Система и способ контроля скорости автомобиля, автомобиль с системой контроля скорости
VEHICLE SPEED CONTROL SYSTEM AND METHOD, VEHICLE WITH SPEED CONTROL SYSTEM

Группа изобретений относится к системам управления дорожными транспортными средствами.
В настоящее время в автомобилях для управления скоростью используются системы круиз-контроля (СКК) как адаптивные, так и неадаптивные. Неадаптивные имеют возможность поддержания заданной водителем скорости или ограничения максимальной заданной водителем скорости. Адаптивные системы, кроме того, позволяют выдерживать заданное расстояние от впереди идущих автомобилей, останавливаться при остановке впереди идущего автомобиля, возможны и некоторые другие функции.
На фиг. 1 приведена блок-схема одного из вариантов известных из предшествующего заявленной группе изобретений уровня техники пассивной системы круиз-контроля, в состав которой входят: пульт управления (ПУ), блок управления (БУ), блок электропривода (БЭ), датчик скорости автомобиля (ДС), электронный блок управления (ЭБУА) автоматической коробкой переключения передач (АККП) и выключатель системы круиз-контроля (ВЫК).
ВЫК - производит включение или выключение системы круиз-контроля;
тp
max
ПУ - с помощью него водитель задает значения необходимой скорости V или(и) значение максимальной скорости V, увеличивает или уменьшает заданную скорость, возвращается к ранее заданной скорости;
БУ - обеспечивает расчет и формирование управляющих сигналов для управления дроссельной заслонки, педалью акселератора, тормозной системой и автоматической коробкой передач.
Известна система контроля движения транспортного средства, включающая контроллер, запрограммированный, чтобы в ответ на превышение транспортным средством порогового значения скорости, уменьшать крутящий момент на выходном валу силовой передачи на основании параметра комфорта торможения, так что скорость становится меньше порогового значения, причем контроллер также запрограммирован, чтобы в ответ на сигнал, указывающий расстояние между транспортным средством и объектом, и скорость, превышающую другое пороговое значение, продиктованное данным расстоянием, приводить в действие тормозную систему на основании параметра комфорта торможения, из условия, чтобы скорость становилась меньшей, чем другое пороговое значение (RU 2699325 25.02.2016). Данная система не применима при движении транспортного средства с высокой скоростью.
Известна система контроля движения транспортного средства, включающая навигационное устройство для обнаружения параметров местности, в которой находится транспортное средство, датчик акселератора, микропроцессор, запрограммированный на определение характеристик движения так, чтобы движение изменялось в соответствии с изменениями параметров местности, устройство управления в соответствии с характеристиками движения, определенными микропроцессором (GB 2319635 А 18.01.2000). Данная система недостаточно эффективно реагирует на колебания скорости и не обеспечивает эффективный ее контроль.
Известна навигационная система для автотранспортного средства, содержащая блок ввода, определяющего максимальное время в пути для поездки из первого местоположения во второе местоположение, блок определения местоположения для определения текущего местоположения транспортного средства, блок вывода команд движения, которые соответствуют текущей позиции транспортного средства, центральный процессор, соединенный с модулем ввода, модулем определения положения, модулем вывода и выполненный с возможностью вычисления маршрута между первым местоположением и вторым местоположением со ссылкой на картографические данные, содержащие информацию для определения прогнозируемого расхода топлива для маршрута, чтобы максимальное время в пути не превышалось, а ожидаемый расход топлива был минимальным (US 2005055157 А1, 10.03.2005). Данная система не в достаточной степени обеспечивает гибкий контроль скорости в реальном времени.
Ближайшим аналогом предлагаемой группы изобретений можно считать систему контроля движения и метод ее применения по US 2005055157 А1, 10.03.2005.
Технической проблемой является контроль скорости транспортного средства в реальном времени, время реакция навигационной системы на изменение параметров движения, своевременность коррекции скорости транспортного средства.
Существующие системы контроля скорости не всегда способны обеспечить надлежащий своевременный контроль в связи с высокими скоростями современных дорожных транспортных средств.
Предлагается группа изобретений, включающая способ управления скоростью автомобиля, система управления скоростью автомобиля, позволяющая осуществить этот способ, автомобиль, оснащенный системой управления скоростью.
Система управления скоростью автомобиля (фиг. 2) включает СКК и водительский интерфейс ввода, причем СКК содержит ПУ, БУ, ДС, также включает блок формирования управляющих сигналов (БФУС), присоединенный к СКК, БФУС (фиг. 3) состоит из приемного устройства системы геопозиционирования (ПР1), приемо-передающего устройства системы мобильной связи (ПРМ), модуля навигационной программы (МНП) и модуля формирования управляющих параметров для системы круиз контроля (МФУП), причем ПР1 и ПРМ подключены к МНП, МНП подключен к МФУП, МФУП подключен к СКК, а именно к БУ, ПУ и ДС, в МНП установлена навигационная программа, выполненная с возможностью получения информации от ПР1 и ПРМ в реальном времени для передачи в МФУП, который выполнен с возможностью формирования управляющих сигналов.
Данная система устанавливается на автомобиль.
max
тp
тек
тp
max
pi
pi
max
тp
maxi
тpi
pi
max
тp
pi
max
maxi
pi
pi
тp
тpi
pi
pi
max
maxi
max
pi
Предлагаемый способ управления скоростью автомобиля включает задание максимальной скорости V или требуемой скорости V для системы круиз контроля, измерение текущей скорости автомобиля V, формирование и подачу системой круиз-контроля управляющих сигналов для поддержания заданной V или для не превышения V на узлы управления двигателем, а именно, дроссельную заслонку двигателя внутреннего сгорания или на устройство, регулирующее напряжение на электромоторах, и тормозную систему автомобиля. При осуществлении способа контроля скорости автомобиля принимают сигналы от спутниковых систем геопозиционирования, запускают навигационную программу, получают по мобильной системе связи необходимую информацию для работы навигационной программы, строят с помощью навигационной программы маршрут следования с учетом карт местности, определяют разрешенные скорости V сразу на всех n участках маршрута, причем i меняется от 1 до n или по мере продвижения автомобиля по маршруту определяют с помощью навигационной программы местоположение автомобиля и разрешенную в данном месте скорость V, изменяют на каждом n-м участке маршрута значения задаваемых для системы круиз контроля параметров максимальную скорость V или требуемую скорость V, то есть определяют V и V для данных координат автомобиля, для этого сравнивают V с V или с V, и если V<V, то V=V, если V<V то V=V, если V≥V, то V=V, если V≥Vтр, то VTpi=VTp.
maxi
тpi
p(i+1)
p(i+1)
maxi
p(i+1)
тpi
тopт(i,k)
торм1(i,k)
тек
тек
торм(i,k)
торм1(i,k)
торм(i,k)
торм1(i,k)
тек
торм(i,k)
maxi
торм(i,k)
maxi
порi
тек
торм1(i,k)
тpi
тpi
порi
Также при осуществлении способа контроля скорости автомобиля сравнивают V или V с V, и если (V-V)<0 или (V-V)<0, то принимается решение о торможении автомобиля, для чего определяется точка на маршруте, где начнется торможение S или S (k - количество последующих после (i)-гo участка участков маршрута на которых необходимо непрерывно снижать скорость), для этого в реальном времени с периодом достаточном для плавного и эффективного торможения (например 0,1 сек.) вычисляют расстояние от текущей точки нахождения автомобиля до точки начала (i+k+1) участка маршрута S(t), сравнивают S(t) с S или с S, вычисляют расстояние S или S, и если выполняется условие S(t)≤S, то параметру V на маршруте на протяжении расстояния S присваивается значение  то есть V=V(t), если выполняется условие S(t)≤S, то параметру V присваивается значение  то есть V=V(t).
торм(i,k)
торм1(i,k)
p(i+j)
р(i+j+1)
Также при осуществлении способа контроля скорости автомобиля расстояние S или S вычисляют следующим образом. Определяют участки маршрута, на которых скорость V>V (j=, для каждого из этих (n-i+1) участков определяют расстояние торможения  или  по  следующим формулам
=(-)/(+
или =(-)/(+, где  например равно 0,5  сравнивают  или , выделяют k  участков следующих подряд за (i)-м участком, у которых   ,  или  (j=1, определяют = или =, причем расстояния торможения  или  отсчитывается от начала (i+k+1)участка.
Ускорение торможения  может выбираться водителем из рекомендуемых значений или исходя из своих индивидуальных предпочтений на основании пробных заездов с разными ускорениями, задаваемыми им в пределах, предпочтительно, 0,3-1,5.
Ускорение торможения может быть выбрано, например, 0,5.
Техническим результатом предлагаемой группы изобретений является обеспечение контроля в реальном времени скорости транспортного средства, быстрота реакции навигационной системы на изменение параметров движения транспортного средства и своевременная, при необходимости, их коррекция. Кроме того становится возможным оперативное управление скоростью транспортного средства, вызванное изменением внешних условий из-за различных аварийных или чрезвычайных ситуаций. Предлагаемая группа изобретений в состоянии обеспечить достижение технического результата при высоких скоростях современных дорожных транспортных средств.
Предлагаемая группа изобретений характеризуется подключением к системе круиз-контроля дополнительного блока формирования управляющих сигналов (БФУС), обеспечивающего автоматическое изменение задаваемых
тp
max
параметров V и V в зависимости от реальных скоростных ограничений на трассе.
На фиг. 1-3 обозначены:
1 - блок управления (БУ),
2 - электронный блок управления АКПП (ЭБУА),
3 - выключатель круиз-контроля (ВЫК),
4 - датчик скорости автомобиля (ДС),
5 - пульт управления (ПУ),
6 - блок электропривода (БЭ),
7 - педаль акселератора (ПА),
8 - дроссельная заслонка (ДЗ),
9 - тормозная система (ТС),
10 - модуль навигационной программы (МНП),
11 - модуль формирования управляющих сигналов (МФУП),
12 - приемное устройство системы геопозиционирования (ПР1),
13 - приемо-передающее устройство системы мобильной связи (ПРМ).
На фиг. 2 приведена блок схема измененной системы круиз-контроля с добавлением предлагаемого БФУС. Следует заметить, что данное предложение годится и для адаптивных систем круиз-контроля.
тp
max
тpi
maxi
БФУС размещается между ПУ и БУ и выдает на БУ вместо заданных водителем V и V, V и V, значения которых определяются в БФУС.
На фиг. 3 представлена блок-схема БФУС, в состав которого входит приемное устройство системы геопозиционирования (ПР1), приемопередающее устройство мобильной связи (ПРМ), модуль навигационной программы (МНП) и модуль формирования управляющих параметров (МФУП).
тpi
maxi
МФУП с помощью данных от МНП обеспечивает формирование в реальном времени текущих значений V и V для управления с их помощью системой круиз-контроля.
max
тр
тек
pi
pi
max
тр
maxi
трi
pi
max
тр
pi
max
maxi
pi
pi
тр
трi
рi
pi
max
maxi
max
pi
Группа изобретений функционирует следующим образом. Задают с помощью водительского интерфейса ввода максимальную скорость V или требуемую скорость V. Измеряют с помощью ДС текущую скорость автомобиля V. Принимают сигналы от спутниковых систем геопозиционирования с помощью ПР1, запускают навигационную программу на МНП, получают с помощью ПРМ необходимую информацию для работы навигационной программы, строят с помощью навигационной программы с МНП маршрут следования с учетом карт местности, определяют с помощью МФУП разрешенные скорости V сразу на всех n участках маршрута следующим образом, i меняется от 1 до n или по мере продвижения автомобиля по маршруту определяют с помощью навигационной программы местоположение автомобиля и разрешенную в данном месте скорость V. На каждом n-м участке маршрута изменяют значения задаваемых для системы круиз-контроля параметров максимальную скорость V или требуемую скорость V, то есть определяют V и V для данных координат автомобиля, для этого сравнивают V с V или с V, и если V<V, то V=V, если V<V то V=V, если V≥V, то V=V, если V≥Утр, то VTpi-Vтр.
maxi
p(i+1)
p(i+1)
maxi
p(i+1)
тpi
торм(i,k)
торм1(i,k)
тек
тек
тopм(i,k)
тopм1(i,k)
тopм(i,k)
тopм1(i,k)
тек
тopм(i,k)
maxi
тopм(i,k)
maxi
пopi
тек
тopм1(i,k)
тpi
тpi
порi
При необходимости торможения сравнивают V или с V, и если (V-V)<0 или (V-V)<0, то принимается решение о торможении автомобиля, для чего определяется точка на маршруте, где начнется торможение S или S (k - количество последующих после (i)-гo участка участков маршрута на которых необходимо непрерывно снижать скорость), для этого в реальном времени с периодом достаточном для плавного и эффективного торможения (например 0,1 сек.) вычисляют расстояние от текущей точки нахождения автомобиля до точки начала (i+k+1) участка маршрута S(t), сравнивают S(t) с S или с S, вычисляют расстояние S или S, и если выполняется условие S(t)≤S, то параметру V на маршруте на протяжении расстояния S присваивается значение  то есть V-V(t), если выполняется условие S(t)≤S, то параметру V присваивается значение  то есть V=V(t).
тopм(i,k)
тopм1(i,k)
p(i+j)
p(i+j+1)
торм(i+j)
торм1(i+j)
Расстояние S или S вычисляют следующим образом. Определяют участки маршрута, на которых скорость V>V (j=0÷n-i), для каждого из этих (n-i+1) участков определяют расстояние торможения S или S по следующим формулам
торм
торм(i+j)
торм1(i+j)
i+j
торм(i+j)
i+j
торм(i+j)
i+j
торм(i,k)
торм1(i,k)
или  где а например равно сравнивают S или S c длиной (i+j)участков маршрута L, выделяют к участков следующих подряд за (i)-м участком, у которых S>L, или S>L (j=1÷k), определяют  или  причем расстояния торможения S или S отсчитывается от начала (i+k+1)участка.
Наличие подключенного к системе круиз-контроля дополнительного специализированного блока БФУС обеспечивает эффективный контроль при движении на высокой скорости, гибкое и своевременное реагирование на изменение параметров.
Установка на автомобили систем контроля скорости с дополнительным специализированным блоком будет способствовать улучшению безопасности движения.