ES2876237T3

ES2876237T3 - Método y sistema para obtener señales de referencia para sistemas de control de vehículos y sistema de control correspondiente

Info

Publication number: ES2876237T3
Application number: ES18749532T
Authority: ES
Inventors: Fabrizio Donatantonio; Flavio Giannetti; Cesare Pianese; Ivan Arsie
Original assignee: Degli Studi Di Salerno, University of; Universita degli Studi di Salerno
Current assignee: Degli Studi Di Salerno, University of; Universita degli Studi di Salerno
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2038-06-28
Also published as: JP2020525357A; CN110809544A; EP3645363A1; CA3068133A1; CN110809544B; WO2019003187A1; US11273827B2; US20200156637A1; PL3645363T3; IT201700073748A1; JP7253260B2; EP3645363B1; PT3645363T

Abstract

Método para obtener señales de referencia para sistemas para controlar un vehículo (V), en función de una posición geográfica de dicho vehículo (V) a lo largo de una ruta a recorrer, que comprende las etapas operativas de: - proporcionar (100) al menos datos (35) relativos a dicho vehículo (V) y al menos datos (30) relativos a una ruta a recorrer; - determinar (200), en base a dichos datos, al menos una señal de referencia de una fuerza motriz F de dicho vehículo (V) y al menos una señal de referencia de una velocidad v para dicho vehículo (V), en función de la posición s de dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta a recorrer, a través de un primer proceso de optimización configurado para optimizar la fuerza motriz F a lo largo de dicha ruta a recorrer; y - determinar (300) al menos una señal de referencia de una marcha engranada γ y/o de cambio de marcha ushsh de dicho vehículo (V), en función de las posiciones de dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta a recorrer, por medio de un segundo proceso de optimización configurado para optimizar un consumo de combustible de dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta a recorrer; siendo dicho segundo proceso de optimización posterior a dicho primer proceso de optimización y recibiendo como entrada dichos datos (35) relativos a dicho vehículo (V), estando relacionados dichos datos (30) con una ruta a recorrer, así como dicha al menos una señal de referencia de la fuerza motriz F y dicha al menos una señal de referencia de la velocidad v, determinadas por medio de dicho primer proceso de optimización.

Description

DESCRIPCIÓN

Método y sistema para obtener señales de referencia para sistemas de control de vehículos y sistema de control correspondiente

ANTECEDENTES

La presente invención se refiere a un método y a un sistema para obtener señales de referencia para sistemas de control de vehículos.

La presente invención también se refiere a un sistema de control para vehículos en el que dicho método y dicho sistema para obtener señales de referencia pueden aplicarse de manera ventajosa.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

En el estado de la técnica, se conocen los sistemas para controlar la velocidad de crucero de los vehículos, los denominados sistemas de "control de crucero", que facilitan la conducción, permitiendo un ajuste automático de la velocidad de un vehículo, compatible con sus condiciones de puesta a punto, con el objeto de reducir el consumo de los mismos.

Dichos sistemas, que se han convertido en parte del equipamiento estándar, por ejemplo en los vehículos de transporte, en sus versiones más sofisticadas, para mantener una velocidad de crucero establecida, además de actuar sobre el control del acelerador, puede actuar sobre los dispositivos de frenado del vehículo (por ejemplo el ralentizador, los frenos de fricción tradicionales o el freno motor) así como en el control de la caja de cambios, en el caso de una transmisión automática.

En algunos casos, los sistemas tradicionales para la determinación y el control de la velocidad de crucero de un vehículo no utilizan información sobre las condiciones de la ruta a recorrer y, por lo tanto, en algunos contextos, se ha comprobado que no son óptimos para el ajuste de la velocidad.

Sin embargo, otros sistemas del estado de la técnica tienen en cuenta las características de la ruta a recorrer, como, por ejemplo, los sistemas descritos en los documentos WO 2012/088537, WO 2010/144029, WO 2010/144031 y WO 2013/095234.

El documento WO 2012/088537 enseña un método para determinar las condiciones operativas recomendadas de un vehículo, que minimizan el consumo de combustible, tomando también en consideración las propiedades de la ruta que va a recorrerse. El método dado a conocer en la Patente WO 2012/088537 comprende dos etapas: una primera etapa fuera de línea, en la que se realiza un evaluación aproximada del patrón de la velocidad del vehículo y el estado de la marcha, basada en la ruta que va a recorrerse, y una segunda etapa en línea, que perfecciona el patrón sobre la velocidad del vehículo y el estado de la marcha, basada en la evaluación aproximada del patrón de la velocidad del vehículo y el estado de la marcha resultante de la primera etapa fuera de línea. La primera etapa fuera de línea y la segunda etapa en línea anteriores optimizan la misma función de costes.

Los sistemas de otros documentos, que se centran en la determinación de una velocidad de referencia de un vehículo, de acuerdo con la valoración de las condiciones de un "horizonte" de carretera, son, sin embargo, muy pesados desde un punto de vista computacional.

Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar un método para obtener señales de referencia para sistemas de control de vehículos, que sea alternativo y resuelva los inconvenientes mencionados anteriormente de los métodos convencionales.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN

El objeto principal de la presente invención es mejorar el estado de la técnica en el campo de los vehículos en general y, más en particular, en el campo de los sistemas para controlar la velocidad de dichos vehículos.

En particular, es un objeto de la presente invención proporcionar un método para obtener señales de referencia para sistemas de control de vehículos que sea alternativo con respecto a los métodos tradicionales.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método para obtener señales de referencia para sistemas de control de un vehículo, que sea rápido de implementar.

Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un método para obtener señales de referencia para sistemas de control de un vehículo, que requiera recursos computacionales más limitados con respecto a los métodos tradicionales, asegurando de este modo una lata fiabilidad y eficiencia.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema para obtener señales de referencia para sistemas de control de un vehículo, que sea fácil de implementar a constes competitivos.

No es el objetivo último de la presente invención proporcionar un sistema de control para vehículos que sea alternativo a los sistemas tradicionales.

Es un objeto específico de la presente invención un método para obtener señales de referencia para sistemas de control de un vehículo, según la reivindicación 1.

También es un objeto específico de la presente invención un sistema para obtener señales de referencia para sistemas de control de un vehículo, según la reivindicación 13.

Es un objeto específico adicional de la presente invención un sistema de control para vehículos según la reivindicación 14.

Además, es un objeto específico de la presente invención un conjunto de uno o más programas informáticos según la reivindicación 16.

Es un objeto específico adicional más de la presente invención un conjunto de uno o más medios legibles por ordenador según la reivindicación 17.

Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones preferidas y ventajosas adicionales de la invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Ahora se describirá la presente invención, con propósitos ilustrativos pero no limitantes, según sus realizaciones preferidas, con referencia particular a los dibujos en las Figuras adjuntas, en loa que:

la figura 1 muestra un primer diagrama de flujo del método según la presente invención;

la figura 2 es un diagrama de bloques de ejemplo de un sistema configurado para realizar el método de la figura 1; la figura 3 muestra un diagrama de bloques de ejemplo del primer proceso de optimización del método de la figura 1;

la figura 4 es una representación de una aproximación de la fuerza motriz de un vehículo, según el método de la presente invención;

la figura 5 muestra un diagrama de bloques de ejemplo de un procedimiento de optimización reiterativo, realizado durante el primer proceso de optimización del método según la invención;

la figura 6 muestra un diagrama de bloques de ejemplo del segundo proceso de optimización del método de la figura 1;

la figura 7 es una representación ejemplar de una entra diversas versiones de un sistema configurado para implementar el método según la presente invención;

la figura 8, muestra la tendencia de los perfiles de velocidad (b), consumo de combustible (c) y cambio de marchas (d), respectivamente, que pueden obtenerse a lo largo de una ruta mostrada en (a) con un método tradicional (CC) para ajustar la velocidad de un vehículo y con el método de la figura 1 (OPT); y

la figura 9 muestra algunos resultados experimentales que apoyan la eficiencia de la presente invención.

REALIZACIONES DE LA INVENCIÓN

Con referencia a las figuras adjuntas, en particular a las Figuras 1 y 2, se observará que el método para obtener señales de referencia para sistemas de control de un vehículo según la presente invención se indica generalmente con la referencia 1 y comprende al menos las siguientes etapas operativas de:

- proporcionar (100) al menos datos relacionados con dicho vehículo V y al menos datos relacionados con una ruta a recorrer (etapa 100);

- determinar, en base a dichos datos, al menos una señal de referencia de la fuerza motriz F = F(s) y una señal de referencia de la velocidad v = v(s) para el vehículo V, en función de la posición s del propio vehículo, a lo largo de la ruta a recorrer, a través de un primer proceso de optimización (etapa 200) (para el cual la velocidad v = v(s) generalmente no es una velocidad de crucero constante); y

- determinar al menos una señal de referencia de la marcha engranada y(s) (o de los correspondientes cambios de marcha Ush(s)) del vehículo V, en función de la posición s de dicho vehículo a lo largo de la ruta a recorrer. Mediante un segundo proceso de optimización (etapa 300).

El segundo proceso de optimización (etapa 300) es posterior al primer proceso de optimización (etapa 200) y recibe como entrada tanto los datos relacionados con el vehículo V como los datos relacionados con la ruta a recorrer, y las señal de referencia de la fuerza motriz F y la señal de referencia de velocidad v, procesadas durante el primer proceso de optimización (etapa 200).

Con referencia particular a la etapa 100 de la realización preferida del método según la presente invención (véase la figura 3), esta prevé proporcionar información relativa al vehículo, que puede incluir: información relativa a su masa, a su resistencia aerodinámica y a luna fricción de rodaje (por ejemplo en forma de los coeficientes correspondientes), al patrón del par máximo desarrollado por el motor del vehículo y, como se verá más adelante, información relativa a mapas de flujo de combustible (por ejemplo, en función del par desarrollado por el motor y la velocidad del propio motor) y las relaciones de transmisión.

La etapa 100 del método según la presente invención también proporciona el suministro de ciertos datos relativos a la ruta que recorrerá el vehículo V, incluyendo, por ejemplo:

- una posición geográfica actual del vehículo, proporcionada, por ejemplo, por medio de un sistema de posicionamiento global adecuado (GPS, GLONASS u otro sistema similar),

- una posición geográfica de destino,

- información relativa a la ruta entre posición geográfica de partida del vehículo (que es ventajosamente la posición geográfica de salida de la ruta a recorrer) y la posición geográfica de destino (incluyendo el camino de la calzada de la ruta a recorrer), tal como la pendiente o la altitud de la calzada que el vehículo debe recorrer,

- datos correspondientes a los límites de velocidad a lo largo de la ruta, así como

- una hora de llegada deseada, insertada, por ejemplo, por el conductor del vehículo, y

- otros datos opcionales, tales como, por ejemplo, una velocidad media, la velocidad máxima y mínima deseadas por el conductor, así como el grado de adherencia a esas velocidades.

La información que puede ser introducida por el conductor es utilizada por el método según la presente invención, como se verá más adelante en el presente documento, para tener en cuenta también su estilo de conducción y las condiciones de la carretera a recorrer.

Estos datos se utilizan para realizar un primer proceso de optimización (etapa 200), después de un tratamiento adecuado (por ejemplo, que comprende una etapa de filtrado y remuestreo y/u otro tratamiento de cualquier tipo adecuado), que proporciona la determinación de una señal de referencia de la velocidad del vehículo v (indicada en la figura 7 con la referencia V) que optimiza el consumo de combustible durante la ruta a recorrer, así como una señal de referencia de la fuerza motriz F del vehículo a lo largo de esa ruta.

Más en particular, dicho primer proceso de optimización comprende un proceso analítico de minimización de una primera función de costes que es una función de costes ]{F) de la fuerza motriz F, requerida para impulsar el vehículo V de masa m a lo largo de una ruta que tiene una longitud global S.

La minimización de la función de costes ]{F) con respecto a la fuerza motriz F es dada por la relación:

con el siguiente estado de ecuación en el dominio del tiempo:

y las restricciones:

^min — l 7 — Vmcix (3)

F — Fmax (4)

en las que v es la velocidad del vehículo, S es, como se ha dicho anteriormente, la longitud global de la ruta a recorrer vmln es la velocidad mínima y Vmax es la velocidad máxima del vehículo (proporcionada opcionalmente por el conductor y/o a partir de los datos relacionados con la ruta que recorrerá el vehículo V, tales como aquellos relacionados con los límites de velocidad), Fmax es la fuerza motriz disponible máxima del vehículo (donde la máxima fuerza motriz Fmax es el control variable), Tmax es un tiempo de viaje máximo deseado (proporcionado opcionalmente por el conductor) y vdes es la velocidad media deseada establecida, incluso esta proporcionada opcionalmente por el conductor del vehículo V.

La minimización (1) de la función de costes }{F) está destinada a minimizar la energía utilizada para impulsar el vehículo que tiene una masa m a lo largo de una ruta de longitud finita S, dadas las restricciones para la ecuación de estado (2) relacionadas con la velocidad v, fuerza motriz máxima Fmax y el tiempo de viaje máximo deseado Tmax mencionado anteriormente en las ecuaciones (3) a (5). Además, la ecuación de estado (2) también tiene en cuenta el hecho de que el vehículo V está sometido a las siguientes fuerzas exógenas:

Fgrade = m 9 sinO ) (6)

1 -

Fdrag ~ ^ Pair Cx A V (7)

Debido a la pendiente de la carretera a lo largo de la cual está viajando el vehículo (Fgrade ), a su resistencia aerodinámica Fdrag y a luna fricción de rodaje Froll, respectivamente, que dependen, además de la masa global m del vehículo V, también de la aceleración gravitacional g, del ángulo a correspondiente a la pendiente de la carretera (que, en general, puede ser variable a lo largo de la ruta, para la cual a = a(s)), de la densidad del aire ambiental Pair (que en general puede ser variable a lo largo de la ruta, por ejemplo porque la ruta pasa por diferentes altitudes para las cuales pair = pair (s)), del coeficiente de resistencia aerodinámica Cx, del área frontal A del vehículo V, del primer coeficiente Cro de resistencia a la rodadura (que en general puede ser variable a lo largo de la ruta, por ejemplo debido al desgaste progresivo de los neumáticos y/o el diferente tipo de asfalto o suelo y/o las condiciones climatológicas potencialmente diferentes, para las que Cr0 = Cr0(s)) y del segundo coeficiente Cri de resistencia a la rodadura (que en general pueden ser variables a lo largo de la ruta, por ejemplo como resultado del desgaste progresivo de los neumáticos y/o el diferente tipo de asfalto o suelo y/o las condiciones climatológicas potencialmente diferentes, de modo que Crí = Crl (s)).

Debido a que la función de costes para ]{F) debe miminizarse y a que la restricción relacionada con el tiempo de recorrido máximo Tmax que debe cumplirse reflejan ambas objetivos en el dominio del espacio, puede reescribirse la ecuación de estado (2) en el dominio del espacio (véase ecuación (9) más adelante) y la variable de estado v (es decir, la velocidad), se reemplaza por la energía cinética K de modo que pueden reescribirse las ecuaciones (2)-(5), que utilizan las definiciones de las fuerzas exógenas que actúan sobre el vehículo V, dadas por las ecuaciones (6)-(8) de la siguiente manera:

donde Kmln es la energía cinética asociada con la velocidad mínima vmln y Kmax es la energía cinética asociada con la velocidad máxima vmax.

La restricción integral (12), para ser tratada adecuadamente, requiere la introducción de la variable de estado adicional t(s), es decir, el tiempo requerido para recorrer el espacio s, dando como resultado por tanto la adición de una ecuación de restricción adicional:

según la cual, la restricción integral (12) puede reescribirse explícitamente como:

t(S) = Tmax (14)

Dicho esto, en base al método según la presente invención, puede obtenerse la minimización de la función de costes ](F), a la vez que se respetan las restricciones descritas anteriormente, de acuerdo con el método de la presente invención, por medio de la minimización de la integral del lagrangiano, función de la fuerza motriz F, dada por:

Cri (£ )] SlOO 02( « 03(F, vOO) + - > ( £ - J ¥ ) j ds + W « » - Ko) (15)

b2( t ( 0) - 0) < p ( t ( S ) - T m^ ) 2

donde las funciones de penalización g-¡_, g2 y g3 se definen mediante las siguientes ecuaciones:

donde cx, c2 y c3 son coeficientes de penalización.

En las ecuaciones anteriores, la fuerza motriz disponible máxima Fmax, según el método de la presente invención, puede obtenerse, por ejemplo, por medio de una función de aproximación analítica de la envolvente de la fuerza motriz máxima para cada marcha, como se muestra en la figura 4, dada por la suma de tres funciones gaussianas de acuerdo con la relación:

en donde v es la velocidad del vehículo y .^..3, ^...3, 1^_3 son nueve coeficientes constantes.

Debe considerarse que las funciones gaussianas necesarias para la representación de la envolvente de la fuerza motriz máxima para cada marcha (es decir, como una función de la velocidad v) puede ser cualquier otro número P mayor o igual a 2 (por ejemplo, 2, 4 o 5), y el número de coeficientes constantes ^...p, ^...p, es igual a 3 veces P. Además, debe mantenerse en mente que la fuerza motriz disponible máxima Fmax podría representarse de una forma analítica con otras funciones básicas en lugar de con las funciones gaussianas, por ejemplo, utilizando función lineal por partes.

En la integral del lagrangiano (15), la presencia de las restricciones de igualdad (9) y (13), de acuerdo con el método de la invención, requiere la introducción de campos añadidos a(s) y X; además, en la integral del lagrangiano (15) q> es la amplitud de un término de penalización cuadrática, para cumplir con la restricción (14), mientras que b3 y b2 son multiplicadores lagrangianos, que sin embargo no tienen ninguna importancia operacional.

El método según la invención realiza un algoritmo de cálculo del gradiente lagrangiano (15). En la realización preferida del método según la invención, ese algoritmo es iterativo basado en adjuntos y, como se muestra en la figura 5, sigue el método del gradiente conjugado. Ese algoritmo proporciona el cálculo del gradiente de la integral del lagrangiano (15) ^ (etapa 250) utilizando el campo añadido, y la minimización de la integral del lagrangiano se realiza, de hecho, por el método del gradiente conjugado utilizando reiteradamente el gradiente ^ calculado de este modo, para determinar la dirección del búsqueda a lo largo de la cual buscar el mínimo (etapa 260). En particular, los coeficientes de penalización cx, c2 y c3 de las ecuaciones (16)-(18) pueden ser constantes u opcionalmente aumentar progresivamente a iteraciones sucesivas; de un modo similar, la amplitud ^ del término de penalización cuadrática puede ser un valor constante u opcionalmente modificable, dinámicamente, en iteraciones sucesivas. Una vez se determina la dirección de búsqueda, el algoritmo permite realizar la minimización de la línea (etapa 270) y repetir las iteraciones hasta que se cumple al menos un criterio de parada de las mismas iteraciones (etapa 280), que indica que se ha alcanzado un mínimo de la integral lagrangiana.

Dado a que este es un método iterativo, permite dar valores iniciales probables K(s) y í(s) para la variable F(s), por ejemplo resolviendo las ecuaciones (9) y (13) (etapa 251).

Para el cálculo del gradiente, se determina entonces el campo añadido X (etapa 252), resolviendo la siguiente ecuación añadida:

derivada de la primera perturbación de la integral lagrangiana (15).

La solución de la ecuación diferencial anterior es trivial y destaca que X debe ser constante e igual a su condición final.

En la siguiente etapa (etapa 253), se determina el campo a(s) resolviendo la siguiente segunda ecuación añadida: de la cual (etapa 254) se obtiene el gradiente de la integral lagrangiana en base a la relación:

El gradiente de la integral lagrangiana calculado de ente modo se utiliza en la etapa (etapa 260) para determinar la dirección de búsqueda pk, en el espacio de variables de decisión, en donde, en la iteración k-th, la dirección de búsqueda pk se determina en base a la relación:

en donde:

- en la primera iteración (k = 1), como dirección de búsqueda se utiliza la opuesta del gradiente, es decir, la dirección descendente más inclinada, y

- en iteraciones posteriores (k > 1) se determina el gradiente conjugado, donde p representa el momento de la dirección de búsqueda en la iteración previa y se determina por la fórmula de Polak-Ribiére:

Debe considerarse que p puede determinarse mediante otras fórmulas, tales como, por ejemplo, la fórmula de Fletcher-Reeves o Hestenes-Stiefel.

Una vez se ha determinado la dirección de búsqueda, la minimización de la línea se realiza calculando (etapa 270) la longitud del paso (hk) de la fuerza motriz F que asegura la reducción máxima de la función de costes

h i = Fk hk Pk (25)

resolviendo iterativamente la siguiente ecuación no lineal, para el escalar h,

por ejemplo, por el método de Brent descrito por R.P. Brent en "Chapter 4: An algorithm with Guaranteed Convergence for finding a zero of a Function", Algorithms for minimization without derivatives, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1973, ISBN 0-13-022335-2, o también por otros método, tales como el algoritmo de Dekker.

Una vez se determina la longitud hk del paso, la variable de control F, se actualiza (etapa 271) y en la etapa 280 se comprueba si se cumplo o no un criterio para detener la iteración.

El criterio de parada del algoritmo según la realización preferida del método de la presente invención es dado por:

en donde £; y £t son dos valores umbral predeterminados.

Como se muestra, el criterio de parada es dado por dos condiciones: una primera condición, vinculada a la función de costes ]{F), que se considera que se minimiza cuando la variación relativa de la misma entre una iteración y la anterior es inferior o igual a £; ; el segundo criterio de parada, que también debe cumplirse para parar loas iteraciones, concierne a la duración t(5) de la ruta completa, cuya variación entra una iteración y la anterior no puede ser mayor que st . Basándose en los cálculos mencionados anteriormente, el primer proceso de optimización (etapa 200 de las figuras 1 y 5) proporciona como resultado una señal de referencia de la velocidad v(s) del vehículo V y una señal de referencia de la fuerza motriz F(s), como una función de su posición s a lo largo de la ruta a recorrer.

En base a los resultados arrojados por el primer proceso de optimización, el método según la presente invención estipula realizar un segundo proceso de optimización (etapa 300 de la figura 1) de una segunda función de costes, que es diferente de la función de costes del primer proceso de optimización, por el método de la programación dinámica (también conocido como programación dinámica u optimización dinámica), que es una función de costes ^{¡ 2} del consumo de combustible. La función de costes ^{¡ 2} se expresa como la suma, en segmentos As ² de longitud M que constituyen la ruta de longitud S, de los costes debido al consumo de combustible a lo largo de cada segmento í-th que tiene longitud As ² y factores de penalización, destinados a penalizar los cambios de marcha, en donde se aplica una penalización adicional cuando sucede un cambio de marcha en las secciones cuesta arriba de la ruta.

El diagrama de bloques de la figura 6 ilustra esquemáticamente el segundo proceso de optimización de la realización preferida del método según la presente invención. En particular, el segundo proceso de optimización, basado en la señal de referencia de la velocidad v(s) del vehículo y una señal de referencia de la fuerza motriz F(s) obtenida del primer proceso de optimización (etapa 200 de las figuras 1 y 5) del método y los datos mencionados anteriormente relativos al tipo de la ruta a recorrer, en particular con referencia a la pendiente o altitud de la calzada a recorrer y el vehículo V (masa, mapas de flujo de combustible, relaciones de transmisión o similares).

Más en detalle, este segundo proceso de optimización realiza la minimización de la función de costes J ² como una función de los cambios de marcha y, asociados con el consumo de combustible del vehículo, y dados por la relación:

con el siguiente estado de ecuación:

(29)

Yi+i = Yi Ushti

y las siguientes restricciones:

Y i e n (30)

u $h,i £ [ —2; —1; 0; 1 ; 2 ] (32)

en donde:

y en donde:

- Ushj es la señal de cambio de marcha en el segmento i y representa la variable de control;

- M es el número de adenda de la función de costes }2 (igual al número de segmentos de longitud As ² que componen la ruta de longitud S);

- Wf:l es el caudal de combustible (masa/tiempo) en el segmento i;

- As ² es la longitud constante de cada uno de los M segmentos (incluso si en otras realizaciones del método según la invención la longitud As2¿ de cada segmento i puede ser en general diferente de las longitudes de los otros segmentos);

- ^!,j es un primer coeficiente de penalización que es variable en función de la masa m del vehículo y la pendiente at del segmento i;

- jü2 es un segundo coeficiente de penalización que es constante;

- Yi es la marcha del vehículo en el segmento i, comprendida entre el conjunto de marchas r , y representa la variable de estado (en general, el conjunto de marchas r¡, puede cambiar sección por sección),

- ne es la velocidad del motor, entre un valor máximo y un valor mínimo ne?max y ne,min.

Debe considerarse que, de un modo similar a los sistemas de la técnica anterior, cuando suceden condiciones excepcionales o de emergencia que requieren el engranaje de marchas fuera del conjunto r¡ o la operación de los frenos, tanto en modo automático como por intervención directa del conductor, el método de acuerdo con la invención detiene su ejecución (es decir, se apaga).

Debe asignarse un valor lo suficientemente alto a los factores de penalización ^ 1,¡

para que se penalicen adecuadamente los cambios de marcha que no sean necesarios.

Además, debe indicarse que la ecuación (32) limita el conjunto de operaciones posibles entre: mantener la marcha (0), aumentar una o dos marchas (+1, 2) o disminuir una o dos marchas (-1, -2).

El término Wf¿, la primera contribución de la adenda de la suma de la función de costes ¡ ² , puede expresarse como una función del par Te desarrollado por el motor y la velocidad ne del mismo motor, de acuerdo con el mapa de flujo de combustible Wf (Te, ne) del motor del vehículo. Como puede comprenderse fácilmente, pueden utilizarse como alternativa o adicionalmente otros parámetros del motor para determinar el caudal de combustible Wf¿, de una manera totalmente obvia para la persona experta en la materia.

Según la presente invención, sin embargo, la velocidad ne y el par Te desarrollados por el motor pueden expresarse como una función de la marcha y a través de las relaciones:

(35)

(36)

donde i(y) es la relación de transmisión global, con la marcha engranada y, y Rw es el radio de la rueda del vehículo V.

Por tanto, a partir de las ecuaciones (35) y (36) está claro que, una vez se conocen F(s) y v(s), suministrados en la entrada del primer proceso de optimización del método según la presente invención, la función de costes ¡ ² , diferente de la función de costes del primer proceso de optimización, asociada con el consumo de combustible durante la ruta, es una función de únicamente la marcha engranada y¡ en cada segmento de la ruta a recorrer.

Por lo tanto, como resultado del segundo proceso de optimización del método según la presente invención, se obtiene una señal de referencia de la marcha engranada y(s) (o los cambios de marcha ush (s)) del vehículo V, a lo largo de la ruta a recorrer; ventajosamente, aunque la señal de la marcha engranada y¡ se refiere al segmento i, sin embargo la señal de referencia de la marcha engranada y(s) (o los cambios de marcha ush(s)) se proporciona como una señal de control a una determinada distancia recorrida s.

Habiendo dicho esto, en vista de lo anterior, está claro cómo el método según la presente invención, que implementa dos procesos de optimización sucesivos, basado cada uno en una función de costes que es diferente del otro proceso de optimización, es capaz de obtener señales de referencia de la velocidad v(s) de un vehículo V y la marcha engranada y(s) (o los cambios de marcha ush(s)) a lo largo de todo el recorrido de la ruta de modo que, dada la posición actual s del vehículo V a lo largo del camino, será posible determinar de una manera completamente única los valores correspondientes de la velocidad v(s) y de la marcha de referencia y(s).

Un sistema para obtener señales de referencia para sistemas de control de un vehículo V, en función de la posición geográfica del mismo vehículo a lo largo de un recorrido de la ruta se describirá ahora únicamente a modo de ejemplo y con referencia a la figura 2.

Dicho sistema 2 comprende al menos un dispositivo 3 para recoger datos, configurado para generar datos que relacionan un vehículo V y una ruta a recorrer, así como cualquiera de los datos que puedan ser introducidos por el conductor del vehículo V y datos relacionados con el motor del vehículo V. En la figura 2, dicho al menos un dispositivo 3 comprende: una memoria 3a que almacena datos relativos al vehículo V, tales como la masa total m del vehículo V (el valor de la cual puede actualizarse posiblemente mediante sensores de peso situados en los componentes específicos del vehículo V), un coeficiente de resistencia aerodinámica Cx, área frontal A del vehículo V, el primer y segundo coeficientes Cr0 y Crl de resistencia a la rodadura de los neumáticos del vehículo V (que puede actualizarse en base al desgaste progresivo de los neumáticos); un navegador por satélite 3b (proporcionado, por ejemplo, con un sensor de GPS y/o GLONASS) que proporciona datos relativos a la posición del vehículo y la ruta a recorrer, tal como la posición actual del vehículo, una posición de destino geográfico, información relativa a la ruta entre la posición del vehículo V y el destino (tal como la pendiente o la altitud de la calzada que debe recorrer el vehículo V), datos correspondientes a los límites de velocidad a lo largo del camino, y opcionalmente información relativa a las condiciones del tráfico y las condiciones climatológicas; una interfaz de entrada/salida 3c a través de la cual el conductor del vehículo puede introducir datos de usuario, tal como, por ejemplo, una hora de llegada deseada, una velocidad media, la velocidad máxima y mínima requeridas por el conductor, y opcionalmente un grado de adherencia a la velocidad establecida por el conductor; un sistema 3d configurado para proporcionar datos de salida relativos al motor, que comprende opcionalmente uno o más sensores 3d configurados para proporcionar datos de salida relativos al par desarrollado por el motor y/o la velocidad del propio motor (dichos sensores pueden ser aquellos ya presentes en el vehículo y los datos pueden recuperarse desde el sistema de comunicación de abordo, tal como el Bus CAN) y una memoria que almacena el patrón del par máximo desarrollado por el motor del vehículo, mapas de flujo de combustible (por ejemplo como una función del par desarrollado por el motor y la velocidad del motor) y las relaciones de transmisión. Otras realizaciones del sistema según la invención comprenden sensores adicionales, por ejemplo, para detectar una densidad del aire ambiental y/o condiciones climatológicas.

El sistema 2 también comprende al menos un primer módulo 4 para optimizar la fuerza motriz, conectado operativamente a dicho al menos un dispositivo 3, y configurado para determinar, por medio de un primer proceso de optimización, tal como el descrito anteriormente con referencia a la figura 5, una señal de fuerza motriz F(s) y una señal de velocidad v(s) para el vehículo, en base a la posición s del vehículo V, a lo largo de la ruta.

El sistema 2 comprende además al menos un segundo módulo 5 para optimizar el consumo de combustible, dispuesto corriente abajo del primer módulo 4 para optimizar la fuerza motriz y conectado operativamente a dicho primer módulo 4 y a dicho al menos un dispositivo 3 para recoger datos. El segundo módulo de optimización 5 está configurado para determinar una señal de referencia de la marcha de referencia y(s) (o los cambios de marcha ush(s)) del vehículo V, a lo largo de la ruta que va a recorrerse, a través de un segundo proceso de optimización.

En particular, el primer y segundo módulos 4 y 5 pueden implementarse por medio de dos unidades de procesamiento respectivas, proporcionadas, por ejemplo, con al menos un microprocesador o microcontrolador, o mediante una sola unidad de procesamiento, proporcionada, por ejemplo, con al menos un microprocesador o microcontrolador, configurado para realizar el método según la invención.

Dicho al menos un dispositivo 3 está configurado para proporcionar el primer módulo 4 y el segundo módulo 5 con los datos ilustrados anteriormente con referencia a los procesos de optimización de las figuras 3, 5 y 6.

El primer y segundo módulos 4 y 5 reciben desde el navegador por satélite 3b la información con respecto a la ruta a recorrer, es decir, la pendiente o la altitud de la calzada a lo largo de la ruta a recorrer, ruta que es establecida por el conductor por medio de la interfaz de entrada/salida 3c, y los límites de velocidad proporcionados a lo largo de la ruta (y opcionalmente la información con respecto a las condiciones del tráfico y las condiciones climatológicas) en base lo cual el primer y segundo módulos 4 y 5 realizan el primer y segundo procesos de optimización, respectivamente, como se muestra en las figuras 3 y 6 (en donde dicha información se indica acumulativamente con el número de referencia 30).

La información 30 proporcionada por el navegador por satélite 3b también puede haber sido almacenada de antemano el mismo navegador por satélite, o puede ser procesada caso por caso, opcionalmente a través de una conexión por medio una red de comunicación por radio inalámbrica (sin cables) según un protocolo de comunicaciones adecuado para uno o más servidores remotos o para una unidad de procesamiento remota.

Las figuras 3 y 6 también muestran la información 35 suministrada por la memoria 3a y por el sistema 3d al primer y segundo módulos 4 y 5 (incluso si la información 35 proporcionada por el sistema 3d solo es utilizada en realidad por el segundo módulo 5), es decir, la información que comprende datos relativos a la masa, la resistencia aerodinámica, luna fricción de rodaje, al patrón del par máximo desarrollado por el motor de dicho vehículo, a los mapas de flujo de combustible correspondientes, la velocidad del flujo de combustible (es decir, el caudal de combustible) y las relaciones de marchas.

Ahora, como puede imaginarse fácilmente, un sistema como el descrito anteriormente puede estar totalmente integrado en un vehículo o puede estarlo solo en parte. De hecho, se prevén algunas versiones, que más adelante en el presente documento se presentarán con referencia a la figura 7.

Según las tres versiones principales, los módulos de optimización 4 y 5 pueden instalarse a bordo del vehículo V o pueden ser externos al vehículo V, por ejemplo instalados, por medio de una aplicación de software adecuada en un dispositivo informático 6 en la nube, con el que se comunicarán a través de un protocolo de comunicación adecuado y/o puede instalarse en un dispositivo externo 3, por ejemplo un teléfono inteligente, una tableta, un ordenador personal, conectado operativamente por medio de interfaces de comunicación adecuadas y de una manera conocida para una persona experta en la materia, a los otros componentes del sistema.

Al menos una de las versiones anteriores prevé que los datos del vehículo V concernientes en particular al motor se almacenan a bordo del propio vehículo, por ejemplo en una memoria ajustada 7 del tipo no volátil. Dichos datos, como se ha dicho anteriormente, podrán medirse o podrán ser facilitados por los fabricantes del vehículo V y/o el motor del vehículo V como parte de las especificaciones del vehículo V y/o del propio motor.

Al menos una de las versiones anteriores prevé que al menos los datos constantes del vehículo V y/o el motor del vehículo V (se pretende un parámetro constante que no varía durante la vida del vehículo V y/o el motor del vehículo V), se almacenan a bordo, por ejemplo por medio de una memoria no volátil ajustada 7 adecuada para el propósito. Los parámetros del vehículo V y/o el motor del vehículo V que varían durante la vida del vehículo V y/o el motor, pueden en cambio estimarse en línea por medio de técnicas de estimación tales como filtros de Kalman, observadores del estado, estimadores del estado y similares. En este caso se hace referencia a:

- parámetros del vehículo V, tales como el coeficiente de resistencia aerodinámica, el coeficiente de fricción de rodaje, las masas, la inercia, las características del chasis u otros; y

- parámetros del motor, tales como el par y/o potencia que puede desarrollarse, los mapas de consumo de combustible y cualquier otra indicación de la cantidad de combustible como una función de las condiciones de funcionamiento.

Como alternativa, el método y el sistema relativo según la presente invención pueden proporcionar que los parámetros del vehículo V y/o el motor, entre los mencionados anteriormente, que varían durante el ciclo de vida del vehículo V y/o del motor pueden estimarse no en línea y no a borde del propio vehículo por un sistema externo 8, por ejemplo durante las operaciones de mantenimiento del vehículo V y/o del motor y después almacenado posteriormente a bordo en una memoria no volátil ajustada, opcionalmente en un dispositivo externo 3, tal como por ejemplo un teléfono inteligente, tableta o similares.

Según otra versión del método y el sistema correspondiente de la presente invención, tanto los parámetros constantes como los que no son constantes del vehículo V y/o el motor pueden almacenarse en un dispositivo externo 3 (por ejemplo un teléfono inteligente o tableta o similares), independientemente del hecho de que sean constantes o de que se estimen en línea.

A la vista de lo anterior, puede entenderse claramente que un sistema como el descrito anteriormente puede integrarse en un sistema de control de un vehículo (que también es un objeto de la presente invención), incluyendo, entre otros, uno o más aparatos de control configurados para controlar la velocidad (v) y la marcha engranada (y) (o el cambio de marcha (ush) para el vehículo V, conectado operativamente corriente abajo del sistema 2, desde el cual reciben, durante el uso, las señales de referencia determinadas según el método descrito anteriormente.

Dicho uno o más aparatos para controlar la velocidad v y la marcha engranada y (o de la marcha cambiada u sh) del vehículo V, incluyen, por ejemplo, un sistema de control de crucero que regula un tren de fuerza, o una unidad de control de la caja de cambios o cualquier otro dispositivo de control que contribuye directamente o indirectamente al control del consumo de combustible, la reducción de emisiones, la seguridad mientras se conduce y similares.

El método y el sistema para obtener señales de referencia descritos anteriormente cumplen los objetivos indicados anteriormente.

Con referencia particular al método, los estudios experimentales han mostrado que, en condiciones iguales con respecto a métodos tradicionales, el método según la presente invención proporciona señales de referencia para sistemas de control de vehículos que permiten ajustar la velocidad v de un vehículo V, mejorando el rendimiento desde el punto de vista del consumo y reduciendo al mismo tiempo los tiempos de recorrido. Además, los dos procesos de optimización realizados en secuencia, y no al mismo tiempo, por el método según la presente invención, permiten reducir considerablemente la complejidad computacional del método, haciéndolo de este modo también más eficiente desde el punto de vista computacional.

A continuación se muestran los resultados de algunas pruebas realizadas y se ilustran en la figura 8. La figura 8 muestra una comparación entre el comportamiento del método propuesto (OPT) en comparación con el método tradicional (CC), en el caso de un vehículo con una carga completa, que recorre la ruta cuyo perfil en términos de altitud se indica en el gráfico (a).

El método tradicional implementado por un sistema de control de crucero de punto fijo (línea continua), actúa sobre el control del acelerador, en base al residual entre una velocidad de referencia (constante) y una velocidad real. Los cambios de marcha se activan mediante la predicción de la carga actual, considerando el rango de eficiencia máxima del motor en términos de revoluciones por minuto (rpm). Dicha lógica puede generar, en algunas circunstancias, un excesivo cambio de marchas en serie, que conduce a algunas desventajas, tales como la pérdida del momento, durante el intervalo de tiempo en el que el embrague desengrana el motor de las ruedas, con un consecuente aumento en el consumo de combustible en las secciones cuesta arriba de la ruta y esfuerzos aumentados sobre la transmisión.

El método según la presente invención, por otra parte, (véanse las líneas discontinuas en (b), (c) y (d) de la figura 8), cambia dinámicamente la velocidad de referencia y el engrane de las marchas, en base a la topografía de la ruta, adaptándose a los perfiles de la pendiente y, por lo tanto, ahorrando combustible.

A modo de ejemplo, con referencia a la figura 8(b), debe indicarse que la velocidad se aumenta ligeramente en aproximadamente 3000 m, al principio de la sección cuesta arriba, y al mismo tiempo la marcha se reduce de un modo predictivo (Errore. L'origine riferimento non e stata trovata.(d)). El momento aumentado es beneficioso para abordar la siguiente sección a la mayor velocidad, donde la pendiente de la calzada aumenta rápidamente. Además, el cambio de marcha por anticipado permite evitar un cambio de marcha adicional durante el ascenso. Al final de la sección cuesta arriba, el método tradicional proporciona el retorno rápido a la velocidad de referencia, mientras el método según la presente invención deja que el vehículo aminore suavemente para explotar en la siguiente sección de descenso (4500-6000 m) para recuperar velocidad.

Al final de la pendiente, el método según la presente invención mantiene una velocidad mayor en comparación con el método tradicional, para compensar el tiempo perdido en la sección anterior.

Dado que esta sección es aproximadamente plana, el método según la presente invención proporciona un ligero aumento con referencia al combustible consumido, que sin embargo se compensa por una ganancia en términos de tiempo de viaje.

A este respecto, en la figura 9, el consumo de combustible (AFC) se indica junto con las variaciones de los tiempos de viaje (Atiempo), en el caso de un vehículo de 44t a carga completa con diferentes velocidades de referencia, tanto para el método tradicional (con una constante de velocidad de referencia - cuyas gráficas se indican con "controlador de crucero tradicional" en la figura 9), tanto para el método según la presente invención (cuyas gráficas se indican con "Optimizado" en la figura 9).

Las variaciones mostradas en la gráfica están relacionadas con el consumo de combustible y los tiempos de recorrido obtenidos con un método tradicional a una velocidad de referencia fijada igual a 80 km/h en un tramo de carretera que existe realmente a más de 100 km.

Como puede observarse, el método de la presente invención permite, a igual velocidad de referencia, ahorrar combustible y tiempo.

Además, también es posible aumentar la velocidad de referencia a 82 km/h para ahorrar casi un 3 % en términos de tiempo de viaje, mientras se mantiene un ahorro de combustible consumido del 1,37 %. Por el contrario, el aumento de la velocidad de referencia a 82 km/h supone un aumento en el consumo de combustible del 2,43 % para el método tradicional conocido como control de crucero en un punto fijo, aunque tiene una reducción del tiempo de viaje de aproximadamente el 2 %.

Por otra parte, la reducción de la velocidad de referencia a 79 km/h permite que el método según la presente invención ahorre más del 4,04 % del combustible, aumentando la duración únicamente un 0,70 %.

En lo anterior, se han descrito realizaciones preferidas y se han sugerido algunas modificaciones de esta invención, pero debe entenderse que los expertos en la materia pueden hacer modificaciones y cambios sin alejarse del alcance de protección relativo, tal como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para obtener señales de referencia para sistemas para controlar un vehículo (V), en función de una posición geográfica de dicho vehículo (V) a lo largo de una ruta a recorrer, que comprende las etapas operativas de:

- proporcionar (100) al menos datos (35) relativos a dicho vehículo (V) y al menos datos (30) relativos a una ruta a recorrer;

- determinar (200), en base a dichos datos, al menos una señal de referencia de una fuerza motriz F de dicho vehículo (V) y al menos una señal de referencia de una velocidad v para dicho vehículo (V), en función de la posición s de dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta a recorrer, a través de un primer proceso de optimización configurado para optimizar la fuerza motriz F a lo largo de dicha ruta a recorrer; y

- determinar (300) al menos una señal de referencia de una marcha engranada y y/o de cambio de marcha Ush de dicho vehículo (V), en función de las posiciones de dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta a recorrer, por medio de un segundo proceso de optimización configurado para optimizar un consumo de combustible de dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta a recorrer;

siendo dicho segundo proceso de optimización posterior a dicho primer proceso de optimización y recibiendo como entrada dichos datos (35) relativos a dicho vehículo (V), estando relacionados dichos datos (30) con una ruta a recorrer, así como dicha al menos una señal de referencia de la fuerza motriz F y dicha al menos una señal de referencia de la velocidad v, determinadas por medio de dicho primer proceso de optimización.

2. Método, según la reivindicación 1, en donde dichos datos de dicho vehículo (V) comprenden información relativa a una masa, una resistencia aerodinámica, una fricción de rodaje, una curva de un par desarrollado por un motor, uno o más mapas de flujo de combustible y relaciones de transmisión de dicho motor, en donde opcionalmente dichos datos son constantes o variables durante la vida de dicho vehículo (V) y/o de dicho motor de dicho vehículo (V) y en donde dichos datos variables son más opcionalmente estimables en línea o no en línea.

3. Método, según la reivindicación 1 o 2, en donde dichos datos de dicha ruta comprenden: un itinerario de dicha ruta a recorrer que incluye una posición geográfica de partida y una posición geográfica de destino, una posición geográfica actual, una pendiente y/o una elevación a lo largo de dicha ruta a recorrer, y opcionalmente uno o más datos seleccionados del grupo que comprende datos relacionados con los límites de velocidad establecidos a lo largo de dicha ruta a recorrer, un tiempo de llegada estimado o un tiempo de viaje máximo deseado, al menos una velocidad media deseada, al menos una velocidad máxima deseada y al menos una velocidad mínima deseada, al menos un grado de adherencia a dicha velocidad media deseada, para dicha al menos una velocidad máxima deseada y para dicha al menos una velocidad mínima deseada, datos relacionados con las condiciones del tráfico a lo largo de dicha ruta a recorrer y datos relacionados con condiciones climatológicas a lo largo de dicha ruta a recorrer.

4. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho primer proceso de optimización es un proceso analítico de minimización de una función de costes }{F) de la fuerza motriz F requerida para impulsar dicho vehículo (V) que tiene una masa m a lo largo de dicha ruta a recorrer.

5. Método, según la reivindicación 4, en donde dicha minimización de la función de costes }{F) de la fuerza motriz F es dada por la relación:

con el siguiente estado de ecuación:

y las siguientes restricciones:

Vmín < V < Vmax (3)

F < Fmax (4)

donde v es la velocidad de dicho vehículo (V), s es la longitud recorrida por dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta de longitud global S, vmin es la velocidad mínima deseada y vmax es la velocidad máxima deseada, Fmax es la fuerza motriz máxima disponible de dicho vehículo (V), Tmax es un tiempo de recorrido máximo y vdes es la velocidad media deseada, y tomando en cuenta las fuerzas exógenas de la siguiente manera:

donde m es la masa de dicho vehículo (V), g es la aceleración gravitacional, a es un ángulo correspondiente a la pendiente a lo largo de dicha ruta a recorrer, palr es una densidad del aire ambiental a lo largo de dicha ruta a recorrer, Cx es un coeficiente de resistencia aerodinámica, A es el área frontal de dicho vehículo (V), Cr0 es un primer coeficiente de resistencia a la rodadura y Cr i es un segundo coeficiente de resistencia a la rodadura.

6. Método, según la reivindicación 5, en donde dicho proceso analítico de minimización de la función de costes J(F) de la fuerza motriz F realiza una minimización de la integral del lagrangiano L(F), función de la fuerza motriz F, dada por:

donde:

K es una energía cinética asociada con la fuerza motriz F,

Kmln es una energía cinética asociada con la velocidad mínima deseada vmln,

Kmax es una energía cinética asociada con la velocidad máxima Vmax,

cí , c2, c3 son coeficientes de penalización,

í(s) es el tiempo de recorrido de dicho vehículo (V),

^ es una amplitud de un término de penalización cuadrática,

a(s) es un campo adjunto,

en donde deben satisfacerse las siguientes restricciones

en donde dicha minimización de la integral del lagrangiano es ejecutada por un algoritmo de cálculo del gradiente de la integral del lagrangiano (15) ^ ,

en donde dicha fuerza motriz máxima disponible Fmax puede expresarse opcionalmente como una función analítica que se aproxima a una envolvente de la fuerza motriz máxima para cada marcha.

7. Método, según la reivindicación 6, en donde dicho algoritmo de cálculo del gradiente de la integral del lagrangiano (15) ^ es un algoritmo iterativo basado en adjuntos que comprende las siguientes etapas:

- calcular (250) un gradiente — de la integral del lagrangiano L(F);

- utilizar iterativamente (260) dicho gradiente ^ de la integral del lagrangiano L(F) para determinar una dirección de búsqueda pk a lo largo de la cual buscar un mínimo de dicho gradiente ^ de la integral del lagrangiano L(F);

- ejecutar (270) una minimización de la línea; y

- repetir (280) dichas iteraciones hasta que se satisface al menos un criterio para detener dichas iteraciones, indicando que se ha alcanzado un mínimo de la integral del lagrangiano L(F)

en donde los coeficientes de penalización c1, c2, c3 son opcionalmente constantes u opcionalmente incrementados progresivamente en correspondencia de iteraciones sucesivas, y en donde la amplitud ^ del término de penalización cuadrática es opcionalmente constante u opcionalmente modificable dinámicamente en correspondencia de iteraciones sucesivas.

8. El método, según la reivindicación 7, en donde dicho gradiente — de la integral del lagrangiano L(F) es dado por:

en donde dicha dirección de búsqueda pk en correspondencia de la iteración k-th de dicho algoritmo de optimización iterativo basado en adjuntos es dada por:

donde p representa el momento de la dirección de búsqueda en correspondencia con la iteración precedente, que está opcionalmente determinada por la fórmula de Polak-Ribiére:

en donde dicha minimización de la línea calcula una longitud de etapa hk de la fuerza motriz F asegurando una disminución máxima de una función de costes dada por:

resolver iterativamente una ecuación no lineal para el escalar h dada por

9. Método, según la reivindicación 7 u 8, en donde dicho al menos un criterio para detener dichas es dado por:

en donde £, y et son dos valores umbral predeterminados.

10. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho segundo proceso de optimización es un proceso de minimización dinámico de una función de costes ]2 del consumo de combustible de dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta a recorrer expresada como la suma de M términos, donde M es el número de segmentos que tienen una longitud As2 que forma dicha ruta a recorrer que tiene la longitud S, del consumo de combustible por dicho vehículo (V), a lo largo de un segmento í-th de longitud As2 de dicha ruta de longitud S, y de factores de penalización destinados a penalizar cambios de marcha en secciones cuesta arriba y cuesta abajo.

11. Método, según la reivindicación 10, en donde dicha minimización de la función de costes }2 del consumo de combustible es dada por la siguiente relación:

con el siguiente estado de ecuación:

(29)

Y i i = Y i + Ush.i

y las siguientes restricciones:

Yt e r £ (30)

f , ' n e,min — n e(.Yi> ^ i ) — n e,max ( 31 )

u sh,i £ [—2; —1; 0; 1; 2 ] (32)

donde:

y en donde:

- ushl es una señal de cambio de marcha en el segmento í;

- M es un número de términos de suma de la función de costes }2 del consumo de combustible;

- Wf¿ es un caudal de combustible en el segmento í;

- A^s2 es una longitud de cada uno de los segmentos M;

- jü2 es un segundo coeficiente de penalización que es constante;

- Yi el la marcha del vehículo en el segmento i, incluida en un conjunto de marchas r ,

- ne es la velocidad del motor, que varía entre un valor máximo y un valor mínimo ne,max y nemin.

12. Método, según la reivindicación 11, en donde la función de caudal de combustible Wf de la velocidad del motor ne y del par Te desarrollado por el motor, se expresa en función de dicha marcha engranada y de la siguiente manera:

donde í(y) es una relación de transmisión global, con la marcha engranada y, y Rw y un radio de la rueda de dicho vehículo (V), y F y v son dicha al menos una señal de referencia de la fuerza motriz y dicha al menos una señal de referencia de una velocidad determinada por medio de dicho primer proceso de optimización.

13. Sistema (2) para obtener señales de referencia para sistemas para controlar un vehículo (V), en función de una posición geográfica de dicho vehículo (V) a lo largo de una ruta a recorrer, que comprende:

- al menos un dispositivo de recogida de datos (3), configurado para generar al menos datos relacionados con dicho vehículo (V) y al menos datos relacionados con dicha ruta a recorrer, y

- una o más unidades de procesamiento (4; 5), configuradas para recibir desde al menos un dispositivo de recogida de datos (3) dichos datos relacionados con dicho vehículo (V) y dichos datos relacionados con dicha ruta a recorrer, estando configuradas dichas una o más unidades de procesamiento (4; 5) para ejecutar el método para obtener señales de referencia para sistemas para controlar un vehículo (V), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Sistema para controlar la velocidad de un vehículo (V), que comprende al menos uno para obtener señales de referencia, según la reivindicación 13, y uno o más aparatos de control configurados para controlar una velocidad de dicho vehículo (V) y una marcha engranada y de dicho vehículo (V) a lo largo de dicha ruta a recorrer en base a señales de referencia recibidas desde dicho al menos un sistema (2) para obtener señales de referencia.

15. El sistema, según la reivindicación 14, en donde dicho uno o más aparatos de control comprenden uno o más aparatos seleccionados entre el grupo que comprende un sistema de control de crucero configurado para controlar una unidad de motor, una unidad que controla una caja de cambios de dicho vehículo (V) y un aparato configurado para actuar sobre al menos un dispositivo de frenado de dicho vehículo (V).

16. Conjunto de uno o más programas informáticos que comprende instrucciones que, cuando son ejecutadas por una o más unidades de procesamiento (4; 5), provocan que dicha una o más unidades procesamiento (4; 5) ejecuten la etapa de determinar (200) al menos una señal de referencia de una fuerza motriz F de un vehículo (V) y una señal de referencia de una velocidad v para dicho vehículo (V), y la etapa de determinar (300) al menos una señal de referencia de una marcha engranada y y/o de cambio de marcha ush de dicho vehículo (V) del método para obtener señales de referencia para sistemas para controlar un vehículo (V), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

17. Conjunto de uno o más medios legibles, que almacenan el conjunto de uno o más programas informáticos, según la reivindicación 16.