SE534188C2 - Metod och modul för bestämning av börvärden till ett fordons styrsystem - Google Patents

Abstract

Den föreliggande uppfinningen hänför sig till en metod för bestämning av börvärden förett fordons styrsystem, metoden omfattar stegen att: bestämma en horisont med hjälp avpositionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstoneen egenskap för varje vägsegment; beräkna tröskelvärden för nämnda åtminstone enegenskap hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, därtröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser; jämföranämnda åtminstone en egenskap hos vartdera vägsegment med de uträknadetröskelvärdena, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende påjämförelsema; beräkna börvärden för fordonets styrsystem över horisonten beroende påregler kopplade till vägklassema i vilka vägsegmenten i horisonten klassats; och reglerafordonet enligt börvärdena. Uppfinningen omfattar även en modul anpassad att bestämma börvärden för ett styrsystem i fordonet. (Figur l)

Description

534 'lßß 2 högre hastighet än normalt. 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 beräkningama för fordonets hastighet genom att göra realtidsoptirneringar av fordonets hastighet över en framtida vägsträcka. Detta kan bli väldigt beräkningstungt för hårdvaran i ett realtidssystein i ett fordon eftersom dessa ofta har begränsade resurser i form av minne och processorkrafi. Även att göra vanliga beräkningar och simuleringar on-line över den kända vägprofilen kan bli beräkningstungt. Om exempelvis horisontvektorema för att beräkna lutning på vägen har för hög noggrannhet eller upplösning krävs också onödig beräkningskrafi.

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 farthållning av fordon.

I den publicerade patentansökan US 2003/0163226 visas ett system för dynamisk uppskattning av ett fordons hastighet. Genom att använda en observerare (LVP - Linear- Parameter-Varying) kan beräkningskrafl sparas.

Syfiet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat system för att bestämma börvärden till ett styrsystem i ett fordon som i synnerhet minskar den nödvändiga beräkningskrafien då börvärden till fordonets styrsystem ska regleras.

Sammanfattning av uppfinningen Det ovan beskrivna syftet uppnås genom en metod för bestämning av börvärden för ett fordons styrsystem enligt uppfinningen, som omfattar stegen att: A) bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstone en egenskap för varje vägsegment; l5 534 188 3 B) beräkna tröskelvärden fór nämnda åtminstone en egenskap hos vägsegnienten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser fór indelning av vägsegmenten i olika vägklasser; C) jämföra nämnda åtminstone en egenskap hos vartdera vägsegment med de uträknade tröskelvärdcna, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämfórelsema; D) beräkna börvärden fór fordonets styrsystem över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasserna i vilka vägsegrnenten i horisonten klassats; E) reglera fordonet enligt börvärdena.

Uppfinningen omfattar även en modul fór att bestämma börvärden fór ett fordons styrsystem, där modulen omfattar: - en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagna positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegrnent och åtminstone en egenskap fór varje vägsegment; - en processorenhet som är anpassad att räkna ut tröskelvärden fór nämnda åtminstone en egenskap hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegrnenten i olika vägklasser; jämföra åtminstone en egenskap hos vartdera vägsegment med de uträknade tröskelvärdena, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämfórelsema; varvid processorenheten vidare är anpassad att beräkna börvärden för fordonets styrsystem över horisonten beroende på regler kopplade till vägklassema i vilka vägsegmenten i horisonten klassats; varvid styrsystemet reglerar fordonet enligt dessa bör-värden.

Genom metoden fór reglering enligt uppfinningen kan brånslemängden som behövs under fordonets fárd minimeras, genom att ta hänsyn till information om den framtida vägen.

Kartdata, exempelvis i form av en databas ombord på fordonet med höjdinfonnation, och ett positioneringssystem, exempelvis GPS, ger information om vägtopografm längs den framtida vägen. Styrsystemet matas sedan med börvärden och reglerar fordonet efier dessa. 534 'lßfl 4 Genom att använda en regelbaserad farthållarmetod istället fór exempelvis en optimeríngslösning krävs mycket mindre beräkningskraft av processorenheten som utför beräkningarna i fordonet. Vidare kan data som beskriver den framtida horisonten minskas genom att ta hänsyn till olika fysikaliska tröskelvärden. En minskad horisont ger lägre krav på minnesanvändning och snabbare beräkningar, vilket medför att den nödvändiga beräkningskraften kan minskas.

Genom att använda en regelbaserad metod fås en förutsägbar, robust metod som snabbt kan räkna fram börvärden till styrsystemet eller styrsystemen i fordonet.

Föredragna utföringsformer beskrivs i de beroende kraven och i den detaljerade beskrivningen.

Kort beskrivning av de bifogade figgrerna Nedan kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurema, av vilka: Figur l visar reglermodulens funktionella inkoppling i fordonet enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 2 visar ett flödesdiagram för metoden enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 3 visar ett flödesdiagram för metoden enligt en arman utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 4 illustrerar längden på ett styrsystems horisont i relation till längden på den framtida vägen för fordonet.

Figur 5 illustrerar de olika hastigheterna som predikteras samt vägsegmentens vägklasser som kontinuerligt uppdateras efterhand som nya vägsegment läggs till horisonten.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsforrner av uppfinningen Genom att använda information om ett fordons fiamtida väg, kan fordonets börhastighet vnf till motorstyrsystemet i fordonet bestämmas med framförhållning för att spara bränsle, öka säkerheten och öka komforten. Även andra börvärden till andra styrsystem kan regleras. Topografrn påverkar i hög grad styrningen av särskilt drivlinan för tunga fordons, 534 188 efiersom det krävs ett mycket större moment för att köra uppför en backe än för att köra nedför, och fór att det inte går att köra uppför en del backar utan att byta växel.

Fordonet förses med positioneringssystem och kartinfonnation, och genom positionsdata från positioneringssystemet och topologidata från kartinformationen 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 1 visas hur information om den framtida vägen tas in via karta och GPS i en enhet.

Den fi-amtida 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 lärnplig rutt att köra. Färdvägen, eller om det finns flera framtida alternativa vägar: färdvägama, skickas i stycken via CAN till en modul för reglering av börvärden, som kan vara separerad från eller en del av de system som ska använda börvärdena fór reglering.

Altemativt kan även enheten med karta och positioneringssystem vara en del ett system som ska använda börvärdena för reglering. I reglermodulen 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 alternativa fárdvägar skapas flera intema horisonter för olika fårdvägsaltemativ. Styrsystemet kan vara något av de olika styrsystem i fordonet, som exempelvis motorstyrsystem, 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. - 534 'IBS 6 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 styrning av sina anslutna komponenter.

Figur 2 visar ett flödesschema för hur vilka steg som omfattas av metoden enligt en utföringsforrn av uppfinningen. I det följande visas exernpel för bara en horisont, men det är underförstått att flera horisonter för olika altemativa framtida vägar kan byggas parallellt. I ett första steg A) bestäms en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegrnent och åtminstone en egenskap för varje vägsegment. Allteflersom 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 enligt en utföringsforrn inte horisonten på längre eftersom vägen efier slutrnålet inte är intressant.

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

Horisonten är här exemplifierad i matrisforrn, där varje kolumn beskriver en egenskap för ett vägsegment. En matris som beskriver 80 m framåt av en frarntida väg kan se ut enligt följande: dx, % , 0.2 , 0.1 , , - 0.1 , - 0.3 där den första kolunmen är varje vägsegments längd i meter (dx) och den andra kolumnen är varje vägsegrnents lutning i %. Matrisen ska tolkas som att från bilens aktuella position och 20 meter framåt år lutningen 02%, därefter följer 20 meter med lutning 0.l% etc. 534 188 7 Värdena för vägsegment och lutning behöver inte vara angivna som relativa värden, utan kan istället vara angivna som absoluta värden. Matrisen är med fördel vektorformad, men kan istället vara av pekarstruktur, i form av datapaket eller liknande. Det finns flera andra tänkbara egenskaper, exempelvis kurvradie, vägskyltar, olika hinder etc.

Den uppbyggda horisonten kan enligt en utfóringsforrn av uppfinningen som visas som steg A1) i flödesschemat i figur 3 sedan förenklas genom att jämföra närliggande vägsegments egenskaper och slå samman nämnda närliggande vägsegment i de fall då skillnaden mellan närliggande vägsegrnents egenskaper understiger ett visst värde. Värdet sätts företrädesvis så att skillnaden blir tillräckligt liten för att inte påverka prestandan hos metoden för reglering. Om t.ex. skillnaden 0. 1% i lutning anses vara tillräckligt liten i exemplet ovan där längd och lutning är egenskaperna för vägsegmenten, skulle segment ett och två i vektorn kunna slås samman och medelvärdet på lutningen av dessa användas istället. Den förenklade horisonten, här i fonn av en förenklad matris, blir då: dx, % 40, 0.15 , - 0.1 , - 0.3 Efter att derma förenkling är gjord, eller direkt efter steg A) d.v.s. om man väljer att inte göra fórenklingen enligt steg A1) i figur 3, klassificeras vägsegmenten i horisonten i olika vägklasseri 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 utföringsform av uppfinningen genom ett eller flera fordonsspecifika värden, såsom aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motorns maxmornentkurva, mekanisk friktion och fordonets könnotstånd vid aktuell hastighet. En styrsystemintern fordonsmodell som 534 'IBB 8 skattar körmotstånd vid aktuell hastighet används. Utväxling och maxmoment är kända storheter i bilens styrsystem och fordonsvikten skattas online.

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

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

Svagt upp/ör: Vägsegrnent som har en lutning mellan tolerans och tröskelvärde för starkt uppför.

Brant ned/ö : Vägsegment som har en lutning nedför så brant att fordonet accelererar av lutningen själv.

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

Enligt en utföringsfonn 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, lmi., och lmax, där lm,-,, är den lutning som vägsegmentet minst måste ha för att för att fordonet ska accelerera av lutningen själv i en nedförsbacke, och lm är det lutníngsvärde som vägsegmentet maximalt kan ha fór 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 ten-äng. I en annan utfóringsform 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 534 'IBB 9 hänsyn till vägens krökning, d.v.s. en eventuell hastighetssänkning inför en kurva sker i möjligaste mån utan ingrepp av fárdbromsar. Som exempel så är toleransen för kategorin ”Plan väg” företrädesvis mellan -0,05 % till 0,05 % då fordonet framförs i 80 km/h.

Utgående från samma hastighet (80 km/h) beräknas lmin vanligtvis till att varai storleksordningen -2 till -7 %, och lm, vanligtvis 1 till 6 %. Dessa värden beror dock mycket på aktuell utväxling (växel + fast bakaxelutväxling), samt motorprestanda och total vikt.

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

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

Efter att varje vägsegment i horisonten har klassificerats i en vägklass, kan sedan en intern horisont för styrsystemet byggas, baserat på klassiñceringen av vägsegmenten och horisonten, som består av ingångshastigheter v; till varje vägsegment som är hastigheter som styrsysternet ska styra efier. Enligt en utföringsform rarnpas en hastighetsändring som begärs mellan två ingångshastigheter vi, för att ge börvärden vwf 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. Ingångshastighetema 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 vägsegrnent läggs till horisonten justeras ingångshastighetema v; vid behov i vågsegmenten, inom intervallet för fordonets referenshastighet vm. vw är referenshastigheten som föraren ställer in och som är önskad att hållas av fordonets styrsystem under färden inom ett intervall. Intervallet avgränsas av två hastigheter, vmín och vmu, som kan ställas in manuellt av föraren, eller ställas in automatiskt genom 534 'IBB 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.

Börvärden vmf till styrsystemet i fordonet kan tillåtas att variera mellan de två ovan nämnda hastighetema, vmin och vmax. När reglermodulen predikterar en intern horisont för fordonets hastighet, får då fordonets hastighet variera inom detta intervall.

De olika reglerna för vägklassema reglerar alltså hur íngângshastigheten vi till varje vägsegment ska justeras. Om ett vägsegment har klassifrcerats i vägklassen ”Plan väg” kommer ingen förändring av ingångshastigheten v; till vägsegmentet att göras. För att kunna framföra fordonet så att krav på komfort följs, används Torricellis ekvation enligt nedan fór att räkna ut med vilken konstant acceleration eller retardation fordonet måste accelerera eller retardera med: 2 slur v =vf+2-a-s, (l) där v,- är ingångshastigheten till vägsegmentet, vsm, är fordonets hastighet vid vägsegrnentets slut, a är den konstanta acceleration/retardationen och s är vägsegmentets längd.

Om ett vägsegment har klassificerats i vägklassen ”Brant uppjör” eller ”Brant neaybr” predikteras sluthastigheten vsm för vägsegrnentet genom att lösa ekvationen (2) nedan: vfm, = (a-vf +b)-(e<2'°="”> -ln/a, där (2) a="Ca'P'A/2 (3) b = Eros/r _ Fra! _ Fa Pirat-k = (Tang ' final ' igear I :ugear )/rwheel 534 'IBB 1 l al, = flafcoff -M - g/IOOO + Cr o, - + 00,, o? - vi, >> (ö) Fa = M - g-sin(arctan(a)) (7) flafcorr = 1/ (1 + fw /2.7o) (s) där Cd är luñmotståndskoefiicienten, p är luftens densitet, A den största tvärsnittsarean på fordonet, Fmk är krafien som verkar från motormomentet i fordonets fárdriktning, Fm" är kraften från rullmotståndet som verkar på hjulen, F., är kraften som verkar på fordonet genom vägsegmentets lutning u, Tmg är motonnomentet, ifma, är fordonets slutväxel, igæ, är det aktuella utväxlingsrörhâllandet i växellådan, ugw är växelsysternets verkningsgrad, rwhæt är fordonets hjulradie, M är fordonets massa, Cap och Ch är hastighetsberoende koefficienter relaterade till hjulens rullmotstånd, Cm-sop är en konstant tenn relaterad till hjulens rullmotstånd och viso är en ISO-hastighet, exempelvis 80 km/h.

Vid vägsegrnent med vägklassen ”Brant uppför” järnfórs sedan sluthastigheten vslm med vm, och om vs|..,< vmin så ska v.~ ökas så att: Vi = min(vnrax ß vi + (vmin _ vslm s annars sker ingen ändring av v;, eftersom v51", uppfyller kravet på att liggai intervallet för referenshastigheten.

Vid vägsegment med vägklassen ”Brant nedför” jämförs sluthastigheten va", med vmx, och om vs1m> vmx så ska v; minskas så att: v! z rnax(vmin 9 vi _ (vs/ul ~ Vw )), armars sker ingen ändring av vi, eftersom vslu, uppfyller kravet på att ligga i intervallet för referenshastigheten. 534 188 12 Torricellis ekvation (l) används även här för att räkna ut om det är möjligt att uppnå VSM med ingångshastigheten vi med krav på komfort, alltså med en förutbestämd maximal konstant acceleration/retardation. Om detta inte är möjligt med hänsyn till vägsegmentets längd, minskas respektive ökas vi så att kravet på komfort, d.v.s. inte för stor acceleration/retardation kan hållas.

Vid vägsegment med vägklassen ”Svagt uppför” tillåts börvärdet væf variera mellan vmin och vw då ett nytt vägsegment beaktas, alltså vm 5 vw! s vw. Är vfef š vmin får ingen acceleration av fordonet göras. Är dock vmf< vmi., så ansätts væf till vmí., under segmentet, eller om vmf > vw så rampas vref mot v56, med hjälp av ekvation (1). Vid vägsegment med vägklassen ”Svagt nedför” tillåts vmf variera mellan vw och vm då ett nytt vägsegment beaktas, alltså vu, S vw, S vm , och om vfef S vmax får ingen retardation av fordonet göras. Är dock vwf > vw så ansätts vmf till vma, under segmentet, eller om v,ef< vw tampas vwf mot vw 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 än lmi., om lutningen är negativ eller större än lmax om lutningen är positiv.

Då ett vägsegment som kommer efier ett vägsegment i horisonten med vägklassen ”Svagt IlPPflff” vägsegmenten med de nämnda vägklassema, kan det innebära att ingångshastigheter och eller ”Svagt nedför” medför en förändring av ingångshastigheterna till således börhastighetema till styrsysternet korrigeras och blir högre eller lägre än vad reglerna ovan anger för vägklassema ”Svagt uppför” eller ”Svagt nedför”. 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 vrefi en upptörsbacke, utan den eventuella hastighetsökningen av væf ska ha skett innan uppförsbacken börjar för att framföra fordonet på ett kostnadseffektivt sätt. Av 534 'IE-B 13 samma anledning ska börhastigheten vmf inte sänkas i en nedförsbacke, utan den eventuella hastighetssänkningen av vnf ska ha skett innan nedförsbacken.

Genom att kontinuerligt stega igenom alla vägsegment i horisonten kan en intern horisont bestämmas som visar predikterade ingångsvärden v; till varje vägsegment. Enligt en utföringsforrn utförs steg A) kontinuerligt så länge horisonten inte överskrider en planerad framtida väg för fordonet, och steg B) till E) utförs kontinuerligt för hela horisontens längd. Horisonten uppdateras företrädesvis styckvis, och har enligt en utföringsform inte sarruna kontinuitet i sin uppdatering som steg B) till E). Den interna 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 ingängsvärdena vi till varje vägsegment, och en beräkning av ett ingångsvärde vi kan medföra att ingångsvärden 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 4 visas den interna horisonten i förhållande till den framtida vägen. Den interna horisonten förflyttas hela tiden framåt såsom indikeras av den streckade, framflyttade inre horisonten. I figur 5 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”. I-lastigheten är initialt V0, och om denna hastighet inte är vw så rampas börvärdena från V0 till v56, 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 vn, s v .fa ß efiersom ingen acceleration får göras i detta segment. Nästa vägsegment är ”Brant uppför”, och då predikteras sluthastigheten v; för vägsegmentet med hjälp av formel (2), och V2 ska då ökas om v3< vmi., enligt formel (9). Nästa vägsegment är ”Plan väg”, och då ändras vmf mot vs, 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> vmu enligt formel (1 O). Så fort en hastighet bakåt i den intema horisonten ändras, justeras de resterande hastigheterna bakåt i 534 'IBS 14 den intema horisonten for att kurma uppfylla hastigheten längre fram. Vid varje hastighetsändring som ska ske, räknar metoden enligt uppfinningen fram med hjälp av Torricellis ekvation (1) om det år möjligt att uppnå denna hastighetsändring med komfortkrav. Om inte, så justeras ingångshastigheten till vägsegmentet så att komfortkrav kan hållas.

Den föreliggande uppfinningen hänför sig också till en modul för regleringen av ett börvärde för ett fordons styrsystem, som visas i figur 1. 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. Modulen omfattar vidare en processorenhet som är anpassad att utföra metodstegen som beskrivits ovan enligt steg B) till D). Fordonet regleras sedan enligt börvårdena i ett steg F). Således erhålls 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 fiån styrsystemet fristående modul.

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

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

Enligt en annan utföringsfonn år 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 534 188 framtida krökning på vägen, och fordonets hastighet kan regleras innan så att onödiga inbromsningar och hastighetsökningar minimeras för att spara bränsle.

Enligt en utföringsfonn är processorenheten i modulen anpassad att förenkla horisonten enligt metodsteg A1) som beskrivits ovan. Genom att på detta sätt minska på mängden data, kan kraven på beräkningskraft minskas.

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 fór hela den interna horísontens längd. Horisonten byggs alltså i en utfóringsfonn på styckvis allteftersom fordonet framförs längs den framtida vägen. Börvärdena för styrsystemet räknas ut och uppdateras kontinuerligt, oberoende om nya vägsegrnent läggs till eller inte, eftersom börvärdena som ska räknas ut även beror på hur fordonets fordonsspecifika värden ändrar sig utmed den framtida vägen.

Den föreliggande uppfinningen omfattar också en datorprogramprodukt, som omfattar datorprograminstruktioner för att förmå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt metoden, när datorprograminstruktionema körs på nämnda datorsystem.

Datorprograminstruktionerna är företrädesvis lagrade på ett av ett datorsystem läsbart medium, såsom en CD-ROM, USB-minne, eller kan överföras trådlöst eller med ledning till datorsystemet.

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

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

Claims (16)

10 15 20 25 30 534 'lBB 16 Patentkrav

1. Metod för bestämning av börvärden för ett fordons styrsystem, kännetecknad av stegen att: A) bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstone en egenskap for varje vägsegment; B) beräkna tröskelvärden 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; C) jämföra nämnda åtminstone en egenskap hos vartdera vägsegment med de utråknade tröskelvärdena, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämfórelsema; D) beräkna börvärden för fordonets styrsystem över horisonten beroende på regler kopplade till vägklassema i vilka vägsegmenten i horisonten klassats; E) reglera fordonet enligt börvärdena

2. Metod enligt krav 1, varvid fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motorns maxmomentkurva, mekanisk friktion och fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet.

3. Metod enligt något av kraven 1 och 2, varvid vägsegmentens egenskaper är deras längd och lutning, och tröskelvärden beräknas i form av lutníngströskelvärden lm och lmax.

4. Metod enligt något av kraven l till 3, varvid vägsegmentens egenskaper är deras längd och sidoacceleration, och tröskelvärden beräknas i form av sidoaccelerationströskelvärden.

5. Metod enligt något av de föregående kraven, varvid horisonten bestäms genom att använda positionsdata från GPS.

6. Metod enligt något av de föregående kraven, som omfattar steget A1) mellan steg A) och steg B) att förenkla horisonten genom att jämföra närliggande vägsegments 10 15 20 25 30 534 '188 17 egenskaper och slå samman nämnda närliggande vägsegment i de fall då skillnaden mellan närliggande vägsegments egenskaper understiger ett visst värde.

7. Metod enligt något av de föregående kraven, i vilken steg A) utförs kontinuerligt så länge horisonten inte överskrider en planerad framtida väg för fordonet, och steg B) till E) utförs kontinuerligt för hela horisonten längd.

8. Modul för bestämning av börvärden för ett fordons styrsystem 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 räkna ut tröskelvärden för nämnda åtminstone en egenskap hos vägsegrnenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser; jämföra åtminstone en egenskap hos vartdera vägsegrnent med de uträknade tröskelvärdena, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på j ämförelsema; varvid processorenheten vidare är anpassad att beräkna börvärden för fordonets styrsystem över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasserna i vilka vägsegmenten i horisonten klassats; varvid styrsystemet reglerar fordonet enligt dessa börvärden.

9. Modul enligt kraven 8, i vilken fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlíngsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk fidktion och fordonets körmotstånd vid aktuell hastighet.

10. Modul enligt något av kraven 8 och 9, i vilken vägsegmentens egenskaper är deras längd och lutning, varvid processorenheten är anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av lutningströskelvärden lmin och lmax.

11. Modul enligt något av kraven 8 och 9, i vilken vägsegmentens egenskaper är deras längd och sidoacceleration, varvid processorenheten år anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av sidoaccelerationströskelvärden. 10 15 20 534 188 18

12. Modul enligt något av kraven 8 till 11, ivilken positionsdata bestäms genom att använda GPS.

13. Modul enligt något av kraven 8 till 12, i vilken processorenheten är anpassad att förenkla horisonten genom att jämföra närliggande vägsegments egenskaper och slå samman nämnda närliggande vägsegment i de fall då skillnaden mellan närliggande vägsegments egenskaper understiger ett visst värde.

14. Modul enligt något av kraven 8 till 13, 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 horisonten längd.

15. Datorprogramprodukt, omfattande datorprograminstruktioner för att förmå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt metoden enligt något av kraven l till 7, när datorprograminstruktionema körs på nämnda datorsystem.

16. Datorprogramprodukt enligt krav 15, där datorprograminstruktionema är lagrad på ett av ett datorsystem läsbart medium.