ES2378727T3

ES2378727T3 - Sistema de ayuda a la conducción en las pendientes para vehículo automóvil

Info

Publication number: ES2378727T3
Application number: ES08788149T
Authority: ES
Inventors: Philippe Blaise; Emmanuel Charpin; Damien Joucgnoux
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Robert Bosch GmbH; PSA Automobiles SA
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2012-04-17
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: EP2139740B1; ATE541762T1; WO2008139118A1; US20100036564A1; US8352126B2; JP2010523403A; FR2914894A1; FR2914894B1; EP2139740A1

Abstract

Sistema de ayuda a la conducción en las pendientes para vehículo automóvil, que comprende unos sensores de medición (11, 12, 13) continua de magnitudes físicas ligadas al movimiento del vehículo, un calculador electrónico de corrección de trayectoria (20) - o calculador ESP - que forma un módulo « Hill Assist » de ayuda al arranque en subida (HA) y un módulo « Hill Descent Control » de limitación de la velocidad en bajada (HDC), y unos accionadores (31 a 35) controlados por el calculador ESP (20) para actuar sobre diferentes parámetros de conducción, que se caracteriza porque el calculador (20) forma, además, un módulo « Hill Assist Descent Control » de ayuda al control de la tracción en las pendientes (HADC) que controla la entrada en acción y la salida de uno u otro de dichos módulos « Hill Assist » (HA) y « Hill Descent Control » (HDC) de acuerdo con las normas de control específicas para la gestión de situaciones cotidianas intermedias entre las situaciones gestionadas por el módulo « Hill Assist » (HA) y las gestionadas por el módulo « Hill Descent Control » (HDC), el módulo « Hill Assist Descent Control » (HADC) controlando la salida progresiva del funcionamiento del módulo « Hill Assist » (HA) tras un tiempo de funcionamiento (THA) de este último superior a un tiempo predeterminado (T1), y el vehículo estando entonces en movimiento, controlando la entrada en acción del módulo « Hill Descent Control » (HDC) si la velocidad (V) del vehículo es superior a una velocidad predeterminada (V1) de tal modo que reduzca la velocidad del vehículo a esta velocidad predeterminada (V1).

Description

Sistema de ayuda a la conducción en las pendientes para vehículo automóvil

La presente invención se refiere a un sistema de ayuda a la conducción en las pendientes para vehículo automóvil.

Los esfuerzos de los constructores y proveedores de dispositivos automovilísticos han permitido realizar unos sistemas electrónicos siempre con mejores prestaciones en materia de ayuda a la conducción de un vehículo en diferentes situaciones del día a día, en particular en las subidas y las bajadas.

Se conoce, por ejemplo, el sistema de ayuda al arranque en subida - conocido también con el nombre de sistema de « Hill Assist » - que mantiene, al soltar el pedal de freno y durante un pequeño instante, al vehículo inmovilizado (frenos apretados), dejando al conductor el tiempo de pasar del pedal de freno al pedal de acelerador. Esta función solo se activa cuando el vehículo ha estado inmovilizado por completo, el pie sobre el pedal de freno, y a partir de una determinada inclinación de la pendiente.

También se conoce el sistema de limitación de la velocidad en bajada - también denominado sistema de « Hill Descent Control » - que frena de manera automática el vehículo en las bajadas. Este permite mantener constante la velocidad del vehículo en una pendiente muy inclinada. Funciona tanto en marcha hacia delante como en marcha atrás. Permite controlar la velocidad de cada una de las ruedas buscando la máxima adherencia. Se trata también de un elemento de ayuda a la conducción en las subidas.

Se conocen otros sistemas de la técnica anterior. Así, por ejemplo, el documento FR 2 850 069 describe un sistema de control de frenado durante las fases de parada y de puesta en movimiento de un vehículo automóvil equipado con un frenado desacoplado, que comprende al menos un sensor que mide la fuerza aplicada a las ruedas del vehículo, un sensor de inclinación del entorno, uno o varios medios que miden la petición de frenado del conductor, una unidad electrónica de control, unos medios de cálculo de consigna de frenado de mantenimiento en parada del vehículo sea cual sea la inclinación del entorno, unos medios de cálculo de consigna de frenado durante un arranque en subida deseada por el conductor, unos medios de cálculo de consigna de frenado durante un arranque en bajada deseada por el conductor y unos medios de cálculo de consigna de frenado que limitan la aceleración del vehículo, durante maniobras en pendiente, eventualmente con el motor desacoplado de la transmisión. La unidad electrónica de control es capaz de activar cada uno de dichos medios de cálculo de consigna de frenado de manera sucesiva o de forma independiente los unos de los otros.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de ayuda a la conducción en las pendientes, que aporte una verdadera asistencia a los conductores de vehículos, en particular de vehículos automóviles, durante las bajadas en marcha adelante o en marcha atrás en situación de todo terreno « Off Road » o en carretera sea cual sea la adherencia.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de este tipo, que perfeccione los sistemas conocidos de la técnica anterior, como los que se han mencionado con anterioridad, como el sistema de ayuda al arranque en subida o el sistema de limitación de la velocidad en bajada.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de este tipo que se pueda aplicar a cualquier vehículo 4 X 4 (par transmitido por las cuatro ruedas) o 4 X 2 (par transmitido por las ruedas delanteras o las ruedas traseras).

Por último, también es un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema completo de ayuda a la conducción en las pendientes, que permita que los diferentes módulos instalados de los sistemas conocidos (módulo de « Hill Assist » y módulo de « Hill Descent Control ») establezcan una comunicación entre sí para ofrecer una prestación mucho más avanzada en términos de seguridad activa para el conductor del vehículo.

Para conseguir estos objetivos, la presente invención concibe un nuevo sistema de ayuda a la conducción en las pendientes para vehículo automóvil, que comprende unos sensores de medición continua de magnitudes físicas ligadas al movimiento del vehículo, un calculador electrónico de corrección de trayectoria - o calculador ESP - que forma un módulo « Hill Assist » de ayuda al arranque en subida - designado también módulo HA de aquí en adelante en el presente texto - y un módulo « Hill Descent Control » de limitación de la velocidad en bajada - designado también módulo HDC de aquí en adelante en el presente texto -, y unos accionadores controlados por el calculador ESP para actuar sobre diferentes parámetros de conducción. El calculador comprende, además, un módulo « Hill Assist Descent Control » de ayuda para el control de la tracción en las pendientes - designado también HADC de aquí en adelante en el presente texto - que controla la entrada en acción y la salida de uno u otro de dichos módulos HA y HDC de acuerdo con las normas de control específicas para la gestión de « situaciones cotidianas » intermedias entre las situaciones gestionadas por el módulo HA y las situaciones gestionadas por el módulo HDC.

De acuerdo con la invención, el módulo HADC controla la salida progresiva del funcionamiento del módulo HA tras un tiempo de funcionamiento de este último superior a un tiempo predeterminado, y el vehículo estando entonces en movimiento, controla la entrada en acción del módulo HDC si la velocidad del vehículo es superior a una velocidad predeterminada de tal modo que se reduzca la velocidad el vehículo a esta velocidad predeterminada, denominada

velocidad de consigna.

El módulo HADC recibe datos de forma continua desde el calculador de gestión del motor del vehículo.

Los accionadores comprenden, de preferencia, el grupo hidráulico de freno principal del vehículo y el calculador de gestión del motor del vehículo.

El calculador denominado calculador ESP comprende, además, el regulador anti-bloqueo de seguridad (ABS).

Los sensores de medición de las magnitudes físicas ligadas al movimiento del vehículo comprenden, de preferencia, unos sensores de aceleración longitudinal y transversal, un sensor de ángulo del volante y un sensor de la velocidad del vehículo.

La presente invención también propone un vehículo que está provisto de un sistema de corrección de trayectoria (ESP) en las pendientes de acuerdo con el que se ha descrito en párrafos anteriores en sus grandes líneas.

Este vehículo puede ser un vehículo automóvil con cuatro ruedas motrices o bien un vehículo automóvil con dos ruedas motrices delanteras y traseras.

Se mostrarán otros objetivos, ventajas y características de la invención en la siguiente descripción de un modo preferente de realización, no excluyente del objeto y del alcance de la presente solicitud de patente, que se acompaña de unos dibujos en los que:

− la figura 1 es una gráfica que ilustra un ejemplo de situación gestionada por el sistema « Hill Assist » de ayuda

al arranque en subida únicamente - con la referencia HA en los dibujos y también designado « sistema HA » de

aquí en adelante en el presente texto -; − la figura 2 es una gráfica que ilustra un ejemplo de situación gestionada por el sistema « Hill Descent Control » de limitación de la velocidad en bajada únicamente - con la referencia HDC en los dibujos y que también se designa « sistema HDC » de aquí en adelante en el presente texto -;

− la figura 3 es un diagrama esquemático del diseño del sistema de ayuda a la conducción en las pendientes, de

acuerdo con la presente invención; − la figura 4 es un organigrama funcional de la lógica del sistema de la presente invención; − la figura 5 es una gráfica que ilustra un ejemplo de situación gestionada por el sistema de acuerdo con la

presente invención; − la figura 6 es una tabla I de descripción del funcionamiento de un sistema “Hill Assist”; − la figura 7 es una tabla II de descripción del funcionamiento de un sistema “Hill Descent Control”; y − la figura 8 es una tabla III de descripción del funcionamiento de un sistema HADC de acuerdo con la presente

invención.

Tal y como se ha mencionado con anterioridad, el sistema HA de ayuda al arranque en subida mantiene el vehículo en pendiente inmóvil en su posición durante un cierto tiempo, si el conductor no acelera, cuando el sentido de la marcha deseado por el conductor es contrario con respecto al sentido de desplazamiento que tomaría el vehículo si no estuviera frenado. La función del sistema HA es proporcionar una ayuda y una asistencia durante los arranques en subida. Cuando el sentido de marcha deseado por el conductor es el mismo que el que la pendiente le da al vehículo, no se retiene al vehículo en la pendiente, el sistema HA no interviene: todo transcurre respetando la voluntad del conductor.

El funcionamiento del sistema HA se puede resumir de la siguiente manera, en la tabla I de la figura 6.

La gráfica de la figura 1 ilustra este funcionamiento, en una situación en la que el vehículo está en una pendiente ascendente y la voluntad del conductor es salir hacia adelante, o bien en una situación en la que el vehículo está en una pendiente descendente y la voluntad del conductor es salir marcha atrás. Al soltar el pedal de freno, la presión en el cilindro de mando PMTC del sistema de frenado (representado con un trazo grueso) vuelve a caer a cero, mientras que la presión de frenado en las ruedas PR (representada con trazos discontinuos mixtos) se mantiene durante un tiempo TMP antes de que se retome la marcha del vehículo, este reanudación ilustrándose mediante la curva V que representa la velocidad del vehículo con trazos cortos discontinuos.

La función del sistema HDC de limitación de la velocidad en bajada es diferente. El sistema HDC mantiene, durante el avance « off road » del vehículo, la velocidad del vehículo en un valor constante, en pendiente descendente o ascendente respetando al mismo tiempo el sentido de la marcha del vehículo (véase dibujo de la tabla 2: en efecto, cuando hay pendiente ascendente y voluntad de ir marcha atrás, entonces el HDC está activo) teniendo en cuenta la voluntad del conductor, cuando el freno del motor ya no lo permite.

Cuando el sentido de la marcha deseado por el conductor es el mismo que el que le da al vehículo solo la pendiente, al contrario que el sistema HA que no interviene, el sistema HDC interviene. Esta intervención consiste en fijar la velocidad V del vehículo en una velocidad predeterminada de consigna V1. Cuando el sentido de la marcha deseado por el conductor es contrario al que le da al vehículo solo la pendiente, al contrario que el sistema HA, que en este caso interviene, el sistema HDC por su parte no interviene (esto es cierto salvo en el caso en el que se encuentre el

embrague abierto).

El funcionamiento del sistema HDC se puede resumir de la siguiente manera, en la tabla II de la figura 6.

La gráfica de la figura 2 ilustra este funcionamiento, en una situación en la que el vehículo está en pendiente ascendente y la voluntad del conductor es ir marcha atrás, o bien a la inversa en una situación en la que el vehículo está en pendiente descendente y la voluntad del conductor es salir hacia adelante. Al soltar el pedal de freno, la presión en el cilindro de mando PMTC (representada con un trazo grueso) vuelve a caer a cero, la presión de frenado en las ruedas PR (representada con trazos discontinuos mixtos) también. Cuando la velocidad V del vehículo (representada con trazos discontinuos cortos) alcanza un valor predeterminado de consigna V1, el sistema HDC « fija » la velocidad V en este valor de consigna con un tiempo de adaptación. La velocidad de consigna V1 se mantiene gracias a la acción de la presión de frenado en las ruedas PR a partir del tiempo T1. La velocidad V sale del valor 0 en el tiempo T0 (vehículo inmóvil) para alcanzar V1 (valor de consigna del sistema HDC) debido a la aceleración v del vehículo.

El tiempo TD representa el tiempo de puesta en marcha del sistema HDC durante el cual no se asiste al conductor; es el tiempo necesario para que la velocidad V del vehículo alcance el valor de consigna V1.

El sistema de la presente invención es un sistema de ayuda al control de la tracción en las pendientes, también denominado sistema « Hill Assist Descent Control » que se describe a continuación en referencia al diagrama esquemático de la figura 3.

La referencia 10 designa un conjunto de sensores de medición de forma continua que suministran unos valores de entrada a un módulo de tipo ESP con referencia 20, dicho módulo 20, tras el tratamiento de dichos valores de entrada, alimenta unos accionadores designados con la referencia general 30.

El conjunto de sensores comprende, a título de ejemplo no excluyente del objeto de la invención, unos medios de medición de la aceleración longitudinal y transversal del vehículo, por ejemplo de tipo acelerómetro tri axial, con referencia 11, un sensor de medición del ángulo del volante 12 y un sensor de medición de la velocidad 13 del vehículo.

La referencia 20 designa el calculador del sistema ESP, también denominado calculador del corrector electrónico de trayectoria. El sistema ESP (ESP es el acrónimo de « Electronic Stability Program ») es un sistema de asistencia a la conducción que ofrece una seguridad dinámica. Unos sensores instalados en cada rueda detectan las pérdidas de adherencia y las transmiten al calculador ESP del tipo del que tiene la referencia 20 en la figura 3. Este las compara con la posición del volante y con la velocidad del vehículo. Si detecta una anomalía, el sistema ESP va a acelerar de manera automática o a frenar la rueda que presenta la anomalía, con el fin de que el vehículo recupere la adherencia y de que retome una trayectoria correcta.

El calculador 20 consta de los módulos siguientes:

− un módulo de regulación del sistema electrónico de seguridad que, en caso de necesidad, prohíbe el bloqueo de

las ruedas durante el frenado - o sistema ABS (acrónimo anglosajón para « Antilock Brake System ») que

aparece como tal en la figura 3; − un módulo de regulación del sistema electrónico que permite reducir, y suprimir eventualmente, el patinado de las ruedas motrices actuando sobre los frenos y eventualmente sobre la gestión del motor - o sistema ASR (acrónimo anglosajón para « Anti Split Regulation »), que aparece como tal en la figura 3;

− un módulo HDC de limitación de la velocidad en bajada; − un módulo HA de ayuda al arranque en subida; y − un módulo de ayuda a el control de la tracción en las pendientes, o módulo de « Hill Assist Descent Control »,

con la referencia HADC en las figuras que se anexan y designado módulo HADC de aquí en adelante en el

presente texto.

El conjunto de accionadores 30 consta del grupo hidráulico 31 del circuito de frenado y del calculador de gestión del motor 32, que puede controlar el ajuste de las luces 33, el ajuste de la inyección del carburante 34 y el ajuste de la válvula de mariposa para gases 35.

El módulo HADC de la presente invención es un módulo que permite que se comuniquen entre sí los módulos de los sistemas de ayuda al arranque en subida HA y de limitación de la velocidad en bajada HDC. Este nuevo módulo HADC controla la entrada en acción y la salida de uno u otro de los dos módulos de ayuda al arranque en subida HA y de limitación de la velocidad en bajada HDC de acuerdo con las normas de control específicas para la gestión de « situaciones cotidianas » intermedias entre las situaciones gestionadas por el módulo de ayuda al arranque en subida HA y las situaciones gestionadas por el módulo de limitación de la velocidad en bajada HDC.

La intervención del módulo HADC se ilustra en el esquema de la figura 3 mediante el bucle de datos « i » y la salida del módulo HADC conectada a la entrada de los módulos HA y HDC.

La función del módulo HADC se ilustra mediante el organigrama funcional de la figura 4. Las etapas del funcionamiento del sistema de la presente invención son las siguientes:

− etapa 1: el conductor levanta el pie del freno;

− etapa 2: el sistema HA entra en acción: garantiza la retención en pendiente del vehículo durante un tiempo THA y

se realiza una comparación de este tiempo THA con un tiempo T1 predeterminado;

si THA > T1, entonces el sistema HADC pasa a la etapa siguiente, − etapa 3: el sistema HADC controla la salida del sistema HA, esta salida teniendo como resultado llevar al

vehículo en marcha a una velocidad V, y compara la velocidad V del vehículo con una velocidad V1 de consigna

predeterminada; − etapa 4: desde el momento en que esta velocidad V alcanza la velocidad de consigna V1, el sistema HADC

controla el accionamiento del sistema HDC de limitación de la velocidad en bajada.

La gráfica de la figura 5 ilustra este funcionamiento, en una situación, por ejemplo, en la que el vehículo está en pendiente descendente y la voluntad del conductor es salir hacia delante. En el tiempo T0 al soltar el pedal de freno (curva PF en el nivel 0), la presión en el cilindro de mando PMTC vuelve a caer a cero, mientras que la presión de frenado en las ruedas PR se mantiene durante un tiempo TMP antes de que se retome la marcha del vehículo ilustrada mediante la curva V representativa de la velocidad del vehículo por el efecto de la aceleración dada v. Este es el funcionamiento convencional del sistema HA, tal y como se ha expuesto con anterioridad, representado mediante la curva en trazos discontinuos cortos en dos posiciones 0 y 1, en la cual la posición 0 de salida del sistema HA coincide con el tiempo T1. Cuando la velocidad V del vehículo alcanza el valor de consigna V1, al sistema HDC lo acciona el sistema HADC de la invención. El sistema HDC se representado mediante la curva en trazos discontinuos mixtos en dos posiciones 0 y 1, en la cual la posición 1 de entrada en acción coincide con el hecho de que la velocidad del vehículo alcanza la velocidad de consigna V1. El sistema HDC entonces « fija » la velocidad V en este valor de consigna V1 en las condiciones que se han expuesto con anterioridad en referencia a la figura 2.

De este modo, se combinan las lógicas de los dos sistemas HA y HDC. Esta combinación permite asistir al conductor del vehículo en situaciones críticas. El sistema HA retiene al vehículo en pendiente, a continuación libera los frenos de forma progresiva con el fin de que el vehículo coja la velocidad suficiente como para entrar en asistencia HDC. Ya no hay sensación de aceleración entre el funcionamiento de los dos sistemas de asistencia.

La presente invención propone, por consiguiente, un nuevo sistema que asiste al conductor del vehículo automóvil a partir de los sistemas conocidos de ayuda al arranque en subida (« Hill Assist ») y de limitación de la velocidad en bajada (« Hill Descent Control »).

Durante un arranque hacia adelante y en pendiente ascendente (arranque en subida) o bien durante un arranque marcha atrás y en pendiente descendente (el « Hill Assist » del HAD está siempre activo sea cual sea el sentido de la pendiente y la voluntad del conductor), se produce la retención del vehículo durante un tiempo predeterminado tras soltar los frenos o cuando el conductor acelera, y el sistema de la invención permite un cambio de marchas, da tiempo al conductor para colocar las ruedas del vehículo en la trayectoria correcta en los sectores « Off Road » y con media o baja adherencia.

Durante un arranque marcha atrás en una pendiente ascendente o bien durante un arranque hacia adelante en una pendiente descendente, se retiene al vehículo en la pendiente durante un tiempo predeterminado tras soltar el pedal de freno, y el sistema de la invención controla el cambio de marchas mediante el gradiente de presión de la función de « Hill Assist » hasta que este detecta que la velocidad del vehículo ha alcanzado la velocidad de consigna y, habiéndose alcanzado esta velocidad, « fija » la velocidad del vehículo en la velocidad de consigna mediante unas acciones de presión sobre los frenos.

Lo que se puede resumir de la siguiente manera en la tabla III de la figura 8.

El sistema de ayuda al control de la tracción en las pendientes de acuerdo con la presente invención es un sistema con un diseño simple, fácil de integrar, fiable y económico debido al hecho de que se apoya en unos sistemas ya existentes y básicamente solo requiere unas adaptaciones en términos de programación.

Este aporta comodidad y seguridad al conductor del vehículo en las situaciones que se han descrito con anterioridad.

Obviamente, la presente invención no se limita al modo de realización que se ha descrito y representado anteriormente a título de ejemplo; el experto en la materia puede concebir otros modos de realización sin salirse del marco y del alcance de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Sistema de ayuda a la conducción en las pendientes para vehículo automóvil, que comprende unos sensores de medición (11, 12, 13) continua de magnitudes físicas ligadas al movimiento del vehículo, un calculador electrónico de corrección de trayectoria (20) - o calculador ESP - que forma un módulo « Hill Assist » de ayuda al arranque en subida (HA) y un módulo « Hill Descent Control » de limitación de la velocidad en bajada (HDC), y unos accionadores (31 a 35) controlados por el calculador ESP (20) para actuar sobre diferentes parámetros de conducción, que se caracteriza porque el calculador (20) forma, además, un módulo « Hill Assist Descent Control » de ayuda al control de la tracción en las pendientes (HADC) que controla la entrada en acción y la salida de uno u otro de dichos módulos « Hill Assist » (HA) y « Hill Descent Control » (HDC) de acuerdo con las normas de control específicas para la gestión de situaciones cotidianas intermedias entre las situaciones gestionadas por el módulo « Hill Assist » (HA) y las gestionadas por el módulo « Hill Descent Control » (HDC), el módulo « Hill Assist Descent Control » (HADC) controlando la salida progresiva del funcionamiento del módulo « Hill Assist » (HA) tras un tiempo de funcionamiento (THA) de este último superior a un tiempo predeterminado (T1), y el vehículo estando entonces en movimiento, controlando la entrada en acción del módulo « Hill Descent Control » (HDC) si la velocidad (V) del vehículo es superior a una velocidad predeterminada (V1) de tal modo que reduzca la velocidad del vehículo a esta velocidad predeterminada (V1).
2.

Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque el módulo « Hill Assist Descent Control » (HADC) recibe unos datos (i) de forma continua desde el calculador de gestión del motor (32) del vehículo.
3.

Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, que se caracteriza porque los accionadores (31 a 35) comprenden el grupo hidráulico principal (31) de freno principal del vehículo y el calculador de gestión del motor (32).
4.

Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza porque el calculador ESP (20) comprende, además, el regulador antibloqueo de seguridad (ABS).
5.

Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza porque los sensores de medición de magnitudes físicas ligadas al movimiento del vehículo comprenden unos sensores de aceleración longitudinal y transversal (11), un sensor de ángulo del volante (12) y un sensor de velocidad (13) del vehículo.
6.

Vehículo que se caracteriza porque está equipado con un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
7.

Vehículo de acuerdo con la reivindicación 6 que se caracteriza porque es un vehículo automóvil con cuatro ruedas motrices.
8.

Vehículo de acuerdo con la reivindicación 6 que se caracteriza porque es un vehículo automóvil con dos ruedas motrices delanteras o traseras.