Модуль для определения опорных значений для системы управления транспортным средством

Изобретение относится к определению заданных значений скорости транспортного средства. Модуль для определения заданных значений v_ref скорости для систем управления транспортными средствами содержит устройство ввода, для ввода водителем транспортного средства требуемой скорости v_set. Также модуль содержит блок горизонта и процессорный блок. Процессорный блок выполнен с возможностью вычисления v_ref для систем управления транспортным средством согласно горизонту, таким образом, чтобы v_ref была в диапазоне, ограниченном v_min и v_max, где v_min≤v_set≤v_max. При этом система управления регулирует транспортное средство в соответствии с этими заданными значениями. Решение направлено на расширение функциональных возможностей модуля. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу и модулю для определения заданных значений скорости в соответствии с ограничительной частью независимого пункта формулы изобретения.

Уровень техники

Многие транспортные средства в настоящее время оборудованы устройством автоматического поддержания скорости для облегчения управления транспортным средством. Желаемая скорость может быть задана водителем, например, при помощи устройства управления в консоли рулевого колеса, и система автоматического поддержания скорости транспортного средства после этого воздействует на систему управления таким образом, чтобы она ускоряла и затормаживала транспортное средство, чтобы сохранить желаемую скорость. Если транспортное средство оборудовано автоматической системой переключения передач, передачи транспортного средства переключаются таким образом, чтобы транспортное средство могло сохранять желаемую скорость.

Когда устройство автоматического поддержания скорости используется на холмистой местности, система автоматического поддержания скорости будет стремиться сохранить заданную скорость на подъемах. Это приводит, среди прочего, к ускорению транспортного средства на вершине холма и, возможно, при последующем спуске, вызывая необходимость торможения для исключения превышения заданной скорости, что является неэкономичным по топливу режимом эксплуатации транспортного средства.

Благодаря изменению скорости транспортного средства на холмистой местности можно экономить топливо по сравнению с обычным устройством автоматического поддержания скорости. Это может быть сделано различными способами, например, посредством вычислений текущего состояния транспортного средства (как с устройством Scania Ecocruise®). Если подъем вычислен, система тогда ускоряет транспортное средство на подъеме. К концу подъема система, согласно программе, исключает ускорение, пока градиент не выровняется наверху, при условии, что скорость транспортного средства не падает ниже определенного уровня. Снижение скорости в конце подъема позволяет восстановить скорость на последующем спуске без использования двигателя для ускорения. Когда транспортное средство приближается к основанию уклона, система пытается использовать кинетическую энергию для начала следующего подъема с более высокой скоростью, чем с обычным устройством автоматического поддержания скорости. Система будет легко обеспечивать ускорение в конце спуска, чтобы сохранить количество движения транспортного средства. На холмистой местности это означает, что транспортное средство начинает следующий подъем с более высокой скоростью, чем нормальная. Исключение ненужного ускорения и использование кинетической энергии транспортного средства позволяют экономить топливо.

Если топология впереди известна транспортному средству, имеющему данные карты и системы глобального позиционирования, такая система может быть сделана более надежной и также может изменять скорость транспортного средства с упреждением.

В отличие от устройства постоянного автоматического поддержания скорости движения, устройство автоматического поддержания скорости для холмистой местности будет активно изменять скорость транспортного средства. Например, скорость перед крутым спуском будет снижена таким образом, чтобы транспортное средство могло использовать больше энергии, которая автоматически прибывает на спуске, вместо того, чтобы пренебрегать ею за счет торможения. Подобным образом, скорость может быть увеличена перед крутым подъемом для исключения потери транспортным средством слишком много скорости и времени.

Проблема состоит в том, что системе управления трудно определить, насколько устройству автоматического поддержания скорости движения необходимо позволить изменять скорость.

Это связано с тем, что внешние параметры, такие как транспортная ситуация, характер водителя и местность, также воздействуют на то, какой диапазон пригоден для конкретной ситуации.

В целом, больший диапазон скоростей приводит к большей экономии топлива, но также и к большим изменениям скорости, которые могут создавать неудобства для других участников движения.

В упомянутой системе Scania Ecocruise® существует жестко установленный диапазон скоростей между ограничением скорости грузовика (которое часто составляет 89 км/ч), и более низкой скоростью, которая на 20 км/ч ниже заданной скорости для устройства автоматического поддержания скорости, но никогда не бывает меньше 60 км/ч.

В публикации US 2003/0221886 описана система регулирования скорости, в которой установлен диапазон скоростей. Система может отслеживать ситуацию впереди и учитывать предстоящие спуски и подъемы в вычислениях. Однако описание не сообщает деталей о том, как это осуществляется практически.

В публикации DE 10 2005 045891 раскрыта система устройства автоматического поддержания скорости движения для транспортного средства, в которой задан диапазон, в пределах которого допускается изменение скорости. Целью является, среди прочего, учет ветра, который воздействует на транспортное средство.

В публикации JP 2007276542 описано устройство автоматического поддержания скорости движения, в котором допускаются колебания скорости транспортного средства относительно заданной скорости для снижения расхода топлива.

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного модуля устройства автоматического поддержания скорости движения, который учитывает участки дороги впереди посредством адаптации скорости, и, в частности, модуля, который упрощает обработку и составляет вспомогательное средство, полезное для водителя транспортного средства.

Настоящее изобретение относится к пользовательскому интерфейсу для такой функции.

Сущность изобретения

Указанная выше задача решена посредством создания модуля в соответствии с независимым пунктом формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения охвачены зависимыми пунктами формулы изобретения.

Способ регулирования в соответствии с изобретением позволяет минимизировать количество топлива, необходимого при движении транспортного средства, благодаря учету информации о маршруте. Данные карты, например, в форме базы данных на борту транспортного средства с информацией о высоте, и данные позиционной системы, например, системы глобального позиционирования, предоставляют информацию о дорожной топографии вдоль маршрута. Система управления затем снабжается заданными значениями и регулирует транспортное средство в соответствии с ними.

Использование основанного на правилах способа дает предсказуемый надежный способ, который может обеспечивать быстрое вычисление заданных значений для системы управления или системы управления в транспортном средстве.

В соответствии с настоящим изобретением, водитель может установить скорость для устройства автоматического поддержания скорости движения и диапазон вокруг нее, в пределах которого устройство автоматического поддержания скорости движения может активно работать. Это может не быть определено в км/ч, но, например, может быть выражено уровнями или процентными соотношениями заданной скорости устройства автоматического поддержания скорости движения.

Краткое описание чертежей

Изобретение описано ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - функциональный контекст модуля регулирования в транспортном средстве в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг. 2 - блок-схема этапов, для которых модуль адаптирован для работы в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг. 3 - иллюстрация длины горизонта системы управления относительно длины маршрута для транспортного средства; и

фиг. 4 - иллюстрация различных прогнозируемых скоростей и категорий участков, которые непрерывно обновляются по мере добавления к горизонту новых участков.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Изобретение описано ниже подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

Информация о маршруте транспортного средства может использоваться для регулирования его скорости с упреждением для экономии топлива, повышения безопасности и комфорта. Другие опорные значения для других систем управления также могут регулироваться. Топография значительно воздействует на управление, в частности, на трансмиссию грузовых автомобилей, так как требуется намного больший крутящий момент при подъеме, чем при спуске, и обеспечение подъема на некоторые возвышения без переключения передач.

Транспортное средство снабжено системой позиционирования и информацией карты, и топологические данные от системы позиционирования и топологические данные от информации карты используются для создания горизонта, который показывает характер маршрута. В описании настоящего изобретения система глобального позиционирования обозначена для определения топологических данных для транспортного средства, но следует понимать, что другие виды глобальных или региональных систем позиционирования также могут рассматриваться для снабжения транспортного средства данными позиционирования, например, систем, в которых используется радиоприемник для определения положения транспортного средства. В транспортном средстве также могут использоваться датчики для сканирования окрестностей и, таким образом, определения его положения.

На фиг. 1 показано, как блок включает информацию карты и системы глобального позиционирования о маршруте. Маршрут показан ниже как единственный маршрут для транспортного средства, но следует понимать, что различные потенциальные маршруты включены в систему, как информация от карт и системы глобального позиционирования или других систем позиционирования. Водитель также может регистрировать исходную точку и пункт назначения намеченного маршрута, когда блок использует данные карты и т.д., для вычисления пригодного маршрута. Маршрут или, если существуют две или больше возможных альтернатив, маршруты посылаются поразрядно через контроллерную сеть (CAN) к модулю для регулирования заданных значений, причем модуль может быть отдельным или может являться частью системы управления, которая должна использовать заданные значения для регулирования скорости транспортного средства. В альтернативном варианте блок с картами и системой позиционирования также может быть частью системы, которая использует заданные значения для регулирования. В модуле регулирования биты соединяются в блоке горизонта для формирования горизонта и обрабатываются процессорным блоком для получения внутреннего горизонта, благодаря которому система управления может регулировать. Если существуют два или больше альтернативных маршрутов, создается множество внутренних горизонтов для альтернативных вариантов. Горизонт или горизонты тогда непрерывно дополняются новыми битами от блока с данными системы глобального позиционирования и данными карты для поддержания желательной длины горизонта. Горизонт, таким образом, непрерывно обновляется, когда транспортное средство находится в движении.

Контроллерная сеть (CAN) представляет собой систему последовательной шины, специально разработанную для использования в транспортных средствах. Шина данных контроллерной сети обеспечивает обмен цифровыми данными между датчиками, регулирующими компонентами, приводами, управляющими устройствами и т.д. и обеспечивает то, что два или более управляющих устройств могут иметь доступ к сигналам от данного датчика, чтобы использовать их для управляющих компонентов, связанных с ними.

Настоящее изобретение относится к модулю для определения заданных значений v_ref для системы управления транспортным средством, причем модуль схематично показан на фиг. 1.

Модуль содержит устройство ввода, адаптированное для введения, например, водителем транспортного средства заданной скорости v_set, которая является скоростью, затребованной водителем для транспортного средства.

Модуль также содержит блок горизонта для определения горизонта при помощи полученных данных позиционирования и данных карты, составленного из участков маршрута, по меньшей мере, с одной характеристикой для каждого участка; и процессорный блок для вычисления v_ref для систем управления транспортными средствами согласно горизонту в соответствии с правилами, относящимися к категориям, в которые помещены участки в пределах горизонта, таким образом, чтобы v_ref была в диапазоне, ограниченном v_min и v_max, где v_min≤v_set≤v_max, то есть, по существу для выполнения этапов способа, описанных ниже, как этапы B)-E).

Наконец, система управления приспособлена для регулирования транспортного средства в соответствии с этими заданными значениями.

Расчетные значения v_ref для системы управления в транспортном средстве могут, таким образом, изменяться между двумя приведенными выше скоростями v_min и v_max. Когда модуль регулирования прогнозирует внутренний горизонт для скорости транспортного средства, скорость транспортного средства может тогда изменяться в пределах этого диапазона.

В результате, получен модуль, который может использоваться в транспортном средстве для регулирования заданных значений в вычислительно эффективном варианте, и модуль может быть частью системы управления, для которой он предназначен, для регулирования заданных значений или быть автономным модулем, отдельным от системы управления.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, диапазон v_min и v_max устанавливается вручную водителем при помощи указанного устройства ввода. Границы диапазона, предпочтительно, могут быть установлены посредством одной или более кнопок на рулевом колесе или на приборной панели.

Если используется одна кнопка, различные уровни с различными протяженностями диапазона могут проходиться поэтапно посредством повторяющегося нажима на кнопку. Различные ширины диапазона, предпочтительно, представлены на дисплее.

Если вместо этого устройство ввода содержит две кнопки, одна из них используется для установки v_min и другая для установки v_max. Кнопки расположены на устройстве ввода, предпочтительно, вблизи средства ввода заданной скорости v_set.

Входной сигнал может не быть выражен в км/ч, но, например, он может быть выражен уровнями или процентами заданной скорости для устройства автоматического поддержания скорости движения.

В соответствии с примером, водитель задает 80 км/ч, и уровень, и следующее являются примерами уровней:

1: -5 км/ч + 2 км/ч, то есть, v_min составляет v_set -5 км/ч, и v_max составляет v_set + 2 км/ч.

2: -7 км/ч + 4 км/ч, то есть, v_min составляет v_set -7 км/ч, и v_max составляет v_set + 4 км/ч.

3: -10 км/ч + 6 км/ч, то есть, v_min составляет v_set -10 км/ч, и v_max составляет v_set + 6 км/ч.

Если водитель выбирает уровень 1, это означает, что двигатель может выдавать крутящий момент для изменения скорости между 75 и 82 км/ч.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, существует предопределенное количество разных уровней для диапазона v_min и v_max с различными протяженностями диапазона, как в указанном выше примере. Другими словами, v_min и v_max для каждого уровня являются первым и вторым заданными величинами км/ч, соответственно, ниже и выше v_set.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, v_min и v_max для каждого уровня являются первым и вторым заданными процентами, соответственно, ниже и выше v_set. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, границы диапазона изменяются на 2-20%, предпочтительно, на 4-15%, относительно заданной скорости v_set.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, v_min и v_max могут задаваться независимо друг от друга.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, v_min и v_max устанавливаются автоматически посредством вычисления пригодных диапазонов, предпочтительно, вычисленных в модуле.

Такое автоматическое вычисление может быть пригодным, если транспортное средство также имеет адаптивное устройство автоматического поддержания скорости (Автономное интеллектуальное устройство автоматического поддержания скорости движения), которое позволяет установить временной интервал относительно движения транспортного средства вперед, таким образом, также позволяя связать это с указанными выше уровнями. В таких случаях более короткий временной интервал будет связан с уровнем с малым диапазоном скорости, и более длинный временной интервал будет связан с уровнями, которые позволяют большие изменения скорости.

Настоящее изобретение имеет преимущество, заключающееся в том, что диапазон, который наилучшим образом подходит водителю, транспортной ситуации и местности, всегда доступен для транспортного средства. Если автономное интеллектуальное устройство поддержания скорости движения и уровни связаны, предпочтительно, может использоваться одна кнопка для обеих установок. Водитель может самостоятельно воздействовать на систему, которая должна предпочтительно выполнять команды, как указание на режим движения.

Если транспортное средство также оборудовано так называемым замедляющим устройством автоматического поддержания скорости (тормозящим устройством поддержания постоянной скорости), то оно не будет подвергаться влиянию, но будет всегда иметь значение, которое выше, чем данный диапазон.

На фиг. 2 показана блок-схема, которая схематично иллюстрирует этапы способа, для выполнения которого приспособлен модуль. В этом контексте также делается ссылка на одновременно зарегистрированную родственную заявку на патент.

На первом этапе A) определяют горизонт на основе данных позиционирования и данных карты маршрута, составленный из участков маршрута с, по меньшей мере, одной характеристикой для каждого участка. Когда транспортное средство находится в движении, модуль горизонта соединяет биты для формирования горизонта маршрута, причем длина горизонта составляет, в типичном случае, от 1 до 2 км. Блок горизонта отслеживает местоположение транспортного средства и непрерывно дополняет горизонт таким образом, чтобы длина горизонта поддерживалась постоянной. Когда пункт назначения определен и находится в пределах длины горизонта, горизонт, предпочтительно, больше не прибавляется.

Горизонт составлен из участков маршрута, которые имеют одну или более взаимосвязанных характеристик. Горизонт здесь иллюстрируется матричной формой, в которой каждая колонка содержит характеристику для участка. Матрица, покрывающая маршрут на 80 м вперед, может иметь следующую форму:

где первая колонка - длина (dx) каждого участка в метрах, а вторая колонка - градиент в % каждого участка. Матрицу следует рассматривать таким образом, что для 20 метров вперед от настоящего положения транспортного средства градиент составляет 0,2%, после чего следуют 20 метров с градиентом 0,1% и так далее. Величины для участков и градиенты могут не быть выражены в относительных значениях, но могут, вместо этого, быть выражены в абсолютных величинах. Матрица, предпочтительно, имеет векторную форму, но может, вместо этого, иметь структуру указателя в форме пакетов данных и т.п. Существуют различные другие потенциальные характеристики для участков, например, радиус кривизны, дорожные знаки, различные препятствия и т.д.

После этапа А) участки в пределах горизонта размещают в различные категории на этапе B), в котором пороговые значения вычисляются для, по меньшей мере, одной характеристики участков в соответствии с одним или более значений, специфичных для транспортного средства, причем указанные пороговые значения служат граничными значениями для назначения участков в различные категории. В примере, где характеристиками участков являются градиенты, пороговые значения вычисляются для их градиентов. Пороговые значения для соответствующей характеристики вычисляются, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, при помощи одного или более значений, специфичных для транспортного средства, например, текущего передаточного отношения, текущего веса транспортного средства, максимальной кривой вращающего момента двигателя, механического трения и/или сопротивления движению транспортного средства с данной скоростью. Модель транспортного средства в системе управления используется для оценки сопротивления движению с данной скоростью. Передаточное отношение и максимальный крутящий момент являются известными величинами в системе управления транспортного средства, и вес транспортного средства оценивается в оперативном режиме.

Далее приведены примеры пяти различных категорий, в которых могут быть размещены участки, когда градиент участков используется для принятия решения по управлению транспортным средством:

горизонтальная дорога: участок с градиентом 0 ± отклонение.

Крутой подъем: участок со слишком крутым градиентом для транспортного средства для поддержания скорости на текущей передаче.

Плавный подъем: участок с градиентом между отклонением и пороговым значением для крутого подъема.

Крутой спуск: участок с таким крутым наклонным градиентом, что транспортное средство ускоряется градиентом.

Плавный спуск: участок с наклонным градиентом между отрицательным отклонением и пороговым значением для крутого спуска.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, характеристиками участков являются их длина и градиент, и помещение участков в описанные выше категории включает вычисление пороговых значений в форме двух пороговых значений l_min и l_max градиента, где l_min - минимальный градиент для транспортного средства, ускоряемого градиентом спуска, а l_max - максимальный градиент, при котором транспортное средство может поддерживать скорость без переключения передачи при подъеме. Таким образом, транспортное средство может регулироваться в соответствии с градиентом и участком дороги впереди таким образом, что им можно управлять с экономией топлива при помощи устройства автоматического поддержания скорости на холмистой местности. В другом варианте осуществления изобретения характеристиками участков являются их длина и поперечное ускорение, и пороговые значения вычисляются в форме пороговых значений поперечного ускорения, которые классифицируют участки на основе того, какое поперечное ускорение они вызывают. Скорость транспортного средства может затем регулироваться таким образом, что им можно управлять с обеспечением экономии топлива и безопасности дорожного движения относительно изгибов дороги, то есть любое уменьшение скорости перед поворотом будет в максимально возможной степени произведено без использования основных тормозов.

На следующем этапе C) способа характеристики, в этом случае градиент каждого участка сравнивается с расчетными пороговыми значениями, и каждый участок помещается в категорию согласно результатам сравнений.

Вместо этого или в дополнение может применяться, например, подобная классификация на основе радиуса изгиба дороги, посредством чего повороты могут быть классифицированы в связи с тем, какое поперечное ускорение они вызывают.

После каждого участка в пределах горизонта, помещенного в категорию, может быть создан внутренний горизонт для системы управления на основе классификации участков, и горизонт содержит для каждого участка входную скорость v_i, которую должна соблюдать система управления. Изменение скорости, которое затребовано между двумя входными скоростями v_i, линейно изменяется для получения заданных значений v_ref для системы управления, которая осуществляет постепенное увеличение или уменьшение скорости транспортного средства. Линейное изменение скорости приводит к вычислению постепенных изменений скорости, которые должны осуществляться для достижения изменения скорости. Другими словами, линейное изменение приводит к линейному увеличению скорости. Входные скорости v_i, то есть, заданные значения для систем управления транспортными средствами вычисляют на этапе D) в соответствии со способом согласно изобретению в соответствии с горизонтом согласно правилам, относящимся к категориям, в которые помещены участки в пределах горизонта. Все участки в пределах горизонта проходятся непрерывно, и по мере добавления к горизонту новых участков входные скорости v_i регулируются в них как необходимо в пределах диапазона расчетной скорости v_set. V_set является расчетной скоростью, которая задана водителем, и поддержание которой желательно при помощи систем управления транспортного средства при движении в пределах диапазона, когда транспортное средство находится в движении. Как описано выше, диапазон ограничен двумя скоростями v_min и v_max, которые могут быть заданы водителем вручную или установлены автоматически посредством вычисления пригодных диапазонов, предпочтительно, вычисленных в модуле регулирования. Транспортное средство затем регулируется на этапе E) в соответствии с заданными значениями, что в описанном примере означает, что устройство автоматического поддержания скорости в транспортном средстве регулирует скорость транспортного средства в соответствии с заданными значениями.

Специфические значения транспортного средства, такие как текущее передаточное отношение, текущий вес транспортного средства, максимальный вращающий момент двигателя, механическое трение и сопротивление движению транспортного средства с данной скоростью, предпочтительно, определяются процессорным блоком. Пороговые значения, таким образом, могут быть определены на основе состояния транспортного средства в этот момент. Сигналы, необходимые для определения этих величин, могут быть получены из контроллерной сети или могут быть определены соответствующими датчиками.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, характеристиками участков являются их длина и градиент, и процессорный блок приспособлен для вычисления пороговых значений в форме пороговых значений градиента l_min и l_max. Таким образом, скорость транспортного средства может регулироваться в соответствии с волнистостью маршрута для движения в режиме экономии топлива.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, характеристиками участков являются их длина и поперечное ускорение, и процессорный блок приспособлен для вычисления пороговых значений в форме пороговых значений поперечного ускорения. Это означает, что скорость транспортного средства может регулироваться в соответствии с кривизной дороги впереди, и скорость транспортного средства может быть предварительно отрегулирована таким образом, чтобы ненужные торможения и увеличения скорости были минимизированы для экономии топлива.

Блок горизонта, предпочтительно, приспособлен для непрерывного определения горизонта, пока горизонт не превышает запланированного маршрута для транспортного средства, и процессорный блок приспособлен для непрерывного выполнения этапов для вычисления и обновления заданных значений для системы управления на протяжении всей длины внутреннего горизонта. В варианте осуществления изобретения горизонт, таким образом, создается по частям прогрессивно по мере движения транспортного средства по маршруту. Заданные значения для системы управления вычисляются и обновляются непрерывно независимо от того, прибавлены ли новые участки или нет, так как заданные значения, которые будут вычисляться, зависят также от того, как специфические значения транспортного средства изменяются вдоль маршрута.

Различные правила для категорий участков, таким образом, регулируют то, как должна корректироваться входная скорость v_i для каждого участка. Если участок будет размещен в категории "горизонтальная дорога", изменения входной скорости v_i для участка не будут происходить. Управление транспортным средством, таким образом, при удовлетворении требованиям комфорта, задействует уравнение Торричелли, приведенное ниже, для вычисления постоянного ускорения или торможения, которые должны прилагаться к транспортному средству:

v² _slut=v² _i+2·a·s (1)

где v_i - входная скорость для участка, v_slut - скорость транспортного средства в конце участка, а - постоянное ускорение/замедление и s - длина участка.

Если участок находится в категории "крутой подъем" или "крутой спуск", конечная скорость v_slut для участка прогнозируется посредством решения уравнения (2), приведенного ниже:

V² _slut=(a·v² _i+b)·(e^(2·a·s/M)-b)/a (2)

где

a=-C_d·p·A/2 (3)

b=F_track-F_roll-F_a (4)

F_track=(T_eng·i_final·i_gear·M_gear)/r_wheel (5)

F_roll=flatCorr·M·g/1000·(C_rrisoF+C_b·(v_i-v_iso)+C_aF·(v² _i-v² _iso)) (6)

F_a=M·g·sin(arctan(α)) (7)

flatCorr=1/√(1+r_wheel/2,70) (8)

где C_d - коэффициент сопротивления воздуха, p - плотность воздуха, А - самая большая площадь поперечного сечения транспортного средства, F_track - сила, действующая от крутящего момента двигателя в направлении движения транспортного средства, F_roll - сила от сопротивления качению, воздействующего на колеса, F_a - сила, воздействующая на транспортное средство из-за градиента α участка, T_eng - крутящий момент двигателя, i_final - конечная передача транспортного средства, i_gear - текущее передаточное отношение коробки передач, M_gear - эффективность зубчатой передачи, r_wheel - радиус колеса транспортного средства и М - вес транспортного средства.

На участках в категории "крутой подъем" конечная скорость v_slut затем сравнивается с v_min, и если v_slut<v_min, то v_i должна быть увеличена таким образом, чтобы

v_i=min(v_max,v_i+(v_min-v_slut) (9),

иначе изменение v_i не происходит, так как v_slut удовлетворяет требованию нахождения в пределах диапазона для расчетной скорости.

На участках в категории "крутой спуск" конечная скорость v_slut сравнивается с V_max, и если v_slut>v_max, то v_i должна быть уменьшена таким образом, чтобы

v_i=max(v_min,v_i-(v_slut-v_max)) (10),

иначе изменение v_i не происходит, так как v_slut удовлетворяет требованию нахождения в пределах диапазона для расчетной скорости.

Здесь снова используется уравнение (1) Торричелли для вычисления того, возможно ли достижение v_slut с входной скоростью v_i с соблюдением требований комфорта, то есть, с заданным максимальным постоянным ускорением/замедлением. Если это невозможно из-за длины участка, v_i увеличивается или уменьшается таким образом, чтобы могло соблюдаться требование комфорта, то есть, происходило не слишком большое ускорение/замедление.

На участках в категории "плавный подъем" заданное значение v_ref может изменяться между v_min и v_set, когда включен новый участок, то есть, v_min≤v_ref≤v_set. Если v_ref≥V_min, ускорение транспортного средства не осуществляется. Однако если v_ref<v_min, то v_ref применяется к v_min на протяжении участка, или если v_ref>v_set, то v_ref линейно изменяется к v_set посредством уравнения (1). На участках в категории "плавный спуск" v_ref может изменяться между v_set и v_max, когда включен новый участок, то есть, v_set≤v_ref≤v_max, и если v_ref≤V_max, замедление транспортного средства не осуществляется. Однако если v_ref>v_max, то v_ref применяется к V_max на протяжении участка, или если v_ref<v_set, то v_ref линейно изменяется к v_set посредством уравнения (1). Пять указанных выше категорий участков могут быть упрощены до трех посредством удаления категорий "плавный подъем" и "плавный спуск". Категория "горизонтальная дорога" тогда покроет больший диапазон, ограниченный расчетными пороговыми значениями l_min и l_max, то есть, градиент на участке должен быть меньше, чем l_min, если градиент отрицательный, или больше, чем l_max, если градиент положительный.

Когда участок, который следует после участка в пределах горизонта, который находится в категории "плавный подъем" или "плавный спуск", вызывает изменение входных скоростей относительно участков в этих категориях, это может означать, что входные скорости и, следовательно, заданные скорости для системы управления корректируются и становятся более высокими или низкими, чем задано указанными выше правилами для категорий "плавный подъем" или "плавный спуск". Таким образом, это применяется, когда входные скорости для участков корректируются согласно последующим участкам.

Все запрошенные изменения скорости, таким образом, осуществляются линейно посредством уравнения (1) Торричелли таким образом, что они происходят с соблюдением требований комфорта. Таким образом, общее правило требует не увеличивать заданную скорость v_ref на подъеме, так как любое возможное увеличение скорости v_ref должно иметь место прежде, чем подъем начинается, если транспортным средством следует управлять в экономичном режиме. По этой же причине, заданная скорость v_ref не должна быть снижена на спуске, так как любое возможное уменьшение скорости v_ref должно иметь место перед движением на спуске.

Благодаря непрерывному прохождению через все участки в пределах горизонта, можно определять внутренний горизонт, который определяет прогнозируемые входные значения v_i для каждого участка. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, этап A) выполняется непрерывно, пока горизонт не превышает запланированного маршрута для транспортного средства, и этапы B)-E) выполняются непрерывно для полной длины горизонта. Горизонт обновляется, предпочтительно, по частям и имеет, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, не такую же непрерывность его обновления, как на этапах B)-E). Внутренний горизонт обновляется непрерывно по мере добавления к горизонту новых участков, например, два-три раза в секунду. Непрерывное прохождение участков в пределах горизонта включает непрерывное вычисление входных величин v_i для каждого участка, и вычисление входной величины v_i может вызывать необходимость изменения входных значений как вперед, так и назад в пределах внутреннего горизонта. Где, например, прогнозируемая скорость на участке находится вне заданного диапазона, необходимо скорректировать скорость на предыдущих участках.

На фиг. 3 показан внутренний горизонт относительно маршрута. Внутренний горизонт непрерывно перемещается вперед, как обозначено показанным пунктиром перемещающимся вперед внутренним горизонтом. На фиг. 4 показан пример внутреннего горизонта, в котором различные участки помещены в категории. На схеме "LR" относится к "горизонтальной дороге", "GU" к "плавному подъему", "SU" к "крутому подъему" и "SD" к "крутому спуску". Первоначально скорость составляет v₀, и если она не равна v_set, заданные значения линейно изменяются от v₀ до v_set с соблюдением требований комфорта в соответствии с уравнением (1) Торричелли, поскольку категория соответствует "горизонтальной дороге". Следующий участок представляет собой "плавный подъем", и изменение v_ref не осуществляется, пока v_min≤v_ref≤v_set, поскольку ускорение на этом участке не должно осуществляться. Следующий участок представляет собой "крутой подъем", при этом конечная скорость V₃ для него прогнозируется посредством формулы (2), и, таким образом, V₂ должна быть увеличена, если V₃<V_min в соответствии с формулой (9). Следующий участок представляет собой "горизонтальную дорогу", при этом v_ref изменяется до v_set с ограничением требований комфорта согласно уравнению (1) Торричелли. Затем следует участок, который является "крутым спуском", при этом конечная скорость V₅ прогнозируется посредством формулы (2), и V₄ должна быть уменьшена, если v₅>V_max в соответствии с формулой (10). Как только скорость изменена в обратном направлении во внутреннем горизонте, остающиеся скорости в обратном направлении во внутреннем горизонте корректируются для дополнительной выдачи скорости вперед. При каждом изменении скорости, которое должно быть произведено, согласно способу, соответствующему изобретению, посредством уравнения (1) Торричелли вычисляется, возможно ли достижение изменения скорости с соблюдением требований комфорта. В противном случае, входная скорость для участка корректируется таким образом, чтобы удовлетворялись требования комфорта.

Настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами его осуществления. Могут использоваться различные альтернативы, модификации и эквиваленты. Приведенные выше варианты осуществления изобретения не ограничивают объем изобретения, который определен прилагаемой формулой изобретения.

1. Модуль для определения заданных значений v_ref скорости для систем управления транспортными средствами, содержащий устройство ввода, выполненное с возможностью ввода, например, водителем транспортного средства, заданной скорости v_set, которая является скоростью, требуемой водителем транспортного средства, отличающийся тем, что он содержит:
блок горизонта, выполненный с возможностью определения горизонта при помощи полученных данных позиционирования и данных карты маршрута, составленного из участков маршрута, по меньшей мере, с одной характеристикой для каждого участка; и
процессорный блок, выполненный с возможностью вычисления v_ref для систем управления транспортным средством согласно горизонту в соответствии с правилами, относящимися к категориям, в которые помещены участки в пределах горизонта, таким образом, чтобы v_ref была в диапазоне, ограниченном v_min и v_max, где v_min≤v_set≤v_max; при этом система управления регулирует транспортное средство в соответствии с этими заданными значениями.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что диапазон v_min и v_max задается вручную водителем при помощи устройства ввода.

3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что имеется заданное количество разных уровней для диапазона v_min и v_max с различными протяженностями диапазона.

4. Модуль по п.3, отличающийся тем, что v_min и v_max для каждого уровня являются первым и вторым заданными количествами км/ч, соответственно, ниже и выше указанной v_set.

5. Модуль по п.3, отличающийся тем, что v_min и v_max для каждого уровня являются первым и вторым заданными процентными отношениями, соответственно, ниже и выше указанной v_set.

6. Модуль по п.1, отличающийся тем, что диапазон v_min и v_max устанавливается автоматически посредством вычисления пригодных диапазонов, предпочтительно, вычисленных в модуле регулирования.

7. Модуль по п.6, отличающийся тем, что ширина диапазона между v_min и v_max регулируется автоматически в соответствии с заданным временным интервалом относительно транспортного средства впереди таким образом, чтобы ширина диапазона была меньшей для короткого временного интервала и большей для большего временного интервала.

8. Модуль по п.1, отличающийся тем, что процессорный блок выполнен с возможностью вычисления пороговых значений для, по меньшей мере, одной характеристики участков в соответствии с указанной одной или более специфических значений транспортного средства, причем пороговые значения служат граничными значениями для назначения участков в различные категории; сравнения, по меньшей мере, одной характеристики каждого участка с расчетными пороговыми значениями и помещения каждого участка в категории в соответствии с результатами сравнений.

9. Модуль по п.8, отличающийся тем, что специфические значения транспортного средства определяются текущим передаточным отношением, текущим весом транспортного средства, кривой максимального крутящего момента двигателя, механическим трением и/или сопротивлением движению транспортного средства с данной скоростью.

10. Модуль п.8 или 9, отличающийся тем, что характеристиками участков являются их длина и градиент, и процессорный блок выполнен с возможностью вычисления пороговых значений в форме пороговых значений градиента l_min и l_max.

11. Модуль по п.8 или 9, отличающийся тем, что характеристиками участков являются их длина и поперечное ускорение, и процессорный блок выполнен с возможностью вычисления пороговых значений в форме пороговых значений поперечного ускорения.

12. Модуль по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что топологические данные определяются с использованием системы глобального позиционирования.

13. Модуль по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что блок горизонта выполнен с возможностью непрерывного определения горизонта, пока горизонт не превышает запланированный маршрут для транспортного средства, и непрерывного осуществления этапов для вычисления и обновления заданных значений для системы управления на протяжении всей длины горизонта.