SE0950437A1 - Modul i ett styrsystem för ett fordon - Google Patents

Abstract

Modul för bestämning av hastighetsbörvärde vref för ett fordons styrsystem, innefattandeen inmatningsenhet anpassad för inmatning, av till exempel fordonets förare, av enreferenshastighet vset som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet. Modulen omfattar - en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagnapositionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstoneen egenskap för varje vägsegment; - en processorenhet som är anpassad att beräkna vmf över horisonten beroende på reglerkopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisonten klassats, så att vmf ligger inomett intervall som begränsas av vmin och vmax, där vmin S vger S vmax ; Processorenheten är vidare anpassad att bestämma en styrsignal med styrparametrar förfordonets automatväxlingsstyrenhet, baserat på ett eller flera fordonsspecifika värden och beräknat hastighetsbörvärde vfef. (Figur l)

Description

2 Genom att undvika onödig acceleration och utnyttja fordonets rörelseenergi kan bränsle sparas.

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

Det finns system som tar den framtida topologin med i beräkningarna fór fordonets hastighet genom att göra realtidsoptimeringar av fordonets hastighet över en framtida vägsträcka. Detta kan bli väldigt beräkningstungt för hårdvaran i ett realtidssystem i ett fordon eftersom dessa ofta har begränsade resurser i fonn av minne och processorkraft. Även att göra vanliga beräkningar och simuleringar on-line över den kända vägpro filen kan bli beräkningstungt. Om exempelvis horisontvektorerna för att beräkna lutning på vägen har för hög noggrannhet eller upplösning krävs också onödig beräkningskraft.

Ett sätt att spara fordonets beräkningskrafi visas i den publicerade patentansökan US 2008/ 0188996. Dokumentet visar ett förarassistentsystem där ett flertal givare mäter omgivande trafikfaktorer och skapar hypoteser som är logiskt kopplade till varandra. Detta system är dock inte kopplat till farthällning av fordon.

Ett av syftena med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat system för att bestämma börvärden till styrsystem i ett fordon som i synnerhet minskar den nödvändiga beräkningskraften då börvärden till fordonets styrsystem ska regleras.

En ytterligare aspekt är att traditionella automatväxlingssystem bara kan fatta beslut om vilken växel som är bäst för det aktuella körfallet baserat på vad som är känt för tillfället.

Typiskt är aktuellt motorvarvtal och motorlast nyckelvariabler för att välja rätt växel.

I ett modernt fordon styrs motorn, växellådan, retardern (om fordonet är utrustat med en sådan) och bromsama med hjälp av en automatväxlingsstyrenhet, t.ex. Scania Opticruise®. Automatväxlingsstyrenheten innebär en elektronisk länk mellan flera av dessa funktioner, vilket ökar förarens möjligheter att styra dem. Till exempel anpassas 3 motorns och växellådans varvtal innan systemet växlar upp eller ner ett eller flera steg.

Växlingen blir mjuk och snabb, vilket förbättrar bränsleekonomin och skyddar drivlinan.

Eftersom den framtida vägen ej är känd i traditionella system fås ibland onödiga växlingar, t.ex. i slutet av en uppförsbacke där en nedväxling kan komma precis innan krönet trots att det intuitiva valet för en förare hade varit att fortsätta på samma växel. En sen nedväxling följs ofta av en uppväxling eftersom körmotståndet minskar på krönet. Växlingarna ger då onödiga bränsleförluster jämfört med om en nedväxling hade kunnat undvikas.

Det finns även andra fall då det är bra att växla innan en uppförsbacke för att ligga på rätt växel redan i ingången till backen, bland annat är växlingen mindre komfortstörande om den sker före backen då motorbelastningen är lägre och man tappar mindre fart under växlingen. Med rätt växel menas att man har tillräcklig momentmarginal för att orka längre i backen.

US-5,832,400 beskriver ett system som, med hjälp av GPS och kartdata, mäter och förutser väglutning och motorlast, bland annat genom att utnyttja information om topografi och fordonets position.

WO-03/04l988 avser styrning av växling i ett motorfordon. Detta sker bland annat genom att lägga upp ett växlingsschema med automatiska växelval för en längre tid framåt räknat, där information om momentan position erhålls med hjälp av GPS och vidare där framtida positioner ges av information från en elektronisk karta.

Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad styrning av automatväxlingssystemet i ett fordon som bland annat medför en mera optimal körning i backig terräng med avseende på bränsleförbrukning och slitage på drivlinan och som samtidigt upplevs komfortabelt av föraren.

Sammanfattning av uppfinningen De ovan beskrivna syftena uppnås genom föreliggande uppfinning enligt det oberoende kravet. 4 Föredragna utföringsforrner beskrivs i de beroende kraven.

Genom att utnyttja att topologin är känd kan den framtida motorlasten skattas. Vidare används den tänkta hastigheten i farthållningen i samband med motorlastskattningen till att skatta det framtida motorvarvtalet.

I modulen enligt föreliggande uppfinning simuleras en intern körrnotståndsmodell över den framtida topologin med den hastighet vref som farthållningen kommer att begära. Detta utnyttjas för att beräkna en skattning av nödvändigt moment och önskat motorvarvtal över den framtida horisonten som krävs för att hålla hastigheten vmf.

Enligt en utforingsfonn av föreliggande uppfinning förmedlar styrsystemet tre olika styrparametrar till fordonets automatväxelvalssystem. 1. en flagga indikerande att automatväxelsystemet helst inte skall växla upp. 2. en önskad varvtalsgräns för nedväxling. 3. om fordonet kör i en backe klassificerad ”brant uppför”, dvs. det finns inte tillräckligt med motorrnoment för att hålla hastigheten så skickas: - Medellutningen och avstånd fram till den punkt då fordonet tros komma att orka hålla fordonshastigheten. - Önskad fordonshastighet vid den punkt där systemet tror att fordonet kommer att orka hålla fordonshastigheten.

En av fördelama med föreliggande uppfinning är att bilen får ett automatväxelval som med större säkerhet kan välja rätt växel vilket förbättrar bränsleekonomin och prestanda.

Systemet klarar också av att välja rätt växel i förväg precis som en duktig aktiv förare skulle kunna göra.

En annan fördel är att i en uppförsbacke kan systemet tillåta en senare växling, eller helt undvika en nedväxling, efter att det tagit in information om ett lägre varvtal för nedväxling och vägt samman med fysisk begränsning av lågt varvtal och övrig reglering.

Man kan även hindra onödiga växlingar som skulle kunna triggas av ändring av hastighetsbörvärdet och därmed lasten.

I vissa nedforbackar där man vill rulla ner kan en iläggning av en högre växel tidigare ge ett lägre släpmoment. I branta nedförsbackar kan det vara fördelaktigt att lägga i en lägre växel tidigare för att fä mer motorbromskrafi.

Enligt föreliggande uppfinning förses automatväxlingssystemet med information om bland annat varvtalsgränser, avstånd till krön och medellutning vilket förbättrar bränsleekonomin och köregenskaperna.

Med användning av modulen enligt uppfinningen kan bränslemängden som behövs under fordonets färd minimeras, genom att ta hänsyn till information om den framtida vägen.

Kartdata, exempelvis i form av en databas ombord på fordonet med höjdinforination, och ett positioneringssystem, exempelvis GPS, ger information om vägtopografin längs den framtida vägen. Styrsystemen, och i synnerhet automatväxlingsstyrenheten, matas sedan med börvärden och styrparametrar och reglerar fordonet efter dessa.

Kort beskrivning av de bifogade figurerna Figur l visar reglerrnodulens fimktionella inkoppling i fordonet enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 2 visar ett flödesdiagram för stegen som modulen är anpassad att utföra enligt en utföringsform av uppfinningen.

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

Figur 4 illustrerar de olika hastigheterna som predikteras samt vägsegmentens vägklasser som kontinuerligt uppdateras efterhand som nya vägsegment läggs till horisonten.

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

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

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

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

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

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

Alternativt kan även enheten med karta och positioneringssystem vara en del ett system som ska använda börvärdena för reglering. I reglerrnodulen byggs styckena sedan ihop i en horisontenhet till en horisont och bearbetas av processorenheten för att skapa en intem horisont som styrsystemet kan reglera efter. Finns det flera altemativa färdvägar skapas flera intema horisonter för olika färdvägsaltemativ. Styrsystemet kan vara något av de olika styrsystem i fordonet, som exempelvis farthållare, växellådsstyrsystem eller andra styrsystem. Vanligtvis sätts en horisont ihop för varje styrsystem, eftersom styrsystemen reglerar efter olika parametrar. Horisonten byggs sedan hela tiden på med nya stycken från enheten med GPS och kartdata, för att få önskad längd på horisonten. Horisonten uppdateras alltså kontinuerligt under fordonets färd.

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

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

Föreliggande uppfinning hänför sig till en modul för bestämning av börvärden for ett fordons styrsystem, och i synnerhet för att bestämma en styrsignal med styrparametrar till fordonets automatväxlingsstyrsystem, vilken modul schematiskt illustreras i figur l.

På en övergripande nivå definierar styrparametrarna hur man får automatväxlingssystemet att välja rätt växel innan en annalkande backe och bland annat för att förhindra onödig växling nära slutet av backen.

Uppfinningen, som schematiskt illustreras av figur l, avser alltså en modul för bestämning av hastighetsbörvärde vref för ett fordons styrsystem, innefattande en inmatningsenhet anpassad för inmatning, av till exempel fordonets förare, av en referenshastighet vset som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet.

Modulen omfattar: - en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagna positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstone en egenskap för varje vägsegment; - en processorenhet som är anpassad att beräkna vmf över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisonten klassats, så att vref ligger inom ett intervall som begränsas av vmin och vmax, där Vmin S v56: S vmax .

Processorenheten är vidare anpassad att bestämma en styrsignal med styrparametrar för fordonets automatväxlingsstyrenhet, baserat på ett eller flera fordonsspecifika värden och beräknat hastighetsbörvärde vref över den framtida horisonten.

De fordonsspecifika värdena bestäms av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motorns maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet.

Enligt en utföringsfonn är processorenheten anpassad att beräkna motorlast och motorvarvtal över den framtida horisonten baserat på de fordonsspecifika värdena och att de beräknade värdena för motorlast och/eller motorvarvtal utnyttjas sedan for att bestämma nämnda en eller flera styrparametrar.

När motorlasten beräknats baserat på de nämnda fordonsspecifika värdena över horisonten kan också motorvarvtalet skattas och processorenheten kan sedan forse automatväxlingsstyrenheten med den indata, via styrparametrarna, som krävs för att optimalt styra automatväxlingssystemet genom horisonten. Styrparametrama omfattas, enligt en utföringsforrn, företrädesvis av en eller flera av: - motorns varvtalsgräns för växling; - avstånd till backkrön, och - medellutning för backe.

För att processorenheten skall kunna åstadkomma detta är den försedd med en minnesenhet där det finns lagrat specifika relationer mellan motorlast, motorvarvtal och fordonsspecifika varvtalsgränser för upp- och nedväxling. Dessa relationer kan vara lagrade i form av en eller flera tabeller, eller i matrisform. Ett alternativ är att informationen hämtas från en annan enhet.

Då fordonet är nära eller i en brant uppförsbacke skickas avståndet till övergången från brant uppförsbacke till annan segment-klassificering, dvs. då fordonet går från momentunderskott till momentöverskott. Vidare skickas den, av den interna fordonsmodellens simulerade önskade hastigheten, altemativt motsvarande varvtal på aktuell växel vid ovan nämnda punkt.

Vid temporära hastighetsökningar över den av föraren Valda set-hastigheten, t.ex. hastighetshöjning innan en brant uppförsbacke, skickas en flagga som spärrar uppväxling.

Medellutningen som förmedlas till automatväxlingssystemet räknas ut som medelvärdet av lutningen hos alla sammanhängande segment av typen brant uppför.

Enligt en utföringsfonn omfattar styrsignalen som påförs automatväxlingsstyrenheten en eller flera av styrparametrama: - en lägsta varvtalsgräns för nedväxling; - en flagga som indikerar om en uppväxling skall ske; - lutning i aktuellt vägsegment och avstånd kvar till vägsegment klassat som ”svagt uppför” om fordonet befinner sig i vägsegment klassat som ”brant uppför”, och - önskad hastighet vid övergång till ”svagt uppför” om fordonet befinner sig i vägsegment klassat som ”brant uppför”.

Automatväxlingsstyrenheten reglerar sedan automatväxlingssystemet bland annat enligt styrparametrarna.

Börvärden vref till styrsystemet i fordonet kan således tillåtas att variera mellan de två ovan nämnda hastighetema, vmin och vmax. När reglermo dulen predikterar en intem horisont för fordonets hastighet, så får då fordonets hastighet variera inom detta intervall.

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

Intervallet vmin och vmax ställs företrädesvis in manuellt av föraren via nämnda inmatningsenhet. Exempelvis ställs intervallets gränser in med en eller flera knappar i ratten eller på panelen.

Figur 2 visar ett flödesschema som schematiskt illustrerar de metodsteg modulen är anpassad att utföra. I detta sammanhang hänvisas också till en samtidigt inlämnad relaterad ansökan.

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

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

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

Värdena för vägsegment och lutning behöver inte vara angivna som relativa värden, utan kan istället vara angivna som absoluta värden. Matrisen är med fördel vektorforrnad, men kan istället vara av pekarstruktur, i form av datapaket eller liknande. Det finns flera andra tänkbara egenskaper, exempelvis kurvradie, vägskyltar, olika hinder etc. ll Efter steg A) klassificeras vägsegmenten i horisonten i olika vägklasser i ett steg B) där tröskelvärden beräknas för nämnda åtminstone en egenskap hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser. I exemplet där vägsegmentens egenskaper är lutning beräknas tröskelvärden för lutningen på vägsegmenten. Tröskelvärdena för egenskapen i fråga beräknas enligt en utföringsforrn av uppfinningen genom ett eller flera fordonsspecifika värden, såsom aktuellt utväxlingstörhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet. En styrsystemintem fordonsmodell som skattar körrnotstånd vid aktuell hastighet används. Utväxling och maxmoment är kända storheter i bilens styrsystem och fordonsvikten skattas online.

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

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

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

Brant nedför: Vägsegment som har en lutning nedför så brant att fordonet accelererar av lutningen sj älv.

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

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen är vägsegmentets egenskaper deras längd och lutning, och för att klassificera vägsegmenten i de ovan beskrivna vägklasserna, beräknar tröskelvärden ut i form av två lutningströskelvärden, lmin och lmax, där lmin år den lutning 12 som vägsegmentet minst måste ha för att för att fordonet ska accelerera av lutningen sj älv i en nedförsbacke, och liiiax är det lutningsvärde som vägsegmentet maximalt kan ha för att fordonet ska orka hålla hastigheten utan att växla i en uppförsbacke. Således kan fordonet regleras efter vägens kommande lutning och längd, så att fordonet kan framföras på ett bränsleekonomiskt sätt med hjälp av farthållare i kuperad terräng. I en annan utföringsform är vägsegmentens egenskaper deras längd och sidoacceleration, och tröskelvärden beräknas i form av sidoaccelerationströskelvärden som klassar in vägsegmenten efter hur mycket sidoacceleration de ger. Fordonets hastighet kan sedan regleras så att fordonet kan framföras på ett bränsleekonomiskt och trafiksäkert sätt med hänsyn till vägens krökning, d.v.s. en eventuell hastighetssänkning inför en kurva sker i möjligaste mån utan ingrepp av fardbromsar.

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

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

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

Alla vägsegment i horisonten stegas igenom kontinuerligt, och allteftersom nya vägsegment läggs till horisonten justeras de initiala hastighetema vi vid behov i 13 vägsegmenten, inom intervallet för fordonets referenshastighet vset. vset är referenshastigheten som föraren ställer in och som är önskad att hållas av fordonets styrsystem under färden inom ett intervall. Som tidigare beskrivits avgränsas intervallet av två hastigheter, vmin och vmax, som kan ställas in manuellt av föraren, eller ställas in automatiskt genom beräkningar av lämpliga intervall, som företrädesvis beräknas i reglermodulen. Fordonet regleras sedan i ett steg E) enligt börvärdena, och i det beskriva exemplet så innebär det att farthållaren i fordonet reglerar fordonets hastighet beroende på börvärdena.

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

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

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

Företrädesvis är horisontenheten anpassad att bestämma horisonten kontinuerligt så länge horisonten inte överskrider en planerad framtida väg för fordonet, och i vilken processorenheten är anpassad att kontinuerligt utföra stegen för att räkna ut och uppdatera börvärdena för styrsystemet för hela den intema horisontens längd. Horisonten byggs alltså i en utforingsforrn på styckvis allteftersom fordonet framförs längs den framtida vägen. Börvärdena for styrsystemet räknas ut och uppdateras kontinuerligt, oberoende om 14 nya vägsegment läggs till eller inte, eftersom börvärdena som ska räknas ut även beror på hur fordonets fordonsspecifika värden ändrar sig utmed den framtida vägen.

De olika reglema för vägklassema reglerar alltså hur den initiala hastigheten vi till varje vägsegment ska justeras. Om ett vägsegment har klassificerats i vägklassen ”Plan väg” kommer ingen förändring av den initiala hastigheten vi till vägsegmentet att göras. För att kunna framföra fordonet så att krav på komfort följ s, används Torricellis ekvation enligt nedan för att räkna ut med vilken konstant acceleration eller retardation fordonet måste accelerera eller retardera med: vfiu,=vl.z+2-a-s, (l) där vi är den initiala hastigheten i vägsegmentet, vsiiii är fordonets hastighet vid vägsegmentets slut, a är den konstanta acceleration/retardationen och s är vägsegmentets längd.

Om ett vägsegment har klassificerats i vägklassen ”Brant uppfiír” eller ”Brant nedför” predikteras sluthastigheten vsiiii för vägsegmentet genom att lösa ekvationen (2) nedan: = w -vš +b>- -Ifl/a, där <2) a=-Ci-p-A/2 <3) b = Pltrack _ Frull _ Fot Fytrack z (Teng i ífinal i ígear i llgear )!rwheel 6 Fra!! I flatCOrr I M i i (CrrimF + Cb i (Vi _ Visa) + CaF i (Viz _ Vzšo ( ) Fa = M - g - sin(arctan(0t )) (7) flatCorr = l/ (l + rwheei / 2.70) (8) där Cd är luftmotståndskoefficienten, p är luftens densitet, A den största tvärsnittsarean på fordonet, Fiiack är kraften som verkar från motorrnomentet i fordonets färdriktning, Fioii är kraften från rullmotståndet som verkar på hjulen och räknas fram genom att använda Michelins rullmotståndsmodell, Fii är kraften som verkar på fordonet genom vägsegmentets lutning d, Teiig är motormomentet, iiiiiai är fordonets slutväxel, igeai är det aktuella utväxlingsförhållandet i växellådan, ugeai är växelsystemets verkningsgrad, rwiieei är fordonets hjulradie och M är fordonets massa.

Vid vägsegrnent med vägklassen ”Brant uppfir” jämförs sedan sluthastigheten vsiiii med viiiiii, och om vsiiii< viiiiii så ska vi ökas så att: Vi = rnínbjmax »Vi + (Vnfin _ Vszm > (8) annars sker ingen ändring av vi, eftersom vsiiii uppfyller kravet på att ligga i intervallet för referenshastigheten.

Vid vägsegment med vägklassen ”Brant nedför” jämförs sluthastigheten vsiiii med viiiax, och om vsiiii> viiiax så ska vi minskas så att: _ rm )), (9) Vi I rnax(vn1.in 9 vi _ (Vslut annars sker ingen ändring av vi, eftersom vsiiii uppfyller kravet på att ligga i intervallet för referenshastigheten.

Torricellis ekvation (1) används även här för att räkna ut om det är möjligt att uppnå vsiiii med initialhastigheten vi med krav på komfort, alltså med en förutbestämd maximal konstant acceleration/retardation. Om detta inte är möjligt med hänsyn till vägsegrnentets längd, minskas respektive ökas vi så att kravet på komfort, d.v.s. inte för stor acceleration/retardation kan hållas. 16 Vid vägsegment med vägklassen ”Svagt uppflir” tillåts börvärdet vref variera mellan vmin och vset då ett nytt vågsegment beaktas, alltså vm S vref S VM. Är Vfef 2 Vmin får ingen acceleration av fordonet göras. Är dock vref< vmin så ansätts vref till vmin under segmentet, eller om vmf > vset så rampas vref mot vset med hjälp av ekvation (l). Vid vägsegment med vägklassen ”Svagt nedför” tillåts vmf variera mellan vset och vmax då ett nytt vägsegment beaktas, alltså v < vref S vw , och om Vfef S vmax får ingen retardation av fordonet göras. se, - Är dock vref > vmax så ansätts vref till vmax under segmentet, eller om vfef < vset rampas vref mot vger med hjälp av ekvation (1). Tillämpning av klassificering kan förenklas från de fem ovanstående till tre tillstånd genom att ta bort ”Svagt uppför” och ”Svagt nedför”.

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

Då ett vägsegment som kommer efter ett vägsegment i horisonten med vägklassen ”Svagt uppfir” eller ”Svagt nedflir” medför en förändring av ingångshastigheterna till vägsegmenten med de nämnda vägklasserna, kan det innebära att ingångshastigheter och således börhastighetema till styrsystemet korrigeras och blir högre eller lägre ån vad reglerna ovan anger för vägklasserna ”Svagt uppför” eller ”Svagt nedfír”. Detta gäller alltså när ingångshastighetema till vägsegmenten korrigeras beroende på de efterföljande vägsegmenten.

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

Genom att kontinuerligt stega igenom alla vägsegment i horisonten kan en intem horisont bestämmas som visar predikterade initialvärden vi till varj e vägsegment. Enligt en utföringsforrn utförs steg A) kontinuerligt så länge horisonten inte överskrider en planerad 17 framtida väg för fordonet, och steg B) till E) utförs kontinuerligt fór hela horisontens längd. Horisonten uppdateras företrädesvis styckvis, och har enligt en utföringsform inte samma kontinuitet i sin uppdatering som steg B) till E). Den intema horisonten uppdateras hela tiden allteftersom det tillkommer nya vägsegment till horisonten, exempelvis 2-3 gånger per sekund. Att kontinuerligt stega igenom vägsegmenten i horisonten omfattar att kontinuerligt beräkna initialvärdena Vi till Varje vägsegment, och en beräkning av ett initialvärde Vi kan medföra att initialvärden både framåt och bakåt i den interna horisonten måste ändras. I exempelvis de fall då predikterad hastighet i ett vägsegment är utanför inställt intervall är det önskvärt att korrigera hastigheten i föregående vägsegment.

I figur 3 visas den intema horisonten i förhållande till den framtida Vägen. Den intema horisonten förflyttas hela tiden framåt såsom indikeras av den streckade, framflyttade inre horisonten. I figur 4 visas ett exempel på en intem horisont, där de olika vägsegmenten har klassificerats i en vägklass. I figuren står ”PV” för klassen ”Plan väg”, ”SU” för ”Svagt uppför”, ”BU” för ”Brant uppför” och ”BN” för ”Brant nedför”. Hastigheten är initialt V0, och om denna hastighet inte är Vset så rampas börvärdena från V0 till Vset med komfortacceptans enligt Torricellis ekvation (1) eftersom vägklassen är ”Plan väg”. Nästa vägsegment är ”Svagt uppför”, och ingen ändring av vmf görs så länge vm S vref S VM , eftersom ingen acceleration får göras i detta segment. Nästa vägsegment är ”Brant uppför”, och då predikteras sluthastigheten V3 för vägsegmentet med hjälp av formel (2), och V2 ska då ökas om v3< vmin enligt formel (9). Nästa vägsegment är ”Plan väg”, och då ändras vref mot Vset med begränsningen av komfortkravet från Torricellis ekvation (1).

Sedan kommer ett vägsegment som är ”Brant nedför”, och då predikteras sluthastigheten V5 med hjälp av formel (2), och V4 ska minskas om V5> Vmax enligt formel (10). Så fort en hastighet bakåt i den intema horisonten ändras, justeras de resterande hastighetema bakåt i den interna horisonten för att kunna uppfylla hastigheten längre fram. Vid varj e hastighetsändring som ska ske, räknar metoden enligt uppfinningen fram med hjälp av Torricellis ekvation (1) om det är möjligt att uppnå denna hastighetsändring med komfortkrav. Om inte, så justeras ingångshastigheten till vägsegmentet så att komfortkrav kan hållas. 18 Den föreliggande uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utfóringsforrnerna.

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

Claims (10)

10 15 20 25 30 19 Patentkrav

1. Modul för bestämning av hastighetsbörvärde vfef för ett fordons styrsystem, innefattande en inmatningsenhet anpassad för inmatning, av till exempel fordonets förare, av en referenshastighet vset som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet, kännetecknad av att modulen omfattar - en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagna positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstone en egenskap för varje vägsegment; - en processorenhet som är anpassad att beräkna vref över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisonten klassats, så att vref ligger inom ett intervall som begränsas av vmin och vmax, där vmin S vger S vmax ; varvid processorenheten vidare är anpassad att bestämma en styrsignal med styrparametrar för fordonets automatväxlingsstyrenhet, baserat på ett eller flera fordonsspecifrka värden och beräknat hastighetsbörvärde vref över den framtida horisonten.

2. Modul enligt krav l, varvid processerenheten är anpassad att beräkna motorlast och motorvarvtal över den framtida horisonten baserat på nämnda ett eller flera fordonsspecifika värden och att nämnda beräknade motorlast och/eller motorvarvtal utnyttjas för att bestämma nämnda en eller flera styrparametrar.

3. Modul enligt krav l, varvid styrparametrama omfattar en eller flera av: - motoms varvtalsgränser för växling; - avstånd till backkrön, och - medellutning för backe.

4. Modul enligt krav l, varvid styrparametrama omfattar en eller flera av: - en lägsta varvtalsgräns för nedväxling; - en flagga som indikerar att en uppväxling ej skall ske; - lutning i aktuellt vägsegment och avstånd kvar till vägsegment klassat som ”svagt uppför” om fordonet befinner sig i vägsegment klassat som ”brant uppför”, och - önskad hastighet vid övergång till ”svagt uppför” om fordonet befinner sig i vägsegment klassat som ”brant uppför”, 10 15 20 25 30 20

5. Modul enligt krav 1, varvid processorenheten som är anpassad att räkna ut tröskelvärden för nämnda åtminstone en egenskap hos vägsegmenten beroende på nämnda ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser; jämföra åtminstone en egenskap hos vartdera vägsegment med de uträknade tröskelvärdena, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämförelserna.

6. Modul enligt något av föregående krav, varvid nämnda fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motorns maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet.

7. Modul enligt krav 1, varvid vägsegmentens egenskaper är deras längd och lutning, och att processorenheten är anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av lutningströskelvärden lmin och lmax.

8. Modul enligt krav l, i vilken vägsegmentens egenskaper är deras längd och sidoacceleration, varvid processorenheten är anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av sidoaccelerationströskelvärden.

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

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