ES2259737T3 - Sistema integrado de control de movimiento de un vehiculo. - Google Patents

Sistema integrado de control de movimiento de un vehiculo.

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ES2259737T3
ES2259737T3 ES02806363T ES02806363T ES2259737T3 ES 2259737 T3 ES2259737 T3 ES 2259737T3 ES 02806363 T ES02806363 T ES 02806363T ES 02806363 T ES02806363 T ES 02806363T ES 2259737 T3 ES2259737 T3 ES 2259737T3
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Ken c/o Toyota Jidosha K.K. KOIBUCHI
Shouichi c/o Toyota Jidosha K.K. MIYAGO
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Abstract

Un sistema de control integrado de movimiento de vehículo que controla una pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada mediante el uso de un ordenador, basado en información referente a la conducción relacionada con la conducción de un vehículo por un conductor, con el fin de realizar una pluralidad de clases de controles de movimiento de vehículo en un vehículo, caracterizado porque: al menos una configuración de software, de entre la configuración de software y la configuración de hardware del sistema de control integrado de movimiento de vehículo, comprende una pluralidad de secciones que están dispuestas en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos en una dirección desde el conductor hacia la pluralidad de dispositivos de activación; la pluralidad de secciones incluye (a) una sección (210, 212) de órdenes de ejecución que está en un primer nivel como uno de los niveles jerárquicos, cuya sección (210, 212) de órdenes de ejecución estádestinada a determinar una magnitud nominal de estado de vehículo basándose en la información relacionada con la conducción, (b) una sección (214) de ejecución que está a un segundo nivel más bajo que el primer nivel, cuya sección (214) de ejecución está destinada a recibir la magnitud nominal de estado de vehículo como una orden de ejecución procedente de la sección (210, 212) de órdenes de ejecución, y a ejecutar la orden de ejecución recibida por medio de al menos uno de la pluralidad de dispositivos de activación.

Description

Sistema integrado de control de movimiento de un vehículo.
Antecedentes del invento 1. Campo de aplicación del invento
El invento se refiere a una tecnología para controlar una pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada con el fin de realizar una pluralidad de clases de controles de movimiento de vehículos en un vehículo a motor.
2. Descripción de la técnica relacionada con el invento
En los años recientes, hay una tendencia creciente a instalar muchas clases de dispositivos de control de movimiento para controlar los movimientos del vehículo en el mismo vehículo. Sin embargo, los efectos conseguidos por los dispositivos de control de movimiento de clases diferentes no aparecen necesariamente en el vehículo independientemente unos de otros, sino que pueden interferir entre sí. Por tanto, cuando el desarrollo del vehículo implica la instalación de la pluralidad de clases de dispositivos de control de movimiento en el vehículo, es importante asegurar una cooperación (o acción conjunta) y coordinación suficientes de estos dispositivos de control de movimiento.
Por ejemplo, cuando es necesario instalar una pluralidad de clases de dispositivos de control de movimiento en el mismo vehículo en un determinado estado de desarrollo del vehículo, los dispositivos de control de movimiento podrían correlacionarse y coordinarse entre sí de una manera suplementaria o adicional después de que los dispositivos de control individuales se hayan desarrollado independientemente unos de otros.
Sin embargo, el desarrollo del vehículo con las diferentes clases de los dispositivos de control de movimiento que se ha descrito anteriormente requiere una gran magnitud de trabajo y un largo período de tiempo para lograr la correlación y coordinación entre los dispositivos de control de movimiento.
A título de ejemplo, una pluralidad de clases diferentes de dispositivos de control de movimiento se han instalado en el vehículo de tal manera que estos dispositivos de control de movimiento compartan el mismo dispositivo de activación o los mismos dispositivos de activación. Con esta disposición, si es necesario que los dispositivos de control de movimiento hagan funcionar al mismo dispositivo (o a los mismos dispositivos) de activación al mismo tiempo, se plantea un problema de incompatibilidad entre los controles por los diferentes dispositivos de control de movimiento.
Es difícil resolver en condiciones ideales el problema mencionado si la correlación/coordinación de los dispositivos de control de movimiento se establecen de una manera suplementaria o adicional después que se hayan desarrollado los dispositivos de control de movimiento con independencia unos de otros, como se ha expuesto anteriormente. En algunos casos reales, el problema se soluciona mediante la selección de uno o más de los dispositivos de control de movimiento a los que se debe dar prioridad sobre los demás dispositivos de control de movimiento, y permitiendo que el dispositivo seleccionado (o los dispositivos seleccionados) de control de movimiento controlen exclusivamente al dispositivo correspondiente (o a los dispositivos correspondientes) de activación.
Mientras tanto, la patente de EE.UU. Nº 5.351.776 describe un ejemplo conocido de una tecnología para controlar los movimientos de un vehículo de una manera integrada, con objeto de acortar el tiempo de desarrollo del vehículo como un todo, y de mejorar la fiabilidad y disponibilidad del vehículo, así como para que sea más sencillo el mantenimiento del vehículo.
En el ejemplo conocido, un sistema global constituido por el conductor y el vehículo se construye mediante una pluralidad de elementos que están dispuestos en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos entre el conductor y los dispositivos de activación. Cuando una petición o una intención del conductor se traduce en una prestación correspondiente de funcionamiento del vehículo, la prestación requerida desde un elemento de nivel superior para un elemento de nivel inferior se transmite desde el elemento de nivel superior al elemento de nivel inferior.
En el ejemplo conocido, si bien el sistema anteriormente mencionado se ha construido en la forma jerárquica de acuerdo con la relación de dependencia de los componentes en la configuración de hardware, la configuración de software destinada a realizar la pluralidad de clases de controles de movimiento no tiene necesariamente una disposición jerárquica apropiada. Esta situación se describe más adelante con mayor detalle.
Según se ha entendido en la patente de EE.UU. Nº 5.351.776, las funciones de control, en particular, las funciones de control de los elementos de coordinación 12, 18 y 24, se realizan en la forma de estructuras de programa del controlador principal 100. Es decir, las funciones de control de estos elementos se implementan mediante la ejecución de programas en el controlador principal 100. El elemento de coordinación 12 sirve para convertir una petición del conductor en un valor nominal, y el elemento de coordinación 18 convierte el valor nominal recibido del elemento de coordinación 12 en par de torsión de las ruedas del vehículo. De este modo, los elementos de coordinación 12, 18 forman una estructura jerárquica.
Por otra parte, el elemento de coordinación 12 transmite una señal para obtener el par del motor recibido del siguiente elemento más alto 22 al dispositivo de activación 28 con el fin de controlar la cantidad de aire de admisión del motor, al dispositivo de activación 30 para controlar la cantidad de inyección de combustible del motor, y al dispositivo de activación para controlar la temporización del encendido del motor. Como el elemento de coordinación 24 está subordinado solamente al siguiente elemento de nivel más alto 22, pero no a los elementos de coordinación 12 y 18 antes mencionados, el elemento de coordinación 24 y los elementos de coordinación 12 y 18 no forman una estructura jerárquica.
Para hacer que una configuración de software forme una estructura jerárquica en un sentido real, es necesario que una pluralidad de unidades de tratamiento de la configuración de software sean independientes entre sí. En este contexto, el término "independiente" significa que un ordenador pueda ejecutar un programa de cada unidad de tratamiento sin depender de un programa de otra unidad de tratamiento. Es decir, el programa a ejecutar por el ordenador en cada unidad de tratamiento necesita ser un programa auto-completo que se complete por sí mismo, o sea, un módulo.
La patente de EE.UU. antes citada no describe la estructura jerárquica de la estructura de software, unidades independientes de tratamiento y modularización que se han descrito anteriormente.
Con referencia a la Figura 1 de la patente de EE.UU. Nº 5.351.776, en esta patente se podría proponer clasificar y ordenar una pluralidad de elementos del sistema en una forma jerárquica simplemente de acuerdo con la relación de dependencia en cuanto a cuál de los elementos pertenece o a cuál de los elementos está subordinado, sin concretar si los elementos son elementos de hardware o elementos de software. Sin embargo, la patente de EE.UU. citada no menciona una tecnología para ordenar adecuadamente la configuración del software del sistema en forma jerárquica.
Para ordenar adecuadamente la configuración del software en forma jerárquica, es necesario fraccionar los necesarios contenidos de tratamiento, para mejorar de ese modo la eficiencia de ejecución de la configuración del software como un todo.
En resumen, en el ejemplo conocido según se ha descrito anteriormente, todavía hay sitio para perfeccionar la configuración del software con el fin de ejecutar una pluralidad de clases de controles de movimiento en el mismo vehículo de una manera integrada. Con este tipo de perfeccionamiento en la configuración del software, se establecerá la tecnología para controlar una pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada con el fin de controlar los movimientos del vehículo para usarla en aplicaciones reales.
Por tanto, un objeto del invento es establecer adecuadamente una estructura jerárquica de la configuración del software de un sistema que controla una pluralidad de dispositivos de activación para ejecutar una pluralidad de clases de controles de movimiento en un vehículo de una manera integrada, y para optimizar la estructura jerárquica en función de su aplicabilidad.
Sumario del invento
Para satisfacer el objeto anteriormente mencionado, se provee, de acuerdo con un aspecto del invento, un sistema integrado de control de movimiento de un vehículo que controla una pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada mediante el uso de un ordenador, basándose en la información relacionada con un conductor relativa a la conducción de un vehículo por parte de un conductor, con el fin de llevar a cabo una pluralidad de clases de controles de movimiento en un vehículo, en el que (1) al menos una configuración de software, de entre la configuración de software y la configuración de hardware del sistema integrado de control de movimiento del vehículo, comprende una pluralidad de secciones que están ordenadas en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos en una dirección desde el conductor hacia la pluralidad de dispositivos de activación, (2) la pluralidad de secciones incluye (a) una sección de órdenes de ejecución que está en un primer nivel como uno de los niveles jerárquicos, cuya sección de órdenes de ejecución está destinada a determinar una magnitud nominal de estado del vehículo basándose en la información relacionada con el conductor, (b) una sección de ejecución que está en un segundo nivel inferior al primer nivel, cuya sección de ejecución está destinada a recibir la magnitud nominal de estado del vehículo como una orden de ejecución de la sección de órdenes de ejecución, y ejecutar la orden de ejecución recibida por medio de al menos uno de la pluralidad de dispositivos de activación, (3) la sección de órdenes de ejecución incluye una sección de órdenes de ejecución de un nivel superior y una sección de órdenes de ejecución de un nivel inferior cada una de las cuales está destinada a generar órdenes de ejecución para controlar la pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada, cuya sección de órdenes de ejecución de un nivel superior determina una primera magnitud nominal de estado de vehículo basándose en información relacionada con el conductor, sin tener en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo, y suministra a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior la primera magnitud nominal determinada de estado del vehículo, cuya sección de órdenes de ejecución del nivel inferior determina una segunda magnitud nominal de estado del vehículo a la vista del comportamiento dinámico del vehículo, basándose en la primera magnitud nominal de estado del vehículo recibida de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, y suministra a la sección de ejecución la segunda magnitud nominal determinada de estado del vehículo, y (4) la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior y la sección de ejecución realizan las funciones particulares asignadas a las secciones respectivas, haciendo que el ordenador ejecute una pluralidad de módulos que son independientes entre sí en la configuración del software.
En el sistema descrito anteriormente, al menos la configuración del software, de entre las configuraciones de hardware y software, está ordenada en la forma de una estructura jerárquica, que incluye (a) la sección de órdenes de ejecución que está a un nivel superior según se ve en la dirección desde el conductor hacia la pluralidad de dispositivos de activación, cuya sección de órdenes de ejecución está destinada a determinar una magnitud nominal de estado de vehículo basada en la información relacionada con el conductor, (b) cuya sección de ejecución está a un nivel inferior al de la sección de órdenes de ejecución y está destinada a recibir la magnitud nominal determinada de estado del vehículo como una orden de ejecución procedente de la sección de órdenes de ejecución, y ejecutar la orden de ejecución recibida por medio de al menos uno de la pluralidad de dispositivos de activación.
Es decir, en el sistema anteriormente descrito, al menos la configuración de software del mismo está dividida en la sección de órdenes de ejecución y en la sección de ejecución que son independientes entre sí, para proporcionar una estructura jerárquica.
Puesto que la sección de órdenes de ejecución y la sección de ejecución se han provisto con independencia una de otra, en la configuración del software, el desarrollo, el diseño, el cambio de diseño, la depuración y demás operaciones realizadas en cada una de estas secciones se pueden realizar sin afectar a la otra sección, permitiendo de ese modo que estas operaciones se lleven a cabo en ambas secciones en paralelo entre sí. Esta disposición hace posible reducir fácilmente el tiempo requerido para trabajar sobre la totalidad de la configuración del software.
Además, en el sistema según se ha descrito anteriormente, la sección de órdenes de ejecución incluye la sección de órdenes de ejecución del nivel superior y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, cada una de las cuales genera órdenes de ejecución para controlar la pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada.
La sección de órdenes de ejecución del nivel superior está destinada a determinar la primera magnitud nominal de estado de vehículo basándose en información relacionada con la conducción, sin tener en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo, y a suministrar a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior la primera magnitud nominal determinada de estado de vehículo.
Por otra parte, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior está destinada a determinar la segunda magnitud nominal de estado de vehículo a la vista del comportamiento dinámico, basándose en la primera magnitud nominal de estado de vehículo recibida de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, y a suministrar a la sección de ejecución la segunda magnitud nominal determinada de estado de vehículo.
De este modo, en el sistema de acuerdo con el aspecto mencionado del invento, la sección de órdenes de ejecución se divide en la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, que simplemente determina una magnitud nominal de estado de vehículo sin tener en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo, y en la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, que determina con precisión una magnitud nominal de estado de vehículo teniendo en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo, estando dispuestas en serie por este orden la sección de órdenes de ejecución del nivel superior y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior.
Como la sección de órdenes de ejecución del nivel superior y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior se han provisto con independencia una de otra en la configuración del software, el desarrollo, el diseño, el cambio de diseño, la depuración y demás operaciones realizadas en cada una de estas secciones se pueden realizar sin afectar a la otra sección, permitiendo de ese modo que estas operaciones se lleven a cabo en ambas secciones en paralelo entre sí. Esta disposición hace posible reducir fácilmente el tiempo requerido para trabajar sobre la configuración del software de la sección de órdenes de ejecución del sistema.
En la presente memoria se describirá con mayor detalle la relación entre la "primera magnitud nominal de estado de vehículo" y la "segunda magnitud nominal de estado de vehículo". Como se ha descrito anteriormente, la primera magnitud nominal de estado de vehículo se determina sin tener en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo, mientras que la segunda magnitud nominal de estado de vehículo se determina a la vista del comportamiento dinámico del vehículo, basándose en la primera magnitud nominal determinada de estado de vehículo.
El "comportamiento dinámico del vehículo" que se ha mencionado significa, por ejemplo, los movimientos del vehículo transitorios o no lineales que requieren unos cálculos relativamente complicados para obtener los valores específicos que representen los movimientos. Este concepto es opuesto al concepto de movimientos constantes o lineales del vehículo, que solamente requieren unos cálculos relativamente sencillos para obtener los valores específicos que representen los movimientos.
De acuerdo con lo anterior, cuando no es apropiado, a la vista del comportamiento dinámico del vehículo, controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener la primera magnitud nominal de estado de vehículo tal cual es (es decir, sin cambiarla), se corrige la primera magnitud nominal de estado de vehículo, y de ese modo se determina la segunda magnitud nominal de estado de vehículo.
Considerando la relación entre la sección de órdenes de ejecución del nivel superior y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior a partir de la relación entre la primera magnitud nominal de estado de vehículo y la segunda magnitud nominal de estado de vehículo, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior no están en una relación subordinada en la que la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior es completamente dependiente o está subordinada a la sección de órdenes de ejecución del nivel superior. En su lugar, las secciones de órdenes de ejecución del nivel superior y del nivel inferior están en una relación incompleta pero independiente, en la que la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior está autorizada a corregir una orden de ejecución generada por la sección de órdenes de ejecución del nivel superior según sea necesario.
La "relación subordinada" que se ha indicado anteriormente podría interpretarse como, por ejemplo, una relación completamente jerárquica o relación íntima, mientras que la "relación incompleta pero independiente" que se ha indicado anteriormente podría interpretarse como, por ejemplo, una relación parcialmente en paralelo, o una relación distante.
Además, en el sistema de acuerdo con el aspecto antes mencionado del invento, la magnitud nominal de estado de vehículo se determina por medio de una pluralidad de escalones o etapas. Más específicamente, la magnitud nominal de estado de vehículo se determina en la primera etapa sin depender del comportamiento dinámico del vehículo, y luego se determina en la etapa siguiente, dependiendo del comportamiento dinámico del vehículo. Es decir, las magnitudes nominales de estado de vehículo así determinadas en la pluralidad de etapas no están en una relación en paralelo sino en una relación en serie, con respecto a la sección de ejecución a la que se va a suministrar la magnitud nominal final de estado de vehículo.
De acuerdo con lo anterior, en el sistema descrito anteriormente, a la sección de ejecución no se le requiere seleccionar una de las magnitudes nominales de estado de vehículo en la pluralidad de etapas, como en el caso en el que las magnitudes nominales determinadas están en una relación en paralelo entre sí.
Adicionalmente, como la primera magnitud nominal de estado de vehículo determinada por la sección de órdenes de ejecución del nivel superior no depende del comportamiento dinámico del vehículo, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, que se ha desarrollado o diseñado con respecto a un tipo determinado de vehículo, se podría instalar en otro tipo de vehículo que tuviese diferentes características dinámicas de funcionamiento sin requerir cambios de diseño significativos. Por tanto, el sistema que se ha descrito anteriormente asegura una mayor aplicabilidad de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, haciendo de ese modo que sea fácil usar ampliamente las secciones de órdenes de ejecución del nivel superior en diferentes tipos de vehículos.
En el sistema de acuerdo con el aspecto mencionado del invento, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior y la sección de ejecución realizan funciones particulares asignadas a las respectivas secciones, haciendo que el ordenador ejecute una pluralidad de módulos que son independientes entre sí en la configuración del software.
Es decir, en el sistema descrito anteriormente, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior y la sección de ejecución hacen que el ordenador ejecute el módulo de cada sección con independencia de los otros módulos.
Adicionalmente, el sistema de acuerdo con el invento se podría construir de tal manera que la configuración del hardware así como la configuración del software se diseñasen en la forma de una estructura jerárquica con unidades o dispositivos respectivos que fuesen independientes entre sí.
En este caso, en una realización del sistema del aspecto mencionado anteriormente del invento, se instala una unidad de tratamiento exclusiva (que se puede construir de manera que tenga por lo menos una CPU) para cada unidad de la configuración del hardware, y cada módulo se ejecuta mediante cada unidad de tratamiento. En esta realización, si el número de las unidades de tratamiento se cuenta como el número de ordenadores, por ejemplo, el número de contadores instalados en la totalidad del sistema es plural, puesto que el número de unidades para las que están instaladas las unidades de tratamiento exclusivas es plural.
La expresión anterior de que "la configuración de hardware se ha diseñado en la forma de una estructura jerárquica con las unidades respectivas que son independientes entre sí" no hace esencial que las respectivas unidades sen independientes entre sí en aspecto exterior (es decir, las unidades están separadas unas de otras), pero es suficiente si una unidad de tratamiento asignada en el tratamiento en cada unidad es independiente de las unidades de tratamiento de las otras unidades.
La "información relacionada con la conducción" según se ha mencionado anteriormente se podría definir como que incluye al menos una de (a) la información de conducción relacionada con operaciones de conducción realizadas por el conductor; y (b) la información del vehículo relacionada con las magnitudes de estado del vehículo) (o magnitudes que representen diversas condiciones del vehículo), y (c) información ambiental relacionada con un medio ambiente alrededor del vehículo, que influye en el movimiento del vehículo.
En esta memoria, "la información de conducción" podría definirse como que incluye al menos un fragmento de información relacionada con una operación de conducción (tal como una operación de aceleración o una operación de deceleración) para conducir el vehículo, una operación de frenado para aplicar un freno al vehículo, una operación de dirección para girar el vehículo, dispositivos de conmutación de diversos componentes eléctricos, etc.
La "información de vehículo" que se ha mencionado anteriormente se podría definir como que incluye al menos un fragmento de la información relacionada con, por ejemplo, la velocidad del vehículo, el ángulo de la dirección, la velocidad de variación del viraje de la carrocería del vehículo, la aceleración longitudinal, la aceleración lateral y la aceleración vertical del vehículo, magnitudes, tales como la presión de inflado de un neumático, que representan el estado de un neumático, magnitudes representativas del estado de las suspensiones, magnitudes, tales como velocidad del motor y carga del motor, que representan el estado del motor, magnitudes, tales como relación de transmisión (relación de multiplicación), que representan el estado de la transmisión, magnitudes que representan el estado de un motor durante la conducción o el frenado por recuperación en un vehículo eléctrico incluyendo un vehículo híbrido, magnitudes que representen el estado del suministro de energía eléctrica de un vehículo, tal como el de la batería, etc.
La "información ambiental" como se ha mencionado anteriormente se podría definir como que incluye al menos una de, por ejemplo, la información relacionada con las condiciones (tales como condiciones de la superficie, características geométricas, y características geográficas) de la carretera sobre la que el vehículo está rodando, información relacionada con la navegación del vehículo, información relacionada con un obstáculo que exista por delante del vehículo, información recibida por medios inalámbricos (es decir, por ondas radioeléctricas) desde el exterior y relacionada con el movimiento del vehículo, y otros tipos de información.
Cuando se activa un dispositivo de activación en un vehículo, se consume energía eléctrica con independencia de si su activación tiene por objeto el control del movimiento del vehículo o el control del grado de comodidad del conductor (tal como el control del acondicionamiento de aire dentro de un compartimento de pasajero, control de la iluminación, o control de audio). Dado que la energía eléctrica no es ilimitada en el vehículo, es conveniente suprimir consumos excesivos tanto como sea posible y gestionar el balance entre alimentación y demanda de la energía en la totalidad del vehículo de una manera integrada.
A la vista de lo anteriormente expuesto, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior del sistema acorde con el aspecto mencionado del invento se podría destinar a determinar la primera magnitud nominal de estado del vehículo con el fin de reducir al mínimo el consumo de una fuente de energía (tal como una energía eléctrica o un combustible) consumido por el vehículo como un todo.
Según se ha descrito anteriormente, en el sistema de acuerdo con el aspecto mencionado del invento, tanto la sección de órdenes de ejecución del nivel superior como la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior determinan la magnitudes nominales de estado del vehículo.. Como los módulos de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior y de la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior son independientes entre sí, un fallo en el módulo que ocurre en una de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior o de la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior no induce o resulta en un fallo en el otro módulo.
Basándose en lo anteriormente expuesto, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior del sistema acorde con el aspecto mencionado del invento se podría destinar a determinar la segunda magnitud nominal de estado del vehículo, basándose en la información relacionada con la conducción transmitida a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior mientras se pone en derivación la sección de órdenes de ejecución del nivel superior cuando falla la sección de órdenes de ejecución del nivel superior.
Adicionalmente, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior y la sección de ejecución de acuerdo con el aspecto mencionado del invento, se podrían construir de tal manera que el ordenador solamente ejecutase un módulo de cada una de las secciones, o para que el ordenador ejecutase dos o más módulos de cada una de las secciones.
En una primera realización del sistema integrado de control de movimientos de vehículo de acuerdo con el aspecto mencionado del invento, la información relacionada con la conducción incluye (a) información de conducción relacionada con operaciones de conducción realizadas por el conductor, y (b) al menos una de la información del vehículo relacionada con magnitudes de estado del vehículo e información ambiental relacionada con un medio ambiente que rodee al vehículo, que influya en el movimiento del vehículo.
En el sistema descrito anteriormente, la información relacionada con la conducción incluye no solamente la información de conducción relacionada con las operaciones de conducción realizadas por el conductor, sino también otros tipos de información. En consecuencia, es posible que el sistema ejecute un control de movimiento del vehículo de tal manera que compense por la insuficiente destreza en la conducción por parte del conductor, adapte el movimiento del vehículo a los cambios en las condiciones del vehículo o en las circunstancias circundantes al vehículo, cuyos cambios no puede reconocer fácilmente el conductor o que no acierta a reconocer. Por tanto, el uso del sistema hace que sea fácil mejorar la seguridad del vehículo.
En una segunda realización del aspecto mencionado del invento, el vehículo incluye (a) un sistema de adquisición de información de conducción destinado a adquirir información de conducción relacionada con operaciones de conducción realizadas por el conductor, y (b) al menos uno de un sistema de adquisición de información de vehículo destinado a adquirir información del vehículo relacionada con magnitudes de estado del vehículo y un sistema de adquisición de información ambiental destinado a adquirir información ambiental relacionada con un medio ambiente circundante al vehículo, que influye en el movimiento del vehículo. Además, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la primera magnitud nominal de estado del vehículo, basándose en (c) la información de conducción adquirida, y (d) al menos una de la información de vehículo adquirida y de la información ambiental adquirida.
En el sistema que se acaba de describir, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la primera magnitud nominal de estado del vehículo, a la vista de no sólo la información de conducción, sino también de otros tipos de información. De ese modo, el uso del sistema hace que sea sencillo mejorar la seguridad del vehículo, sustancialmente por las mismas razones que en el caso del sistema de la primera realización.
En una tercera realización del aspecto mencionado del invento, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina una pluralidad de valores candidatos asociados con la primera magnitud nominal de estado del vehículo que se va a determinar, basándose en (a) la información adquirida de conducción y (b) al menos una de la información adquirida de conducción y de la información ambiental adquirida, y determina la primera magnitud nominal de estado del vehículo basándose en la pluralidad determinada de los valores candidatos, de acuerdo con un conjunto de reglas predeterminado.
En el sistema según se ha descrito anteriormente, la primera magnitud nominal de estado del vehículo se determina de acuerdo con el conjunto predeterminado de reglas, basándose en la pluralidad de valores candidatos asociados con la primera magnitud nominal de estado del vehículo que se va determinar, cuyos valores candidatos se han determinado a la vista de la información de conducción y de otros tipos de información.
Por tanto, la relación entre la información de conducción y otra información y la primera magnitud nominal de estado del vehículo que se va a determinar basándose en estos fragmentos de información se determina exclusivamente mediante el conjunto de reglas anteriormente descrito, lo cual conduce a una mayor claridad y transparencia del contenido de la relación.
Con el sistema como se ha descrito anteriormente, por tanto, se puede diseñar fácilmente la configuración del software de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, permitiendo así reducir el tiempo necesario para diseñar la configuración del software.
Adicionalmente, la relación entre la información de conducción y otra información y la primera magnitud nominal de estado de vehículo según se ha descrito anteriormente se puede cambiar sólo cambiando el conjunto de reglas, lo cual facilita el ajuste fino de la configuración del software de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior. Esto hace también que sea fácil reducir los cambios de diseño requeridos para instalar la sección de órdenes de ejecución del nivel superior desarrollada para un determinado tipo de vehículo, en otro tipo de vehículo.
En una forma ejemplar del sistema descrito anteriormente, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior selecciona uno de los valores candidatos determinados de acuerdo con un conjunto predeterminado de reglas de selección, para determinar de ese modo la primera magnitud nominal de estado de vehículo.
En una cuarta realización del aspecto mencionado anteriormente del invento, la primera magnitud nominal de estado de vehículo está relacionada con una aceleración longitudinal del vehículo, y la pluralidad de valores candidatos incluye (a) una primera aceleración longitudinal nominal determinada basándose en la información adquirida de conducción, y (b) una segunda aceleración longitudinal nominal determinada basándose en al menos una de la información adquirida del vehículo y de la información ambiental adquirida.
En general, los movimientos básicos del vehículo son la marcha, la parada y los virajes. Por tanto, cuando conduce el vehículo, el conductor realiza operaciones de conducción de manera que realice o cumpla los movimientos básicos del vehículo.
Los movimientos de marcha y parada del vehículo se podrían describir mediante una magnitud física denominada aceleración longitudinal del vehículo.
Basándose en lo anteriormente indicado, en el sistema de acuerdo con la cuarta realización, la primera magnitud nominal de estado de vehículo se relaciona con la aceleración longitudinal del vehículo, y la pluralidad de valores candidatos incluye (a) una primera aceleración longitudinal nominal determinada basándose en la información de conducción, y (b) una segunda aceleración longitudinal nominal determinada basándose en al menos una de la información del vehículo y de la información ambiental.
De este modo, el sistema según se acaba de describir facilita el control apropiado de la conducción y el frenado del vehículo, sin hacer que el conductor se sienta incómodo.
Se entenderá que el término "aceleración" usado en esta memoria descriptiva se refiere tanto a la aceleración positiva (es decir, aceleración en un sentido estrecho) como a una aceleración negativa (es decir, una deceleración en un sentido estrecho) si no se indica lo contrario.
En una quinta realización del aspecto antes mencionado del invento, la primera magnitud nominal de estado del vehículo está relacionada con un ángulo de dirección del vehículo, y la pluralidad de candidatos incluye (a) un primer ángulo de dirección nominal determinado basándose en la información adquirida de conducción, y (b) un segundo ángulo de dirección nominal determinado basándose en al menos una de la información adquirida del vehículo y de la información ambiental adquirida.
Según se ha descrito anteriormente, los movimientos básicos del vehículo incluyen el viraje, así como la marcha y la parada. El movimiento de viraje del vehículo se podría describir mediante una magnitud física denominada ángulo de dirección del vehículo.
Basándose en lo anteriormente indicado, en el sistema de acuerdo con la quinta realización, la primera magnitud nominal de estado de vehículo se relaciona con un ángulo de dirección del vehículo, y la pluralidad de valores candidatos incluye (a) un primer ángulo de dirección nominal determinado basándose en la información adquirida de conducción, y (b) un segundo ángulo de dirección nominal determinado basándose en al menos una de la información adquirida del vehículo y de la información ambiental adquirida.
Por tanto, el sistema según se acaba de describir en la presente memoria facilita controlar apropiadamente el viraje del vehículo sin hacer que el conductor se sienta incómodo.
El "ángulo de dirección" se expresa en general como una orientación o dirección de las ruedas delanteras (es decir, ángulo de dirección de las ruedas delanteras). Sin embargo, se entenderá que el ángulo de dirección se puede expresar mediante el uso de un ángulo de viraje del volante de dirección (al que de aquí en adelante se hará referencia como "ángulo del volante de dirección"), puesto que el ángulo de dirección es una magnitud física que corresponde al ángulo de viraje del volante de dirección que maneja el conductor.
En una sexta realización del aspecto mencionado anteriormente del invento, la primera magnitud nominal de estado de vehículo comprende una magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con una aceleración longitudinal del vehículo y una magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con un ángulo de dirección del vehículo.
Según se ha descrito anteriormente, los movimientos básicos del vehículo son marcha, parada y viraje. El movimiento de marcha y el movimiento de parada del vehículo se podrían describir mediante una magnitud física denominada aceleración longitudinal del vehículo, y el movimiento de viraje se podría describir mediante una magnitud física denominada ángulo de dirección del vehículo.
En general, el conductor predice un camino de marcha sobre el que el vehículo conducido por el conductor se está desplazando desde el punto actual en el futuro próximo, y conduce el vehículo mientras asume la relación posición - velocidad del vehículo (entre la velocidad del vehículo y la posición del vehículo) que varía a lo largo del camino de marcha esperado.
Es decir, en general, el conductor conduce el vehículo de tal manera que se haga cargo, si se desea, de la relación esperada posición- velocidad del vehículo entre la posición del vehículo y la velocidad del vehículo en el camino sobre el que se supone que va a desplazarse el vehículo. En este sentido, el conductor realiza operaciones de conducción con el fin de hacerse cargo de la relación posición-velocidad del vehículo del modo más preciso que sea posible.
La relación entre la posición y la velocidad del vehículo se describe en una región que no depende del comportamiento dinámico del vehículo, y podría considerarse como un parámetro de marcha que se establece en común para una pluralidad de tipos de vehículo que tiene diferentes características dinámicas de funcionamiento.
Las magnitudes físicas menos requeridas que describen la relación posición- velocidad del vehículo podrían ser, por ejemplo, la aceleración longitudinal y el ángulo de dirección del vehículo.
Basándose en lo anteriormente expuesto, en el sistema de acuerdo con la sexta realización, la primera magnitud nominal de estado de vehículo comprende una magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal y una magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con el ángulo de dirección.
De este modo, el sistema según se ha descrito anteriormente hace fácil optimizar la relación posición- velocidad del vehículo sin sacrificar una amplia aplicabilidad de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior.
El término "relación posición- velocidad del vehículo" usado en esta memoria descriptiva puede tomarse, por ejemplo, como una relación posición de vehículo-tiempo con la que la posición del vehículo marchando a lo largo del camino sobre el que se supone que va a desplazarse el vehículo varía con el tiempo. Si se conocen la posición del vehículo y su velocidad, la relación entre las mismas se podría convertir de un modo equivalente en la relación entre la posición del vehículo y el tiempo (tiempo de travesía).
En una séptima realización del aspecto antes mencionado del invento, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina, como la primera magnitud nominal de estado de vehículo, una magnitud nominal de estado de vehículo que da una prioridad a la optimización de una relación posición-velocidad del vehículo entre una posición del vehículo y una velocidad del mismo sobre un camino sobre el que marcha el vehículo, sobre la estabilización de comportamiento del vehículo. Además, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior determina, como la segunda magnitud nominal de estado de vehículo, una condición nominal de vehículo que da una prioridad a la estabilización de comportamiento del vehículo, sobre la optimización de la relación posición-velocidad del vehículo, basándose en la primera magnitud nominal determinada de estado de vehículo.
La magnitud nominal de estado de vehículo que se va a establecer cuando se controla el movimiento del vehículo se determina basándose en uno de una serie de conceptos diferentes, que incluyen un primer concepto que da una prioridad a la optimización de la relación posición-velocidad del vehículo según se ha indicado anteriormente, y un segundo concepto que prioriza la estabilización del comportamiento del vehículo. Básicamente, no es necesario considerar el comportamiento dinámico del vehículo si se emplea el primer concepto, y el comportamiento dinámico necesita considerarse cuando se emplea el segundo concepto.
De acuerdo con lo anterior, la magnitud nominal de estado de vehículo determinada basándose en el primer concepto se usa ampliamente en diferentes tipos de vehículo, mientras que la magnitud nominal de estado de vehículo determinada basándose en el segundo concepto tiene muchas probabilidades de usarse solamente en un tipo de vehículo.
Basándose en la exposición anterior, en el sistema de acuerdo con la séptima realización, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina, como la primera magnitud nominal de estado de vehículo, una magnitud nominal de estado de vehículo que da una prioridad a la optimización de la relación posición-velocidad del vehículo entre la posición del vehículo y la velocidad del vehículo sobre el camino por el que marcha el vehículo, sobre la estabilización del comportamiento del vehículo. Adicionalmente, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior determina, como la segunda magnitud nominal de estado de vehículo, una magnitud nominal de estado de vehículo que da una prioridad a la estabilización del comportamiento del vehículo, sobre la optimización de la relación posición-velocidad del vehículo, basándose en la primera magnitud nominal determinada de estado de vehículo.
En una octava realización del aspecto anteriormente descrito del invento, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la primera magnitud nominal de estado de vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que es variable dentro de un intervalo admisible, y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior determina la segunda magnitud nominal de estado de vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo seleccionada del intervalo admisible de la primera magnitud nominal de estado de vehículo.
En el sistema según se ha descrito anteriormente, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la primera magnitud nominal de estado de vehículo dando una prioridad a la optimización de la relación posición-velocidad del vehículo entre la posición y la velocidad del vehículo en el camino de marcha, sobre la estabilización del comportamiento del vehículo. Por tanto, es importante, con vistas a la seguridad del vehículo, estabilizar el comportamiento del vehículo, por ejemplo, cuando el vehículo es muy inestable, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior determina la segunda magnitud nominal de estado de vehículo de tal manera que estabilice el comportamiento del vehículo.
Considerando la situación anterior, se entenderá que la sección de órdenes de ejecución del nivel superior y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior no están en una relación de subordinación en la que la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior depende por completo de- o está subordinada a - la sección de órdenes de ejecución del nivel superior. En su lugar, las secciones de órdenes de ejecución del nivel superior y del nivel inferior están en una relación incompleta pero mutuamente independiente en la que la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior está autorizada a corregir una orden de ejecución generada por la sección de órdenes de ejecución del nivel superior según sea necesario.
Sin embargo, si la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la primera magnitud nominal de estado de vehículo como un único valor fijo pero no como un intervalo, y se lo suministra a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, el grado de dependencia de la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior sobre la sección de órdenes de ejecución del nivel superior es mayor que en el caso en que la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la primera magnitud nominal de estado de vehículo como un intervalo en lugar de como un valor fijo, y lo suministra a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior.
Por otra parte, si la estabilidad del comportamiento del vehículo se reduce significativamente debido, por ejemplo, a una falta de destreza en la conducción por parte del conductor o de la capacidad de considerar el medio ambiente del vehículo, se solicita con mucho interés que se tome la iniciativa en determinar la magnitud nominal de estado de vehículo, en el sentido de corregir las operaciones de conducción que realice el conductor, para de ese modo controlar la pluralidad de dispositivos de activación por medio de la sección de ejecución de una manera integrada.
Basándose en lo anteriormente expuesto, en el sistema de acuerdo con la octava realización, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la primera magnitud nominal de estado de vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que es variable dentro de un intervalo admisible, y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior determina la segunda magnitud nominal de estado de vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo seleccionada del intervalo admisible.
Con esta disposición, el grado de autoridad dado a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior en la determinación de la magnitud nominal de estado de vehículo se puede aumentar fácilmente con respecto a la autoridad dada a la sección de órdenes de ejecución del nivel superior.
Por consiguiente. el uso del sistema hace posible mejorar la estabilidad del comportamiento del vehículo, y eventualmente la seguridad del vehículo, a pesar de que exista una insuficiencia de la destreza de conducción por parte del conductor o en la capacidad de determinar el medio ambiente del vehículo.
En una novena realización del aspecto anteriormente mencionado del invento, la primera magnitud nominal de estado de vehículo comprende una magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con una aceleración lineal del vehículo y una magnitud nominal de estado de vehículo asociada con un ángulo de dirección del vehículo, y la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal del vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que es variable dentro de un intervalo admisible, y determina la magnitud nominal de estado de vehículo asociada con el ángulo de dirección del vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que no tiene un intervalo admisible.
Según se ha descrito anteriormente, en el sistema de acuerdo con la octava realización, el grado de autoridad dado a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior en la determinación de la magnitud nominal de estado de vehículo se puede aumentar fácilmente con respecto a la autoridad dada a la sección de órdenes de ejecución del nivel superior.
En el sistema de acuerdo con la octava realización, la primera magnitud nominal de estado de vehículo incluye una magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal del vehículo, y una magnitud nominal de estado de vehículo asociada con el ángulo de dirección del vehículo. Además, en la octava realización, es posible suministrar a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior la magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal del vehículo y la magnitud nominal de estado de vehículo asociada con el ángulo de dirección del vehículo, de las cuales las dos son variables dentro de respectivos intervalos admisibles.
Sin embargo, la provisión a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior de una magnitud nominal de estado de vehículo que es variable dentro de un determinado intervalo admisible significa que el movimiento real del vehículo tiene más probabilidades de desviarse de la operación de conducción realizada por el conductor (es decir, la intención o petición del conductor). En algunos casos, esta tendencia es conveniente en el sentido de que mejora la seguridad del vehículo. Sin embargo, en otros casos, el conductor podría sentirse incómodo o molesto en respuesta al movimiento real del vehículo.
La posibilidad de ocurrencia de esta última situación es mayor en el caso en que a la magnitud nominal de estado de vehículo asociada con el ángulo de dirección del vehículo se le da un cierto intervalo o libertad, comparado con el caso en el que a la magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal del vehículo se le da un cierto intervalo o libertad.
Basándose en lo anteriormente expuesto, en el sistema de acuerdo con la novena realización, la primera magnitud nominal de estado de vehículo comprende una magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal del vehículo y una magnitud nominal de estado de vehículo asociada con el ángulo de dirección del vehículo, y la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal del vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que es variable dentro de un intervalo admisible, y determina la magnitud nominal de estado de vehículo asociada con el ángulo de dirección del vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que no tiene un intervalo admisible.
Con esta disposición, el grado de autoridad dado a la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior en la determinación de la magnitud nominal de estado de vehículo se puede aumentar fácilmente con respecto a la autoridad dada a la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, mientras que al mismo tiempo hace que el conductor se sienta menos incómodo.
En una modalidad ejemplar de la realización anterior, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la magnitud nominal de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal de manera que es variable dentro de un intervalo admisible si la magnitud nominal de estado de vehículo indica una aceleración del vehículo, pero determina la magnitud nominal de estado de vehículo como un valor único que no tiene intervalo admisible si la magnitud nominal de estado de vehículo indica una deceleración del vehículo.
Con la disposición anterior, cuando es necesario decelerar el vehículo, es más probable que de la magnitud de la aceleración longitudinal nominal se hagan cargo exacta o verdaderamente la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior y la sección de ejecución, comparado con el caso en el que la aceleración nominal es variable dentro de un intervalo admisible, haciendo de ese modo que sea fácil mejorar la seguridad del vehículo.
En una décima realización del aspecto anteriormente descrito del invento, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior varía una anchura del intervalo admisible, basándose al menos en uno de una intención del conductor y de un medio ambiente alrededor del vehículo, que influye en el movimiento del vehículo.
Con el sistema que se ha descrito anteriormente, la anchura del intervalo admisible de la primera magnitud nominal de estado de vehículo determinada por la sección de órdenes de ejecución del nivel superior se puede variar basándose en al menos uno de una intención o petición del conductor (que puede reflejar preferencia del conductor), y un medio ambiente alrededor del vehículo (tal como las condiciones superficiales o condiciones de curvas, por ejemplo, el grado o la frecuencia de curvas, de la carretera sobre la que marcha el vehículo), lo cual influye en el movimiento del vehículo.
En el sistema anterior en el que la anchura del intervalo admisible varía con cambios en al menos uno de la intención o petición del conductor del vehículo y el medio ambiente alrededor del vehículo, la optimización de la primera magnitud nominal de estado de vehículo en relación con al menos uno de la intención del conductor y el medio ambiente alrededor del vehículo se puede cumplir fácilmente, a diferencia del caso en el que la anchura del intervalo admisible es fija.
En una undécima realización del invento, la sección de órdenes de ejecución del nivel superior determina la primera magnitud nominal de estado de vehículo basándose en la información de entrada, mediante la utilización de un sencillo modelo de vehículo que describe simplemente el movimiento del vehículo sin tener en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo, y la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior determina la segunda magnitud nominal de estado de vehículo basándose en la información de entrada, mediante la utilización de un modelo más preciso de vehículo que describe el movimiento del vehículo con más precisión que el simple modelo de vehículo con el fin de reflejar el comportamiento dinámico del vehículo.
En el sistema según se ha descrito anteriormente, la magnitud nominal final de estado de vehículo se determina por último mediante el uso de dos tipos de modelos de vehículo que describen el movimiento del vehículo.
De acuerdo con lo anterior, en el sistema antes descrito, la construcción de cada tipo de modelo de vehículo se puede simplificar fácilmente comparada con el caso en el que solamente se usa un tipo de modelo de vehículo para determinar la magnitud nominal de estado de vehículo desde el principio hasta el fin.
Además, en el sistema según se ha descrito anteriormente, el modelo sencillo de vehículo se define sin depender del comportamiento dinámico del vehículo para el que se usa el modelo. De acuerdo con ello, se puede mejorar fácilmente la aplicabilidad del modelo sencillo de vehículo para una pluralidad de tipos de vehículos.
Adicionalmente, el término "modelo" usado en esta memoria descriptiva satisface su requisito si expresa el movimiento del vehículo (incluyendo, por ejemplo, el movimiento de las ruedas) mediante cualquier método con un ordenador. De acuerdo con ello, el "modelo" no es necesariamente del tipo en el que el movimiento del vehículo se simula simplificando geométricamente y reproduciendo (reconstruyendo) la estructura del vehículo, sino que podría ser del tipo en el que el movimiento del vehículo se describe usando una simple expresión matemática (o unas simples expresiones matemáticas) o una tabla (o tablas), o del tipo en el que el movimiento del vehículo se describe mediante al menos una condición establecida de acuerdo con la situación en la que está colocado el vehículo.
En una duodécima realización del invento, la sección de ejecución determina variables controladas mediante las que se van a controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de hacerse cargo de la segunda magnitud nominal de estado de vehículo, basándose en la información de entrada, mediante el uso de un modelo que describe el movimiento de una rueda del vehículo en relación con al menos una fuerza longitudinal y una fuerza lateral, de entre la fuerza longitudinal, la fuerza lateral y de una fuerza vertical que actúan sobre la rueda.
En la sección de órdenes de ejecución del nivel superior y en la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, la determinación de la magnitud nominal de estado de vehículo solamente requiere la observación del movimiento del vehículo como un todo. Por otra parte, la sección de ejecución controla directamente una pluralidad de dispositivos de activación e indirectamente controla la fuerza aplicada a cada rueda del vehículo, para de ese modo controlar el movimiento del vehículo. Por tanto, se considera que la sección de ejecución usa el modelo de rueda de vehículo que describe el movimiento de una rueda cuando determina las variables controladas mediante las que se tienen que controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener la segunda magnitud nominal de estado de vehículo suministrada desde la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior.
En general, la fuerza aplicada a una rueda de vehículo se descompone, a efectos de observación, en la fuerza longitudinal, la fuerza lateral y la fuerza vertical. Aunque parece esencial que el modelo de rueda de vehículo describa el movimiento de la rueda con respecto a la fuerza longitudinal, fuerza lateral y fuerza vertical de la rueda, técnicamente es difícil cambiar de forma significativa la fuerza vertical de la rueda mediante un dispositivo (o unos dispositivos) de activación, independientemente del estado operativo en el que se encuentra el vehículo, a la vista de las prestaciones reales de control de los dispositivos de activación.
Basándose en lo anteriormente expuesto, en el sistema de acuerdo con la duodécima realización, la sección de ejecución determina las variables controladas mediante las cuales se van a controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener la segunda magnitud nominal de estado de vehículo, basándose en información de entrada, mediante el uso de un modelo de vehículo que describe el movimiento de una rueda del vehículo en relación con al menos una fuerza longitudinal y una fuerza lateral, de entre la fuerza longitudinal, la fuerza lateral y una fuerza vertical que actúan sobre la rueda.
Con la disposición anterior, se pueden determinar las variables controladas de la pluralidad de dispositivos de activación mediante la definición de un modelo de rueda de vehículo con gran rendimiento (o menos desperdicio) en relación con las prestaciones de control de los dispositivos de activación.
En una decimotercera realización del aspecto anteriormente mencionado del invento, cada una de las al menos una de la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, sección de órdenes de ejecución del nivel inferior y sección de ejecución, determina la información a transmitir a una sección situada en un nivel inferior que el de cada una de las al menos una de dichas secciones basándose en la información recibida de una sección situada en un nivel más alto que el de cada una de la al menos una de dichas secciones, mediante el uso de un modelo que describe al menos uno de entre el movimiento del vehículo y el movimiento de una rueda del vehículo, y corrige el modelo basándose en un error en la información transmitida a la sección situada en un nivel inferior que el de cada una de las al menos una de dichas secciones.
En cada una de entre la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, sección de órdenes de ejecución del nivel inferior y sección de ejecución, se podría definir un modelo particular usado para determinar la información necesaria como un modelo fijo o invariable. Sin embargo, en algunos casos, pueden producirse cambios en un objeto descrito por el modelo, a saber, el movimiento del vehículo o el movimiento de la rueda, o en un medio entre la información determinada por usar el modelo y el movimiento del vehículo o el movimiento de la rueda. Si el modelo se define como un modelo fijo a pesar de tales cambios, el modelo no puede reproducir exactamente el objeto descrito por el modelo y el estado real del medio.
En la presente memoria descriptiva, el término "cambios en el medio" incluye, por ejemplo, cambios en las prestaciones de un dispositivo de activación como un medio, y cambios en las prestaciones del objeto a activar por el dispositivo de activación, como un medio. Un ejemplo de un objeto a activar es un freno, y, en este ejemplo, el coeficiente de fricción de un material del freno que trabaja a fricción puede experimentar cambios. Otro ejemplo del objeto a activar es un motor, y, en este ejemplo, las características de salida del motor podrían cambiar dependiendo de parámetros ambientales, tales como la temperatura ambiente y la presión atmosférica.
A la luz de la situación anteriormente descrita, en el sistema de acuerdo con la decimotercera realización, cada una de las al menos una de entre la sección de órdenes de ejecución del nivel superior, sección de órdenes de ejecución del nivel inferior y sección de ejecución, determina la información a transmitir a una sección situada en un nivel inferior al de la mencionada de cada una de dichas secciones, basándose en la información recibida de una sección situada en un nivel más alto que el de la mencionada de cada una de dichas secciones, mediante el uso de un modelo que describe al menos uno de entre el movimiento del vehículo y el movimiento de una rueda del vehículo, y corrige el modelo basándose en un error en la información transmitida a la sección situada en un nivel inferior que el de la mencionada de cada una de dichas secciones.
Con esta disposición, es posible siempre reproducir fielmente el objeto descrito por el modelo o el medio de acuerdo con el modelo, con independencia de cambios cronológicos en el objeto o en el medio.
Si el sistema está provisto adicionalmente de la función para corregir un modelo, resulta fácil mejorar la precisión de la información producida mediante el uso del modelo, y eventualmente mejorar la precisión del control del movimiento del vehículo.
En una decimocuarta realización del aspecto anteriormente mencionado del invento, la sección de ejecución incluye una pluralidad de unidades que están dispuestas en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos en una dirección desde la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior hacia la pluralidad de dispositivos de activación, y la pluralidad de unidades incluye (a) una unidad de distribución que está en un primer nivel como uno de los niveles jerárquicos, cuya unidad de distribución está destinada a distribuir variables controladas mediante las cuales se va a controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener la segunda magnitud nominal de estado de vehículo suministrada desde la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, a la pluralidad de dispositivos de activación, y (b) una unidad de control que está en un segundo nivel más bajo que el primer nivel, cuya unidad de control está destinada a controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener las variables controladas suministradas desde la unidad de distribución. Además, la unidad de distribución incluye (c) una unidad de distribución de nivel superior provista con respecto a todos los de la pluralidad de dispositivos de activación, para distribuir variables controladas mediante las que se van a controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener la segunda magnitud nominal de estado de vehículo suministrada desde la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, a todos los de la pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada, (d) una unidad de distribución de nivel inferior provista con respecto a una parte de la pluralidad de dispositivos de activación, para distribuir las variables controladas suministradas desde la unidad de distribución del nivel superior, a la parte de la pluralidad de dispositivos de activación. En este sistema, la unidad de control incluye una pluralidad de unidades de control individuales, un primer grupo de las cuales se ha provisto en un nivel jerárquico subordinado a la unidad de distribución de nivel inferior con respecto a la parte de la pluralidad de dispositivos de activación, y un segundo grupo de los cuales se ha provisto en un nivel jerárquico subordinado a la unidad de distribución de nivel superior con respecto a los dispositivos de activación restantes, y la unidad de distribución de nivel superior, la unidad de distribución de nivel inferior y la unidad de control desempeñan funciones particulares asignadas a las unidades respectivas, haciendo que el ordenador ejecute una pluralidad de módulos que son independientes entre sí en la configuración de software.
Una pluralidad de tipos de dispositivos de activación podría necesitar controlarse de tal manera que se obtenga una clase de magnitud nominal de estado de vehículo. En este caso, las variables controladas (a las que se hará referencia de ahora en adelante en la presente memoria como "variables totales controladas") que se van a establecer por todos los de la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener la magnitud nominal de estado de vehículo necesitan distribuirse entre la pluralidad de dispositivos de activación.
A la vista de la situación anteriormente descrita, en el sistema acorde con la decimocuarta realización, la sección de ejecución incluye una pluralidad de unidades que están dispuestas en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos en una dirección desde la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior hacia la pluralidad de dispositivos de activación.
Además, la pluralidad de unidades incluye (a) una unidad de distribución que está en un primer nivel como uno de los niveles jerárquicos, cuya unidad de distribución está destinada a distribuir variables controladas mediante las cuales se va a controlar la pluralidad de dispositivo de activación con el fin de obtener la segunda magnitud nominal de estado de vehículo suministrada desde la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, a la pluralidad de dispositivos de activación, y (b) una unidad de control que está a un segundo nivel más bajo que el primer nivel, cuya unidad de control está destinada a controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener las variables controladas suministradas desde la unidad de distribución.
Con el sistema según se ha descrito anteriormente, la configuración del software de la sección de ejecución se forma en una estructura jerárquica de tal manera que su unidad de distribución y su unidad de control estén separadas entre sí. Puesto que la unidad de distribución y la unidad de control se han provisto independientemente una de otra en la configuración del software, el desarrollo, el diseño, el cambio de diseño, la depuración, y demás operaciones realizadas en cada una de estas unidades se pueden llevar a cabo sin afectar a la otra unidad, permitiendo así que se realicen las operaciones en ambas unidades en paralelo.
En general, algunas de las variables totales controladas que se han indicado anteriormente se podrían distribuir a la pluralidad de dispositivos de activación situados en el extremo terminal del sistema de control de una etapa, pero otras podrían distribuirse a los dispositivos de activación de una pluralidad de etapas (o por medio de una pluralidad de etapas). En éste caso, la variable total controlada no se divide desde el principio en variables individuales finales controladas (que respectivamente corresponden a los tipos plurales de dispositivos de activación). Más bien, en la etapa inicial, la variable controlada total se divide en variables controladas intermedias, que luego se dividen en variables controladas individuales finales.
A la vista de la situación anterior, la unidad de distribución incluye (c) una unidad de distribución de nivel superior provista con respecto a todos los de la pluralidad de dispositivos de activación, para distribuir variables controladas mediante las que se van a controlar la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener la segunda magnitud nominal de estado de vehículo suministrada desde la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, a todos los de la pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada, (d) una unidad de distribución de nivel inferior provista con respecto a una parte de la pluralidad de los dispositivos de activación, para distribuir las variables controladas suministradas desde la unidad de distribución del nivel superior, a la parte de la pluralidad de dispositivos de activación.
Con el sistema según se ha descrito anteriormente, la configuración del software de la unidad de distribución se forma en una estructura jerárquica de tal manera que su unidad de distribución del nivel superior y su unidad de distribución del nivel inferior estén separadas entre sí. Puesto que la unidad de distribución del nivel superior y la unidad de distribución del nivel inferior se han provisto independientemente una de otra en la configuración del software, el desarrollo, el diseño, el cambio de diseño, la depuración, y demás operaciones realizadas en cada una de estas unidades se pueden llevar a cabo sin afectar a la otra unidad, permitiendo así que se realicen las operaciones en ambas unidades en paralelo.
Además, en el sistema de acuerdo con la decimocuarta realización, la unidad de control incluye una pluralidad de unidades de control individuales, un primer grupo de las cuales se ha provisto en un nivel jerárquico subordinado a la unidad de distribución de nivel inferior con respecto a la parte de la pluralidad de dispositivos de activación, y un segundo grupo de las cuales se ha provisto en un nivel jerárquico subordinado a la unidad de distribución del nivel superior con respecto a los dispositivos de activación remanentes.
Como resulta aparente de la descripción anterior, el sistema de control integrado de movimiento de vehículo está dispuesto en la forma de una jerarquía que tiene niveles jerárquicos en función de al menos la configuración de software del mismo, en la dirección desde el conductor a la pluralidad de dispositivos de activación, de tal manera que la sección de órdenes de ejecución de nivel superior, la sección de órdenes de ejecución del nivel inferior, y la unidad de control estén dispuestas en serie independientemente entre sí en la configuración del software.
De acuerdo con lo anterior, en el sistema descrito anteriormente, al menos la configuración del software de todo el sistema está formada en una disposición jerárquica más avanzada, y por tanto los contenidos de tratamiento se pueden implementar por separado entre sí, y se puede reforzar la independencia de cada unidad de tratamiento.
En la presente memoria, la "unidad de distribución de nivel superior", la "unidad de distribución de nivel inferior" y la "unidad de control" se pueden construir de tal manera que el ordenador solamente ejecute un módulo de cada unidad, o de tal manera que el ordenador ejecute una pluralidad de módulos de cada unidad.
En una decimoquinta realización del aspecto anteriormente mencionado del invento, la pluralidad de dispositivos de activación se clasifica en una pluralidad de grupos que dependen de un tipo de magnitud física que actúa sobre cada dispositivo del vehículo mediante cada uno de los dispositivos de activación, y la unidad de distribución del nivel inferior se ha provisto con respecto a al menos uno de la pluralidad de grupos cada uno de los cuales contiene dos o más dispositivos de activación.
En una decimosexta realización del aspecto anteriormente mencionado del invento, la pluralidad de dispositivos de activación incluye una pluralidad de dispositivos de activación relacionados con las ruedas que controlan al menos la fuerza longitudinal y la fuerza lateral, de entre la fuerza longitudinal, la fuerza lateral y la fuerza vertical de una rueda del vehículo, y la unidad de distribución del nivel superior distribuye las variables controladas a la pluralidad de dispositivos de activación relacionados con las ruedas de tal manera que de tal manera que las variables controladas incluyen al menos un componente de la fuerza longitudinal asociado con la fuerza longitudinal y un componente de fuerza lateral asociado con la fuerza lateral, de entre el componente de la fuerza longitudinal, el componente de la fuerza lateral y el componente de la fuerza vertical.
En el sistema según se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la mecánica aplicada a una rueda de un vehículo a motor, las variables controladas anteriormente indicadas distribuidas a la pluralidad de dispositivos de activación relacionados con las ruedas incluyen al menos un componente de la fuerza longitudinal asociado con la fuerza longitudinal y un componente de la fuerza lateral asociado con la fuerza lateral, de entre el componente de la fuerza longitudinal, el componente de la fuerza lateral y un componente de la fuerza vertical asociado con la fuerza vertical.
De este modo, en el sistema según se ha descrito anteriormente, la distribución de las variables controladas entre la pluralidad de dispositivos de activación relacionados con las ruedas se lleva a cabo de acuerdo con la mecánica aplicada a una rueda de vehículo, lo cual conduce a una precisión mejorada de la variable controlada individual a obtener por cada uno de los dispositivos de activación relacionados con las ruedas, y a una mejor precisión con la que se controla el vehículo.
Breve descripción de los dibujos
Los anteriores y/u otros objetos, características y ventajas adicionales del invento resultarán más aparentes a partir de la siguiente descripción de una realización ejemplar con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se usan números parecidos para representar dispositivos parecidos y en los que:
La Figura 1 es una vista en planta que muestra un vehículo a motor en el que se ha instalado un sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con una realización ejemplar del invento;
La Figura 2 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente la configuración del hardware del sistema de control integrado de movimiento de vehículo de la Figura 1;
La Figura 3 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente la configuración de memoria de sólo lectura (en adelante ROM) del sistema de la Figura 1;
La Figura 4 es un diagrama de bloques útil para explicar las funciones realizadas por el sistema de control integrado de movimiento de vehículo de la Figura 1 y la configuración del software del sistema;
La Figura 5 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un sistema de adquisición de información de conducción del sistema mostrado en la Figura 4;
La Figura 6 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un sistema de adquisición de información de vehículo del sistema mostrado en la Figura 4;
La Figura 7 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un sistema de adquisición de información ambiental del sistema mostrado en la Figura 4;
La Figura 8 es un diagrama de bloques que muestra en detalle una sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior del sistema mostrado en la Figura 4;
La Figura 9 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una unidad 242 de tratamiento de señal de la sección mostrada en la Figura 8;
La Figura 10 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una unidad 244 de tratamiento de señal de la sección mostrada en la Figura 8;
La Figura 11 es un gráfico que muestra una relación entre un recorrido de aceleración y una aceleración longitudinal nominal gx1, cuya relación se usa por la unidad de cálculo gx1 260 mostrada en la Figura 8;
La Figura 12 es otro gráfico que muestra una relación entre un esfuerzo de frenado y una aceleración longitudinal nominal gx1, cuya relación se usa mediante la unidad de cálculo 260 de la sección mostrada en la Figura 8;
La Figura 13 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una unidad 264 de control de conducción asistida de la sección mostrada en la Figura 8;
La Figura 14 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una unidad 282 de control de conducción asistida de la sección mostrada en la Figura 8;
La Figura 15 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido de un módulo de órdenes de ejecución del nivel superior del sistema mostrado en la Figura 3;
La Figura 16 es un diagrama de bloques que muestra en detalle una sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior mostrada en la Figura 4;
La Figura 17 es un diagrama de bloques que muestra en detalle una unidad de cálculo 302 de magnitud nominal de estado de vehículo de la sección mostrada en la Figura 16;
La Figura 18 es un diagrama de bloques que muestra en detalle una unidad de cálculo 304 de variables controladas de la sección mostrada en la Figura 16;
La Figura 19 es un diagrama de bloques que explica el contenido de un control ejecutado por una unidad de cálculo 324 de la aceleración longitudinal nominal de la unidad mostrada en la Figura 18;
La Figura 20 es un diagrama de bloques que explica el contenido de otro control ejecutado por la unidad de cálculo 324 de la aceleración longitudinal nominal mostrada en la Figura 18;
La Figura 21 es un diagrama de bloques que explica el contenido de un control adicional ejecutado por la unidad de cálculo 324 de la aceleración longitudinal nominal mostrada en la Figura 18;
La Figura 22 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido de un módulo de órdenes de ejecución del nivel inferior del sistema mostrado en la Figura 3;
La Figura 23 es un diagrama de flujo que muestra en detalle una unidad de ejecución 214 y los dispositivos de activación del sistema mostrado en la Figura 4;
La Figura 24 es un diagrama de bloques que muestra en detalle una unidad de distribución 240 del nivel superior, una unidad de distribución 342 del nivel inferior y una unidad de control 344 del sistema mostrado en la Figura 23;
La Figura 25 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente un flujo de control ejecutado por una unidad de cálculo 370 de fuerza longitudinal nominal de neumático del sistema mostrado en la Figura 24;
La Figura 26 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido de un módulo de distribución de nivel superior del sistema mostrado en la Figura 3;
La Figura 27 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido de un módulo de unidad de distribución de nivel inferior del sistema mostrado en la Figura 3;
La Figura 28 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido de un módulo de control del sistema de motor del sistema mostrado en la Figura 3;
La Figura 29 es una tabla que indica la relación entre la relación de velocidad y la relación estimada de par usadas en la etapa S131 del diagrama de flujo de la Figura 28;
La Figura 30 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido de un módulo de control de dirección del sistema mostrado en la Figura 3; y
La Figura 31 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un sistema de reserva del sistema de control integrado de movimiento de vehículo mostrado en la Figura 1.
Descripción detallada de una realización ejemplar
A continuación se describe detalladamente un realización ejemplar del invento con referencia a los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es una vista en planta que muestra esquemáticamente un vehículo a motor en el que está instalado un sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con una realización ejemplar del invento. Al sistema de control integrado de movimiento de vehículo se hará referencia de aquí en adelante en la presente memoria simplemente como "sistema de control de movimiento".
El vehículo de la Figura 1 incluye ruedas delantera izquierda, delantera derecha, trasera izquierda y trasera derecha. En la Figura 1, "fl" significa una rueda delantera izquierda, "fr" significa una rueda delantera derecha, "rl" significa una rueda trasera izquierda, y "rr" designa una rueda trasera derecha. El vehículo incluye también un motor (motor de combustión interna) 14 como fuente de energía de propulsión. El estado de funcionamiento del motor 14 se conecta eléctricamente dependiendo de una cantidad o grado mediante el cual un pedal 20 de acelerador (como un ejemplo de un miembro operativo de aceleración) es accionado por un conductor del vehículo. El estado de funcionamiento del motor 14 se controla también automáticamente con independencia de la operación (a la que de aquí en adelante en la presente memoria se hará referencia como "operación de conducción" o bien "operación de aceleración") realizada por el conductor sobre el pedal 20 del acelerador.
El control eléctrico del motor 14 se podría implementar, por ejemplo, controlando eléctricamente un ángulo de apertura (es decir, una apertura de mariposa) de una válvula de mariposa fijada en un colector de admisión del motor 14, o bien controlando eléctricamente una cantidad de combustible inyectada a una cámara de combustión del motor 14.
En el caso de que el vehículo sea un vehículo eléctrico, la fuente de energía de propulsión consiste principalmente en un motor eléctrico. En el caso de que el vehículo sea un vehículo híbrido, la fuente de energía de propulsión consiste principalmente en una combinación de un motor de combustión interna y un motor eléctrico.
El vehículo de la Figura 1 es un vehículo de ruedas traseras motrices en el que las ruedas delanteras derecha e izquierda son ruedas conducidas, y las ruedas traseras derecha e izquierda son ruedas motrices. El motor 14 está unido a cada una de las ruedas traseras por medio de un convertidor 22 de par, una transmisión 24, un eje propulsor 26, una unidad 28 de engranaje diferencial, y un eje motor 30 que gira con cada una de las ruedas traseras, que están dispuestas en el orden de descripción. El convertidor 22 de par, la transmisión 24, el eje propulsor 26 y la unidad 28 de engranaje diferencial son los dispositivos de transmisión de energía que son comunes o compartidos por las ruedas traseras derecha e izquierda.
La transmisión 24 incluye una transmisión automática que no se ha ilustrado. La transmisión automática está destinada a controlar eléctricamente la relación de engranajes o relación de velocidades en la que la velocidad en revoluciones del motor 14 se transforma en la velocidad de rotación de un eje de salida de la transmisión 24.
El vehículo de la Figura 1 incluye además un volante de dirección 44 destinado a que lo haga girar el conductor. Un dispositivo 48 de aplicación de la fuerza de reacción de dirección está destinado a aplicar eléctricamente una fuerza de reacción de dirección al volante de dirección 44. La fuerza de reacción de dirección es una fuerza de reacción que corresponde a una operación de giro (que de aquí en adelante se denominará "dirección") realizada por el conductor.
La dirección de las ruedas delanteras derecha e izquierda, que se denomina "ángulo de dirección de las ruedas delanteras", se varía eléctricamente mediante una unidad 50 de dirección de las ruedas delanteras. La unidad 50 de dirección de las ruedas delanteras está destinada a controlar el ángulo de dirección de las ruedas delanteras basándose en un ángulo, o un ángulo de dirección de las ruedas delanteras, mediante el cual el volante de dirección 44 es girado por el conductor, y está también destinada a controlar automáticamente el ángulo de dirección de las ruedas delanteras según sea necesario con independencia de la operación de giro realizada por el conductor. Nótese que en la presente realización, el volante de dirección 44 y las ruedas delanteras derecha e izquierda no están ligados mecánicamente entre sí. Similarmente al ángulo de dirección de las ruedas delanteras, la dirección de las ruedas traseras derecha e izquierda, que se denomina "ángulo de dirección de las ruedas traseras", se varía eléctricamente mediante una unidad 52 de dirección de ruedas traseras.
Cada una de las ruedas 10 está provista de un conjunto de freno 56 que se acciona para restringir su rotación. Los conjuntos de freno 56 están conectados eléctricamente de acuerdo con una cantidad accionada de un pedal 58 de freno (como un ejemplo de miembro operativo de freno) accionado por el conductor. El conjunto de freno 56 para cada rueda 10 se podría controlar también automáticamente según sea necesario.
En el vehículo de la Figura 1, una carrocería de vehículo (no mostrada) está suspendida o soportada por unas suspensiones 62 cada una de las cuales se ha provisto con respecto a cada una de las ruedas 10. Las características de suspensión de las respectivas suspensiones 62 se pueden controlar eléctricamente independientemente entre sí.
Los elementos constituyentes del vehículo según se ha descrito anteriormente están provistos de dispositivos de activación destinados a hacerse funcionar con el fin de activar eléctricamente a los elementos correspondientes. La Figura 23 presenta algunos ejemplos de los dispositivos de accionamiento:
(1) Dispositivo de activación 70 para controlar eléctricamente al motor 14.
(2) Dispositivo de activación 72 para controlar eléctricamente la transmisión 24.
(3) Dispositivo de activación 74 para controlar eléctricamente el dispositivo 48 de aplicación de la fuerza de reacción de la dirección.
(4) Dispositivo de activación 76 para controlar eléctricamente la unidad 50 de dirección de las ruedas delanteras.
(5) Dispositivo de activación 78 para controlar eléctricamente la unidad 52 de dirección de las ruedas traseras.
(6) Una pluralidad de dispositivos de activación 80 (de los que solamente uno se muestra típicamente en la Figura 23) cada uno de los cuales se ha provisto conjuntamente con cada uno de los conjuntos de freno 56, para conectar eléctricamente el par de frenado aplicado por el conjunto de freno 56 a una rueda correspondiente de las ruedas 10.
(7) Una pluralidad de dispositivos de activación 82 (de los que solamente uno se ha mostrado típicamente en la Figura 23), cada uno de los cuales se ha provisto conjuntamente con cada una de las suspensiones 62, para controlar eléctricamente la característica de suspensión de la correspondiente suspensión 62.
Como se muestra en la Figura 1, el sistema de control de movimiento, que está conectado a la pluralidad de dispositivos de activación 70 a 82 según se ha descrito antes, está instalado en el vehículo. El sistema de control de movimiento se activa mediante el uso de energía eléctrica suministrada de una batería (como un ejemplo de fuente de alimentación de energía) que no se ha ilustrado.
La Figura 2 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente la configuración del hardware del sistema de control integrado de movimiento de vehículo de la presente realización. El sistema de control de movimiento incluye un ordenador 90 como un componente principal del mismo. Como es bien conocido en la técnica, el ordenador 90 incluye una unidad de tratamiento 92 (a la que de aquí en adelante en la presente memoria se hará referencia como "PU") una memoria de sólo lectura 94 (en adelante ROM, como un ejemplo de memoria), una memoria de acceso aleatorio 96 (en adelante RAM, como otro ejemplo de memoria), que están conectados entre sí mediante buses 98.
La PU 92 incluye un total de tres unidades de tratamiento central (en adelante CPU) que están asignadas respectivamente a una sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, una sección 212 de órdenes de ejecución el nivel inferior, y una sección 214 de ejecución, que se han mostrado en la Figura 4. Las tres CPU comparten la única ROM 94 y la única RAM 96. De este modo, en la presente realización, la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior, y la sección 214 de ejecución se han construido independientemente entre sí con respecto a la PU 92.
En otra realización, cada una de las CPU está provista de una RAM 94 y una ROM 96 exclusivas. En este caso, la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior y la sección 214 de ejecución se han construido independientemente entre sí con respecto a la ROM 94 y ROM 96 así como a la PU 92.
En una realización adicional, la PU 92 consiste en una CPU, y la CPU única se usa comúnmente por la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, por la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior, y por la sección 214 de ejecución.
También es posible asignar una pluralidad de CPU a cada una de al menos una de la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior y sección 214 de ejecución, de tal manera que las CPU de cada sección puedan realizar un tratamiento en paralelo en el sentido estricto.
El sistema de control de movimiento incluye además una interfaz de entrada 100 y una interfaz de salida 102 que están conectadas respectivamente a los buses 98. El sistema de control de movimiento está conectado a diversos detectores y a otros dispositivos externos según se describe más adelante, a través de la interfaz de entrada 100, y también está conectado a diversos dispositivos de activación como se ha indicado anteriormente, a través de la interfaz de salida 102.
La Figura 3 muestra esquemáticamente la configuración de la ROM 94, que se describirá más adelante.
La Figura 4 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente la configuración del software del sistema de control integrado de movimiento de vehículo de la presente realización. La Figura 4 presenta también diversos sistemas, unidades o dispositivos conectados al sistema de control de movimiento.
Como se muestra en la Figura 4, el sistema de control de movimiento está relacionado en su lado de entrada, o lado de aguas arriba del flujo principal de información, con el conductor, con el vehículo manejado por el conductor, y con el medio ambiente del vehículo.
Un sistema 120 de adquisición de información de conducción sirve para adquirir información sobre las operaciones realizadas por el conductor, y para enviar la información al sistema de control de movimiento. Un sistema 122 de adquisición de información de vehículo sirve para adquirir información de vehículo sobre magnitudes de estado de vehículo según se describe más adelante, y para enviar la información de vehículo al sistema de control de movimiento. Un sistema 124 de adquisición de información ambiental sirve para adquirir información ambiental sobre el medio ambiente del vehículo y para enviar la información ambiental al sistema de control de movimiento.
El sistema de control de movimiento es capaz de recabar la información necesaria del sistema 120 de adquisición de información de conducción, del sistema 122 de adquisición de información de vehículo, y del sistema 124 de adquisición de información ambiental. según se necesite en cualquier momento. Además, el sistema de control de movimiento es capaz de causar que una de una pluralidad de secciones de tratamiento (es decir, la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior, y la sección 214 de ejecución) usen la información recabada por otra de las secciones de tratamiento.
La Figura 5 indica varios detectores y diversos interruptores que constituyen el sistema 120 de adquisición de información de conducción. A continuación se relacionan los detectores e interruptores.
(1) Detectores relacionados con operaciones de conducción
Detector 130 de recorrido de aceleración: detector para medir un recorrido (que podría expresarse por un ángulo de rotación o por una posición de acelerador) del pedal 20 de acelerador accionado (por ejemplo pisado) por el conductor.
(2) Detectores relacionados con operaciones de frenado
Detector 134 de esfuerzo de frenado: detector para medir una fuerza aplicada al pedal 58 del freno por el conductor.
Detector 136 de recorrido de frenado: detector para medir un recorrido del pedal 58 del freno accionado por el conductor.
(3) Detectores relacionados con maniobras de dirección
Detector 140 de ángulo del volante de dirección: detector para medir un ángulo de rotación (es decir, el ángulo del volante de dirección) del volante 44 de dirección manejado por el conductor.
Detector 142 de par de dirección: detector para medir un par de dirección aplicado por el conductor al volante 44 de dirección.
(4) Interruptores diversos
Interruptor 146 de control de velocidad de vehículo y de distancia entre vehículos: interruptor que maneja el conductor para permitir el control de la velocidad del vehículo y de la distancia entre vehículos según se describe más adelante.
Interruptor 148 de mantenimiento de calzada: interruptor a accionarse por el conductor para permitir el control del mantenimiento de la calzada según se describe más adelante.
Interruptor 150 para orientación sobre la velocidad recomendada para el vehículo: interruptor a manejar por el conductor para permitir el control de la orientación sobre la velocidad recomendada para el vehículo según se describe más adelante.
La Figura 6 presenta diversos dispositivos que se relacionan a continuación, que constituyen el sistema 122 de adquisición de información del vehículo.
(1) Detectores relacionados con la aceleración
Detector 160 de aceleración longitudinal: detector para medir la aceleración longitudinal del vehículo.
Detector 162 de aceleración lateral: detector para medir la aceleración lateral del vehículo, que básicamente es la aceleración lateral que actúa sobre el centro de gravedad del vehículo.
Detector 164 de aceleración vertical: detector para medir la aceleración vertical relativa entre cada rueda 10 y la carrocería del vehículo.
(2) Detectores relacionados con velocidades
Detector 168 de velocidad del vehículo: detector para medir la velocidad del vehículo, que es la velocidad del vehículo en marcha
Detector 170 de velocidad de las ruedas: detector para medir la velocidad de las ruedas, que es la velocidad de rotación de cada rueda 10.
Detector 172 de velocidad de variación de viraje: detector para medir la velocidad de variación del viraje de la carrocería del vehículo alrededor del centro de gravedad del vehículo.
(3) Detectores relacionados con el sistema de motor
Detector 176 de velocidad del motor: detector para medir la velocidad del motor en revoluciones del motor 14.
Detector 177 de velocidad del eje de salida: detector para medir la velocidad de rotación de un eje de salida del convertidor 22 de par.
(4) Otros dispositivos de detección
Detector 178 de presión de inflado de neumáticos: detector para medir la presión de inflado de neumático de cada rueda 10.
Dispositivo 180 de estimación de la pendiente de la carretera: dispositivo para estimar el ángulo de inclinación (en particular, el ángulo de inclinación en la dirección lateral del vehículo) de la carretera sobre la que está circulando el vehículo.
El dispositivo 180 de estimación de la inclinación de la carretera podría ser capaz de estimar el ángulo de inclinación basándose en señales procedentes de, por ejemplo, parte de los detectores, tal como el detector 162 de aceleración lateral, el detector 170 de velocidad de las ruedas, y el detector 172 de velocidad de variación del viraje, que están incluidos en el sistema 122 de adquisición de información del vehículo.
La Figura 7 muestra diversos dispositivos que se relacionan a continuación, que constituyen el sistema 124 de adquisición de información ambiental.
(1) Dispositivo 190 de radar para vigilancia del frente
Este dispositivo está destinado a vigilar por radar la distancia, posición, o datos análogos de un objeto (tal como un vehículo que marche por delante o un obstáculo) que existe delante del vehículo, con respecto al vehículo en cuestión.
(2) Dispositivo 192 de cámara para vigilancia del frente
Este dispositivo está destinado a capturar, por cámara, una imagen (incluyendo, por ejemplo, una carretera, un vehículo que marche por delante, un obstáculo, o un elemento similar) que se encuentren por delante del vehículo en cuestión.
(3) Sistema de navegación 194
Este sistema se usa para confirmar o determinar la posición actual del vehículo en el mundo o en un mapa, y para guiar al vehículo a lo largo de una carretera seleccionada en el mapa.
(4) Sistema de comunicaciones 196
Este sistema está destinado a recibir por comunicaciones inalámbricas la información ambiental relacionada con las condiciones de la superficie (tal como el coeficiente \mu de una carretera) o características geométricas (tales como el perfil de una carretera) de la carretera sobre la que está marchando el vehículo actualmente o sobre la que va a marchar, e información ambiental, tal como un límite de velocidad y una posición (o posiciones) de parada (stop) que se han determinado de acuerdo con el reglamento de circulación u otros reglamentos con respecto a la carre-
tera.
El sistema de comunicaciones 196 se podría diseñar también para desempeñar una función de transmisión de diversas clases de información estimada por el vehículo sujeto al exterior, tales como otro vehículo, o un centro de gestión de información. La información diversa estimada por el vehículo sujeto se podría definir para que incluyese información relacionada con el coeficiente de fricción \mu de la carretera sobre la que ha viajado el vehículo sujeto o está marchando actualmente, e información relacionada con el camino de marcha sobre el que se aconseja viajar al vehículo sujeto.
Como se muestra en la Figura 4, la configuración del software del sistema de control integrado de movimiento de vehículo se construye en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos, de tal manera que la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior, y la sección 214 de ejecución estén dispuestas en serie por este orden en una dirección desde el sistema 120 de adquisición de información de conducción, sistema 122 de adquisición de información del vehículo, y sistema 124 de adquisición de información ambiental hacia los dispositivos de activación 70 hasta 82.
Como se muestra en la Figura 3, la ROM 94 guarda un módulo de órdenes de ejecución del nivel superior relacionado con la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior. Además, la ROM 94 guarda un módulo de órdenes de ejecución del nivel inferior relacionado con la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior, y un módulo de ejecución relacionado con la sección 214 de ejecución, que se describen más adelante.
En el ínterin, un módulo podría construirse para incluir solamente una unidad de programa que defina un flujo de control, o podría construirse para incluir una pluralidad de unidades de programa. Por ejemplo, el módulo de órdenes de ejecución del nivel superior se podría construir para incluir una pluralidad de unidades de programa provistas respectivamente para realizar el cálculo de una aceleración longitudinal nominal, el cálculo de un ángulo de dirección nominal, y la selección de valores nominales finales, como se describe más adelante.
En la presente realización, los módulos respectivos son ejecutados por la PU 92 independientemente entre sí con respecto a la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, a la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior y a la sección 214 de ejecución.
En este caso, las funciones del sistema de control de movimiento y de los sistemas de adquisición asociados 120, 122, 124 y dispositivos de activación 70 a 82 se podrían explicar esquemáticamente en contraste con las funciones de los seres humanos. Como se ha mostrado en la Figura 4, los sistemas de adquisición 120, 122 y 124 desempeñan funciones similares a las de los órganos sensoriales de los seres humanos, y la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior desempeña funciones similares a las del cerebro humano, mientras que la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior y la sección 214 de ejecución desempeñan funciones similares a las de los nervios motores de los seres humanos. Los dispositivos de activación 70 hasta 82 desempeñan funciones similares a las de los órganos de locomoción de los seres humanos.
La Figura 8 es un diagrama de bloques de la configuración del software de la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, que está organizado con respecto a las funciones.
La sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior puede incluir las siguientes unidades:
(1) Unidad 220 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal: unidad que corresponde a un módulo de cálculo de aceleración longitudinal nominal (como el módulo de órdenes de ejecución del nivel superior que se ha mostrado en la Figura 3), y destinada a calcular una pluralidad de aceleraciones lineales nominales gx1 hasta gx5, de las que se tiene que seleccionar una aceleración longitudinal nominal para el vehículo.
(2) Unidad 222 de cálculo del ángulo de dirección nominal: unidad que corresponde a un módulo de cálculo de ángulo de dirección nominal (como el módulo de órdenes de ejecución del nivel superior mostrado en la Figura 3), y destinada para calcular una pluralidad de ángulos de dirección nominales \delta1 y \delta2 de los que se selecciona un ángulo de dirección para el vehículo.
(3) Unidad 224 de selección: unidad que corresponde a uno de dos módulos de selección (como el módulo de órdenes de ejecución del nivel superior que se ha mostrado en la Figura 3), y destinada a seleccionar una de la pluralidad anteriormente indicada de aceleraciones longitudinales nominales como una aceleración longitudinal nominal gx6.
(4) Unidad 226 de selección: unidad que corresponde al otro de los dos módulos de selección (Figura 3), y destinada a seleccionar una de la pluralidad anteriormente indicada de ángulos de dirección nominales como un ángulo de dirección nominal \delta3.
La unidad 220 de cálculo de aceleración longitudinal nominal incluye tres unidades 240, 242 y 244 de tratamiento de señal.
(1) Unidad 240 de tratamiento de señal
Esta unidad 240 sirve para convertir señales del sistema 120 de adquisición de información de conducción, en señales correspondientes que se puedan tratar mediante el ordenador 90.
(2) Unidad 242 de tratamiento de señal
Esta unidad 242 sirve para convertir las señales del sistema 122 de adquisición de información del vehículo en señales correspondientes que se puedan tratar mediante el ordenador 90.
Como se ha mostrado en la Figura 9, la unidad 242 de tratamiento de señal incluye una unidad 250 de determinación de estado de neumático. Esta unidad 250 está destinada a determinar si las condiciones (incluyendo, por ejemplo, una presión de inflado, características de la superficie, etc.) del neumático de cada rueda 10 son anormales, basándose en las señales del detector 178 de presión de inflado de neumático, del detector 170 de velocidad de las ruedas, etc.
La unidad 242 de tratamiento de señal incluye además una unidad 252 de determinación de marcha hacia delante, marcha atrás y parada, como se ha mostrado en la Figura 9, Esta unidad 252 está destinada a determinar si el vehículo está marchando actualmente en la dirección hacia delante, en la dirección hacia atrás o está parado, basándose en señales procedentes de los detectores 170 de velocidad de las ruedas.
Por ejemplo, la unidad 252 de determinación de marcha hacia delante, marcha hacia atrás y parada determina que el vehículo está parado cuando las velocidades de rueda de las cuatro ruedas son iguales a cero, y determina que el vehículo está marchando hacia delante cuando la velocidad de rueda de al menos una de las cuatro ruedas es un valor positivo. La unidad de determinación 252 determina también que el vehículo está marchando en la dirección hacia atrás cuando la velocidad de rueda de al menos una de las cuatro ruedas es un valor negativo.
La unidad 242 de tratamiento de señal incluye además una unidad 254 de determinación de giro, como se ha mostrado en la Figura 9. Esta unidad 254 está destinada a determinar si el vehículo está girando actualmente, basándose en las señales procedentes del detector 140 de ángulo del volante de dirección, del detector 172 de velocidad de variación del viraje, etc.
Por ejemplo, la unidad 254 de determinación de giro determina que el vehículo está girando actualmente cuando el valor absoluto del ángulo del volante de dirección es mayor que un valor configurado (por ejemplo, 30 grados) que no es igual a cero, o cuando el valor absoluto de la variación de velocidad de viraje es mayor que un valor configurado que no es igual a cero. La unidad de determinación 252 determina que el vehículo no está girando en los otros casos.
(3) Unidad 244 de tratamiento de señal
Esta unidad 244 sirve para convertir las señales procedentes del sistema 124 de adquisición de información ambiental en señales que se pueden tratar mediante el ordenador 90, como se ha mostrado en la Figura 8.
Como se ha mostrado en la Figura 10, las unidades 256, 244 de tratamiento de señal incluyen una unidad 256 de cálculo de un camino de marcha recomendado. Esta unidad está destinada a calcular un camino de marcha recomendado a lo largo del cual se aconseja que se desplace el vehículo desde cada punto local durante la marcha hasta que pase un tiempo configurado TO segundos.
Por ejemplo, el tiempo configurado TO se podría calcular como el tiempo que tarda el vehículo en pararse cuando la velocidad de marcha del vehículo se reduce (es decir, el vehículo se decelera) desde la velocidad actual del vehículo, en una deceleración predeterminada (por ejemplo, - 2,0 m/s^{2}). También es posible calcular el tiempo configurado TO como el tiempo que tarda el vehículo en pararse cuando el vehículo se decelera en una deceleración nominal que varía con el tiempo, mediante un método de cálculo que se describe más adelante.
En la unidad 256 de cálculo del camino de marcha recomendado, el camino de marcha recomendado se podría calcular basándose en, por ejemplo, una imagen frontal del vehículo tomada por el dispositivo 192 de cámara de vigilancia del frente, la posición actual adquirida por el sistema de navegación 194, y la forma geométrica (por ejemplo, una carretera recta o una carretera con curvas) de una parte de la carretera sobre la que el vehículo está marchando actualmente, por cuya parte se supone que va a pasar el vehículo cuando se desplace desde cada punto local por el tiempo cuando transcurra el tiempo configurado TO. El camino de marcha recomendado se define como una línea central de una calzada en la carretera sobre la que el vehículo está marchando actualmente.
La unidad 244 de tratamiento de señal incluye además una unidad 257 de cálculo de distancia de parada de referencia, como se muestra en la Figura 10. Esta unidad 257 está destinada a calcular, como una distancia de parada de referencia, una distancia que el vehículo necesite para pararse cuando se decelere, siempre que la deceleración del vehículo no exceda de un valor configurado (por ejemplo, -3,0 m/s^{2}). También es posible calcular una distancia de parada de referencia a partir de una distancia que el vehículo necesite para pararse cuando el vehículo se decelera en una deceleración nominal que varíe con el tiempo, mediante un método de cálculo que se describe más adelante.
La unidad 257 de cálculo de la distancia de parada de referencia recaba información del coeficiente \mu de carretera de la carretera sobre la que está marchando actualmente el vehículo o sobre la que está a punto de marchar, procedente, por ejemplo, del sistema de comunicaciones 196, de una unidad de estimación de una magnitud de estado de vehículo (que se describe más adelante), y de unidades similares. La información del coeficiente \mu de carretera podría incluir un coeficiente de fricción, e información en cuanto a si la carretera en cuestión es una cualquiera de una carretera de asfalto seca, una carretera de asfalto húmeda, una carretera con nieve, una carretera con nieve prensada, una carretera helada, y una carretera con grava.
La unidad 257 de cálculo de la distancia de parada de referencia recaba además información relacionada con el radio de curvatura (como un ejemplo del perfil de la carretera) en cada punto de la carretera por la que el vehículo está marchando actualmente o por el que esté a punto de pasar, procedente, por ejemplo, del sistema de comunicaciones 196, sistema de navegación 194, dispositivo 192 de cámara para vigilancia del frente, y elementos análogos.
La unidad 257 de cálculo de distancia de parada de referencia calcula la distancia que el vehículo necesita para pararse cuando se decelera desde la velocidad actual del vehículo, como una distancia de parada de referencia, de acuerdo con el siguiente método de cálculo, basándose, por ejemplo, en la información del coeficiente \mu de la carretera y en la información del radio de curvatura recabada según se ha descrito anteriormente. El método de cálculo es el mismo que se ha mencionado dos veces en la descripción anterior.
(1) Cálculo del estado actual del vehículo
Se calculan la aceleración lateral actual GY y la aceleración longitudinal nominal GX del vehículo basándose en el coeficiente \mu de la carretera (representado por la información del \mu de carretera anteriormente descrita) para la carretera por la que está circulando actualmente el vehículo, y la velocidad actual V del vehículo.
La aceleración actual GY del vehículo se podría obtener dividiendo el cuadrado de la velocidad actual V del vehículo por el radio de giro actual R del vehículo (que se podría obtener a partir de la información de radio de curvatura o del ángulo del volante de dirección), o bien podría obtenerse como un valor de detección del detector 162 de aceleración lateral.
Si la aceleración lateral GY así calculada excede de la mitad del coeficiente \mu de la carretera (un ejemplo de un valor establecido que se fija inferior que el coeficiente \mu de la carretera a la vista de los errores en la información del \mu de la carretera) o un valor límite (por ejemplo, 3,0 m/s2), la aceleración longitudinal nominal actual GX se configura en menos (\surd ((0,8 . \mu. 9,8)^{2} - GY^{2}), 3,0). Si no es así, la aceleración longitudinal nominal actual se configura en cero.
Si el valor enmarcado en la raíz cuadrada es negativo, lo que hace que el cálculo sea imposible, la aceleración longitudinal nominal actual GX se hace igual a una deceleración establecida (por ejemplo, - 1,0 m/s^{2}).
(2) Cálculo del estado del vehículo a establecer 5 ms después (como un ejemplo de intervalo de cálculo)
La velocidad V5 del vehículo a establecer 5 ms después del punto actual de tiempo se estima de acuerdo con la siguiente ecuación:
V5 = V + GX \ . \ 0,005
La distancia L5 del vehículo desde la posición actual hasta una posición alcanzada 5 ms después del tiempo actual en la dirección de marcha se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación:
L5 = V \ . \ 0,005
La aceleración lateral GY5 a establecer 5 ms después se estima de acuerdo con la ecuación siguiente, en la que R5 representa el radio de curvatura de la carretera en un punto separado de la posición actual del vehículo por la distancia L5 en la dirección de marcha:
GY5 = V5^{2}/R5
La aceleración longitudinal nominal GX5 a establecer 5ms después se determina basándose en la aceleración lateral estimada GY5, como en el caso de (1) anterior:
(3) Cálculo del estado del vehículo a establecer 10 ms después
La velocidad V10 del vehículo a establecer 10 ms después del tiempo actual se estima de acuerdo con la ecuación siguiente
V10 = V5 + GX5 \ . \ 0,005
La distancia L10 del vehículo desde la posición actual hasta una posición a alcanzar 10 ms después en la dirección de la marcha se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación:
L10 = L5 + V5 - 0,005
La aceleración lateral GY10 a establecer 10 ms después se estima de acuerdo con la ecuación siguiente, en la que R10 representa el radio de curvatura de la carretera en un punto separado de la posición actual del vehículo por la distancia L10 en la dirección de la marcha:
GY10 = V10^{2}/R10
La aceleración longitudinal nominal GX10 a establecer 10 ms después se determina basándose en la aceleración lateral estimada GY10, como en el caso de (1) anterior.
(4) Cálculo del estado del vehículo a establecer 5.n (ms) después (donde n:ciclo de cálculo \geq3)
La velocidad del vehículo V(5.n) a establecer 5.n (ms) después del tiempo actual se estima de acuerdo con la ecuación siguiente:
V(5.n) = V(5 \ . \ (n-1) + GX(5 \ . \ (n-1)) \ . \ 0,005
La distancia L(5.n) del vehículo desde la posición actual hasta una posición a alcanzar 5,n(ms) después en la dirección de marcha se calcula de acuerdo con la ecuación siguiente:
L(5 \ . \ n) = L(5 \ . \ (n-1) + V (5 \ . \ (n-1)) \ . \ 0,005
La aceleración lateral GY(5.n) a establecer 5.n(ms) después se estima de acuerdo con la siguiente ecuación, en la que R(5.n) representa el radio de curvatura de la carretera en un punto separado de la posición actual del vehículo por la distancia L(5.n) en la dirección de la marcha:
GY(5 \ . \ n) = V(5 \ . \ n)^{2}/R(5 \ . \ n)
La aceleración lateral nominal GX(5.n) a establecer 5.n (ms) después se determina basándose en la aceleración lateral estimada GY(5.n), como en el caso de (1) anterior.
(5) Los anteriores ciclos de cálculo se repiten hasta que la velocidad del vehículo V(5.n) llegue a ser igual a cero, es decir, hasta que el vehículo se pare. La distancia V(5.n) en ese instante se determina como la distancia de parada de referencia.
Para añadir a lo anterior, el coeficiente \mu de carretera usado en cada ciclo de cálculo se podría obtener del exterior para cada ciclo de cálculo, pero también se podría obtener del exterior, por ejemplo, en intervalos de un tiempo establecido (por ejemplo, 1 segundo o varios segundos) mayor que el período del ciclo de cálculo, teniendo en cuenta el hecho de que el \mu de la carretera no varía tan frecuentemente.
De acuerdo con el método de cálculo descrito anteriormente, la velocidad del vehículo, la distancia medida en la dirección de la marcha, la aceleración longitudinal y la aceleración lateral en cada punto hasta un punto en el que el vehículo se haya parado se estiman con antelación. Las condiciones del vehículo así estimadas se podrían usar no sólo para calcular la distancia de parada de referencia, sino también para otros fines. Por ejemplo, las magnitudes estimadas de estado del vehículo se podrían usar fácilmente para predecir con precisión por adelantado las operaciones de control que deben realizarse actualmente en el vehículo para que el vehículo satisfaga un determinado requisito en un determinado punto en el futuro, y controlar la velocidad del vehículo de acuerdo con los controles predichos, sin exceder de los límites del vehículo determinados físicamente, por ejemplo, el coeficiente \mu de la carretera.
La unidad 244 de tratamiento de señal incluye además una unidad 258 de adquisición de velocidad de vehículo recomendada, como se muestra en la Figura 10. Esta unidad 258 sirve para adquirir información sobre tráfico, tal como un límite de velocidad y una posición (o posiciones) de parada (stop), determinadas por los reglamentos con respecto a la carretera sobre la que está circulando actualmente el vehículo o está a punto de circular, basándose en señales que recibe el sistema 196 de comunicaciones por medios inalámbricos del exterior del vehículo, y calcular una velocidad recomendada del vehículo de la que no se recomienda que exceda la velocidad actual del vehículo para que el conductor cumpla la reglamentación de tráfico, basándose en la información de tráfico así adquirida.
Como se muestra en la Figura 8, la unidad 220 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal incluye una unidad 260 de cálculo de gx1, una unidad 262 de cálculo de gx2 y una unidad 264 de control de asistencia a la conducción, que funcionan para calcular la pluralidad anteriormente indicada de aceleraciones longitudinales nominales.
La unidad 260 de cálculo gx1 calcula una aceleración longitudinal nominal gx1 usando selectivamente el recorrido de aceleración y el esfuerzo de frenado (es decir, la fuerza aplicada al pedal del freno) adquiridos por el sistema 120 de adquisición de información de conducción.
Más específicamente, la unidad 260 de cálculo de gx1 calcula la aceleración longitudinal nominal gx1 basándose en el recorrido de aceleración acc, de acuerdo con la relación que se ha mostrado en el gráfico de la Figura 11, por ejemplo, cuando el recorrido de aceleración es mayor que cero y el esfuerzo de frenado es igual a cero (es decir, cuando se detecta una acción de conducción por el conductor). Cuando el esfuerzo de frenado es mayor que cero (es decir, cuando se ha aplicado un freno), por otra parte, la unidad 260 de cálculo de gx1 calcula la aceleración longitudinal gx1 basándose en el esfuerzo de frenado br, de acuerdo con la relación que se ha mostrado en el gráfico de la Figura 12.
La unidad 262 de cálculo de gx2 calcula una aceleración longitudinal nominal gx2 basándose en el camino de marcha recomendado y en la información del coeficiente \mu de la carretera. Más específicamente, la unidad 262 de cálculo de gx2 determina, como la aceleración longitudinal gx2, una aceleración longitudinal a la que el vehículo se supone que marcha en cada punto, con respecto a una parte del camino de marcha recomendado que corresponde a la distancia de parada de referencia, por el mismo método que el anteriormente descrito de calcular la aceleración longitudinal para obtener la distancia de parada de referencia.
La unidad 264 de control de asistencia a la conducción selecciona un dispositivo apropiado o unos dispositivos apropiados de activación 70 a 82 y controla automáticamente el dispositivo seleccionado (o los dispositivos seleccionados), con el fin de mejorar la seguridad del vehículo mediante la ejecución, en lugar del conductor, de operaciones de conducción que originalmente serían realizadas por el propio conductor o mediante la compensación de faltas de destreza, opiniones y atenciones del conductor durante la conducción.
La Figura 13 es un diagrama de bloques que muestra las funciones realizadas por la unidad 264 de control de asistencia a la conducción. Las funciones se relacionan más adelante.
(a) Sistema 270 de control de velocidad de vehículo y de distancia entre vehículos
Este sistema 270 está destinado a controlar la velocidad real del vehículo para que sea igual a una velocidad establecida de vehículo seleccionada por el conductor, y calcula una aceleración longitudinal requerida para el control de la velocidad del vehículo, como una aceleración longitudinal nominal gx4.
El sistema 270 de control de velocidad del vehículo y de distancia entre vehículos realiza también el control de la distancia entre vehículos (es decir, siguiendo el control de marcha). Más específicamente, el sistema 270 controla la distancia entre vehículos, basándose en una señal del dispositivo 190 de radar de vigilancia del frente, mediante la reducción de la velocidad del vehículo sujeto de acuerdo con la velocidad del vehículo que va delante, o el aumento de la velocidad del vehículo sujeto de acuerdo con la velocidad del vehículo que va delante siempre que no sobrepase una velocidad de vehículo predeterminada, o mediante la parada del vehículo tras una parada del vehículo que va delante.
A continuación se explica un ejemplo del principio con el que el sistema 270 de control de velocidad del vehículo o de distancia entre vehículos calcula la aceleración longitudinal nominal gx4.
El sistema 270 de control de distancia entre vehículos y de velocidad del vehículo determina si existe un vehículo o un obstáculo por delante en una parte del camino de marcha recomendado que corresponda a la distancia de parada de referencia. Si existe por delante un vehículo o un obstáculo, el sistema 270 asume que la velocidad del vehículo propio se reduce desde la velocidad actual del vehículo de tal manera que la velocidad real del vehículo propio coincida con la velocidad del vehículo u obstáculo que van por delante en el instante en el que el vehículo propio se supone que va a llegar a la posición actual del vehículo u obstáculo que van por delante. Si el obstáculo está fijo al suelo o a un punto similar, por ejemplo, la velocidad real del vehículo propio se reduce a cero.
Durante la supuesta deceleración del vehículo propio, el sistema 270 de control de velocidad de vehículo-distancia entre vehículos determina, como deceleración longitudinal nominal gx4, una aceleración longitudinal del vehículo en cada punto local a intervalos de tiempo establecidos (por ejemplo, de 5 ms) entre el punto actual de tiempo hasta el instante en el que el vehículo se supone que va a alcanzar la posición actual del vehículo u obstáculo que están delante, mediante el uso del mismo método que el método de cálculo de la aceleración longitudinal para obtener la distancia de parada de referencia. En otras palabras, la aceleración longitudinal nominal gx4 se determina como una aceleración longitudinal requerida para evitar una colisión del vehículo propio con el vehículo u obstáculo que están por delante.
(b) Sistema 272 de orientación sobre velocidad recomendada del vehículo
Este sistema 272 está destinado a controlar a los dispositivos de activación de tal manera que la velocidad real del vehículo no se desvíe en gran escala de la velocidad del vehículo recomendada. Por tanto, el sistema 272 calcula una aceleración longitudinal requerida para lograr esta función, como una aceleración longitudinal nominal gx3.
Si la velocidad actual del vehículo es mayor que la velocidad recomendada del vehículo, el sistema 272 de orientación sobre la velocidad recomendada del vehículo determina un valor establecido del lado de deceleración (por ejemplo, - 2,0 m/s^{2}) como la aceleración longitudinal nominal gx3. Si la velocidad real del vehículo es sustancialmente igual a la velocidad recomendada del vehículo, la aceleración longitudinal nominal gx3 se ajusta a 0 m/s^{2}. Si la velocidad real del vehículo es menor que la velocidad recomendada del vehículo, la aceleración longitudinal nominal se establece en un valor del lado de aceleración (por ejemplo, 2,0 m/s^{2}).
(c) Sistema 274 de frenado automático de emergencia
Este sistema 274 está destinado a determinar si el vehículo necesita detenerse urgentemente, basándose en señales procedentes del dispositivo 190 de radar de vigilancia del frente, del dispositivo 192 de cámara de vigilancia del frente, del sistema de comunicaciones 196, etc. Si el vehículo necesita urgentemente pararse, el sistema 274 controla los dispositivos de activación necesarios para detener el vehículo. De este modo, el sistema 274 de frenado automático de emergencia calcula una aceleración longitudinal requerida para realizar esta función (es decir, para parar rápidamente el vehículo) como una aceleración longitudinal nominal gx5.
Por ejemplo, si el sistema 274 de frenado automático de emergencia determina que el vehículo necesita pararse urgentemente, la aceleración longitudinal nominal gx5 se configura a un valor del lado de deceleración (por ejemplo, - 12,0 m/s^{2}). Por otra parte, si no hay necesidad de detener urgentemente el vehículo, la aceleración longitudinal nominal gx5 se configura a un valor predeterminado (por ejemplo, 2,0 m/s^{2}) que es igual o mayor que cero.
Como se ha mostrado en la Figura 8, la unidad 222 de cálculo del ángulo de dirección nominal incluye una unidad 280 de cálculo de \delta1 y una unidad 282 de control de asistencia a la conducción.
(1) Unidad 280 de cálculo de \delta1
Esta unidad 280 está destinada a calcular un ángulo nominal \delta1 dirección (es decir, un valor nominal de un ángulo de dirección de las ruedas delanteras) basado en el ángulo \theta del volante de dirección. El ángulo nominal de dirección \delta1 se podría calcular dividiendo el ángulo \theta del volante de dirección por una relación de engranajes de dirección como un valor fijo, o bien dividiendo el ángulo \theta del volante de dirección por una relación de engranajes de dirección como una variable que sea sensible a las magnitudes del estado del vehículo, tal como una velocidad de vehículo.
Se entenderá que en la presente realización no hay unos engranajes de dirección para ligar mecánicamente las ruedas delanteras derecha e izquierda con el volante de dirección 44, pero la relación entre el ángulo de dirección \delta de las ruedas delanteras y el ángulo \theta del volante de dirección se ha expuesto en la hipótesis de que existan realmente unos engranajes de dirección.
(2) Unidad 282 de control de asistencia a la conducción
Esta unidad 282 está destinada a controlar la pluralidad anteriormente descrita de dispositivos de accionamiento con el fin de ejecutar, en lugar del conductor, operaciones de conducción que originalmente debería realizar el propio conductor.
Como se ha mostrado en la Figura 14, la unidad 282 de control de asistencia a la conducción incluye un sistema 286 de mantenimiento de calzada. El sistema 286 de mantenimiento de calzada está destinado a calcular un ángulo de dirección nominal \delta2 necesario para que el vehículo rastree o siga el camino de marcha recomendado a la aceleración longitudinal nominal gx4, sobre la longitud de la distancia de parada de referencia.
A continuación se explica un ejemplo del principio con el que el sistema 286 de mantenimiento de calzada calcula el ángulo nominal de dirección \delta2.
La velocidad nominal del vehículo Vd en cada instante de tiempo durante un período en el que el vehículo rastrea el camino de marcha recomendado se expresa mediante la siguiente ecuación, donde Vd se calcula en intervalos de t0 y V0 representa la velocidad actual del vehículo:
Vd(n) = V(n-1) + gx4 \ . \ t0
En la expresión anterior, "(n)" indica el número de veces del cálculo, y "n" se incrementa en 1 cada vez que el vehículo se desplaza sobre la longitud de de la distancia de parada de referencia.
La posición X, Y del vehículo en cada punto de tiempo t se expresa mediante las siguientes expresiones, en un sistema de coordenadas cartesianas en el que el origen es el punto (X0, Y0):
X(t) = X0 + V \ . \ \int cos(\beta + ya)dy
Y(t) = Y0 + V \ . \ \int sen(\beta + ya) dt
donde,
X es el valor de la coordenada en el eje X paralelo a la dirección lateral del vehículo,
Y es el valor de la coordenada en el eje Y paralelo a la dirección longitudinal del vehículo,
\beta es el ángulo de deslizamiento de la carrocería del vehículo,
ya es el ángulo de viraje del vehículo (que se puede obtener integrando la velocidad de variación del viraje con respecto al tiempo).
Suponiendo que el ángulo de deslizamiento de la carrocería del vehículo es casi igual a cero, la posición X(n), Y(n) del vehículo en cada instante n se expresa mediante las siguientes expresiones:
X(n) = X(n-1) + V(n) \ , \ cos(ya) \ , \ t0
Y(n) = Y(n-1) + V(n) \ . \ sen(ya) \ . t0
Estas expresiones representan un ejemplo de la relación entre la posición del vehículo y la velocidad según se ha descrito anteriormente.
El ángulo de viraje ya(n) del vehículo en cada instante n se expresa por la expresión siguiente:
ya(n) = ya(n-1) + t0 \ . \ V(n) \ . \ \delta(n)/L \ . \ (1 + Kh \ .V(n)^{2})
\newpage
donde
\delta es el ángulo de dirección del vehículo o ángulo de dirección de las ruedas delanteras,
Kh es el factor de estabilidad (conocido)
L es la base de las ruedas (conocida)
De acuerdo con lo anterior, el ángulo nominal de dirección \delta2 en cada instante n mientras el vehículo está marchando sobre la longitud de la distancia de parada de referencia se expresa mediante la expresión siguiente, teniendo en cuenta el ángulo de inclinación de la carretera sa estimado mediante el dispositivo 180 de estimación de la inclinación de la carretera:
\delta 2(n) = (ya(n) - ya(n - 1) \ . \ (1 + Kh \ . \ V(n)^{2}) \ . \ L / (t0 \ . \ V(n) ) - L \ . \ Kh \ . \ sa
Esta expresión representa un modelo de bicicleta que describe de un modo uniforme y lineal el comportamiento del vehículo. Es decir, el modelo de bicicleta describe el comportamiento estático, no el comportamiento dinámico, del vehículo.
Si el ángulo de dirección \delta requerido para mantener la calzada sobre la que marcha el vehículo en el camino de marcha recomendado es de una amplitud tan grande como, por ejemplo, 90 grados, es más apropiado hacer que el conductor maniobre o accionar el vehículo para mantener la calzada, en lugar de depender del sistema 286 de mantenimiento de calzada.
Sin embargo, es posible que el conductor se sienta incómodo si el control del mantenimiento de la calzada por el sistema 286 de mantenimiento de calzada se cancela de repente cuando se averigua que el ángulo de dirección \delta requerido para mantener la calzada en el instante siguiente es considerablemente mayor que su valor normal durante la marcha del vehículo.
A la vista de la situación anterior, el camino de marcha futuro del vehículo se predice sobre un intervalo algo más largo, y al conductor se le avisa de la posibilidad de cancelar el control del mantenimiento de la calzada en el futuro, en un momento en el que se averigüe que se necesitará un ángulo de dirección \delta de gran amplitud para mantener la calzada en un punto determinado en el futuro, es decir, mucho antes del instante en que se necesite realmente el ángulo de dirección \delta de gran amplitud. Si al conductor se le avisa de esta manera, seguirá conduciendo manteniéndose alerta de la posibilidad, con lo que no se sentirá incómodo o molesto cuando se cancele realmente el control de mantenimiento de la calzada.
Las cinco aceleraciones longitudinales nominales gx1 hasta gx5 calculadas como se ha descrito anteriormente se alimentan a la unidad de selección 224, como se ha mostrado en la Figura 8. La unidad de selección 224 selecciona una aceleración apropiada de las cinco aceleraciones longitudinales nominales gx1 hasta gx5 como una aceleración longitudinal nominal gz6, de acuerdo con unas reglas de selección predeterminadas.
Los conceptos básicos aplicados para establecer las reglas de selección son los siguientes:
(1) En el caso en que el conductor accione el interruptor 146 de velocidad del vehículo-distancia entre vehículos, con lo que el conductor permite la ejecución del control de velocidad de vehículo - distancia entre vehículos, la aceleración longitudinal nominal se selecciona dando prioridad a la operación del conductor sin que importe si se trata de una maniobra de conducción para conducir el vehículo o una maniobra de frenado para frenarlo.
(2) En el caso en el que el conductor accione el interruptor 150 de orientación sobre velocidad recomendada para el vehículo, por el que el conductor permite la ejecución del control de orientación sobre la velocidad recomendada para el vehículo, la base de la selección difiere, dependiendo de si el accionamiento del conductor es una operación de conducción para conducir el vehículo o una operación de frenado para frenarlo.
a. Durante una operación de conducción
Si la velocidad real del vehículo es igual o menor que la velocidad recomendada para el vehículo, la aceleración longitudinal nominal se selecciona otorgando prioridad a la operación del conductor Si la velocidad real del vehículo es mayor que la velocidad recomendada para el vehículo, la aceleración longitudinal nominal se selecciona de tal manera que se alcance la velocidad recomendada para el vehículo.
b. Durante una operación de frenado
La aceleración longitudinal nominal se selecciona dando prioridad a la operación del conductor, independientemente de si la velocidad real del vehículo es igual o menor que la velocidad recomendada para el vehículo.
(3) En el caso en que el sistema 274 de frenado automático de emergencia determine que el vehículo necesita pararse urgentemente, la aceleración longitudinal nominal se selecciona de tal manera que obtenga una parada de emergencia del vehículo incluso cuando el conductor esté realizando una operación de conducción. Si el conductor está realizando una operación de frenado, se selecciona la que tenga el mayor valor absoluto de entre la deceleración que refleje la operación de frenado del conductor y la aceleración longitudinal nominal gx5 (que significa una deceleración en el sentido estrecho) calculadas por el sistema 274 de frenado automático de emergencia, como la aceleración longitudinal nominal gx6.
Las reglas de selección se han explicado anteriormente con carácter general, pero ahora se explicarán de un modo más específico.
(1) Caso en que se acciona el interruptor 146 de control de velocidad de vehículo - distancia entre vehículos y también se acciona el interruptor 150 de orientación sobre velocidad recomendada para el vehículo.
a.
Cuando el esfuerzo de frenado (es decir, la fuerza aplicada al pedal del freno) es mayor que cero, la aceleración longitudinal nominal gx6 se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n \ (gx1, \ gx2, \ gx3, \ gx4, \ gx5)
b.
Cuando el esfuerzo de frenado es igual a cero, y el recorrido de aceleración es mayor que cero, la aceleración longitudinal nominal gx6 se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n \ (m \text{á} x \ (gx1, \ gx2, \ gx4), \ gx3, \ gx5)
c.
Cuando el esfuerzo de frenado y el recorrido de aceleración son ambos iguales a cero, la aceleración longitudinal nominal gx6 se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n \ (gx2, \ gx3, \ gx4, \ gx5)
(2) Caso en que se acciona el interruptor 146 de control de velocidad del vehículo - distancia entre vehículos, pero no se acciona el interruptor 150 de orientación sobre velocidad recomendada para el vehículo:
a.
Cuando el esfuerzo de frenado es mayor que cero, la aceleración longitudinal nominal gx6 se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n \ (gx1, \ gx2, \ gx4, \ gx5)
b.
Cuando el esfuerzo de frenado es igual a cero, y el recorrido de aceleración es mayor que cero, la aceleración longitudinal nominal se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n \ (m \text{á} x. \ (gx1, \ gx2, \ gx4), \ gx5)
c.
Cuando el esfuerzo de frenado y el recorrido de aceleración son ambos iguales a cero, la aceleración longitudinal nominal se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n \ (gx2, \ gx4, \ gx5)
donde,
mín ( , ) es el valor mínimo seleccionado de una pluralidad de valores numéricos encerrados en el paréntesis.
máx ( , ) es el valor máximo seleccionado de una pluralidad de valores numéricos encerrados en el paréntesis.
(3) Caso en el que no se acciona el interruptor 146 de control de velocidad del vehículo -distancia entre vehículos, pero sí se acciona el interruptor 150 de orientación sobre la velocidad recomendada para el vehículo:
a.
Cuando el esfuerzo de frenado es mayor que cero, la aceleración longitudinal nominal gx6 se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n. \ (gx1, \ gx3, \ gx5)
b.
Cuando el esfuerzo de frenado es igual a cero, y el recorrido de aceleración es mayor que cero, la aceleración longitudinal nominal gx6 se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n. \ (gx1, \ gx3, \ gx5)
c.
Cuando el esfuerzo de frenado y el recorrido de aceleración son ambos iguales a cero, la aceleración longitudinal nominal se selecciona del modo siguiente:
gx6 = m \text{í} n. \ (gx3, \ gx5)
(4) Caso en que no se accionan ni el interruptor 146 de control de velocidad del vehículo - distancia entre vehículos ni el interruptor 150 de orientación sobre la velocidad recomendada para el vehículo:
gx6 = m \text{í} n. \ (gx1, \ gx5)
Los dos ángulos de dirección \delta1 y \delta2 calculados como se ha descrito anteriormente se suministran a la unidad de selección 226, como se ha mostrado en la Figura 8. La unidad de selección 226 selecciona un ángulo apropiado de los dos ángulos de dirección \delta1 y \delta2 como un ángulo de dirección nominal \delta3, según se ha descrito anteriormente, de acuerdo con reglas de selección predeterminadas.
El contenido de las reglas de selección es el siguiente:
(1) Cuando el interruptor 148 de mantenimiento de calzada es accionado por el conductor, y éste no manifiesta intención de llevar a cabo el control él mismo, el ángulo de dirección nominal \delta2 calculado por el sistema 286 de mantenimiento de calzada se selecciona como el ángulo de dirección nominal \delta3.
(2) Cuando el conductor no acciona el interruptor 148 de mantenimiento de la calzada, o bien el conductor no indica una intención de llevar a cabo el control él mismo incluso aunque se haya accionado el interruptor 148 de mantenimiento de calzada, el ángulo de dirección nominal \delta1 que refleja directamente una acción de dirección por parte del conductor se selecciona como el ángulo de dirección nominal \delta3.
La unidad de selección 226 determina si el conductor indica una intención de llevar a cabo él mismo el control de la dirección, basándose en la información de la unidad 254 de determinación de giro anteriormente descrito.
Las funciones de la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior se han explicado anteriormente. La Figura 15 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido del módulo de órdenes de ejecución del nivel superior de la Figura 3.
En el módulo de órdenes de ejecución del nivel superior, se ejecuta en primer lugar la etapa S1 para tratar las señales procedentes de los sistemas de adquisición 120, 122 y 124. Esta etapa S1 constituye las tres unidades de tratamiento 240, 242 y 244.
En la etapa S2, se calcula la aceleración longitudinal nominal gx1 anteriormente descrita. Esta etapa constituye la unidad 260 de cálculo de gx1. A continuación, se calcula en la etapa S3 la aceleración longitudinal nominal gx2 anteriormente descrita. Esta etapa S3 constituye la unidad 262 de cálculo de gx2. En la siguiente etapa S4, se calculan las aceleraciones lineales nominales gx3, gx4 y gx 5 anteriormente descritas. Esta etapa S4 constituye la unidad 264 de control de asistencia a la conducción. En la etapa S5, se selecciona una de las cinco aceleraciones longitudinales nominales gx1 a gx5 como la aceleración longitudinal gx6. Esta etapa S5 constituye la unidad de selección
224.
Subsiguientemente, en la etapa S6 se calcula el ángulo de dirección nominal \delta1 anteriormente descrito. Esta etapa S6 constituye la unidad 280 de cálculo de \delta1. En la etapa siguiente S7, se calcula el ángulo de dirección nominal \delta2. Esta etapa S7 constituye la unidad 282 de control de asistencia a la conducción. En la etapa siguiente S8, se selecciona uno de los dos ángulos de dirección nominales \delta1 y \delta2 como el ángulo de dirección nominal \delta3. Esta etapa S8 constituye la unidad de selección 226.
De esta manera, se ha ejecutado un ciclo del módulo de órdenes de ejecución del nivel superior.
La Figura 16 es un diagrama de bloques que muestra la configuración del software de la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior, que se ha organizado atendiendo a las funciones.
\newpage
La sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior se ha construido de la manera siguiente:
(1) Unidad 300 de estimación de magnitud de estado de vehículo
Esta unidad 300 está destinada a estimar magnitudes del estado del vehículo de acuerdo con principios conocidos, basándose en señales procedentes del sistema 120 de adquisición de información sobre la conducción, del sistema 122 de adquisición de información sobre el vehículo, y del sistema 124 de adquisición de información ambiental.
La unidad 300 de estimación de magnitud de estado del vehículo estima la velocidad del vehículo V, el coeficiente \mu de carretera de la carretera sobre la que está circulando el vehículo, el ángulo \beta de deslizamiento de la carrocería del vehículo, el ángulo \alphaf de deslizamiento de las ruedas delanteras, el ángulo \alphar de deslizamiento de las ruedas traseras y otras magnitudes de estado del vehículo, basándose en la velocidad de rueda de cada rueda 10, en la aceleración lateral del vehículo, viraje del vehículo, y otros parámetros. La sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior es capaz de referirse a una o unas de las magnitudes de estado de vehículo así estimadas cuando sea necesario.
En la unidad 300 de estimación de la condición del vehículo, la velocidad V del vehículo se estima, por ejemplo, basándose en el hecho de que la mayor de las velocidades de rueda de las cuatro ruedas 10 tiene las máximas probabilidades de coincidir con la velocidad real del vehículo, como es bien conocido en la técnica.
En la unidad 300 de estimación de condición del vehículo, el coeficiente \mu de la carretera se estima, por ejemplo, basándose en la aceleración longitudinal real y en la aceleración lateral real del vehículo medidas cuando una velocidad de variación de viraje, como una desviación de la velocidad real de variación de viraje con respecto a la velocidad de variación nominal de viraje, excede de un valor establecido.
En general se considera que el coeficiente de fricción entre un neumático y la carretera probablemente alcanza su valor máximo en un punto de tiempo cuando la propiedad del neumático de tomar una curva cambia desde una región lineal a una región no lineal, y que el valor máximo refleja el coeficiente \mu de la carretera.
Si la velocidad de variación nominal del viraje se calcula basándose en un modelo lineal de bicicleta, la situación en la que la desviación de la velocidad de variación del viraje excede del valor establecido significa que la propiedad del neumático de tomar una curva cambia de la región lineal a la región no lineal.
Basándose en las averiguaciones anteriormente descritas, la unidad 300 de estimación de magnitudes de estado del vehículo de la realización estima el coeficiente \mu de la carretera basándose en la aceleración longitudinal real y en la aceleración lateral real medidas cuando la desviación de la velocidad de variación del viraje excede del valor establecido. De un modo más específico, el coeficiente \mu de la carretera se calcula como la raíz cuadrada de la suma del cuadrado de la aceleración longitudinal real y del cuadrado de la aceleración longitudinal real cuando la desviación de la velocidad de variación del viraje excede del valor establecido.
En la unidad 300 de estimación de magnitud de estado de vehículo, el ángulo \beta de deslizamiento de la carrocería del vehículo se estima basándose en la aceleración lateral, velocidad del vehículo, velocidad de variación de viraje y otros parámetros, usando un modelo de vehículo que representa movimientos en plano que incluyen el derrape y el deslizamiento lateral, según se describe en la patente japonesa Nº 2962025. El modelo de vehículo es un ejemplo de los modelos de vehículo que describen el comportamiento dinámico del vehículo.
(2) Unidad 302 de cálculo de magnitud nominal de estado de vehículo
Esta unidad 302 está destinada a calcular una velocidad de variación nominal de viraje yrd y un ángulo nominal \betad de deslizamiento de carrocería de vehículo como magnitudes nominales de estado del vehículo, basándose en la información de conducción, en las magnitudes reales de estado de vehículo, y en otros parámetros. Para ello, la unidad 302 de cálculo de magnitudes nominales de estado del vehículo incluye una unidad 310 de cálculo de la velocidad nominal de variación del viraje y una unidad 312 de cálculo del ángulo de deslizamiento de la carrocería del vehículo, como se ha mostrado en la Figura 17.
Por ejemplo, la unidad 310 de cálculo de la velocidad nominal de variación del viraje calcula la velocidad de variación nominal del viraje yrd basándose en la velocidad estimada V del vehículo y en el ángulo nominal \delta3 de dirección, de acuerdo con la expresión siguiente:
yrd = V \ . \ \delta3 / (( \ 1 \ + \ Kh \ . \ V^{2}) \ . \ L)
Por otra parte, la unidad 312 de cálculo del ángulo nominal de deslizamiento de la carrocería del vehículo calcula el ángulo nominal \betad de deslizamiento de la carrocería del vehículo, por ejemplo, basándose en la velocidad estimada V del vehículo y en el ángulo nominal de dirección \delta3. de acuerdo con la expresión siguiente:
\beta d = (1 \ - \ ((m-Lf \ . \ V^{2}) / (2 \ . \ L. \ Lr \ . Kr))) \ . \ Lr \ . \ \delta 3 / ((1 \ + Kh \ . \ V^{2}) \ . \ L)
donde,
m es el peso del vehículo (conocido)
Lf es la distancia desde el eje de las ruedas delanteras al centro de gravedad del vehículo (conocida)
Lr es la distancia desde el eje de las ruedas traseras al centro de gravedad del vehículo (conocida)
Kr es la rigidez de toma de curva de las ruedas traseras (conocida)
(3) Unidad 304 de cálculo de variables controladas
Esta unidad 304 está destinada a calcular las variables controladas de los que sean apropiados de los dispositivos de activación 70 a 82 que necesiten controlarse para hacerse cargo de las magnitudes nominales de estado de vehículo calculadas por la unidad 302 de cálculo de magnitudes nominales de estado de vehículo, de tal manera que no se reduzca la estabilidad del comportamiento del vehículo.
La unidad 304 de cálculo de variables controladas calcula el momento nominal de viraje Md aplicado a la carrocería del vehículo y la aceleración longitudinal nominal final gxd y la aceleración lateral nominal final gyd, como variables controladas, basándose en las magnitudes reales de estado del vehículo, en las magnitudes nominales de estado, etc. Para ello, la unidad 304 de cálculo de variables controladas incluye una unidad 320 de cálculo de momento nominal de viraje, una unidad 324 de cálculo de aceleración longitudinal nominal y una unidad 326 de cálculo de aceleración lateral nominal, como se muestra en la Figura 18.
(a) Unidad 320 de cálculo del momento nominal del viraje
La unidad 320 de cálculo del momento nominal del viraje calcula el momento nominal Md de viraje (que es un valor relativo, no un valor absoluto) que se aplica adicionalmente a la carrocería del vehículo, basándose, por ejemplo, en el ángulo real \beta de deslizamiento de la carrocería del vehículo, en el ángulo nominal \betad de deslizamiento de la carrocería del vehículo, en la velocidad real de variación del viraje yr, y en la velocidad nominal de variación del viraje yrd, de acuerdo con la expresión siguiente:
Md = a \ . \ (\beta - \beta \ d) + b \ . \ (yr - yrd)
donde,
a es un un valor fijo o una variable que cambia dependiendo de la velocidad V del vehículo y del coeficiente \mu de la carretera, el signo de a es positivo.
b es un un valor fijo o una variable que cambia dependiendo de la velocidad V del vehículo y del coeficiente \mu de la carretera, el signo de b es negativo.
(b) Unidad 324 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal
La unidad 324 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal corrige la aceleración longitudinal nominal gx6 suministrada desde la sección 210 de órdenes de ejecución del nivel superior, de tal manera que la tendencia aceleradora del vehículo se reduzca o se suprima (es decir, la aceleración se reduce, o el modo de aceleración se conmuta al modo de deceleración, o se aumente la deceleración) cuando el comportamiento del vehículo es inestable. La unidad 324 de cálculo calcula luego la aceleración longitudinal nominal final gxd corrigiendo la aceleración longitudinal nominal gx6 según sea necesario.
La unidad 324 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal determina una cantidad de corrección gPlus usada para corregir la aceleración longitudinal nominal gx6. En la presente realización, la aceleración longitudinal nominal gx6 se corrige añadiendo a gx6 la cantidad de corrección gPlus. La cantidad de corrección gPlus toma un valor negativo cuando la aceleración longitudinal nominal gx6 tiene que reducirse para decelerar el vehículo, y toma un valor positivo cuando haya que aumentar la aceleración longitudinal nominal gx6 para acelerar el vehículo.
Más específicamente, en la presente realización, se determina un valor provisional gPlus0 de la cantidad de corrección gPlus que depende de un valor absoluto de una desviación \Deltayr de velocidad de variación de viraje de la velocidad real de variación de viraje yr con respecto a la velocidad nominal de variación de viraje yrd como se ha mostrado en la Figura 19. Por ejemplo, el valor provisional gPlus 0 se podría definir como un valor negativo cuyo valor absoluto aumenta cuando aumenta el valor absoluto de la desviación \Deltayr (grados/segundo) de la velocidad de variación del viraje.
La unidad 324 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal determina también la ganancia "Vganancia" por la que se multiplica el valor provisional gPlus0 para corrección. Por ejemplo, la ganancia "Vganancia" se podría definir como un valor que aumente hasta 1 (valor máximo) cuando aumenta la velocidad V del vehículo.
La unidad 324 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal calcula la cantidad de corrección final multiplicando el valor provisional gPlus0 determinado como se ha descrito antes, `por la ganancia Vganancia determinada como se ha descrito anteriormente.
La unidad 324 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal calcula la aceleración longitudinal nominal final gxd añadiendo la cantidad de corrección gPlus obtenida a la aceleración longitudinal nominal gx6. Sin embargo, en la presente realización, la aceleración longitudinal nominal gx6 disminuye a una velocidad de variación de reducción variable gk (%) mientras el vehículo esté acelerando, como se ha mostrado en la Figura 20. Además, la aceleración longitudinal nominal gxd está limitada o protegida con el fin de no exceder de una aceleración longitudinal correspondiente al coeficiente \mu de carretera. Este control limitativo es equivalente al control de tracción para suprimir un aumento de la tendencia al patinaje de las ruedas motrices durante la conducción del vehículo.
En la presente realización, la velocidad de variación de reducción gk (%) anteriormente indicada se calcula basándose en el momento nominal Md de viraje y en la desviación \Deltayr de la velocidad de variación del viraje. Más específicamente, la mayor de una velocidad de variación provisional de reducción gk (%) determinada a la vista del momento nominal Md de viraje sin tener en cuenta la desviación \Deltayr de la velocidad de variación del viraje y una velocidad de variación provisional de reducción gk (%) determinada a la vista de la desviación \Deltayr de velocidad de variación de viraje sin tener en cuenta el momento nominal Md de viraje se determina como la velocidad de variación final de reducción gk (%).
La aceleración longitudinal nominal gxd podría necesitar volver al valor de la aceleración longitudinal nominal gx6 después que se ha reducido la aceleración longitudinal nominal gx6 para proporcionar la aceleración longitudinal nominal gxd y el vehículo se ha decelerado con el fin de obtener la aceleración longitudinal nominal gxd. En tal caso, podría producirse un cambio rápido en el comportamiento del vehículo si la aceleración longitudinal nominal gxd se hace otra vez inmediatamente igual a la aceleración longitudinal nominal
En la presente realización, por tanto, la velocidad de variación de cambio (es decir, la pendiente) de la aceleración longitudinal nominal gxd que vuelve a la aceleración longitudinal nominal gx6 es limitada. Es decir, cuando la velocidad de variación de reducción gk (%) se actualiza para que sea igual a cero después de fijarse en un valor distinto de cero, la velocidad de variación gk (%) se actualiza o cambia gradual o lentamente hasta cero sobre un período de tiempo determinado (por ejemplo, 1 segundo).
Descrito más específicamente con referencia a la Figura 21, en la presente realización, la velocidad de variación de reducción gk (%) se determina de manera que aumente de acuerdo con el momento nominal Md de viraje, y se determina una ganancia "Ganancia" en relación con el coeficiente \mu de la carretera y la velocidad V del vehículo. La velocidad de variación de reducción gk determinada según se ha descrito anteriormente se multiplica por la ganancia "Ganancia" así determinada, con lo que se calcula una velocidad de variación de reducción gk que corresponde al momento nominal Md de viraje.
Además, en la presente realización, la velocidad de variación de reducción gk se determina de manera que aumente de acuerdo con la desviación \Deltayr de velocidad de variación de viraje, como se muestra en la Figura 21, con lo cual se calcula una velocidad de variación de reducción provisional gk correspondiente a la desviación \Deltayr de velocidad de variación de viraje.
En la realización, se selecciona la mayor de las dos velocidades de variación de reducción provisionales gk calculada según se ha descrito anteriormente, como se ha mostrado en la Figura 21. Subsiguientemente, la velocidad de variación de reducción gk se somete al control limitativo descrito anteriormente para volver lentamente gxd a gx6, con lo que se calcula la velocidad de variación final de reducción.
(b) Unidad 326 de cálculo de la aceleración lateral nominal
La unidad 326 de cálculo de la aceleración lateral nominal calcula una aceleración lateral nominal gyd basándose en la velocidad de variación nominal del viraje yrd y en la velocidad V del vehículo.
Por ejemplo, la unidad 326 de cálculo de la aceleración lateral nominal calcula la aceleración lateral nominal de acuerdo con la siguiente expresión:
gyd = yrd \ . \ V
Las funciones de la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior se han explicado anteriormente. La Figura 22 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido del módulo de órdenes de ejecución del nivel inferior de la Figura 3.
En el módulo de órdenes de ejecución del nivel inferior, la etapa S31 se ejecuta inicialmente para estimar las magnitudes de estado de vehículo anteriormente descritas. Esta etapa S31 constituye la unidad 300 de estimación de magnitud de estado de vehículo.
En la etapa siguiente S32, se calcula la velocidad de variación nominal yrd del viraje como se ha descrito anteriormente. Esta etapa S32 constituye la unidad 310 de cálculo de la velocidad de variación nominal del viraje. En la etapa S33, se calcula el ángulo nominal \betad de deslizamiento de la carrocería del vehículo. Esta etapa S33 constituye la unidad 312 de cálculo del ángulo nominal de deslizamiento de la carrocería del vehículo.
Subsiguientemente, se calcula el momento nominal Md del viraje como se ha descrito anteriormente. Esta etapa S34 constituye la unidad 320 de cálculo del momento nominal del viraje. En la siguiente etapa S35, se calcula la aceleración longitudinal nominal gxd según se ha descrito anteriormente. Esta etapa S35 constituye la unidad 324 de cálculo de la aceleración longitudinal nominal. Luego, en la etapa S36 se calcula la aceleración lateral nominal gyd como se ha descrito anteriormente. Esta etapa S36 constituye la unidad 326 de cálculo de la aceleración lateral nominal.
De esta manera se ha ejecutado un ciclo del módulo de órdenes de ejecución del nivel inferior.
La Figura 23 es un diagrama de bloques que muestra la configuración del software de la sección de ejecución 214 como se ha mostrado en la Figura 4, que se ha organizado atendiendo a las funciones.
La parte de ejecución 214 se ha construido para que incluya las siguientes unidades:
A. Unidad 340 de distribución de nivel superior
Se ha provisto una unidad 340 de distribución de nivel superior con respecto a todos los de la pluralidad de dispositivos de activación 70 a 82, y está destinada a distribuir variables controladas mediante las cuales deberían controlarse todos los dispositivos de activación 70 a 82 con respecto a los dispositivos de activación 70 a 82 de una manera integrada, con el fin de obtener las magnitudes nominales Md, gxd, gyd de estado de vehículo suministradas desde la sección 212 de órdenes de ejecución del nivel inferior.
En la unidad 340 de distribución de nivel superior, las variables controladas para todos los dispositivos de activación 70 a 82 (a las que de aquí en adelante se hará referencia como "variable controlada total") se distribuyen como tres tipos de magnitudes distribuidas.
(1) Magnitud distribuida asociada con la fuerza longitudinal
Esta magnitud de la variable controlada total se distribuye a un elemento o elementos para controlar la fuerza longitudinal de cada rueda 10, a saber, a una combinación del sistema de motor que incluye el motor 14 y la transmisión 24 y el conjunto de freno 56.
(2) Magnitud distribuida asociada con la fuerza vertical
Esta magnitud de la variable controlada total se distribuye a un elemento para controlar la fuerza vertical de cada rueda 10, a saber, a la suspensión 62.
(3) Magnitud distribuida asociada con la fuerza lateral
Esta magnitud de la variable controlada total se distribuye a un elemento para controlar la fuerza lateral de cada rueda 10, a saber, a un sistema de dirección que incluye el dispositivo 50 de dirección delantera y el dispositivo 52 de dirección trasera.
B. Unidad 342 de distribución de nivel inferior
La unidad 342 de distribución de nivel inferior se ha provisto con respecto a una parte de la pluralidad de dispositivos de activación 70 a 82, y está destinada a distribuir las variables controladas suministradas desde la unidad 340 de distribución de nivel superior a esa parte de los dispositivos de activación.
En la presente realización, se ha provisto la unidad 342 de distribución de nivel inferior con respecto a una combinación del sistema de motor y del conjunto de freno 56. La unidad 342 de distribución de nivel inferior determina una magnitud distribuida relacionada con el sistema de motor, mediante la cual la magnitud distribuida asociada con la fuerza longitudinal, que se suministra desde la unidad 340 de distribución del nivel superior, se distribuye al sistema motor, y una cantidad distribuida asociada con el freno, mediante la cual la cantidad distribuida asociada con la fuerza longitudinal se distribuye al conjunto de freno 56.
C. Unidad de control 344
La unidad de control 344 está destinada a controlar la pluralidad de dispositivos de activación 70 a 82 con el fin de obtener las variables controladas suministradas desde la unidad 340 de distribución del nivel superior o de la unidad 342 de distribución del nivel inferior.
La unidad 340 de distribución del nivel superior, la unidad 342 de distribución del nivel inferior y la unidad de control 344 como se ha explicado anteriormente se hacen cargo de las respectivas funciones, haciendo que el ordenador 90 ejecute una pluralidad de módulos que son independientes entre sí en la configuración del software. Para ello, la ROM 94 guarda un módulo de distribución del nivel superior, un módulo de distribución del nivel inferior, y un módulo de control independientes entre sí como se ha mostrado en la Figura 3.
Aunque la configuración del software de la unidad 340 de distribución del nivel superior, unidad 342 de distribución del nivel inferior y unidad de control 344 se han explicado antes esquemáticamente, estas unidades 340, 342 y 344 se explican a continuación con mayor detalle.
(1) Unidad 340 de distribución del nivel superior
Como se ha mostrado en la Figura 24, la unidad 340 de distribución del nivel superior incluye una unidad 370 de cálculo de la fuerza longitudinal nominal de neumático, una unidad 372 de cálculo de variable controlada nominal de dirección, y una unidad 374 de cálculo de variable controlada nominal de suspensión. nominal.
En la unidad 370 de cálculo de la fuerza longitudinal nominal de neumático, se calcula una fuerza longitudinal individual nominal fx como una fuerza longitudinal nominal de neumático (es decir, la magnitud distribuida anteriormente descrita relacionada con la fuerza longitudinal).
La Figura 25 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido ejecutado por la unidad 370 de cálculo de la fuerza longitudinal nominal de neumático.
Inicialmente, se ejecuta la etapa S51 para calcular una fuerza longitudinal nominal total Fx de la que se van a hacer cargo las cuatro ruedas 10. Esta fuerza Fx se calcula de acuerdo, por ejemplo, con la siguiente expresión:
Fx = gxd. m
donde "m" representa la masa del vehículo.
Luego se ejecuta la etapa S52 para calcular una fuerza longitudinal individual nominal provisional que debería establecerse sobre cada rueda 10 para que la fuerza longitudinal total nominal Fx así calculada se distribuya a las ruedas respectivas 10.
La fuerza longitudinal individual nominal provisional se podría calcular de tal manera que toda la fuerza longitudinal nominal Fx se distribuyese a cada rueda 10 en una cantidad proporcional al diámetro de un círculo de fricción de la rueda 10, suponiendo que toda la fuerza longitudinal nominal Fx se asigna igual o uniformemente a las cuatro ruedas 10 de tal manera que cada rueda 10 soporta sustancialmente la misma carga.
Los diámetros de los círculos de fricción de la rueda delantera izquierda, rueda delantera derecha, rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha se pueden representar por \mufl-fzfl, \mufr-fzfr, \murl-fzrl y \murr-fzrr, donde las fuerzas verticales de la rueda delantera izquierda, rueda delantera derecha, rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha se representan por fzfl, fzfr, fzrl y fzrr.
En este caso, las fuerzas longitudinales nominales individuales fzfl0, fxfr0, fxrl0 y fxrr0 de la rueda delantera izquierda, rueda delantera derecha, rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha se obtienen respectivamente de acuerdo con las expresiones siguientes:
fxfl0 = Fx \ . \ (\mu fl \ . \ fzfl) / (m. \ B)
fxfr0 = Fx \ . \ (\mu fr \ . \ fzfr) / (m \ .B)
fxrl0 = Fx \ . \ (\mu rl \ . \ fzrl) / (m \ . \ B)
fxrr0 = Fx \ . \ (\mu rr \ . \ fzrr) / (m \ . \ B)
donde,
m es la masa del vehículo
g es la aceleración de la gravedad
B es \mufl . fzfl + \mufr . fzfr + \murl . fzrl + \murr . fzrr
\newpage
Los términos requeridos para calcular las fuerzas longitudinales nominales individuales provisionales fxfl0, fxfr0, fxrl0, y fxrr0 que se han explicado anteriormente, a saber, las fuerzas verticales fzfl, fzfr, fzrl y fzrr de rueda delantera izquierda, rueda delantera derecha, rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha se podrían calcular de acuerdo, por ejemplo, con las expresiones siguientes:
fzfl = fzf0 + m \ . \ (-gx \ . \ H/L/2 - gy \ . \ H \ . \ froll /T)
fzfr = fzf0 + m \ . \ (-gx \ . \ H/L/'' + gy \ . \ H \ . \ froll /T)
fzrl = fzr0 + m \ . \ (gx \ . \ H/L/2 - gy \ . \ H \ . \ (1 - froll) /T)
fzfr = fzr0 + m \ . \ (gx \ . \ H/L/2 + gy \ . \ H \ . \ (1 - froll) /T)
donde,
m es la masa del vehículo (conocida)
H es la altura del centro de gravedad
L es la base de rueda del vehículo (= Lf + Lr)
froll es la rigidez de oscilación transversal delantera que toma un valor de o a 1 (que se adquiere de la unidad 374 de cálculo de cantidad de control nomonal de suspensión como se describe más adelante)
T es la superficie de rodadura (conocida)
fzf0 es la distribución estática de la carga del vehículo a cada rueda delantera ( = m . Lr/L/2)
fzr0 es la distribución estática de la carga del vehículo a cada rueda trasera (= m . Lf/L/2)
Lf es la : distancia desde el eje de las ruedas delanteras al centro de gravedad del vehículo
Lr es la distancia desde el eje de las ruedas traseras al centro de gravedad del vehículo
En el ínterin, las fuerzas laterales fyfl, fyfr, fyrl y fyrr de la rueda delantera izquierda, rueda delantera derecha, rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha se pueden calcular de acuerdo con las expresiones siguientes, basadas en la celeración lateral gy, aceleración angular de viraje dyr (que se puede obtener diferenciando la velocidad de variación del viraje con respecto al tiempo), fuerza vertical fzfl, fzfr, fzrl, fzrr de cada rueda 10, etc.
fyfl = (m \ . \ gy \ . \ Lr + I \ . \ dyr) \ . \ fzfl / (L \ . \ (fzfl + fzfr))
fyfr = (m \ . \ gy \ . \ Lr + I \ . \ dyr) \ . \ fzfr / (L \ . \ (fzfl + fzfr))
fyrl = (m \ . \ gy \ . \ Lf - I \ . \ dyr) \ . \ fzrl / (L \ . \ (fzrl + fzrr))
fyrr = (m \ . \ gy \ . \ Lf - I \ . \ dyr) \ . \ fzrr / (L \ . \ (fzrl + fzrr))
donde "I" representa el momento de inercia del viraje del vehículo.
Subsiguientemente, se ejecuta la etapa S53 de la Figura 25 para calcular un momento de viraje que se supone que se va aplicar adicionalmente al vehículo cuando las fuerzas longitudinales nominales individuales provisionales fx0 calculadas según se ha descrito anteriormente aparezcan en el vehículo. Al momento de viraje así obtenido se hará referencia de ahora en adelante en la presente memoria como "cantidad de variación de momento de viraje".
A continuación se describe un método de calcular la cantidad de variación del momento de viraje con respecto al caso en el que la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 que se va aplicar sobre el vehículo es la fuerza de frenado. En este caso, no se facilitará descripción con respecto al caso en que la fuerza longitudinal nominal individual provisional es la fuerza de conducción, porque es similar al caso de la fuerza de frenado.
\newpage
Las cantidades de variación de momento de viraje Mfl, Mfr, Mrl, Mrr que surgen de las fuerzas de frenado aplicadas a la rueda delantera izquierda, rueda delantera derecha, rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha, respectivamente, se calculan, para el caso en el que la fuerza resultante de la fuerza de frenado y de la fuerza lateral de cada rueda 10 de vehículo no alcanzan al círculo de fricción cuyo radio varía dependiendo de la fuerza vertical de la rueda 10, y para el caso en el que la fuerza resultante alcanza al círculo de fricción.
El método de cálculo se describe con respecto al estado en el que la fuerza resultante alcanza al círculo de fricción, a título de ejemplo.
La cantidad de variación de momento de viraje Mfl, Mfr, Mrl y Mrr debida a la fuerza de frenado de cada rueda 10 es igual a la suma de: (a) una cantidad de variación de momento de viraje Mxfl, Mxfr, Mxrl y Mxrr debida al momento directo causado por la fuerza de frenado, (b) una cantidad de variación de momento de viraje Myfl, Myfr, Myrl y MIR debida a una disminución de la fuerza lateral de cada rueda 10, y (c) una cantidad de variación de momento de viraje Mzfl, Mzfr, Mzrl y Mzrr debida a una variación en la fuerza lateral de cada rueda 10 resultante de una variación en el radio del círculo de fricción.
En este caso, la cantidad de variación de momento de viraje Mzfl, Mzfr, Mzrl y Mxrr refleja un fenómeno en el sentido de que si una carga se desplaza en el vehículo, cambia el radio del círculo de fricción de cada rueda 10, lo cual a su vez ocasiona un cambio en la fuerza lateral de cada rueda 10, que resulta en un cambio en la cantidad de variación del momento de viraje.
Más específicamente, las cantidades de variación de momento de viraje Mxfl, Mxfr, Mxrl y Mxrr se calculan, por ejemplo, de acuerdo con las expresiones siguientes.
El momento directo debido a la fuerza de frenado se expresa de la manera siguiente:
Mxfl = T \ . \ fxfl/2
Mxfr = - T \ . \ fxfr/2
Mxrl = T \ . \ fxrl/2
Mxrr = - T \ . \ fxrr/2
\vskip1.000000\baselineskip
Las cantidades de variación de momento de viraje Myfl, Myfr, Myrl y MIR debidas a una reducción de la fuerza lateral causada por la fuerza de frenado de cada rueda 10 se calculan, por ejemplo, de acuerdo con las expresiones siguientes:
Myfl = - Lf \ . \ (\mu \ . \ Afl - \surd \ (\mu^{2} \ . \ Afl^{2} - fxfl^{2}))
Myfr = - Lf \ . \ (\mu \ . \ Afr - \surd \ (\mu^{2} \ . \ Afr^{2} - fxfr^{2}))
Myrl = Lr \ . \ (\mu \ . \ Arl - \surd \ (\mu^{2} \ . \ Arl^{2} - fxrl^{2}))
Myrr = Lr \ . \ (\mu \ . \ Arr - \surd \ (\mu^{2} \ . \ Arr^{2} - fxrr^{2}))
\vskip1.000000\baselineskip
donde,
Afl: fzfl + H \ . \ fxfl/ (2 \ . \ L)
Afr: fzfr + H \ . \ fxfr /(2 \ . \ L)
Arl: fzrl + H \ . \ fxrl /(2 \ . \ L)
Arr: fzrr + H \ . \ fxrr /(2 \ . \ L)
\newpage
Las cantidades de variación de momento de viraje Mzfl, Mzfr, Mzrl y Mzrr debidas a un cambio en el radio del círculo de fricción causado por un desplazamiento de carga longitudinal tras la aplicación de la fuerza de frenado se calculan, por ejemplo, de acuerdo con las expresiones siguientes.
Mzfl = Lf \ . \ \mu \ . \ H \ . \ fxfl / (2 \ . \ L)
Mzfr = Lf \ . \ \mu \ . \ H \ . \ fxfr / (2 \ . \ L)
Mzrl = Lr \ . \ \mu \ . \ H \ . \ fxrl / (2 \ . \ L)
Mzrr = Lr \ . \ \mu \ . \ H \ . \ fxrr / (2 \ . \ L)
Las cantidades de variación de momento de viraje Mfl, Mfr, Mrl y Mrr como valores totales se representan por las siguientes expresiones:
Mfl = Mxfl + Myfl + Mzfl
Mfr = Mxfr + Myfr + Mxfr
Mrl = Mxrl + Myrl + Mzrl
Mrr = Mxrr + Myrr + Mzrr
Subsiguientemente, se ejecuta la etapa S54 de la Figura 25 para calcular la fuerza longitudinal nominal individual final fx para cada rueda 10, corrigiendo lo necesario la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 basándose en la comparación en magnitud entre las cantidades de variación de momento de viraje según se han obtenido anteriormente y el momento nominal de viraje Md.
En la presente realización, cuando el valor absoluto del momento nominal de viraje Md no excede de un valor establecido (por ejemplo, 300 Nm), el momento nominal de viraje Md se realiza básicamente por el control de ángulo de rotación de cada rueda 10 (por ejemplo, mediante el control de parámetros de dirección, tales como el ángulo de convergencia y el ángulo de inclinación de la rueda ). Si el valor absoluto del momento nominal de viraje Md excede al valor establecido, una parte del momento de viraje Md que no exceda del valor establecido se obtiene mediante el control del ángulo de rotación de cada rueda 10, y una parte del momento de viraje Md en exceso del valor establecido se obtiene controlando la fuerza longitudinal de cada rueda 10 (por ejemplo, controlando la fuerza de frenado producida por el conjunto de freno 56, la fuerza de frenado generada a través de un frenado del motor, y la fuerza de frenado producida por el sistema de motor).
Para decirlo de un modo más preciso, la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 se corrige en la etapa S54 basándose en la comparación en magnitud entre las cantidades de variación de momento de viraje calculadas de la forma anteriormente descrita, y la parte del momento nominal de viraje Md que debería obtenerse por el control de la fuerza longitudinal de cada rueda 10. Por conveniencia de la explicación, a una parte del momento nominal de viraje Md que debería producirse debido a una diferencia en la fuerza longitudinal entre las ruedas derecha e izquierda 10 se hará referencia simplemente como momento nominal de viraje Md. Se entenderá que el momento nominal de viraje Md se define como positivo cuando se aplica en una dirección tal que ayude a un giro del
vehículo.
Más específicamente, en la etapa S54, cuando las cantidades de variación de momento de viraje según se han calculado anteriormente coinciden con el momento nominal de viraje Md, la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 de cada rueda 10 se determina como que es la fuerza longitudinal nominal individual final fx.
Si las cantidades de variación de momento de viraje que se han calculado son menores que el momento nominal de viraje Md, la fuerza de frenado para una de las ruedas traseras derecha e izquierda en el interior del giro se aumenta en \Deltafx, mientras que la fuerza de frenado para una de las ruedas delanteras derecha e izquierda en el exterior del giro se reduce en \Deltafx, con el fin de obtener el momento nominal de viraje Md. Para ello, se calcula \Deltafx.
En este caso, la fuerza longitudinal nominal individual final fx se calcula mediante la reducción de la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 (que representa una fuerza de conducción si tiene un valor positivo y representa una fuerza de frenado si tiene un valor negativo) de la rueda trasera interior en \Deltafx, y el aumento de la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 de la rueda delantera exterior en \Deltafx. Con respecto a las otras ruedas, la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 de cada rueda se configura como está como la fuerza longitudinal nominal individual final. fx.
Si las cantidades de variación de momento de viraje calculadas exceden del momento nominal de viraje Md, la fuerza de frenado para una de las ruedas delanteras derecha e izquierda en el exterior del giro se aumenta en \Deltafx, mientras que la fuerza de frenado para una de las ruedas traseras derecha e izquierda situada en el interior del giro se disminuye en \Deltafx, con el fin de obtener el momento nominal de viraje Md. Para ello, se calcula \Deltafx.
En este caso, la fuerza longitudinal nominal individual final fx se calcula mediante la reducción de la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 de la rueda delantera exterior en \Deltafx, y el aumento de la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 de la rueda trasera interior en \Deltafx. Con respecto a las otras ruedas, la fuerza longitudinal nominal individual provisional fx0 de cada rueda se configura como está como la fuerza longitudinal nominal individual final fx.
Como resulta aparente a partir de la descripción anterior, de acuerdo con la presente realización, el momento nominal de viraje Md se puede establecer manteniendo un valor total de las fuerzas longitudinales nominales individuales, es decir, la fuerza longitudinal nominal total.
En la unidad 372 de cálculo de variable controlada nominal de dirección como se muestra en la Figura 24, un ángulo \alphafd de deslizamiento nominal de rueda delantera y un ángulo \alphard de deslizamiento nominal de rueda trasera se calculan como variables controladas nominales de dirección (equivalentes a la magnitud distribuida asociada con la fuerza lateral).
En este caso, cada uno del ángulo \alphafd de deslizamiento nominal de rueda delantera y del ángulo \alphard de deslizamiento nominal de rueda trasera representa un valor relativo que significa una cantidad de variación con respecto al ángulo actual de deslizamiento de las ruedas delanteras y de las ruedas traseras, respectivamente.
En la unidad 372 de cálculo de variables controladas nominales de dirección, el ángulo \alphafd de deslizamiento nominal de rueda delantera y el ángulo \alphard de deslizamiento nominal de rueda trasera se calculan, por ejemplo, basándose en la diferencia entre la velocidad real de variación de viraje yr y la velocidad nominal de variación de viraje yrd, de tal manera que el momento de viraje aplicado al vehículo bajo el control de dirección no exceda del valor establecido anteriormente indicado del momento nominal de viraje Md.
En la presente realización, el ángulo \alphafd de deslizamiento nominal de las ruedas traseras se calcula de acuerdo con la expresión siguiente:
\alpha fd = kf . (yr - yrd)
donde "kf" es una constante positiva.
En la presente realización, el ángulo \alphard de deslizamiento nominal de las ruedas traseras se calcula de acuerdo con la expresión siguiente:
\alpha rd = kr . (yr - yrd)
donde "kr" es una constante negativa.
En la unidad 374 de cálculo de variable controlada nominal de suspensión según se ha mostrado en la Figura 24, una constante nominal de muelle, un coeficiente nominal de amortiguamiento, y una rigidez de vibración transversal nominal con respecto a cada una de las ruedas delanteras y traseras se calculan como variables controladas de suspensión nominal (equivalentes a la magnitud distribuida indicada anteriormente asociada con la fuerza vertical).
La constante nominal de muelle de cada rueda delantera se calcula, por ejemplo, de acuerdo con la siguiente expresión:
Kfb0 + Kfb1 . \surd (gxd^{2} + gyd^{2}) - Kfb2 . DF
donde,
Kfb0, Kfb1, Kfb2 son unas constantes
DF es un parámetro de deriva (un parámetro cuyo valor absoluto aumenta cuando el grado de anormalidad del movimiento de viraje del vehículo aumenta, cuyo parámetro tiene un valor positivo si el tipo de anormalidad es deriva hacia fuera, y tiene un valor negativo si el tipo de anormalidad es rotación).
El parámetro de deriva DF se puede calcular como un producto de una desviación de la velocidad real de variación de viraje yr con respecto a la velocidad nominal de variación de viraje yrd y el signo de la velocidad real de variación de viraje yr.
El coeficiente de amortiguamiento nominal de cada rueda delantera se calcula, por ejemplo, de acuerdo con la expresión siguiente:
Kfc0 + Kfc1 \ . \ \surd (gxd^{2} + gyd^{2}) - Kfc2 \ . \ DF
donde,
Kfc0, Kfc1, Kfc2 son unas constantes
La rigidez nominal de vibración transversal froll de cada rueda delantera se calcula, por ejemplo, de acuerdo con la siguiente expresión:
Kfr0 + Kfr1 \ . \ \surd (gxd^{2} + gyd^{2}) = Kfr2 \ . \ DF
donde,
Kfr0, Kfr1, Kfr2: constantes
Según se ha descrito anteriormente, la rigidez nominal de vibración transversal froll así calculada se suministra a la unidad 370 de cálculo de la fuerza longitudinal nominal de neumático, y se usa para calcular la fuerza vertical fz de cada rueda 10.
La constante nominal de muelle para cada rueda trasera se calcula, por ejemplo, de acuerdo con la siguiente expresión:
Krb0 + Krb1 \ . \ \surd (gxd^{2} + gyd^{2}) - Krb2 \ . \ DF
donde,
Krb0, Krb1 y Krb2 son unas constantes
El coeficiente de amortiguamiento nominal de cada rueda trasera se calcula, por ejemplo, de acuerdo con la siguiente expresión:
Krc0 + Krc1 \ . \ \surd (gxd^{2} + gyd^{2}) - Krc2 \ . \ DF
donde,
Krc0, Krc1, Krc2 son unas constantes
La rigidez nominal de vibración transversal rroll de cada rueda trasera se calcula, por ejemplo, de acuerdo con la siguiente expresión:
Krr0 + Krr1 \ . \ \surd (gxd^{2} + gyd^{2}) - Krr2 \ . \ DF
donde,
Krro, Krr1 y Krr2 son unas constantes.
Mientras que las funciones de la unidad 340 de distribución de nivel superior se han explicado anteriormente, el contenido del módulo de la unidad de distribución de nivel superior que se ha mostrado en la Figura 3 se ha ilustrado esquemáticamente en el diagrama de flujo de la Figura 26.
En el módulo de distribución del nivel superior, se ejecuta inicialmente la etapa S71 para calcular la fuerza longitudinal nominal de neumático según se ha descrito anteriormente. Esta etapa S71 constituye la unidad 370 de cálculo de la fuerza longitudinal nominal de neumático.
En la etapa siguiente S72, se calculan las variables controladas nominales de dirección anteriormente descritas. Esta etapa S72 constituye la unidad 372 de cálculo de variable controlada de dirección nominal. En la etapa siguiente S73, se calculan las variables controladas nominales de suspensión anteriormente descritas. Esta etapa S73 constituye la unidad 374 de cálculo de variable controlada nominal de suspensión.
De esta manera, se ha ejecutado un ciclo del módulo de distribución del nivel superior.
(2) Unidad 342 de distribución del nivel inferior
La unidad 342 de distribución del nivel inferior está destinada a distribuir las variables controladas al motor 14, transmisión 24 y conjuntos de freno 56, con el fin de obtener la fuerza longitudinal nominal individual final fx de cada rueda 10 determinada por la unidad 340 de distribución del nivel superior.
Como se ha mostrado en la Figura 24, la unidad 342 de distribución del nivel inferior incluye una unidad 380 de cálculo de par nominal de salida de trasmisión, una unidad 382 de cálculo de par nominal de frenado, y una unidad 384 de estimación del coeficiente \mu de carretera.
a. Unidad 380 de cálculo de par nominal de salida de transmisión
En la presente realización, las ruedas delanteras derecha e izquierda son ruedas conducidas, y las ruedas traseras derecha e izquierda son ruedas motrices. Cuando las fuerzas longitudinales individuales finales (a las que de aquí en adelante en la presente memoria se hará referencia simplemente como "fuerza longitudinal nominal") fx son fuerzas de aceleración del vehículo (es decir, fuerzas para acelerar el vehículo) se determina un par nominal de salida de transmisión como una orden de ejecución a transmitir a una unidad subordinada 400 de control del sistema de motor con respecto solamente a las ruedas traseras derecha e izquierda.
Adicionalmente, el par nominal de salida de transmisión se determina teniendo en cuenta los hechos de que el par de salida de la transmisión 24 se distribuya por igual a las ruedas traseras derecha e izquierda a través de la unidad diferencial 28 de engranajes, y de que existe un límite con respecto a un intervalo en el que se pueda controlar el par de salida de la transmisión 24.
Más específicamente, un par nominal provisional de salida de transmisión ttd0. que no cuente para el intervalo controlable del par de salida, se calcula inicialmente de acuerdo con la siguientes expresiones:
ttd0 = max \ (fxrl, \ fxrr) \ . \ 2 \ . \ r/ \gamma
donde, max (fxrl, fxrr) es la mayor de la fuerza longitudinal nominal fxrl de la rueda trasera izquierda y de la fuerza longitudinal nominal fxrr de la rueda trasera derecha,
r es el radio de neumático de cada rueda 10,
\gamma es la relación de engranajes de la unidad 28 de engranaje diferencial
A continuación, se determina el par nominal final ttd que cuenta para el intervalo controlable del par de salida. Más específicamente, si el par nominal provisional ttd0 de salida de transmisión excede al valor de límite superior LMTup del intervalo controlable, el par final de salida de transmisión ttd0 se fija en el valor de límite superior. Si el par nominal provisional de salida de transmisión ttd0 es menor que el valor de límite inferior LMTlo, el par final de salida de transmisión se fija en el valor de límite inferior. Si el par nominal provisional de salida de transmisión ttd0 está dentro del intervalo controlable, el par final de transmisión ttd se configura en el par nominal provisional de salida de transmisión ttd0. Adicionalmente, el valor de límite superior LMTup y el valor de límite inferior LMTlo del intervalo controlable del par de salida se suministran a la unidad 400 de control del sistema motor (mostrada en la Figura 24) según se describe más adelante.
b. Unidad 382 de cálculo de par nominal de frenado
Cuando las fuerzas longitudinales nominales fxfl, fxfr de las ruedas delanteras derecha e izquierda son fuerzas de deceleración (es decir, fuerzas para decelerar el vehículo), la unidad 382 de cálculo del par nominal de frenado entrega como salida las fuerzas longitudinales nominales fxfl, fxfr como señales de orden de ejecución a una unidad 402 de control de freno (mostrada en la Figura 24) subordinada a la unidad 382 de cálculo del par nominal de frenado.
Más específicamente, los pares nominales de frenado a aplicar a la rueda delantera derecha y rueda delantera izquierda, respectivamente, se calculan de acuerdo con las siguientes expresiones:
tbfl = fxfl \ . \ r
tbfr = fxfr \ . \ r
\newpage
donde:
r es el radio de neumático de cada rueda 10
Con respecto a las ruedas traseras derecha e izquierda, los pares nominales de frenado como señales de orden de ejecución a transmitir a la unidad subordinada 402 de control de freno se determinan teniendo en cuenta el caso en el que existe el par de slida tt de la transmisión 24 así como el par de frenado.
Más específicamente, los pares nominales de frenado btrl, btrr a aplicar a la rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha, respectivamente, se calculan de acuerdo con las expresiones siguientes:
tbrl = fxrl \ . \ r + tte / \gamma /2
tbrr = fxrr \ . \ r + tte / \gamma / 2
donde,
tte es el valor estimado del par de salida de la transmisión 24.
El par de salida estimado tte se suministra también de la unidad 400 de control de sistema motor.
c. Unidad 384 de estimación del coeficiente \mu de la carretera
La unidad 384 de estimación del coeficiente \mu de la carretera está destinada a estimar el coeficiente \mu de la carretera con mucha precisión, basándose en la información suministrada de la unidad 400 de control del sistema de motor y de la unidad 402 de control de freno (mostradas en la Figura 24) situadas de modo que son subordinadas con respecto a la unidad 374 de distribución del nivel inferior.
En la unidad 384 de estimación del coeficiente \mu de la carretera, un patinaje de cada rueda 10 es detectado secuencialmente basándose en un valor absoluto de la velocidad de patinaje de la rueda como una diferencia entre la velocidad V del vehículo y la velocidad de rueda de cada rueda 10. Más específicamente, se determina, para cada rueda, si la velocidad de patinaje de la rueda era inferior a un valor establecido (por ejemplo, 3 km/h) en el último ciclo de control, pero es igual o mayor que el valor establecido en el actual ciclo de control. Si esto es cierto, se determina en el ciclo actual que acaba de iniciarse un patinaje de la rueda.
Si se determina en el ciclo actual que se ha iniciado un patinaje de la rueda, se estima el coeficiente \mu de la carretera dividiendo una fuerza estimada de rueda por una fuerza vertical estimada con respecto a cada rueda 10 para la que se determine que se acaba de iniciar un patinaje. La fuerza estimada de rueda es una fuerza resultante de una fuerza longitudinal estimada y de una fuerza lateral estimada. La fuerza lateral estimada y la fuerza vertical estimada se calculan mediante el uso de las expresiones anteriormente indicadas.
La fuerza longitudinal estimada se calcula basándose en el par de salida estimado tte de la transmisión 24 que se suministra desde la unidad 400 de control del sistema motor a la unidad 342 de distribución del nivel inferior, y en los pares de frenado estimados btfle, btfre, btrle, btrre de la rueda delantera izquierda, rueda delantera derecha, rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha, respectivamente, que se suministran de la unidad 402 de control de freno a la unidad 342 de distribución del nivel inferior.
Más específicamente, las fuerzas longitudinales estimadas fxfle, fxfre, fxrle y fxrre de la rueda delantera izquierda, rueda delantera derecha, rueda trasera izquierda y rueda trasera derecha, respectivamente, se calculan usando las expresiones siguientes:
fxfle = btfle / r
fxfre = btfre / r
fxrle = btrle / r + tte / \gamma / 2
fxrre = btrre /r + tte / \gamma / 2
Luego, se calcula la fuerza estimada de rueda para cada rueda 10 mediante la obtención de una raíz cuadrada de una suma del cuadrado de la fuerza longitudinal estimada y del cuadrado de la fuerza lateral estimada.
\newpage
De este modo, el coeficiente \mu de la carretera se estima con mucha precisión de la manera anteriormente descrita. Si el coeficiente \mu muy preciso se suministra a un elemento situado en un nivel más alto que la unidad 342 de distribución de nivel inferior, por ejemplo, a la unidad 340 de distribución de nivel superior, se podría usar el coeficiente \mu de carretera suministrado para ayudar a la corrección de un modelo aritmético (por ejemplo, modelo de vehículo, modelo de rueda de vehículo - sistema de dirección, modelo de rueda de vehículo - sistema de suspensión), o una lógica aritmética, usada por el elemento de nivel superior.
Se han descrito anteriormente las funciones de la unidad 342 de distribución de nivel inferior. La Figura 27 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente el contenido del módulo para la unidad de distribución de nivel inferior como se ha mostrado en la Figura 3.
En el módulo de distribución de nivel inferior, se ejecuta inicialmente la etapa S101 para calcular el par nominal de salida de transmisión como se ha descrito anteriormente. Esta etapa S101 constituye la unidad 380 de cálculo del par nominal de salida de transmisión.
A continuación, en la etapa S102 se calcula el par nominal de frenado anteriormente descrito. Esta etapa S102 constituye la unidad 382 de cálculo del par nominal de frenado.
Subsiguientemente, en la etapa S103 se estima el coeficiente \mu de carretera de la manera anteriormente descrita. Esta etapa S103 constituye la unidad 384 de estimación del coeficiente \mu de la carretera.
De la manera anteriormente expuesta, se ha ejecutado un ciclo del módulo de distribución del nivel inferior.
(3) Unidad de control 344
La unidad de control 344 se ha construido para que incluya las siguientes unidades, como se muestra en la Figura 23:
a. Unidad 400 de control del sistema de motor
La unidad 400 de control del sistema de motor está destinada a controlar al dispositivo de activación 70 para controlar al motor (al que de aquí en adelante en la presente memoria se hará referencia como "dispositivo 70 de activación de motor"), y al dispositivo de activación 72 para controlar la transmisión (al que de aquí en adelante en la presente memoria se hará referencia como "dispositivo de activación 72 de la transmisión"), basándose en la magnitud distribuida asociada con el sistema de motor suministrada de la unidad 342 de distribución de nivel inferior.
Las funciones de la unidad 400 de control del sistema de motor se describirán con referencia al diagrama de flujo de la Figura 28, que muestra el contenido del módulo de control del sistema de motor (mostrado en la Figura 3).
En el módulo de control del sistema de motor, se ejecuta primero la etapa S131 para determinar una posición nominal de engranajes de transmisión. Más específicamente, cuando el coeficiente \mu de carretera es mayor que un valor establecido (por ejemplo, 0,6), la posición nominal de engranaje a establecer por la transmisión 24 se determina de acuerdo con las reglas generales de cambio de engranaje, basándose en la velocidad V del vehículo y en el recorrido de aceleración. Cuando el coeficiente \mu de carretera es igual o menor que el valor establecido, la posición nominal de engranaje se fija en una posición de engranaje que es más alta en uno que una posición nominal de engranaje determinada de acuerdo con las reglas generales de cambio de engranaje.
Cuando es necesario cambiar hacia abajo la transmisión 28 para establecer la posición nominal de engranajes así determinada, en la etapa S131 se determina también si se puede evitar el cambio hacia abajo mediante la corrección del par nominal de salida de transmisión hacia abajo dentro de un intervalo admisible (por ejemplo, mediante la reducción del par nominal de salida dentro del intervalo del 10%). De ese modo se evita cambiar hacia abajo frecuentemente, asegurando una mejora en la comodidad del vehículo. Nótese que la unidad 400 de control del sistema de motor está autorizada a corregir un valor de orden de ejecución desde la unidad 342 de distribución de nivel inferior situada en un nivel más alto que la unidad de control 400, dentro de un intervalo admisible.
En la etapa siguiente S132, se calcula un par nominal de motor. Más específicamente, el par nominal de motor se calcula dividiendo el par nominal de salida de transmisión por la relación de engranajes de la transmisión 28, y dividiendo además el resultado de la división por una relación de par estimada del convertidor 22 de par. La relación estimada de par se estima basándose en la relación de velocidades obtenida mediante la división de la velocidad de rotación del eje de salida del convertidor 22 de par por la velocidad de revolución del motor 14. En la tabla de la Figura 29 se ha indicado un ejemplo de la proporción entre la relación de velocidades y la relación estimada de par.
Subsiguientemente, en la etapa S133, los valores de órdenes de ejecución para obtener la posición nominal de engranaje de transmisión y el par nominal de motor así determinados se transmiten al dispositivo de activación 72 de la transmisión y al dispositivo de activación 70 del motor, respectivamente.
De la manera anteriormente descrita, se ha ejecutado un ciclo del módulo de control del sistema de motor.
Según se ha descrito antes y mostrado en la Figura 24, la unidad 400 de control del sistema de motor se ha diseñado para suministrar el valor de límite superior LMPup y el valor de límite inferior LMTlo del intervalo controlable a la unidad 380 de cálculo de par nominal de salida de transmisión, y suministrar el par estimado de salida tte a la unidad 382 de cálculo de par nominal de frenado y también a la unidad 384 de estimación del coeficiente \mu de carretera.
b. Unidad 402 de control de freno
La unidad 402 de control de freno hace que el ordenador ejecute el módulo de control de freno como se ha mostrado en la Figura 3 de manera que entregue como salida unos valores de órdenes de ejecución para obtener los pares nominales de freno btfl, btfr, btrl y btrr a los dispositivos de activación 80 de freno asociados con las ruedas respectivas 10.
Si el conjunto de freno 56 es del tipo en el que un miembro de fricción es apretado a presión contra un cuerpo rotatorio que gira con cada rueda 10, la presión nominal de frenado bpfl, bpfr, bprl y bprr de cada rueda 10 se podría calcular de acuerdo con las expresiones siguientes:
bpfl = btfl \ . \ kbf
bpfr = btfr \ . \ kbf
bprl = btrl \ . \ kbr
bprr = btrr \ . \ kbr
donde
kbf es un factor de conversión de freno (conocido) establecido para los frenos 56 para las ruedas delanteras derecha e izquierda,
kbr es un factor de conversión de freno (conocido) establecido para los frenos 56 para las ruedas traseras derecha e izquierda.
c. Unidad 404 de control de dirección
La unidad 404 de control de dirección está destinada a controlar al dispositivo de activación 74 para el dispositivo de aplicación de fuerza de reacción de dirección, al dispositivo de activación 76 para el dispositivo de dirección de las ruedas delanteras, y al dispositivo de activación 78 para el dispositivo de dirección de las ruedas traseras, basándose en una magnitud distribuida asociada con la dirección suministrada desde la unidad 340 de distribución del nivel superior.
Las funciones de la unidad 404 de control de dirección se describirán con referencia al diagrama de flujo de la Figura 30, que muestra el módulo de control de dirección mostrado en la Figura 3.
En el módulo de control de dirección, se ejecuta inicialmente la etapa S151 para calcular un ángulo nominal \deltafd de dirección de ruedas delanteras y un ángulo nominal \deltard de dirección de ruedas traseras, basándose en el ángulo nominal \alphafd de deslizamiento de ruedas delanteras y en el ángulo nominal \alphard de deslizamiento de ruedas traseras suministrados desde la unidad 340 de distribución del nivel superior.
En la presente realización, el ángulo nominal \deltafd de dirección de ruedas delanteras y el ángulo nominal \deltard de dirección de ruedas traseras se calculan de acuerdo con las siguientes expresiones:
\delta fd = \beta + Lf \ . \ yr /V - \alpha fd
\delta rd = \beta - Lr \ . \ yr /V - \alpha rd
A continuación, en la etapa S152 se estima con mucha precisión el coeficiente \mu de la carretera. Esta etapa S152 constituye la unidad 420 de estimación del coeficiente \mu de la carretera. En la presente realización, el coeficiente \mu de carretera relacionado con las ruedas delanteras derecha e izquierda se estima basándose en el par de auto-alineación de cada rueda 10, usando un modelo de sistema de dirección de vehículo que pueda describir el comportamiento dinámico de las ruedas.
Más específicamente, según se describe en la patente japonesa abierta Nº 6-221968, el coeficiente \mu de carretera se estima basándose en la relación entre la fuerza de toma de curvas y el par de autoalineación, utilizando un fenómeno en el que la velocidad de variación del aumento (o pendiente) del par de autoalineación con respecto a la fuerza de toma de curva de cada rueda 10 difieren dependiendo del \mu de la carretera.
En este caso, la fuerza de toma de curva se podría estimar, por ejemplo, basándose en la aceleración lateral gy y en la aceleración angular de viraje dyr, según se describe en la publicación anteriormente identificada. El par de autoalineación se podría estimar, por ejemplo, midiendo la fuerza axial que actúa entre las ruedas delanteras derecha e izquierda en el dispositivo 50 de dirección delantera, según se ha descrito en la publicación identificada anteriormente.
Subsiguientemente, se ejecuta la etapa S153 para determinar un par nominal de dirección que debería aparecer en el volante de dirección 44 por la acción del dispositivo 48 de aplicación de fuerza de reacción de dirección. Por ejemplo, el par nominal de dirección se determina de acuerdo a unas reglas predeterminadas, basadas en magnitudes de estado del vehículo, tales como el ángulo \theta del volante de dirección, el ángulo \deltaf de dirección de ruedas delanteras, la velocidad de variación del ángulo \deltaf, y el coeficiente \mu de la carretera.
En la etapa siguiente S154, los valores de órdenes de ejecución para obtener el ángulo nominal \deltafd de dirección de ruedas delanteras, ángulo nominal \deltard de dirección de ruedas traseras y par nominal de dirección se transmiten al dispositivo 50 de dirección delantera, al dispositivo 52 de dirección trasera y al dispositivo 48 de aplicación de la fuerza de reacción de dirección respectivamente.
De este modo, se ha ejecutado un ciclo del módulo de control de dirección.
d. Unidad 406 de control de suspensión
La unidad 406 de control de suspensión hace que el ordenador 90 ejecute el módulo de control de suspensión como se ha mostrado en la Figura 3, de tal manera que los valores de órdenes de ejecución para obtener diversas variables controladas suministradas desde la unidad 340 de distribución de nivel superior se transmitan a los dispositivos de activación 82 de suspensión relacionados con las ruedas respectivas 10.
Mientras no se transmita una orden de ejecución desde la unidad 340 de distribución de nivel superior, la unidad 406 de control de suspensión entrega de una forma autónoma como salida unos valores de órdenes de ejecución para controlar las suspensiones 62 a los dispositivos de activación 82 de suspensión.
Entre los dispositivos de activación 70 a 82, se describirán con más detalle el dispositivo de activación 70 del motor, el dispositivo de activación 72 de la transmisión y el dispositivo de activación 80 del freno.
El dispositivo de activación 70 del motor incluye una unidad de control y una unidad de accionamiento (es decir, motores). La unidad de control está destinada a determinar valores nominales de control para obtener el par nominal del motor suministrado a la unidad 400 de control del sistema de motor, de acuerdo con unas reglas predeterminadas. Los valores nominales de control podrían incluir la apertura de mariposa, la cantidad de inyección de combustible, la temporización del encendido, la temporización de las válvulas, la amplitud de carrera de válvulas, etc., del motor 14. La unidad de control entrega como salida señales que corresponden a los valores nominales de control así determinados, a la unidad de accionamiento antes mencionada, y la unidad de accionamiento se activa de acuerdo con las señales, para obtener el par nominal del motor.
El dispositivo de activación 72 de la transmisión incluye también una unidad de control y una unidad de accionamiento (por ejemplo, solenoides). La unidad de control está destinada a entregar como salida una señal para establecer la posición nominal de engranajes suministrada desde la unidad 400 de control del sistema de motor a la unidad de accionamiento, para que la unidad de accionamiento accione la transmisión en respuesta a la señal, a fin de establecer de ese modo la posición nominal de engranaje.
El dispositivo de activación 80 del freno incluye también una unidad de control y una unidad de accionamiento (por ejemplo, solenoides y motores). La unidad de control está destinada a entregar como salida una señal para obtener la presión nominal de frenado suministrada desde la unidad 402 de control de freno a la unidad de accionamiento, para que la unidad de accionamiento accione al conjunto de freno de cada rueda en respuesta a la señal, con el fin de obtener de ese modo la presión nominal de frenado.
En la presente realización, la aceleración longitudinal nominal gx6 suministrada desde la sección 210 de órdenes de ejecución de nivel superior a la sección 212 de órdenes de ejecución de nivel inferior es un valor único en vez de un intervalo. Sin embargo, la aceleración longitudinal nominal gx6 podría ser de la forma de un intervalo que abarque una pluralidad de valores.
En este caso, la sección 212 de órdenes de ejecución de nivel inferior podría configurar una pluralidad de valores discretos dentro de un intervalo de la aceleración longitudinal nominal gx6, calcular las aceleraciones longitudinales nominales finales gxd por el método descrito anteriormente, con respecto a los respectivos valores discretos, y seleccionar una de la pluralidad de aceleraciones longitudinales nominales finales gxd así calculadas.
Las condiciones establecidas para seleccionar una de las aceleraciones longitudinales nominales gxd podrían incluir una condición de que la aceleración longitudinal nominal gxd a seleccionar estuviese dentro del intervalo de las aceleraciones longitudinales nominales originales gx6, y una condición de que se minimizase la cantidad de consumo de energía por parte de los dispositivos de activación.
Cuando la aceleración longitudinal nominal gx6 está en la forma de un intervalo que abarca una pluralidad de valores, el intervalo de las aceleraciones gx6 se podría cambiar dependiendo de la preferencia del conductor, por ejemplo.
Adicionalmente, la aceleración longitudinal nominal gx6 podría ser de la forma de un intervalo si la aceleración longitudinal nominal gx6 es positiva, lo que significa que el vehículo necesita acelerarse, y la aceleración longitudinal nominal gx6 podría ser un valor único en lugar de un intervalo si la aceleración longitudinal nominal es negativa, lo que significa que el vehículo necesita decelerarse.
Con la disposición anterior, cuando el vehículo necesita decelerarse, la magnitud de la aceleración longitudinal nominal gx6 es más probable que se obtenga exacta o verdaderamente por la sección 212 de órdenes de ejecución de nivel inferior y la sección de ejecución 214, por lo que se mejora la seguridad del vehículo.
En la presente realización, la configuración del software del sistema de control integrado de movimiento de vehículo está dispuesta sistemáticamente en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos, y el módulo ejecutado por el ordenador 90 en cada nivel jerárquico usa el modelo mínimo que refleje qué características tiene el módulo inmediatamente subordinado al nivel y qué influencias se comunican entre sí los módulos de niveles adyacentes, para usar en los cálculos por el ordenador 90. Además, cada nivel jerárquico suministra valores de órdenes de ejecución obtenidos mediante dichos cálculos, al nivel inmediatamente inferior.
En la presente realización, la información se transmite no sólo en la dirección positiva desde el nivel superior hasta el nivel inferior (como se ha indicado con las líneas llenas con flechas en la Figura 23), sino también en la dirección contraria desde el nivel inferior hasta el nivel superior (como se ha indicado por las líneas de trazos con flechas en la Figura 23).
La información de transmisión en ambas direcciones se realiza con el fin de causar que el nivel superior compruebe o considere el grado mediante el cual de un valor de orden de ejecución generado desde el nivel superior hasta el nivel inferior se obtenga mediante el nivel inferior, y por tanto dar al nivel superior una oportunidad para saber, con el fin de mejorar la precisión con la que el nivel superior determina el valor de la orden de ejecución.
Por ejemplo, aunque la unidad 340 de distribución de nivel superior o la unidad 342 de distribución de nivel inferior determinan un valor de orden de ejecución, usando un valor estimado del coeficiente \mu de la carretera, y suministran el valor determinado de orden de ejecución a la unidad de control 344, el valor real del coeficiente \mu de la carretera podría ser menor que el valor estimado. En este caso, el valor de orden de ejecución procedente de la unidad 340 de distribución de nivel superior o de la unidad 342 de distribución de nivel inferior podría no ser satisfecho por la unidad de control 344 con una precisión suficientemente grande, debido a una falta de precisión en la estimación del coeficiente \mu de la carretera.
En el caso anterior, la unidad de control 344 devuelve la información indicativa del grado de cumplimiento real del valor de orden de ejecución, a la unidad 340 de distribución de nivel superior o a la unidad 342 de distribución de nivel inferior. Luego, la unidad 340 de distribución de nivel superior o la unidad 342 de distribución de nivel inferior corrigen un modelo aritmético (por ejemplo, un modelo de rueda o un modelo de neumático) usado para determinar el valor de orden de ejecución, basándose en el grado del cumplimiento real del valor de orden de ejecución anteriormente generado.
En la presente realización, el lado de entrada y el lado de salida del sistema de control de movimiento no están conectados entre sí por un camino distinto a un camino eléctrico. En el caso de que el camino eléctrico tenga un fallo, por ejemplo, no se podrían mantener las funciones básicas del sistema de control de movimiento.
A la vista de la situación anterior, en esta realización se ha preparado un sistema de reserva para un caso de emergencia. Con el sistema de reserva así provisto, el sistema 120 de adquisición de información de conducción y los dispositivos de activación 70 a 82 se conectan directamente entre sí en caso de emergencia, de tal manera que los dispositivos de activación 70 a 82 se accionen de acuerdo con la información de conducción.
La Figura 31 ilustra un ejemplo del sistema de reserva. En caso de emergencia, el sistema de reserva funciona para suministrar las señales procedentes del detector 130 de recorrido de aceleración al dispositivo de activación 70 del motor y al dispositivo de activación 72 de la transmisión, y suministra señales desde el detector 176 de velocidad del motor al dispositivo de activación 70 del motor y al dispositivo de activación 72 de la transmisión. Asimismo, en caso de emergencia, se suministra una señal procedente del detector 134 de esfuerzo de frenado a los dispositivos de activación 80 del freno, y una señal del detector 140 de ángulo de volante de dirección se suministra al dispositivo de activación 76 para el dispositivo de dirección de las ruedas delanteras, como se ha mostrado en la
Figura 31.
En el sistema de reserva de la Figura 31, en caso de emergencia, se determina un par nominal de motor de acuerdo con una relación predeterminada (o relaciones predeterminadas), dependiendo de un valor detectado por el detector 180 de recorrido de aceleración y de un valor detectado por el detector 176 de velocidad del motor, y se controla el dispositivo de activación 70 del motor con el fin de obtener el par nominal determinado del motor.
Además, en caso de emergencia, se determina una posición nominal de engranajes de acuerdo con una relación predeterminada (o relaciones predeterminadas), dependiendo de un valor detectado por el detector 130 de recorrido de aceleración y de un valor detectado por el detector 176 de velocidad del motor, y se controla el dispositivo de activación 72 de la transmisión con el fin de establecer la posición nominal determinada de los engranajes.
Más aún, en caso de emergencia, se determina una fuerza nominal de frenado (por ejemplo, una presión nominal de frenado en el caso en que el freno 56 sea de un tipo de presión, o una señal nominal de accionamiento de motor en el caso de que el freno 56 sea de un tipo de accionamiento eléctrico) de acuerdo con una relación predeterminada (o con unas relaciones predeterminadas), dependiendo de un valor detectado del detector 134 de esfuerzo de frenado, y el dispositivo 80 de activación del freno (por ejemplo, una válvula de solenoide, un motor eléctrico o un elemento similar) por cada rueda se controla de manera que se obtenga la fuerza nominal de frenado.
Asimismo, en caso de emergencia, se determina un ángulo nominal de dirección de las ruedas delanteras de acuerdo con una relación predeterminada (o relaciones predeterminadas), dependiendo de un valor detectado por el detector 140 de ángulo del volante de dirección, y se controla el dispositivo de activación 78 para el dispositivo de dirección de las ruedas delanteras con el fin de hacerse cargo del ángulo nominal determinado de dirección de las ruedas delanteras. El ángulo nominal de dirección de las ruedas delanteras se podría determinar, por ejemplo, dividiendo el valor detectado por el detector 140 de ángulo de dirección por una relación fija o variable de engranajes de dirección.
Aunque se ha descrito el invento detalladamente con referencia a la realización ejemplar del mismo, se entenderá que el invento no se limita a los detalles o a la construcción de la realización ejemplar, sino que se podría realizar de otro modo con diversos cambios, modificaciones o perfeccionamientos, sin apartarse del alcance del invento según se ha definido por las reivindicaciones.

Claims (17)

1. Un sistema de control integrado de movimiento de vehículo que controla una pluralidad de dispositivos de activación de una manera integrada mediante el uso de un ordenador, basado en información referente a la conducción relacionada con la conducción de un vehículo por un conductor, con el fin de realizar una pluralidad de clases de controles de movimiento de vehículo en un vehículo, caracterizado porque:
al menos una configuración de software, de entre la configuración de software y la configuración de hardware del sistema de control integrado de movimiento de vehículo, comprende una pluralidad de secciones que están dispuestas en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos en una dirección desde el conductor hacia la pluralidad de dispositivos de activación;
la pluralidad de secciones incluye (a) una sección (210, 212) de órdenes de ejecución que está en un primer nivel como uno de los niveles jerárquicos, cuya sección (210, 212) de órdenes de ejecución está destinada a determinar una magnitud nominal de estado de vehículo basándose en la información relacionada con la conducción, (b) una sección (214) de ejecución que está a un segundo nivel más bajo que el primer nivel, cuya sección (214) de ejecución está destinada a recibir la magnitud nominal de estado de vehículo como una orden de ejecución procedente de la sección (210, 212) de órdenes de ejecución, y a ejecutar la orden de ejecución recibida por medio de al menos uno de la pluralidad de dispositivos de activación (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82);
la sección de órdenes de ejecución incluye una sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior y una sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior, cada una de las cuales está destinada a generar órdenes de ejecución para controlar la pluralidad de dispositivos de activación (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) de una manera integrada, cuya sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior determina una primera magnitud nominal (gx6, \delta3) de estado de vehículo basándose en información relacionada con la conducción, sin tener en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo, y suministra a la sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior la primera magnitud nominal determinada (gx6, \delta3) de estado de vehículo, cuya sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior determina una segunda magnitud nominal (Md, gxd, gyd) de estado de vehículo a la vista del comportamiento dinámico del vehículo, basándose en la primera magnitud nominal (gx6, \delta3) de estado de vehículo recibida de la sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior, y suministra a la sección (214) de ejecución la segunda magnitud nominal determinada (Md, gxd, gyd) de estado de vehículo; y
la sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior, la sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior, y la sección (214) de ejecución realizan unas funciones particulares asignadas a las secciones respectivas, haciendo que el ordenador (90) ejecute una pluralidad de módulos que son independientes entre sí en la configuración de software.
2. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la información relacionada con la conducción incluye (a) información de conducción relativa a operaciones de conducción realizadas por el conductor, y (b) al menos una de la información de vehículo relativa a magnitudes de estado del vehículo y de la información ambiental relativa a un entorno alrededor del vehículo, que influyen en el movimiento del vehículo.
3. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1 o con la reivindicación 2, en el que:
el vehículo incluye (a) un sistema (120) de adquisición de información de conducción destinado a adquirir información de conducción relativa a operaciones de conducción realizadas por el conductor, y (b) al menos uno de un sistema (122) de adquisición de información de vehículo destinado a adquirir información de vehículo relacionada con magnitudes de estado del vehículo y de un sistema (124) de adquisición de información ambiental destinado a adquirir información ambiental relacionada con un entorno alrededor del vehículo, que influyen en el movimiento del vehículo; y
la sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior determina la primera magnitud nominal (gx6, \delta3), basándose en (c) la información de conducción adquirida, y (d) al menos una de la información de vehículo adquirida y de la información ambiental adquirida.
4. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior determina una pluralidad de valores candidatos (gx1,gx2,gx3,gx4,
gx5,\delta1, \delta2) relacionados con la primera magnitud nominal (gx6, \delta3) de estado de vehículo a determinar, basándose en (a) la información de conducción adquirida y (b) al menos una de la información de vehículo adquirida y de la información ambiental adquirida, y determina la primera magnitud nominal (gx6, \delta3) de estado de vehículo basándose en la pluralidad determinada de valores candidatos (gx1, gx2, gx3, gx4, gx5, \delta1, \delta2), de acuerdo con un conjunto predeterminado de reglas.
\newpage
5. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que:
la primera magnitud nominal (gx6) de estado de vehículo está relacionada con una aceleración longitudinal del vehículo; y
la pluralidad de valores candidatos (gx1, gx2, gx3, gx4, gx5) incluye (a) una primera aceleración longitudinal nominal determinada basándose en la información de conducción adquirida, y (b) una segunda aceleración longitudinal nominal determinada basándose en al menos una de la información de vehículo adquirida y de la información ambiental adquirida.
6. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que:
la primera magnitud nominal (\delta3) de estado de vehículo está relacionada con un ángulo de dirección del vehículo; y
la pluralidad de valores candidatos (\delta1, \delta2) incluye (a) un primer ángulo nominal de dirección determinado basándose en la información de conducción adquirida, y (b) un segundo ángulo nominal de dirección determinado basándose en al menos una de la información de vehículo adquirida y de la información ambiental adquirida.
7. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la primera magnitud nominal de estado de vehículo comprende una magnitud nominal (gx6) de estado de vehículo relacionada con una aceleración longitudinal del vehículo, y una magnitud nominal (\delta3) de estado de vehículo relacionada con un ángulo de dirección del vehículo.
8. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que:
la sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior determina, como la primera magnitud nominal (gx6, \delta3) de estado de vehículo, una magnitud nominal de estado de vehículo que da una prioridad a la optimización de una relación posición de vehículo - velocidad del vehículo entre una posición del vehículo y una velocidad del mismo por un camino por el que marcha el vehículo, sobre la estabilización del comportamiento del vehículo; y
la sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior determina, como la segunda magnitud nominal (Md, gxd, gyd) de estado de vehículo, una magnitud nominal de vehículo que da una prioridad a la estabilización del comportamiento del vehículo, sobre la optimización de la relación posición - velocidad del vehículo, basándose en la primera magnitud nominal determinada (gx6, \delta3) de estado de vehículo.
9. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que:
la sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior determina la primera magnitud nominal (gx6, \delta3) de estado de vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que es variable dentro de un intervalo admisible; y
la sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior determina la segunda magnitud nominal (Md, gxd, gyd) de estado de vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo seleccionada del intervalo admisible de la primera magnitud nominal de estado de vehículo.
10. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que:
la primera magnitud nominal de estado de vehículo comprende una magnitud nominal (gx6) de estado de vehículo relacionada con una aceleración longitudinal del vehículo y una magnitud nominal (\delta3) de estado de vehículo relacionada con un ángulo de dirección del vehículo; y
la sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior determina la magnitud nominal (gx6) de estado de vehículo relacionada con la aceleración longitudinal del vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que es variable dentro de un intervalo admisible, y determina la magnitud nominal (\delta3) de estado de vehículo relacionada con el ángulo de dirección del vehículo como una magnitud nominal de estado de vehículo que no tiene un intervalo admisible.
11. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 9 o con la reivindicación 10, en el que la sección (210) de órdenes de ejecución del nivel superior varía una anchura del intervalo admisible, basándose en al menos uno de una intención del conductor y de un entorno alrededor del vehículo. que influyen en el movimiento del vehículo.
\newpage
12. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que:
la sección (210) de órdenes de ejecución de nivel superior determina la primera magnitud nominal (gx6, \delta3) de estado de vehículo basándose en información de entrada, mediante el uso de un sencillo modelo de vehículo que describe simplemente el movimiento del vehículo sin tener en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo; y
la sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior determina la segunda magnitud nominal (Md, gxd, gyd) de estado de vehículo basándose en información de entrada, mediante el uso de un modelo más preciso de vehículo que describe el movimiento del vehículo con más precisión que el modelo sencillo de vehículo con el fin de reflejar el comportamiento dinámico del vehículo.
13. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la sección (214) de ejecución determina unas variables controladas mediante las cuales la pluralidad de dispositivos de activación (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) se va a controlar de manera que obtengan la segunda magnitud (Md, gxd, gyd) de estado de vehículo, basándose en información de entrada, mediante el uso de un modelo de vehículo que describe el movimiento de una rueda del vehículo en relación con al menos una fuerza longitudinal y una fuerza lateral, de entre la fuerza longitudinal, la fuerza lateral y una fuerza vertical que actúan sobre la rueda.
14. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que cada una de las al menos una de la sección (212) de órdenes de ejecución de nivel superior, sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior, y sección (214) de ejecución, determina la información a transmitir a una sección situada en un nivel más bajo que el de cada una de dicha sección mencionada, basándose en la información recibida de una sección situada en un nivel más alto que el de cada una de dicha sección mencionada, mediante el uso de un modelo que describe al menos uno del movimiento del vehículo y del movimiento de la rueda del vehículo, y corrige el modelo basándose en un error en la información transmitida a la sección situada en un nivel más bajo que el de cada una de dicha sección mencionada.
15. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que:
la sección (214) de ejecución incluye una pluralidad de unidades que están dispuestas en la forma de una jerarquía que tiene una pluralidad de niveles jerárquicos en una dirección desde la sección de órdenes de ejecución de nivel inferior hacia la pluralidad de dispositivos de activación (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82);
la pluralidad de unidades incluye (a) una unidad de distribución (340, 342) que está en un primer nivel como uno de los niveles jerárquicos, cuya unidad de distribución (340, 342) está destinada a distribuir variables controladas mediante las que la pluralidad de dispositivos de activación se van a controlar de manera que obtengan la segunda magnitud nominal de estado de vehículo suministrada desde la sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior, a la pluralidad de dispositivos de activación, y (b) una unidad de control (344) que está en un segundo nivel inferior al primer nivel, cuya unidad de control (344) está destinada a controlar a la pluralidad de dispositivos de activación con el fin de obtener las variables controladas suministradas desde la unidad de distribución (340, 342);
la unidad de distribución incluye (c) una unidad (340) de distribución de nivel superior provista con respecto a todos los de la pluralidad de dispositivos de activación (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82), para distribuir variables controladas mediante las que se van a controlar la pluralidad de dispositivos de activación de manera que obtenga la segunda magnitud nominal (Md, gxd, gyd) de estado de vehículo suministrada desde la sección (212) de órdenes de ejecución de nivel inferior, a todos los de la pluralidad de dispositivos de activación (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) de una manera integrada, (d) una unidad de distribución (342) de nivel inferior provista con respecto a una parte (70, 72, 80) de la pluralidad de dispositivos de activación, para distribuir las variables controladas suministradas desde la unidad de distribución(340) de nivel superior, a la parte (70, 72, 80) de la pluralidad de dispositivos de activación;
la unidad de control (344) incluye una pluralidad de unidades individuales de control, un primer grupo de las cuales se ha provisto en un nivel jerárquico subordinado a la unidad de distribución (342) de nivel inferior con respecto a la parte (70, 72, 80) de la pluralidad de dispositivos de activación, y un segundo grupo de las cuales se ha provisto en un nivel jerárquico subordinado a la unidad de distribución (340) de nivel superior con respecto a los dispositivos de activación restantes (74, 76, 78, 82); y
la unidad de distribución (340) de nivel superior, la unidad de distribución (342) de nivel inferior y la unidad de control (344) realizan funciones particulares asignadas a las unidades respectivas, haciendo que el ordenador ejecute una pluralidad de módulos que son independientes entre sí en la configuración de software.
16. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con la reivindicación 15, en el que:
la pluralidad de dispositivos de activación (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) están clasificados en una pluralidad de grupos que dependen de un tipo de magnitud física que actúa sobre cada elemento del vehículo por cada uno de los dispositivos de activación; y
se ha provisto la unidad de distribución (342) de nivel inferior con respecto al menos a uno de la pluralidad de grupos cada uno de los cuales contiene uno o más dispositivos de activación.
17. El sistema de control integrado de movimiento de vehículo de acuerdo con las reivindicaciones 15 ó 16, en el que:
la pluralidad de dispositivos de activación incluye una pluralidad de dispositivos de activación relacionados con las ruedas que controlan al menos una fuerza longitudinal y una fuerza lateral, de entre una fuerza longitudinal, una fuerza lateral y una fuerza vertical de una rueda del vehículo; y
la unidad de distribución (340) de nivel superior distribuye las variables controladas a la pluralidad de dispositivos de activación relacionados con las ruedas de tal manera que incluyen al menos un componente de fuerza longitudinal relacionado con la fuerza longitudinal y un componente de fuerza lateral relacionado con la fuerza lateral, de entre el componente de fuerza longitudinal, el componente de fuerza lateral, y un componente de fuerza vertical relacionado con la fuerza vertical.
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