SE1050666A1

SE1050666A1 - Metod och modul för att styra ett fordons hastighet

Info

Publication number: SE1050666A1
Application number: SE1050666A
Authority: SE
Inventors: Oskar Johansson; Maria Soedergren; Fredrik Roos
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-12-24
Also published as: BR112012030196A2; WO2011162705A1; RU2535833C2; CN102947122A; SE535356C2; EP2585332A1; US20130085651A1; RU2013102887A; US8972138B2

Abstract

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

Description

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

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

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

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

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

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

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

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

Utstyrt referensvärde ändras inte om vpfedfc håller sig inom vissa gränser. 10 15 20 25 30 5 Föredragna utföringsforrner beskrivs i de beroende kraven och i den detaljerade beskrivningen.

Kort beskrivning av de bifogade figurerna Nedan kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurerna, av vilka: Figur 1 visar en modul enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 2 visar ett ﬂödesschema for metoden enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

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

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

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

Figur 6 visar ett ﬂödesschema for metoden enligt en annan utföringsform av uppfinningen.

Figur 7 illustrerar en alternativ utföringsform enligt uppfinningen.

Detalierad beskrivning av föredragna utföringsforrner av uppfinningen Figur 1 visar en modul för att styra ett fordons hastighet enligt en utföringsforrn av uppfinningen. Modulen omfattar en inmatningsenhet som är anpassad att ta emot en önskad hastighet vset för fordonet. Föraren kan exempelvis ställa in en önskad hastighet vset som föraren önskar att fordonet ska hålla. Modulen omfattar även en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont för den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata. Horisonten innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegment. Vägsegmentens egenskaper kan t.ex. vara dess lutning, a, i radianer.

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. 10 15 20 25 30 I figur 1 visas hur information om den framtida vägen tas in via karta (kartdata) och GPS (positionsdata) i modulen. Färdvägen skickas i stycken via exempelvis CAN till modulen.

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

Alternativt kan även enheten med karta och positioneringssystem vara en del av ett system som ska använda referensvärden för reglering. I modulen byggs styckena sedan ihop i en horisontenhet till en horisont och bearbetas av processorenheten för att skapa en intern horisont som styrsystemet kan reglera efter. Horisonten byggs sedan hela tiden på med nya stycken från enheten med GPS och kartdata, för att få önskad längd på horisonten.

Horisonten uppdateras alltså kontinuerligt under fordonets färd.

CAN (Controller Area Network) betecknar ett seriellt bussystem, speciellt utvecklat för användning i fordon. CAN-databussen ger möjlighet till digitalt datautbyte mellan sensorer, reglerkomponenter, aktuatorer, styrdon etc. och säkerställer att ﬂera styrdon kan få tillgång till signalema från en viss givare, för att använda dessa för styming av sina anslutna komponenter.

Modulen omfattar även en beräkningsenhet som är anpassad att under ett ﬂertal simuleringsomgångar (s) med vardera ett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, under varje simuleringsomgång (s) utföra en första prediktering av fordonets hastighet vpreicc över horisonten med konventionell farthållare då vset ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper. Den beräknade fordonshastigheten vpredjc jämförs med vmin och vmax, där vmin och vmax är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara, och en andra prediktering av fordonets hastighet vpredjnew utförs över horisonten då fordonets motorrnoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda jämförelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-l). Åtminstone ett referensvärde bestäms som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat på åtminstone någon av nämnda jämförelse i denna simuleringsomgång (s) och den predikterade fordonshastigheten vprediTnew. Modulen är vidare anpassad att sända nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i 10 15 20 25 30 fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde. Hur predikteringarna går till kommer att förklaras närmare nedan.

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

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

Under en simuleringsomgång (s) utförs predikteringen enligt C 1) och predikteringen enligt CS) parallellt vilket illustreras i figur 2. Resultatet av jämförelsen av vpredßc med vmin och vmax i närmast föregående simuleringsomgång (s-l) bestämmer vilket moment T som vpredjnew ska predikteras med i simuleringsomgången Om exempelvis varje 10 15 20 25 30 simuleringsomgång omfattar 100 simuleringssteg med en frekvens på 100 Hz, tar varje simuleringsomgång 1 s. vset är alltså förarens insignal om önskad farthållarhastighet och referensvärdet är det värde som fordonet regleras efter. Företrädesvis är referensvärdet något utav en referenshastighet vref, ett referensmoment Tref eller ett referensvarvtal oaref. vref ställs ut till motorstyrenhetens hastighetsregulator. För traditionell farthållare är vref = vger.

Hastighetsregulatom styr sedan fordonets hastighet enligt vref genom att begära erforderligt motormoment från motorns momentregulator. Då referensvärdet istället är ett referensmoment Tmf kan Tmf skickas direkt till motoms momentregulator, och då referensvärdet är ett referensvarvtal oaref så kan coref skickas direkt till motoms varvtalsregulator. Ifall vpredjc vid jämförelsen med vmin och vmax inte går utanför dessa gränser, ställs enligt en utföringsform vset ut som referensvärde. Referensvärdet beror då bara på denna jämförelse. Vilket referensvärde som kommer att styras ut för andra fall kommer att förklaras nedan.

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

Den totala kraft som påverkar fordonet från omgivningen, Fm, består av rullmotstånd F,,,;¿, gravitation F samt luftmotstånd Fm. Gravitationen beräknas enligt F = m- g -OL , (1) där m är fordonets massa, och a är vägens lutning i radianer. Eftersom det till största del handlar om små vinklar, har sin(ot) approximerats till ot. Luftmotståndet beräknas som en faktor k multiplicerat med hastigheten i kvadrat, enligt: Fenv I FrolLpresent + m l 'a + k l VíZ-l l roll,presenl = roll,est 9 m = mest, k = 5 p I Ca' I A där A är fordonets uppskattade frontarea, Cd är motståndskoefficienten som beror på föremålets strömlinjeforrn, p är luftens densitet, m är fordonets massa som uppskattas av fordonets massuppskattningssystem till mm. Nuvarande rullmotstånd, F my, pmm, 10 15 20 25 9 uppskattas också i fordonet kontinuerligt till Fmyßs, För beräkning av mm samt F myßs, hänvisas till avhandlingen ”Fuel Optimal Powertrain Control för Heavy Trucks Utilizing Look Ahead” av Maria Ivarsson, Linköping 2009, ISBN 978-91-7393-637-8. vi_1 är fordonets predikterade hastighet i föregående simuleringssteg.

Den kraft som driver fordonet framåt, Fdn-ve, beror på vilken prediktering som utförs. Den sätts enligt en utföringsform antingen till max möjliga kraft (maxmoment) eller minsta möjliga kraft (minmoment, t.ex. släpmoment). Det finns dock möjlighet att sätta vilken kraft som helst i intervallet F. rmn _ drive och fordonets hastighet vpfedynew kan alltså predikteras med andra moment än max- eller minmoment. F max beräknas som max tillgängligt motorrnoment, en funktion av varvtal, multiplicerat med den totala utväxlingen och dividerat med den effektiva däcksradien, rwhcel. F min räknas fram på samma sätt som Fmax fast med minmoment istället: Fm = (5) rwheel Fnﬁn = (6) rwheel där n är fordonets motorvarvtal, och im, är fordonets totala utväxling.

Fordonets acceleration, Acc, ges av: Acc=(Fd _ FMV m (7) Enligt en utföringsform har simuleringsstegen under en simuleringsomgång med N simuleringssteg en konstant steglängd som är beroende av fordonets hastighet. Längden på varje simuleringssteg dP ges av: dP = K -vhm (8) där K är en tidskonstant, exempelvis 0.9s och viní, är aktuell fordonshastighet vid simuleringens början.

Tiden för ett simuleringssteg ges av di: 10 15 20 25 30 10 d: = dP/VH (9) där vi_1 är predikterad hastighet i föregående simuleringssteg i-1.

Skillnaden i hastighet dv är: dv=Acc-dt (10) Förbrukad energi för ett simuleringssteg d W, ges av: dW=dP-(Fdme-Fmn) (11) Hastigheten v,- i nuvarande simuleringssteg blir: vi =vl._1+dv; (12) Total tid t,- till nuvarande simuleringssteg är: ti. = :H + dr; (13) Total förbrukad energi Wl- till nuvarande simuleringssteg är: VK. = WH + d W (14) I ﬁgur 3 illustreras hur en fordonshastighet predikteras under en simuleringsomgång med N simuleringssteg med en horisont som är L meter lång. Predikteringen avbryts efter N simuleringssteg, alltså efter en simuleringsomgång. En ny simuleringsomgång påbörjas sedan i nästa tidssampel. Varje simuleringsomgång har en förutbestämd frekvens f Med en frekvens på exempelvis 100 Hz utförs 100 simuleringssteg per sekund. Eftersom längden på varje simuleringssteg beror på fordonets hastighet vinn vid predikteringens början, varierar längden på den predikterade sträckan i horisonten beroende på fordonets hastighet. I exempelvis 80 krn/h (22.22 m/s) blir horisonten 2 km lång om f=100Hz och K=0.9s, eftersom varje simuleringssteg dP då blir 20 m långt och över 100 steg blir horisonten då 2 km. I figur 3 illustreras att en ny hastighet vi predikteras i varj e simuleringssteg i. Eftersom lika många predikteringar (vpredicc och vpredjnew) utförs i varje simuleringssteg, är processorlasten enbart beroende av antalet simuleringssteg i horisonten. Antalet simuleringssteg bestäms av frekvensen f, som är ett förutbestämt 10 15 20 25 30 ll värde. Därmed kan den maximala processorlasten alltid bestämmas i förväg, vilket är fördelaktigt eﬁersorn processorn kan dimensioneras därefter i förväg. Processorlasten är alltså oberoende av vägens topografi, fordonsvikten och fordonets motortyp. vpredjc och vpredjnew kan vara vektorer med N värden, alternativt sparas endast max- och minvärden för vpredicc och vpmdjnew i varje simuleringsomgång vilket kommer att förklaras närmre nedan.

I figur 4 illustreras tre simuleringsomgångar (s-l), (s) och (s+1) och vilka predikteringar som utförs under varje simuleringsomgång. I varje simuleringsomgång utförs en prediktering av vpredjc samt en prediktering av vpredjnew. vpredjc jämförs efter varje simuleringsomgång med vmin och vmax, och beroende på resultatet av denna jämförelse så bestäms företrädesvis momentet T för vpredJneW för nästa simuleringsomgång vilket förklarats innan, och illustreras i figur 4 genom pilar med ”valt T”. Detta illustreras i steg C2 i ﬂödesschemat i figur 2. På så sätt predikteras två olika fordonshastigheter under varje simuleringsomgång. Enligt en utföringsform jämförs efter en simuleringsomgång vpredjncw med vmin och vmax, och ifall vpredïnew är under vmin altemativt över vmax så ska fordonet styras efter vset. Ifall vpredïnew är 2 vmin och 5 vmax ska fordonet istället styras efter det moment som bestämdes för vpmdjlew. Efter varje simuleringsomgång bestäms alltså om det är vpredjc eller vpredynew som ska få påverka fordonets hastighet. Referensvärden som representerar bestämd hastighet ställs sedan ut till en styrenhet, och det kan alltså vara antingen en referenshastighet, ett referensmoment eller ett referensvarvtal.

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

En utföringsforrn enligt uppfinningen kommer nu att förklaras med hänvisning till figurema 5 och 6. I figur 5 illustreras i den övre delen den predikterade hastigheten vpredjc med en konventionell farthållare längs en horisont med en vägpro ﬁl som visas i den undre delen av figuren. I ﬂödesschemat i figur 6 visas hur vpredjc i ett första steg S1 predikteras. 10 15 20 25 30 12 Efter att vpredßc predikterats klart under N steg, jämförs vpredßc med vmin och vmax, vilket illustreras i nästa steg S2. Ifall vprectcc understiger vmin, har en uppförsbacke identifierats.

Ifall vpfedicc överstiger vmax, har en nedförsbacke identiﬁerats. Ifall en uppförsbacke identiﬁeras, och alltså vpredjc är mindre än vnu-n, vilket sker vid Pl i figur 5, sätts fordonets motormoment T i den andra predikteringen vpredßnew till ett maxmoment i efterföljande simuleringsomgång. Detta illustreras i steg S21 i figur 6, se även forrnel (5), och visas som en streckad linje i figur 5. Detta förutsätter dock att vpredjc har understigit vmin innan vpredjc eventuellt överstiger vmax. Ifall en nedförsbacke identifieras, och alltså vpredjc är större än vmax, vilket sker vid P2 i figur 5, sätts fordonets motoimoment T i den andra predikteringen vpredßlew till ett minmoment i eﬁerfölj ande simuleringsomgång. Detta illustreras i steg S31 i figur 6, se även formel (6), och visas som en streckad linje i figur 5.

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

Ifall vpredßc är större eller lika med vmin och mindre eller lika med vmax, sätts vref till att vara ett referensvärde som representerar vger, vilket visas som steg S3 i figur 6.

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

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

Först då VPIEdJHBW predikteras att inte gå över vmax kan ett referensvärde som representerar denna hastighet ställas ut.

Detta illustreras i ﬂödesschemat i figur 6, och om alltså vpredynew predikteras med maxmoment så jämförs vpfedïnew med vmaxi ett steg S22. Om vpredjnew är mindre eller är lika med vmax, så ska fordonets maxmoment ställas ut som referensvärde (steg S23). Ett maxmoment ställs företrädesvis ut vid den tidpunkt då vpredjc underskriver vmin förutsatt att vpredjnew predikterats till att inte överskrida vmax. På liknande sätt så ifall vpmdjnew predikteras med ett minmoment så ämförs vpredfïnew med Vmini ett steg S32. Om vpredßnew är större eller är lika med vmin, så ska fordonets minmoment ställas ut som referensvärde (steg S33). Ett minmoment ställs alltså företrädesvis ut vid den tidpunkt då vpredjc överskrider vmax förutsatt att vpredßlew predikterats till att inte underskrida vmin.

För att fordonet ska uppnå minmoment eller maxmoment kan referenshastigheten vref ställas ut med en offset. Minmoment kan exempelvis ställas ut genom att ställa ut referenshastigheten vmf till ett lågt värde under vmin, exempelvis vmin - k] , där kl är i intervallet 1-10 krn/ h. Då kommer motorns styrenhet att ställa ut släpmoment till motorn.

Maxmoment kan uppnås genom att referenshastigheten ställs ut till en hög hastighet över vmax, exempelvis vmx + kg, där k; är i intervallet 1-10 krn/h.

En annan regel omfattar att om vpredynew i den andra predikteringen överskrider vmax eller underskrider vmin så sätts fordonets referensvärde till att vara vset. Detta illustreras i steg S3 i figur 5.

Vid nästa sampel, exempelvis varje sekund, börjar metoden om från S1. Tiden för att utföra beräkningama är anpassade så att hela metoden gås igenom under en simuleringsomgång. 10 15 20 25 30 14 I figur 7 illustreras tre olika hastighetsprofiler A, B och C och den insprutade mängden bränsle Al, Bl och Cl under motsvarande period, då ett fordon predikteras att köra nedför en backe. Hastighetsprofil A illustrerar en alternativ utföringsforrn av uppfinningen, då vref alltid sänks så långt det är möjligt, dock som längst ner till vmin, för att spara extra bränsle till kostnad av längre körtid. Den insprutade mängden bränsle minskas eller stryps alltså vid ett tidigare skede än i de andra illustrerade körsätten. Dock vill man komma tillbaka till vset efter nedförsbacken, vilket illustreras i figuren. Minskad bränsleförbrukning premieras alltså genom att sänkningar utförs så länge fordonets hastighet sedan kan återgå till vset. Denna utföringsforrn kan exempelvis implementeras i metoden som visas i ﬂödesschemat i figur 6 genom att vmax i steg S2 sätts till vset och/eller att vref sätts till vmin i steg S3. På detta sätt erhålls ingen överhastighet, och inte heller några ökade förlusteri form av exempelvis luftmotstånd. Eftersom sänkningen av fordonets hastighet sker tidigare och till en lägre hastighet innebär det minskad bränsleförbrukning. Detta möjliggör också för lättare fordon, som har en bruttovikt under ca 30 ton, att spara bränsle i större utsträckning. Hastighetsproﬁlen B i figur 7 illustrerar ett körsätt enligt tidigare utföringsforrner av uppfinningen, och hastighetsproﬁlen C illustrerar ett körsätt då fordonet framförs med traditionell farthållare. vkfb visar hastighetsgränsen för körning med traditionell farthållare. Bl och Cl illustrerar insprutad mängd bränsle under motsvarande period. K är ett värde i procent för mängden insprutad bränsle.

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

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

Beräkningsenheten är då anpassad att lägga till denna hysteres till referensvärdet vmf. För att undvika att hastighetsreferensen vmf som styrs ut ändras vid varje ny simuleringsomgång, exempelvis vid varje sekund, tillåts vinf att gå något utanför hastighetsintervallet vmin och vmnn. Denna avvikelse kan exempelvis vara 1 eller 2 km/h från vmin respektive vmnn. Då exempelvis fordonets moment bestämts vara minmoment kan vmftillåtas att gå något utanför vmin, vilket illustreras i exemplet nedan: Tidi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S.

Vinfï 80 80 70 70 80 70 70 70 70 70 vmf med hysteres: 80 80 72 71 69 68 68 68 68 68 I exemplet kan man se att vpimijn, min går under hastighetsgränsen vmin som är 70 krr1/h vid 5s. vpmdjn, min är då 69 km/h. vmf ska då egentligen ställas ut med maxmoment, vilket gör att vinf vid 5s är 80 km/h. I nästa tidssampel går dock vpmdinn, min tillbaka ovanför vmin- gränsen, vilket innebär att ett nytt vnif ställs ut. För att undvika att vmf varierar kraftigt med korta tidsintervall, ställs istället ett vinf-värde ut som är något under vmin.

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

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

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

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

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

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

Claims

10 15 20 25 30 17 Patentkrav

1. Metod för att styra ett fordons hastighet, som omfattar att -inhämta en önskad hastighet vset för fordonet; -bestämma en horisont för den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata som innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegment; -under ett ﬂertal simuleringsomgångar (s) med vardera ett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, under varje simuleringsomgång (s) utföra följande: -utföra en första prediktering av fordonets hastighet vpredjc över horisonten med konventionell farthållare då vset ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper; -jämföra den predikterade fordonshastigheten vpredfc med vmin och vmax, där vmin och vmax är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara; -utföra en andra prediktering av fordonets hastighet vpredjnew över horisonten då fordonets motorrnoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda jämförelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-1); -bestämma åtminstone ett referensvärde som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat på åtminstone någon av nämnda ämförelse i denna simuleringsomgång (s) och den predikterade fordonshastigheten vpmdynew; -sända nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde.

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

3. Metod enligt något av kraven 1 eller 2, varvid nämnda referensvärde är något utav en referenshastighet vref, ett referensmoment Tref eller ett referensvarvtal oaref.

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

5. Metod enligt något av kraven 1 till 3, som omfattar att ifall vpredfc är mindre än vmin, sätta fordonets motormoment T i den andra predikteringen till ett maxmoment i efterföljande simuleringsomgång.

6. Metod enligt krav 4 eller 5, som omfattar att den högsta hastigheten vpredßgmax respektive lägsta hastigheten vpredßqmin bestäms under den första predikteringen av fordonets hastighet vpredjc med vanlig farthållare, varvid vpredjcﬁnax och vprectcgmin sedan används vid jämförelsen med vmax respektive vmin för att bestämma fordonets motorrnoment T i den andra predikteringen.

7. Metod enligt något av kraven 1 till 6, som omfattar att lägga till en hysteres till vmf.

8. Metod enligt något av föregående krav, i vilken regler används för att bestämma vilket referensvärde fordonet ska regleras eﬁer.

9. Metod enligt krav 8, i vilken en regel omfattar att ämföra fordonshastigheten vpredjnew i den andra predikteringen med vmin respektive vmax, där vmin och vmax är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara.

10. Metod enligt krav 9, i vilken en regel omfattar att om vpredïnew i den andra predikteringen överskrider vmx eller underskrider vmin så bestäms fordonets referensvärde till ett värde som representerar vset.

11. Metod enligt krav 9, i vilken en regel omfattar att om vpredynew i den andra predikteringen är i intervallet mellan vmin och vmax, eller lika med vmin eller vmax, så bestäms fordonets referensvärde till ett värde som representerar den predikterade hastigheten vpredynew.

12. Modul för att styra ett fordons hastighet, som omfattar -en inmatningsenhet som är anpassad att ta emot en önskad hastighet vset för fordonet; 10 15 20 25 30 19 -en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont för den framtida vägen med hjälp av kartdata och positionsdata som innehåller vägsegment med åtminstone en egenskap för varje vägsegment; -en beräkningsenhet som är anpassad att under ett ﬂertal simuleringsomgångar (s) med vardera ett antal N simuleringssteg som utförs med en förutbestämd frekvens f, under varje simuleringsomgång (s) utföra följande: -uttöra en första prediktering av fordonets hastighet vpredjc över horisonten med konventionell farthållare då vset ställs ut som referenshastighet, varvid predikteringen är beroende av nämnda vägsegments egenskaper; -jämföra den beräknade fordonshastigheten vpredjc med vmin och vmax, där vmin och vmax är ett intervall inom vilket fordonets hastighet bör vara; -utföra en andra prediktering av fordonets hastighet vprectïnew över horisonten då fordonets motorrnoment T är ett värde som beror av resultatet av nämnda jämförelse i närmast föregående simuleringsomgång (s-1); -bestämma åtminstone ett referensvärde som indikerar hur fordonets hastighet ska påverkas baserat på åtminstone någon av nämnda jämförelse i denna simuleringsomgång (s) och den predikterade fordonshastigheten vpmcgnew; modulen är vidare anpassad att sända nämnda åtminstone ett referensvärde till ett styrsystem i fordonet, varvid fordonet regleras enligt nämnda åtminstone ett referensvärde.

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

14. Modul enligt något av kraven 12 eller 13, varvid närrmda referensvärde är något utav en referenshastighet vmf, ett referensmoment Tmf eller ett referensvarvtal comf.

15. Modul enligt något av kraven 12 till 14, varvid beräkningsenheten är anpassad att beräkna ifall vpredjc är större eller lika med vmax, och då sätta fordonets motorrnoment T i den andra predikteringen till ett minmoment i efterföljande simuleringsomgång. 10 15 20 25 30 20

16. Modul enligt något av kraven 12 till 14, varvid beräkningsenheten är anpassad att beräkna ifall vpredjc är mindre eller lika med vmin, och dä sätta fordonets motormoment T i den andra predikteringen till ett maxmoment i efterföljande simuleringsomgång.

17. Modul enligt krav 15 eller 16, varvid beräkningsenheten är anpassad att bestämma den högsta hastigheten vpfedjqmax respektive lägsta hastighetema vpredjqmin under den första predikteringen av fordonets hastighet vec med vanlig farthållare, och att använda nämnda vpredfqmax och vprﬂdjgmin vid jämförelsen med vmax respektive vmin för att bestämma fordonets motormoment T i den andra predikteringen.

18. Modul enligt nägot av kraven 12 till 17, varvid beräkningsenheten är anpassad att lägga till en hysteres till vmf.

19. Modul enligt något av kraven 12 till 18, varvid beräkningsenheten är anpassad att använda regler för att bestämma vilket referensvärde fordonet ska regleras efter.

20. Modul enligt krav 19, i vilken en regel omfattar att jämföra fordonshastigheten vpredñTnew i den andra predikteringen med vmin respektive vmax, där vmin och vmax är ett intervall inom vilket vprecgnew bör vara.

21. Modul enligt krav 20, i vilken en regel omfattar att om vpfedynew i den andra predikteringen överskrider vmax eller underskrider vmin så bestäms fordonets referensvärde till ett värde som representerar vsct.

22. Modul enligt krav 20, i vilken en regel omfattar att om vpmdjnew i den andra predikteringen är i intervallet mellan vmin och vmax, eller lika med vmin eller vmax, så bestäms fordonets referensvärde till ett värde som representerar den predikterade hastigheten vpredßlcw. 10 15 21

23. Datorprogramprodukt, omfattande datorprograminstruktioner för att förmå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt metoden enligt något av kraven 1 till 11, när datorprograminstruktionema körs på nämnda datorsystem.

24. Datorprogramprodukt enligt krav 23, där datorprograminstruktionema är lagrad på ett av ett datorsystem läsbart medium.