[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EA031738B1 - Method and system for energy-optimized driving a motor vehicle - Google Patents

Method and system for energy-optimized driving a motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
EA031738B1
EA031738B1 EA201401092A EA201401092A EA031738B1 EA 031738 B1 EA031738 B1 EA 031738B1 EA 201401092 A EA201401092 A EA 201401092A EA 201401092 A EA201401092 A EA 201401092A EA 031738 B1 EA031738 B1 EA 031738B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
vehicle
movement
driving
definition
route
Prior art date
Application number
EA201401092A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201401092A1 (en
Inventor
Леонид Михайлович ЖЕБРАК
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Смартвиз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Смартвиз" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Смартвиз"
Priority to EA201401092A priority Critical patent/EA031738B1/en
Priority to PCT/RU2015/000694 priority patent/WO2016068749A1/en
Publication of EA201401092A1 publication Critical patent/EA201401092A1/en
Publication of EA031738B1 publication Critical patent/EA031738B1/en

Links

Classifications

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

Landscapes

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

Abstract

The invention is designed for saving energy spent by a motor vehicle, e.g., a car, when driving, among others, in the automatic mode. The technical result attained by the invention consists in minimizing the energy spent for the vehicle movement. Said technical result is attained by determining an energy-optimized movement mode – the route of the vehicle movement and control of the vehicle movement in the route while monitoring vehicle parameters and external conditions characteristics that are used for determination of energy-optimized driving. The method of energy-optimized driving a motor vehicle comprises the following steps: determining parameters of relationships of actual tractive effort, braking power, motion resistance force, force of wheels cohesion with road pavement, vehicle mass on the basis of vehicle characteristics; determination and implementation of driving the vehicle on the basis of determined relationships of parameters.

Description

Данное изобретение относится к способу и системе для минимизации расхода топливом двигателем внутреннего сгорания транспортного средства. Способ включает в себя автоматическое регулирование режима работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), соединенного с генератором электрической энергии, обеспечивающим питание электромеханической передачи транспортного средства (ТС), регулируемый на основе обратных связей с тяговым электромотором двигателя и накопителем электрической энергии. Технический результат (минимизация расхода топлива) достигается путем использования особенностей работы двигателей внутреннего сгорания и электромеханических накопителей энергии, таким образом, данное устройство не может использоваться на уже существующих системах и рассчитано на использование двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Сущность изобретения

Изобретение направлено на устранение недостатков, присущих существующим изобретениям.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, состоит в минимизации расхода энергии, затрачиваемой на перемещение автотранспортного средства. Данный технический результат достигается за счет определения энергооптимального режима движения - маршрута движения автотранспортного средства и управления его движением на маршруте с отслеживанием характеристик автотранспортного средства и внешних условий, используемых при определении энергооптимального управления.

Способ энергооптимального управления движением автотранспортным средством включает следующие шаги: определяют, по крайней мере, параметры зависимостей действующей силы тяги, силы торможения, силы сопротивления движению, силы сцепления колес с дорожным покрытием, массу автотранспортного средства на основании характеристик автотранспортного средства; определяют и реализуют управление автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей.

Управление автотранспортным средством может определяться в режиме реального времени, с учетом текущих характеристик автотранспортного средства и условий его движения. Также это может происходить циклично и/или через заданные промежутки времени и/или при изменении характеристик автотранспортного средства и/или условий его движения.

Информацию, необходимую системе для определения энергооптимального управления, система может получать с автотранспортного средства.

Данная информация может поступать от электронного блока управления (ЭБУ), постоянно собирающего и анализирующего данные в реальном времени о режимах работы двигателя, системы подачи топлива, температуре охлаждающей жидкости и других компонентов автомобиля. Диагностика может проводиться автомобильными датчиками и передаваться в электронный блок управления (ЭБУ) в соответствии со стандартами: OBD-I и OBD-II.

Определение энергооптимального управления может включать в себя выбор оптимального маршрута движения.

Возможные маршруты движения автотранспортного средства могут быть получены из навигационной системы автотранспортного средства.

Определение оптимального маршрута движения может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости по маршруту движения, трафика по маршруту движения, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.

- 1 031738

Навигационная система автотранспортного средства может быть способна работать в системе GPS, и/или Глонасс, и/или Бэйдоу, и/или любой другой спутниковой системе навигации.

Определение энергооптимального управления может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости по маршруту движения, трафика по маршруту движения, характеристик двигателя автотранспортного средства, характеристик тормозной системы автотранспортного средства, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.

Для определения энергооптимального управления начальную точку маршрута могут получить из навигационной системы автотранспортного средства.

Для определения энергооптимального управления может быть задано требуемое время движения, требуемое время прибытия.

Данное изобретение может быть выполнено в виде системы энергооптимального управления автотранспортным средством, включающей одно или более устройство получения данных от датчиков автотранспортного средства, одно или более устройство обработки команд, одно или более устройство хранения данных, одну или более программ, где одна или более программ хранятся на одном или более устройстве хранения данных и исполняются на одном и более процессоре, причем одна или более программ включает следующие инструкции: определяют, по крайней мере, параметры зависимостей действующей силы тяги, силы торможения, силы сопротивления движению, силы сцепления колес с дорожным покрытием, массу автотранспортного средства, на основании характеристик автотранспортного средства; определяют и реализуют управление автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей.

Управление автотранспортным средством может определяться в режиме реального времени, с учетом текущих характеристик автотранспортного средства и условий его движения. Также это может происходить циклично и/или через заданные промежутки времени и/или при изменении характеристик автотранспортного средства и/или условий его движения.

Информацию, необходимую системе для определения энергооптимального управления, система может получать с автотранспортного средства.

Данная информация может поступать от электронного блока управления (ЭБУ), постоянно собирающего и анализирующего данные в реальном времени о режимах работы двигателя, системы подачи топлива, температуре охлаждающей жидкости и других компонентов автомобиля. Диагностика может проводиться автомобильными датчиками и передаваться в электронный блок управления (ЭБУ) в соответствии со стандартами: OBD-I и OBD-II.

Определение энергооптимального управления может включать в себя выбор оптимального маршрута движения.

Возможные маршруты движения автотранспортного средства могут быть получены из навигационной системы автотранспортного средства.

Определение оптимального маршрута движения может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости по маршруту движения, трафика по маршруту движения, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.

Навигационная система автотранспортного средства может быть способна работать в системе GPS, и/или Глонасс, и/или Бэйдоу, и/или любой другой спутниковой системе навигации.

Определение энергооптимального управления может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости по маршруту движения, трафика по маршруту движения, характеристик двигателя автотранспортного средства, характеристик тормозной системы автотранспортного средства, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.

Для определения энергооптимального управления начальную точку маршрута могут получить из навигационной системы автотранспортного средства.

Для определения энергооптимального управления может быть задано требуемое время движения, требуемое время прибытия.

Подробное описание изобретения

Изобретение может быть реализовано на компьютере в виде системы или машиночитаемого носителя, содержащего инструкции для выполнения вышеупомянутого способа.

Изобретение может быть реализовано в виде распределенной компьютерной системы.

В данном изобретении под системой подразумевается компьютерная система, ЭВМ (электронновычислительная машина), ЧПУ (числовое программное управление), ПЛК (программируемый логический контроллер), компьютеризированные системы управления и любые другие устройства, способные выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций (действий, инструкций).

Под устройством обработки команд подразумевается электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (программы).

Устройство обработки команд считывает и выполняет машинные инструкции (программы) с одного или более устройства хранения данных. В роли устройства хранения данных могут выступать, но, не ограничиваясь, жесткие диски (HDD), флэш-память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), твердотельные накопители (SSD), оптические приводы.

- 2 031738

Программа - последовательность инструкций, предназначенных для исполнения устройством управления вычислительной машины или устройством обработки команд.

Ниже будут рассмотрены некоторые термины, которые в дальнейшем будут использоваться при описании изобретения.

Система навигации - это совокупность приборов, алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих определять местоположение и ориентацию объекта на местности (в выбранной системе координат).

Трафик - объём дорожного движения через данный узел за единицу времени.

Очевидно, что для определения энергооптимального управления необходимо знать множество факторов, среди которых рельеф местности, ограничения скорости по маршруту движения, трафик, варианты маршрута, а также характеристики автотранспортного средства, такие как сопротивление движению, характеристики двигателя и тормозной системы, коэффициент сцепления, скорость движения.

На основе этой информации может быть произведено определение энергооптимального управления и с помощью систем автотранспортного средства реализовано энергооптимальное управление, позволяющее прибыть в пункт назначение в требуемое время по заданному (или выбранному системой) маршруту в автоматическом режиме с минимальным расходом энергии.

Точность расчета определяется точностью используемой информации, в частности характеристиками автотранспортного средства. Эти характеристики постоянно меняются в силу различных обстоятельств. Так, например, сцепление колеса с дорогой может отличаться от расчетного в несколько раз. Для повышения точности информации могут быть использованы разработанные способы идентификации вышеперечисленных характеристик.

Возможный сценарий использования системы может быть следующим.

1. Выбирается пункт назначения и время прибытия.

2. По информации от навигационных систем о возможных маршрутах и трафике, измеренных ранее характеристик автотранспортного средства и т.д. рассчитывается энергооптимальное управление.

3. При движении на основе периодически уточняемых характеристик автотранспортного средства и условий его движения пересчитывается энергооптимальное управление.

При этом определение энергооптимального управления может включать в себя определение оптимального маршрута движения автотранспортного средства.

Для построения маршрута движения из начальной точки в конечную точку движения системой энергооптимального управления движением автотранспортного средства могут быть использованы, не ограничиваясь, алгоритмы поиска кратчайшего пути. Например, алгоритм поиска кратчайшего пути во взвешенном графе автодорог (алгоритм Дейкстры). В качестве расстояний могут быть приняты справочные значения. Расчет может являться результатом компьютерного или математического моделирования. Моделирование может происходить с учетом рельефа местности по маршруту движения, ограничения скорости, трафика по маршруту движения, характеристик двигателя автотранспортного средства, характеристик тормозной системы автотранспортного средства, метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства. В одном из вариантов реализации изобретения возможные маршруты движения автотранспортного средства могут быть получены и переданы, не ограничиваясь, в систему энергооптимального управления движением автотранспортного средства из навигационной системы автотранспортного средства.

Информация, необходимая для работы системы, может содержаться в цифровой системе управления автотранспортного средства и в системе навигации.

Данная информация может поступать от электронного блока управления (ЭБУ), постоянно собирающего и анализирующего данные в реальном времени о режимах работы двигателя, системы подачи топлива, температуре охлаждающей жидкости и других компонентов автомобиля. Диагностика может проводиться автомобильными датчиками и передаваться в электронный блок управления (ЭБУ) в соответствии со стандартами: OBD-I и OBD-II.

Скорость и координаты автотранспортного средства могут определяться, но, не ограничиваясь, как на основе показаний датчиков, так и с использованием средств радионавигации, например GPS, Глонасс.

Трафик может быть получен из навигационных систем автотранспортного средства.

В результате воздействия на исполнительные механизмы различных систем автотранспортного средства изменяется его скорость и направление движения. Таким образом, можно автоматически поддерживать дистанцию до впереди идущей машины, тормозить, разгоняться, поворачивать, объезжать препятствия и уступать дорогу машинам экстренных служб.

В данном изобретении эффект экономии энергии достигается выбором маршрута движения из точки sk в точку s0, расчетом и реализацией силы тяги автотранспортного средства и его тормозной силы, необходимых для перемещения автотранспортного средства на расстояние sk-s0 за время Т и выполнения требований безопасности, включая, но не ограничиваясь, ограничениями скорости движения и сигналов светофоров, при котором энергия, затрачиваемая автотранспортным средством на перемещение, будет минимальна:

- 3 031738 sk

A = J Fds —> min где

M—= F-W{v,x)-B(y) (1) dt

М - масса автотранспортного средства, т;

v - скорость, м/с;

F - сила тяги двигателя или торможения двигателя с возвратом энергии, кН;

В - сила торможения двигателем без возврата энергии, кН;

W - общее сопротивление движению, кН;

х - текущая координата;

Для определения энергооптимальной силы тяги F требуется знание текущих параметров следующих зависимостей:

общего сопротивления движению автотранспортного средства;

силы сцепления колес с дорожным покрытием;

силы тяги автотранспортного средства;

тормозной силы автотранспортного средства, а также величин максимальной и минимальной силы тяги, определяемых из технических характеристик автотранспортного средства и дорожного покрытия.

Под термином параметр зависимости будем подразумевать значение р (р - вектор размерности n такое, что для любой пары значений x, у, из выражения y=f(x,p) и для любого i = 1,п следует, что pi = const (не зависит ни от х, ни от у).

Согласно изобретению способ энергооптимального управления автотранспортным средством включает следующие шаги.

Определяют параметры зависимости действующей силы тяги, на основании которых определяют действующую силу тяги.

Зависимость фактической (действующей) силы тяги от измеряемых параметров для автотранспортных средств может быть представлена

F = 2 MkDk, (2) где Mk - крутящийся момент ведущего колеса;

Dk - диаметр ведущего колеса.

Крутящие моменты двигателя Me и колеса Mk связывает простое соотношение

где it - передаточное число трансмиссии.

Здесь и далее в данном изобретении коэффициенты в аналитических зависимостях могут быть рассчитаны, но, не ограничиваясь, методом Калмана. Вид зависимостей и используемый метод вычисления коэффициентов для изобретения не существенен.

Определяют массу автотранспортного средства.

Массу автотранспортного средства определяют, аналитически используя выражение (1), при этом для определения массы автотранспортного средства в некоторых вариантах реализации могут понадобиться значения одного или комбинации указанных параметров - М, F, F9, W, В.

Параметры, необходимые для вычисления массы автотранспортного средства, определяются с использованием априорной информации, включающей, по крайней мере, математическое ожидание, ковариационную матрицу оцениваемых параметров и ковариационную матрицу ошибок измерений.

Некоторые параметры, по крайней мере общее сопротивление движению и сила торможения, необходимые для определения массы автотранспортного средства, могут определяться на основе данных предыдущего цикла.

Выбор способа определения массы автотранспортного средства не существенен для изобретения и может варьироваться.

Определяют параметры зависимости действующей силы торможения, на основании которых определяют действующую силу торможения.

Тормозная сила В может быть представлена аналитической зависимостью

где φ - аналитическая зависимость, устанавливающая связь между силой сцепления покрышки автотранспортного средства и силой торможения В.

f - сила сцепления покрышки автотранспортного средства, кг;

v - скорость, м/с;

t - время от начала применения торможения.

Определяют параметры зависимости сопротивления движению, на основании которых определяют общее сопротивление движению.

- 4 031738

Общее сопротивление движению определяется основным и дополнительным сопротивлением движению, которое может включать в себя, по крайней мере, сопротивление движению, возникающие от характеристик дорожного покрытия и рельефа местности i

W = М · (i(x) + aw + bwv + cwv2), (4) где aw, bw, cw - коэффициенты зависимости;

М - масса автотранспортного средства, т;

v - скорость, м/с;

х - текущая координата.

Определяют параметры зависимости коэффициента сцепления, на основании которых определяют фактический коэффициент сцепления;

Сила сцепления Fadh колес с дорогой может быть представлена аналитической зависимостью, например

Е — Fadh = aadh + ^adhv + cadhV (5) где aadh, badh, cadh - требующие определения параметры зависимости;

v - текущая скорость движения автотранспортного средства.

Очевидно, что сила тяги автотранспортного средства F не может превосходить силу сцепления Fadh.

Определяют и реализуют управление автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей.

При известных параметрах зависимостей (2), (3), (4), (5) и массы автотранспортного средства вычисляется сила тяги или тормозной силы, при которой расход энергии будет минимальным

А = j Fds -> min

Возможный сценарий реализации управления автотранспортным средством на основании определенных параметров зависимостей может быть следующим: определенное оптимальное значение силы тяги или тормозной силы автотранспортного средства передают в систему управления автотранспортным средством для исполнения или отображения водителю.

Специалисту в данной области очевидно, что конкретные варианты осуществления способа и системы энергооптимального управлением автотранспортного средства были описаны здесь в целях иллюстрации, допустимы различные модификации, не выходящие за рамки и сущности объема изобретения.

This invention relates to a method and system for minimizing fuel consumption of a vehicle's internal combustion engine. The method includes automatic regulation of the mode of operation of an internal combustion engine (ICE) connected to an electric power generator providing power for an electromechanical transmission of a vehicle (CU), which is regulated based on feedback from the traction motor of the engine and electric energy storage. The technical result (minimization of fuel consumption) is achieved by using the features of the operation of internal combustion engines and electromechanical energy storages, thus, this device cannot be used on already existing systems and is designed to use an internal combustion engine (ICE).

Summary of Invention

The invention aims to eliminate the disadvantages inherent in existing inventions.

The technical result achieved by this invention is to minimize the energy consumption spent on the movement of the vehicle. This technical result is achieved by determining the energy-optimal driving mode - the route of the vehicle and controlling its movement on the route while tracking the characteristics of the vehicle and the external conditions used in determining the energy-optimal control.

The method of energy-optimal motion control of a vehicle includes the following steps: determine, at least, the dependency parameters of the current traction force, braking force, resistance to movement, traction force of wheels with the road surface, vehicle mass based on the characteristics of the vehicle; define and implement driving a vehicle based on certain dependency parameters.

Driving can be determined in real time, taking into account the current characteristics of the vehicle and the conditions of its movement. It can also occur cyclically and / or at specified intervals and / or when changing the characteristics of the vehicle and / or the conditions of its movement.

The information necessary for the system to determine energy-optimal control, the system can receive from the vehicle.

This information can come from an electronic control unit (ECU) that constantly collects and analyzes real-time data about engine operating conditions, fuel supply system, coolant temperature and other vehicle components. Diagnostics can be carried out by automotive sensors and transmitted to an electronic control unit (ECU) in accordance with the standards: OBD-I and OBD-II.

The definition of energy-optimal control may include the choice of the optimal route of movement.

Possible vehicle routes can be obtained from the vehicle’s navigation system.

The determination of the optimal route of movement can occur taking into account the terrain of the route of movement, speed limits on the route of movement, traffic on the route of movement, meteorological conditions in the area of movement of the vehicle.

- 1 031738

The vehicle navigation system may be capable of operating in a GPS system, and / or Glonass, and / or Beidou, and / or any other satellite navigation system.

Determination of energy-optimal control can occur taking into account the terrain relief along the route, speed limits along the route, traffic along the route, motor vehicle engine characteristics, vehicle braking system characteristics, meteorological conditions in the vehicle movement zone.

To determine the energy-optimal control, the starting point of the route can be obtained from the vehicle’s navigation system.

To determine the energy-optimal control, the required travel time, the required arrival time can be specified.

This invention can be made in the form of a system of energy-optimal vehicle control, including one or more devices for receiving data from sensors of a vehicle, one or more command processing devices, one or more data storage devices, one or more programs, where one or more programs are stored on one or more storage devices and are executed on one or more processors, with one or more programs including the following instructions: at least a pair is defined dependency meters of the current traction force, braking force, resistance to movement, traction force of the wheels with the road surface, the mass of the vehicle, based on the characteristics of the vehicle; define and implement driving a vehicle based on certain dependency parameters.

Driving can be determined in real time, taking into account the current characteristics of the vehicle and the conditions of its movement. It can also occur cyclically and / or at specified intervals and / or when changing the characteristics of the vehicle and / or the conditions of its movement.

The information necessary for the system to determine energy-optimal control, the system can receive from the vehicle.

This information can come from an electronic control unit (ECU) that constantly collects and analyzes real-time data about engine operating conditions, fuel supply system, coolant temperature and other vehicle components. Diagnostics can be carried out by automotive sensors and transmitted to an electronic control unit (ECU) in accordance with the standards: OBD-I and OBD-II.

The definition of energy-optimal control may include the choice of the optimal route of movement.

Possible vehicle routes can be obtained from the vehicle’s navigation system.

The determination of the optimal route of movement can occur taking into account the terrain of the route of movement, speed limits on the route of movement, traffic on the route of movement, meteorological conditions in the area of movement of the vehicle.

The vehicle navigation system may be capable of operating in a GPS system, and / or Glonass, and / or Beidou, and / or any other satellite navigation system.

Determination of energy-optimal control can occur taking into account the terrain relief along the route, speed limits along the route, traffic along the route, motor vehicle engine characteristics, vehicle braking system characteristics, meteorological conditions in the vehicle movement zone.

To determine the energy-optimal control, the starting point of the route can be obtained from the vehicle’s navigation system.

To determine the energy-optimal control, the required travel time, the required arrival time can be specified.

Detailed Description of the Invention

The invention may be implemented on a computer in the form of a system or computer-readable medium containing instructions for performing the above method.

The invention can be implemented as a distributed computer system.

In this invention, a system means a computer system, a computer (electronic computing machine), a CNC (numerical control), a PLC (programmable logic controller), computerized control systems and any other device capable of performing a predetermined, well-defined sequence of operations (actions, instructions) .

A command processing device is an electronic unit or an integrated circuit (microprocessor) that executes machine instructions (programs).

The command processing device reads and executes machine instructions (programs) from one or more data storage devices. In the role of a storage device can be, but not limited to, hard drives (HDD), flash memory, ROM (read-only memory), solid-state drives (SSD), optical drives.

- 2 031738

A program is a sequence of instructions intended for execution by a computer control device or command processing device.

Below will be discussed some terms that will be used further in the description of the invention.

The navigation system is a set of instruments, algorithms and software that allow you to determine the location and orientation of an object on the ground (in the selected coordinate system).

Traffic - the volume of traffic through a given node per unit of time.

Obviously, to determine energy-optimal control, it is necessary to know many factors, including terrain, speed limits along the route, traffic, route options, as well as the characteristics of the vehicle, such as driving resistance, engine and brake system characteristics, traction ratio, speed .

Based on this information, energy-optimal control can be determined and energy-optimal control is implemented using vehicle systems, allowing you to arrive at your destination at the required time along the route specified (or selected by the system) in an automatic mode with minimal energy consumption.

The accuracy of the calculation is determined by the accuracy of the information used, in particular the characteristics of the vehicle. These characteristics are constantly changing due to various circumstances. For example, the wheel adhesion may differ from the calculated one by several times. To improve the accuracy of the information, developed methods for identifying the above characteristics can be used.

A possible scenario for using the system may be as follows.

1. Select your destination and time of arrival.

2. According to information from navigation systems on possible routes and traffic, previously measured characteristics of the vehicle, etc. energy-optimal control is calculated.

3. When driving on the basis of periodically updated characteristics of the vehicle and the conditions of its movement, energy-optimal control is recalculated.

In this case, the determination of energy-optimal control may include the determination of the optimal route of the vehicle.

To build a route of movement from the starting point to the end point of the movement, the system of energy-optimal motor vehicle traffic control can be used, without limitation, the shortest-path search algorithms. For example, the shortest path search algorithm in a weighted graph of roads (Dijkstra's algorithm). Reference values can be taken as distances. The calculation may be the result of computer or mathematical modeling. Modeling can occur taking into account the terrain of the route, speed limits, traffic along the route, motor vehicle engine characteristics, characteristics of the vehicle's braking system, meteorological conditions in the vehicle movement zone. In one of the embodiments of the invention, possible routes of movement of the vehicle can be obtained and transmitted, without being limited to, to the system of energy-optimal control of the movement of the vehicle from the navigation system of the vehicle.

The information necessary for the operation of the system may be contained in the vehicle’s digital control system and in the navigation system.

This information can come from an electronic control unit (ECU) that constantly collects and analyzes real-time data about engine operating conditions, fuel supply system, coolant temperature and other vehicle components. Diagnostics can be carried out by automotive sensors and transmitted to an electronic control unit (ECU) in accordance with the standards: OBD-I and OBD-II.

The speed and coordinates of the vehicle can be determined, but not limited to, both on the basis of sensor readings and using radio navigation tools, such as GPS, Glonass.

Traffic can be obtained from vehicle navigation systems.

As a result of the impact on the actuators of various vehicle systems, its speed and direction of movement change. Thus, it is possible to automatically maintain the distance to the vehicle in front, to brake, accelerate, turn, go around obstacles and give way to emergency vehicles.

In this invention, the energy saving effect is achieved by choosing a route from point s k to point s 0 , calculation and realization of the vehicle thrust force and its braking force, necessary for moving the vehicle over a distance s k -s 0 during T and safety requirements, including, but not limited to, speed limits and traffic lights, in which the energy expended by the vehicle to move will be minimal:

- 3 031738 s k

A = J Fds -> min where

M— = FW {v, x) -B (y) (1) dt

M is the mass of the vehicle, t;

v - speed, m / s;

F is the thrust force of the engine or engine braking with energy return, kN;

B - engine braking force without energy return, kN;

W - total resistance to movement, kN;

x - current coordinate;

To determine the energy optimal force F, knowledge of the current parameters of the following dependencies is required:

total resistance to the movement of the vehicle;

traction forces of the wheels with the road surface;

vehicle traction forces;

braking force of the vehicle, as well as the values of the maximum and minimum traction force, determined from the technical characteristics of the vehicle and road surface.

By the term dependency parameter we mean the value p (p is a vector of dimension n such that for any pair of values x, y, from the expression y = f (x, p) and for any i = 1, n it follows that pi = const ( does not depend on x or y).

According to the invention, the method of energy-optimal vehicle control includes the following steps.

Determine the parameters of the dependence of the current thrust force, on the basis of which determine the current thrust force.

The dependence of the actual (current) thrust force on the measured parameters for motor vehicles can be represented

F = 2 MkDk, (2) where Mk is the driving moment of the driving wheel;

Dk is the diameter of the drive wheel.

Torques of the engine Me and the wheel Mk are connected by a simple ratio

where it is the transmission ratio.

Hereinafter, in this invention, the coefficients in the analytical dependencies can be calculated, but not limited to the Kalman method. The type of dependencies and the used method of calculating the coefficients for the invention is not significant.

Determine the mass of the vehicle.

The mass of a motor vehicle is determined analytically using expression (1), while in order to determine the mass of a motor vehicle in some embodiments, the values of one or a combination of the specified parameters may be needed - M, F, F 9 , W, V.

The parameters required to calculate the mass of the vehicle are determined using a priori information, including at least the expectation, the covariance matrix of the estimated parameters and the covariance matrix of measurement errors.

Some parameters, at least the total resistance to movement and the braking force needed to determine the mass of the vehicle, can be determined on the basis of data from the previous cycle.

The choice of method for determining the mass of the vehicle is not essential for the invention and may vary.

Determine the parameters depending on the current braking force, on the basis of which determine the current braking force.

Braking force B can be represented by analytical dependence

where φ is an analytical relationship that establishes the relationship between the adhesion force of the tire of a motor vehicle and the braking force B.

f is the traction force of a vehicle tire, kg;

v - speed, m / s;

t is the time from the start of braking.

Determine the parameters of the dependence of resistance to movement, on the basis of which determine the total resistance to movement.

- 4 031738

The total resistance to movement is determined by the main and additional resistance to movement, which may include at least the resistance to movement arising from the characteristics of the road surface and the terrain i

W = M · (i (x) + a w + b w v + c w v 2 ), (4) where a w , b w c w - dependency coefficients;

M is the mass of the vehicle, t;

v - speed, m / s;

x - current coordinate.

Determine the parameters of the dependence of the coefficient of adhesion, on the basis of which determine the actual coefficient of adhesion;

Adhesion force F adh wheels with the road can be represented by analytical dependence, for example

E - Fadh = a adh + ^ adh v + c adhV (5) where a adh , b adh c adh - dependency parameters that need to be defined;

v - the current speed of the vehicle.

Obviously, the traction force of a vehicle F cannot exceed the traction force F adh .

Determine and implement driving a vehicle based on certain dependency parameters.

With the known parameters of dependencies (2), (3), (4), (5) and the mass of the vehicle, the thrust or braking force is calculated, at which the power consumption will be minimal

A = j Fds -> min

A possible scenario for the implementation of driving a vehicle based on certain dependency parameters may be as follows: a certain optimal value of the traction force or the braking force of the vehicle is transmitted to the vehicle management system for execution or display to the driver.

It will be obvious to a person skilled in the art that specific embodiments of the method and system of energy-optimal vehicle control have been described here for purposes of illustration, various modifications are possible, without departing from the scope and essence of the invention.

Claims (27)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ энергооптимального управления автотранспортным средством, характеризующийся тем, что получают в режиме реального времени текущие характеристики автотранспортного средства, его скорость и координаты, а также маршрут движения и на их основе определяют параметры зависимостей действующей силы тяги, на основании которых определяют действующую силу тяги;1. The method of energy-optimal vehicle management, characterized in that they receive in real-time the current characteristics of the vehicle, its speed and coordinates, and the route of movement and based on them determine the parameters of dependencies of the current thrust force, on the basis of which determine the current thrust force; определяют массу автотранспортного средства;determine the mass of the vehicle; определяют параметры зависимости действующей силы торможения, на основании которых определяют действующую силу торможения;determine the parameters of the dependence of the current braking force, on the basis of which determine the current braking force; определяют параметры зависимости сопротивления движению, на основании которых определяют общее сопротивление движению;determine the parameters of the dependence of resistance to movement, on the basis of which determine the total resistance to movement; определяют параметры зависимости коэффициента сцепления, на основании которых определяют фактический коэффициент сцепления;determine the parameters of the dependence of the coefficient of adhesion, on the basis of which determine the actual coefficient of adhesion; на основании определенных на предыдущих шагах параметров зависимости определяют значения силы тяги или тормозной силы, при которых расход энергии будет минимальным для выбранного маршрута;on the basis of the parameters determined at the previous steps, the dependencies determine the values of the thrust force or the braking force at which the power consumption will be minimal for the selected route; передают определенные на предыдущем шаге значения в систему управления автотранспортного средства для исполнения или отображения водителю.transmit the values determined in the previous step to the vehicle control system for execution or display to the driver. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что управление автотранспортным средством определяют в режиме реального времени с учетом текущих характеристик автотранспортного средства и условий его движения.2. The method according to claim 1, characterized in that the control of the vehicle is determined in real time, taking into account the current characteristics of the vehicle and the conditions of its movement. 3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством ведется циклично.3. The method according to claim 1, characterized in that the definition of driving a vehicle is conducted cyclically. 4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством ведется через заданные промежутки времени.4. The method according to claim 1, characterized in that the definition of driving a vehicle is conducted at specified intervals. 5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что при изменении характеристик автотранспортного средства и/или условий его движения определяют управление автотранспортным средством.5. The method according to claim 1, characterized in that when changing the characteristics of the vehicle and / or the conditions of its movement determine the management of the vehicle. 6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что информацию, необходимую для определения управления автотранспортным средством, получают с автотранспортного средства.6. The method according to claim 1, characterized in that the information necessary for determining the control of the vehicle is obtained from the vehicle. 7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что информацию, необходимую для определения управ7. The method according to claim 6, characterized in that the information necessary to determine the control - 5 031738 ления автотранспортным средством, получают с датчиков автотранспортного средства.- 5 031738 lena a vehicle, get from the sensors of the vehicle. 8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что датчики автотранспортного средства работают в соответствии со стандартом OBD-I или OBD-II.8. The method according to claim 7, characterized in that the sensors of the vehicle operate in accordance with the OBD-I or OBD-II standard. 9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством включает в себя выбор оптимального маршрута движения.9. The method according to claim 1, characterized in that the definition of driving a vehicle includes the choice of the optimal route. 10. Способ по п.9, характеризующийся тем, что возможные маршруты движения автотранспортного средства получают из навигационной системы автотранспортного средства.10. The method according to claim 9, characterized in that the possible routes of movement of the vehicle are obtained from the navigation system of the vehicle. 11. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом ограничения скорости.11. The method according to claim 9, characterized in that the choice of the optimal route of movement takes into account the speed limit. 12. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом трафика.12. The method according to claim 9, characterized in that the choice of the optimal route of movement is based on traffic. 13. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом рельефа местности.13. The method according to claim 9, characterized in that the choice of the optimal route of movement is based on the terrain. 14. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом метеорологических условий.14. The method according to claim 9, characterized in that the choice of the optimal route of movement occurs taking into account meteorological conditions. 15. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом требуемого времени движения.15. The method according to claim 9, characterized in that the choice of the optimal route of movement takes into account the required time of movement. 16. Способ по п.9, характеризующийся тем, что выбор оптимального маршрута движения происходит с учетом требуемого времени прибытия.16. The method according to claim 9, characterized in that the choice of the optimal route of movement takes into account the required time of arrival. 17. Способ по п.9, характеризующийся тем, что для выбора оптимального маршрута движения начальную точку маршрута получают из навигационной системы автотранспортного средства.17. The method according to claim 9, characterized in that for choosing the optimal route of movement, the starting point of the route is obtained from the vehicle’s navigation system. 18. Способ по п.10, характеризующийся тем, что навигационная система автотранспортного средства способна работать в системе GPS, и/или Глонасс, и/или Бэйдоу, и/или любой другой спутниковой системе навигации.18. The method according to claim 10, characterized in that the navigation system of the vehicle is capable of operating in a GPS system, and / or Glonass, and / or Beidou, and / or any other satellite navigation system. 19. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом рельефа местности.19. The method according to claim 1, characterized in that the definition of driving is based on the terrain. 20. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом ограничения скорости.20. The method according to claim 1, characterized in that the definition of driving a vehicle takes into account the speed limit. 21. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом трафика.21. The method according to claim 1, characterized in that the definition of driving a vehicle takes into account traffic. 22. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом характеристик двигателя автотранспортного средства.22. The method according to claim 1, characterized in that the definition of the control of the vehicle is based on the characteristics of the engine of the vehicle. 23. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом характеристик тормозной системы автотранспортного средства.23. The method according to claim 1, characterized in that the definition of the control of the vehicle is based on the characteristics of the braking system of the vehicle. 24. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом метеорологических условий в зоне движения автотранспортного средства.24. The method according to claim 1, characterized in that the definition of the control of the vehicle takes into account the meteorological conditions in the area of movement of the vehicle. 25. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом требуемого времени движения.25. The method according to claim 1, characterized in that the definition of driving a vehicle takes into account the required time of movement. 26. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение управления автотранспортным средством происходит с учетом требуемого времени прибытия.26. The method according to claim 1, characterized in that the definition of driving control is based on the required time of arrival. 27. Система энергооптимального управления движением автотранспортного средства, содержащая по крайней мере один блок получения данных от датчиков автотранспортного средства;27. The system of energy-optimal control of the movement of the vehicle, containing at least one unit for receiving data from the sensors of the vehicle; по крайней мере одно устройство обработки команд;at least one command processing device; по крайней мере одно устройство хранения данных;at least one data storage device; одну или более компьютерных программ, загружаемых по крайней мере в одно вышеупомянутое устройство хранения данных и выполняемых по крайней мере на одном вышеупомянутом устройстве обработки команд, при этом одна или более компьютерных программ содержат инструкции для выполнения способа по п.1.one or more computer programs downloaded to at least one of the above storage devices and executed on at least one of the above command processing devices, with one or more computer programs containing instructions for performing the method of claim 1. ОABOUT
EA201401092A 2014-10-31 2014-10-31 Method and system for energy-optimized driving a motor vehicle EA031738B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201401092A EA031738B1 (en) 2014-10-31 2014-10-31 Method and system for energy-optimized driving a motor vehicle
PCT/RU2015/000694 WO2016068749A1 (en) 2014-10-31 2015-10-20 Motor vehicle control method and system for achieving optimum energy efficiency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201401092A EA031738B1 (en) 2014-10-31 2014-10-31 Method and system for energy-optimized driving a motor vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201401092A1 EA201401092A1 (en) 2016-05-31
EA031738B1 true EA031738B1 (en) 2019-02-28

Family

ID=55857911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201401092A EA031738B1 (en) 2014-10-31 2014-10-31 Method and system for energy-optimized driving a motor vehicle

Country Status (2)

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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733599C1 (en) * 2019-12-18 2020-10-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Control system of power plant of unmanned hybrid vehicle

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017204239A1 (en) * 2017-03-14 2018-09-20 Deere & Co. Method for predicting a topography information
CN111845753B (en) * 2019-04-30 2022-01-21 株洲中车时代电气股份有限公司 Method for determining whole vehicle resistance and motor braking performance of off-highway vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040068359A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Konstantin Neiss Predictive speed control for a motor vehicle
RU2481988C2 (en) * 2006-12-18 2013-05-20 Дженерал Электрик Компани System and method for optimisation of vehicle cruise
RU2493979C2 (en) * 2009-06-10 2013-09-27 Сканиа Св Аб Method and module for control over vehicle speed

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040068359A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Konstantin Neiss Predictive speed control for a motor vehicle
RU2481988C2 (en) * 2006-12-18 2013-05-20 Дженерал Электрик Компани System and method for optimisation of vehicle cruise
RU2493979C2 (en) * 2009-06-10 2013-09-27 Сканиа Св Аб Method and module for control over vehicle speed

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733599C1 (en) * 2019-12-18 2020-10-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Control system of power plant of unmanned hybrid vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016068749A1 (en) 2016-05-06
EA201401092A1 (en) 2016-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10800427B2 (en) Systems and methods for a vehicle controller robust to time delays
US10759433B2 (en) Vehicle escape
JP2021511235A (en) Systems and methods for determining driving behavior during autonomous driving
JP7048456B2 (en) Learning devices, learning methods, and programs
US9352740B2 (en) Vehicle energy-management device for controlling energy consumption along a travel route
US11279372B2 (en) System and method for controlling a vehicle having an autonomous mode and a semi-autonomous mode
EP3250429A1 (en) Method and control unit for adjusting a time gap
JP7173990B2 (en) Method for generating passing probability collection, method for operating motor vehicle controller, passing probability collection device and controller
JP2016143240A (en) Lane change optimization device and program
EA031738B1 (en) Method and system for energy-optimized driving a motor vehicle
US20230182770A1 (en) Vehicle management device and vehicle management method
JP2023132588A (en) Brake effectiveness determination device
KR102165989B1 (en) Method and apparatus of determining driving parameter of electric vehicle
WO2023129890A1 (en) Integrated trajectory forecasting, error estimation, and vehicle handling when detecting an observed scenario
CN112406859B (en) Method and control device for a vehicle movement planning and control algorithm
JP7447869B2 (en) Vehicle management device, vehicle management method, vehicle management program
CN110450785B (en) Method for acquiring track following accuracy
KR101400267B1 (en) Unmanned Ground Vehicle and Field Velocity Planning Method thereof
JP6333164B2 (en) Vehicle information recording system, method and program
US20240010211A1 (en) Systems and methods for selectively using a vehicle trajectory
US12145582B2 (en) Systems and methods for controlling longitudinal acceleration based on lateral objects
JP7337211B1 (en) Driving lane determination device
US20230373523A1 (en) Systems and methods for biasing a trajectory of an autonomous vehicle while moving in a lane
US20230415736A1 (en) Systems and methods for controlling longitudinal acceleration based on lateral objects
RU2766649C1 (en) System for forming the correcting energy efficient track of the operated vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM