WO2016068749A1 - Способ и система энергооптимального управления автотранспортным средством - Google Patents

Способ и система энергооптимального управления автотранспортным средством Download PDF

Info

Publication number
WO2016068749A1
WO2016068749A1 PCT/RU2015/000694 RU2015000694W WO2016068749A1 WO 2016068749 A1 WO2016068749 A1 WO 2016068749A1 RU 2015000694 W RU2015000694 W RU 2015000694W WO 2016068749 A1 WO2016068749 A1 WO 2016068749A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
driving
account
movement
definition
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000694
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Леонид Михайлович ЖЕБРАК
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Смартвиз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Смартвиз" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Смартвиз"
Publication of WO2016068749A1 publication Critical patent/WO2016068749A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/10—Path keeping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/12—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to parameters of the vehicle itself, e.g. tyre models

Definitions

  • the invention is intended to save energy spent by a motor vehicle, for example, a passenger car, when driving a car, including in automatic mode.
  • the energy consumption of a vehicle depends on the driving style of the motorist and, obviously, there is always such a driving style (energy-optimal control) that the consumption will be minimal at the same time between two points on the route.
  • the prior art invention is known RU 2495266, "A method of minimizing fuel consumption by a vehicle internal combustion engine with system of energy storage devices and a device for its implementation ”, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education“ Vologda State Technical University ”(VOGTU) (RU), published on 10.10.2013.
  • This invention relates to a method and system for minimizing fuel consumption of a vehicle internal combustion engine.
  • the method includes automatic regulation of the operating mode of the internal combustion engine (ICE), connected to an electric energy generator that provides power to the electromechanical transmission of the vehicle (TC), which is regulated based on feedbacks from the engine traction motor and electric energy storage device.
  • ICE internal combustion engine
  • the present invention addresses the disadvantages inherent in existing inventions.
  • the technical result achieved by this invention is to minimize the energy consumption spent on moving a vehicle.
  • This technical result is achieved by determining the energy-optimal mode of movement - the route of movement of the vehicle and controlling its movement on the route with monitoring the characteristics of the vehicle and the external conditions used in determining the optimal control.
  • the energy-optimal way to control the movement of a vehicle includes the following steps: at least determine the parameters of the dependences of the current traction force, braking force, resistance to movement, traction forces of the wheels with the road surface, the mass of the vehicle, based on the characteristics of the vehicle; determine and implement vehicle management on the basis of certain dependency parameters.
  • Driving a vehicle can be determined in real time, taking into account the current characteristics of the vehicle and its driving conditions. Also, this can occur cyclically and / or at predetermined time intervals and / or when the characteristics of the vehicle and / or its driving conditions change.
  • the information necessary for the system to determine the optimal energy management the system can receive from a vehicle.
  • This information can come from an electronic control unit (ECU) that constantly collects and analyzes real-time data on engine operating modes, fuel supply systems, and temperature coolant and other car components. Diagnostics can be carried out by automobile sensors and transmitted to an electronic control unit (ECU) in accordance with the standards: OBD-I and OBD-II.
  • ECU electronice control unit
  • Determining energy-optimal control may include selecting the optimal route of movement.
  • Possible vehicle routes can be obtained from the vehicle navigation system.
  • the determination of the optimal route of movement can take into account the terrain along the route of movement, speed limits along the route of traffic, traffic along the route of traffic, meteorological conditions in the zone of movement of the vehicle.
  • the vehicle’s navigation system may be capable of operating in GPS and / or Glonass, and / or Beidou, and / or any other satellite navigation system.
  • the determination of energy-optimal control can take into account the terrain along the route, speed limits along the route, traffic along the route, characteristics of the engine of the vehicle, characteristics of the brake system of the vehicle, meteorological conditions in the area of movement of the vehicle.
  • the starting point of the route can be obtained from the navigation system of the vehicle.
  • the required travel time the required arrival time can be set.
  • This invention can be made in the form of an energy-optimal vehicle control system, including: one or more devices for receiving data from sensors of a vehicle, one or more command processing devices, one or more a data storage device, one or more programs, where one or more programs are stored on one or more data storage devices and are executed on one or more processors, and one or more programs includes the following instructions: determine at least the parameters of the dependencies of the effective thrust , braking forces, driving forces, traction forces of the wheels with the road surface, mass of the vehicle, based on the characteristics of the vehicle; determine and implement vehicle management on the basis of certain dependency parameters.
  • Driving a vehicle can be determined in real time, taking into account the current characteristics of the vehicle and its driving conditions. Also, this can occur cyclically and at the given time intervals and / or when the characteristics of the vehicle and / or its driving conditions change.
  • the information necessary for the system to determine the optimal energy management the system can receive from a vehicle.
  • This information can come from an electronic control unit (ECU) that constantly collects and analyzes real-time data on engine operating modes, fuel supply systems, coolant temperatures, and other vehicle components. Diagnostics can be carried out by automobile sensors and transmitted to an electronic control unit (ECU) in accordance with the standards: OBD-I and OBD-II.
  • ECU electronice control unit
  • Determining energy-optimal control may include selecting the optimal route of movement.
  • Possible vehicle routes can be obtained from the vehicle navigation system.
  • Determining the optimal route of travel can take into account terrain along the route, speed limits along the route, traffic along the route, meteorological conditions in the zone of movement of the vehicle.
  • the vehicle’s navigation system may be capable of operating in GPS and / or Glonass, and / or Beidou, and / or any other satellite navigation system.
  • the determination of energy-optimal control can take into account the terrain along the route, speed limits along the route, traffic along the route, characteristics of the engine of the vehicle, characteristics of the brake system of the vehicle, meteorological conditions in the area of movement of the vehicle.
  • the starting point of the route can be obtained from the navigation system of the vehicle.
  • the required travel time the required arrival time can be set.
  • the present invention can be implemented on a computer, in the form of a system or a computer-readable medium containing instructions for performing the above method.
  • the invention may be implemented as a distributed computer system.
  • a system means a computer system, a computer (electronic computer), CNC (numerical control), PLC (programmable logic controller), computerized control systems and any other devices that can perform a given, clearly defined sequence of operations (actions, instructions).
  • command processing device an electronic unit or an integrated circuit (microprocessor) that executes machine instructions (programs).
  • the command processing device reads and executes machine instructions (programs) from one or more data storage devices.
  • Data storage devices may include, but are not limited to, hard disks (HDDs), flash memory, ROM (read only memory), solid state drives (SSDs), and optical drives.
  • a program is a sequence of instructions intended for execution by a control device of a computer or a device for processing commands.
  • Navigation system is a set of instruments, algorithms and software that allows you to determine the location and orientation of an object on the ground (in the selected coordinate system).
  • Traffic is the volume of traffic through a given unit per unit of time.
  • vehicle characteristics such as resistance to movement, engine and brake system characteristics, traction coefficient, and speed .
  • energy-optimal control can be determined and, with the help of vehicle systems, energy-optimal control is implemented that allows you to arrive at your destination at the right time on a given (or selected by the system) route in automatic mode with minimal energy consumption.
  • the accuracy of the calculation is determined by the accuracy of the information used, in particular the characteristics of the vehicle. These characteristics are constantly changing due to various circumstances. So, for example, the grip of the wheel with the road may differ from the calculated one several times. To improve the accuracy of information, developed methods for identifying the above characteristics can be used.
  • a possible scenario for using the system may be as follows:
  • the definition of energy-optimal control may include determining the optimal route for the movement of vehicles facilities.
  • the system of energy-optimal control of the movement of a vehicle can be used, without limitation, algorithms for finding the shortest path.
  • the algorithm for finding the shortest path in a weighted graph of roads (Dijkstra's algorithm). Reference values can be taken as distances.
  • the calculation may be the result of computer or mathematical modeling. Modeling can take into account the terrain along the route of travel, speed limits, traffic along the route, characteristics of the engine of the vehicle, characteristics of the brake system of the vehicle, weather conditions in the area of movement of the vehicle.
  • possible routes of a vehicle may be received and transmitted, not limited to, to an energy-optimized vehicle traffic control system from a vehicle’s navigation system.
  • Information necessary for the operation of the system may be contained in the digital control system of the vehicle and in the navigation system.
  • This information can come from an electronic control unit (ECU) that constantly collects and analyzes real-time data on engine operating modes, fuel supply systems, coolant temperatures, and other vehicle components. Diagnostics can be carried out by automobile sensors and transmitted to an electronic control unit (ECU) in accordance with the standards: OBD-I and OBD-II.
  • ECU electronice control unit
  • the speed and coordinates of the vehicle can be determined, but, not limited, both based on sensor readings, and using radio navigation aids, such as GPS, Glonass.
  • Traffic can be obtained from vehicle navigation systems.
  • the energy-saving effect is achieved by selecting a route from point to point s Q> by calculating and realizing the vehicle’s traction force and its braking force necessary to move the vehicle a distance s k - s 0 during time T and fulfill safety requirements, including , but not limited to restrictions on speed and traffic signals, at which the energy spent by the vehicle on moving will be minimal:
  • M is the mass of the vehicle, t;
  • v is the speed, m / s
  • W is the total resistance to movement, kN; x is the current coordinate;
  • the method of energy-optimal control of a vehicle includes the following steps:
  • Mk is the torque of the drive wheel
  • Dk is the diameter of the drive wheel.
  • the coefficients in the analytical dependencies can be calculated, but not limited to, by the Kalman method.
  • the type of dependencies and the method used to calculate the coefficients for the invention is not significant.
  • the mass of the vehicle is determined analytically using the expression (1), in this case, in order to determine the mass of the vehicle, in some embodiments, the values of one or a combination of these parameters may be needed - M, F, W, B.
  • the parameters needed to calculate the mass of the vehicle are determined using a priori information, including at least the mathematical expectation, the covariance matrix of the estimated parameters and the covariance matrix of measurement errors.
  • Some parameters at least the general resistance to movement and braking force necessary to determine the mass of a vehicle, can be determined based on data from a previous cycle.
  • the choice of method for determining the mass of a vehicle is not essential for the invention and may vary.
  • the parameters of the dependence of the effective braking force are determined, on the basis of which the effective braking force is determined;
  • Braking force B can be represented by an analytical relationship:
  • ⁇ is the analytical relationship, establishing a relationship between the adhesion force of a tire of a vehicle and the braking force B.
  • / is the adhesion force of a tire of a vehicle, kg;
  • the total resistance to movement is determined by the primary and secondary resistance to movement, which may include at least resistance to movement arising from the characteristics of the road surface and terrain i:
  • Af is the mass of the vehicle, t;
  • X is the current coordinate
  • the force of adhesion of the wheels to the road can be represented by an analytical dependence, for example
  • V is the current speed of the vehicle.
  • a possible scenario for implementing vehicle control on the basis of certain dependency parameters may be as follows: a certain optimal value of the traction force or braking force of the vehicle is transmitted to the vehicle control system for execution or display to the driver.
  • Specialist in this field it is obvious that specific embodiments of the method and system of energy-optimal control of a vehicle have been described here for purposes of illustration, various modifications are possible without departing from the scope and essence of the scope of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

Изобретение предназначено для экономии энергии, затрачиваемой автотранспортным средством, например, легковым автомобилем, при вождении автомобиля, в том числе, в автоматическом режиме. Технический результат, достигаемый данным изобретением, состоит в минимизации расхода энергии, затрачиваемой на перемещение автотранспортного средства. Данный технический результат достигается за счет определения энергооптимального режима движения - маршрута движения автотранспортного средства и управления его движением на маршруте с отслеживанием характеристик автотранспортного средства и внешних условий, используемых при определении энергооптимального управления. Способ энергооптимального управления движением автотранспортным средством включает следующие шаги: определяют, по крайней мере, параметры зависимостей действующей силы тяги, силы торможения, силы сопротивления движению, силы сцепления колес с дорожным покрытием, массу автотранспортного средства, на основании характеристик автотранспортного средства; определяют и реализуют управление автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей.

Description

СПОСОБ И СИСТЕМА ЭНЕРГООПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение предназначено для экономии энергии, затрачиваемой автотранспортным средством, например, легковым автомобилем, при вождении автомобиля, в том числе, в автоматическом режиме.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Стремительное развитие автомобильных электронных систем делает осуществимой идею беспилотного автомобиля. Многие автопроизводители и другие компании активно работают над созданием системы автоматического управления автомобилем. Задача решается по двум направлениям:
1. комплексная автоматизация автомобиля;
2. автоматизация отдельных режимов движения транспортного средства (парковка, движение в пробках, перемещение по автомагистрали).
Дальнейшее совершенствование системы адаптивного круиз-контроля позволяет реализовать автоматический режим движения автомобиля в пробках. В данном направлении работают Audi, Ford. Другим направлением является автоматизация движения автомобиля по автомагистрали. Разработки BMW, Cadillac основываются на существующих системах активной безопасности.
Предполагается, что одним из преимуществ автоматического управления автомобиля будет являться экономия энергии.
Расход энергии автотранспортным средством зависит от стиля вождения автомобилиста и, очевидно, всегда есть такой стиль вождения (энергооптимальное управление), при котором расход будет минимальным при том же времени движения между двумя точками маршрута.
Из уровня техники известно изобретение RU 2495266, «Способ минимизации расхода топлива двигателем внутреннего сгорания транспортного средства с системой накопителей энергии и устройство для его осуществления», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) (RU), опубликовано 10.10.2013. Данное изобретение относится к способу и системе для минимизации расхода топливом двигателем внутреннего сгорания транспортного средства. Способ включает в себя автоматическое регулирование режима работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), соединенного с генератором электрической энергии, обеспечивающим питание электромеханической передачи транспортного средства (ТС), регулируемый на основе обратных связей с тяговым электромотором двигателя и накопителем электрической энергии. Технический результат (минимизация расхода топлива) достигается путем использования особенностей работы двигателей внутреннего сгорания и электромеханических накопителей энергии, таким образом, Данное устройство не может использоваться на уже существующих системах и рассчитано на использование двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение направлено на устранение недостатков, присущих существующим изобретениям.
Технический результат, достигаемый данным изобретением, состоит в минимизации расхода энергии, затрачиваемой на перемещение автотранспортного средства. Данный технический результат достигается за счет определения энергооптимального режима движения - маршрута движения автотранспортного средства и управления его движением на маршруте с отслеживанием характеристик автотранспортного средства и внешних условий, используемых при определении энергооптимального управления.
Способ энергооптимального управления движением автотранспортным средством включает следующие шаги: определяют, по крайней мере, параметры зависимостей действующей силы тяги, силы торможения, силы сопротивления движению, силы сцепления колес с дорожным покрытием, массу автотранспортного средства, на основании характеристик автотранспортного средства; определяют и реализуют управление автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей.
Управление автотранспортным средством может определяться в режиме реального времени, с учетом текущих характеристик автотранспортного средства и условий его движения. Также это может происходить циклично и\или через заданные промежутки времени и\или при изменении характеристик автотранспортного средства и\или условий его движения.
Информацию, необходимую системе для определения энергооптимального управления, система может получать с автотранспортного средства.
Данная информация может поступать от электронного блока управления (ЭБУ), постоянно собирающего и анализирующего данные в реальном времени о режимах работы двигателя, системы подачи топлива, температуре охлаждающей жидкости и других компонентов автомобиля. Диагностика может проводиться автомобильными датчиками и передаваться в электронный блок управления (ЭБУ) в соответствии со стандартами: OBD-I и OBD-II.
Определение энергооптимального управления может включать в себя выбор оптимального маршрута движения.
Возможные маршруты движения автотранспортного средства могут быть получены из навигационной системы автотранспортного средства.
Определение оптимального маршрута движения может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости по маршруту движения, траффика по маршруту движения, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.
Навигационная система автотранспортного средства может быть способна работать в системе GPS и\или Глонасс, и\или Бэйдоу, и\или любой другой спутниковой системе навигации.
Определение энергооптимального управления может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости по маршруту движения, траффика по маршруту движения, характеристик двигателя автотранспортного средства, характеристик тормозной системы автотранспортного средства, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.
Для определения энергооптимального управления начальную точку маршрута могут получить из навигационной системы автотранспортного средства.
Для определения энергооптимального управления может быть задано требуемое время движения, требуемое время прибытия.
Данное изобретение может быть выполнено в виде системы энергооптимального управления автотранспортным средством, включающей: одно или более устройство получения данных от датчиков автотранспортного средства, одно или более устройство обработки команд, одно или более устройство хранения данных, одну или более программ, где одна или более программ хранятся на одном или более устройстве хранения данных и исполняются на одном и более процессоре, причем одна или более программ включает следующие инструкции: определяют, по крайней мере, параметры зависимостей действующей силы тяги, силы торможения, силы сопротивления движению, силы сцепления колес с дорожным покрытием, массу автотранспортного средства, на основании характеристик автотранспортного средства; определяют и реализуют управление автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей.
Управление автотранспортным средством может определяться в режиме реального времени, с учетом текущих характеристик автотранспортного средства и условий его движения. Также это может происходить циклично и\шш через заданные промежутки времени и\или при изменении характеристик автотранспортного средства и\или условий его движения.
Информацию, необходимую системе для определения энергооптимального управления, система может получать с автотранспортного средства.
Данная информация может поступать от электронного блока управления (ЭБУ), постоянно собирающего и анализирующего данные в реальном времени о режимах работы двигателя, системы подачи топлива, температуре охлаждающей жидкости и других компонентов автомобиля. Диагностика может проводиться автомобильными датчиками и передаваться в электронный блок управления (ЭБУ) в соответствии со стандартами: OBD-I и OBD-II.
Определение энергооптимального управления может включать в себя выбор оптимального маршрута движения.
Возможные маршруты движения автотранспортного средства могут быть получены из навигационной системы автотранспортного средства.
Определение оптимального маршрута движения может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости по маршруту движения, траффика по маршруту движения, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.
Навигационная система автотранспортного средства может быть способна работать в системе GPS и\или Глонасс, и\или Бэйдоу, и\или любой другой спутниковой системе навигации.
Определение энергооптимального управления может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости по маршруту движения, траффика по маршруту движения, характеристик двигателя автотранспортного средства, характеристик тормозной системы автотранспортного средства, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.
Для определения энергооптимального управления начальную точку маршрута могут получить из навигационной системы автотранспортного средства.
Для определения энергооптимального управления может быть задано требуемое время движения, требуемое время прибытия.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение может быть реализовано на компьютере, в виде системы или машиночитаемого носителя, содержащего инструкции для выполнения вышеупомянутого способа.
Изобретение может быть реализовано в виде распределенной компьютерной системы.
В данном изобретении под системой подразумевается компьютерная система, ЭВМ (электронно-вычислительная машина), ЧПУ (числовое программное управление), ПЛК (программируемый логический контроллер), компьютеризированные системы управления и любые другие устройства, способные выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций (действий, инструкций).
Под устройством обработки команд подразумевается электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (программы).
Устройство обработки команд считывает и выполняет машинные инструкции (программы) с одного или более устройства хранения данных. В роли устройства хранения данных могут выступать, но, не ограничиваясь, жесткие диски (HDD), флеш-память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), твердотельные накопители (SSD), оптические приводы.
Программа - последовательность инструкций, предназначенных для исполнения устройством управления вычислительной машины или устройством обработки команд.
Ниже будут рассмотрены некоторые термины, которые в дальнейшем будут использоваться при описании изобретения.
Система навигации— это совокупность приборов, алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих определять местоположение и ориентацию объекта на местности (в выбранной системе координат). Трафик— объём дорожного движения через данный узел за единицу времени. Очевидно, что для определения энергооптимального управления необходимо знать множество факторов, среди которых рельеф местности, ограничения скорости по маршруту движения, трафик, варианты маршрута, а также характеристики автотранспортного средства, такие как сопротивление движению, характеристики двигателя и тормозной системы, коэффициент сцепления, скорость движения.
На основе этой информации может быть произведено определение энергооптимального управления и с помощью систем автотранспортного средства реализовано энергооптимальное управление, позволяющее прибыть в пункт назначение в требуемое время по заданному (или выбранному системой) маршруту в автоматическом режиме с минимальным расходом энергии.
Точность расчета определяется точностью используемой информации, в частности характеристиками автотранспортного средства. Эти характеристики постоянно меняются в силу различных обстоятельств. Так, например, сцепление колеса с дорогой может отличаться от расчетного в несколько раз. Для повышения точности информации могут быть использованы разработанные способы идентификации вышеперечисленных характеристик.
Возможный сценарий использования системы может быть следующим:
1. Выбирается пункт назначения и время прибытия;
2. По информации от навигационных систем о возможных маршрутах и траффике, измеренных ранее характеристик автотранспортного средства и т.д. рассчитывается энергооптимальное управление;
3. При движении на основе периодически уточняемых характеристик автотранспортного средства и условий его движения пересчитывается энергооптимальное управление.
При этом определение энергооптимального управления может включать в себя определение оптимального маршрута движения автотранспортного средства.
Для построения маршрута движения из начальной точки в конечную точку движения системой энергооптимального управления движением автотранспортного средства могут быть использованы, не ограничиваясь, алгоритмы поиска кратчайшего пути. Например, алгоритм поиска кратчайшего пути во взвешенном графе автодорог (алгоритм Дейкстры). В качестве расстояний могут быть приняты справочные значения. Расчет может являться результатом компьютерного или математического моделирования. Моделирование может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости, трафика по маршруту движения, характеристик двигателя автотранспортного средства, характеристик тормозной системы автотранспортного средства, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.
В одном из вариантов реализации изобретения возможные маршруты движения автотранспортного средства могут быть получены и переданы, не ограничиваясь, в систему энергооптимального управления движением автотранспортного средства из навигационной системы автотранспортного средства.
Информация, необходимая для работы системы может содержаться в цифровой системе управления автотранспортного средства и в системе навигации.
Данная информация может поступать от электронного блока управления (ЭБУ), постоянно собирающего и анализирующего данные в реальном времени о режимах работы двигателя, системы подачи топлива, температуре охлаждающей жидкости и других компонентов автомобиля. Диагностика может проводиться автомобильными датчиками и передаваться в электронный блок управления (ЭБУ) в соответствии со стандартами: OBD-I и OBD-II.
Скорость и координаты автотранспортного средства могут определяться, но, не ограничиваясь, как на основе показаний датчиков, так и с использованием средств радионавигации, например GPS, Глонасс.
Трафик может быть получен из навигационных систем автотранспортного средства.
В результате воздействия на исполнительные механизмы различных систем автотранспортного средства, изменяется его скорость и направление движения. Таким образом, возможно: автоматически поддерживать дистанцию до впереди идущей машины, тормозить, разгоняться, поворачивать, объезжать препятствия и уступать дорогу машинам экстренных служб.
В данном изобретении эффект экономии энергии достигается выбором маршрута движения из точки в точку sQ> расчетом и реализацией силы тяги автотранспортного средства и его тормозной силы, необходимых для перемещения автотранспортного средства на расстояние sk— s0 за время Т и выполнения требований безопасности, включая, но не ограничиваясь, ограничениями скорости движения и сигналов светофоров, при котором энергия, затрачиваемая автотранспортным средством на перемещение, будет минимальна:
20
А = J Fds -> min
где
М— = F - W(v,x)- B(v) , (1)
dt
М - масса автотранспортного средства, т;
v - скорость, м/с;
F - сила тяги двигателя или торможения двигателя с возвратом энергии, кН; В - сила торможения двигателем без возврата энергии, кН;
W - общее сопротивление движению, кН; x - текущая координата;
Для определения энергооптимальной силы тяги F требуется знание текущих параметров следующих зависимостей:
• общего сопротивления движению автотранспортного средства; · силы сцепления колес с дорожным покрытием;
• силы тяги автотранспортного средства;
• тормозной силы автотранспортного средства. а также величин максимальной и минимальной силы тяги, определяемых из технических характеристик автотранспортного средства и дорожного покрытия.
Под термином «параметр зависимости» будем подразумевать значение р (р - вектор размерности п такое, что для любой пары значений*, , из выражения
У = Я*,Р)
и для любого i = Ι,π следует, что pj = const (не зависит ни от х ни от у). Согласно изобретению, способ энергооптимального управления автотранспортным средством, включает следующие шаги:
Определяют параметры зависимости действующей силы тяги, на основании которых определяют действующую силу тяги;
Зависимость фактической (действующей) силы тяги от измеряемых параметров, для автотранспортных средств может быть представлена:
F = 2 М kDk, (2)
где Мк - крутящийся момент ведущего колеса;
Dk - диаметр ведущего колеса.
Крутящие моменты двигателя Me и колеса Мк связывает простое соотношение:
Mk = 2 it Me, (2)
где it - передаточное число трансмиссии.
Здесь и далее в данном изобретении, коэффициенты в аналитических зависимостях могут быть рассчитаны, но, не ограничиваясь, методом Калмана. Вид зависимостей и используемый метод вычисления коэффициентов для изобретения не существенен.
Определяют массу автотранспортного средства;
Массу автотранспортного средства определяют аналитически используя выражение (1), при этом, для определения массы автотранспортного средства, в некоторых вариантах реализации могут понадобиться значения одного или комбинации указанных параметров - М, F, W, В.
Параметры, необходимые для вычисления массы автотранспортного средства, определяются с использованием априорной информации, включающей, по крайней мере, математическое ожидание, ковариационную матрицу оцениваемых параметров и ковариационную матрицу ошибок измерений.
Некоторые параметры, по крайней мере, общее сопротивление движению и сила торможения, необходимые для определения массы автотранспортного средства, могут определяться на основе данных предыдущего цикла.
Выбор способа определения массы автотранспортного средства не существенен для изобретения и может варьироваться.
Определяют параметры зависимости действующей силы торможения, на основании которых определяют действующую силу торможения;
Тормозная сила В может быть представлена аналитической зависимостью:
В = <р (/, 17, /,), (3)
где φ - аналитическая зависимость, устанавливающая связь между силой сцепления покрышки автотранспортного средства и силой торможения В. / - сила сцепления покрышки автотранспортного средства, кг;
V- скорость, м с;
t- время от начала применения торможения
Определяют параметры зависимости сопротивления движению, на основании которых определяют общее сопротивление движению;
Общее сопротивление движению определяется основным и дополнительным сопротивлением движению, которое может включать в себя, по крайней мере, сопротивление движению, возникающие от характеристик дорожного покрытия и рельефа местности i:
W = М · (£(х) + CL^ + b^v + cwv2l (4)
где α^, b^, cw - коэффициенты зависимости;
Af - масса автотранспортного средства, т;
- скорость, м/с;
X - текущая координата.
Определяют параметры зависимости коэффициента сцепления, на основании которых определяют фактический коэффициент сцепления;
Сила сцепления колес с дорогой может быть представлена аналитической зависимостью, например
F Fadh = aadh + dhV + CadhV2 (5)
где CLatih, ^αίϋι» cadh " требующие определения параметры зависимости;
V - текущая скорость движения автотранспортного средства.
Очевидно, что сила тяги автотранспортного средства F не может превосходить силу сцепления Fadh
Определяют и реализуют управление автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей.
При известных параметрах зависимостей (2), (3), (4), (5) и массы автотранспортного средства вычисляется сила тяги или тормозной силы, при которой расход энергии будет минимальным:
А = [ Fds -> min
Возможный сценарий реализации управления автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей может быть следующим: определенное оптимальное значение силы тяги или тормозной силы автотранспортного средства передают в систему управления автотранспортным средством для исполнения или отображения водителю. Специалисту в данной области, очевидно, что конкретные варианты осуществления способа и системы энергооптимального управлением автотранспортного средства были описаны здесь в целях иллюстрации, допустимы различные модификации, не выходящие за рамки и сущности объема изобретения.

Claims

ФОРМУЛА
1. Способ энергооптимального управления автотранспортным средством, характеризующийся тем, что:
• определяют, по крайней мере, параметры зависимостей действующей силы тяги, силы торможения, силы сопротивления движению, силы сцепления колес с дорожным покрытием, массу автотранспортного средства, на основании характеристик автотранспортного средства;
• определяют и реализуют управление автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что управление автотранспортным средством определяют в режиме реального времени, с учетом текущих характеристик автотранспортного средства и условий его движения.
3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством ведется циклично.
4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством ведется через заданные промежутки времени.
5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что при изменении характеристик автотранспортного средства и\или условий его движения определяют управление автотранспортным средством.
6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что информацию, необходимую для определения управления автотранспортным средством получают с автотранспортного средства.
7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что информацию, необходимую для определения управления автотранспортным средством, получают с датчиков автотранспортного средства.
8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что датчики автотранспортного средства работают в соответствии со стандартом OBD-I или OBD-II.
9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством включает в себя выбор оптимального маршрута движения.
10. Способ по п.9, характеризующийся тем, что возможные маршруты движения автотранспортного средства получают из навигационной системы автотранспортного средства.
11. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом ограничения скорости.
12. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом траффика.
13. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом рельефа местности.
14. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом метеорологических условий.
15. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом требуемого времени движения.
16. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом требуемого времени прибытия.
17. Способ по п.9, характеризующийся тем, что для выбора оптимального маршрута движения начальную точку маршрута получают из навигационной системы автотранспортного средства.
18. Способ по п.10, характеризующийся тем, что навигационная система автотранспортного средства способна работать в системе GPS и\или Глонасс, и\или Бэйдоу, и\или любой другой спутниковой системе навигации.
19. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом рельефа местности.
20. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом ограничения скорости.
21. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом траффика.
22. Способ по п.1 характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом характеристик двигателя автотранспортного средства.
23. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом характеристик тормозной системы автотранспортного средства.
24. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.
25. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом требуемого времени движения.
26. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом требуемого времени прибытия.
27. Система энергооптимального управления движением автотранспортного средства, содержащая:
• по крайней мере, один блок получения данных от датчиков автотранспортного средства;
• по крайней мере, одно устройство обработки команд;
• по крайней мере, одно устройство хранения данных;
• одну или более компьютерных программ, загружаемых в, по крайней мере, одно вышеупомянутое устройство хранения данных и выполняемых на, по крайне мере одном вышеупомянутом устройств обработки команд, при этом одна или более компьютерных программ содержат инструкции для выполнения способа по п.1.
PCT/RU2015/000694 2014-10-31 2015-10-20 Способ и система энергооптимального управления автотранспортным средством WO2016068749A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201401092A EA031738B1 (ru) 2014-10-31 2014-10-31 Способ и система энергооптимального управления автотранспортным средством
EAEA201401092 2014-10-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016068749A1 true WO2016068749A1 (ru) 2016-05-06

Family

ID=55857911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000694 WO2016068749A1 (ru) 2014-10-31 2015-10-20 Способ и система энергооптимального управления автотранспортным средством

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA031738B1 (ru)
WO (1) WO2016068749A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111845753A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 株洲中车时代电气股份有限公司 确定非公路车辆的整车阻力及电机制动性能的方法
US11391572B2 (en) * 2017-03-14 2022-07-19 Deere & Company Method for predicting topography information

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733599C1 (ru) * 2019-12-18 2020-10-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Система управления энергоустановкой беспилотного гибридного автомобиля

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040068359A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Konstantin Neiss Predictive speed control for a motor vehicle
RU2481988C2 (ru) * 2006-12-18 2013-05-20 Дженерал Электрик Компани Система и способ оптимизации рейса для транспортного средства
RU2493979C2 (ru) * 2009-06-10 2013-09-27 Сканиа Св Аб Способ и модуль для управления скоростью транспортного средства

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040068359A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Konstantin Neiss Predictive speed control for a motor vehicle
RU2481988C2 (ru) * 2006-12-18 2013-05-20 Дженерал Электрик Компани Система и способ оптимизации рейса для транспортного средства
RU2493979C2 (ru) * 2009-06-10 2013-09-27 Сканиа Св Аб Способ и модуль для управления скоростью транспортного средства

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11391572B2 (en) * 2017-03-14 2022-07-19 Deere & Company Method for predicting topography information
CN111845753A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 株洲中车时代电气股份有限公司 确定非公路车辆的整车阻力及电机制动性能的方法
CN111845753B (zh) * 2019-04-30 2022-01-21 株洲中车时代电气股份有限公司 确定非公路车辆的整车阻力及电机制动性能的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EA031738B1 (ru) 2019-02-28
EA201401092A1 (ru) 2016-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109204314B (zh) 推进高效的自主驾驶策略
US10297151B2 (en) Traffic lights control for fuel efficiency
US10040369B2 (en) Cooling system for vehicle device
US10759433B2 (en) Vehicle escape
US11443563B2 (en) Driving range based on past and future data
CN109733378A (zh) 一种线下优化线上预测的转矩分配方法
CN105897107A (zh) 控制电动马达的运行速度和扭力的方法
Kim et al. Service-oriented real-time energy-optimal regenerative braking strategy for connected and autonomous electrified vehicles
CN104859640A (zh) 用于控制混合动力车辆的方法
JP7097188B2 (ja) 車両制御システム、車両制御方法、およびプログラム
WO2016068749A1 (ru) Способ и система энергооптимального управления автотранспортным средством
JP3994966B2 (ja) 走行パターン推定装置
JP7173990B2 (ja) 追越確率コレクションを生成する方法、自動車の制御装置を動作させる方法、追越確率コレクション装置および制御装置
Zhao et al. Path-forecasting for HEV optimal energy management (POEM)
JP2007153150A (ja) 電動パワーステアリング装置
GB2569351A (en) Whole journey predictive energy optimisation
WO2022144145A1 (en) Vehicle powertrain system with machine learning controller
Ye et al. Vehicle speed trajectory optimization under limits in time and spatial domains
RU2771586C1 (ru) Транспортное средство с функцией формирования корректирующего энергоэффективного трека эксплуатируемого транспортного средства
RU2766649C1 (ru) Система формирования корректирующего энергоэффективного трека эксплуатируемого транспортного средства
RU2766650C1 (ru) Устройство формирования корректирующего энергоэффективного трека эксплуатируемого транспортного средства
RU2782167C1 (ru) Способ формирования корректирующего энергоэффективного трека эксплуатируемого транспортного средства
RU2777853C1 (ru) Транспортное средство с функцией формирования энергоэффективного трека эксплуатируемого транспортного средства при движении эксплуатируемого транспортного средства по участку пути, включающему точку обязательной остановки
RU2772223C1 (ru) Устройство и система генерирования графического интерфейса пользователя
RU2782969C1 (ru) Устройство формирования энергоэффективного трека эксплуатируемого транспортного средства при движении эксплуатируемого транспортного средства по участку пути, включающему точку обязательной остановки

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15855676

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15855676

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1