ES2320003T3 - Sistema de control integrado de vehiculo. - Google Patents

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ES2320003T3 ES04807325T ES04807325T ES2320003T3 ES 2320003 T3 ES2320003 T3 ES 2320003T3 ES 04807325 T ES04807325 T ES 04807325T ES 04807325 T ES04807325 T ES 04807325T ES 2320003 T3 ES2320003 T3 ES 2320003T3
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Yoshiyuki c/o TOYOTA JIDOSHA K. K. HASHIMOTO
Masanori c/o TOYOTA JIDOSHA K. K. HIROSE
Hirotada c/o TOYOTA JIDOSHA K. K. OTAKE
Hideki c/o TOYOTA JIDOSHA K. K. TAKAMATSU
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Abstract

Un sistema de control integrado para el control de un vehículo, que comprende al menos tres subsistemas, que funcionan de forma autónoma y paralela, y que puede prescindir de un sistema jerárquico para un nivel más alto que dicho subsistema, comprendiendo dicho sistema de control integrado medios de detección para detectar y almacenar información referente a un estado del vehículo, en el que un primer subsistema de dichos subsistemas proporcionan una función de control básico y comprende primeros medios de solicitud para calcular una primera cantidad de control basada en al menos parte de la información detectada recibida desde los medios de detección, primeros medios de arbitraje para arbitrar dicha primera cantidad de control recibida desde dichos primeros medios de solicitud y al menos una segunda cantidad de control recibida desde unos segundos medios de arbitraje de un segundo subsistema de dichos subsistemas, y medios de salida para controlar un actuador del vehículo sobre la base del resultado de arbitraje de dichos primeros medios de arbitraje, en el que dicho segundo subsistema proporciona una función de estabilización de control y comprende unos segundos medios de solicitud para calcular una tercera cantidad de control basada en al menos parte de la información detectada recibida desde los medios de detección, y dichos segundos medios de arbitraje para arbitrar dicha tercera cantidad de control y una cuarta cantidad de control recibida desde una tercera unidad de arbitraje de un tercer subsistema de dichos subsistemas con el fin de emitir la segunda cantidad de control a los medios de arbitraje de dicho primer subsistema, en el que dicho tercer subsistema proporciona una función de soporte de accionamiento, y comprende unos terceros medios de solicitud para calcular una quinta cantidad de control basada en al menos parte de la información detectada recibida desde los medios de detección, y dichos terceros medios de arbitraje para arbitrar dicha quinta cantidad de control recibida desde los terceros medios de solicitud con el fin de emitir la cuarta cantidad de control a los segundos medios de arbitraje de dicho segundo subsistema.

Description

Sistema de control integrado de vehículo.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un sistema para controlar una pluralidad de actuadores incorporados en un vehículo, y más concretamente, a un sistema que controla de una forma integrada una pluralidad de actuadores con la posibilidad de interferencia mutua.
Técnica anterior
Ha aumentado la tendencia en los últimos años de incorporar muchos tipos de dispositivos de control de movimiento en el mismo vehículo para controlar el movimiento del vehículo. El efecto producido por cada uno de los diferentes tipos de dispositivos de control de movimiento puede no siempre se presenta de manera independiente de otro en el vehículo. Existe una posibilidad de mutua interferencia. Por tanto, es importante organizar suficientemente la interacción y coordinación entre los respectivos dispositivos de control de movimiento en el desarrollo del vehículo que incorpora una pluralidad de tipos de dispositivos de control de movimiento.
Por ejemplo, cuando se requiere incorporar una pluralidad de tipos de dispositivos de control de movimiento en un vehículo en la etapa de desarrollo de un vehículo, es posible desarrollar respectivos dispositivos de control de movimiento independientes entre sí, y después llevar a cabo la interacción y coordinación entre los respectivos dispositivos de control de movimiento de manera suplementaria o adicional.
En el caso de desarrollar una pluralidad de tipos de dispositivos de control de movimiento de la manera anteriormente mencionada, la organización de la interacción y coordinación entre los respectivos dispositivos de control de movimiento requiere mucho tiempo y esfuerzo.
Con referencia al esquema de incorporación de una pluralidad de tipos de dispositivos de control de movimiento, se conoce el esquema de compartir el mismo actuador entre los dispositivos de control de movimiento. Este esquema supone el problema de cómo resolver la contención entre la pluralidad de dispositivos de control de movimiento, cuando se requiera accionar el mismo actuador al mismo tiempo.
En el caso anteriormente mencionado en el que va a ser organizada la interacción entre una pluralidad de dispositivos de control de movimiento de una manera suplementaria o adicional después de que los dispositivos de control de movimiento sean desarrollados independientemente unos de otros, es difícil resolver el problema expuesto anteriormente de forma experta. En la práctica, el problema se puede resolver sólo seleccionando uno apropiado de la pluralidad de dispositivos de control de movimiento con prioridad sobre los otros, y dedicar el actuador sólo al dispositivo de control de movimiento seleccionado.
Una solución referida al problema expuesto anteriormente es un vehículo que incorpora una pluralidad de actuadores para accionar un vehículo dentro del comportamiento deseado se expone de las siguientes publicaciones.
La Patente Japonesa Abierta a Inspección Nº 5-85228 (Documento 1) que corresponde al documento EP 507 072 A, expone un sistema de control electrónico de un vehículo que puede reducir el tiempo necesario para el desarrollo, y que puede mejorar la fiabilidad, utilidad y viabilidad de mantenimiento del vehículo. Este sistema de control electrónico incluye elementos que actúan conjuntamente para realizar tareas de control referentes a la potencia del motor, potencia de accionamiento y operación de frenado, y elementos para coordinar la acción conjunta de los elementos para efectuar el control del rendimiento de funcionamiento del vehículo de motor en correspondencia con una solicitud del conductor. Los respectivos elementos están dispuestos en forma de una pluralidad de niveles jerárquicos. Al menos uno de los elementos de coordinación del nivel jerárquico está adaptado para actuar sobre el elemento del siguiente nivel jerárquico cuando se traduce la solicitud del conductor en un rendimiento de funcionamiento correspondiente del vehículo de motor, actuando por tanto sobre un sistema dado previamente del sistema de conductor-vehículo mientras que se proporciona el rendimiento requerido por el nivel jerárquico para este sistema subordinado.
Organizando todo el sistema en una configuración jerárquica de acuerdo con este sistema de control electrónico para un vehículo, se puede transportar una instrucción sólo en la dirección desde un nivel superior hasta un nivel inferior. La instrucción para ejecutar la solicitud del conductor es transmitida en esta dirección. Por consiguiente, se consigue una estructura comprensible de elementos independientes entre sí. La vinculación de los sistemas individuales se puede reducir en un nivel considerable. La independencia de los respectivos elementos permite que los elementos individuales sean desarrollados al mismo tiempo. Por lo tanto, cada elemento se puede desarrollar de acuerdo con un objeto predeterminado. Sólo se deben tener en cuenta unas pocas interfaces con respecto al nivel jerárquico más alto y un número pequeño de interfaces para el nivel jerárquico inferior. Por consiguiente, se puede conseguir la optimización del conjunto conductor y sistema de control electrónico del vehículo con respecto al consumo de energía, compatibilidad ambiental, seguridad y comodidad. Como resultado, se puede proporcionar un sistema de control electrónico de vehículo, que permite la reducción del tiempo de desarrollo, y mejora la fiabilidad, utilidad y viabilidad de mantenimiento del vehículo.
La Patente Japonesa Abierta a Inspección Nº 2003-191774 (documento 2) que corresponde al documento WO 0305968 A expone un dispositivo de control de movimiento de vehículo de tipo integrado para un vehículo que controla una pluralidad de actuadores de una manera integrada para realizar el control de movimiento de una pluralidad de diferentes tipos en un vehículo, por lo que la estructura jerárquica se optimiza desde el punto de vista de la utilización práctica. Este dispositivo de control de movimiento de vehículo integrado controla una pluralidad de actuadores de una manera integrada a través de un ordenador sobre la base de la información referida para conducir un vehículo por un conductor para ejecutar una pluralidad de tipos de controles de movimiento de vehículo para el vehículo. Al menos la configuración de software entre la configuración de hardware y la configuración de software incluye una pluralidad de elementos organizados en una jerarquía en una dirección desde el conductor hacia la pluralidad de actuadores. La pluralidad de elementos incluye: (a) una unidad de control que determina la cantidad objetivo de estado de vehículo sobre la base de la información referencia al accionamiento en el nivel más alto; y (b) una unidad de ejecución que recibe la cantidad de estado de vehículo objetivo en forma de instrucción desde la unidad de control para ejecutar la instrucción recibida a través de al menos una de la pluralidad de actuadores en el nivel inferior. La unidad de control incluye una unidad de control de nivel superior y una unidad de control de nivel inferior, cada una emitiendo una instrucción para controlar la pluralidad de actuadores de una manera integrada. La unidad de control determina una primera cantidad de estado de vehículo objetivo sobre la base de la información referente al accionamiento sin tener en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo y suministra la cantidad de estado de vehículo objetivo determinada a la unidad de control del nivel inferior. La unidad de control del nivel inferior determina la segunda cantidad de estado de vehículo objetivo sobre la base de la primera cantidad de estado de vehículo objetivo recibida desde la unidad de control del nivel superior, teniendo en cuenta el comportamiento dinámico del vehículo, y suministra la segunda cantidad de estado de vehículo objetivo determinada a la unidad de ejecución. Cada unidad de control del nivel superior, unidad de control del nivel inferior, y la unidad de ejecución hace que el ordenador ejecute una pluralidad de módulos independientes entre sí sobra la configuración de software para realizar funciones únicas de la misma.
De acuerdo con este dispositivo de control de movimiento de tipo integrado, al menos la configuración de software entre la configuración de hardware y la configuración de software está organizada en una estructura jerárquica de amera que incluye: (a) una unidad de control que determina una cantidad de estado de vehículo objetivo sobre la base de la información referente al accionamiento en el nivel más elevado en la dirección desde el conductor hacia la pluralidad de actuadores; y (b) una unidad de ejecución que recibe la cantidad de estado de vehículo objetivo determinada como una instrucción desde la unidad de control para ejecutar la instrucción recibida a través de al menos uno de la pluralidad da actuadores en el nivel inferior. En otras palabras, al menos la configuración de software se organiza en niveles jerárquicos de manera que la unidad de control y la unidad de ejecución están separadas una de la otra en este dispositivo de control de movimiento de vehículo. Dado que la unidad de control y la unidad de ejecución son independientes una de otra desde la perspectiva de configuración de software, las respectivas etapas de desarrollo, diseño, modificación del diseño, depuración y similares se pueden efectuar sin influir una en la otra. Las respectivas etapas se pueden realizar el mismo tiempo una de otra. Como resultado, el periodo de la etapa de trabajo necesario para toda la configuración del software se ha acortado fácilmente por el dispositivo de control de movimiento de vehículo integrado.
El sistema de control electrónico para un vehículo expuesto en el Documento 1 tiene la desventaja de que la capacidad de control total del vehículo se ve degradada en el caso de fallo del sistema en el nivel jerárquico superior ya que todo el sistema emplea una estructura jerárquica.
El dispositivo de control de movimiento de vehículo de tipo integrado expuesto en el Documento 2 expone especialmente la estructura jerárquica del Documento 1, y está dirigido a la optimización de la estructura jerárquica desde el punto de vista de la utilización. Especialmente, la configuración de software está dividida en al menos una unidad de control y una unidad de ejecución, independientes entre sí en el nivel jerárquico. Aunque este dispositivo de control de movimiento de vehículo de tipo integrado es ventajoso desde el punto de vista del procesador concurrente del desarrollo por medio de la independencia del mismo, la cuestión de depender del concepto básico de jerarquía no está todavía resuelto.
El Documento US 2002/016659 A1 se refiere a un sistema de control de vehículo, en el que cuando en el ECU de motor, ATECU o ECU de freno se produce información importante requiere una respuesta urgente de cualquiera de los otros ECUs, la información importante es transmitida directamente al ECU correspondiente a través de una línea de comunicación de información importante sin pasar a través del gestor de ECU. Por consiguiente, unos medios de control en el ECU reciben la información importante e inmediatamente controlan el componente correspondiente sobre la base de la información importante.
En Harata y Otros: "A simplified serial communication network within a vehicle" IEEE, 1 de Mayo de 1989, páginas 437-442, se propone una red de comunicación en serie que está diseñada para realizar control en tiempo real en un sistema de función distribuido dentro de un vehículo. La red tiene una estructura jerárquica, en la que cada grupo que consta, por ejemplo de un sistema de control de motor, un sistema de control de freno, y un sistema de panel de instrumentos, está conectado uno a otro mediante una red de comunicación de nivel más alto que tiene una estructura de tipo anillo.
El Documento GB-A-2 318 106 se refiere al control de un tren de accionamiento de un vehículo de motor como respuesta a las condiciones ambientales. Para realizar el control, la posición del pedal del acelerador se interpreta como un par real o un par de engranaje inicial que desea el conductor y junto con la posición del pedal del freno se utiliza para calcular los parámetros de control central para las fuentes de accionamiento y unidades de deceleración del tren de accionamiento. Los datos sobre la carga ambiental local se tiene en cuenta de manera que un modo de accionamiento del vehículo de motor que está adaptado a las respectivas condiciones ambientales actuales se establece y se indica al conductor. A no ser que el conductor rechace este modo de accionamiento por razones especiales, se realiza automáticamente.
Descripción de la invención
A la vista de lo anterior, un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de control integrado de vehículo que tenga la facultad de seguridad contra fallos mejorada y capaz de adaptarse fácilmente a la adición de una función de control de vehículo sin formar un sistema que genera un objetivo de control de un vehículo en un lugar.
Este objeto se consigue mediante las características de la reivindicación independiente.
Las reivindicaciones dependientes están dirigidas a las realizaciones preferidas de la invención.
De acuerdo con la invención el control se consigue de una manera descentralizada sin establecer una unidad maestra, y la facultad de seguridad contra fallos se puede mejorar. Además, por medio del funcionamiento autónomo, el desarrollo se permite sobre la base de cada unidad de control y unidad de procesamiento.
En el caso en el que sea añadida una función de soporte de accionamiento nueva, la nueva función (por ejemplo, un sistema de soporte de accionamiento (DSS) tal como un control de crucero y/o sistema de control de movimiento de vehículo (VDM: Gestor de Dinámicas de Vehículo) se puede realizar solamente añadiendo un nuevo subsistema a los otros subsistemas y transmitiendo la información requerida entre el nuevo subsistema y el subsistema ya existente a través de la unidad de comunicación. Como resultado, se puede proporcionar un sistema de control integrado de vehículo que tenga la faculta de seguridad contra fallos mejorada y capaz de adaptarse fácilmente a la adición de una función de control de vehículo sin formar un subsistema que genere un objetivo de control de un vehículo en un lugar. También, cuando una nueva función o similar se añade, la nueva función se puede realizar solamente añadiendo un subsistema. En tal caso, se puede añadir fácilmente un subsistema conectando los subsistemas entre sí a través de la unidad de comunicación del subsistema para transmitir la información requerida. Incluso en el caso de que uno (por ejemplo el subsistema de soporte de accionamiento de nivel elevado) de vuelva inoperativo, el funcionamiento básico del vehículo se puede mantener mientas que los otros tres subsistemas (subsistema de control de sistema de accionamiento, subsistema de control de sistema de freno y subsistema de control de sistema de dirección) estén en funcionamiento dado que los subsistemas funcionan de forma autónoma y paralela entre sí. Como resultado, se puede proporcionar un sistema de control integrado de vehículo que tiene la facultad de seguridad contra fallos mejorada y es capaz de adaptarse fácilmente a la adición de una función de control de vehículo sin formar un sistema que genere un objetivo de control de un vehículo en un lugar.
Más preferiblemente, la unidad de arbitraje determina la prioridad de información.
En el caso en el que la información sea recibida desde una pluralidad de subsistemas cuando un objetivo de control se vaya a generar en, por ejemplo, el subsistema de control de sistema de accionamiento de acuerdo con la presente invención, la prioridad se determina para aquella información referida a un valor de objetivo de control basada en un nivel de manejo del pedal del acelerador y la información recibida se va a dar prioridad (incluyendo en caso en el que la información es además recibida desde otro subsistema). Dado que el objetivo de control se genera sobre la base de la prioridad determinada, la determinación apropiada se puede realizar como la información requerida para generar un objetivo de control de accionamiento sobre la base del nivel de manejo del acelerador por el conductor y la información requerida para generar un objetivo de control de accionamiento recibido desde el subsistema de soporte de accionamiento de nivel alto al que se va dar prioridad.
Más preferiblemente, la unidad de arbitraje corrige la información.
De acuerdo con la presente invención, para los fines de arbitraje entre la información detectada (abertura de pedal del acelerador y/o abertura del pedal del freno) y la información recibida desde otro subsistema, el valor de objetivo de control se puede corregir mediante un funcionamiento ponderado, por ejemplo, para generar un objetivo de control.
Más preferiblemente, la unidad de arbitraje procesa la información.
De acuerdo con la presente invención, la información tal como el grado de riesgo, se puede procesar para ser emitida a otros subsistemas de manera que la información detectada (coeficiente de rozamiento de la carretera) se puede utilizar en otros subsistemas para el arbitraje. En el otro subsistema que recibe tal información, la información se puede utilizar para la generación de un objetivo de control sin procesar la misma.
Más preferiblemente, el subsistema incluye un subsistema de control de sistema de accionamiento, un subsistema de control de sistema de freno, y un subsistema de control de sistema de dirección.
De acuerdo con la presente invención, subsistema de control de sistema de accionamiento correspondiente a un funcionamiento "de avance" esto es el funcionamiento básico del vehículo, el subsistema de control de sistema de freno correspondiente a un funcionamiento de "parada", y el subsistema de control de sistema de dirección correspondiente a un funcionamiento de "giro" están configurados de manera que pueden funcionar de manera autónoma y paralelos entre sí. Adicionalmente, en el caso en el que un sistema de soporte de accionamiento de un nivel más alto vaya a ser realizado, sólo una unidad de funcionamiento que realiza un sistema de soporte de accionamiento de nivel elevado se va añadir a estos subsistemas.
Más preferiblemente, el subsistema incluye un subsistema de crucero automático que controla el vehículo para desplazamiento de crucero automático o crucero pseudo automático de un vehículo.
De acuerdo con la presente invención, un subsistema de crucero automático se añade, además de los tres subsistemas básicos (subsistema de control de sistema de accionamiento, subsistema de control de sistema de freno y subsistema de control de sistema de dirección). Dado que los tres subsistemas básicos así como el subsistema de crucero automático funcionan de forma autónoma y en paralelo, se permite el desarrollo independientemente, y se puede añadir una función fácilmente. Tal función añadida facilita la modificación de los contenidos para cada tipo de vehículo. La función de crucero pseudo-automático incluye funciones de acuerdo con el crucero automático tales como la función de control de crucero, la función de ayuda para mantenerse en el carril, y similares.
Más preferiblemente, el subsistema incluye un subsistema de estabilización dinámico que controla el vehículo para la estabilización del estado del comportamiento del vehículo.
De acuerdo con la presente invención, el estado el comportamiento del vehículo es detectado a través de diversos sensores instalados en el vehículo. Por ejemplo, el estado del comportamiento del vehículo incluye la aceleración en la dirección longitudinal o en la dirección lateral del vehículo. Cuando la tendencia de deslizamiento del vehículo es detectada por el coeficiente de fricción de la carretera, el subsistema de estabilización dinámico genera información referida a un valor de objetivo de control para evitar el deslizamiento del vehículo. Tras la recepción de esta información generada en el subsistema de control de sistema de accionamiento, la unidad de arbitraje da prioridad y emplea la información recibida en lugar del nivel del pedal del acelerador manejado por el conductor. Por lo tanto, un sistema de control para la estabilización de un vehículo se puede configurar fácilmente en comparación con el manejo realizado por el conductor.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una vista en planta de un vehículo en el que está incorporado un sistema de control integrado de vehículo de la realización de la presente invención.
La Fig. 2 es un diagrama esquemático de una configuración de control del sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con la realización de la presente invención.
Las Figs. 3-5 representan una configuración de implementación del sistema de control integrado de vehículo de la realización de la presente invención (primer diagrama).
Las Figs. 6-7 son cartas de flujo que representan una configuración de control de un programa ejecutado en un subsistema 3 de la Fig. 3.
Las Figs. 8-9 son cartas de flujo que representan una configuración de control de un programa ejecutado por un subsistema 2 de la Fig. 4.
Las Figs. 10-12 son cartas de flujo que representan una configuración de control de un programa ejecutado en un subsistema 1 de la Fig. 5.
La Fig. 13 es un diagrama esquemático que representa otra configuración de un sistema de control integrado de vehículo que no forma parte de la invención.
Las Figs. 14-16 representan una configuración de implementación del sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con la Fig. 13.
Mejor modo de realizar la invención
La realización de la presente invención se describirá a continuación con referencia a los dibujos. Los mismos elementos tienen los mismos caracteres de referencia y su designación y función también son idénticas. Por lo tanto, no se repetirá la descripción detallada de los mismos.
Haciendo referencia al diagrama de bloques de la Fig. 1, un sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con una realización de la presente invención tiene un motor de combustión interna incorporado en un vehículo como fuente de potencia de accionamiento. La fuente de potencia de accionamiento no está restringida a un motor de combustión interna, y puede ser sólo un motor eléctrico, o una combinación de un motor de combustión y un motor eléctrico. La fuente de potencia del motor eléctrico puede ser una batería secundaria o una celda.
El vehículo incluye ruedas 100 en la parte delantera y trasera de los respectivos lados. En la Fig. 1 "FL" designa una rueda delantera izquierda, "FR" designa una rueda delantera derecha, "RL" indica una rueda trasera izquierda, y "RR" indica una rueda trasera derecha.
El vehículo incorpora un motor 140 como fuente de potencia. El estado de funcionamiento del motor 140 es eléctricamente controlado de acuerdo con la cantidad de nivel por el que el pedal del acelerador (que es un ejemplo de un miembro accionado por el conductor referido al accionamiento del vehículo) es manejado por el conductor. El estado de funcionamiento del motor 140 es controlado automáticamente, si es necesario, independientemente del manejo del pedal del acelerador 200 por el conductor (en lo que sigue referida como "operación de accionamiento" o "operación de aceleración").
El control eléctrico del motor 140 se puede realizar, por ejemplo, controlando un ángulo de abertura (esto es, una abertura de acelerador) de una válvula de acelerador dispuesta en una entrada de colector de motor 140, o controlando eléctricamente la cantidad de combustible inyectado en la cámara de combustión del motor 140.
El vehículo de la presente realización es un vehículo de tracción trasera en el cual las ruedas delanteras derecha e izquierda son ruedas accionadas y las ruedas traseras derecha e izquierda son ruedas de accionamiento. El motor 140 está conectado a cada una de las ruedas traseras a través de un convertidor de par 220, una transmisión 240, un eje propulsor 260 y una unidad de engranajes diferencial 280 así como un árbol de accionamiento 300 que gira con cada rueda trasera, todo representado para fines de descripción. El convertidor de par 220, la transmisión 240, el árbol impulsor 260 y el engranaje diferencias 280 son elementos de transmisión de potencia que son comunes a las ruedas traseras derecha e izquierda.
La transmisión 240 incluye una transmisión automática que no se muestra. Esta transmisión automática controla eléctricamente la relación de engranaje a la que cambia la velocidad de giro del motor 140 a la velocidad de rotación de un árbol de salida de transmisión 240.
El vehículo incluye además un volante 440 adaptado para ser girado por el conductor. Un dispositivo de aplicación de fuerza de reacción de dirección 480 aplica una fuerza de reacción de dirección correspondiente a un manejo de giro por el conductor (a continuación referida como "dirección") al volante 440. El nivel de fuerza de reacción de dirección se puede controlar eléctricamente.
La dirección de las ruedas derecha e izquierda, es decir, el ángulo de dirección de la rueda delantera es eléctricamente alterado por el dispositivo de dirección delantero 500. El dispositivo de dirección delantero 50 controla el ángulo de dirección de la rueda delantera sobre la base del ángulo, o ángulo del volante, mediante el cual el volante 440 es girado por el conductor. El ángulo de dirección delantero-trasero es controlado automáticamente, como sea necesario, independientemente de la operación de giro. En otras palabras, el volante 440 está mecánicamente asilado de las ruedas delanteras derecha e izquierda. La dirección de las ruedas derecha e izquierda, es decir, el ángulo de dirección de la rueda trasera es eléctricamente alterado por el dispositivo de dirección trasero 520, de manera similar al ángulo de dirección de la rueda delantera.
Cada rueda 100 está provista de un freno 560 que es accionado de manera que limita la rotación. Cada freno 560 está eléctricamente controlado de acuerdo con la cantidad de pedal de freno accionada 580 (que es un ejemplo de un número operado por el conductor referido al freno del vehículo), y también controlado individualmente para cada rueda 100 automáticamente.
En el presente vehículo, cada rueda 100 está suspendida del cuerpo el vehículo (no mostrado) a través de cada suspensión 620. Las características de suspensión de la respectiva suspensión 620 se pueden controlar eléctricamente de manera individual.
Los elementos que constituyen el vehículo expuesto anteriormente incluyen un actuador aplicado para ser accionado de manera que active eléctricamente los respectivos elementos como sigue:
(1) un actuador para controlar eléctricamente el motor 140;
(2) un actuador para controlar eléctricamente la transmisión 240;
(3) un actuador para controlar eléctricamente el dispositivo de aplicación de fuerza de reacción de dirección 480;
(4) un actuador para controlar eléctricamente el dispositivo de dirección delantero 500;
(5) un actuador para controlar eléctricamente el dispositivo de dirección trasero 520;
(6) una pluralidad de actuadores previstos en asociación con los respectivos frenos 560 para controlar eléctricamente el par de freno aplicado a cada rueda por el correspondiente freno 560 individualmente;
(7) una pluralidad de actuadores dispuestos en asociación con las respectivas suspensiones 620 para controlar eléctricamente las características de suspensión de una suspensión correspondiente 620 de manera individual.
Como se muestra en la Fig. 1 el sistema de control integrado de vehículo está incorporado en un vehículo que tiene conectada la pluralidad de actuadores anteriormente mencionada. El dispositivo de control de movimiento es activado por la potencia eléctrica suministrada desde una batería no mostrada (que es un ejemplo de suministro de potencia de vehículo).
Adicionalmente, un dispositivo de aplicación de fuerza de reacción de pedal de acelerador puede estar dispuesto para el pedal del acelerador 200. En este caso, va a estar provisto un actuador para controlar eléctricamente tal dispositivo de aplicación de fuerza de reacción de pedal de acelerador.
La Fig. 2 es un diagrama esquemático de una configuración de control del sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con la presente realización. El sistema de control integrado de vehículo está formado a partir de un subsistema 1 (función de control básico) que incluye un subsistema de control de sistema de accionamiento correspondiente a un funcionamiento de "de avance" que es el funcionamiento básico del vehículo, un subsistema de control de sistema de freno correspondiente a un funcionamiento de "parada" y un subsistema de control de sistema de dirección correspondiente a un funcionamiento de "giro", un subsistema 2 (función de control de estabilización de un vehículo) que proporciona control de movimiento dinámico y similar de un vehículo tal como un VDM, y un subsistema 3 (función de soporte de accionamiento) para un soporte de accionamiento de vehículo tal como un DSS.
En el subsistema de control de sistema de accionamiento del subsistema 1, se genera un objetivo de control del sistema de accionamiento correspondiente a un manejo del conductor tal como un manejo de pedal de acelerador, utilizando un modelo de conductor de accionamiento básico en un manejo de pedal de acelerador y/o manejo de modo manual que es la solicitud del conductor detectada, mediante el cual se controla un actuador.
En una unidad de solicitud del subsistema de control de sistema de accionamiento, es analizada una señal de entrada procedente de un sensor que detecta una abertura de pedal de acelerador y similar del conductor utilizando un modelo básico de accionamiento para calcular una aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DRV0). En la unidad de arbitraje del subsistema de control de sistema de accionamiento, un par de accionamiento de objetivo \taux* (DRV0) se calcula a partir de la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DRV0). En esta unidad de arbitraje, el arbitraje se conduce entre el par de accionamiento de objetivo \taux* (DRV0) y la entra de información del subsistema 2 (par de accionamiento de objetivo \taux* (DRV0)) para seleccionar cualquiera o conducir la operación sobre la base de ambos valores, mediante la cual se calcula un par de accionamiento de objetivo \taux* (DRV). El actuador del motor 100 y/o el actuador de la transmisión 240 se controlan de manera que se desarrolle este par de accionamiento de objetivo \taux* (DRV).
En el subsistema de control de sistema de freno del subsistema 1, se genera un objetivo de control de sistema de freno que corresponde al manejo del conductor tal como el manejo del pedal del freno, utilizando un modelo de conductor básico de freno, sobre la base del manejo del pedal de freno que es la solicitud del conductor detectada, mediante la cual se controla un actuador.
En la unidad de solicitud del subsistema de control de sistema de freno, una señal de entrada procedente de un sensor que detecta la abertura del pedal de freno o similar del un conductor es analizada utilizando un modelo básico de freno para calcular una aceleración longitudinal de objetivo Gx* (BRKO). En la unidad de arbitraje del subsistema de control de sistema de freno, un par de accionamiento de objetivo \taux* (BRKO) se calcula a partir de la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (BRKO).
En esta unidad de arbitraje, el arbitraje es conducido entre el par de accionamiento de objetivo \taux* (BRKO) y la entrada de información del subsistema 2 (par de accionamiento de objetivo \taux* (BRK)) para seleccionar cualquiera conducir la operación sobre la base de ambos valores para calcular el par de accionamiento de objetivo \taux* (BRK). El actuador del freno 560 es controlado de manera que se desarrolle el par de accionamiento de objetivo \taux* (BRK).
En el subsistema de control del sistema de dirección del subsistema 1, un objetivo de control del sistema de dirección correspondiente al manejo del conductor tal como el manejo de dirección es generado utilizando un modelo de conductor básico de dirección sobre el manejo de dirección que es la solicitud del conductor detectada, mediante la cual es controlado un actuador.
En la unidad de solicitud del subsistema de control del sistema de dirección, se analiza una señal de entrada procedente de un sensor que detecta un ángulo de manejo de dirección del conductor, utilizando un modelo basado de dirección para calcular un ángulo de neumático de objetivo. En la unidad de arbitraje del subsistema de control de sistema de dirección, el arbitraje es conducido entre el ángulo de neumático de objetivo y la entrada de información procedente del subsistema 2 (ángulo de neumático \Delta) para seleccionar cualquiera o conducir la operación sobre la base de ambos valores para calcular el ángulo de neumático de objetivo. Los actuadores del dispositivo de dirección delantero 500 y el dispositivo de dirección trasero 520 están controlados de manera que se desarrolle este ángulo de neumático de objetivo.
En el subsistema 1 expuesto anteriormente, la información es emitida al subsistema 2 y el subsistema 3. Por ejemplo, la información que representa la intención del conductor es emitida desde el modelo de conductor básico de accionamiento, modelo de conductor básico de freno y modelo de conductor básico de dirección hasta la unidad de solicitud del subsistema 3. Adicionalmente, la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DRVO), la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (BRKO), y el ángulo de neumático que son respectivas salidas del modelo de conductor básico de accionamiento, modelo de conductor básico de freno, y modelo de conductor básico de dirección son proporcionadas a la unidad de arbitraje del subsistema 2. La disponibilidad de accionamiento y la disponibilidad de freno son emitidas desde la unidad de arbitraje del subsistema de control del sistema de accionamiento y la unidad de arbitraje del subsistema de control de sistema de freno, respectivamente, a la unidad de arbitraje del subsistema 2.
Diversos tipos de información incluyendo la información del manejo del conductor en el subsistema 1 están almacenada como información compartida (también referida como "señal compartida"). La información compartida incluye el régimen de cabeceo \gamma, velocidad del vehículo en la dirección longitudinal Vx, aceleración longitudinal Gx, aceleración lateral Gy, coeficiente de rozamiento de la carretera \mu, y similares. Esta información compartida es introducida en las unidades de solicitud de los subsistemas 1-3.
El subsistema 2 realiza la función para estabilizar el estado de movimiento del vehículo. Estos subsistema 2 y subsistema 3 que serán descritos más tarde realizan la función añadida a la función de control de vehículo básico del subsistema 1 expuesto anteriormente.
El subsistema 2 incluye un modelo de conductor de aceleración longitudinal basado en la dirección y en un modelo de conductor de dirección en la unidad de solicitud. La información compartida y la entrada de ángulo de neumático del subsistema 1 (el ángulo de neumático calculado por el modelo de conductor de dirección básico del subsistema de control de sistema de dirección) son analizados utilizando el modelo de conductor de aceleración longitudinal basado en la dirección para calcular una aceleración longitudinal de objetivo Gx*. Además, la información compartida y la entrada de ángulo de neumático desde el subsistema 1 (el ángulo de neumático calculado por el modelo de conductor básico de dirección del subsistema de control de sistema de dirección) son analizadas utilizando el modelo de conductor de dirección para calcular la aceleración lateral de objetivo Gy* y el régimen de cabeceo objetivo \gamma*. La información calculada en la unidad de solicitud del subsistema 2 es introducida en la unidad de arbitraje.
La unidad de arbitraje del subsistema 2 incluye una unidad de procesamiento de arbitraje, una unidad de arbitraje de 3 grados de libertad, una unidad de determinación de estado de la carretera, una unidad de restricción y conversión basada en el estado del movimiento, una unidad de distribución de freno-accionamiento-dirección, una unidad de conversión, una unidad de distribución de accionamiento de freno de cuatro ruedas, y una unidad de distribución y conversión.
La unidad de procesamiento de arbitraje conduce un proceso de arbitraje entre la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DSS) que realiza una entrada de función de soporte de accionamiento desde la unidad de arbitraje del subsistema 3, la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DRVO) calculada por el modelo de conductor básicos de accionamiento del subsistema de control del sistema de accionamiento del subsistema 1, y la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (BRKO) calculada por el modelo de conductor básico de freno del subsistema de control de sistema de freno del subsistema 1. En esta etapa, la entrada de disponibilidad desde la unidad de arbitraje del subsistema de control de sistema de accionamiento del subsistema 1 y la entrada de disponibilidad de la unidad de arbitraje del subsistema de control de sistema de freno del subsistema 1 son utilizadas. Como resultado del arbitraje en la unidad de procesado de arbitraje, la aceleración longitudinal de objetivo GxO* se proporciona a la unidad de arbitraje de 3 grados de libertad. Además, la disponibilidad G longitudinal es emitida a la unidad de solicitud del subsistema 3.
La unidad de arbitraje de 3 grados de libertad conduce un proceso de arbitraje entre la aceleración longitudinal de objetivo Gxl* desde la unidad de solicitud, la aceleración lateral de objetivo Gy* y el régimen de cabeceo de objetivo \gamma*, la aceleración longitudinal de objetivo Gx0* desde la unidad de procesamiento de arbitraje, y la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DSS) desde la unidad de arbitraje del subsistema 3. Como resultado del procesamiento por la unidad de arbitraje de 3 grados de libertad, la aceleración longitudinal de objetivo Gx*, la aceleración lateral de objetivo Gy*, el régimen de cabeceo objetivo \gamma*, el ángulo de deslizamiento del cuerpo de objetivo \beta* y el valor de objetivo diferencial dVy* de la velocidad lateral del cuerpo son emitidos a la unidad de restricción y conversión sobre la base del estado de movimiento.
El coeficiente de resistencia a la fricción de la carretera (valor \mu) esto es una de las informaciones compartidas, velocidad de la rueda Vw, y el ángulo de neumático emitidos del modelo de conductor básico de dirección del subsistema de control de sistema de dirección del subsistema 1 son aplicados a la unidad de determinación de estado de la carretera. La operación es ejecutada sobre la base de estos valores de entrada en la unidad de determinación del estado de la carreteara para proporcionar el valor \mu, que es el valor de resistencia de la carretera, a la unidad de restricción y conversión sobre la base del estado del movimiento.
En la unidad de restricción y conversión basada en el estado del movimiento, la operación se ejecuta sobre la base de la aceleración longitudinal de objetivo Gx*, la aceleración lateral de objetivo Gy*, el régimen de cabeceo objetivo \gamma*, el ángulo de deslizamiento del cuerpo de objetivo \beta* y el valor de objetivo diferencial dVy* de la salida de velocidad lateral del cuerpo desde la unidad de arbitraje de 3 grados de libertad, así como la entrada del valor \mu desde la unidad de determinación del estado de la carretera para proporcionar Fx* que es la fuerza en la dirección longitudinal de objetivo, Fy* que es la fuerza en la dirección lateral de objetivo, y el movimiento de objetivo M* alrededor del eje z para la unidad de distribución de freno-accionamiento-dirección. Los límites superior e inferior del valor longitudinal G del movimiento junto con la dirección son emitidos como disponibilidad desde la unidad de restricción y conversión sobre la base del estado del movimiento al subsistema 3.
La unidad de distribución de freno-accionamiento-dirección ejecuta el proceso de distribución entre el sistema de freno, el sistema de accionamiento y el sistema de dirección sobre la base de Fx* que es la fuerza en la dirección longitudinal de objetivo, Fy* que es la fuerza en la dirección lateral de objetivo, y el momento de objetivo M* alrededor del eje z emitida desde la unidad de restricción y conversión sobre la base del estado de movimiento para proporcionar un ángulo\Delta a la unidad de conversión y proporcionar la fuerza longitudinal de objetivo Fx* y el momento de objetivo M* alrededor del eje z a la unidad de distribución de accionamiento de freno de cuatro ruedas. La unidad de distribución de accionamiento de freno de cuatro ruedas ejecuta una operación sobre la base de la fuerza longitudinal de objetivo Fx* y el momento de objetivo M* alrededor del eje z aplicado desde la unidad de distribución de freno-accionamiento-dirección para proporcionar el resultado de la operación a la unidad de distribución y conversión.
El ángulo \Delta emitido desde la unidad de conversión del subsistema 2 es proporcionado a la unidad de arbitraje del subsistema 1. El par de accionamiento de objetivo \taux* (DRV) emitido desde la unidad de distribución y conversión del subsistema 2 es aplicado a la unidad de arbitraje del subsistema de control de sistema de accionamiento del subsistema 1. El par de accionamiento de objetivo \taux* (BRK) emitido desde la unidad de distribución y conversión del subsistema 2 es aplicado a la unidad de arbitraje del subsistema de sistema de freno del subsistema 1.
En el subsistema 3, la información compartida y la información convencional son aplicadas a la unidad de solicitud. Además, la información que representa la intención del conductor es introducida desde el modelo de conductor básico de accionamiento 1. Después de ejecutar el proceso en la unidad de solicitud, la información para realizar el control de crucero adaptado, por ejemplo, se aplica a la unidad de arbitraje sobre la base de la distancia entre los vehículos y similares. La unidad de solicitud del subsistema 3 recibe la disponibilidad G longitudinal aplicada desde la unidad de arbitraje del subsistema 2 y también los límites superior e inferior (disponibilidad) de la G longitudinal del movimiento junto con la dirección desde la unidad de restricción y conversión sobre la base del estado del movimiento del subsistema 2.
De acuerdo con la información emitida desde la unidad de solicitud del subsistema 3, la unidad de arbitraje 3 ejecuta una operación a través de la unidad de soporte de accionamiento y la unidad de control de interrupción. En la unidad de soporte de accionamiento, la aceleración longitudinal Gx* (DSS) emitida desde la unidad de arbitraje del subsistema 2. Además, la aceleración longitudinal Gx* (DSS) es emitida desde la unidad de control de interrupción a la unidad de arbitraje de 3 grados de libertad del subsistema 2. El presente subsistema 3 incluye el controlador de crucero adaptado y similar para realizar el crucero pseudo automático. Este controlador de crucero adoptado está adaptado para mantener una distancia predeterminada del vehículo que circula delante así como para mantener un carril de circulación actual.
Las Figs. 3-5 representan la configuración de implementación del sistema de control integrado de vehículo de la Fig. 2. Específicamente, las Figs. 3, 4 y 5 representan la configuración de implementación del subsistema 3, subsistema 2 y subsistema 1, respectivamente.
Como se muestra en la Fig. 3, el subsistema 3 está implementado para realizar la configuración de control mostrada en la Fig. 2. El árbitro del subsistema 3 recibe una solicitud de Gx y/o consulta de disponibilidad de Gx desde el controlador que ejecuta el control del sistema de accionamiento tal como el controlador de control de crucero.
En el árbitro de la Fig. 3, la instrucción de Gx y la consulta de disponibilidad de Gx que van a ser emitidas al subsistema 2 son calculadas sobre la base de una instrucción de Gx de entrada (Gx_sis1) y disponibilidad de Gx (Gx_disp).
Como se muestra en la Fig. 4 el árbitro del subsistema 2 recibe la solicitud de Gx (Gx_acc1) desde el modelo de conductor de accionamiento sobre la dirección así como la consulta de disponibilidad Gx. El árbitro del subsistema 2 recibe también la solicitud Gy (Gy_acc2) desde el modelo de conductor de dirección, la solicitud \gamma (\gamma_acc), la consulta de disponibilidad Gy (Gy_disp), y la consulta de disponibilidad \gamma (\gamma_disp).
En el árbitro del subsistema 2, la operación se ejecuta sobre la base de la instrucción de Gx y la consulta de disponibilidad de Gx (Gx_disp) emitida desde el subsistema 3, y también la solicitud de Gx, la solicitud Gy, la solicitud \gamma, la solicitud de ángulo de neumático así como la consulta de disponibilidad Gx, la consulta de disponibilidad Gy, y la consulta de disponibilidad \gamma introducidas dentro del subsistema 2 para calcular un valor de instrucción que va ser introducido en el árbitro de accionamiento que es el árbitro del sistema de accionamiento del subsistema 1, al árbitro de freno que es el árbitro del sistema de freno, y el árbitro de dirección que es el árbitro del sistema de dirección.
En esta etapa, la instrucción de par de accionamiento (\taua) y la consulta de disponibilidad de par de accionamiento (\taua_disp) son emitidas desde árbitro de subsistema 2 al árbitro de accionamiento del subsistema 1. La instrucción de par de frenado (\taub) y la consulta de disponibilidad de par de frenado (\taub_disp) son emitidas desde el árbitro de subsistema 2 al árbitro de freno del subsistema 1. La instrucción de ángulo de neumático \Delta y la consulta de disponibilidad de ángulo de neumático (\Delta_disp) son emitidas desde el árbitro del subsistema 2 al árbitro de dirección del subsistema 1.
Como se muestra en la Fig. 5, el subsistema 1 incluye el subsistema del sistema de control de accionamiento, el subsistema del sistema de control de freno, y el subsistema del sistema de control de dirección, como se ha expuesta anteriormente. Los respectivos subsistemas emplean una configuración que incluye un árbitro de accionamiento, un árbitro de freno y un árbitro de dirección.
El árbitro de accionamiento de la Fig. 5 recibe la solicitud de GX (Gx_acc3) y la consulta de disponibilidad de Gx (Gx_disp) desde el modelo de conductor básico de accionamiento así como la solicitud de Gx (Gx_a) y la consulta de disponibilidad de Gx (Gx_disp) desde el árbitro del sistema 2. El árbitro de accionamiento arbitra un valor de objetivo referido al accionamiento sobre la base de la solicitud del conductor aplicada desde el modelo de conductor de accionamiento básico y la información diferente de la solicitud de manejo del conductor aplicada desde el árbitro del subsistema 2 para proporcionar la instrucción de par de accionamiento (\taua_salida) y la consulta de disponibilidad de par de accionamiento (\taua_disp) al controlador de tren de potencia.
En el controlador de tren de potencia, el tren de potencia (motor 100 y transmisión 240) es controlado de manera que el par de accionamiento real es igual a la instrucción de par de accionamiento (\taua_salida). Además, la solicitud de Gx (Gx_a) y la respuesta de disponibilidad de Gx (Gx_disp) son emitidas desde el árbitro para el árbitro del subsistema 2.
El árbitro de freno del subsistema de sistema de control de freno del subsistema 1 recibe la solicitud de Gx y la consulta de disponibilidad de Gx desde el modelo de conductor básico de freno. Además, la instrucción de par de frenado (\taub) y la consulta de disponibilidad de par de frenado (\taub_disp) son emitidas desde el árbitro del subsistema 2 al árbitro de freno. El árbitro de freno conduce el arbitraje sobre la base de la información de entrada de acuerdo con el manejo del conductor y la información distintiva del manejo del conductor para emitir la instrucción de par de frenado (\taub_salida) y la consulta de disponibilidad de par de frenado (\taub_disp) de manera que se realice la instrucción de par de frenado (\taub_salida) emitida desde árbitro de freno. En esta etapa, se controla el freno de rueda. Además, se proporciona control de manera que de incrementa la generación de potencia regenerativa por un generador de motor y similar en el vehículo híbrido. Adicionalmente, la solicitud de Gx (Gx_b) y la respuesta de disponibilidad de Gx (Gx_disp) son emitidas desde el árbitro de freno al árbitro del subsistema 2.
La solicitud de ángulo de neumático y la consulta de disponibilidad de ángulo de neumático son emitidas desde el modelo de conductor básico de dirección al árbitro de dirección del subsistema de sistema de dirección del subsistema 1. Además, la instrucción de ángulo de neumático (\Delta) y la consulta de disponibilidad de ángulo de neumático (\Delta_disp) son emitidas desde el árbitro del subsistema 2 al árbitro de dirección. El árbitro de dirección conduce el arbitraje entre la información de entrada para proporcionar la instrucción de ángulo de neumático (\Delta_salida) y la consulta de disponibilidad de ángulo de neumático (\Delta-disp) para el controlador de dirección. El controlador de dirección controla el ángulo de neumático real de manera que se realiza la instrucción de ángulo de neumático de entrada (\Delta_salida). Además, la solicitud de ángulo de neumático \Delta es emitida desde el árbitro de dirección al árbitro del subsistema 2.
La configuración de control del sistema de control integrado de vehículo expuesto anteriormente y la configuración de control del programa ejecutado en los respectivos subsistemas con la configuración de implementación de los mismos será descrita con referencia a las cartas de flujo.
La Fig. 6 corresponde a una configuración de control de un programa que realiza el controlador de control de crucero del subsistema 3.
En la etapa (etapa abreviada con la letra S aquí) 100, la disponibilidad de Gx (Gx_disp) es introducida desde el árbitro del subsistema 3 al controlador de control de crucero del subsistema 3. En S110, el controlador de control de crucero genera una solicitud de control (Gx_ACC) de control de crucero sobre la base de la disponibilidad de GX de entrada (Gx_disp), la información ambiental, la información compartida y similar. La solicitud de control generada (Gx_ACC) de control de crucero es aplicada al árbitro del subsistema 3.
La Fig. 7 corresponde a una configuración de control de un programa ejecutado en el árbitro del subsistema 3.
En la etapa S200, la solicitud de control (Gx_ACC) del control de crucero es emitida desde el controlador de control de crucero al árbitro de subsistema 3. En S210, otra solicitud de control (solicitud de Gx) es aplicada al árbitro del subsistema 3. En esta etapa la solicitud de control y similares son introducidas desde un sistema de control de evitación de colisión de avance.
En S220, árbitro de subsistema 3 recibe la disponibilidad de Gx (Gx_disp) desde el árbitro del subsistema 2. En S230, el árbitro del subsistema 3 genera la instrucción de Gx (Gx_sist1) a través del proceso de arbitraje de la solicitud de control (Gx_ACC) del control de crucero y otras solicitudes de control (solicitud Gx). En esta etapa, un proceso de arbitraje es ejecutado determinando la prioridad de la solicitud de Gx desde el sistema de evitación de colisión.
El proceso de generación de solicitud de dirección del subsistema 2 será descrito con referencia a la Fig. 8.
En S300, la aceleración lateral del vehículo Gy y cada disponibilidad de régimen de cabeceo \gamma (Gy_disp, \gamma_disp) son emitidas del árbitro del subsistema 2 al modelo de conductor de dirección del subsistema 2. En S310, el modelo de conductor de dirección genera una solicitud de modelo de conductor de dirección (Gy_cond2, \gamma_cond) utilizando un modelo de conductor. La solicitud de conductor de modelo de dirección (Gy_cond2, \gamma_cond) se proporciona al árbitro. La generación de solicitud de dirección en el modelo de conductor de dirección de la Fig. 8 es conducida por un programa es similar al del modelo de conductor de aceleración longitudinal basado en la dirección. Por lo tanto, no se repetirá la descripción detallada de la misma.
La Fig. 9 corresponde a una configuración de control de un programa ejecutado en el árbitro del subsistema 2.
En S400, la instrucción de Gx (Gx_sist1) es emitida desde el subsistema 1 hasta el árbitro del subsistema 2. En S410, la solicitud de modelo de conductor de aceleración longitudinal (Gx_cond1) basada en la dirección es aplicada al árbitro del subsistema 2. En S420 la solicitud de modelo de conductor de dirección (Gy_cond1, \gamma_cond) es emitida desde el modelo de conductor de dirección al árbitro del subsistema 2.
En S430, el par de accionamiento, el par de frenado, y cada disponibilidad del ángulo de neumático (\taua_disp, \taub_disp, \Delta_disp) son emitidos desde los respectivos árbitros del subsistema 1 al árbitro del subsistema 2.
En S440, el árbitro del subsistema 2 ejecuta el proceso de arbitraje entre la instrucción Gx (Gx_sist1), la solicitud de modelo de conductor de aceleración longitudinal (Gx_cond1) y la solicitud de modelo de conductor de dirección (Gy_cond2, \gammacond) y un proceso de operación de estabilización de movimiento de vehículo. Mediante estos procelosos de arbitraje y el proceso de operación de estabilización de movimiento de vehículo, son generadas la solicitud de par de accionamiento (\taua), la solicitud de par de frenado (\taub) y la solicitud de ángulo de neumático (\Delta). La solicitud de par de accionamiento generada (\taua) es emitida al árbitro de accionamiento del subsistema 1. La solicitud de par de frenado generada (\taub) es emitida al árbitro de freno del subsistema 1. La solicitud de ángulo de neumático generada (\Delta) es emitida al árbitro de dirección del subsistema 1.
La Fig. 10 corresponde a una configuración de control de un programa ejecutado en el árbitro de accionamiento del subsistema 1.
En S500, la disponibilidad de Gx (Gx_disp) es emitida desde respectivos árbitros del subsistema 2 al árbitro de accionamiento del subsistema 1. En S510, una solicitud de modelo de conductor de básico de accionamiento (Gx_cond3) es aplicada al árbitro de accionamiento del subsistema 1. Este es emitido desde el modelo de conductor básico de accionamiento del subsistema de sistema de control de accionamiento del subsistema 1 al árbitro de accionamiento.
En S520, el árbitro de accionamiento del subsistema 1 genera una solicitud Gx (Gx_a) que va a ser emitida a los respectivos árbitros del subsistema 2.
En S530, la solicitud de par de accionamiento (\taua) es emitida desde el subsistema 2 al árbitro de accionamiento del subsistema 1. En S540, el árbitro de accionamiento del subsistema 1 genera una solicitud al tren de potencia (\taua_salida) a través del proceso de arbitraje entre la solicitud de modelo de conductor básicos de accionamiento (Gx_cond3) y la solicitud de par de accionamiento (\taua) desde el subsistema 2. La solicitud generada (\taua_salida) es proporcionada al controlador de tren de potencia.
La Fig. 11 corresponde a una configuración de control del proceso de generación de solicitud de dirección ejecutado en el modelo de conductor básico de accionamiento del subsistema 1.
En S600, la disponibilidad de Gx (Gx_disp) es emitida desde el árbitro de accionamiento al modelo de conductor básico de accionamiento. En S610, el modelo de conductor básico de accionamiento genera una solicitud de modelo de conductor de dirección (Gx_cond3) utilizando la disponibilidad de GX de entrada (Gx_disp). La solicitud de modelo de conductor de dirección generada (Gx_cond3) es emitida al árbitro de accionamiento.
La Fig. 12 corresponde a una configuración de control de un programa ejecutado en el controlador de tren de potencia del subsistema 1.
En S700, la instrucción de par de accionamiento (\taua_salida) es emitida desde árbitro de accionamiento al controlador de tren de potencia.
En S710, el árbitro de accionamiento ejecuta el control para realizar una instrucción de par de accionamiento (\taua_salida). En esta etapa, el controlador de tren de potencia controla el motor 140 y la transmisión 140 de manera que la instrucción de par de accionamiento (\taua_salida) es realizada. El sistema de control integrado de vehículo de la presente realización incluye una unidad de solicitud, una unidad de arbitraje, y una unidad de salida como elementos que constituyen el sistema. Además, la diversa información del vehículo es almacenada como información compartida. La unidad de solicitud calcula cada solicitud de control sobre la base de la información compartida. La unidad de arbitraje conduce el arbitraje entre las solicitudes desde una pluralidad de unidades de solicitud en la solicitud desde otro subsistema para integrar las solicitudes eventualmente como una solicitud. La unidad de salida está adaptada para proporcionar una salida a otro subsistema sobre la base de la solicitud procedente de la unidad de arbitraje. La información disponible en las respectivas unidades de solicitud, compartida por todo el sistema de control, es almacenada como información compartida. La unidad funcional que incluye una unidad de solicitud, una unidad de arbitraje y una unidad de salida es presentada como los subsistemas 1-2 (el subsistema 1 incluye además 3 subsistemas, es decir, un subsistema de control de sistema de accionamiento, un subsistema de control de sistema de frenado, y un subsistema de control de sistema de dirección). Funcionalmente todo se realiza mediante una combinación de los subsistemas. Cada subsistema funciona de forma autónoma, permitiendo el funcionamiento de su propio subsistema por comunicación de información entre las unidades de arbitraje.
Por medio de tal configuración, además de una función de nivel alto, tal como una función de crucero automático, cuando se requiere, se puede realizar únicamente añadiendo un subsistema con tal función (sin tener que modificar el subsistema existente). Específicamente, cuando un subsistema 3 para realizar un sistema de control de crucero va a ser añadido a los subsistemas 1 y 2, el subsistema 3 se puede realizar mediante una única adición sin modificar la configuración de sistema del subsistema y el subsistema 2. En otras palabras, la función se puede mejorar de una manera incremental.
En el caso anteriormente mencionado, la región que va a ser modificada en los subsistemas existentes 1 y 2 sólo puede ser la unidad de arbitraje. Por medio de subsistema que funciona de manera autónoma y de manera descentralizada. El fallo de un subsistema no producirá el fallo de todas las funciones. Por ejemplo, incluso so la función del subsistema 3 y/o el subsistema 2 está deshabilitada por fallo o similar, el vehículo puede circular de forma estable siempre y cuando el subsistema 1 funciona correctamente.
Además, el sistema de control integrado de vehículo de la presente realización formado por subsistemas que funcionan de forma autónoma y de manera descentralizada tiene afinidad favorable para descentralizar la tecnología de control. La tecnología de control descentralizada se refiere a la solución para realizar una función sin estar restringida a la disposición física de la función. En el sistema de control integrado de vehículo de la presente realización, la configuración de disposición funcional (arquitectura de función) se puede modificar arbitrariamente más allá del ECU montado por medio de la alta independencia en la solicitud, arbitraje y salida, así como la alta independencia entre los subsistemas. Ya no es necesario considerar la arquitectura como establecida desde el principio, y la arquitectura se puede modificar arbitrariamente incluso después de que se haya determinado la configuración de hardware. Por ejemplo, conectando la unidad de solicitud de un ECU a la unidad de arbitraje de otro ECU y conectando además a la unidad de salida de todavía otro ECU, se puede desarrollar un subsistema que excede los ECUs.
La información es comunicada de forma apropiada entre los árbitros de los respectivos subsistemas. Es preferible procesar la información de manera que se utilice de forma común a los respectivos subsistemas. Por consiguiente, no será necesario que cada árbitro de los respectivos subsistemas procese la información para su propio arbitraje.
Un sistema de control integrado de vehículo que no forma parte de la invención será descrito a continuación con referencia a la Fig. 13 que corresponde a una configuración de control.
Como se muestra en la Fig. 13, el sistema de control integrado de vehículo está formado por tres unidades de control básicas, es decir, un sistema de control principal (1) como unidad de control de sistema de accionamiento, un sistema de control principal (2) como unidad de control de sistema de freno, y un sistema de control principal (3) como unidad de control de sistema de dirección.
En el sistema de control principal (1) identificado como unidad de control de sistema de accionamiento, un objetivo de control del sistema de accionamiento correspondiente al manejo de pedal de aceleración es generado utilizando el modelo de conductor básico de accionamiento, basado en el manejo del pedal del acelerador que es la solicitud del conductor detectada, mediante la cual el actuado es controlado. En el sistema de control principal (1) la señal de entrada procedente del sensor para detectar el funcionamiento del pedal del acelerador del conductor es analizada utilizando el modelo básico de conductor para calcular una aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DRVO). La aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DRVO) es corregida mediante un bloque funcional de corrección basado en la información procedente de una unidad avisadora. Además, la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (DRVO) es arbitrada por el bloque funcional de arbitraje en basa a la información procedente de la unidad de agente. Además, el par de accionamiento y el par de frenado son distribuidos con el sistema de control principal (2), y el par de accionamiento de objetivo \taux* (DRVO) del lado de accionamiento es calculado. Además, el par de accionamiento de objetivo \taux* (DRVO) es arbitrado por el bloque funcional de arbitraje sobre la base de la información procedente de una unidad soportadora, y es calculado un par de accionamiento de objetivo \taux* (DRV).
En el sistema de control principal (2) identificado como unidad de control de sistema de freno, un objetivo de control del sistema de freno que corresponde al manejo del pedal de freno es generado utilizando un modelo de conductor básico de freno en el manejo de pedal de freno, esto es la solicitud del conductor detectada, mediante la cual es controlado el actuador.
En el sistema de control principal (2), la señal de entrada procedente de un sensor para detectar la abertura del pedal de freno del conductor es analizada utilizando un modelo básico de freno para calcular una aceleración longitudinal de objetivo Gx* (BRKO). En el sistema de control principal (2), la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (BRKO) es corregida por un bloque funcional de corrección sobre la base de la información procedente de la unidad avisadora. Además, en el sistema de control principal (2), la aceleración longitudinal de objetivo Gx* (BRKO) es arbitrada mediante el bloque funcional de arbitraje sobre la base de la información procedente de la unidad de agente. Además, en el sistema de control principal (2) el par de accionamiento y el par de frenado están distribuidos con el sistema de control principal (1), se calcula y el par de frenado de objetivo \taux* (BRKO) del lado de frenado. Además, el par de frenado de objetivo \taux* (BRKO) es arbitrado por el bloque funcional de arbitraje sobre la base de la información procedente de la unidad de soporte, y se calcula el par de frenado de objetivo \taux* (BRK). El actuador de freno 560 es controlado de manera que se desarrolla este par de frenado de objetivo \taux* (BRK).
En el sistema de control principal (3) identificado como la unidad de sistema de dirección, un objetivo de control del sistema de dirección que corresponden al manejo de dirección, se genera utilizando el modelo de conductor básico de freno de dirección sobre la base del manejo de dirección esto es la solicitud del conductor detectada, mediante la cual es controlado el actuador.
En el sistema de control principal (3), una señal de entrada procedente del sensor para detectar el ángulo de dirección del conductor es analizada utilizando un modelo básico de dirección para calcular un ángulo de neumático de objetivo. El ángulo de neumático de objetivo es corregido por el bloque funcional de corrección sobre la base de la información procedente de la unidad avisadora. Además, el ángulo de neumático de objetivo es arbitrado por el bloque funcional de arbitraje en base a la información procedente de la unidad de agente. Además, el ángulo de neumático de objetivo es arbitrado por el bloque funcional de arbitraje sobre la base de la información procedente de la unidad soportadora, mediante la cual se calcula en ángulo de neumático de objetivo. Los actuadores del dispositivo de dirección delantero 500 y el dispositivo de dirección trasero 520 son controlados de manera que se desarrolla el ángulo de neumático de objetivo.
Además, el presente sistema de control integrado de vehículo incluye estas unidades de procesamiento para lelas al sistema de control principal (1) (unidad de control de sistema de accionamiento), sistema de control principal (2) (unidad de sistema de frenado) y sistema de control principal (3) (unidad de control de sistema de dirección), que funcionan de forma autónoma. La primera unidad de procesamiento es una unidad avisadora con una función avisadora. La segunda unidad de procesamiento es una unidad de agente con una función de agente. La tercera unidad de procesamiento es una unidad de soporte con una función soportadora.
La unidad avisadora general y proporciona a los respectivos sistemas de control principales información que va ser utilizada en los respectivos sistemas de control principales sobre la base de la información ambiental alrededor del vehículo y la información relacionada con el conductor. La unidad de agente genera y proporciona a los respectivos sistemas de control principales información que se utilizará en los respectivos sistemas de control principales para hacer que el vehículo realice un comportamiento predeterminado. La unidad soportadora genera y proporciona a los respectivos sistemas de control principales información que va a ser utilizada en los respectivos sistemas de control principales sobre la base del estado dinámicos actual del vehículo. En los respectivos sistemas de control principales, se hace una determinación de si ha de ser reflejada o no tal información procedente de la unidad avisadora, la unidad de agente y la unidad soportadora (información distinta de la solicitud del conductor) va a ser reflejada en el control de movimiento del vehículo, y en qué extensión va ser reflejada. Además el objetivo de control es corregido, y/o la información es transmitida entre las respectivas unidades de control. Dado que cada sistema de control principal funciona de manera autónoma, el actuador del tren de potencia, el actuador del dispositivo de freno y el actuador del dispositivo de dirección son controlados eventualmente en las respectivas unidades de control sobre la base del eventual objetivo de accionamiento, objetivo de freno y objetivo de dirección calculados por la información del manejo del conductor, la entrada de información procedente de la unidad avisadora, la unidad de agente y la unidad soportadora, y la información transmitida entre los respectivos sistemas de control principales.
Específicamente, la unidad avisadora genera información que representa el grado de riesgo con respecto a la propiedad de funcionamiento del vehículo sobre la base de la resistencia a la fricción (valor \mu) de la carretera sobre la que circula el vehículo, la temperatura exterior y similares y la información ambiental alrededor del vehículo, y/o genera información que representa el grado de riesgo con respecto al manejo del conductor sobre la base del nivel de fatiga del conductor después de hacer una foto del conductor. La información que representa el grado de riesgo es emitida a cada sistema de control principal. Esta información que representa el grado de riesgo es procesada en la unidad avisadora., así la información se puede utilizar en cualquier sistema de control principal. En cada sistema de control principal, el proceso es realizado de manera que se hace una determinación de si ha de ser reflejada o no la información referida al riesgo de entrada para el control de movimiento del vehículo, además de la solicitud del conductor desde la unidad de procesamiento, y en qué extensión va a ser reflejada la información, y similar.
Específicamente, la unidad de agente genera información para implementar una función de crucero automática para al accionamiento automático del vehículo. La información para implementar la función de crucero automática es emitida a cada sistema de control principal. En cada sistema de control principal, el proceso se realiza de manera que se determina si ha de ser reflejada o no la información de entrada para realizar la función de crucero automático, además de la solicitud del conductor procedente de la unidad de procesamiento y en qué extensión la información va a ser reflejada, y similar.
Más preferiblemente, la unidad soportadora identifica el estado dinámico del vehículo, y genera información para modificar el valor de objetivo en cada sistema de control principal. La información para modificar el valor de objetivo es emitida a cada sistema de control principal. En cada sistema de control principal, el proceso se realiza de manera que se determina si ha de ser reflejada o no la información de entrada para modificar el valor de objetivo sobre la base del estado dinámico para el control de movimiento del vehículo, además de la solicitud del conductor procedente de la unidad de procesamiento, y en qué extensión se va a reflejar la información, y similar.
\newpage
Como se muestra en la Fig. 13, las unidades de control básicas del sistema de control principal (1), el sistema de control principal (2) y el sistema de control principal (3) y la unidad de soporte de la unidad avisadora, unidad de agente, y la unidad soportadora están todos configurados de manera que funcionan de forma autónoma. El sistema de control principal (1) está diseñado como el sistema (PT) (Tren de Potencia). El sistema de control principal (2) está diseñado como el sistema ECB (Freno Controlado electrónico). El sistema de control principal (3) está diseñado como el sistema STR (Dirección). Una parte del de la unidad avisadora y la parte de la unidad de agente están diseñadas como el DSS (Sistema de Soporte de Accionamiento).Una parte de la unidad avisadora y una parte de la unidad de agente, y una parte de la unidad soportadora están diseñadas como el sistema VDM (Gestión de dinámica del vehículo).
Las Figs. 14-16 representan una configuración de implementación de realización del sistema de control integrado de vehículo de la Fig. 13. Las Figs. 14-16 corresponden a las Figs. 3-5, respectivamente.
El sistema de control integrado de vehículo de la presente invención está formado por una pluralidad de subsistemas que funcionan de forma autónoma y paralela. Los subsistemas incluyen unidades de arbitraje con respectivas funciones de arbitraje. Las Figs. 2 y 13 están dirigidas a diferentes configuraciones de control. Las Figs. 3-5 realizan las diferentes configuraciones de control como diferentes en el árbitro, como se aprecia de la comparación con las Figs. 14-16, respectivamente. Cada subsistema está formado de una unidad de solicitud que genera una solicitud hacia el sistema de accionamiento, el sistema de freno y el sistema de dirección del vehículo sobre la base de la distinta información, y la unidad de arbitraje que arbitra las solicitudes generadas en las unidades de solicitud de los respectivos subsistemas, y una unidad de salida para proporcionar un valor de objetivo arbitrado. Estas unidades de solicitud, unidades de arbitraje, y unidades de salida están implementadas por un módulo de software realizado por un software.
Por medio de la configuración anteriormente descrita, la configuración de control de la Fig. 2 se puede modificar a la configuración de control de la Fig. 13 implementando una configuración de control diferente únicamente modificando la unidad de arbitraje, utilizando la misma unidad de solicitud y la misma unidad de salida. En el caso en el que la función de control esté dividida en tres secciones de una unidad de solicitud, la unidad de arbitraje y la unidad de salida de cada subsistema, la norma para dividir el mismo apropiadamente es generalmente definida en una correspondencia de uno a uno. Se ha de observar que la posibilidad de que la unidad de solicitud y la unidad de salida, en particular, puedan ser procesadas como una unidad funcional fija dado que tiene una función similar entre los diferentes subsistemas. En otras palabras, una modificación significativa en la configuración de control, tal como la modificación de la Figura 2 a la Fig. 3 se puede adaptar modificando la lógica de la unidad de arbitraje y/o el método de conectar las unidades de arbitraje entre sí. Una vez que el sistema es construido con la unidad de solicitud, la unidad de arbitraje, y la unidad de salida dividida apropiadamente, cualquier modificación posterior se puede adaptar únicamente modificando la sección referida a la unidad de arbitraje tal como la conexión y similares entre las unidades de arbitraje. De este modo, la modificación del subsistema se puede facilitar.
Aunque la presente invención ha sido descrita e ilustrada con detalle, se ha de entender que se ha hecho a modo de ejemplo y no se debe tomar como limitación, estando el campo de la presente invención limitado sólo por los términos de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

1. Un sistema de control integrado para el control de un vehículo, que comprende al menos tres subsistemas, que funcionan de forma autónoma y paralela, y que puede prescindir de un sistema jerárquico para un nivel más alto que dicho subsistema, comprendiendo dicho sistema de control integrado
medios de detección para detectar y almacenar información referente a un estado del vehículo, en el que un primer subsistema de dichos subsistemas proporcionan una función de control básico y comprende
primeros medios de solicitud para calcular una primera cantidad de control basada en al menos parte de la información detectada recibida desde los medios de detección,
primeros medios de arbitraje para arbitrar dicha primera cantidad de control recibida desde dichos primeros medios de solicitud y al menos una segunda cantidad de control recibida desde unos segundos medios de arbitraje de un segundo subsistema de dichos subsistemas, y
medios de salida para controlar un actuador del vehículo sobre la base del resultado de arbitraje de dichos primeros medios de arbitraje,
en el que dicho segundo subsistema proporciona una función de estabilización de control y comprende
unos segundos medios de solicitud para calcular una tercera cantidad de control basada en al menos parte de la información detectada recibida desde los medios de detección, y
dichos segundos medios de arbitraje para arbitrar dicha tercera cantidad de control y una cuarta cantidad de control recibida desde una tercera unidad de arbitraje de un tercer subsistema de dichos subsistemas con el fin de emitir la segunda cantidad de control a los medios de arbitraje de dicho primer subsistema,
en el que dicho tercer subsistema proporciona una función de soporte de accionamiento, y comprende
unos terceros medios de solicitud para calcular una quinta cantidad de control basada en al menos parte de la información detectada recibida desde los medios de detección, y
dichos terceros medios de arbitraje para arbitrar dicha quinta cantidad de control recibida desde los terceros medios de solicitud con el fin de emitir la cuarta cantidad de control a los segundos medios de arbitraje de dicho segundo subsistema.
2. El sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos medios de arbitraje incluye medios para determinar la prioridad de información.
3. El sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos medios de arbitraje incluye medios para corregir la información.
4. El sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos medios de arbitraje incluye medios para procesar la información.
5. El sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho primer subsistema comprende un subsistema de control de sistema de accionamiento (PT), un subsistema de control de sistema de freno (ECB), y un subsistema de control de sistema de dirección (STR).
6. El sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho tercer subsistema comprende además un subsistema de crucero automáticos que controla dicho vehículo para realizar el crucero automático o el crucero pseudo automático de dicho vehículo.
7. El sistema de control integrado de vehículo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho segundo subsistema comprende además un subsistema de estabilización dinámico que controla dicho vehículo de manera que estabiliza un estado de comportamiento de dicho vehículo.
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