ES2223414T3 - Procedimiento y dispositivo de control del grupo motopropulsor de un vehiculo automovil. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo de control del grupo motopropulsor de un vehiculo automovil.

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ES2223414T3
ES2223414T3 ES00400314T ES00400314T ES2223414T3 ES 2223414 T3 ES2223414 T3 ES 2223414T3 ES 00400314 T ES00400314 T ES 00400314T ES 00400314 T ES00400314 T ES 00400314T ES 2223414 T3 ES2223414 T3 ES 2223414T3
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Abstract

Un procedimiento de mando del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil, que se basa en una estimación del contexto de la carretera a partir de informaciones proporcionadas por captadores de parámetros internos y externos al vehículo (1, 2) apropiados para estimar el tipo de calzada y el estado del tráfico, caracterizado porque se obtiene mediante análisis de estos parámetros durante un tiempo (T) predeterminado, una estimación del número de vehículos que cambian de carril de circulación durante dicho tiempo (T).

Description

Procedimiento y dispositivo de control del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil.
La presente invención está en relación con un procedimiento de mando del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil y, más particularmente, con un procedimiento de este tipo según el cual dicho grupo se gobierna en función de una estimación del contexto de la carretera. La presente invención también se refiere a un dispositivo de puesta en práctica de este procedimiento.
Por el documento norteamericano US 5 182 710 se conoce un sistema de mando de los cambios de las relaciones de transmisión de la transmisión automática de un vehículo automóvil propulsado por un motor de combustión interna que, a partir de parámetros internos del vehículo, tales como el ángulo de apertura de la mariposa de los gases, el régimen del motor y la velocidad del vehículo, lleva a cabo una clasificación de las condiciones de marcha del vehículo en uno de los modos siguientes: atasco, ciudad, autopista, conducción deportiva, para cada uno de los cuales están definidas leyes de cambio "cartografiadas" específicas. A continuación, el sistema gobierna el cambio de las relaciones de transmisión según leyes correspondientes al modo determinado.
Por el documento norteamericano US 5 285 523 se conoce también un aparato de reconocimiento de las condiciones de marcha de un vehículo a partir de parámetros internos del vehículo, tales como el hundimiento del pedal del acelerador, la velocidad de penetración de este pedal, la velocidad del vehículo, el hundimiento o presión del pedal de freno y la relación de transmisión de la caja de cambio de velocidades aplicada, siendo tratados estos parámetros en redes neuronales. También se trata de gobernar una transmisión automática en función de las condiciones de marcha reconocidas.
Por lo documentos norteamericanos US 4 853 720 y US 5 566 072 se conocen incluso procedimientos de mando de grupos motopropulsores de vehículos automóviles que actúan mediante la determinación de las condiciones de marcha del vehículo, siempre por medio de parámetros internos al vehículo y mediante el mando del grupo en función de la determinación efectuada.
Sin embargo, la observación exclusiva de parámetros internos al vehículo no permite determinar correctamente ciertas condiciones de marcha, o "contexto de la carretera", del vehículo, definidas por ejemplo por el tipo de calzada recorrida y la densidad del tráfico de automóviles por esa calzada. De ese modo, cuando el vehículo circula por una vía o carril de circulación saturado y lento, con vehículos "pesados" por ejemplo, mientras un carril adyacente del mimo sentido tiene una circulación más fluida, la simple observación de parámetros internos no permite predecir la inminencia de un cambio de carril de circulación decidido por el conductor del vehículo, hacia el carril más fluido. La estimación del contexto de la carretera basada en la simple observación de parámetros internos lleva a predecir una demanda escasa de potencia por parte del conductor, debido a la escasa velocidad de circulación del carril lento, mientras que, por el contrario, el motor debería preparase para suministrar la gran potencia que se exige para efectuar un cambio de carril con toda seguridad.
La publicación EP0766024 propone que, en el mando del grupo motopropulsor, se tomen en consideración parámetros externos al vehículo.
No obstante, esta publicación se limita en ello a obtener una estimación de la configuración de los carriles de la calzada.
La presente invención tiene por objeto, de manera concisa, proporcionar un procedimiento de mando del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil en función de una estimación del contexto de la carretera, que no presente las limitaciones, tales como las explicitadas más arriba, de los procedimientos conocidos de este tipo de la técnica anterior.
Con esta finalidad, la presente invención se propone obtener, por medio del análisis de la evolución durante un tiempo predeterminado de parámetros internos y externos al vehículo, una estimación de al menos una característica del grupo formado por: el número de vehículos que cambian de carril de circulación durante dicho tiempo (T), el número de vehículos por unidad de distancia de dicha calzada, la velocidad media de los vehículos que circulan por dicha calzada, el radio medio de curvatura de la parte de calzada por la que circulan dichos vehículos durante dicho tiempo (T).
Como se verá con detalle en el desarrollo de la presente descripción, la presente invención permite realizar una estimación más completa del contexto de la carretera, en todos los carriles de una misma calzada, y obtener con ello una predicción más precisa y más segura de las demandas de potencia susceptibles de solicitarse al grupo motopropulsor por parte del conductor del vehículo.
Según otras características del procedimiento según la invención, para medir dichos parámetros externos se utiliza un aparato de telemetría. Preferentemente, este aparato de telemetría es del tipo de barrido. Los parámetros externos que se miden están constituidos por las posiciones y velocidades relativas de cada uno de los vehículos que circulen por los diversos carriles de la calzada, en la proximidad del vehículo cuyo grupo motopropulsor está gobernado según la presente invención.
Otras ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto tras la lectura de la descripción que sigue y tras el examen del dibujo anejo, en el cual:
- la figura 1 es un organigrama general de un dispositivo de puesta en práctica del procedimiento según la invención,
- la figura 2 es un organigrama detallado de ese dispositivo.
Se hace referencia a la figura 1 del dibujo anejo, en el que se pone de manifiesto que el dispositivo según la invención comprende, esencialmente, un conjunto 1 de captadores de parámetros de funcionamiento internos al vehículo, un aparato de telemetría 2, o "telémetro", de un tipo que se precisará más adelante, para la medida de parámetros externos al vehículo, medios 3 de estimación del contexto de la carretera alimentados por el conjunto de captadores 1 y por el telémetro 2, y medios 4 de supervisión, o "supervisor", del funcionamiento del grupo motopropulsor (no representado) del vehículo, destinados a gobernar este grupo en función del contexto estimado y de una estrategia correspondiente elegida entre varias estrategias predeterminadas STR1, STR2, .... STRn, optimizando cada una un criterio, tal como el consumo de carburante del vehículo, la reducción de la polución producida por los gases de escape de un motor de combustión interna que forme parte del grupo motopropulsor, la potencia suministrada por este grupo, o una combinación de tales criterios, por ejemplo.
En lo esencial, el procedimiento consiste en proceder a) a un análisis del contexto de la carretera a partir de las informaciones proporcionadas por los medios 1 y 2, b) a un análisis que permite elegir automáticamente, entre varios tipos de leyes de mando del grupo motopropulsor del vehículo, la que mejor se adapte al contexto observado, y c) a un análisis que permite la parametrización de dichas leyes de mando según ese contexto. Para llevarlo a cabo, según una característica importante de la presente invención, se suministran al supervisor 4 del grupo motopropulsor las informaciones acerca del estado del contexto de la carretera.
A continuación se hace referencia a la figura 2, del dibujo anejo, para describir con más detalle el dispositivo según la invención y el procedimiento de mando puesto en práctica con este dispositivo. Evidentemente, en la figura 2 se vuelven a encontrar los medios 1 a 4 antes citados.
El telémetro 2 puede ser del tipo conocido que utiliza una radiación infrarroja o del tipo radar. Ventajosamente, según la invención, puede estar constituido por un telémetro que forme parte de un dispositivo de regulación de la distancia entre vehículos, llamado ACC (del inglés Adaptive Cruise Control), ventajosamente de barrido mecánico. En efecto, un telémetro de esta clase permite vigilar la circulación de automóviles existente en los diversos carriles adyacentes de una misma calzada, por ejemplo, una calzada de autopista. La presente invención utiliza esta característica, como se explica más abajo.
El telémetro 2 emite ecos con un módulo 5, esencialmente de software o programas lógicos, de seguimiento y elección de los objetivos. Este módulo resulta apropiado para seguir la pista de los diversos objetos detectados con el telémetro 2, en el campo que éste barre, por delante del vehículo equipado con el dispositivo según la invención. Estos objetos, u objetivos, pueden ser móviles (vehículos) o fijos (bordes de la carretera, señales de tráfico, vehículos detenidos, etc.). Este módulo también resulta apropiado para calcular la distancia Dr, la velocidad Vr y la posición angular de todos los objetos, relativas al vehículo, así como las aceleraciones relativas de dichos objetos.
Los medios de estimación 3 reciben estas informaciones, así como otras suministradas por el conjunto de captadores 1 (velocidad del vehículo, aceleración longitudinal y transversal del vehículo, etc.), para realizar:
- una primera estimación instantánea, en la etapa 3.1, que concierne, por ejemplo, a los parámetros siguientes: configuración de los carriles de la calzada (dos carriles por sentido, tres carriles por sentido, etc.), carril de destino de cada objetivo, distancia media entre vehículos por carril, velocidad media de los objetivos por carril (es decir, la velocidad media de los objetivos, o vehículos, que circulen por un mismo carril en el instante considerado),
- una segunda estimación, en la etapa 3.2, basada en la evolución de las informaciones registradas durante un ciclo temporal de duración T predeterminada, en la que se tratan estas informaciones, por ejemplo: el número de vehículos que cambian de carril de circulación durante el tiempo T, la concentración media (número de vehículos por unidad de longitud de carril) de los vehículos existentes en cada carril durante el tiempo T, la velocidad media del tráfico durante ese tiempo T, el radio medio de curvatura de la parte de calzada por la que circulan los vehículos observados durante el tiempo T.
En la etapa 3.3, a partir de las informaciones elaboradas en las etapas 3.1 y 3.2, las tablas de selección del contexto permiten determinar el contexto de la carretera, es decir, el tipo de calzada (clasificado, por ejemplo, en: calzada urbana, vía rápida, autopista, carretera de montaña) y la densidad del tráfico (clasificado, por ejemplo, en: denso, normal, fluido).
El contexto de la carretera así determinado es transmitido al supervisor 4 que pilota o dirige el grupo motopropulsor del vehículo, el cual, en función de ese contexto, actúa sobre diversas estrategias STRi (i de 1 a n) de mando de este grupo, mediante:
- cambio de las leyes de mando, o "cartografías", de las cantidades de carburante inyectadas en un motor de combustión interna que forme parte de este grupo, por ejemplo para minimizar el consumo o la polución asociados a ese motor, o ambas cosas,
- adaptación de las leyes de cambio de las relaciones de transmisión de una caja automática de cambio de velocidad asociada a ese grupo motopropulsor, por ejemplo para optimizar el agrado o atractivo de la conducción, el consumo, la polución,
- optimización de una estrategia de purga de un silenciador catalítico colector de los óxidos de nitrógeno con mezcla pobre, tratando los gases de escape de un motor de combustión interna que forme parte del grupo motopropulsor. Se sabe que una purga de este tipo exige un enriquecimiento temporal de la mezcla aire/carburante de alimentación del motor, con la consecuencia de una reducción del margen de par motor que puede solicitar el conductor del vehículo. La determinación de la densidad del tráfico por el procedimiento, según la invención, permite controlar una purga de esta clase cuando implique demandas adicionales de potencia por parte del conductor,
- interpretación de la consigna o referencia de par motor solicitada por el conductor de un vehículo equipado con un captador de la posición de un pedal acelerador, en tal caso, pudiendo la interpretación tener en cuenta el tipo de calzada y la densidad del tráfico.
La determinación del contexto de la carretera, según la invención, también puede ser utilizada por medios distintos al supervisor del grupo motopropulsor, esto es, por uno o varios ordenadores 6 (véase la figura 2) distintos que realicen otras funciones en el vehículo, tales como, por ejemplo, una regulación de la presentación de informaciones al conductor del vehículo en función de su grado de urgencia.
A continuación se tratan de nuevo los medios de estimación 3 del dispositivo según la invención para describir con más detalle los análisis que realizan esos medios.
Así pues, el análisis instantáneo efectuado en la etapa 3.1 permite estimar la configuración de carriles o "tipo de calzada". Este análisis se basa en la identificación eventual de una calzada de doble sentido de circulación, cuando se detectan vehículos que circulan en dirección opuesta a la del vehículo equipado con el dispositivo según la presente invención, y en la estimación del número de carriles de la calzada, a partir del número de vehículos detectados por delante del vehículo equipado y que circulen en carriles adyacentes, y a partir del ancho de vía o separación entre carriles de seguridad y de la distancia entre diversos objetos fijos detectados en los bordes de la calzada.
El carril de circulación de cada objetivo se determina mediante la configuración de carriles previamente establecida, la distancia y la posición angular de este objetivo.
La distancia intervehicular media existente en cada carril se determina en cada instante a partir de las distancias relativas de cada objetivo, en cada uno de los carriles considerados.
La velocidad media de los vehículos existente en cada carril se estima a partir de las velocidades relativas de los objetivos que circulen por ese carril y de la velocidad del vehículo, conocida por medio de uno de los captadores del conjunto 1.
El análisis del ciclo temporal T efectuado en la etapa 3.2 permite la estimación:
- del número de cambios de carril de cada objetivo durante el tiempo T, a partir de la identificación del carril de circulación de cada objetivo,
- de la concentración media de vehículos durante el tiempo T a partir del número de objetivos presentes, por ejemplo en el tramo situado entre 50 y 150 m por delante del vehículo, durante el tiempo T,
- de la velocidad media del tráfico durante el tiempo T a partir de la velocidad media instantánea existente en cada carril, registrada durante el tiempo T, y
- del radio medio de curvatura de la calzada (en valor absoluto) a partir de informaciones proporcionadas por girómetros o por un captador del ángulo del volante de dirección del vehículo, o por ambos medios, que formen parte del conjunto de captadores 1, y de la velocidad del vehículo.
Las informaciones obtenidas en los análisis antes descritos permiten determinar con precisión el contexto de la carretera, es decir, el tipo de calzada y la densidad del tráfico.
A título de ejemplo, el tipo de calzada puede determinarse con ayuda de la tabla siguiente, cuyas entradas son la configuración de los carriles (sentido único, un carril por sentido, dos carriles por sentido, tres o cuatro carriles por sentido), la presencia o ausencia de un separador o mediana central de la calzada, y el radio medio de curvatura de esa calzada, y cuyas salidas son los tipos de calzada siguientes: calzada urbana ("urbana"), vía rápida, autopista, montaña:
TABLA 1
1
Esta tabla se proporciona a título de ejemplo, y otros parámetros, tales como la velocidad media del tráfico o la anchura de los carriles de circulación, estimadas mediante la detección de obstáculos fijos del borde de los carriles, pueden ser tenidos en cuenta en el análisis.
La densidad del tráfico puede determinarse, por ejemplo, mediante la tabla siguiente, cuyas entradas son la concentración de vehículos en el tiempo T, el número de cambios de carril observado en ese tiempo T, y la velocidad media del tráfico, estimada a partir de las velocidades de los vehículos observados, y cuyas salidas comprenden las tres clases de tráfico siguientes: atasco, tráfico normal, tráfico fluido.
TABLA 2
3
Esta tabla se proporciona a título de ejemplo y otros parámetros, tales como el tipo de carretera y la distancia intervehicular media, podrían ser tenidos en cuenta en el análisis.

Claims (11)

1. Un procedimiento de mando del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil, que se basa en una estimación del contexto de la carretera a partir de informaciones proporcionadas por captadores de parámetros internos y externos al vehículo (1, 2) apropiados para estimar el tipo de calzada y el estado del tráfico, caracterizado porque se obtiene mediante análisis de estos parámetros durante un tiempo (T) predeterminado, una estimación del número de vehículos que cambian de carril de circulación durante dicho tiempo (T).
2. Un procedimiento de mando del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil, que se basa en una estimación del contexto de la carretera a partir de informaciones proporcionadas por captadores de parámetros internos y externos al vehículo (1, 2), apropiados para estimar el tipo de calzada y el estado del tráfico, caracterizado porque se obtiene mediante análisis de estos parámetros durante un tiempo (T) predeterminado, una estimación del número de vehículos por unidad de distancia de la calzada.
3. Un procedimiento de mando del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil, que se basa en una estimación del contexto de la carretera a partir de informaciones proporcionadas por captadores de parámetros internos y externos al vehículo (1, 2) apropiados para estimar el tipo de calzada y el estado del tráfico, caracterizado porque se obtiene mediante análisis de estos parámetros durante un tiempo (T) predeterminado, una estimación de la velocidad media de los vehículos que circulan por la calzada.
4. Un procedimiento de mando del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil que se basa en una estimación del contexto de la carretera a partir de informaciones proporcionadas por captadores de parámetros internos y externos al vehículo (1, 2) apropiados para estimar el tipo de calzada y el estado del tráfico, caracterizado porque se obtiene mediante análisis de estos parámetros durante un tiempo (T) predeterminado, una estimación del radio medio de curvatura de la parte de calzada por la circulan los vehículos durante el tiempo (T).
5. Un procedimiento según la reivindicación 1 a 4, caracterizado porque se utiliza un aparato (2) de telemetría para medir dichos parámetros externos.
6. Un procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el aparato de telemetría (2) es del tipo de barrido.
7. Un procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque dichos parámetros externos están constituidos por las posiciones y velocidades relativas de cada uno de los vehículos que circulen por los diversos carriles de dicha calzada, en la proximidad del vehículo equipado con dicho grupo motopropulsor.
8. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque de dichos parámetros externos se obtiene, mediante análisis instantáneo, una estimación de al menos una de las características del grupo formado por: la configuración de los carriles de dicha calzada, el carril de circulación de cada vehículo detectado, la distancia media entre vehículos de un mismo carril, la velocidad media de los vehículos que circulen por dicha calzada, la anchura de los carriles.
9. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se estima la densidad del tráfico de la carretera a partir de al menos una de las características del grupo formado por: el número de cambios de carriles, la velocidad media de los vehículos, el tipo de calzada, la distancia media entre vehículos.
10. Un dispositivo de puesta en práctica del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende a) un conjunto (1) de captadores de parámetros de funcionamiento internos al vehículo, b) un aparato de telemetría (2) para la medida de los parámetros externos al vehículo, c) medios (3) de estimación del contexto de la carretera alimentados por dicho conjunto (1) de captadores y por dicho aparato (2) de telemetría, estimando además estos medios (3) de estimación, mediante análisis de la evolución de dichos parámetros durante un tiempo (T) predeterminado, al menos una característica del grupo formado por: el número de vehículos que cambian de carril de circulación durante dicho tiempo (T), el número de vehículos por unidad de distancia existentes en dicha calzada, la velocidad media de los vehículos que circulen por dicha calzada, el radio medio de curvatura de la parte de calzada por la que circulen dichos vehículos durante dicho tiempo (T), y d) medios (4) de supervisión del funcionamiento del grupo motopropulsor, alimentados por dichos medios de estimación (3) y destinados a gobernar dicho funcionamiento en función del contexto estimado y de una estrategia predeterminada (STRi).
11. Un dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque dichos medios de supervisión actúan sobre al menos una de las características del grupo formado por: la cartografía de inyección de un motor de combustión interna que forme parte del grupo motopropulsor, las leyes de cambio de una caja automática de cambios de velocidades asociadas a dicho grupo, la estrategia de mando de las purgas de un silenciador catalítico colector de los óxidos de nitrógeno asociado a dicho motor, interpretación de una consigna o referencia de par solicitada por el conductor del vehículo, la emisión de informaciones dirigidas al conductor.
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