SE1050809A1

SE1050809A1 - Skapande av kostnadsfunktion

Info

Publication number: SE1050809A1
Application number: SE1050809A
Authority: SE
Inventors: Martin Evaldsson; Maria Soedergren; Oskar Johansson
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-01-17
Also published as: WO2012008913A2; US20130103258A1; CN103003118A; RU2013106846A; EP2593343B1; BR112012030952A2; WO2012008913A3; EP2593343A2; SE537604C2; RU2539669C2

Abstract

Enligt den föreliggande uppfinning skapas en kostnadsfunktion så att den beror av åtminstoneen första term och en andra term, vilka har ett in inbördes förhållande mellan varandra.Dessutom år kostnadsﬁmktionen utformad så att den enkelt kan utökas med ytterligare eneller flera termer. Enligt uppfinningen år kostnadsfunktionen skapad så att den, når den harutökats till att bero av den första termen, den andra termen och åtminstone en ytterligare term,fortfarande har samma inbördes förhållande mellan den första termen och den andra termen.Dessutom anger kostnadsfunktionen ett inbördes förhållande mellan den åtminstone en ytterligare termen och den första och andra termen. Fig. 2

Description

För att nå så låg bränsleförbrukning som möjligt försöker alltså dagens LACC farthållare hitta en optimal hastighetsprofil baserat på dess kunskap om den framförliggande vägen. Denna kunskap kan baseras till exempel på information relaterad till topologi och kurvighet for vägen, till en rådande trafiksituation, eller till väglag för ett kommande vägavsnitt. Sådan information kan erhållas bland annat från kartor, positioneringssystem, såsom Global Positioning System (GPS), och våderrapporter.

Baserat på sådan information kan en farthållare beräkna en optimal hastighetsprofil, vilken motorfordonet ska följa. Dessa optimeringsberäkningar utnyttjar ofta kostnadsfunktioner, och optimeringen går då ut på att minimera en eller ﬂera sådana kostnadsﬁlnktioner. Det vill säga, farthållarens optimeringsproblem kan anges såsom: min ﬂ:^°{:::fi_'} , där (ekv. 1) -f(x) är kostnadsfunktionen; och - x e X , där X utgör alla tillåtna tillstånd för variabeln x.

Kostnadsfunktionen kan även vara ﬂerdimensionell, det vill säga bero av ﬂer än en variabel/aspekt, såsom till exempel av aspekterna körtid och massan av förbrukat bränsle. I tidigare kända farthållarsystem har man vägt aspekten körtid mot aspekten förbrukat bränsle.

Kostnadsfunktionen har då definierats så att dessa aspekter vägs linjärt mot varandra med hjälp av viktningskoefficienter: f= mfl* from* _, " i* JH" ,dar (ekv. 2) -f är kostnadsfunktionen; - T är körtiden; - M är massan av det förbrukade bränslet; och - a 1 och a 2 är viktningskoefficienter.

Varav: lO 15 20 25 30 å? = *raizïpgfgiis där, (ekv. 3) -v är hastigheten; -mf är förbrukat bränsle per färdad längdenhet; och - Sw, är längd för vägsträcka över vilken optimering görs.

Vikningskoefficientemas storlek i förhållande till varandra styr lösningen till optimeringsproblemet i ekvation 1 mot antingen en kortare körtid med hög bränsleförbrukning, eller mot en längre körtid med låg bränsleförbrukning. För att erhålla den lösning, och därmed den farthållning man eftersträvar, är valet av viktningskoefﬁcientema mycket viktigt. Dessutom är storleken på dessa viktningskoefficienter viktig då det har inverkan på beräkningskomplexiteten då ekvation 1 utvärderas.

Att bestämma dessa viktningskoefficienter för de tidigare kända farthållarsystemen så att den önskade lösningen för optimeringsproblemet nås, samtidigt som komplexiteten för de numeriska beräkningarna hålls på en acceptabel nivå, har tidigare lett till betydande utvärderingsarb ete.

Dessutom är det i den linjära kostnadsfunktionen enligt ekvation 2 mycket svårt att lägga till ytterligare aspekter i kostnadsfunktionen, eftersom alla viktningskoefﬁcienter då måste beräknas på nytt.

Den linjära kostnadsfunktionen gör även att optimeringsförfarandet, alltså sökandet efter minimum enligt ekvation 1, blir ineffektivt. Detta kommer att beskrivas mer i detalj nedan.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppﬁnning att presentera en lösning till ovan angivna problem.

Föreliggande uppfinning hänför sig till den ovan nämnda metoden för skapande av en kostnadsfunktion enligt den kännetecknande delen av patentkrav 1, till den ovan nämnda styrenheten enligt den kännetecknande delen av patentkrav 18, och till det ovan nämnda motorfordonet enligt den kännetecknande delen av patentkrav 19. Föreliggande uppfinning 10 15 20 25 30 hänför sig även till det ovan nämnda datorprogrammet och den ovan nämnda datorprogramprodukten.

De ovan angivna problemen löses av föreliggande uppfinning, eftersom den kostnadsﬁinktion som skapas enligt föreliggande uppfinning mycket enkelt kan utökas till att innefatta väsentligen ett godtyckligt antal termer. Detta åstadkoms genom att kostnadsfunktionen utformas så att den vid införandet av beroende av åtminstone ytterligare en term bibehåller ett inbördes förhållande mellan de ursprungliga åtminstone första och andra terrnema, samt anger ett inbördes förhållande mellan den åtminstone en ytterligare termen och de ursprungliga åtminstone första och andra terrnerna.

Var och en av dessa termer baseras på en aspekt, vilken år relevant för optimeringsproblemet.

Alltså kan vid användande av kostnadsfunktionen enligt uppfinningen, denna kostnadsfunktion anpassas till att bero av ett lämpligt antal aspekter. Härigenom kan kostnadsfunktionen enkelt anpassas till olika implementeringar, vilka beror av olika aspekter och/eller olika antal aspekter.

Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning norrneras aspektvärden som ingår i kostnadsfunktionen. Denna norrnering av aspektvärdena gör att skalningen på kostnadsfunktionen blir lämpad för numeriska beräkningar, eftersom funktionsvärdet kan hållas till en lämplig storlek.

Norrneringen av aspektvärdena kan göras med till exempel referensvärden erhållna från en konventionell farthållare, såsom med ett referensvärde för aspekten körtiden respektive ett referensvärde för aspekten massa av förbrukat bränsle. En sådan norrnering gör att kostnadsfunktionen enligt uppfinningen och optimeringen av denna ställs i direkt relation till motsvarande kostnadsfunktion och optimering för den konventionella farthållaren. Alltså erhålls härigenom en direkt jämförelse av optimeringen av kostnadsfunktionen enligt uppfinningen med optimeringen av kostnadsfunktionen hos en konventionell farthållare, Enligt en utföringsforin av uppfinningen är de åtminstone första och andra terinerna var och en baserade på ett respektive norrnerat aspektvårde, där norrneringen utförs genom användande av ett referensvärde för motsvarande aspekt. Om de respektive aspektvärdena vardera antar ett Värde Vilket ligger nära dessa referensvärden erhåller kostnadsfunktionen ett 10 15 20 25 30 funktionsvärde vilket är väsentligen ett. Ett sådant funktionsvärde är synnerligen väl lämpat för numeriska beräkningar.

Om aspektvärdet för den åtminstone en ytterligare tennen håller sig till värden denna aspekt norrnalt antar, det vill säga värden nära motsvarande de för den konventionella farthållaren, bibehåller kostnadsfunktionen väsentligen det funktionsvärde den hade innan införandet av det åtminstone ett ytterligare beroendet. Vid norrnalt framförande av fordonet kommer aspektvärdet for den åtminstone en ytterligare termen att erhålla värden nära de för den konventionella farthållaren. Därför kan funktionsvärdet hållas till en lämplig storlek även efter införandet av beroendet av den åtminstone ytterligare en termen.

Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning kvadreras aspektvärden som ingår i kostnadsfunktionen. Denna kvadrering av aspektvärdena gör att kostnadsfunktionens gradient är riktad så att lösningen styrs mot önskvärda punkter, Vilket förenklar numerisk beräkning och även gör beräkningarna effektiva.

Utföringsformema för föreliggande uppfinning anges i de osjälvständiga patentkraven, samt beskrivs mer i detalj nedan.

Kortfattad ﬁgurförteckning Uppfinningen kommer att belysas närmare nedan med ledning av de bifogade ritningama, där lika hänvisningsbeteckningar används för lika delar, och vari: Figur l visar en graf över en norrnerad cirkulär kostnadsfunktion, Figur 2 visar en graf över en normerad cirkulär kostnadsfunktion, samt över en traditionell linjär kostnadsfunktion; Figur 3 visar en graf över en normerad cirkulär kostnadsfunktion, samt över en traditionell linjär kostnadsfunktion; och Figur 4 visar schematiskt en styrenhet.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Enligt den föreliggande uppfinningen skapas kostnadsfunktionen så att den beror av åtminstone en första term och en andra term, vilka har ett inbördes förhållande mellan varandra. Dessutom är kostnadsfunktionen utformad så att den kan utökas med ytterligare en eller ﬂera termer. Enligt uppfinningen är kostnadsfunktionen skapad så att den, när den har 10 15 20 25 30 utökats till att bero av den första termen, den andra termen och åtminstone en ytterligare term, fortfarande har samma inbördes förhållande mellan den första termen och den andra termen.

Dessutom anger kostnadsfunktionen ett inbördes förhållande mellan den åtminstone en ytterligare tennen och den första och andra termen.

Kostnadsfunktionen är även definierad så att den, när aspektvärdet för den åtminstone en ytterligare termen ligger nära sitt referensvärde i storlek, har väsentligen samma funktionsvärde när den beror enbart av den första termen och andra termen, och når den beror av den första termen, den andra termen, och den åtminstone en ytterligare termen.

Att de inbördes förhållandena mellan den första och andra termen, respektive mellan den första och andra termen och den åtminstone en ytterligare termen, tillsammans med att funktionsvärdet bibehålls på ungefär samma värde även då kostnadsfunktionen har utökats att bero av fler termer gör att det är möjligt att enkelt utöka kostnadsfunktionen att bero av fler termer. Såsom beskrivs mer i detalj nedan är var och en av dessa termer baserad på en aspekt, vilken är relevant för optimeringsproblemet. Att kunna utöka kostnadsfunktionen är mycket fördelaktigt, eftersom styrning av vissa parametrar, till exempel i en farthållare eller i ett automatväxlingssystem, faktiskt beror av ﬂer än två aspekter. Dessutom kan beroendena växla över tiden, så att en parameter under en tidsperiod beror av två aspekter, men under en annan tidsperiod beror av ﬂer än två aspekter. För att kunna optimera styrningen av motorfordonet för att till exempel en minimal bränsleförbrukning ska uppnås kan för olika motorfordon, eller för samma motorfordon under olika tidsperioder, kostnadsfunktionen behöva justeras så att den beror av ﬂer, eller färre aspekter. Detta kan enkelt åstadkommas med föreliggande uppfinning.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning baseras termerna i kostnadsfunktionen, det vill säga, den första, andra och åtminstone en ytterligare termen var och en på en respektive aspekt, där aspekten är relaterad till nämnda motorfordon. Den första och andra termen är för farthållare typiskt relaterade till en körtid respektive en massa av förbrukat bränsle. Den åtminstone en ytterligare termen kan, enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, vara relaterad till en körupplevelse. Detta beskrivs mer i detalj nedan. Såsom förstås av en fackman på området, kan även andra aspekter relaterade till motorfordonet användas för kostnadsfunktionen. 10 15 20 25 30 Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning utgörs termerna i kostnadsfunktionen, det vill säga den första, andra, och den åtminstone en ytterligare terrnen, av ett respektive norrnerat aspektvärde. Aspektvärdena norrneras med ett lämpligt referensvärde för respektive aspekt. Till exempel norrneras värdet för aspekten körtiden med ett referensvärde för körtiden och värdet för aspekten massa av förbrukat bränsle norrneras med ett referensvärde för massa av förbrukat bränsle.

Att norrnera aspektvärdena i kostnadsfunktionen gör att skalningen på kostnadsfunktionen blir lämpad för numeriska beräkningar, eﬂersom funktionsvärdet kan hållas till en storlek, vilken är lämplig för detta. Alltså, om man väljer lämpliga referensvärden att norrnera aspektvärdena med kan man styra skalningen på kostnadsfunktionen, det vill säga storleken på kostnadsfunktionen. Härigenom kan man, med hjälp av norrneringen, välja storleken på kostnadsfunktionen så att den, för normalt förekommande storlekar på aspektvärdena, har ett värde vilket är lämpat för numeriska beräkningar och därför minskar beräkningskomplexiteten för systemet. Ett lämpligt sådant värde är ett (1). Det vill säga att om man lyckas norrnera kostnadsfunktionen så att den har ett funktionsvärde nära ett minskar beräkningskomplexiteten. En fackman inser att olika processorer eller andra beräkningsanordningar kan ha olika mest fördelaktiga ﬁinktionsvärden att göra sina beräkningar kring, och inser även att normeringen kan anpassas så att sådana lämpliga funktionsvärden erhålls då sådana processorer eller andra beräkningsanordningar används för dessa beräkningar.

Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning används motsvarande värden från en konventionell farthållare som referensvärden. Alltså, som en referenskörtid utnyttjas den körtid vilken skulle erhållits av en konventionell farthållare, som referensvärde för massan av förbränt bränsle utnyttjas den massa för förbränt bränsle som skulle erhållits av en konventionell farthållare, och så vidare för övriga aspektvärden.

Genom att använda referensvärden från en konventionell farthållare säkerställer man att referensvärden av lämpliga storlekar används, eftersom man kan anta att aspektvärdena för en farthållare, vilken utnyttjar föreliggande uppfinning kommer att ligga förhållandevis nära de för en konventionell farthållare. Detta gör att skalningen av kostnadsfunktionen medför att kostnadsfunktionen kommer att anta värden, vilka ligger nära värdet ett. Detta ger, såsom beskrivits ovan, beräkningsfördelar. 10 15 20 25 30 Dessutom ger norrnering med motsvarande värden för en konventionell farthållare en ytterligare fördel i att en prestanda för en farthållare enligt uppfinningen direkt kan relateras till en konventionell farthållare. Detta kommer att illustreras och beskrivas mer ingående nedan.

Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning utgörs terrnerna i kostnadsfunktionen av kvadrerade norrnerade aspektvärden. Aspektvärdena har här alltså först norrnerats med ett lämpligt referensvärde, till exempel ett motsvarande värde för en konventionell farthållare, och har sedan kvadrerats.

En kostnadsfunktion innefattande två sådana kvadrerade norrnerade aspektvärden kan ses som en cirkulär representation av kostnadsfunktionen, vilken skiljer sig från den traditionella linjära representationen, vilken till exempel visas i ekvation 2 ovan. Enligt den cirkulära representationen av kostnadsfunktionen ses kostnaden som radien av en cirkel med centrum i origo. Detta illustreras i figur 1, där normerad och kvadrerad körtid visas på x-axeln och norrnerad och kvadrerad massa av förbränt bränsle visas på y-axeln. Kostnadsfunktionen vilken visas här är definierad som: , där (ekv. 4) - T utgör körtiden; - ref utgör en referenskörtid; - M utgör en massa av förbränt bränsle; och - ref utgör ett referensvärde för en massa av förbränt bränsle.

I denna cirkulära representation av kostnadsfunktionen är origo [0,0] den optimala lösningen, men inte en praktiskt möjlig lösning, eftersom både körtiden och massan av det förbrända bränslet här är noll. För övriga lösningar i (l,ï) -planet gäller att om de befinner sig på ref ref samma avstånd från origo är de lika mycket värda. Med andra ord utgör lösningar längs en och samma cirkelbåge lika bra lösningar, medan lösningar vilka befinner sig länge bort från origo än denna cirkelbåge utgör sämre lösningar. Detta exemplifieras i figur l, man kan se att om man till exempel har använt referensvärden för en konventionell farthållare för 10 15 20 25 30 norineringen, såsom beskrivits ovan, så utgör cirkelbågen på vilken punkten Pref ligger lösningar vilka är lika bra som lösningama för den konventionella farthållaren, ty f( T rej; Mref) =I för dessa lösningar. Punkten Pl, vilken representerar en lösning för en farthållare enligt föreliggande farthållare, ligger närrnare origo än punkten Pmf, vilket alltså innebär en mer optimerad lösning än den vilken representeras av punkten Pmf. Punkten P2 ligger längre från origo än punkten Pref, vilket alltså indikerar att punkten P2 representerar en sämre lösning än den konventionella farthållaren tillhandahåller.

Såsom tydligt framgår genom illustrationen i figur l, ger de kvadratiska och normerade terrnema i kostnadsfunktionen en mycket lättöverskådlig jämförelse av farthållaren enligt uppfinningen med en konventionell farthållare, eftersom alla lösningar som är bättre än den konventionella farthållaren ger funktionsvärden som ligger innanför cirkelbågen som bildas av alla punkter med funktionsvärdet ett för kostnadsfunktionen.

Ekvation 4 kan även skrivas om utan att använda sig av kvadratrötter utan att man tappar fördelama med användandet av kvadrerade aspektvärden. Detta kommer att exemplifieras för andra ekvationer nedan.

I figur 2 belyses ytterligare skillnadema mellan en linjär representation och en cirkulär representation av kostnadsfunktionen. Den traditionellt använda linjära representationen av kostnadsfunktionen representeras i figur 2 av den raka linjen, vilken löper genom punkterna P1, Pm och P2, där punkten Pm motsvarar punkten Pmfi figur 1 ovan. Enligt denna traditionellt använda representation är lösningama, vilka motsvarar punkterna P1, PCC, respektive P2, likvärdiga lösningar, eftersom de ligger på samma linjära linje. Om man tittar närmare på figur 2 framgår det dock tydligt att lösningama vilka motsvarar punkterna P1 och P2 ligger långt ifrån lösningen för en konventionell farthållare, det vill säga de ligger långt ifrån lösningama på cirkelbågen med funktionsvärdet ett. Lösningama vilka motsvarar punktema P1 och P2 är i praktiken inte önskvärda punkter, då dessa lösningars hastighetsprofil ligger för långt ifrån hastighetsprofilen för en konventionell farthållare. Med andra ord ligger hastighetsprofilerna motsvarande punktema P1 respektive P2 långt ifrån en set-hastighet, där set-hastigheten är en av föraren vald hastighet, vilken utgör en insignal till en farthållare.

Med en cirkulär representation framgår istället tydligt att lösningarna vilka motsvarar punktema P1 och P2 utgör icke önskvärda lösningar, eftersom de ligger utanför cirkelbågen 10 15 20 25 30 10 och alltså är längre från origo jämfört med lösningspunktema för en konventionell farthållare.

Med andra ord framgår det ur den cirkulära representationen att punkterna P1 och P2 ligger på en annan cirkelbåge än punkten PCO gör, där cirkelbågen vilken P00 ligger på befinner sig närrnare origo. Alltså, antar de norrnerade kvadrerade kostnadsfunktionerna for punkterna P1 respektive P2 ett högre värde än värdet för den norrnerade kvadrerade kostnadsfunktionen för punkten PCO.

Figurema 3a-b illustrerar schematiskt skillnadema mellan gradientema för den traditionellt använda linjära representationen för kostnadsfunktionen, samt for den cirkulärt representerade kostnadsfunktionen enligt uppfinningen. För den linjärt representerade kostnadsfunktionen är gradienterna riktade neråt åt vänster, vilket visas med pilama i figur 3b. För den cirkulärt representerade kostnadsfunktionen enligt föreliggande uppfinning, vilken visas i figur Sa, är alla gradienter istället riktade mot origo, vilket ger lösningar som befinner sig i önskvärda punkter, for vilka vinsterna i tid och i bränsle är jämförbara. Gradienternas riktning styr lösningen mot en diagonal, vilken löper genom origo och har 45° vinkel mot den horisontella axeln. Detta är en följd av att punkter vilka befinner sig långt bort från diagonalen anses som mindre önskvärda vid användning av den cirkulärt representerade kostnadsfunktionen. Vid optimering av den cirkulära kostnadsfunktionen söks därför en lösning i riktning mot dessa önskvärda punkter längs diagonalen, och alltså kommer optimeringen att riktas in mot denna diagonal. En lösning i närheten av denna diagonal är önskvärd då den känns bra och naturlig för en förare av motorfordonet, eftersom lösningar i närheten av diagonalen ger hastighetsprofiler, vilka liknar de i konventionella farthållare.

För den traditionellt använda linjära representationen är endast någon gradient riktad mot de önskvärda punktema längs diagonalen, vilket illustreras i figur 3b, medan de allra ﬂesta gradienter är riktade mot icke-optimala punkter vid sidan om diagonalen. Således erhålls en snabbare lösning av optimeringsproblemet genom användande av en kostnadsfunktion enligt föreliggande uppfinning, än genom användande av en linjärt representerad kostnadsﬁinktion, vilket beror på att punkter vilka ligger långt från diagonalen värderas som sämre med den cirkulärt representerade kostnadsfunktionen än vad de görs med den linjärt representerade kostnadsfunktionen. Detta illustreras även i figur 2, där punkterna P1 och P2 är lika önskvärda som diagonalpunkten P00 enligt den linjärt representerade kostnadsfunktionen, medan punktema P1 och P2 är mindre önskvärda än punkten P00 enligt den cirkulärt representerade kostnadsfunktionen enligt uppfinningen. lO 15 20 25 ll Med hjälp av viktningskoefficienter kan förhållanden mellan termema som ingår i kostnadsfunktionen anges så att de olika terrnema ges olika Vikt i kostnadsfunktionen, det vill säga att de olika terrnerna värderas olika. Kostnadsfunktionen kan då ses som en elliptisk representation, eftersom de olika viktningskoefficienterna ges inbördes olika värden, vilka . . ._ . .. . . T M resulterar 1 olika utsträckning langs x-axeln respektive y-axeln 1 (: ,:) -planet ref ref Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning utgörs det inbördes förhållandet mellan terrnema i kostnadsfunktionen av konvexa kombinationer. Alltså utgörs viktningskoefficienterna i kostnadsfunktionen här av konvexa kombinationer. Då konvexa kombinationer används för viktningskoefficientema ges dessa värden som ligger mellan noll och ett, och där det sammanlagda värdet för viktningskoefficientema blir ett. Ett exempel på en sådan kostnadsfunktion är: , där (ekv. 5) - T utgör körtiden; - ref utgör en referenskörtid; - M utgör en massa av förbränt bränsle; - ref utgör ett referensvärde för en massa av förbränt bränsle; och - ß utgör en viktningskoefficient, där ß e [0,l].

Såsom angavs ovan kan kostnadsﬁdnktionen enligt ekvation 5 även skrivas på en form där kvadratroten inte används, det vill säga såsom: . . . f) _ i] t, f u? \ ~ __ __ f .Aff ~ ~ _;!=,:f§ _ ﬁifzr; } \ Intl' .~ i r5l'1:v.~_i': “ (ekv. 6) - T utgör körtiden; - ref utgör en referenskörtid; - M utgör en massa av förbränt bränsle; - ref utgör ett referensvärde för en massa av förbränt bränsle; och - ß utgör en viktningskoefficient, där ß e [0,l]. 10 15 20 25 30 12 Genom att använda sig av konvexa kombinationer som viktningskoefficienter säkerställs att kostnadsfunktionen kommer att ha ett funktionsvärde nära värdet ett, om norrnering används, och om aspektvärdena antar värden relativt nära respektive referensvärde enligt ovan. Denna storlek på funktionsvärdet gör att numeriska beräkningar där kostnadsfunktionen ingår underlättas och därför genererar mindre beräkningskomplexitet. Alltså, genom användning av konvexa kombinationer som viktningskoefficienter för att ange förhållanden mellan terrnema i kostnadsfunktionen påverkas inte kostnadsfunktionens funktionsvärde av koefﬁcientemas inbördes relation, eftersom deras sammanlagda värde summerar till värdet ett.

Enligt traditionellt använda kostnadsfunktioner, såsom den angiven i ekvation 2, kan viktningskoefficienterna a1 och a; anta vilka värden som helst, vilket ofta leder till funktionsvärden avsevärt större än ett och därmed även till ökad beräkningskomplexitet.

I ekvationema 5 och 6 används, förutom de konvexa kombinationema för förhållandet mellan terrnema, även norrnering av aspektvärdena. Såsom beskrivits ovan gör även denna norrnering att funktionsvärdet för kostnadsﬁinktionen håller sig kring värdet ett for normalt förekommande aspektvärden. Alltså resulterar kombinationen av norrneringen och användningen av de konvexa kombinationema, enligt föreliggande uppfinning, i att kostnadsfunktionen erhåller ett funktionsvärde Vilket är mycket väl lämpat för Vidare numeriska beräkningar.

Vidare kan, enligt en utföringsforrn av uppfinningen, kostnadsfunktionen utvidgas till att bero av ytterligare åtminstone en aspekt, utöver aspektema körtid och massa av förbränt bränsle.

Ett exempel på en sådan ytterligare aspekt är körupplevelse. Genom att kostnadsfunktionen enligt uppfinningen är skapad så att nya termer kan läggas till i kostnadsfunktionen utan att förhållandet mellan termerna som redan ingår i kostnadsfunktionen ändras kan ytterligare termer enkelt läggas till i kostnadsfunktionen. Om man således låter kostnadslíinktionen bero av tre termer erhålls en sfärisk representation av kostnadsfunktionen. På liknande sätt som för två ingående termer kan de olika terrnema viktas mot varandra.

Med andra ord är kostnadsfunktionen utformad så att det inbördes förhållandet mellan de åtminstone två ursprungligen ingående terrnema i kostnadsﬁmktionen, i detta exempel de relaterade till körtiden och massan av förbrukat bränsle, bibehålls när ytterligare termer 10 15 20 25 30 13 adderas till kostnadsfunktionen. Samtidigt ges den åtminstone en ytterligare termen ett förhållande till de åtminstone två ursprungliga terrnema.

Enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning utgörs de inbördes förhållandena mellan de åtminstone två ursprungligen ingående terrnema, samt förhållandet mellan den åtminstone en ytterligare termen och de åtminstone två ursprungliga terrnema av konvexa kombinationer.

Dessutom utgör terrnerna norrnerade och kvadrerade aspektvärden. Detta gör adderandet av nya termer till kostnadsfunktionen möjlig och enkel, eftersom funktionsvärdet för kostnadsfunktionen vid adderandet väsentligen bibehåller sitt funktionsvärde för aspektvärden nära respektive referensvärde, det vill såga att kostnadsfunktionen väsentligen bibehåller ett värde nära ett.

En kostnadsfunktion som beror av körtiden, massan av förbränt bränsle, och av körupplevelsen kan, enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning definieras som: « 'P .- ~_ 2 ï: i) för - f i .> är li _ ~ 'i “ i' i ä _; : fj ) å* fr' i _ -iš-l _ ﬂ- Å. _ ( _' \ \ - * " i' t, i , där (ekv. 7) - T utgör körtiden; - T ref utgör en referenskörtid; - M utgör massan av förbränt bränsle; - ref utgör ett referensvärde för en massa av förbränt bränsle; - utgör ett värde för körupplevelsen; - utgör ett referensvärde för körupplevelsen; - ß utgör en viktningsparameter, där ß e [0,l]; och - y utgör en viktningskoefficient, där y e [0,1].

Såsom angett ovan kan även ekvation 7 skrivas på en form där kvadratroten av uttrycket används.

Aspekten körupplevelse kan definieras och bestämmas på ett ﬂertal olika sätt, vilket förstås av en fackman. Ett sätt att bestämma ett värde för aspekten körupplevelse är att, enligt en utföringsform av uppfinningen, definiera körupplevelsen såsom beroende av två termer, där dessa två termer är baserade på aspekten accelerationsförändring för motorfordonet respektive aspekten fartupplevelse för föraren. lO 15 20 25 14 Accelerationsförändring, eller ”ryckning”, kan användas som ett mått på hur körningen upplevs, eftersom ryckningar förmodligen upplevs negativt för körkomforten. Alltså, ”ryckning” kan definieras såsom: , där (ekv. 8) _ J: utgör accelerationsförändringen.

Vidare kan ett mått på hur mycket ryckningen påverkar komforten ställas upp enligt: hä? , där (ekv. 9) ryckning i N stycken punkter summeras. Absolutbeloppet gör att ryckningar i både positiv och negativ riktning summeras, vilket är gör att alla typer av ryckningar anses påverka komforten.

Fartupplevelsen kan bestämmas enligt: x = men: i åïilvâli _ hifi' , t? I ¿.....^ _ _. ï.-*';_._ “' , där (ekv. 10) - vref är en referenshastighet; och -vk är en momentan hastighet för motorfordonet.

Här antas att fartupplevelsen påverkas negativt om man ligger under referenshastigheten, där referenshastigheten till exempel kan vara en tillåten hastighet på en vägsträcka.

Om hänsyn skall tas även till irritation över att man ligger över referenshastigheten kan istället följande uttryck användas för fartupplevelsen: 'W “' ~ . z ﬁ-flf-iﬂ: * , dar (ekv. ll) - vref är en referenshastighet; och -vk är en momentan hastighet för motorfordonet.

Med en definition av körupplevelsen enligt ovan kan följ ande uttryck för fartupplevelsen ställas upp: lO 15 20 25 ,,.--.-.., ,- \ f. _ N» \ ß , där (ekv. 12) - utgör ett värde for körupplevelsen; - Mfﬂfutgör ett referens värde för körupplevelsen; - J utgör ett värde för accelerationsförändring; - ref utgör ett referensvärde for accelerationsförändring; - Y utgör ett värde for fartupplevelse; - ref utgör ett referensvärde för fartupplevelse; och -W utgör en viktningskoefficient, där li! e [0,1].

Ekvation 7 och ekvation 12 kan även skrivas ihop som ett totalt uttryck för kostnadsfunktionen när den beror av körtiden, massan för det förbrända bränslet och av körupplevelsen. Ett sådant uttryck kan skrivas enligt: x _ __ f' .Ai-if * _ _ f' _. _ f = +f== ii _ i _ i +eií - ;,= mi - _ (ekv. 13) , där 'Th fi* och där elementen i en vektor innefattande viktningSkoefficienterna, det vill säga elementen i vektorn summeras till värdet ett, eftersom de utgörs av konvexa kombinationer. Alltså kommer denna utökade kostnadsﬁdnktion, enligt föreliggande uppfinning, tack vare norrneringen, kvadreringen, och användandet av de konvexa kombinationema som viktningskoefficienter, fortfarande ha ett funktionsvärde, vilken är väsentligen oförändrat efter utökningen om det ytterligare aspektvärdet ligger förhållandevis nära dess referensvärde. Funktionsvärdet kommer alltså vara väsentligen ett även för den utökade funktionen om alla aspektvärden i kostnadsfunktionen ligger förhållandevis nära sina respektive referensvärden.

Ovan har föreliggande uppﬁnning exemplifierats för en implementering i en farthållare. Men, såsom inses av en fackman på området kan kostnadsfunktionen enligt uppfinningen utnyttjas i en mängd sammanhang i ett motorfordon. Kostnadsfunktionen enligt föreliggande uppfinning kan användas för väsentligen all typ av reglering, där man har önskemål om ﬂera olika 10 15 20 25 30 16 aspekter, vilka ska vägas ihop i en kostnadsfunktion. Dessa aspekter kan eventuellt även vara motstridiga mot varandra. Några icke-begränsande exempel på användning av kostnadsfunktionen är vid optimering av en parameter, vilken är relaterad till styrning av en intelligent farthållare, en automatisk växellåda, en reglering av motorrespons, en reglering av motorﬂäkt, en reglering av förbränningsemissioner.

Såsom inses av en fackman kräver dessa olika optirneringar och regleringar olika insignaler och baserar sig på olika aspekter. Fackmannen inser därför att de aspekter som exempliﬁeras ovan, såsom körtid, massa av förbränt bränsle och körupplevelse, i andra implementeringar än för farthållare, kan bytas ut i kostnadsﬁinktionens termer mot andra lämpliga aspekter. Med andra ord, kostnadsfunktionen enligt föreliggande uppfinning är inte begränsad till en implementering i farthållare, och är inte begränsad till att bero av de ovan exemplifieras aspekterna.

Såsom angivits ovan kan alla uttryck för kostnadslíinktionerna uttryckas med eller utan användande av en notation innefattande en kvadratrot.

Fackmannen inser att en metod för skapande av en kostnadsfunktion enligt föreliggande uppfinning dessutom kan implementeras i ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator åstadkommer att datom utför metoden. Datorpro grammet är innefattat i en datorprogramprodukts datorläsbara medium, varvid nämnda datorläsbara medium består av ett lämpligt minne, såsom exempelvis: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc.

Figur 4 visar schematiskt en styrenhet 410. Styrenheten 410 innefattar en beräkningsenhet 41 l, vilken kan utgöras av väsentligen någon lämplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets for digital Signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), eller en krets med en förutbestämd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC).

Beräkningsenheten 4ll är förbunden med en, i styrenheten 410 anordnad, minnesenhet 412, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 411 med t.ex. den lagrade prograrnkoden och/eller den lagrade data beräkningsenheten 41 l behöver för att kunna utföra beräkningar.

Beräkningsenheten 4ll är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 4 12. 10 15 20 25 30 17 Vidare är styrenheten 410 försedd med anordningar 413, 414, 415, 416 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågforrner, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 413, 416 för mottagande av insignaler kan detekteras som information och kan omvandlas till signaler som kan behandlas av beräkningsenheten 411. Dessa signaler tillhandahålls sedan beräkningsenheten 411.

Anordningama 414, 415 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla signaler erhållna från beräkningsenheten 411 för skapande av utsignaler genom att t.ex. modulera signalerna, vilka kan överföras till andra delar av systemet. Insignalerna till systemet tillhandahålls på konventionellt sätt, det vill säga medelst till exempel givare, medelst användning av modeller, eller på andra av fackmannen kända liknande sätt.

Var och en av anslutningama till anordningama för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN- buss (Controller Area Network bus), en MOST-buss (Media Orientated Systems Transport bus), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös anslutning. En fackman inser att den ovan nämnda datom kan utgöras av beräkningsenheten 411 och att det ovan nämnda minnet kan utgöras av minnesenheten 412.

Styrenheten enligt uppfinningen är anordnad att skapa en kostnadsfunktion för användande i ett motorfordon, där denna kostnadsﬁmktion beror av åtminstone en första och en andra term, och anger ett inbördes förhållande mellan dessa åtminstone första och andra termer, samt antar ett funktionsvärde. Styrenhet är vidare anordnad att utforma kostnadsfunktionen så att beroende av åtminstone en ytterligare term enkelt kan införas i kostnadsfunktion. Vid införandet bibehåller kostnadsfunktionen det inbördes förhållande mellan de åtminstone första och andra terrnerna, och anger även ett inbördes förhållande mellan den åtminstone en ytterligare termen och dessa åtminstone första och andra termer.

Enligt en utföringsfonn av styrenheten bibehåller kostnadsfunktionen väsentligen samma funktionsvärde, även efter införandet av ytterligare en eller ﬂera termer, om aspektvärdet för denna åtminstone en ytterligare term ligger förhållandevis nära det referensvärde det är norrnerat med. 18 Fackmannen inser också att styrenheten ovan kan anordnas att utföra de olika utforingsforrnema av metoden enligt uppfinningen. Dessutom avser uppfinningen ett motorfordon, till exempel en lastbil eller en buss, innefattande åtminstone ett denna styrenhet for skapande av en kostnadsfunktion enligt uppﬁnningen.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de ovan beskrivna utforingsforrnema av uppfinningen utan avser och innefattar alla utforingsforrner fallande inom de bifogade självständiga kravens skyddsomfång.

Claims

10 15 20 25 30 19 Patentkrav

1. l. Metod för skapande av en kostnadsfunktion för användande i ett motorfordon, varvid nämnda kostnadsfunktion beror av åtminstone en första och en andra terrn, anger ett inbördes förhållande mellan nämnda åtminstone forsta och andra term, och antar ett funktionsvärde, kännetecknad av att nämnda kostnadslunktion är utformad så att beroende av åtminstone en ytterligare term kan införas i nämnda kostnadsfunktion, varvid nämnda kostnadsfunktion vid införandet bibehåller nämnda inbördes förhållande mellan nämnda åtminstone första och andra term, anger ett inbördes förhållande mellan nämnda åtminstone en ytterligare term och nämnda åtminstone första och andra term.

2. Metod enligt patentkrav l, varvid nämnda åtminstone första och andra term, och nämnda åtminstone en ytterligare term var och en baseras på en respektive aspekt relaterad till nämnda motorfordon.

3. Metod enligt patentkrav 2, varvid nämnda åtminstone första och andra term, och nämnda åtminstone en ytterligare term var och en utgörs av ett respektive norrnerat aspektvärde, där norrneringen utförs medelst ett referensvärde för motsvarande aspekt.

4. Metod enligt patentkrav 3, varvid nämnda referensvärde utgörs av ett motsvarande värde erhållet medelst en konventionell farthållare.

5. Metod enligt något av patentkrav 2-4, varvid nämnda åtminstone första och andra term, och nämnda åtminstone en ytterligare term var och en utgörs av ett respektive kvadrerat normerat aspektvärde.

6. Metod enligt något av patentkrav 1-5, varvid nämnda inbördes förhållande mellan nämnda åtminstone första och andra term utgörs av konvexa kombinationer.

7. Metod enligt något av patentkrav 1-6, varvid nämnda inbördes förhållande mellan nämnda åtminstone en ytterligare term och nämnda åtminstone första och andra term utgörs av konvexa kombinationer. 10 15 20 25 30 20

8. Metod enligt patentkrav 7, varvid nämnda kostnadsfunktion vid nämnda införande väsentligen bibehåller nämnda funktionsvärde om nämnda åtminstone en ytterligare term baseras på en normerat aspektvärde, där norrneringen utförs medelst ett referensvärde för motsvarande aspekt, och nämnda aspektvärde antar ett värde vilket ligger nära nämnda referensvärde.

9. Metod enligt något av patentkrav l-8, varvid nämnda kostnadsfunktion beror av två termer, vilka är baserade på en körtid respektive en massa av förbrukat bränsle.

10. Metod enligt patentkrav 9, varvid nämnda kostnadsfunktion definieras enligt: " T \ 2 _ f' .fw \ _: = __ v; n. _ f l i* *Z-'fïf J) l\ Åiíff-'Jß f! 9 - T utgör körtiden; - ref utgör en referenskörtid; - M utgör en massa av förbränt bränsle; - ref utgör ett referensvärde för en massa av förbränt bränsle; och - ß utgör en viktningsparameter, där ß e [0,l].

11. ll. Metod enligt något av patentkrav l-8, varvid nämnda kostnadsfunktion beror av tre termer, vilka är baserade på en körtid, en massa av förbrukat bränsle, respektive en körupplevelse.

12. Metod enligt patentkrav 1 1, varvid nämnda kostnadsfunktion definieras enligt: “ f' :w * _ . f .w \ l f = i _ . l :fit _^.-^.=- ' i - *i *l * i lr; * l 9 där - T utgör körtiden; - ref utgör en referenskörtid; - M utgör nämnda massa av förbränt bränsle; - ref utgör ett referensvärde för en massa av förbränt bränsle; - utgör ett värde for nämnda körupplevelse; - ål” f utgör ett referens värde för nämnda körupplevelse; - ß utgör en viktningsparameter, där ß G [0,1]; och - y utgör en viktningskoefficienter, där y e [0,l] lO 15 20 25 30 21

13. Metod enligt patentkrav 12, varvid termen for körupplevelse beror av två termer, vilka är baserade på en accelerationsförändring respektive en fartupplevelse.

14. Metod enligt patentkrav 13, varvid terrnen för körupplevelse deﬁnieras enligt: in 2.- \ 3 Pi: f ,,.--.-.., .ä r g __ \ “' , dar - f? utgör ett värde for nämnda körupplevelse; - 'içﬁlfutgör ett referens värde för nämnda körupplevelse; - J utgör ett värde för accelerationsförändring; - ref utgör ett referensvärde for accelerationsförändring; - Y utgör ett värde för fartupplevelse; - mf utgör ett referensvärde för fartupplevelse; och -\|I utgör en viktningskoefficient, där W e [0,1].

15. Metod enligt något av patentkrav 1-14, varvid nämnda funktionsvärde är väsentligen ett om nämnda åtminstone forsta och andra term var och en baseras på ett respektive normerat aspektvärde, där norrneringen utförs medelst ett referensvärde för motsvarande aspekt, och de respektive aspektvärdena vardera antar ett värde vilket ligger nära nämnda referensvärde.

16. Metod för optimering av en parameter i ett motorfordon, varvid nämnda optimering baseras på en kostnadsfunktion skapad enligt något av patentkrav 1-15, och nämnda parameter är relaterad till styrning av någon anordning i gruppen av: - en intelligent farthållare; - en automatisk växellåda; - en reglering av en motorrespons; - en reglering av en motorﬂäkt; och - en reglering av forbränningsemissioner.

17. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utfor metoden enligt något av patentkrav 1-16. 10 15 22

18. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 16, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium tillhörande något ur gruppen innefattande: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically EPROM) och hårddiskenhet.

19. En styrenhet anordnad att skapa en kostnadsﬁmktion för användande i ett motorfordon, varvid nänmda kostnadsfunktion beror av åtminstone en första och en andra term, anger ett inbördes förhållande mellan nämnda åtminstone första och andra term, och antar ett funktionsvärde, kännetecknad av att nämnda styrenhet är anordnad att utforma nämnda kostnadsfunktion så att beroende av åtminstone en ytterligare term kan införas i nämnda kostnadsfunktion, varvid nämnda kostnadsfunktion vid införandet bibehåller nämnda inbördes förhållande mellan nämnda åtminstone första och andra tenn, anger ett inbördes förhållande mellan nämnda åtminstone en ytterligare term och nämnda åtminstone första och andra term.

20. Motorfordon, kännetecknat av att nämnda motorfordon innefattar en styrenhet enligt patentkrav 19.