SE0950436A1 - Modul för bestämning av börvärden till ett styrsystem i ett fordon - Google Patents

Abstract

Modul för bestämning av hastighetsbörvärde vref för ett fordons styrsystem, innefattandeen inmatningsenhet anpassad för inmatning, av till exempel fordonets förare, av enreferenshastighet vset som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet Modulen omfattar - en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagnapositionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstoneen egenskap för varje vägsegment; - en processorenhet som är anpassad att beräkna vmf för fordonets styrsystem överhorisonten beroende på regler kopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisontenklassats, så att vmf ligger inom ett intervall som begränsas av vmin och vmax, där Vmin S vsfit S vmax ; och att styrsystemet reglerar fordonet enligt dessa börvärden. (Figur l)

Description

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.

Till skillnad från en konstantfarthållare så kommer en farthållare för backig terräng att aktivt variera fordonets hastighet. Till exempel så kommer hastigheten innan en brant nedforsbacke att sänkas för att fordonet ska kunna utnyttja mer av den energi som kommer gratis i nedforbacken istället för att bromsa bort den. Vidare så kan hastigheten höjas innan en brant uppförsbacke for att inte låta fordonet tappa alltför mycket fart och tid.

Ett problem är att det är svårt för styrsystemet att bestämma hur mycket farthållaren skall tillåtas variera hastigheten.

Detta på grund av att extema parametrar såsom trafiksituation, förartemperament och terräng även påverkar vilket intervall som är lämpligt for en specifik situation.

Generellt så ger ett större hastighetsintervall större bränslebesparing, men också stora hastighetsvariationer, vilka kan vara störande for Övrig trafk.

I den ovan nämnda funktionen Scania Ecocruise ® finns ett hårt specificerat hasighetsintervall mellan lastbilens hastighetsgräns (som ofta är 89 km/h) och nedre hastighet som är 20 km/h under inställd farthållarhastighet, dock aldrig mindre än 60 krn/ h.

US-2003/ 0221886 avser en farthållare där hastighetsintervall sätts. Systemet kan se framåt och ta med i beräkningama kommande nedförs- och uppförsbackar. Dokumentet innehåller emellertid inga detalj er om hur detta genomförs i praktiken.

DE-10 2005 045 891 avser ett farthållarsystem for ett fordon där ett intervall sätts inom vilket hastigheten tillåts variera. Syftet är bland annat att ta hänsyn till de vindförhållanden som fordonet är utsatt för.

JP-2007276542 avser en farthållare där fordonets hastighet tillåts fluktuera kring en förutbestämd hastighet för att minska bränsleförbrukningen.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad farthållarinodul som tar hänsyn till kommande vägavsnitt vid anpassningen av hastigheten, och i synnerhet en modul som förenklar handhavandet och utgör ett användbart hjälpmedel för fordonsföraren.

Föreliggande uppfinning avser ett användargränssnitt för en sådan funktion.

Sammanfattning av uppfinningen Det ovan beskrivna syftet uppnås med en modul enligt det oberoende patentkravet.

Föredragna utföringsforrner omfattas av de beroende patentkraven.

Genom regleringen enligt uppfinningen kan bränslemängden som behövs under fordonets färd minimeras, genom att ta hänsyn till information om den framtida vägen. Kartdata, exempelvis i form av en databas ombord på fordonet med höjdinforrnation, och ett positioneringssystem, exempelvis GPS, ger information om vägtopografin längs den framtida vågen. Styrsystemet matas sedan med börvården och reglerar fordonet efter dessa.

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

Enligt föreliggande uppfinning kan föraren ställa in en farthållarhastighet och ett intervall runt denna där farthållaren aktivt tillåts verka. Detta behöver inte vara specifikt i krn/h utan kan till exempel anges i nivåer eller i procent av inställd farthållarhastighet.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

CAN betecknar således ett seriellt bussystem, speciellt utvecklat 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 signalerna från en viss givare, för att använda dessa för styrning av sina anslutna komponenter.

Föreliggande uppfinning hänför sig till en modul för bestämning av hastighetsbörvärde vref för ett fordons styrsystem, vilken modul schematiskt illustreras i figur l.

Modulen innefattar en inmatningsenhet anpassad för inmatning, av till exempel fordonets förare, av en referenshastighet vset som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet.

Vidare omfattar modulen 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; och en processorenhet som är anpassad att beräkna vmf för fordonets styrsystem över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisonten klassats, så att vmf ligger inom ett intervall som begränsas av vmin och vmax, där vmin S vset S vmax , dvs. väsentligen utföra metodstegen som beskrivs nedan enligt steg B) till E). 6 Slutligen är styrsystemet anpassat att reglera fordonet enligt dessa börvärden.

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

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

Enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen ställs intervallet vmin och vmax in manuellt av föraren via nämnda inmatningsenhet. Företrädesvis ställs intervallets gränser in med en eller flera knappar i ratten eller på panelen.

Om en knapp används kan olika nivåer med olika intervallbredder stegas igenom med upprepade knapptryckningar. De olika intervallbreddema presenteras företrädesvis på en display.

Om istället inmatningsenheten omfattar två knappar, används en av knappama till att ställa in vmin och den andra till att ställa in vmax . Knappama är anordnade på inmatningsenheten företrädesvis i anslutning till inmatningen av referenshastigheten vset.

Inmatningen behöver inte vara specifikt i km/h utan kan till exempel anges i nivåer eller i procent av inställd farthållarhastighet.

Enligt ett exempel ställer föraren in 80 km/h och en nivå, där nivåerna tex. är: 1: -5 krn/h +2 km/h; dvs. vmin är vset-S km/h och vmax är vset+2 km/h. 2: -7 krn/h +4 km/h; dvs. vmin är vset-7 krn/h och vmax är vset+4 km/h. 3: -10 km/h +6 km/h; dvs. vmin är vSet-IO km/h och vmax är vSet+6 km/h.

Om föraren väljer nivå 1 innebär detta att motorn får ge moment för att variera hastigheten mellan 75 - 82 km/h.

Det finns således, enligt en utföringsforrn, ett förutbestämt antal olika nivåer för intervallet vmin och vmax med olika intervallbredd där exempel på intervallbredder anges i exemplet ovan. Det vill säga, vmin och vmax , för varje nivå, är ett första respektive andra förutbestämt antal krn/h under respektive över vset.

Enligt en annan utföringsform är vmin och vmax , för varje nivå, ett första respektive andra förutbestämt antal procent under respektive över vset. Enligt denna utföringsforrn kan intervallgränserna variera med 2-20%, företrädesvis med 4- 1 5%, från referenshastigheten Vset- Enligt en utföringsforrn kan vmin och vmax ställas in oberoende från varandra.

Enligt en altemativ utföringsforrn ställs vmin och vmax in automatiskt genom beräkningar av lämpliga intervall, som företrädesvis beräknas i modulen.

En sådan automatisk beräkning kan vara tillämplig om fordonet även har en adaptiv farthållare (Autonomous Intelligent Cruise Control; AICC) som ger möjligheten att ställa in en tidslucka till framförvarande fordon vilket gör att man kan även koppla det till ovanstående nivå. I sådana fall kopplar man en kortare tidslucka till en nivå med ett litet hastighetsspann och en längre tidslucka till nivåer som tillåter större hastighetsvariationer.

Föreliggande uppfinning har fördelen att det intervall som bäst passar föraren, trafiksituationen och terrängen alltid kan fås i bilen. Om man kopplar in AICC och nivåer kan bägge företrädesvis ställas in med samma knapp. Föraren kan själv påverka systemet vilket bör öka dess acceptans som hjälpmedel.

Om bilen även är utrustad med en så kallad retarderfarthållare (konstantfartbroms) så påverkas den inte av det här utan den har alltid ett värde högre än det givna intervallet. 8 Figur 2 visar ett flödesschema som schematiskt illustrerar de metodsteg modulen är anpassad att utföra. I detta sammanhang hänvisas också till en samtidigt inlämnad relaterad ansökan.

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

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 framtida väg kan se ut enligt följande: dx, % , 0.2 , 0.1 , - 0.1 , - 0.3 där den första kolumnen är varje vägsegments längd i meter och den andra kolumnen är varje vägsegments lutning i %. Matrisen ska tolkas som att från bilens aktuella position och 20 meter framåt är lutningen 0.2%, därefter följ er 20 meter med lutning 0.1% etc.

Värdena för vägsegment och lutning behöver inte vara angivna som relativa värden, utan kan istället vara angivna som absoluta värden. Matrisen är med fördel vektorforrnad, men kan istället vara av pekarstruktur, i form av datapaket eller liknande. Det finns flera andra tänkbara egenskaper, exempelvis kurvradie, vägskyltar, olika hinder etc.

Efter steg A) klassificeras vägsegmenten i horisonten i olika vägklasser i ett steg B) där tröskelvärden beräknas för nämnda åtminstone en egenskap hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser. I exemplet där vägsegmentens egenskaper är lutning beräknas tröskelvärden för lutningen på vägsegmenten. Tröskelvärdena för egenskapen i fråga beräknas enligt en utföringsforrn av uppfinningen genom ett eller flera fordonsspecifika värden, såsom aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motorns maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet. En styrsystemintern fordonsmodell som skattar körmotstånd vid aktuell hastighet används. Utväxling och maxmoment är kända storheter i bilens styrsystem och fordonsvikten skattas online.

Hämäst presenteras exempel på fem olika vägklasser som vägsegmenten kan klassificeras i, när lutningen på vägsegmenten används for att fatta beslut om styrningen av fordonet: Plan väg: Vägsegment som har en lutning mellan 01 en tolerans.

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

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

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

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

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen är vägsegmentets egenskaper deras längd och lutning, och för att klassificera vägsegmenten i de ovan beskrivna vägklassema, beräknar tröskelvärden ut i form av två lutningströskelvärden, lmin och lmax, där lmin är den lutning som vägsegmentet minst måste ha för att för att fordonet ska accelerera av lutningen själv i en nedförsbacke, och lmax är det lutningsvärde som vägsegmentet maximalt kan ha för att fordonet ska orka hålla hastigheten utan att växla i en uppförsbacke. Således kan fordonet regleras efter vägens kommande lutning och längd, så att fordonet kan framföras på ett bränsleekonomiskt sätt med hjälp av farthållare i kuperad terräng. I en annan utföringsforrn 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 sä att fordonet kan framföras på ett bränsleekonomiskt och trafiksäkert sätt med hänsyn till vägens krökning, d.v.s. en eventuell hastighetssänkning inför en kurva sker i möjligaste mån utan ingrepp av fardbromsar.

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

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

Efter att varje vägsegrnent i horisonten har klassificerats i en vägklass, kan sedan en intern horisont för styrsystemet byggas, baserat på klassificeringen av vägsegmenten och horisonten, som består av inledningshastigheter vi till varj e vägsegment som är hastigheter som styrsystemet ska styra efter. En hastighetsändring som begärs mellan två initialhastigheter vi rampas, för att ge börvärden vief till styrsystemet som åstadkommer en gradvis ökning eller minskning av hastigheten av fordonet. Genom att rampa en hastighetsändring räknas gradvisa hastighetsändringar ut som behövs göras för att uppnå hastighetsändringen. Med andra ord så uppnås genom rampning en linjär hastighetsökning. Inledningshastigheterna 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 vägklasserna i vilka vägsegmenten i horisonten klassats.

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

Företrädesvis bestäms de fordonsspecifika värdena i processorenheten av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets 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 lmax. Således kan fordonets hastighet regleras efter den framtida vägens kupering, för att köra på ett bränsleekonomiskt sätt.

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

Företrädesvis är horisontenheten anpassad att bestämma horisonten kontinuerligt så länge horisonten inte överskrider en planerad framtida väg för fordonet, och i vilken processorenheten är anpassad att kontinuerligt utföra stegen for att räkna ut och uppdatera börvärdena for styrsystemet for hela den intema horisontens längd. Horisonten byggs alltså i en utföringsforrn på styckvis allteftersom fordonet framförs längs den framtida vägen. Börvärdena för styrsystemet räknas ut och uppdateras kontinuerligt, oberoende om nya vägsegment läggs till eller inte, eftersom börvärdena som ska räknas ut även beror på hur fordonets fordonsspecifika värden ändrar sig utmed den framtida vägen. 12 De olika reglerna för vägklasserna reglerar alltså hur den initiala hastigheten vi till varje vägsegment ska justeras. Om ett vägsegment har klassificerats i vägklassen ”Plan väg” kommer ingen förändring av den initiala hastigheten vi till vägsegmentet att göras. För att kunna framföra fordonet så att krav på komfort följs, används Torricellis ekvation enligt nedan for att räkna ut med vilken konstant acceleration eller retardation fordonet måste accelerera eller retardera med: vfM=ví2+2-a~s, (1) där vi är den initiala hastigheten i vägsegmentet, vsiiii är fordonets hastighet vid vägsegmentets slut, a är den konstanta acceleration/retardationen och s är vägsegmentets längd.

Om ett vägsegment har klassificerats i vägklassen ”Brant uppför” eller ”Brant nedför” predikteras sluthastigheten vsiiii för vägsegmentet genorn att lösa ekvationen (2) nedan: vfiu, = (a -vf + b) - (elzws/M) - b)/a , däl" (2) a=-Ci-p-A/2 <3) bzFlrack _Froll -Fot Firack = (Teng I ífinal _ ígear I llgear )!rwheel Fn = flafcw -M - g/1000 ~ (Cm-mp + Ci, -rvi - va) + Cap »(05 - via >> (6) Fu = M - g - sin(arctan(0L )) (7) flafcw = 1/ (1 + mig, /2_7o) (s) där Cii är luftmotståndskoefficienten, p är luftens densitet, A den största tvärsnittsarean på fordonet, Fiiack är kraften som verkar från motormomentet i fordonets färdriktning, Fioii är kraften från rullmotståndet som verkar på hjulen och räknas fram genom att använda 13 Michelins rullmotståndsmodell, Fii är kraften som verkar på fordonet genom vägsegmentets lutning ot, Teiig är motorrnomentet, ifiiiai är fordonets slutväxel, igeai är det aktuella utväxlingsforhållandet i växellådan, ugiiai är växelsystemets verkningsgrad, rwiiiiei är fordonets hjulradie och M är fordonets massa.

Vid vägsegrnent med vägklassen ”Brant uppför” jämförs sedan sluthastigheten vsiiii med viiiiii, och om vsiiii< viiiiii så ska vi ökas så att: Vi = rnírmvmax 9 Vi + (Vmin _ Vslut 9 annars sker ingen ändring av vi, eftersom vsiiii uppfyller kravet på att ligga i intervallet för referenshastigheten.

Vid vägsegrnent med vägklassen ”Brant nedför” jämförs sluthastigheten vsiiii med viiiiix, och om vsiiii> viiiax så ska vi minskas så att: Vi = nlax(vrnin 9 vi _ (Vslut _ Vmax 9 annars sker ingen ändring av vi, efiersom vsiiii uppfyller kravet på att ligga i intervallet for referenshastigheten.

Torricellis ekvation (l) används även här för att räkna ut om det är möjligt att uppnå vsiiii med initialhastigheten vi med krav på komfort, alltså med en förutbestämd maximal konstant acceleration/retardation. Om detta inte är möjligt med hänsyn till 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 uppfir” tillåts börvärdet viiif variera mellan viiiiii och vsiii då ett nytt vägsegment beaktas, alltså vm S vr, S VM. Är Vief 2 viiiiii får ingen acceleration av fordonet göras. Är dock viiif< viiiiii så ansätts viiif till viiiiii under segmentet, eller om vief > vsiii så rampas viiif mot vsei med hjälp av ekvation ( 1). Vid vägsegment med 14 vägklassen ”Svagt nedför” tillåts vmf Variera mellan vset och vmax då ett nytt vägsegment beaktas, alltså v < vref S vw , och om Vfef S Vmax får ingen retardation av fordonet göras. se, - Är dock vref > vmax så ansätts vref till vmax under segmentet, eller om vref < vset rampas vref mot vset 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 lmin om lutningen är negativ eller större än lmx om lutningen är positiv.

Då ett vägsegment som kommer efter ett vägsegment i horisonten med vägklassen ”Svagt uppfir” eller ”Svagt nedfir” medför en förändring av ingångshastighetema till vägsegmenten med de nämnda vågklassema, kan det innebära att ingångshastigheter och således börhastighetema till styrsystemet korrigeras och blir högre eller lägre än vad reglema 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 (l), så att hastighetsändringama sker med komfortkrav. Generellt så är det en regel att inte höja börhastigheten vrefi en uppförsbacke, utan den eventuella hastighetsökningen av vref ska ha skett innan uppförsbacken börjar för att framföra fordonet på ett kostnadseffektivt sätt. Av samma anledning ska börhastigheten vmf inte sänkas i en nedförsbacke, utan den eventuella hastighetssänkningen av vref ska ha skett innan nedförsbacken.

Genom att kontinuerligt stega igenom alla vägsegment i horisonten kan en intem horisont bestämmas som visar predikterade initialvärden vi till varje vägsegment. Enligt en utföringsform 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 utföringsforrn inte samma kontinuitet i sin uppdatering som steg B) till E). Den intema horisonten uppdateras hela tiden allteftersom det tillkommer nya vägsegment till horisonten, exempelvis 2-3 gånger per sekund. Att kontinuerligt stega igenom vägsegmenten i horisonten omfattar att kontinuerligt beräkna initialvärdena vi till varj e vägsegment, och en beräkning av ett initialvärde Vi kan medföra att initialvärden både framåt och bakåt i den intema horisonten måste ändras. I exempelvis de fall då predikterad hastighet i ett vägsegment är utanför inställt intervall är det önskvärt att korrigera hastigheten i föregående vägsegment.

I figur 3 visas den intema horisonten i förhållande till den framtida vägen. Den interna horisonten förflyttas hela tiden framåt såsom indikeras av den streckade, framflyttade inre horisonten. I figur 4 visas ett exempel på en intem horisont, där de olika vägsegmenten har klassificerats i en vägklass. I figuren står ”PV” för klassen ”Plan väg”, ”SU” för ”Svagt uppför”, ”BU” för ”Brant uppför” och ”BN” för ”Brant nedför”. Hastigheten är initialt V0, och om denna hastighet inte är vset så rampas börvärdena från V0 till vset med komfortacceptans enligt Torricellis ekvation (l) eftersom vägklassen är ”Plan Väg”. Nästa vägsegment är ”Svagt uppför”, och ingen ändring av vfef görs så länge vm S vref S v52, , eftersom ingen acceleration får göras i detta segment. Nästa vägsegment är ”Brant uppför”, och då predikteras sluthastigheten V3 för vägsegmentet med hjälp av formel (2), och V; ska då ökas om v3< vmin enligt formel (9). Nästa vägsegment är ”Plan väg”, och då ändras vref mot vset med begränsningen av komfortkravet från Torricellis ekvation (1).

Sedan kommer ett vägsegment som är ”Brant nedför”, och då predikteras sluthastigheten V5 med hjälp av formel (2), och V4 ska minskas om v5> Vmax enligt formel (10). Så fort en hastighet bakåt i den interna horisonten ändras, justeras de resterande hastigheterna bakåt i den intema horisonten för att kunna uppfylla hastigheten längre fram. Vid varje hastighetsändring som ska ske, räknar metoden enligt uppfinningen fram med hjälp av Torricellis ekvation (1) om det är möjligt att uppnå denna hastighetsändring med komfortkrav. Om inte, så justeras ingångshastigheten till vägsegrnentet så att komfortkrav kan hållas.

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

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

Claims (13)

10 15 20 25 30 16 Patentkrav

1. Modul för bestämning av hastighetsbörvärde vfef för ett fordons styrsystem, innefattande en inmatningsenhet anpassad för inmatning, av till exempel fordonets förare, av en referenshastighet vset som är den av föraren önskade hastigheten för fordonet, kännetecknad av att modulen omfattar - en horisontenhet som är anpassad att bestämma en horisont med hjälp av mottagna positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment och åtminstone en egenskap för varje vägsegment; - en processorenhet som är anpassad att beräkna vref för fordonets styrsystem över horisonten beroende på regler kopplade till vägklasser i vilka vägsegmenten i horisonten klassats, så att vref ligger inom ett intervall som begränsas av vmin och vmax, där Vmin S vset 5 vmax ; varvid styrsystemet reglerar fordonet enligt dessa börvärden.

2. Modul enligt krav 1, varvid intervallet vmin och vmax ställs in manuellt av föraren via nämnda inmatningsenhet.

3. Modul enligt krav 1, varvid det finns ett förutbestämt antal olika nivåer för intervallet vmin och vmax med olika intervallbredd.

4. Modul enligt krav 3, varvid vmin och vmax , for varje nivå, är ett första respektive andra förutbestämt antal krn/h under respektive över vset.

5. Modul enligt krav 3, varvid vmin och vmax , för varje nivå, är ett första respektive andra förutbestämt antal procent under respektive över Vset.

6. Modul enligt krav 1, varvid vmin och vmax ställs in automatiskt genom beräkningar av lämpliga intervall, som företrädesvis beräknas i en reglerrnodul.

7. Modul enligt krav 6, intervallbredden mellan vmin och vmax anpassas automatiskt i beroende av en inställd en tidslucka till ett framförvarande fordon så att intervallbredden är mindre för en kort tidslucka och större för en längre tidslucka. 10 15 20 25 17

8. Modul enligt krav 1, varvid processorenheten som är anpassad att räkna ut 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; jämföra åtminstone en egenskap hos vartdera vägsegment med de uträknade tröskelvärdena, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämförelserna.

9. Modul enligt kraven 8, ivilken fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd 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. ll. Modul enligt något av kraven 8 och 9, i vilken vägsegmentens egenskaper är deras längd och sidoacceleration, varvid processorenheten är anpassad att räkna ut tröskelvärdena i form av sidoaccelerationströskelvärden.

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

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