de aceleração de referência ou uma força de frenagem de referência que seria aplicada em um modo de operação de referência do trem de força, (e) com base em tais resultados simulados para um intervalo de tempo e/ou uma seção de estrada que se aproxima pré-determinados, configurar um estado do ajuste de força simulado da força de aceleração ou da força de frenagem para permissível ou não permissível, e (f) controlar o trem de força com base em tal estado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) inclui simular como se espera que o tamanho de tal lacuna se desenvolva se mais força de acionamento ou menos força de frenagem for aplicada em relação a tal modo de operação de referência durante ao menos uma parte de tal intervalo de tempo e/ou seção de estrada que se aproxima.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o trem de força no modo de operação de referência é controlado por um sistema de controle de velocidade de cruzeiro adaptativo, de modo que a velocidade do veículo automotivo seja regulada para manter uma lacuna especificada d_set em relação ao veículo líder.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a etapa (e) inclui comparar o tamanho simulado da lacuna em relação a uma lacuna mínima permissível pré-configurada d_min.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que tal estado é configurado para não permissível se o tamanho simulado da lacuna for inferior a tal lacuna mínima permissível pré-configurada d_min.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) inclui simular como se espera que o tamanho de tal lacuna se desenvolva se mais força de aceleração for aplicada sem mudança na marcha, ou se mais força de aceleração for aplicada ao mudar para uma marcha inferior.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) inclui simular como se espera que o tamanho de tal lacuna se desenvolva se o veículo for configurado para rodar com o motor desligado, se menos força de frenagem for aplicada pelos freios aplicados e/ou se os freios aplicados forem liberados.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1,2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) inclui simular um perfil de velocidade futura do veículo automotivo se a força de aceleração ou a força de frenagem aplicada pelo trem de força for ajustada em relação à força de aceleração de referência ou à força de frenagem de referência.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que tal intervalo de tempo ou seção de estrada que se aproxima é configurado com base em um comprimento de um intervalo de tempo ou seção de estrada total para o qual tal simulação é executada.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1,2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que tal intervalo de tempo ou seção de estrada que se aproxima é configurado com base em um comportamento da simulação na etapa (d)

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1,2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que tal intervalo de tempo ou seção de estrada que se aproxima é configurado com base em uma duração do intervalo de tempo durante o qual se espera que a força de aceleração ou força de frenagem ajustada aplicada pelo trem de força seja diferente da força de aceleração ou força de frenagem de referência, como indicado na simulação da etapa (d).

12. Programa de computador caracterizado pelo fato de incluir código de programa de computador para fazer com que um computador execute um método conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 11 quando o programa de computador for processado no computador.

13. Produto de programa de computador caracterizado pelo fato de incluir um meio de armazenamento de dados não transitório que pode ser lido por um computador e no qual o código de programa de um programa de computador conforme a reivindicação 12 está armazenado.

14. Unidade de controle eletrônica (400) de um veículo automotivo caracterizada pelo fato de incluir um meio de execução (401), uma memória (402) conectada ao meio de execução (401) e um meio de armazenamento de dados (403) que é conectado ao meio de execução (401) e no qual o código de programa de computador de um programa de computador conforme a reivindicação 12 é armazenado.

15. Veículo automotivo (500) caracterizado pelo fato de incluir uma unidade de controle eletrônica (400, 510) conforme a reivindicação14.