СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОДДЕРЖАНИЯ СКОРОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD AND DEVICE FOR CONTROL OVER AUTOMATIC CARRIER SPEED MAINTENANCE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу управления системой автоматического поддержания скорости согласно преамбуле п.1 прилагаемой формулы изобретения. Изобретение также относится к системе автоматического поддержания скорости транспортного средства, предназначенной для такого способа управления системой автоматического поддержания скорости согласно преамбуле п.8 прилагаемой формулы изобретения.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе, компьютерному программному продукту и запоминающей среде компьютера, при этом все из перечисленного предназначено для применения с компьютером для осуществления упомянутого способа.
Уровень техники:
Транспортные средства, такие как легковые, грузовые, буксирные автомобили и автобусы часто оснащают так называемой системой автоматического поддержания скорости, также называемой автоматической системой поддержания заданной скорости для автоматического управления скоростью транспортного средства. Такая система автоматического поддержания скорости содержит определенное средство, такое как датчик скорости для контроля действительной скорости автомобиля. Система автоматического поддержания скорости сравнивает действительную скорость автомобиля с заданной скоростью. Заданная скорость, например, может быть введена в систему автоматического поддержания скорости в качестве преобладающей действительной скорости автомобиля при приведении в действие водителем переключателя настройки. Система автоматического поддержания скорости генерирует сигнал ошибки путем сравнения действительной скорости автомобиля с заданной скоростью. Сигнал ошибки затем используют, например, для управления исполнительным механизмом, связанным с топливным насосом или дроссельной заслонкой двигателя для изменения частоты вращения двигателя до тех пор, пока сигнал ошибки преимущественно не будет равен нулю, т.е. действительная скорость автомобиля не будет соответствовать заданной скорости.
В ЕР 1439976 и US 6990401 описаны два известных из уровня техники примера системы автоматического поддержания скорости. В данном случае системой автоматического поддержания скорости является система автоматического поддержания скорости с прогнозированием, в которой используются данные о текущем положении автомобиля и будущем рельефе дороги, например величинах приближающегося уклона или подъема дороги с целью регулировки открытия дроссельной заслонки таким образом, чтобы повысить эффективность использования топлива.
задан
завыш
завыш
предельн
задан
задан
предельн
Одним из недостатков известных из уровня техники систем автоматического поддержания скорости являются излишние переключения на более низкую передачу, которые могут происходить при определенных условиях движения автомобиля. Три примера таких условий движения автомобиля представлены на фиг.1-3. На каждой из них проиллюстрирован типичный пример профиля 1, 21 и 31 участка дороги, в условиях которого могут происходить излишние переключения на более низкую передачу. Профиль 1 участка дороги на фиг.1 соответствует спуску по склону, за которым следует подъем по склону. Верхняя кривая 2 показывает, как изменяется скорость автомобиля при движении по упомянутому профилю участка дороги 1, и установленная в системе автоматического поддержания скорости заданная скорость V. В проиллюстрированном примере устанавливают максимальную допустимую завышенную скорость V, когда функция торможения системы автоматического поддержания скорости приводит в действие вспомогательные тормоза и(или) рабочие тормоза автомобиля во избежание превышения завышенной скорости V при спуске по склону. В преобладающих условиях движения автомобиля включается определенная передача трансмиссии автомобиля, и определяется более низкая предельная скорость V автомобиля при переключении на более низкую передачу (при более высоком передаточном отношении). Упомянутой включенной передачей может являться прямая передача или передача, на которой крутящий момент передается посредством пар зубчатых колес в трансмиссии (коробке передач). Как показано на фиг.1, когда автомобиль находится в положении А, он ускоряется и после прохождения положения А достигает скорости, несколько превышающей заданную скорость V. Когда автомобиль находится в положении В, начинается подъем по склону, и скорость автомобиля снижается. В проиллюстрированном примере склон является таким крутым, что доступной тяговой мощности автомобиля недостаточно для поддержания заданной скорости V при текущей включенной передаче. В положении С скорость автомобиля снижается до упомянутой скорости V, и происходит переключение на более низкую передачу. В проиллюстрированном примере в результате переключения на более низкую передачу скорость автомобиля начинает увеличиваться. Недостатком этой системы является потеря эффективности использования топлива из-за прерывания тяговой мощности во время переключения на более низкую передачу. Потеря эффективности использования топлива станет еще большей, если переключением на более низкую передачу является переключение на более низкую передачу с прямой передачи, поскольку движение с включенной прямой передачей является более эффективным с точки зрения использования топлива по сравнению с передачей, на которой крутящий момент передается посредством пар зубчатых колес.
В примерах, проиллюстрированных на фиг.2 и 3, показаны соответствующие переключения на более низкую передачу С в условиях еще двух различных возможных профилей 21 и 31 участка дороги. Профиль 21 участка дороги начинается с горизонтального отрезка, за которым следует подъем по склону. Профиль 31 участка дороги начинается с пологого подъема по склону, за которым следует подъем по склону.
В основу настоящего изобретения положена задача дополнительного усовершенствования такой системы автоматического поддержания скорости, в которой для регулирования скорости автомобиля используются данные о текущем положении автомобиля и будущем рельефе дороги.
Раскрытие изобретения
Соответственно, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа автоматического поддержания скорости, позволяющего избегать излишних переключений на более низкую передачу при подъемах по склону. Решение этой задачи достигнуто посредством упомянутого во вводной части способа, который охарактеризован в независимом п.1 формулы настоящего изобретения. Решение задачи изобретения также достигнуто посредством упомянутой во вводной части системы, которая охарактеризована в независимом п.8 формулы настоящего изобретения.
В изобретении предложен способ управления системой автоматического поддержания скорости транспортного средства (далее - автомобиля). Способ включает, без ограничения, стадии:
движения автомобиля с приведенной в действие системой автоматического поддержания скорости, установленной для поддержания заданной скорости автомобиля,
определения текущего условия движения автомобиля, которое включает по меньшей мере данные о текущем положении автомобиля, текущее включенное передаточное отношение, доступные передаточные отношения, текущую скорость автомобиля, максимальный доступный тяговый крутящий момент и рельеф дороги на приближающемся участке, представляющем собой очередной (следующий далее) приближающийся подъем по склону,
исходя из текущего условия движения автомобиля, прогнозирования переключения на более низкую передачу в приближающемся положении автомобиля на приближающемся подъеме по склону вследствие снижения скорости автомобиля и выбора по меньшей мере одного действия, позволяющего отсрочить или избежать переключения на более низкую передачу,
управления системой автоматического поддержания скорости в соответствии с выбранным действием.
Согласно первому альтернативному варианту осуществления изобретения упомянутое действие включает:
временное снижение предельной скорости при переключении на более низкую передачу для текущей включенной передачи на заданную возможную величину до сниженной предельной скорости при переключении на более низкую передачу.
Согласно одному из дополнительных вариантов осуществления изобретения упомянутое действие дополнительно включает:
прогнозирование возможности достаточно отсрочить или избежать переключения на более низкую передачу,
если согласно прогнозу переключение на более низкую передачу невозможно достаточно отсрочить или избежать, упомянутое временное снижение предельной скорости при переключении на более низкую передачу, и,
исходя из текущего условия движения автомобиля, дополнительное вычисление наименьшей скорости автомобиля в первом положении, в котором автомобиль начинает замедлять движение при подъеме по склону и можно достаточно отсрочить или избежать переключения на более низкую передачу,
исходя из текущего условия движения автомобиля, управление системой автоматического поддержания скорости с тем, чтобы во время приближения автомобиля к первому положению увеличивать скорость автомобиля до упомянутой наименьшей скорости, когда автомобиль с течением времени достигает первого положения.
В другом варианте осуществления изобретения упомянутое действие включает:
исходя из текущего условия движения автомобиля, вычисление наименьшей скорости автомобиля в первом положении, в котором автомобиль начинает замедлять движение при подъеме по склону и переключение на более низкую передачу может быть отсрочено или избегнуто,
исходя из текущего условия движения автомобиля, управление системой автоматического поддержания скорости с тем, чтобы во время приближения автомобиля к первому положению увеличивать скорость автомобиля до упомянутой наименьшей скорости, когда автомобиль с течением времени достигает первого положения.
В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения увеличение скорости автомобиля до упомянутой наименьшей скорости автомобиля допускается только, если разность между заданной скоростью и наименьшей скоростью автомобиля является меньшей, чем заданная величина.
В изобретении также предложена система автоматического поддержания скорости автомобиля, в которую входит (без ограничения) блок управления, водительский интерфейс ввода, устройство определения положения автомобиля, устройство определения рельефа дороги. Упомянутая система отличается тем, что блок управления служит для выполнения упомянутых стадий способа согласно первому варианту осуществления.
Дополнительные выгодные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, зависящих от п.1.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на сопровождающие его чертежи, на которых в качестве примеров показаны дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения, а также технические предпосылки, и на которых:
на фиг.1-3 схематически показаны диаграммы скорости автомобиля и соответствующие примеры условий движения, при этом на диаграммах скорости проиллюстрирована известная из техники система автоматического поддержания скорости,
на фиг.4-9 - диаграммы скорости автомобиля и соответствующие примеры условий движения, при этом на диаграммах скорости проиллюстрирована система автоматического поддержания скорости согласно различным вариантам осуществления изобретения,
на фиг.10 - один из вариантов осуществления изобретения, примененного в компьютерной среде.
Описание осуществления изобретения
Системой автоматического поддержания скорости для автоматического управления скоростью автомобиля может быть оснащен известный из техники автомобиль. Система автоматического поддержания скорости содержит блок управления для непрерывной обработки входящих сигналов и доставки выходных сигналов, например, блоку управления движением для управления двигательным агрегатом, а также блоку управления торможением, если он установлен, для управления тормозными устройствами автомобиля с целью поддержания заданной скорости. Тормозными устройствами может являться рабочий тормоз, и(или) вспомогательный тормоз, и(или) электродвигатель/генератор (если, например, автомобиль оснащен гибридной двигательной системой). Система автоматического поддержания скорости дополнительно содержит по меньшей мере водительский интерфейс ввода. Блок управления служит для выполнения стадий описанных ниже функций согласно изобретению с использованием данных о текущем условии движения автомобиля.
Блок управления движением может служить для управления двигательным агрегатом, представляющим собой по меньшей мере двигательный агрегат, с возможностью передачи приводного усилия соединенный с ведомыми колесами посредством автоматической механической трансмиссии (АМТ). Когда АМТ находится в автоматическом режиме, во время движения автомобиля автоматически выбирается (из нескольких передач) и включается наиболее приемлемая передача.
задан
задан
завыш
завыш
завыш
задан
задан
завыш
задан
Система автоматического поддержания скорости установлена на режим поддержания заданной скорости V. Она может устанавливаться водителем. Соответственно, блок управления в системе автоматического поддержания скорости обеспечивает поддержание заданной скорости V. Водителем также может быть установлена максимальная завышенная скорость V автомобиля, чтобы блок управления инициировал торможение автомобиля, если скорость автомобиля приближается к завышенной скорости V. Эта функция известна как таковая и также называется системой автоматического поддержания скорости автомобиля с функцией торможения. Для системы автоматического поддержания скорости может быть установлена максимальная завышенная скорость V, по меньшей мере равная заданной скорости V автомобиля или превышающая заданную скорость V автомобиля. В описанных далее вариантах осуществления изобретения завышенная скорость V превышает заданную скорость V.
В одном из вариантов осуществления изобретения блок управления в системе автоматического поддержания скорости запрограммирован на движение автомобиля с приведенной в действие системой автоматического поддержания скорости и выполнение следующих стадий:
задан
движения автомобиля с приведенной в действие системой автоматического поддержания скорости, установленной для поддержания заданной скорости V автомобиля,
определения текущего условия движения автомобиля, которое включает по меньшей мере текущее положение А автомобиля, текущее включенное передаточное отношение, доступные передаточные отношения, текущую скорость автомобиля, максимальный доступный тяговый крутящий момент и рельеф дороги на приближающемся участке, представляющем собой очередной приближающийся подъем по склону,
исходя из текущего условия движения автомобиля, прогнозирования переключения на более низкую передачу в приближающемся положении С автомобиля на приближающемся подъеме по склону вследствие снижения скорости автомобиля и выбора по меньшей мере одного действия, позволяющего отсрочить или избежать переключения на более низкую передачу,
управления системой автоматического поддержания скорости в соответствии с выбранным действием.
Соответственно, при нахождении автомобиля в положении А прогнозируется приближающееся переключение на более низкую передачу на приближающемся подъеме по склону и выбирается действие с целью отсрочить или избежать переключения на более низкую передачу. Этим способом можно по меньшей мере отсрочивать или полностью предотвращать излишнее переключение на более низкую передачу во время подъема по склону. Когда текущей включенной передачей является прямая передача, экономится топливо, если может быть увеличено время движения с включенной прямой передачей. Когда текущей включенной передачей является передача, на которой крутящий момент передается посредством пар зубчатых колес, экономится топливо, если можно избежать переключения на более низкую передачу.
На фиг.4 показан такой же спуск по склону, за которым следует подъем по склону, как на фиг.1. Регулирование скорости также осуществляется, как описано в примере, проиллюстрированном на фиг.1. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения упомянутое действие включает:
снижен. предельн
временное снижение предельной скорости при переключении на более низкую передачу для текущей включенной передачи на заданную возможную величину до сниженной предельной скорости V при переключении на более низкую передачу.
снижен. предельн
предельн
предельн
снижен. предельн
снижен. предельн
На фиг.4 сниженная предельная скорость при переключении на более низкую передачу обозначена линией V. Видно, что в этом проиллюстрированном примере сниженная предельная скорость при переключении на более низкую передачу является меньшей, чем прогнозируемая скорость 42 автомобиля при подъеме по склону. Поскольку сниженная предельная скорость при переключении на более низкую передачу является меньшей, чем прогнозируемая скорость автомобиля, в положении С не происходит переключение на более низкую передачу. Разность между прогнозируемой скоростью автомобиля и сниженной предельной скоростью при переключении на более низкую передачу может быть задана предварительно. Эта разность может зависеть, например, от конфигурации двигательного агрегата, сопротивления автомобиля движению при подъеме по склону и кпд двигателя в интервале от нормальной скорости при переключении на более низкую передачу и сниженной скорости при переключении на более низкую передачу (если кпд двигателя должен резко снизиться, не имеет смысла снижать частоту вращения двигателя, поскольку это повлечет дополнительный расход топлива). Величина снижения скорости при переключении на более низкую передачу может зависеть, например, от расчетного времени работы двигателя с меньшей частотой вращения, чем упомянутая (обычная) предельная скорость V при переключении на более низкую передачу. Типичная разность между скоростью V и скоростью V может составлять 100 об/мин. Сниженная скорость при переключении на более низкую передачу может соответствующим образом использоваться применительно к профилям 21 и 31 участков дороги. Это проиллюстрировано на фиг.6 применительно к профилю 21 и на фиг.8 применительно к профилю 31. Соответственно, в вариантах осуществлении, показанных на фиг.6 и 8, соответствующая скорость V используется, как на фиг.4.
В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения упомянутое действие может в качестве альтернативы включать:
исходя из текущего условия движения автомобиля, вычисление наименьшей скорости автомобиля в первом положении В, в котором автомобиль начинает замедлять движение при подъеме по склону и переключение на более низкую передачу может быть отсрочено или избегнуто,
исходя из текущего условия движения автомобиля, управление системой автоматического поддержания скорости с тем, чтобы во время приближения автомобиля к первому положению В увеличивать скорость автомобиля до упомянутой наименьшей скорости, когда автомобиль с течением времени достигает первого положения В.
подъем
предельн
подъем
подъем
подъем
подъем
подъем
подъем
подъем
Этот вариант осуществления проиллюстрирован на фиг.5, где кривая 52 скорости автомобиля идентична кривым 42 и 2 скорости автомобиля на фиг.4 и 1 соответственно. Кривая 55 скорости автомобиля соответствует кривой скорости автомобиля, когда, исходя из текущих условий движения автомобиля, прогнозируется, что, если автомобиль пройдет положение В на минимальной скорости V, подъем по склону может быть преодолен без снижения скорости автомобиля до скорости ниже скорости V. Этим способом можно избежать переключения на более низкую передачу в положении С. Как показано на фиг.5, если, например, в положении А прогнозируется, что для того, чтобы избежать переключения на более низкую передачу, в положении В необходима минимальная скорость V, автомобиль соответствующим образом ускоряется между положениями А и В, чтобы достигнуть скорости V в положении В. Для определения минимальной скорости V автомобиля может применяться моделирование с использованием текущего положения автомобиля в качестве исходных данных. Если текущее положение автомобиля указывает, что переключения на более низкую передачу невозможно избежать или достаточно отложить его, и эффективность использования топлива станет ниже, чем в случае, когда автомобиль не разгоняется до скорости V, блок управления может быть запрограммирован на регулирование скорости автомобиля согласно кривой 52, то есть ускорение до скорости V не осуществляется. Скорость V может соответствующим образом использоваться применительно к профилям 21 и 31 участков дороги. Это проиллюстрировано на фиг.7 применительно к профилю 21 и на фиг.9 применительно к профилю 31. Соответственно, в вариантах осуществлении, показанных на фиг.6 и 8, соответствующая скорость V используется, как на фиг.5.
В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения блок управления может быть запрограммирован на комбинирование действий, описанных со ссылкой на фиг.4 и 5, или на фиг.6 и 7, или на фиг.8 и 9. Соответственно, блок управления может быть запрограммирован на:
прогнозирование возможности достаточно отсрочить или избежать переключения на более низкую передачу,
если согласно прогнозу переключение на более низкую передачу невозможно достаточно отсрочить или избежать, упомянутое временное снижение предельной скорости при переключении на более низкую передачу, и,
исходя из текущего условия движения автомобиля, дополнительное вычисление наименьшей скорости автомобиля в первом положении автомобиля, в котором автомобиль начинает замедлять движение при подъеме по склону и можно достаточно отсрочить или избежать переключения на более низкую передачу,
исходя из текущего условия движения автомобиля, управление системой автоматического поддержания скорости с тем, чтобы во время приближения автомобиля к первому положению увеличивать скорость автомобиля до упомянутой наименьшей скорости, когда автомобиль с течением времени достигает первого положения.
подъем
Временное снижение скорости при переключении на более низкую передачу является более эффективным с точки зрения использования топлива, чем увеличение скорости автомобиля до наименьшей скорости V. Соответственно, сначала прогнозируется, будет ли достаточно временного снижения скорости при переключении на более низкую передачу, и, если это не так, могут осуществляться оба действия.
подъем
задан
подъем
подъем
завыш
В другом варианте осуществления изобретения увеличение скорость автомобиля до упомянутой наименьшей скорости V допускается только, если разность между заданной скоростью V и наименьшей скоростью V автомобиля является меньшей, чем заданная величина. Блок управления может быть дополнительно запрограммирован на запрет скорости V, превышающей заданную величину, такую как, например, завышенная скорость V.
предельн
В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения временное снижение предельной скорости при переключении на более низкую передачу для текущей включенной передачи действует во время подъема по склону, то есть, например, от положения В и до вершины (не показанной) или до положения, в котором скорость автомобиля снова начинает увеличиваться, и частота вращения двигателя возрастает до величины, превышающей скорость V.
подъем
В одном из дополнительных вариантов осуществления автомобиль может быть оснащен адаптивной системой автоматического поддержания скорости (АСС). АСС определяет, не находится ли впереди другой автомобиль в относительной близости, например, при одном из упомянутых выше условий движения автомобиля. Блок управления может быть запрограммирован не инициировать увеличение скорости автомобиля до упомянутой наименьшей скорости V согласно одному из рассмотренных выше вариантов осуществления, если АСС определяет, что впереди в относительной близости находится другой автомобиль.
На фиг.10 показано устройство 500 согласно одному из вариантов осуществления изобретения, содержащее энергонезависимую память 520, процессор 510 и память 560 с оперативной записью и считыванием. Память 520 имеет первую область 530, в которой хранится компьютерная программа для управления устройством 500. Компьютерной программой для управления устройством 500, хранящейся в области 530 памяти, может являться операционная система.
Устройство 500 может помещаться, например, в блоке управления, таком как упомянутый выше блок в упомянутой системе автоматического поддержания скорости. Блоком 510 обработки данных может являться, например, микрокомпьютер.
Память 520 также имеет вторую область 540, в которой хранится программа управления автоматической системой поддержания скорости согласно изобретению. В одном из альтернативных вариантов осуществления программа управления автоматической системой поддержания скорости хранится в отдельной энергонезависимой запоминающей среде (средстве) 550, такой как, например, компакт-диск или полупроводниковая память со сменными дисками. Программа может храниться в выполнимой форме или в сжатом виде.
Когда далее указано, что блок 510 обработки данных выполняет конкретную функцию, должно быть ясно, что блок 510 обработки данных выполняет конкретную часть программы, хранящейся в памяти 540, или конкретную часть программы, хранящейся в энергонезависимой среде 550 для записи.
Блок 510 обработки данных рассчитан на обмен данными с памятью 550 посредством шины 514 данных. Блок 510 обработки данных также рассчитан на обмен данными с памятью 520 посредством шины 512 данных. Кроме того, блок 510 обработки данных рассчитан на обмен данными с памятью 560 посредством шины 511 данных. Блок 510 обработки данных также рассчитан на обмен данными с портом 590 данных путем использования шины 515 данных.
Предложенный в настоящем изобретении способ может быть осуществлен блоком 510 обработки данных, который выполняет программу, хранящуюся в памяти 540, или программу, хранящуюся в энергонезависимой среде 550 для записи.
Изобретение не следует считать ограниченным описанными выше вариантами осуществления и предполагается ряд дополнительных вариантов и усовершенствований, входящих в объем следующей далее формулы изобретения.