BR102019016666A2 - Sistema de direção - Google Patents

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BR102019016666A2
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BR
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communication bus
controllers
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BR102019016666-5A
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Masaharu Yamashita
Shoji Kubota
Masataka Okuda
Yosuke Yamashita
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Abstract

sistema de direção. a presente invenção se refere a um sistema de direção por comando eletrônico, incluindo: um dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas (62) incluindo dois controladores de força de reação (110a, 110b) e configurado de modo a obter informações de operação e aplicar uma força de reação de operação; um dispositivo de direção de dois sistemas (64) incluindo dois controladores de direção (108a, 108b) e configurado de modo a direcionar uma roda (12); um dispositivo de obtenção de informação de operação (106, 112); um dispositivo de direção auxiliar (52) capaz de mudar a direção de um veículo; duas linhas de comunicação dedicadas (124a, 124b) uma das quais, de modo a transmitir informação e a receber informação, conecta um dos dois controladores de força de reação (110a, 110b) e um dos dois controladores de direção (108a, 108b) um ao outro, e a outra das quais, de modo a transmitir informação e a receber informação, conecta o outro dentre os dois controladores de força de reação (110a, 110b) e o outro dentre os dois controladores de direção (108a, 108b) um ao outro; e um primeiro barramento de comunicação (120a) ao qual o dispositivo de obtenção de informação de operação (106, 112) é conectado de modo a pelo menos transmitir informação e ao qual os dois controladores de direção (108a, 108b) e o dispositivo de direção auxiliar (52) são conectados de modo a pelo menos receber informação.

Description

"SISTEMA DE DIREÇÃO" FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Campo da Técnica [001] A presente invenção refere-se um sistema de direção por comando eletrônico instalado em veículos.
Descrição da Técnica Relacionada [002] Um sistema de direção de veículo configurado de modo a direcionar as rodas sem depender de uma força de operação por parte de um motorista, ou seja, um sistema de direção por comando eletrônico, tem sido ativamente estudado nos tempos recentes. Um sistema de direção apresentado na Publicação de Pedido de Patente do Japão N. 2009-262609 é um exemplo do sistema de direção por comando eletrônico. Um dispositivo de direção do sistema de direção da presente invenção inclui dois sistemas em consideração à ocorrência de uma falha elétrica. Além disso, o sistema de direção da presente invenção é equipado com um mecanismo de backup para transmissão, através de um cabo, da força de operação por parte do motorista para o dispositivo de direção.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[003] Para a construção de um sistema de direção por comando eletrônico prático com uma função à prova de falhas a fim de superar uma falha elétrica, é desejável que o sistema apresente maior redundância. Uma maior redundância do sistema, no entanto, inevitavelmente precisará de uma configuração de comunicação elaborada entre os controladores do sistema. Por conseguinte, um aspecto da presente invenção trata de um sistema de direção por comando eletrônico de alta utilidade.
[004] De acordo com um aspecto da presente invenção, um sistema de direção por comando eletrônico inclui um dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas de modo a prover dois sistemas de obtenção de informação de operação, cada um dos quais sendo um sistema para a obtenção de informações de operação e inclui um dispositivo de direção de dois sistemas de modo a prover dois sistemas de direção de roda. Além disso, um dispositivo de obtenção de informação de operação é provido como um sistema de obtenção de informações de operação auxiliar, independentemente do dispositivo de aplicação de força de reação. Além disso, um dispositivo de direção auxiliar para a mudança de uma direção do veículo é provido como um sistema de direção de roda auxiliar. Nessa configuração, um dos controladores do dispositivo de aplicação de força de reação que corresponde aos dois sistemas e um dos controladores do dispositivo de direção que corresponde aos dois sistemas são conectados por meio de uma linha de comunicação dedicada. De maneira similar, o outro dentre os dois controladores do dispositivo de aplicação de força de reação e o outro dentre os dois controladores do dispositivo de direção são conectados por meio de outra linha de comunicação dedicada. O sistema de direção por comando eletrônico da presente invenção inclui ainda um barramento de comunicação ao qual o dispositivo de obtenção de informação de operação é conectado de modo a pelo menos transmitir informação, e os dois controladores do dispositivo de direção e do dispositivo de direção auxiliar são conectados de modo a pelo menos receber informação.
[005] O sistema de direção de veículo construído tal como acima descrito inclui os três sistemas de obtenção de informação de operação e os três sistemas de direção de roda. Em outras palavras, os sistemas de obtenção de informação de operação e os sistemas de direção de roda são ambos sistemas redundantes. Mesmo quando ocorre uma falha elétrica em dois dos seis sistemas (como uma soma dos três sistemas de obtenção de informação de operação e dos três sistemas de direção de roda), a configuração das linhas de comunicação dedicadas e do barramento de comunicação acima descrito faz com que seja possível mudar a direção do veículo por meio de pelo menos um sistema de direção de roda com base nas informações de operação obtidas em pelo menos um sistema de obtenção de informações de operação. Deste modo, a presente invenção permite a construção de um sistema de direção de veículo prático e excelente em termos de segurança contra falhas.
VÁRIAS FORMAS DA INVENÇÃO
[006] Serão exemplificadas e explicadas várias formas da presente invenção. Cada uma das formas é numerada e depende da outra forma ou formas, sempre que apropriado. Isso acontece de modo a favorecer um entendimento mais fácil das formas da presente invenção, e deve-se entender que combinações dos elementos integrantes que constituem a presente invenção não estão limitadas às formas descritas tais como apresentadas a seguir. Ou seja, deve-se entender que a presente invenção deve ser construída à luz da descrição das várias formas e modalidades a seguir. Deve-se ainda entender que, contanto que a presente invenção seja construída desta maneira, qualquer forma na qual um ou mais elementos integrantes é / são adicionado(s) a ou excluído(s) de qualquer uma das seguintes formas poderá ser considerada como uma forma da presente invenção.
[007] (1) Um sistema de direção por comando eletrônico, incluindo: - um elemento de operação a ser operado por um motorista; - um dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas incluindo dois controladores de força de reação correspondentes a dois sistemas, o dispositivo de aplicação de força de reação sendo configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, obter informações de operação relativas a um grau de operação do elemento de operação e aplicar uma força de reação de operação ao elemento de operação com base nas informações de operação; - um dispositivo de direção de dois sistemas incluindo dois controladores de direção correspondentes a dois sistemas, o dispositivo de direção sendo configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, direcionar uma roda com base nas informações de operação; - um dispositivo de obtenção de informação de operação configurado de modo a obter as informações de operação independentemente do dispositivo de aplicação de força de reação; - um dispositivo de direção auxiliar capaz de mudar a direção de um veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado, independentemente do dispositivo de direção; - duas linhas de comunicação dedicadas, sendo que uma das quais, de modo a transmitir informação e a receber informação, conecta um dos dois controladores de força de reação e um dos dois controladores de direção um ao outro, e a outra das quais, de modo a transmitir informação e a receber informação, conecta o outro dentre os dois controladores de força de reação e o outro dentre os dois controladores de direção um ao outro; e - um primeiro barramento de comunicação ao qual o dispositivo de obtenção de informação de operação é conectado de modo a pelo menos transmitir informação e ao qual os dois controladores de direção e o dispositivo de direção auxiliar são conectados de modo a pelo menos receber informação.
[008] Essa forma é uma forma básica da presente invenção. Cada um dos dois sistemas do dispositivo de aplicação de força de reação e do dispositivo de obtenção de informação de operação constitui um sistema para a obtenção de informações de operação, ou seja, um sistema de obtenção de informações de operação. Sendo assim, o sistema de direção de veículo desta forma inclui três sistemas de obtenção de informação de operação. De maneira similar, cada um dos dois sistemas do dispositivo de direção e do dispositivo de direção auxiliar constitui um sistema de direção de roda ou de mudança de direção do veículo, ou seja, um sistema de direção de roda. Sendo assim, o sistema de direção de veículo desta forma inclui três sistemas de direção de roda. No sistema de direção de veículo desta forma, o controlador de um dos dois sistemas do dispositivo de aplicação de força de reação e o controlador de um dos dois sistemas do dispositivo de direção são conectados por meio de uma linha de comunicação dedicada, enquanto que o controlador do outro dentre os dois sistemas do dispositivo de aplicação de força de reação e o controlador do outro dentre os dois sistemas do dispositivo de direção são conectados por meio de outra linha de comunicação dedicada. Além disso, as informações de operação do dispositivo de obtenção de informação de operação que funciona como um sistema de obtenção de informação de operação auxiliar são transmissíveis através do barramento de comunicação para os controladores dos respectivos dois sistemas do dispositivo de direção e do dispositivo de direção auxiliar que funciona como um sistema de direção de roda auxiliar. Mesmo que qualquer um dos dois sistemas entre os seis sistemas, ou seja, entre os três sistemas de obtenção de informação de operação e os três sistemas de direção de roda, sofra de uma falha elétrica (embora tal evento seja improvável de acontecer de fato), a direção é garantida por pelo menos um sistema de direção de roda com base nas informações de operação enviadas de pelo menos um sistema de obtenção de informações de operação. Nesse caso, "direção" é um conceito que inclui uma mudança de direção de roda e mudança de dispositivo muda a direção de um veículo.
[009] O "elemento de operação" nesta forma inclui não apenas volantes de direção comuns, mas também joysticks ou coisa do gênero. As "informações de operação" são informações relativas a um grau de operação do elemento de operação. O "grau de operação" é tipicamente uma quantidade de operação do elemento de operação, tal como um ângulo de operação a partir de uma posição neutra. O grau de operação poderá ser qualquer outra quantidade física utilizável no controle de direção. Por exemplo, o grau de operação inclui uma força de operação aplicada ao elemento de operação por parte do motorista, uma velocidade de operação do elemento de operação, e assim por diante.
[010] O "dispositivo de obtenção de informação de operação" de acordo com esta forma pode ser considerado como uma alternativa a um meio de obtenção de grau de operação do dispositivo de aplicação de força de reação. No caso em que o dispositivo de aplicação de força de reação inclui três sistemas, o dispositivo de obtenção de informação de operação poderá ser constituído de um sistema dentre os três sistemas que é diferente dos dois sistemas acima indicados. No entanto, o dispositivo de obtenção de informação de operação é desejavelmente u dispositivo independente do dispositivo de aplicação de força de reação e por esse motivo tal dispositivo independente será improvável de ser influenciado pela falha elétrica no dispositivo de aplicação de força de reação. Em termos específicos, o meio de obtenção de grau de operação do dispositivo de aplicação de força de reação poderá ser constituído como se segue, por exemplo. No caso em que o dispositivo de aplicação de força de reação usa um motor elétrico como uma fonte da força de reação, o controlador de força de reação poderá ser configurado de modo a obter as informações de operação com base em um ângulo de rotação de motor do motor elétrico, em função do qual o meio de obtenção de grau de operação é constituído. Em contrapartida, o dispositivo de obtenção de informação de operação poderá ser configurado de modo a diretamente obter o grau de operação do elemento de operação.
[011] No caso em que o dispositivo de direção inclui três sistemas, o "dispositivo de direção auxiliar" de acordo com esta forma poderá ser constituído por um dos três sistemas que é diferente dos dois sistemas acima indicados. É, no entanto, desejável que o dispositivo de direção auxiliar seja um dispositivo capaz de mudar a direção do veículo mesmo quando o dispositivo de direção falha totalmente em operação. Por outro lado, o dispositivo de direção auxiliar poderá ser um dispositivo que exerce a função de mudar a direção do veículo somente quando o dispositivo de direção falha totalmente em operação. Tal como explicado mais adiante, um sistema de freio do veículo poderá mudar a direção do veículo ao aplicar, às rodas direita e esquerda, magnitudes mutuamente diferentes de uma força de frenagem. Sendo assim, o sistema de freio poderá ser o dispositivo de direção auxiliar.
[012] (2) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a forma (1), no qual pelo menos um dos dois controladores de direção é conectado, de modo a não transmitir informação, ao primeiro barramento de comunicação.
[013] Cada controlador de força de reação e cada controlador de direção são tipicamente constituídos por um computador e circuitos de acionamento para dispositivos (tais como, uma fonte propulsora, um atuador, e assim por diante), e o computador realiza a comunicação. Cada qual dentre o dispositivo de obtenção de informação de operação e o dispositivo de direção auxiliar inclui um controlador. O controlador inclui um computador, e o computador realiza a comunicação. Uma falha do controlador inclui uma falha do computador. No caso em que o computador sofre de uma falha, é esperado que ocorra um fenômeno de transmissão desordenada, tal como explicado mais adiante em detalhe. No fenômeno de transmissão desordenada, o computador descarrega ou drena quantidades massivas de informações sem sentido. No caso em que o computador é conectado ao barramento de comunicação de tal modo que o computador possa alimentar informação para o barramento de comunicação, a falha do computador que envolve o fenômeno de transmissão desordenada poderá causar o mau funcionamento do barramento de comunicação devido às quantidades massivas de informações sem sentido alimentadas para o mesmo. De acordo com esta forma, um ou dois controladores de direção são configurados de modo a alimentar informação para o primeiro barramento de comunicação. Sendo assim, mesmo quando o(s) controlador / controladores de direção sofre(m) da falha que envolve o fenômeno de transmissão desordenada, esta forma faz com que seja possível evitar o mau funcionamento do primeiro barramento de comunicação devido à falha.
[014] (3) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a forma (1) ou (2), incluindo ainda um segundo barramento de comunicação ao qual cada um dos dois controladores de força de reação e o dispositivo de direção auxiliar são conectados.
[015] (4) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a forma (3), no qual pelo menos um dos dois controladores de força de reação é conectado, de modo a não transmitir informação, ao segundo barramento de comunicação.
[016] De acordo com o sistema de direção das duas formas acima, sendo que as informações de operação obtidas por um dos dois controladores de força de reação poderão ser usadas na direção realizada pelo dispositivo de direção auxiliar. Além disso, as informações que fluem através do segundo barramento de comunicação poderão ser usadas no controle da força de reação de operação por parte de cada um dos dois controladores de força de reação. De acordo com a última forma, o segundo barramento de comunicação poderá manter o funcionamento ou o trabalho do mesmo quando a falha elétrica que envolve o fenômeno de transmissão desordenada ocorre em pelo menos um controlador de força de reação conectado, de modo a não transmitir informação, ao segundo barramento de comunicação.
[017] (5) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (1) a (4), incluindo ainda um terceiro barramento de comunicação ao qual cada um dos dois controladores de força de reação, cada um dos dois controladores de direção, e o dispositivo de direção auxiliar são conectados.
[018] Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a forma (5), no qual pelo menos um dentre: pelo menos um dos dois controladores de força de reação; e pelo menos um dos dois controladores de direção é conectado, de modo a não transmitir informação, ao terceiro barramento de comunicação.
[019] As duas formas acima permitem comunicação entre o controlador de força de reação e o controlador de direção que não se encontram conectados por meio de uma linha de comunicação dedicada. Sendo assim, mesmo quando a linha de comunicação dedicada na funciona ou trabalha, as informações de operação obtidas pelo controlador de força de reação poderão ser usadas no controle da direção pelo controlador de direção, e as informações de direção (a serem explicadas mais adiante) obtidas pelo controlador de direção poderão ser usadas no controle da força de reação de operação por parte do controlador de força de reação. Além disso, ao se usar as informações recebidas através do terceiro barramento de comunicação, cada controlador de força de reação poderá executar um controle de força de reação, e cada controlador de direção poderá executar o controle de direção. De acordo com a última dentre as duas formas acima, mesmo quando o controlador que é conectado, de modo a não transmitir informação, ao terceiro barramento de comunicação sofre de uma falha que envolve o fenômeno de transmissão desordenada, a função do terceiro barramento de comunicação poderá ser mantida.
[020] (7) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (1) a (6), incluindo ainda: um segundo barramento de comunicação ao qual cada um dos dois controladores de força de reação e o dispositivo de direção auxiliar são conectados; e um terceiro barramento de comunicação ao qual cada um dos dois controladores de força de reação, cada um dos dois controladores de direção, e o dispositivo de direção auxiliar são conectados, [021] - sendo que um dos dois controladores de direção é conectado, de modo a não transmitir informação, ao primeiro barramento de comunicação e conectado, de modo a transmitir informação e a receber informação, ao terceiro barramento de comunicação, enquanto que o outro dentre os dois controladores de direção é conectado, de modo a transmitir informação e a receber informação, ao primeiro barramento de comunicação e conectado, de modo a não transmitir informação, ao terceiro barramento de comunicação, e [022] - sendo que um dos dois controladores de força de reação é conectado, de modo a não transmitir informação, ao segundo barramento de comunicação e conectado, de modo a transmitir informação e a receber informação, ao terceiro barramento de comunicação, enquanto que o outro dentre os dois controladores de força de reação é conectado, de modo a transmitir informação e a receber informação, ao segundo barramento de comunicação (120b) e conectado, de modo a não transmitir informação, ao terceiro barramento de comunicação.
[023] Esta forma é uma forma específica relativa a um sistema de direção da presente modalidade que será explicada mais adiante. A ação e os méritos do sistema de direção serão descritos na seção "A DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE”.
[024] (8) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (1) a (7), no qual o dispositivo de direção auxiliar é um sistema de freio instalado no veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado e capaz de aplicar uma força de frenagem às rodas direita e esquerda independentemente uma da outra.
[025] Esta forma é uma forma para a qual aspectos específicos são adicionados ao dispositivo de direção auxiliar. De acordo com esta forma, um sistema externo funciona como o dispositivo de direção auxiliar. A direção do veículo pode ser mudada ao respectivamente se aplicar, às rodas direita e esquerda, forças de frenagem de magnitudes mutuamente diferentes. Sendo assim, o sistema de freio pode direcionar o veículo em circunstâncias de emergência sob as quais o dispositivo de direção falha em operar. Nesse sentido, o sistema de freio poderá ser um dispositivo de direção de emergência.
[026] (9) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (1) a (8), - no qual o dispositivo de direção de dois sistemas é configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, obter informações de direção relativas a um grau de direção da roda, e - no qual o dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas é configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, controlar a força de reação de operação com base nas informações de direção.
[027] As "informações de direção" de acordo com esta forma são informações relativas a um grau de direção. O "grau de direção" inclui uma força requerida para a direção (ou seja, uma carga de direção), uma velocidade de direção, etc., em adição a uma quantidade de direção da roda. A execução do controle da força de reação de operação por parte do controlador de força de reação com base na carga de direção permite que o motorista sinta a carga. No caso em que informações de direção são transmissíveis do controlador de direção para o controlador de força de reação através do barramento de comunicação, o controle da força de reação de operação com base nas informações de direção é executável mesmo no evento de uma falha na qual a linha de comunicação dedicada não funciona ou trabalha.
[028] (10) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (1) a (9), no qual o dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas é configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, controlar a força de reação de operação com base em informações de velocidade de veículo relativas a uma velocidade de deslocamento do veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado.
[029] De acordo com o sistema de direção desta forma, quando a velocidade de deslocamento de veículo é alta, a força de reação de operação se torna maior e, em função desse aspecto, impedir uma operação de direção excessiva por parte do motorista, de modo a aumentar a estabilidade do veículo em um deslocamento reto à frente, por exemplo. Por outro lado, quando a velocidade de deslocamento de veículo é baixa, a força de reação de operação se torna pequena de modo a permitir uma fácil dirigibilidade ou boa manobrabilidade por parte do motorista.
[030] (11) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (1) a (10), no qual o dispositivo de direção de dois sistemas é configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, controlar um grau de direção da roda com base nas informações de velocidade de veículo relativas à velocidade de deslocamento do veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado.
[031] O grau de direção inclui a quantidade de direção da roda. De acordo com o sistema de direção desta forma, quando a velocidade de deslocamento de veículo é alta, a razão entre a quantidade de operação do elemento de operação e a quantidade de direção da roda (doravante referida como "razão de direção" quando apropriado) se torna pequena de modo a aumentar a estabilidade de deslocamento do veículo, por exemplo. Por outro lado, quando a velocidade de deslocamento de veículo é baixa, a razão de direção se torna grande de modo a aumentar a capacidade de manobrabilidade do veículo.
[032] (12) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a forma (10) ou (11), configurado de tal modo que as informações de velocidade de veículo fluam através do primeiro barramento de comunicação.
[033] (13) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (10) a (12), compreendendo ainda um segundo barramento de comunicação ao qual cada um dos dois controladores de força de reação e um dispositivo de direção auxiliar são conectados, o sistema de direção por comando eletrônico sendo configurado de tal modo que as informações de velocidade de veículo fluam através do segundo barramento de comunicação.
[034] (14) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (10) a (13), compreendendo ainda um terceiro barramento de comunicação ao qual cada um dos dois controladores de força de reação, cada um dos dois controladores de direção, e o dispositivo de direção auxiliar são conectados, o sistema de direção por comando eletrônico sendo configurado de tal modo que as informações de velocidade de veículo fluam através do terceiro barramento de comunicação.
[035] De acordo com o sistema de direção das três formas acima, as informações de velocidade de veículo são recebidas por pelo menos um dentre: os controladores de força de reação e os controladores de direção através de qualquer um dos barramentos de comunicação. No caso em que as informações de velocidade de veículo são dispostas de modo a fluir através de uma pluralidade de barramentos de comunicação, pelo menos um dentre: os controladores de força de reação e os controladores de direção poderão obter as informações de velocidade de veículo através de um determinado barramento de comunicação que funciona mesmo quando nenhum dos barramentos de comunicação funciona.
[036] (15) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (10) a (14), no qual as informações de velocidade de veículo contêm informações enviadas a partir de um sistema de freio instalado no veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado.
[037] (16) Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das formas (10) a (15), no qual as informações de velocidade de veículo contêm informações enviadas a partir de um a partir de um sistema de tração de veículo instalado no veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado.
[038] Os sistemas de freio comuns incluem um sensor de velocidade de roda para a detecção de uma velocidade de rotação da roda. Além disso, um sistema de tração de veículo instalado em veículos híbridos muitas vezes inclui um sensor de velocidade de rotação para a detecção da velocidade de rotação de um motor e um sensor de velocidade de rotação para a detecção da velocidade de rotação de um motor elétrico. Nas duas formas acima, as informações de velocidade de veículo enviadas a partir de pelo menos um dentre o sistema de freio e o sistema de tração de veículo fluem através dos barramentos de comunicação. No caso em que as informações de velocidade de veículo enviadas a partir do sistema de freio como também do sistema de tração de veículo são dispostas de modo a fluir através dos barramentos de comunicação, as informações de velocidade de veículo enviadas a partir de um dentre o sistema de freio e o sistema de tração de veículo poderão ser usadas por pelo menos um dentre: os controladores de força de reação; e os controladores de direção, mesmo quando as informações de velocidade de veículo não fluem a partir do outro dentre o sistema de freio e o sistema de tração de veículo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[039] Os objetos, os aspectos, as vantagens, e a importância técnica e industrial da presente invenção serão mais bem entendidos mediante a leitura da descrição detalhada a seguir de uma modalidade, quando considerada com relação aos desenhos em anexo, nos quais: [040] A Figura 1 é uma vista esquemática ilustrando um sistema de direção de acordo com uma modalidade e uma estrutura geral de um veículo no qual o sistema de direção é instalado;
[041] A Figura 2 é uma vista em seção transversal de um atuador de direção de um dispositivo de direção do sistema de direção de acordo com a modalidade;
[042] A Figura 3 é um diagrama de blocos ilustrando uma configuração relativa a um controle do sistema de direção de acordo com a modalidade;
[043] A Figura 4A é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que nenhuma das unidades de controle eletrônico se encontra em falha;
[044] A Figura 4B é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma das duas unidades de controle eletrônico de força de reação de um dispositivo de aplicação de força de reação se encontra em falha;
[045] A Figura 4C é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação se encontra em falha;
[046] A Figura 4D é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma unidade de controle eletrônico de um dispositivo de obtenção de informação de operação se encontra em falha;
[047] A Figura 4E é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma dentre duas unidades de controle eletrônico de um dispositivo de direção se encontra em falha;
[048] A Figura 4F é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção se encontra em falha;
[049] A Figura 4G é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma unidade de controle eletrônico de um dispositivo de direção auxiliar se encontra em falha;
[050] A Figura 5A é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que nenhuma das unidades de controle eletrônico se encontra em falha;
[051] A Figura 5B é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma das duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação e uma das duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção se encontram em falha;
[052] A Figura 5C é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação e a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção se encontram em falha;
[053] A Figura 5D é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a unidade de controle eletrônico do dispositivo de obtenção de informação de operação e a unidade de controle eletrônico do dispositivo de direção auxiliar se encontram em falha;
[054] A Figura 5E é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que ambas as unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação se encontram em falha;
[055] A Figura 5F é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que ambas as unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção se encontram em falha;
[056] A Figura 5G é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma das duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação e a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção se encontram em falha;
[057] A Figura 5H é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação e uma das duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção se encontram em falha;
[058] A Figura 6I é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma das duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação e a unidade de controle eletrônico do dispositivo de obtenção de informação de operação se encontram em falha;
[059] A Figura 6J é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação e a unidade de controle eletrônico do dispositivo de obtenção de informação de operação se encontram em falha;
[060] A Figura 6K é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a unidade de controle eletrônico do dispositivo de obtenção de informação de operação e uma das duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção se encontram em falha;
[061] A Figura 6L é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a unidade de controle eletrônico do dispositivo de obtenção de informação de operação e a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção se encontram em falha;
[062] A Figura 6M é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma das duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação e a unidade de controle eletrônico do dispositivo de direção auxiliar se encontram em falha;
[063] A Figura 6N é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de aplicação de força de reação e a unidade de controle eletrônico do dispositivo de direção auxiliar se encontram em falha;
[064] A Figura 6O é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que uma das duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção e a unidade de controle eletrônico do dispositivo de direção auxiliar se encontram em falha;
[065] A Figura 6P é uma vista esquemática para explicar um estado de comunicação entre as unidades de controle eletrônico do sistema de direção de acordo com a modalidade no caso em que a outra dentre as duas unidades de controle eletrônico do dispositivo de direção e a unidade de controle eletrônico do dispositivo de direção auxiliar se encontram em falha; e [066] A Figura 7 é um diagrama de blocos ilustrando uma configuração relativa ao controle do sistema de direção de acordo com uma modificação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE
[067] Com referência aos desenhos, a seguir será explicado em detalhe um sistema de direção de acordo com uma modalidade da presente invenção. Deve-se entender que a presente invenção não se limita aos detalhes da modalidade a seguir, cujos detalhes poderão ser incorporados com base nas formas descritas na seção VÁRIAS FORMAS, como também poderão ser alterados ou modificados com base no conhecimento das pessoas versadas na técnica.
[068] A. Estrutura Geral de um Veículo no qual um Sistema de Direção da Modalidade é Instalado [069] Um sistema de direção por comando eletrônico de acordo com a presente modalidade é instalado em um veículo 10 ilustrado na Figura 1, por exemplo. O veículo 10 tem quatro rodas, ou seja, duas rodas direita e esquerda dianteiras e duas rodas direita e esquerda traseiras. As rodas direita e esquerda dianteiras 12 ilustradas na Figura 1 são as rodas dirigíveis, e um sistema de direção de veículo 14 direciona as duas rodas dianteiras 12. Na explicação a seguir, o termo "rodas 12" será usado sempre que apropriado sem fazer distinção entre as rodas dianteiras e as rodas traseiras. O veículo 10 é um veículo de tração dianteira, e as duas rodas dianteiras 12 são as rodas motrizes. Um sistema de tração de veículo híbrido 16 é instalado no veículo 10 de modo a girar de maneira condutora as duas rodas dianteiras 12. Além disso, um sistema de freio hidráulico 18 é instalado no veículo 10 a fim de parar a rotação das quatro rodas 12. O sistema de direção de veículo 14 será explicado mais adiante em detalhe. Nesse caso, o sistema de tração de veículo 16 e o sistema de freio 18 serão explicados em poucas palavras.
[070] O sistema de tração de veículo 16 é um sistema comum conhecido. O sistema de tração de veículo 16 inclui um motor 22 como a fonte propulsora, um gerador 24 que funciona principalmente como um gerador elétrico, um mecanismo de distribuição de energia 26 ao qual o motor 22 e o gerador 24 são acoplados, e um motor elétrico 28 como uma outra fonte propulsora. O mecanismo de distribuição de energia 26 tem uma função de distribuição de rotação do motor 22 para a rotação do gerador 24 e rotação do eixo de saída. O motor elétrico 28 é acoplado ao eixo de saída através de um mecanismo de redução 30 que funciona como um redutor de velocidade. A rotação do eixo de saída é transmitida para as rodas direita e esquerda dianteiras 12 através de um mecanismo diferencial 32 e respectivos eixos de transmissão 34L, 24R, de modo que as rodas direita e esquerda dianteiras 12 girem de maneira condutora. O gerador 24 é acoplado à bateria 38 através de um inversor 360. A energia elétrica obtida por meio da geração de energia elétrica do gerador 24 é armazenada na bateria 38. O motor elétrico 28 é acoplado à bateria 38 através de um inversor 36M. O motor elétrico 28 e o gerador 24 são controlados por meio do controle do inversor 36M e do inversor 360, respectivamente. O monitoramento de uma quantidade de carga da bateria 38 e o controle do inversor 36M e do inversor 36G são feitos por uma unidade de controle eletrônico híbrido 40 como um controlador que inclui um computador e circuitos de acionamento (transmissores) para os dispositivos do sistema de tração de veículo. A unidade de controle eletrônico híbrido 40 será doravante referida como "unidade ECU híbrida 40" sempre que apropriado.
[071] Quando o veículo se desacelera, o motor elétrico 28 gira por meio da rotação das rodas dianteiras 12 sem receber uma fonte de alimentação da bateria 38. O motor elétrico 28 gera energia elétrica utilizando uma força eletromotriz gerada por meio de sua rotação, e a energia elétrica gerada é armazenada, através do inversor 36M, na bateria 38 como uma qualidade da eletricidade (a qual poderá também ser referida como uma quantidade elétrica ou uma carga elétrica). A rotação das rodas dianteiras 12 é desacelerada, ou seja, o veículo é desacelerado, em um grau correspondente à energia que corresponde à quantidade elétrica carregada. No veículo da presente invenção, o sistema de tração de veículo 16 funciona também como um sistema de freio regenerativo. A unidade ECU híbrida 40 estima a velocidade de rotação das rodas 12, ou seja, uma velocidade de deslocamento v do veículo 10, com base nas respectivas velocidades de rotação do motor 22, do gerador 24, e do motor elétrico 28. A unidade ECU híbrida 40 é configurada de modo a transmitir a velocidade de deslocamento estimada v (doravante referida como "velocidade de veículo Vhb“, sempre que apropriado) como informações de velocidade de veículo.
[072] O sistema de freio 18 é um sistema comum conhecido. O sistema de freio 18 inclui um pedal de freio 42 como um elemento de operação de freio, um cilindro mestre tandem 46 acoplado ao pedal de freio 42 e configurado de modo a pressurizar um fluido circulante suprido de um reservatório 44, um atuador de freio 48 acoplado ao cilindro mestre 46, e dispositivos de freio a disco 50 providos para as respectivas quatro rodas 12. Cada dispositivo de freio a disco 50 é um freio de roda para o qual o fluido circulante é suprido a partir do atuador de freio 48.
[073] O atuador de freio 48 incorpora uma bomba, válvulas eletromagnéticas, e assim por diante. Sob condições normais, o atuador de freio 48 fecha um fluxo do fluido circulante proveniente do cilindro mestre 46 e ajusta a pressão do fluido circulante que é pressurizado pela bomba para uma pressão de acordo com um grau de operação do pedal de freio 42, de modo a suprir o fluido circulante ajustado por pressão para cada dispositivo de freio a disco 50. O atuador de freio 48 é controlado por uma unidade de controle eletrônico de freio 52 que inclui circuitos de acionamento (transmissores) para a bomba e as válvulas eletromagnéticas, um computador, e assim por diante. A unidade de controle eletrônico de freio 52 será doravante referida como "unidade ECU de freio 52”, sempre que apropriado.
[074] O sistema de freio 18 é capaz de individualmente controlar as forças de frenagem geradas pelas quatro rodas 12. Ou seja, o sistema de freio 18 tem a função de aplicar forças de frenagem mutuamente diferentes às rodas direitas 12 e às rodas esquerdas 12. O sistema de freio da presente invenção 18 é capaz de permitir que o veículo vire para a direita ou para a esquerda utilizando essa função. Sendo assim, o sistema de freio 18 é capaz de funcionar como um dispositivo de direção auxiliar, o qual será explicado em detalhe. Cada roda 12 é provida com um sensor de velocidade de roda 54. (A ilustração dos sensores de velocidade de roda 54 para as rodas traseiras é omitida). A unidade ECU de freio 52 estima a velocidade de deslocamento v do veículo 10 com base nas velocidades de rotação de roda Vr detectadas pelos respectivos sensores de velocidade de roda 54 e é capaz de transmitir a velocidade de deslocamento estimada v (doravante referida como "velocidade de veículo Vbr", sempre que apropriado) como informações de velocidade de veículo. B. Estrutura Geral do Sistema de Direção da Modalidade [075] O sistema de direção de veículo 14 de acordo com a modalidade é conhecido como sistema de direção por comando eletrônico, e inclui um volante de direção 60 como um elemento de operação de direção, um dispositivo de aplicação de força de reação 62 configurado de modo a aplicar uma força de reação de operação ao volante de direção 60, e um dispositivo de direção 64 configurado de modo a direcionar as rodas 12.
[076] Cada roda 12 é fixada de modo rotativo por meio de uma correspondente junta de direção 66 suportada de maneira pivotável por um corpo do veículo através de um correspondente aparelho de suspensão. O dispositivo de direção 64 inclui: um atuador de direção 72 incluindo um motor de direção 68 (que é um motor elétrico como uma fonte propulsora) e configurado de modo a mover uma haste de direção 70 na direção direita - esquerda; e hastes de ligação 74, uma extremidade de cada uma das quais sendo acoplada a uma correspondente extremidade oposta da haste de direção 70 através de uma junta esférica. A outra extremidade de cada haste de ligação 74 é acoplada, através da junta esférica, a um braço de junta da correspondente junta de direção 66. As juntas de direção 66 são giradas pelo movimento da haste de direção 70 na direção direita - esquerda, por meio da qual as rodas 12 são direcionadas.
[077] Ainda com referência à Figura 2, o atuador de direção 72 será explicado. Tal como mostrado na Figura 2, o atuador de direção 72 prende, em seu alojamento 76, a haste de direção 70 de tal modo que a haste de direção 70 não possa girar em torno do seu eixo ou se movimentar na direção direita - esquerda. Uma ranhura de parafuso 78 é feita sobre uma circunferência externa da haste de direção 70. Uma luva de fixação 80 é presa no alojamento 76 de modo a ficar rotativa em torno de um eixo geométrico da mesma e imóvel na direção direita - esquerda. Uma porca 82 que prende as esferas de mancal é fixamente presa pela luva de fixação 80. A porca 82 e a haste de direção 70 se encaixam de maneira roscada uma à outra e constituem um mecanismo de parafuso esférico. O motor de direção 68 é disposto no lado de fora do alojamento 76 de tal modo que o seu eixo geométrico fique paralelo a um eixo geométrico da haste de direção 70. Uma polia de sincronização 86 é fixada a uma extremidade distal do eixo motor 84. Tal como a polia de sincronização 86, a luva de fixação 80 inclui dentes de encaixe 88 formados sobre a sua circunferência externa. Sendo assim, a luva de fixação 80 funciona como uma outra polia de sincronização, ou seja, emparelhada com a polia de sincronização 86. Uma correia de sincronização 90 é enrolada em torno da luva de fixação 80 e da polia de sincronização 86. A rotação do motor de direção 68, estritamente, a rotação do eixo motor 84, faz com que a porca 82 gire de modo que a haste de direção 70 se movimente para a direita ou para a esquerda de acordo com a direção rotacional do motor de direção 68.
[078] O motor de direção 68 é um motor de corrente DC sem escova trifásico, por exemplo, e inclui dois sistemas. Em termos específicos, ímãs 92 comuns aos dois sistemas são fixados a uma circunferência externa do eixo motor 84 de modo a ficarem dispostos na direção circunferencial, e dois conjuntos de bobinas correspondentes aos respectivos dois sistemas, ou seja, um conjunto de bobinas 94A e um conjunto de bobinas 94B, são providos de modo a ficarem opostos aos ímãs 92. O motor de direção 68 gira por meio do suprimento de uma corrente elétrica para um ou para os dois conjuntos de bobinas 94A, 94B. Um torque gerado pelo motor de direção 68, ou seja, uma força que move a haste de direção 70 na direção direita - esquerda, é de modo geral proporcional a uma soma de correntes elétricas supridas para as bobinas 94A, 94B. O motor de direção 68 é o motor de dois sistemas, e o atuador de direção 72 presumidamente poderá ter dois motores de direção. Nesse caso, porções do motor de direção 68 correspondentes aos respectivos dois sistemas serão doravante referidas como um motor de direção 68A e um motor de direção 68B para fins de conveniência. Por conseguinte, os motores de direção 68A, 68B podem ser considerados como duas fontes propulsoras do dispositivo de direção 64, e o próprio dispositivo de direção 64 inclui dois sistemas.
[079] Os motores de direção 68A, 68B do atuador de direção 72 respectivamente incluem sensores de ângulo de rotação de motor 96A, 96B (cada um dos quais sendo um transformador elétrico) de acordo com os dois sistemas do motor de direção 68. Cada sensor de ângulo de rotação de motor 96A, 96B é configurado de modo a detectar uma fase relativa entre os ímãs 92 fixados ao eixo motor 84 e às bobinas 94A ou às bobinas 94B, ou seja, um ângulo de rotação de motor Rs que é um ângulo de rotação do eixo motor 84. Tal como um atuador de direção de um dispositivo de direção assistida, o atuador de direção 72 é provido com um mecanismo de cremalheira e pinhão, tal como esquematicamente ilustrado na Figura 1. O atuador de direção 72 é ainda provido com um sensor de quantidade de direção 98 configurado de modo a detectar um ângulo de rotação de um eixo pinhão do mecanismo de cremalheira e pinhão como uma quantidade de movimento da haste de direção 70, ou seja, como uma quantidade de direção θ das rodas 12. Nesse aspecto, o sensor de quantidade de direção 98 é capaz de detectar o ângulo de rotação do eixo pinhão além de 360° a partir de um estado no qual a haste de direção 70 é posicionada em uma posição neutra (na qual as rodas 12 não são direcionadas nem para a direita nem para a esquerda). Sendo assim, o sensor de quantidade de direção 98 funciona como um sensor de ângulo absoluto. Como o sensor de quantidade de direção 98, um sensor similar ao conhecido sensor de direção (que será explicado) poderá ser usado.
[080] Tal como mostrado na Figura 1, o dispositivo de aplicação de força de reação 62 inclui: um eixo de direção 100 fixado ao volante de direção 60 e rotativo com o volante de direção 60; e um motor de força de reação 102 que é um motor elétrico. Um eixo motor do motor de força de reação 102 é integral com o eixo de direção 100, e o motor de força de reação 102 aplica um torque rotacional ao volante de direção 60. O torque rotacional funciona como uma força de reação (força de reação de operação) com relação a uma operação do volante de direção 60 por parte do motorista, ou seja, uma operação de direção. Sendo assim, o motor de força de reação 102 funciona como um atuador de força de reação.
[081] Embora uma estrutura detalhada do motor de força de reação 102 não seja ilustrada, o motor de força de reação 102 é um motor de corrente DC sem escova de dois sistemas, tal como o motor de direção 68. Por conseguinte, o dispositivo de aplicação de força de reação 62 presumidamente poderá ter dois motores de força de reação. Nesse caso, tal como mostrado na Figura 1, porções do motor de força de reação 102 correspondentes aos respectivos dois sistemas serão doravante referidas como um motor de força de reação 102A e um motor de força de reação 102B, para fins de conveniência. A força de reação de operação funciona como uma força para retornar o volante de direção 60 para a posição neutra (na qual o volante de direção 60 não é operado nem para a direita nem para a esquerda). A força de reação de operação é gerada ao se suprir corrente elétrica para um ou para ambos os motores de força de reação 102A, 102B. A força de reação de operação tem uma magnitude de modo geral proporcional a uma soma de correntes elétricas supridas para os motores de força de reação 102A, 102B. Tal como o dispositivo de direção 64, o dispositivo de aplicação de força de reação 62 inclui dois sistemas correspondentes aos dois sistemas do motor de força de reação 102.
[082] Os motores de força de reação 102A, 102B do dispositivo de aplicação de força de reação 62 são respectivamente providos com sensores de ângulo de rotação de motor 104A, 104B (cada um dos quais sendo um transformador elétrico) de acordo com os dois sistemas do motor de força de reação 102. Tal como cada um dos sensores de ângulo de rotação de motor 104A, 104B, um magnetorresistor GMR poderá ser usado. Cada sensor de ângulo de rotação de motor 104A, 104B é configurado de modo a detectar um ângulo de rotação de motor Rc do eixo motor do motor de força de reação 102 que é integral com o eixo de direção 100. O dispositivo de aplicação de força de reação 62 é provido com um sensor de quantidade de operação 106 configurado de modo a detectar uma quantidade de operação δ do volante de direção 60. O sensor de quantidade de operação 106 é também referido como um sensor de direção e é capaz de detectar, como a quantidade de operação δ , uma quantidade de rotação do volante de direção 60 além de 360° a partir de um estado no qual o volante de direção 60 é posicionado na posição neutra (na qual o volante de direção 60 não é operado para a direita nem para a esquerda). Sendo assim, o sensor de quantidade de operação I06 funciona como um sensor de ângulo absoluto. Nesse aspecto, pode ser considerado que o sensor de quantidade de operação 106 detecta diretamente o grau da operação do volante de direção.
[083] C. Configuração de Controle do Sistema de Direção da Modalidade [084] Com referência à Figura 1, será explicada uma configuração de controle do sistema de direção da presente invenção. O controle do dispositivo de direção 64, ou seja, o controle do motor de direção 68 do atuador de direção 72, é executado por duas unidades de controle eletrônico de direção 108A, 108B (doravante referidas como "unidades ECU de direção 108A, 108B", sempre que apropriado) correspondentes aos dois sistemas. Cada unidade ECU de direção 108A, 108B funciona como um controlador de direção. Em termos específicos, a unidade ECU de direção 108A controla a operação do motor de direção 68A corpo base no ângulo de rotação de motor Rs detectado pelo sensor de ângulo de rotação de motor 96A, enquanto que a unidade ECU de direção 108B controla a operação do motor de direção 68B com base no ângulo de rotação de motor Rs detectado pelo sensor de ângulo de rotação de motor 96B. De maneira similar, o controle do dispositivo de aplicação de força de reação 62, ou seja, o controle do motor de força de reação 102, é executado por duas unidades de controle eletrônico de força de reação 110A, 110B (doravante referidas como "unidades ECU de força de reação 110A, 110B", sempre que apropriado) correspondente aos dois sistemas. Cada unidade ECU de força de reação 110A, 110B funciona como um controlador de força de reação. Em termos específicos, a unidade ECU de força de reação 110A controla a operação do motor de força de reação 102A com base no ângulo de rotação de motor Rc detectado pelo sensor de ângulo de rotação de motor 104A, enquanto que a unidade ECU de força de reação 110B controla a operação do motor de força de reação 102B com base no ângulo de rotação de motor Rc detectado pelo sensor de ângulo de rotação de motor 104B. O sistema de direção de veículo 14 inclui uma unidade de controle eletrônico de quantidade de operação 112 (doravante referida como "unidade ECU de quantidade de operação 112", sempre que apropriado) para a transmissão de informação sobre a quantidade de operação δ detectada pelo sensor de quantidade de operação 106.
[085] A configuração de controle do sistema de direção de veículo 14 será ainda explicada com referência a um diagrama de blocos da Figura 3. Cada uma das unidades ECU de direção 108A, 108B é constituída de um computador 114S, incluindo uma CPU, uma memória ROM, uma memória RAM, etc., e um inversor 116S como um circuito de acionamento (transmissor) para um motor correspondente dentre o motor de direção 68A e o motor de direção 68B. O computador 114S controla, através do inversor 116S, a operação do correspondente motor de direção 68A, 68B. Aos computadores 114S das respectivas unidades ECU de direção 108A, 108B, os sensores de ângulo de rotação de motor 96A, 96B são respectivamente conectados. Cada unidade ECU de direção 108A, 108B tem três portas de comunicação, e cada computador 114S tem três interfaces de entrada / saída 118S, cada qual funcionando como um transceptor, de modo a corresponder às três portas. Cada interface de entrada / saída 118S será doravante referida como "interface I/O 118S", sempre que apropriado. Os computadores 114S das unidades ECU de direção 108A, 108B são conectados também ao sensor de quantidade de direção 98.
[086] De maneira similar, cada uma das unidades ECU de força de reação 110A, 110B é constituída de um computador 114C, incluindo uma CPU, uma memória ROM, uma memória RAM, etc., e um inversor 116C como um circuito de acionamento (transmissor) para um correspondente motor dentre o motor de força de reação 102A e o motor de força de reação 102B. O computador 114C controla, através do inversor 116C, a operação do correspondente motor de força de reação 102A, 102B. Aos computadores 114C das respectivas unidades ECU de força de reação 110A, 110B, sensores de ângulo de rotação de motor 104A, 104B são respectivamente conectados. Cada unidade ECU de força de reação 110A, 110B tem três portas de comunicação, e cada computador 114C tem três interfaces de entrada / saída 118C, cada qual funcionando como um transceptor, de modo a corresponder às três portas. Cada interface de entrada / saída 118C será doravante referida como "interface I/O 118C", sempre que apropriado.
[087] A unidade ECU de quantidade de operação 112 inclui um computador 1140 constituído de uma CPU, uma memória ROM, uma memória RAM, etc., e o computador 1140 é conectado ao sensor de quantidade de operação 106. A unidade ECU de quantidade de operação 112 tem uma porta de comunicação, e o computador 1140 tem uma interface de entrada / saída 1180 funcionando como um transceptor, de modo a corresponder a uma porta. A interface de entrada / saída 118δ será doravante referida como "interface I/O 1.85 ", sempre que apropriado. Deve-se notar que a unidade ECU de quantidade de operação 112 e o sensor de quantidade de operação 106 funcionam como um dispositivo de obtenção de informação de operação configurado de modo a obter, como informação de operação, a quantidade de operação δ do volante de direção 60, independentemente do dispositivo de aplicação de força de reação 62.
[088] Cada uma dentre as unidades ECU de direção 108A, 108B, as unidades ECU de força de reação 110A, 110B, e a unidade ECU de quantidade de operação 112 é conectada a pelo menos um dos três barramentos de comunicação 120 de modo a realizar comunicação entre si. Quando é necessário distinguir os três barramentos de comunicação 120 um do outro, os três barramentos de comunicação 120 são individualmente referidos como um primeiro barramento de comunicação 120a, um segundo barramento de comunicação 120b, e um terceiro barramento de comunicação 120c. Em termos específicos, as unidades ECU de direção 108A, 108B são conectadas ao primeiro barramento de comunicação 120a e ao terceiro barramento de comunicação 120c, as unidades ECU de força de reação 110A, 110B são conectadas ao segundo barramento de comunicação 120b e ao terceiro barramento de comunicação 120c, e a unidade ECU de quantidade de operação 112 é conectada ao primeiro barramento de comunicação 120a. A unidade ECU de freio 52 é conectada ao primeiro barramento de comunicação 120a, ao segundo barramento de comunicação 120b, e ao terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU híbrida 40 é conectada ao segundo barramento de comunicação 120b. Além disso, a unidade ECU híbrida 40 é conectada ao terceiro barramento de comunicação 120c através de um gateway 122.
[089] O sistema de direção de veículo da presente invenção 14 pode ser considerado como um sistema de direção de dois sistemas constituído de um sistema incluindo o motor de direção 68A, a unidade ECU de direção 108A, o motor de força de reação 102A, e a unidade ECU de força de reação 110A (doravante referida como "sistema A", sempre que apropriado); e um sistema incluindo o motor de direção 68B, a unidade ECU de direção 108B, o motor de força de reação 102B, e a unidade ECU de força de reação 110B (doravante referida como "sistema B", sempre que apropriado). De modo a permitir que o sistema de direção de veículo da presente invenção 14 funcione como o sistema de direção de dois sistemas, a unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de força de reação 110A são conectadas por meio de uma primeira linha de comunicação dedicada 124A (doravante abreviada como "linha de comunicação dedicada 124A", sempre que apropriado), enquanto que a unidade ECU de direção 108B e a unidade ECU de força de reação 110B são conectadas por meio de uma segunda linha de comunicação dedicada 124B (doravante abreviada como "linha de comunicação dedicada 124B", sempre que apropriado).
[090] D. Controle do Sistema de Direção da Modalidade sob Condições Normais [091] O controle do sistema de direção de veículo da presente invenção 14 sob condições normais, ou seja, o controle do sistema de direção de veículo da presente invenção 14 quando nenhum dos dois sistemas (o sistema A e o sistema B) do sistema de direção de veículo 14 se encontra em falha, é classificado principalmente em um controle de força de reação a fim de controlar o dispositivo de aplicação de força de reação 62, ou seja, os motores de força de reação 102A, 102B por meio das unidades ECU de força de reação 110A, 110B; e um controle de direção a fim de controlar o dispositivo de direção 64, ou seja, os motores de direção 68A, 68B por meio das unidades ECU de direção 108A, 108B. Tal como acima explicado, o sistema de direção de veículo 14 inclui os dois sistemas nos quais o mesmo controle é executado. Por conseguinte, a explicação a seguir será feita com ênfase a um dos dois sistemas. Tendo em vista esse aspecto, os sufixos "A", "B" usados com os numerais de referência para os componentes constituintes (tais como as unidades ECU de força de reação 110A, 110B, os motores de força de reação 102A, 102B, as unidades ECU de direção 108A, 108B, os motores de direção 68A, 68B, etc.) são excluídos. Esses componentes serão simplesmente representados como a unidade ECU de força de reação 110, o motor de força de reação 102, a unidade ECU de direção 108, o motor de direção 68, etc. Ou seja, os dois sistemas são tratados como um sistema. Sob condições normais, a unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de direção 108A se comunicam entre si através da linha de comunicação dedicada 124A, enquanto que a unidade ECU de força de reação 110B e a unidade ECU de direção 108B se comunicam entre si através da linha de comunicação dedicada 124B, de acordo com os dois sistemas. Sendo assim, sob condições normais, a comunicação entre a unidade ECU de força de reação 110 e a unidade ECU de direção 108 através do primeiro ao terceiro barramentos de comunicação 120a - 120c não é realizada.
[092] i) Controle de Força de Reação [093] O controle de força de reação executado sob condições normais pela unidade ECU de força de reação 110, em termos específicos, pelo computador 114C da unidade ECU de força de reação 110, é basicamente executado de tal modo que uma força de reação de operação Fc tendo a magnitude de acordo com a quantidade de operação δ seja aplicada ao volante de direção 60. Tal controle é um controle de força de reação básico. Em outras palavras, uma corrente de alimentação Ic para o motor de força de reação 102 é controlada de tal modo que a força retorne o volante de direção 60 para a posição neutra, e aumenta de acordo com o aumento da quantidade de operação δ . A quantidade de operação δ é calculada ao se acumular o ângulo de rotação de motor Rc detectado pelo sensor de ângulo de rotação de motor 104 provido para o motor de força de reação 102. Sendo assim, a unidade ECU de força de reação 110 abrange a quantidade de operação δ no presente ponto no tempo por meio do cálculo com base no ângulo de rotação de motor Rc e determina, com base na quantidade de operação δ , a força de reação de operação Fc a ser aplicada de acordo com a seguinte expressão: Fc = Oc x δ - sendo que Oc representa um ganho de força de reação básico.
[094] Deve-se notar que a quantidade de operação δ abrangida pela unidade ECU de força de reação 110 em um ponto no tempo quando o veículo 10 começa a operar é calibrada com base na quantidade de operação δ detectada pelo sensor de quantidade de operação 106.
[095] No controle de força de reação executado pelo sistema de direção de veículo da presente invenção 14, a unidade ECU de força de reação 110 executa, em adição ao controle de força de reação básico acima descrito, i) um controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base na velocidade de deslocamento v do veículo 10, e ii) um controle de força de reação dependente de carga de direção com base em uma carga sobre o dispositivo de direção 64, ou seja, um carga sobre o atuador de direção 72. No controle de força de reação dependente de velocidade de veículo, a força de reação de operação é aumentada de modo a fazer com que o volante de direção 60 não seja facilmente operado com o aumento da velocidade de veículo v. No controle de força de reação dependente de carga de direção, no caso em que a carga sobre o atuador de direção 72 se torna grande quando as rodas 12 sobem em uma calçada ou coisa do gênero, a força de reação de operação é aumentada de modo a permitir que o motorista perceba a carga aumentada. Tal como acima explicado, a unidade ECU híbrida 40 e a unidade ECU de freio 52 estima a velocidade de veículo v como a velocidade de veículo Vhb e a velocidade de veículo Vbr, respectivamente. A unidade ECU de força de reação 110 executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo sobre as velocidades de veículo Vhb, Vbr transmitida a partir da unidade ECU híbrida 40 e da unidade ECU de freio 52 através do primeiro ao terceiro barramentos de comunicação 120a - 120c. Tal como explicado mais adiante, a unidade ECU de direção 108 determina uma quantidade de direção alvo θ* como um alvo da quantidade de direção θ das rodas 12 e executa um controle de feedback com base em um desvio de quantidade de direção Δ θ (= θ*- θ) de tal modo que uma quantidade de direção presente θ se torna igual à quantidade de direção alvo θ*. Deve-se estimar que a carga sobre o atuador de direção 72, ou seja, a carga sobre o motor de direção 68, é maior quando o desvio de quantidade de direção Δ θ é maior. Com base no desvio de quantidade de direção Δ θ transmitido como as informações de direção a partir da unidade ECU de direção 108, a unidade ECU de força de reação 110 executa o controle de força de reação dependente de carga de direção de tal modo que a força de reação de operação Fc seja aumentada com um aumento do desvio de quantidade de direção Δ θ.
[096] Em adição ao controle de força de reação básico acima descrito, a unidade ECU de força de reação 110 executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo e o controle de força de reação dependente de carga de direção de modo a determinar a força de reação de operação Fe a ser aplicada no controle de força de reação de acordo com a seguinte expressão: Fc = oc x δ + Pc x V + yc x Δ θ - sendo que Pc representa um ganho de força de reação dependente de velocidade de veículo e yc representa um ganho de força de reação dependente de carga de direção.
[097] A corrente elétrica Ic para aplicação da força de reação de operação Fc determinada de acordo com a expressão acima é suprida a partir do inversor 116C para o motor de força de reação 102. ii) Controle de Direção [098] O controle de direção executado sob condições normais pela unidade ECU de direção 108, em termos específicos, pelo computador 114S da unidade ECU de direção 108, é executado basicamente de tal modo que o atuador de direção 72, ou seja, o motor de direção 68, possa ser controlado de tal modo que a quantidade de direção θ das rodas 12 se torne igual a uma quantidade de acordo com a quantidade de operação δ do volante de direção 60. Tal controle é um controle de direção básico. A quantidade de direção θ é calculada ao se acumular o ângulo de rotação de motor Rs detectado pelo sensor de ângulo de rotação de motor 96 provida para o motor de direção 68. Sendo assim, a unidade ECU de direção 108 abrange a quantidade de direção θ no presente ponto no tempo por meio do cálculo com base no ângulo de rotação de motor Rs. Além disso, a unidade ECU de direção 108 determina, de acordo com a seguinte expressão, a quantidade de direção alvo θ* como o alvo da quantidade de direção θ com base na quantidade de operação δ do volante de direção 60 transmitida como as informações de operação da unidade ECU de força de reação 110: θ* = os x δ - sendo que as representa um ganho de direção básico.
[099] A unidade ECU de direção 108 obtém o desvio de quantidade de direção Δ θ que um desvio de uma quantidade de direção presente θ a partir da quantidade de direção alvo e executa um controle de feedback do motor de direção 68 com base no desvio de quantidade de direção Δ θ. Em termos específicos, a corrente de alimentação ls para o motor de direção 68 é determinado de acordo com a seguinte expressão, e a corrente determinada é suprida a partir do inversor 116S para o motor de direção 68: Is = Psp x Δ θ + Psd x dΔ θ - sendo que Psp representa um ganho proporcional, Psd representa um ganho derivativo, e dΔ θ representa a valor derivativo do desvio de quantidade de direção. Tal como a quantidade de operação δ , a quantidade de direção θ abrangida pela unidade ECU de direção 108 em um ponto no tempo quando o veículo 10 começa a operar é calibrada com base na quantidade de direção θ detectada pelo sensor de quantidade de direção 98.
[0100] No controle de direção executado no sistema de direção de veículo da presente invenção 14, a unidade ECU de direção 108 executa, em adição ao controle de direção básico, um controle de mudança de razão de direção com base na velocidade de deslocamento v do veículo 10. O sistema de direção de veículo 14 da presente invenção tem uma função de sistema de razão de engrenagem variável (VGRS), tal como conhecida. No controle de mudança de razão de direção, uma razão de mudança na quantidade de direção θ com relação a uma mudança na quantidade de operação δ , ou seja, uma razão de direção, se torna menor de acordo com um aumento na velocidade de veículo v, tendo em vista a estabilidade de deslocamento de veículo. Em contrapartida, a razão de direção se torna maior com uma diminuição na velocidade de veículo v a fim de melhorar a operabilidade ou a manobrabilidade do veículo. Tal como a unidade ECU de força de reação 110, a unidade ECU de direção 108 executa o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo sobre as velocidades de veículo Vhb, V8r transmitidas a partir da unidade ECU híbrida 40 e a unidade ECU de freio 52 através do primeiro ao terceiro barramentos de comunicação 120a - 120c. A unidade ECU de direção 108 executa o controle de mudança de razão de direção em adição ao controle de direção básico acima descrito, de modo a determinar a quantidade de direção alvo θ* de acordo com a seguinte expressão: θ* = ys(V) x os x δ - sendo que ys(V) representa um coeficiente com base em uma velocidade de deslocamento de veículo V como um parâmetro.
[0101] E. Medidas para Lidar com Falha Elétrica no Sistema de Direção da Modalidade [0102] O sistema de direção de veículo 14 é também conhecido como o sistema de direção por comando eletrônico no qual as rodas 12 são direcionadas pelo controle elétrico do atuador de direção 72 sem depender da força de operação aplicada ao volante de direção 60 por parte do motorista. O sistema de direção de veículo da presente invenção 14 não é equipada com um meio para direcionar as rodas 12 por meio da força de operação do motorista no caso em que uma falha elétrica ocorre no sistema de direção de veículo 14. Do ponto de vista da segurança contra falhas, portanto, é significativamente importante lidar com a falha elétrica, em termos específicos, uma falha da unidade ECU de força de reação 110 e da unidade ECU de direção 108 do sistema de direção de veículo 14. Em seguida, serão explicadas as medidas providas para o sistema de direção de veículo 14 para que o mesmo possa lidar com a falha da unidade ECU de força de reação 110 e da unidade ECU de direção 108. i) Três Sistemas Redundantes [0103] No caso em que a falha elétrica ocorre em qualquer uma das unidades ECU de força de reação 110 e das unidades ECU de direção 108 do sistema de direção de veículo 14, o sistema de direção de veículo 14 precisa exercer pelo menos uma função de mudança de direção do veículo 10 até certo ponto de acordo com a quantidade de operação δ do volante de direção 60. Tal como acima explicado, o sistema de direção de veículo 14 inclui, cada qual como um sistema para a obtenção da quantidade de operação δ como as informações de operação, dois sistemas que correspondem ao dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas 62 e cada um dos quais incluindo uma unidade ECU de força de reação 110 e um sensor de ângulo de rotação de motor 104. O sistema para a obtenção da quantidade de operação δ como as informações de operação será doravante referido como "sistema de obtenção de informações de operação", sempre que apropriado. Além disso, o sistema de direção de veículo 14 inclui, como um sistema para a mudança da direção do veículo 110, dois sistemas para a mudança da direção do veículo 10 por meio da direção das rodas 12, cada um dos quais incluindo uma unidade ECU de direção 108 e um motor de direção 68. O sistema para a mudança da direção do veículo 10 será doravante referido como "sistema de direção de roda", sempre que apropriado. Uma das unidades ECU de força de reação 110 e uma das duas unidades ECU de direção 108 são conectadas por meio de uma linha de comunicação dedicada 124, enquanto que a outra dentre as duas unidades ECU de força de reação 110 e a outra dentre as duas unidades ECU de direção 108 são conectadas por meio de outra linha de comunicação dedicada 124. Nessa configuração, mesmo quando qualquer uma das duas unidades ECU de força de reação 110 e as duas unidades ECU de direção 108 sofre de uma falha, ou seja, mesmo no evento de uma falha primária, a operação de pelo menos um sistema de obtenção de informações de operação e a operação de pelo menos um sistema de direção de roda são garantidas, ou seja, a operação de um dos dois sistemas do sistema de direção de veículo da presente invenção 14 é garantida.
[0104] Embora seja muito improvável que quaisquer duas dentre a unidade ECU de força de reação 110 e as unidades ECU de direção 108 falhem em operar ao mesmo tempo, é considerado aqui um caso no qual tal falha secundária possa ocorrer. Do ponto de vista da segurança contra falhas, é desejável lidar com a falha secundária.
[0105] Por conseguinte, quando cada um dos dois sistemas de obtenção de informação de operação acima descritos é definido como um sistema de obtenção de informações de operação principal, o sistema de direção de veículo 14 incluirá, em adição aos sistemas de obtenção de informação de operação principais, um sistema de obtenção de informações de operação auxiliar que é um sistema de obtenção de informações de operação alternativo, ou seja, um dispositivo de obtenção de informação de operação que inclui o sensor de quantidade de operação 106 e a unidade ECU de quantidade de operação 112.
[0106] Além disso, quando cada um dos dois sistemas de direção de roda é definido como um sistema de direção de roda principal, o sistema de freio 18, que tem a função de mudar a direção do veículo 10 por meio da aplicação de forças de frenagem às rodas direita e esquerda 12 independentemente uma da outra, funcionará como um sistema de direção de roda auxiliar que é um sistema de direção de emergência. Na direção das rodas 12 por meio do sistema de freio 18, as rodas 12 não são de fato direcionadas, mas o veículo se comporta como se as rodas 12 estivessem direcionadas. Nesse sentido, para fins de conveniência, o sistema de freio 18 será referido como o "sistema de direção de roda auxiliar". Ou seja, o sistema de freio 18 é construído como uma parte do sistema de direção de veículo 14. Em outras palavras, o sistema de freio 18 controlado pela unidade ECU de freio 52 funciona como o dispositivo de direção auxiliar do sistema de direção de veículo 14. O sistema de freio 18, como o sistema de direção de roda auxiliar, opera somente quando os dois sistemas de direção de roda principais falham em operar. Em termos específicos, a unidade ECU de freio 52 controla o atuador de freio 48 com base nas informações obtidas sobre a quantidade de operação δ do volante de direção 60 de tal modo que uma diferença entre as forças de frenagem a ser aplicadas às rodas direita e esquerda 12 corresponda à quantidade de operação δ . O veículo poderá guinar para a direita ao aumentar a força de frenagem para as rodas laterais direitas 12 de modo a ficar maior que a força de frenagem para as rodas laterais esquerdas 12. O veículo poderá guinar para a esquerda ao aumentar a força de frenagem para as rodas laterais esquerdas 12 de modo a ficar maior que a força de frenagem para as rodas laterais direitas 12.
[0107] No sistema de direção de veículo 14 da presente invenção, a unidade ECU de quantidade de operação 112 que constitui o dispositivo de obtenção de informação de operação poderá transmitir, como informações de operação, informações sobre a quantidade de operação δ obtidas por si só. A unidade ECU de quantidade de operação 112, a unidade ECU de direção 108, e a unidade ECU de freio 52 são conectadas ao primeiro barramento de comunicação 120a de tal modo que as informações transmitidas pela unidade ECU de quantidade de operação 112 possam ser recebidas através do primeiro barramento de comunicação 120a por parte de cada uma das duas unidades ECU de direção 108 e a unidade ECU de freio 52 como o dispositivo de direção auxiliar.
[0108] De acordo com a configuração acima descrita, o sistema de direção de veículo 14 é constituído pelos três sistemas de obtenção de informação de operação e pelos três sistemas de direção de roda. Mesmo no caso de uma falha secundária na qual as duas unidades ECU de força de reação 110 e as unidades ECU de direção 108 falham em operar, qualquer um dos sistemas de direção de roda poderá mudar a direção do veículo com base na quantidade de operação δ do volante de direção 60 obtida por qualquer um dentre os três sistemas de obtenção de informação de operação. Ou seja, os sistemas de obtenção de informação de operação e os sistemas de direção de roda do sistema de direção de veículo 14 são ambos três sistemas redundantes.
[0109] Tal como acima explicado, o controle de força de reação executado por parte de cada unidade ECU de força de reação 110 sob condições normais inclui, em adição ao controle de força de reação básico, o controle de força de reação dependente de carga de direção e o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo. O controle de direção executado por parte de cada unidade ECU de direção 108 sob condições normais inclui, em adição ao controle de direção básico, o controle de mudança de razão de direção. No sistema de direção de veículo 14, mesmo que uma das unidades ECU de direção 108 se encontre em falha, o controle de força de reação dependente de carga de direção poderá, tanto quanto possível, ser executado por parte de cada unidade ECU de força de reação 110. Além disso, mesmo que a unidade ECU híbrida 40 ou a unidade ECU de freio 52, cada qual sendo configurada de modo a transmitir informações de velocidade de veículo, falhem em operar ou a passagem de comunicação para a transmissão das informações de velocidade de veículo falhe em funcionar, o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo poderá, tanto quanto possível, ser executado por parte de cada unidade ECU de força de reação 110 e o controle de mudança de razão de direção poderá, tanto quanto possível, ser executado por parte de cada unidade ECU de direção 108. Em vista deste aspecto, tal como mostrado na Figura 3, as duas unidades ECU de força de reação 110, as duas unidades ECU de direção 108, a unidade ECU de quantidade de operação 112, a unidade ECU de freio 52, e a unidade ECU híbrida 40 são conectadas umas às outras por meio do primeiro barramento de comunicação 120a, do segundo barramento de comunicação 120b, e do terceiro barramento de comunicação 120c. Os três barramentos de comunicação 120a - 120c serão coletiva ou individualmente referidos como o "barramento de comunicação 120", sempre que apropriado.
[0110] As funções dos respectivos três barramentos de comunicação 120a -120c serão resumidamente explicadas. O primeiro barramento de comunicação 120a é considerado como um barramento de comunicação através do qual a quantidade de operação δ do volante de direção 60 obtida pela unidade ECU de quantidade de operação 112 que constitui o dispositivo de obtenção de informação de operação é transmitida para as unidades ECU de direção 108 e pela unidade ECU de freio 52 como os três sistemas de direção de roda. O segundo barramento de comunicação 120b é considerado como um barramento de comunicação através do qual a informação sobre a velocidade de veículo v a partir da unidade ECU híbrida 40 e a unidade ECU de freio 52 é transmitida para as duas unidades ECU de força de reação 110. O terceiro barramento de comunicação 120c é considerado como um barramento de comunicação através do qual a informação sobre a velocidade de veículo v a partir da unidade ECU híbrida 40 e da unidade ECU de freio 52 é transmitida para as duas unidades ECU de direção 108. Além disso, o terceiro barramento de comunicação 120c permite comunicação entre a unidade ECU de força de reação 110 de um dentre o sistema A e o sistema B; e a unidade ECU de direção 108 do outro dentre o sistema A e o sistema B e a comunicação entre a unidade ECU de força de reação 110 do outro dentre o sistema A e o sistema B; e a unidade ECU de direção 108 de um dentre o sistema A e o sistema B. ii) Medidas para Lidar com a Falha da Unidade de Controle Eletrônico que Envolve um Fenômeno de Transmissão Desordenada [0111] No caso em que cada uma das unidades ECU de direção 108, as unidades ECU de força de reação 110, a unidade ECU de quantidade de operação 112, a unidade ECU híbrida 40, e a unidade ECU de freio 52 (doravante cada qual simplesmente referida como "unidade ECU", sempre que apropriado) transmite informação (doravante referida como "informações de conteúdo", sempre que apropriado) através dos barramentos de comunicação 120, cada unidade ECU anexando, à informação, informações de identificação, tais como, um endereço, um ID ou coisa do gênero para a identificação da unidade ECU, e enviando, para os barramentos de comunicação 120, as informações de conteúdo às quais a informação de identificação é anexada. Cada unidade ECU recebe as informações de conteúdo requeridas por si sós dentre as informações que fluem através dos barramentos de comunicação, com base nas informações de identificação. No caso em que uma determinada unidade ECU se encontra em falha, ou seja, o computador 114S, 114C, 114δ da unidade ECU se encontra em falha, haverá a possibilidade de a unidade ECU que sofre de falha descarregar quantidades massivas de informações sem sentido para os barramentos de comunicação 120 sem anexar as informações de identificação. Em outras palavras, haverá a possibilidade da ocorrência de uma falha que envolve um fenômeno de transmissão desordenada.
[0112] No caso em que uma determinada unidade ECU sofre de uma falha que envolve o fenômeno de transmissão desordenada, o(s) barramento(s) de comunicação 120 ao(s) qual (quais) a unidade ECU é conectada fica(m) cheio(s) de quantidades massivas de informações descarregadas, de modo a se esperar que o(s) barramento(s) de comunicação 120 em questão falhe(m) em funcionar, desabilitando totalmente a comunicação através do(s) barramento(s) de comunicação 120.
[0113] Por conseguinte, cada uma das unidades ECU de direção 108 e das unidades ECU de força de reação 110 do sistema de direção de veículo 14 é configurada de tal modo que cada unidade ECU receba a inferior através de uma das três portas do barramento de comunicação 120 que é conectada a uma porta, porém cada unidade ECU impede uma saída da informação através da uma porta para o barramento de comunicação 120. Ou seja, a unidade ECU realiza, através da uma porta, uma comunicação unidirecional na qual apenas a recepção da informação é permitida. Em cada uma das unidades ECU de direção 108 e das unidades ECU de força de reação 110, a comunicação unidirecional é feita através de um dos dispositivos de I/O 118S, 118C do computador 114S, 114C. Na Figura 3, o um dos três dispositivos de I/O 118S, 118C através dos quais a comunicação unidirecional é realizada é marcado com um "x", e uma linha de comunicação através da qual a comunicação unidirecional entre o barramento de comunicação 120 e a uma porta é realizada é indicada pela linha tracejada.
[0114] Em termos específicos, a unidade ECU de força de reação 110A recebe a informação do segundo barramento de comunicação 120b, mas não é permitida alimentar a informação para o segundo barramento de comunicação 120b. A unidade ECU de força de reação 110B recebe a informação do terceiro barramento de comunicação 120c, mas não é permitida alimentar a informação para o terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU de direção 108A recebe a informação do terceiro barramento de comunicação 120c, mas não é permitida alimentar a informação para o terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU de direção 108B recebe a informação do primeiro barramento de comunicação 120a, mas não é permitida alimentar a informação para o primeiro barramento de comunicação 120a. De acordo com essa configuração, mesmo quando a falha que envolve o fenômeno de transmissão desordenada ocorre na unidade ECU de força de reação 110A, a comunicação através do segundo barramento de comunicação 120b não é prejudicada. Mesmo quando uma falha ocorre na unidade ECU de força de reação 110B, a comunicação através do terceiro barramento de comunicação 120c não é prejudicada. Mesmo quando uma falha ocorre na unidade ECU de direção 108A, a comunicação através do terceiro barramento de comunicação 120c não é prejudicada. Mesmo quando uma falha ocorre na unidade ECU de direção 108B, a comunicação através do primeiro barramento de comunicação 120a não é prejudicada.
[0115] Tal como acima explicado, todas as quatro unidades ECU, ou seja, as duas unidades ECU de força de reação 110 e as duas unidades ECU de direção 108, incluem as três portas de comunicação, e a comunicação unidirecional é configurada de modo a ser realizada através de uma das três portas. Em outras palavras, a configuração com relação às portas de comunicação é comum para as unidades ECU de força de reação 110 e para as unidades ECU de direção 108, contribuindo para a simplificação da estrutura do sistema de direção de veículo 14. iii) Operações do Sistema de Direção no Caso da Ocorrência de Falha Elétrica [0116] Em seguida, será explicado como se pode garantir uma comunicação entre unidades ECU sem falha e como o sistema de direção de veículo 14 pode operar no caso em que uma ou duas das unidades ECU apresentam falha elétrica. Na explicação a seguir, a unidade ECU híbrida 40 não pertencente a nenhum dos três sistemas de obtenção de informação de operação e a nenhum dos três sistemas de direção de roda é explicado.
[0117] Primeiramente, com referência às Figuras 4B a 4G, serão explicados casos nos quais uma unidade ECU sofre da falha que envolve o fenômeno de transmissão desordenada. Nos casos ilustrados nas Figuras 4B a 4G, unidades ECU mutuamente diferentes se encontram em falha. Nas Figuras 4A a 4G, a ilustração da estrutura interna de cada unidade ECU é omitida. Para fins de referência, a Figura 4A ilustra um estado no qual nenhuma das unidades ECU se encontram em falha. Nas Figuras 4B a 4G, uma unidade ECU que se encontra em falha é marcada com "x", e o(s) barramento(s) de comunicação 120 e a(s) linha(s) de comunicação dedicada(s) 124 que não estão funcionando são excluídos, ou seja, não ilustrados.
[0118] A Figura 4B ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110A se encontra em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124A e os três barramentos de comunicação 120c não estão funcionando. A unidade ECU de direção 108A executa o controle de direção básico com base nas informações de operação recebidas da unidade ECU de quantidade de operação 112 através do primeiro barramento de comunicação 120a. A unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de direção 108B executam o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do primeiro barramento de comunicação 120a. A unidade ECU de força de reação 110B executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 120b. No sistema de direção de veículo 14, as informações de operação são informações relativas à quantidade de operação δ , e as informações de velocidade de veículo são informações relativas à velocidade de deslocamento v do veículo 10. Isso se aplica à explicação a seguir.
[0119] A Figura 4C ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110B se encontra em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124B e o segundo barramento de comunicação 120b não estão em funcionamento. A unidade ECU de direção 108B executa o controle de direção básico com base nas informações de operação recebidas da unidade ECU de quantidade de operação 112 através do primeiro barramento de comunicação 120a. A unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de direção 118B executam o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do primeiro barramento de comunicação 120a ou do terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU de força de reação 110A executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do terceiro barramento de comunicação 120c.
[0120] A Figura 4D ilustra um estado no qual a unidade ECU de quantidade de operação 112 se encontra em falha. Nesse estado, o primeiro barramento de comunicação 120a não se encontra em funcionamento. No entanto, a falha ocorre no sistema de obtenção de informações de operação auxiliar, e a linha de comunicação dedicada 124A, a linha de comunicação dedicada 124B, o segundo barramento de comunicação 120b, e o terceiro barramento de comunicação 120c estão funcionando, de maneira que o controle de força de reação executado pelas unidades ECU de força de reação 110 e o controle de direção executado pelas unidades ECU de direção 108 não sejam influenciados.
[0121] A Figura 4E ilustra um estado no qual a unidade ECU de direção 108A se encontra em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124A e o primeiro barramento de comunicação 120a não se encontram em funcionamento. A unidade ECU de direção 108B executa o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de força de reação 110B executam o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 120b ou do terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU de força de reação 110A executa o controle de força de reação dependente de carga de direção com base nas informações de direção recebidas a partir da unidade ECU de direção 108B através do terceiro barramento de comunicação 120c. No sistema de direção da presente invenção, as informações de direção são informações relativas ao desvio de quantidade de direção Δ θ. Isso se aplica à explicação a seguir.
[0122] A Figura 4F ilustra um estado no qual a unidade ECU de direção 108B se encontra em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124B e o terceiro barramento de comunicação 120c não se encontram em funcionamento. A unidade ECU de direção 108A executa o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do primeiro barramento de comunicação 120a. A unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de força de reação 110B executam o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 20b. Não existem quaisquer passagens de comunicação para a unidade ECU de força de reação 110B receber as informações de direção a partir da unidade ECU de direção 108A. Por conseguinte, a unidade ECU de força de reação 110B não executa o controle de força de reação dependente de carga de direção.
[0123] A Figura 4G ilustra um estado no qual a unidade ECU de freio 52 se encontra em falha. Nesse estado, as duas linhas de comunicação dedicadas 124A, 124B estão em funcionamento, enquanto que nenhum dos três barramentos de comunicação 120a, 120b, 120c se encontram em funcionamento. A unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de força de reação 110B executam o controle de força de reação básico e o controle de força de reação dependente de carga de direção, mas não executam o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo. A unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de direção 108B executam o controle de direção básico, mas não executam o controle de mudança de razão de direção.
[0124] Em seguida, com referência às Figuras 5B a 5H e às Figuras 6I a 6P, serão explicados casos nos quais duas unidades ECU sofrem de falha envolvendo o fenômeno de transmissão desordenada. Nos casos ilustrados nas Figuras 5B a 5H e nas Figuras 6I a 6P, as unidades ECU de combinações mutuamente diferentes se encontram em falha. Tal como nas Figuras 4A a 4G, a ilustração da estrutura interna de cada unidade ECU é omitida nas Figuras 5A a 5H e nas Figuras 6I a 6P. Para fins de referência, a Figura 5A ilustra um estado no qual nenhuma das unidades ECU se encontram em falha. Nas Figuras 5B a 5H e nas Figuras 6I a 6P, duas unidades ECU que se encontram em falha são marcadas com "x", e o(s) barramento(s) de comunicação 120 e a(s) linha(s) de comunicação dedicada(s) 124 que não estão funcionando são excluídos, ou seja, não ilustrados.
[0125] A Figura 5B ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de direção 108A do sistema A se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada, 124A, o primeiro barramento de comunicação 120a, e o terceiro barramento de comunicação 120c não estão em funcionamento. O sistema B está funcionando, e a unidade ECU de direção 108B não executa o controle de mudança de razão de direção, enquanto que a unidade ECU de força de reação 110B executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 120b.
[0126] A Figura 5C ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110B e a unidade ECU de direção 108B do sistema B se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124B, o segundo barramento de comunicação 120b, e o terceiro barramento de comunicação 120c não ficam em funcionamento. O sistema A funciona e a unidade ECU de força de reação 110A não executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo, enquanto que a unidade ECU de direção 108A executa o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do primeiro barramento de comunicação 120a.
[0127] A Figura 5D ilustra um estado no qual a unidade ECU de quantidade de operação 112 que constitui o sistema de obtenção de informações de operação auxiliar, e a unidade ECU de freio 52 que constitui o sistema de direção de roda auxiliar se encontram em falha. Nesse estado, nenhum dentre o primeiro barramento de comunicação 120a, o segundo barramento de comunicação 120b, e o terceiro barramento de comunicação 120c ficam em funcionamento. Embora o sistema A e o sistema B estejam em funcionamento, não haverá nenhuma passagem de comunicação para o sistema A e para o sistema B de modo a receber as informações de velocidade de veículo. Por conseguinte, a unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de força de reação 110B não executam o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo, e a unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de direção 108B não executam o controle de mudança de razão de direção.
[0128] A Figura 5E ilustra um estado no qual tanto a unidade ECU de força de reação 110A como também a unidade ECU de força de reação 110B, como os dois sistemas de obtenção de informação de operação principais, se encontram em falha. Nesse estado, nem a linha de comunicação dedicada 124A como a linha de comunicação dedicada 124B, nem o segundo barramento de comunicação 120b, e nem o terceiro barramento de comunicação 120c se encontram em funcionamento. Cada qual dentre a unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de direção 108E executa: o controle de direção básico com base nas informações de operação recebidas da unidade ECU de quantidade de operação 112, como o sistema de obtenção de informações de operação auxiliar, através do primeiro barramento de comunicação 120a; e o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do primeiro barramento de comunicação 120a.
[0129] A Figura 5F ilustra um estado no qual tanto a unidade ECU de direção 108A como também a unidade ECU de direção 108B, como os dois sistemas de direção de roda principais, se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124A, tanto a linha de comunicação dedicada 124B, como também o primeiro barramento de comunicação 120a, e o terceiro barramento de comunicação 120c não se encontram em funcionamento. Nesse estado, a unidade ECU de freio 52 recebe as informações de operação da unidade ECU de força de reação 110B através do segundo barramento de comunicação 120b, e o sistema de freio 18 funciona como o sistema de direção de roda auxiliar. A unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de força de reação 110B podem executar o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 120b.
[0130] A Figura 5G ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110A do sistema A e a unidade ECU de direção 108B do sistema B se encontram em falha. Nesse estado, ambas a linha de comunicação dedicada 124A e a linha de comunicação dedicada 124B, e o terceiro barramento de comunicação 120c não estão funcionando. Nesse estado, a unidade ECU de direção 108A executa: o controle de direção básico com base nas informações de operação recebidas da unidade ECU de quantidade de operação 112 através do primeiro barramento de comunicação 120a; e o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do primeiro barramento de comunicação 120a. A unidade ECU de força de reação 110B executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 120b.
[0131] A Figura 5H ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110B do sistema B e a unidade ECU de direção 108A do sistema A se encontram em falha. Nesse estado, ambas a linha de comunicação dedicada 124A e a linha de comunicação dedicada 124B, o primeiro barramento de comunicação 120a, e o segundo barramento de comunicação 120b não estão funcionando. Nesse estado, a unidade ECU de direção 108B executa: o controle de direção básico com base nas informações de operação recebidas da unidade ECU de força de reação 110A através do terceiro barramento de comunicação 120c; e o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do terceiro barramento de comunicação 120c. A força de reação ECU 110A executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do terceiro barramento de comunicação 120c.
[0132] A Figura 6I ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de quantidade de operação 112 se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124A, o primeiro barramento de comunicação 120a, e o terceiro barramento de comunicação 120c não se encontram em funcionamento. Embora a unidade ECU de direção 108A não possa executar o controle de direção básico, o sistema B fica em funcionamento. A unidade ECU de direção 108B não consegue execute o controle de mudança de razão de direção, mas a unidade ECU de força de reação 110B executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 120b.
[0133] A Figura 6J ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110B e a unidade ECU de quantidade de operação 112 se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124B, o primeiro barramento de comunicação 120a, e o segundo barramento de comunicação 120b não se encontram em funcionamento. A unidade ECU de direção 108B executa o controle de direção básico com base nas informações de operação recebidas da unidade ECU de força de reação 110A através do terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de direção 108B executam o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU de força de reação 110A executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do terceiro barramento de comunicação 120c.
[0134] A Figura 6K ilustra um estado no qual a unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de quantidade de operação 112 se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124A e o primeiro barramento de comunicação 120a não ficam em funcionamento. O sistema B funciona, e a unidade ECU de direção 108B executa o controle de mudança de razão de direção com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do terceiro barramento de comunicação 120c. A unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de força de reação 110B executam o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 120b ou do terceiro barramento de comunicação 120c.
[0135] A Figura 6L ilustra um estado no qual a unidade ECU de direção 108B e a unidade ECU de quantidade de operação 112 se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124B, o primeiro barramento de comunicação 120a, e o terceiro barramento de comunicação 120c não se encontram em funcionamento. Não existe nenhuma passagem de comunicação para a unidade ECU de direção 108A de modo a receber as informações de velocidade de veículo da unidade ECU de freio 52. Por conseguinte, a unidade ECU de direção 108A não executa o controle de mudança de razão de direção. Por outro lado, a unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de força de reação 110B executam o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo com base nas informações de velocidade de veículo recebidas da unidade ECU de freio 52 através do segundo barramento de comunicação 120b.
[0136] A Figura 6M ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110A e a unidade ECU de freio 52 se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124A e os três barramentos de comunicação, ou seja, o primeiro barramento de comunicação 120a, o segundo barramento de comunicação 120b, e o terceiro barramento de comunicação 120c, não se encontram em funcionamento. A unidade ECU de direção 108A não pode executar o controle de direção básico, mas o sistema B se encontra em funcionamento. Uma vez que as informações de velocidade de veículo não estão disponíveis, a unidade ECU de força de reação 110B não executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo e a unidade ECU de direção 108B não executa o controle de mudança de razão de direção.
[0137] A Figura 6N ilustra um estado no qual a unidade ECU de força de reação 110B e a unidade ECU de freio 52 se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124B e os três barramentos de comunicação, ou seja, o primeiro barramento de comunicação 120a, o segundo barramento de comunicação 120b, e o terceiro barramento de comunicação 120c, não se encontram em funcionamento. A unidade ECU de direção 108B não pode executar o controle de direção básico, mas o sistema A se encontra em funcionamento. Uma vez que as informações de velocidade de veículo não estão disponíveis, a unidade ECU de força de reação 110A não executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo e a unidade ECU de direção 108A não executa o controle de mudança de razão de direção.
[0138] A Figura 6O ilustra um estado no qual a unidade ECU de direção 108A e a unidade ECU de freio 52 se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124A e os três barramentos de comunicação, ou seja, o primeiro barramento de comunicação 120a, o segundo barramento de comunicação 120b e o terceiro barramento de comunicação 120c, não se encontram em funcionamento. Uma vez que as informações de velocidade de veículo não estão disponíveis, a unidade ECU de força de reação 110B não executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo e a unidade ECU de direção 108B não executa o controle de mudança de razão de direção.
[0139] A Figura 6P ilustra um estado no qual a unidade ECU de direção 108B e a unidade ECU de freio 52 se encontram em falha. Nesse estado, a linha de comunicação dedicada 124B e os três barramentos de comunicação, ou seja, o primeiro barramento de comunicação 120a, o segundo barramento de comunicação 120b e o terceiro barramento de comunicação 120c, não se encontram em funcionamento. Uma vez que as informações de velocidade de veículo não estão disponíveis, a unidade ECU de força de reação 110A não executa o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo e a unidade ECU de direção 108A não executa o controle de mudança de razão de direção.
[0140] Foram explicados todos os casos nos quais uma ou duas unidades ECU dentre as três unidades ECU 110A, 110B, 112, cada uma das quais como o sistema de obtenção de informação de operação, e as três unidades ECU 108A, 108B, 52, cada uma das quais como o sistema de direção de roda, sofrem da falha que envolve o fenômeno de transmissão desordenada. Além disso, foi explicado, em todos os casos, como a comunicação entre unidades ECU sem falha é garantida e como o sistema de direção de veículo 14 funciona. Tal como aparente a partir da explicação acima, em qualquer um dos casos, o funcionamento de pelo menos um dos três sistemas de direção de roda incluindo o sistema de direção de roda auxiliar permite que a direção do veículo seja mudada de acordo com a quantidade de operação δ do volante de direção 60. Sendo assim, o sistema de direção de veículo da presente invenção 14 é construído como um sistema de direção por comando eletrônico excelente do ponto de vista da segurança contra falhas. F. Modificações [0141] No sistema de direção de veículo 14 da modalidade ilustrada, a conexão entre as unidades ECU de força de reação 110A, 110B e as unidades ECU de direção 108A, 1088; e o primeiro ao terceiro barramentos de comunicação 120a -120c são configurados de tal modo que a comunicação através de uma dentre as três portas em cada uma das unidades ECU de força de reação 110A, 110B e das unidades ECU de direção 108A, 108B seja a comunicação unidirecional tal como acima explicada, tendo em vista a falha que envolve o fenômeno de transmissão desordenada. A quantidade de portas para a comunicação unidirecional poderá ser livremente determinada no momento do projeto. Além disso, poderá ser livremente determinado no momento do projeto qual porta ou portas das unidades ECU deverá ser usada na comunicação unidirecional.
[0142] O sistema de direção de veículo 14 da modalidade ilustrada emprega, em adição ao primeiro barramento de comunicação 120a, o segundo barramento de comunicação 120b e o terceiro barramento de comunicação 120c. Ou seja, três barramentos de comunicação no total são providos no sistema de direção de veículo 14. A quantidade de barramentos de comunicação poderá ser alterada, ou seja, poderá ser aumentada ou diminuída, dependendo da função que o sistema de direção terá de exercer no caso em que qualquer uma ou duas unidades ECU falhem em operar, ou seja, dependendo da extensão que o sistema de direção terá de exercer em uma função que é obtida por meio de controles adicionais, tais como o controle de força de reação dependente de velocidade de veículo, o controle de força de reação dependente de carga de direção, e o controle de mudança de razão de direção, ou dependendo da extensão com a qual o fenômeno de transmissão desordenada terá de lidar.
[0143] Por exemplo, o sistema de direção de veículo pode ser configurado tal como ilustrado na Figura 7. Um sistema de direção de veículo 14' ilustrado na Figura 7 inclui apenas um barramento de comunicação 120'. Nessa configuração, a unidade ECU de quantidade de operação 112, a unidade ECU de direção 108A, a unidade ECU de direção 108B, e a unidade ECU de freio 52 poderão ser conectadas ao barramento de comunicação 120'. No caso em que quaisquer duas das unidades ECU do sistema de direção de veículo 14' com tal estrutura simplificada venham a sofrer de uma falha que não envolva o fenômeno de transmissão desordenada, a direção do veículo 10 poderá ser mudada de acordo com a quantidade de operação δ do volante de direção 60. Ao se levar o fenômeno de transmissão desordenada em consideração, o sistema de direção de veículo poderá ser configurado, tal como o sistema de direção de veículo 14', de tal modo que a comunicação entre: a unidade ECU de direção 108A, a unidade ECU de direção 1088, e a unidade ECU de freio 52; e o barramento de comunicação 120' seja uma comunicação unidirecional na qual a informação não é permitida fluir das unidades ECU para o barramento de comunicação 120' embora a informação esteja disponível a partir do barramento de comunicação 120'.
REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Sistema de direção por comando eletrônico, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: - um elemento de operação (60) a ser operado por um motorista; - um dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas (62) incluindo dois controladores de força de reação (110A, 110B) correspondentes a dois sistemas, o dispositivo de aplicação de força de reação (62) sendo configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, obter informações de operação relativas a um grau de operação do elemento de operação (60) e aplicar uma força de reação de operação ao elemento de operação (60) com base nas informações de operação; - um dispositivo de direção de dois sistemas (64) incluindo dois controladores de direção (108A, 108B) correspondentes a dois sistemas, o dispositivo de direção (64) sendo configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, direcionar uma roda (12) com base nas informações de operação; - um dispositivo de obtenção de informação de operação (106, 112) configurado de modo a obter as informações de operação independentemente do dispositivo de aplicação de força de reação (62); - um dispositivo de direção auxiliar (52) capaz de mudar a direção de um veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado, independentemente do dispositivo de direção (64); - duas linhas de comunicação dedicadas (124A, 124B), sendo que uma das quais, de modo a transmitir informação e a receber informação, conecta um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B) e um dos dois controladores de direção (108A, 108B) um ao outro, e a outra das quais, de modo a transmitir informação e a receber informação, conecta o outro dentre os dois controladores de força de reação (110A, 110B) e o outro dentre os dois controladores de direção (108A, 108B) um ao outro; e - um primeiro barramento de comunicação (120a) ao qual o dispositivo de obtenção de informação de operação (106, 112) é conectado de modo a pelo menos transmitir informação, e ao qual os dois controladores de direção (108A, 108B) e o dispositivo de direção auxiliar (52) são conectados de modo a pelo menos receber informação.
2. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dos dois controladores de direção (108A, 108B) é conectado, de modo a não transmitir informação, ao primeiro barramento de comunicação (120a).
3. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um segundo barramento de comunicação (120b) ao qual cada um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B) e o dispositivo de direção auxiliar (52) são conectados.
4. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B) é conectado, de modo a não transmitir informação, ao segundo barramento de comunicação (120b).
5. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um terceiro barramento de comunicação (120c) ao qual cada um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B), cada um dos dois controladores de direção (108A, 108B), e o dispositivo de direção auxiliar (52) são conectados.
6. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dentre: pelo menos um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B); e pelo menos um dos dois controladores de direção (108A, 108B) é conectado, de modo a não transmitir informação, ao terceiro barramento de comunicação (12c).
7. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda: um segundo barramento de comunicação (120b) ao qual cada um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B) e o dispositivo de direção auxiliar (52) são conectados; e um terceiro barramento de comunicação (120c) ao qual cada um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B), cada um dos dois controladores de direção (108A, 108B), e o dispositivo de direção auxiliar (52) são conectados, - sendo que um dos dois controladores de direção (108A, 108B) é conectado, de modo a não transmitir informação, ao primeiro barramento de comunicação (120a) e é conectado, de modo a transmitir informação e a receber informação, ao terceiro barramento de comunicação, enquanto que o outro dentre os dois controladores de direção (108A, 108B) é conectado, de modo a transmitir informação e a receber informação, ao primeiro barramento de comunicação (120a) e conectado, de modo a não transmitir informação, ao terceiro barramento de comunicação (120c), e - sendo que um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B) é conectado, de modo a não transmitir informação, ao segundo barramento de comunicação (120b) e conectado, de modo a transmitir informação e a receber informação, ao terceiro barramento de comunicação, enquanto que o outro dentre os dois controladores de força de reação (110A, 110B) é conectado, de modo a transmitir informação e a receber informação, ao segundo barramento de comunicação (120b) e conectado, de modo a não transmitir informação, ao terceiro barramento de comunicação (120c).
8. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de direção auxiliar (52) é um sistema de freio (18) instalado no veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado e capaz de aplicar uma força de frenagem às rodas direita e esquerda (12) independentemente uma da outra.
9. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que: - o dispositivo de direção de dois sistemas (64) é configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, obter informações de direção relativas a um grau de direção da roda (12), e - o dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas (62) é configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, controlar a força de reação de operação com base nas informações de direção.
10. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de aplicação de força de reação de dois sistemas (62) é configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, controlar a força de reação de operação com base em informações de velocidade de veículo relativas a uma velocidade de deslocamento do veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado, e/ou pelo fato de que o dispositivo de direção de dois sistemas (64) é configurado de modo a, em cada um dos dois sistemas, controlar um grau de direção da roda (12) com base nas informações de velocidade de veículo relativas à velocidade de deslocamento do veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado.
11. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de o mesmo ser configurado de tal modo que as informações de velocidade de veículo fluam através do primeiro barramento de comunicação (120a).
12. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um segundo barramento de comunicação (120b) ao qual cada um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B) e o dispositivo de direção auxiliar (52) são conectados, o sistema de direção por comando eletrônico sendo configurado de tal modo que as informações de velocidade de veículo fluam através do segundo barramento de comunicação (120b).
13. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um terceiro barramento de comunicação (120c) ao qual cada um dos dois controladores de força de reação (110A, 110B), cada um dos dois controladores de direção (108A, 108B), e o dispositivo de direção auxiliar (52) são conectados, o sistema de direção por comando eletrônico sendo configurado de tal modo que as informações de velocidade de veículo fluam através do terceiro barramento de comunicação (120c).
14. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que as informações de velocidade de veículo contêm informações enviadas a partir de um sistema de freio (18) instalado no veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado.
15. Sistema de direção por comando eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que as informações de velocidade de veículo contêm informações enviadas a partir de um sistema de tração de veículo (16) instalado no veículo no qual o sistema de direção por comando eletrônico é instalado.
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