FR2843341A1 - Distributed control of steering and braking of vehicles, uses central control unit which can take over some of the functions of various local systems in the event of failure, and uses dual redundancy braking system - Google Patents

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Abstract

The control system has a central unit providing a high-level management function for the braking, steering, engine control and parking-aid systems. The steering system can also be controlled from the central unit. The braking system uses a double redundant system. The systems communicate over a bus, timed by a synchronization bus.

Description

La présente invention concerne un système de contrôle distribué pour unThe present invention relates to a distributed control system for a

dispositif de direction et un dispositif de freinage électriques, en particulier à  electric steering and braking device, in particular at

commande découplée, notamment pour véhicules automobiles.  decoupled control, in particular for motor vehicles.

Depuis quelque temps, le concept d'un système de contrôle intégral ou 5 global des véhicules automobiles devient de plus en plus courant dans l'industrie automobile. Ce contrôle intégral du véhicule implique l'incorporation dans le véhicule de nombreux et variés systèmes électroniques consacrés à la détection des conditions de conduite et au contrôle des différentes fonctions  For some time, the concept of an integral or comprehensive control system for motor vehicles has become more and more common in the automotive industry. This integral control of the vehicle involves the incorporation into the vehicle of many and varied electronic systems dedicated to detecting driving conditions and controlling the various functions.

du véhicule.of the vehicle.

Certains de ces systèmes existent déjà ou seront présents sur le marché  Some of these systems already exist or will be present on the market

dans les années à venir. On peut citer, par exemple, les systèmes de navigation par satellite (GPS), les systèmes d'aide à la conduite (régulation de vitesse à contrôle de distance, anticollision, aide au parking) ou les systèmes de contrôle de la stabilité et la traction du véhicule (ABS, ESP, TRAXXAR, 15 ASR).  in the years to come. These include, for example, satellite navigation systems (GPS), driver assistance systems (cruise control with distance control, collision avoidance, parking assistance) or stability and stability control systems. vehicle traction (ABS, ESP, TRAXXAR, 15 ASR).

Dans un futur proche, ces systèmes auront par ailleurs un complément idéal pour le contrôle du véhicule: les systèmes de contrôle à commande découplée ou " X-by-wire ", tels que les systèmes de freinage électrique, les suspensions pilotées ou les colonnes de direction électriques. Avec ce type de 20 systèmes il sera possible de contrôler les fonctions du véhicule avec plus de  In the near future, these systems will also have an ideal complement for vehicle control: control systems with decoupled control or "X-by-wire", such as electric braking systems, controlled suspensions or columns of electric steering. With this type of 20 systems it will be possible to control the functions of the vehicle with more

précision et de prendre en considération un nombre plus élevé de paramètres.  precision and take into account a higher number of parameters.

On aura alors la possibilité d'offrir à l'utilisateur du véhicule des prestations  We will then be able to offer the user of the vehicle services

améliorées en termes de sécurité, de comportement sur route et de confort.  improved in terms of safety, road handling and comfort.

Afin d'atteindre ces objectifs, il sera néanmoins nécessaire de répondre à 25 des exigences accrues en termes de fiabilité et sécurité, mais également en termes de processus de développement des systèmes. Il faudra notamment mettre en interaction des systèmes conçus typiquement de façon indépendante afin d'assurer toutes les fonctions du véhicule avec un degré très élevé de fiabilité. Ces exigences sont particulièrement présentes dans la 30 conception des systèmes de contrôle distribué dans lesquels une fonction est  In order to achieve these objectives, it will nevertheless be necessary to meet increased requirements in terms of reliability and security, but also in terms of the system development process. In particular, systems designed typically independently will have to be interacted in order to ensure all the functions of the vehicle with a very high degree of reliability. These requirements are particularly present in the design of distributed control systems in which a function is

répartie vers différents contrôleurs électroniques.  distributed to different electronic controllers.

La présente invention concerne un système de contrôle et une fonction  The present invention relates to a control system and a function

de contrôle d'urgence pour un véhicule automobile. Ce système ainsi que l'algorithme de contrôle exposé dans la présente description peuvent être appliqués à un système de contrôle global ou de supervision du véhicule. Afin 5 de décrire la présente invention, on utilisera des exemples concernant sa solution préférentielle, un véhicule équipé des systèmes de freinage et de direction à transmission de commande découplée, et des fonctions de contrôle  control system for a motor vehicle. This system as well as the control algorithm exposed in the present description can be applied to a global control or vehicle supervision system. In order to describe the present invention, examples will be used concerning its preferred solution, a vehicle equipped with braking and steering systems with decoupled control transmission, and control functions.

de stabilité, de traction.et d'aide à la conduite.  stability, traction and driving assistance.

Dans les systèmes de direction " by-wire " connus, les actions du io conducteur sur le volant de direction sont d'abord détectées par un capteur.  In known "by-wire" steering systems, the actions of the driver on the steering wheel are first detected by a sensor.

Elles sont ensuite interprétées et modulées, selon l'information sur l'état du véhicule afin d'améliorer le comportement dynamique de celui-ci. Ces actions sont enfin traduites en commandes et envoyées vers des actionneurs chargés du braquage des roues. Ces systèmes peuvent aussi reconstituer le couple 15 qui serait transmis à la colonne de direction et renvoyer cette valeur à l'actionneur de la colonne de direction, recréant de cette manière la sensation  They are then interpreted and modulated, according to the information on the state of the vehicle in order to improve the dynamic behavior of the latter. These actions are finally translated into commands and sent to actuators responsible for steering the wheels. These systems can also reconstitute the torque 15 which would be transmitted to the steering column and return this value to the actuator of the steering column, thereby recreating the sensation

d'une force au volant ressentie par le conducteur.  driving force felt by the driver.

Quant aux systèmes de freinage électrique, c'est la course ou la force d'enfoncement de la pédale de frein qui est détectée par un capteur. En 20 fonction du signal provenant du capteur, un système de contrôle émet des  As for electric braking systems, it is the travel or force of the brake pedal that is detected by a sensor. Depending on the signal from the sensor, a control system emits

commandes de freinage qui sont acheminées vers les actionneurs des freins.  brake controls that are routed to the brake actuators.

Ceux-ci agissent sur les cylindres du circuit hydraulique qui sont situés près des roues (systèmes électro-hydrauliques) ou directement sur les plaquettes des freins (systèmes électromécaniques) fournissant la force de freinage 25 souhaitée.  These act on the cylinders of the hydraulic circuit which are located near the wheels (electro-hydraulic systems) or directly on the brake pads (electromechanical systems) providing the desired braking force.

Ce type de système présente l'avantage de pouvoir être intégré dans des systèmes de contrôle de traction électroniques puisque les signaux électriques provenant du volant de direction ou de la pédale de frein peuvent être facilement utilisés par diverses fonctions de contrôle. Néanmoins, les 30 systèmes de direction et de freinage du type " by-wire " conventionnels ont  This type of system has the advantage of being able to be integrated into electronic traction control systems since the electrical signals coming from the steering wheel or the brake pedal can be easily used by various control functions. However, the 30 conventional by-wire steering and braking systems have

rarement été intégrés sur un même véhicule dans le passé.  rarely used on the same vehicle in the past.

J Les systèmes électriques dits redondants ou sécuritaires de direction ou de freinage proposent le couplage d'un système du type " by-wire " et d'un système auxiliaire parallèle, hydraulique ou mécanique, dédié aux fonctions de sécurité et pouvant agir sur les actionneurs de direction ou des freins. Ces 5 systèmes sont donc capables de transmettre une commande même si un défaut électrique dans le système " by-wire " survient. Dans ce cas, c'est le système redondant mécanique ou hydraulique qui couvre les fonctions de  J The so-called redundant or safe electrical systems for steering or braking offer the coupling of a "by-wire" type system and a parallel, hydraulic or mechanical auxiliary system, dedicated to safety functions and capable of acting on the actuators steering or brakes. These 5 systems are therefore capable of transmitting a command even if an electrical fault in the "by-wire" system occurs. In this case, the redundant mechanical or hydraulic system covers the functions of

freinage et de direction et commande les actionneurs.  braking and steering and controls the actuators.

Les systèmes de direction sécurisés purement électriques reposent 10 quant à eux sur un système de contrôle à boucle alternativement fermée et ouverte constitué généralement de deux contrôleurs électroniques en parallèle. Chaque contrôleur transmet des signaux à un de deux actionneurs qui agissent sur un seul et même axe de direction, créant ainsi deux soussystèmes de contrôle similaires mais indépendants. Pendant un cycle 15 d'opération normal, un seul des deux systèmes contrôle la direction, mais les  The purely electric secure steering systems are based on an alternately closed and open loop control system generally consisting of two electronic controllers in parallel. Each controller transmits signals to one of two actuators which act on a single steering axis, thereby creating two similar but independent control subsystems. During a normal operating cycle, only one of the two systems controls the steering, but the

deux contrôleurs se surveillent mutuellement. En cas de défaillance de l'un des systèmes, le système non défaillant éteint le système défaillant et assume le contrôle de la direction. Ce principe, appelé fonction " watch dog ", est également appliqué aux systèmes de freinage à commande purement 20 électrique.  two controllers monitor each other. In the event of a failure of one of the systems, the non-faulty system switches off the faulty system and assumes control of management. This principle, called the "watch dog" function, is also applied to purely electrically controlled braking systems.

Dans le cas des systèmes de contrôle distribués, les fonctions de secours activées par des contrôleurs électroniques en cas de défaillance d'un des systèmes du réseau distribué sont généralement conçues indépendamment des autres systèmes qui forment le réseau. Ces solutions de 25 secours ne visent à résoudre que les défauts du seul système défaillant et ne cherchent pas à répondre aux défaillances du point de vue du système  In the case of distributed control systems, the emergency functions activated by electronic controllers in the event of failure of one of the systems of the distributed network are generally designed independently of the other systems which form the network. These backup solutions are intended to resolve only the faults of the single failed system and do not seek to respond to the faults from the system point of view

véhicule global.global vehicle.

Les systèmes " by-wire " non renforcés peuvent présenter des défauts pouvant conduire à une perte de contrôle lorsqu'un défaut sur le réseau électrique se produit. Ce défaut peut provenir d'un défaut de l'un des capteurs, d'un défaut dans le réseau électrique ou d'une défaillance du contrôleur de communication. Les systèmes sécurisés à double contrôleur (avec système et chaîne de contrôle renforcés) sont également sensibles à ce type de défaillance. Les systèmes sécuritaires renforcés avec un deuxième type de transmission de commande, hydraulique ou mécanique, résultent souvent en 5 un encombrement des systèmes du véhicule et impliquent la mise en place d'une architecture mécanique et électronique intriquée. De plus, le système de sécurité n'entre en action que sur un défaut du système " by-wire " qu'il renforce, l'appel à ce système de sécurité par d'autres systèmes véhicules  Unreinforced "by-wire" systems can have faults that can lead to loss of control when a fault in the electrical network occurs. This fault can come from a fault in one of the sensors, a fault in the electrical network or a failure of the communication controller. Secured systems with dual controllers (with reinforced system and chain of custody) are also susceptible to this type of failure. Safety systems reinforced with a second type of control transmission, hydraulic or mechanical, often result in congestion of the vehicle systems and involve the implementation of an intricate mechanical and electronic architecture. In addition, the security system comes into action only on a fault in the "by-wire" system that it reinforces, the call to this security system by other vehicle systems

étant alors impossible.then being impossible.

De même, dans la plupart des systèmes à contrôle distribué, un soussystème du réseau ne peut généralement pas faire appel à des fonctionnalités pilotées par un autre sous-système. La sécurité du système distribué est alors affaiblie car le système de contrôle a une capacité de réponse limitée face aux différents types de défaillances (ou combinaisons de défaillances) pouvant 15 survenir lors de l'utilisation du système.  Likewise, in most distributed control systems, a subsystem on the network cannot generally use functionality driven by another subsystem. The security of the distributed system is then weakened because the control system has a limited response capacity vis-à-vis the different types of failures (or combinations of failures) that may occur during use of the system.

Dans les systèmes distribués récents, lorsqu'une défaillance d'un des  In recent distributed systems, when a failure of one of

éléments du réseau distribué est constatée, certaines fonctions du véhicule peuvent être mises à l'abri de façon isolée par le système de contrôle qui les pilote, mais cette mise à l'abri ne tient pas compte de l'état des autres 20 systèmes.  elements of the distributed network is noted, certain functions of the vehicle can be sheltered in isolation by the control system which controls them, but this sheltering does not take into account the state of the other systems.

En opposition aux processus de conception classiques, la présente  In contrast to conventional design processes, this

invention aborde les aspects sécuritaires du véhicule du point de vue du système global. Le système de contrôle présenté dans la présente description tolère différentes défaillances de ses sous-systèmes tout en assurant les 25 fonctions de freinage et direction du véhicule.  The invention addresses the safety aspects of the vehicle from the point of view of the overall system. The control system presented in the present description tolerates various failures of its subsystems while ensuring the braking and steering functions of the vehicle.

L'invention propose une fonction de contrôle d'urgence qui permet de mettre le véhicule à l'abri de façon sécurisée lorsqu'une dégradation de ses fonctions représente un risque important pour le conducteur. Elle fait appel au concept de contrôle distribué dans lequel les lois de régulation et de  The invention proposes an emergency control function which makes it possible to shelter the vehicle in a secure manner when a degradation of its functions represents a significant risk for the driver. It uses the concept of distributed control in which the laws of regulation and

commande sont partagées par différents contrôleurs électroniques.  control are shared by different electronic controllers.

Dans cette description, on décrira uniquement l'implémentation de ce  In this description, we will only describe the implementation of this

système de contrôle dans un véhicule automobile sans détailler l'architecture s  control system in a motor vehicle without detailing the architecture s

électrique ni de communication. De la même manière, on ne décrira en détail les caractéristiques techniques des éléments intégrés dans le véhicule que lorsque cette description s'avère essentielle à la compréhension de la  electric or communication. In the same way, the technical characteristics of the elements integrated in the vehicle will only be described in detail when this description is essential for understanding the

présente invention.present invention.

Suivant l'invention, le système de contrôle distribué pour un dispositif de direction et un dispositif de freinage électriques, en particulier, à commande découplée, notamment pour des véhicules automobiles, est caractérisé en ce qu'il comprend: i. une unité centrale de contrôle contenant une fonction de Gestion io haut niveau, plus les fonctions freinage de base, ABS, ESP, (TRAXXAR), ASR, MSR, ACC, Anticollision, Aide au Parking, Système de guidage, Surveillance du niveau d'énergie, ii. un contrôleur Direction Electrique contenant les fonctions Gestion haut niveau et Direction de base, 15 iii. un contrôleur Frein Electrique avec chaîne de contrôle redondante (double) contenant les fonctions de freinage de base,  According to the invention, the distributed control system for an electric steering device and a braking device, in particular, with decoupled control, in particular for motor vehicles, is characterized in that it comprises: i. a central control unit containing a management function io high level, plus the basic braking functions, ABS, ESP, (TRAXXAR), ASR, MSR, ACC, Anticollision, Parking aid, Guidance system, Level monitoring energy, ii. an Electrical Management controller containing the high-level management and basic management functions, 15 iii. an Electric Brake controller with redundant (double) control chain containing the basic braking functions,

ABS, ESP; (TRAXXAR),ABS, ESP; (TRAXXAR)

iv. un contrôleur Actionneur Direction, v. quatre contrôleurs Actionneur de Frein pour chacune des quatre 20 roues du véhicule contenant la fonction Gestion haut niveau, vi. un bus de communication, vii. un bus synchrone, dans lequel, - les contrôleurs Direction Electrique, Freinage Electrique, Unité Centrale, Actionneur de direction et Actionneur de Frein échangent des messages par le bus synchrone, les messages circulant par ce bus étant dédiés au contrôle des fonctions de direction, de freinage et de stabilité du 30 véhicule, I'unité centrale communique avec des contrôleurs du moteur et de la boîte des vitesses via le bus de communication et envoie des commandes d'ouverture du papillon d'admission au moteur et de rétrogradages à la boîte de vitesse provenant des fonctions qu'elle contient: ESP (TRAXXAR), ASR, ACC, Anticollision, - des boucles de contrôle de base sont établies entre les contrôleurs Direction Electrique et Frein Electrique et leurs respectifs actionneurs, pour contrôler la direction et le freinage, - et une boucle de contrôle dynamique est établie entre les boucles de régulation de base et les fonctions chargées du o0 contrôle de la trajectoire et de la traction du véhicule, le  iv. a Steering Actuator controller, c. four Brake Actuator controllers for each of the four wheels of the vehicle containing the High Level Management function, vi. a communication bus, vii. a synchronous bus, in which - the Electric Steering, Electric Braking, Central Unit, Steering Actuator and Brake Actuator controllers exchange messages by the synchronous bus, the messages circulating by this bus being dedicated to controlling the steering functions, braking and stability of the vehicle, the central unit communicates with engine and gearbox controllers via the communication bus and sends commands to open the throttle valve to the engine and downshifts to the gearbox speed from the functions it contains: ESP (TRAXXAR), ASR, ACC, Anticollision, - basic control loops are established between the Electric Steering and Electric Brake controllers and their respective actuators, to control the steering and braking, - and a dynamic control loop is established between the basic control loops and the functions responsible for controlling the trajectory and vehicle traction, the

système étant adapté pour activer des fonctions de contrôle d'urgence du véhicule.  system being adapted to activate vehicle emergency control functions.

Selon une particularité de l'invention, les contrôleurs sont adaptés pour calculer des commandes de freinage et de braquage des roues en fonction, 15 respectivement, de la course d'enfoncement de la pédale et de l'angle du volant de direction, les valeurs ainsi calculées étant envoyées vers les actionneurs correspondants qui les appliquent aux roues, au travers des plaquettes des freins ou des pignons / crémaillères de l'axe de direction, les actionneurs sont adaptés pour mesurer la valeur de la force de freinage ou du 20 déplacement de l'axe de direction réellement appliqués et pour les renvoyer sur le bus synchrone et la boucle de contrôle dynamique est adaptée pour effectuer une modulation des commandes de freinage et de braquage suivant les conditions de conduite instantanées du véhicule (trajectoire, conditions d'adhérence) effectuée par les fonctions chargées du contrôle du 25 comportement dynamique du véhicule, telles que l'ESP, I'ABS ou l'Anticollision. Selon une autre particularité de l'invention, dans le cas d'un freinage contrôlé par l'ACC, la boucle de contrôle de base est établie entre l'ACC, le contrôleur des freins et les actionneurs des freins, la fonction ACC communique avec les contrôleurs du moteur et la boîte de vitesses, I'ACC est adapté pour calculer une force de freinage et une ouverture du papillon d'admission motorisé du moteur en fonction des informations sur l'environnement provenant du système radar (distance et vitesse relatives de la cibles) et de l'état du moteur et de la boîte de vitesses, la force de freinage demandée par l'ACC étant envoyée vers le contrôleur des freins, ce dernier étant adapté pour transférer les commandes des forces de freinage qui 5 correspondront à la force calculée par l'ACC lorsque la pédale de frein n'est pas enfoncée ou à la force calculée par le noeud pédale lorsque le conducteur  According to a feature of the invention, the controllers are adapted to calculate braking and steering controls for the wheels as a function, respectively, of the depressing stroke of the pedal and of the angle of the steering wheel, the values thus calculated being sent to the corresponding actuators which apply them to the wheels, through the brake pads or pinions / racks of the steering axle, the actuators are adapted to measure the value of the braking force or of the displacement of the steering axis actually applied and to send them back to the synchronous bus and the dynamic control loop is suitable for modulating the braking and steering controls according to the instantaneous driving conditions of the vehicle (trajectory, grip conditions) performed by the functions responsible for controlling the dynamic behavior of the vehicle, such as ESP, ABS or Anticollision. According to another characteristic of the invention, in the case of braking controlled by the ACC, the basic control loop is established between the ACC, the brake controller and the brake actuators, the ACC function communicates with the engine controllers and the gearbox, the ACC is adapted to calculate a braking force and an opening of the motorized intake throttle of the engine according to information on the environment coming from the radar system (relative distance and speed of target) and the state of the engine and gearbox, the braking force requested by the ACC being sent to the brake controller, the latter being suitable for transferring the commands of the braking forces which will correspond to the force calculated by the ACC when the brake pedal is not depressed or the force calculated by the pedal node when the driver

appuie sur la pédale de frein.press the brake pedal.

Dans le système de contrôle selon l'invention la fonction Gestion haut  In the control system according to the invention, the top management function

niveau est adaptée pour détecter les différentes défaillances des contrôleurs, lo et pour déclencher les fonctions de secours suivant l'origine de la défaillance.  level is suitable for detecting the various failures of the controllers, lo and for triggering the emergency functions according to the origin of the failure.

Selon une autre particularité, le système de contrôle selon l'invention est adapté pour activer au moins l'une des fonctions de secours suivantes i. Freinage Secours, correspondant à une défaillance du contrôleur Frein Electrique (chargé d'interpréter la volonté du conducteur) 15 qui est corrigée par l'élaboration et l'application d'une force de freinage maximale commandée par la fonction ACC et une prise en charge du freinage par l'unité centrale, ii. Freinage Défaillance ACC, correspondant à une défaillance de la fonction ACC qui est corrigée par l'élaboration et l'application 20 d'une force de freinage moyenne commandée par le contrôleur Frein Electrique ou, en présence d'une défaillance de celui-ci, par l'unité centrale; iii. Contrôle d'Urgence, correspondant à une défaillance grave du système de freinage, lorsque celui-ci n'est pas en mesure de 25 satisfaire la fonction de freinage du véhicule, qui est corrigée par  According to another particular feature, the control system according to the invention is adapted to activate at least one of the following emergency functions i. Emergency braking, corresponding to a failure of the Electric Brake controller (responsible for interpreting the driver's wishes) 15 which is corrected by developing and applying a maximum braking force controlled by the ACC function and taking charge braking by the central unit, ii. Braking ACC failure, corresponding to a failure of the ACC function which is corrected by the development and application of an average braking force controlled by the Electric Brake controller or, in the presence of a failure thereof, by the central unit; iii. Emergency Control, corresponding to a serious failure of the braking system, when the latter is unable to satisfy the braking function of the vehicle, which is corrected by

une mise à l'abri du véhicule.sheltering the vehicle.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore  Other features and advantages of the invention will become apparent

dans la description ci-après.in the description below.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs.  In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples.

- la figure 1 est un schéma de l'architecture du système de contrôle, - la figure 2a représente schématiquement la boucle de régulation de base du système de direction, - la figure 2b représente schématiquement la boucle de régulation de base du système de freinage, - la figure 2c représente schématiquement les boucles dynamiques de régulation des systèmes de direction et de freinage, - la figure 3 représente l'organigramme de l'automate de gestion haut  FIG. 1 is a diagram of the architecture of the control system, FIG. 2a diagrammatically represents the basic regulation loop of the steering system, FIG. 2b diagrammatically represents the basic regulation loop of the braking system, - Figure 2c schematically shows the dynamic loops for regulating the steering and braking systems, - Figure 3 shows the flowchart of the high-level management system

niveau du système selon l'invention.  level of the system according to the invention.

io L'invention concerne un système de contrôle électronique dédié à la gestion et au contrôle dynamique du véhicule et une fonction de contrôle d'urgence du véhicule. Le système gère les fonctions du véhicule qui font principalement appel aux systèmes de freinage et de direction et, dans une  The invention relates to an electronic control system dedicated to the management and dynamic control of the vehicle and an emergency control function of the vehicle. The system manages the vehicle functions which mainly use the braking and steering systems and, in a

moindre mesure, aux systèmes de contrôle de la transmission et du moteur.  to a lesser extent, transmission and engine control systems.

La figure 1 montre l'exemple d'une réalisation préférentielle de  Figure 1 shows the example of a preferred embodiment of

l'architecture du système de contrôle. Ce schéma représente un placement type des différentes fonctions de contrôle dans une architecture distribuée.  the architecture of the control system. This diagram represents a typical placement of the different control functions in a distributed architecture.

Pour réaliser le système de contrôle exposé dans ce document, il est bien entendu possible de placer les fonctions dans les contrôleurs électroniques 20 pouvant équiper le véhicule d'une façon différente sans s'écarter de l'esprit de la présente invention. Ces différents placements peuvent alors être considérés  To implement the control system described in this document, it is of course possible to place the functions in the electronic controllers 20 which can be fitted to the vehicle in a different way without departing from the spirit of the present invention. These different placements can then be considered

comme des éléments faisant partie de la présente invention.  as part of the present invention.

Le véhicule de la solution préférentielle est équipé de systèmes électromécaniques de direction et de freinage à transmission de commande 25 électrique. Le système de direction est par ailleurs renforcé par un système de sécurité mécanique *ou hydraulique, élaboré suivant l'état de l'art correspondant, qui permet au conducteur de commander la direction lorsque  The vehicle of the preferred solution is equipped with electromechanical steering and braking systems with electric control transmission. The steering system is also reinforced by a mechanical * or hydraulic safety system, developed according to the corresponding state of the art, which allows the driver to control the steering when

le système électromécanique est défaillant.  the electromechanical system is faulty.

Dans cette réalisation préférentielle, le système de freinage électrique a 30 un système de contrôle double (deux capteurs, deux logiques de contrôle, deux messageries) travaillant en parallèle qui permet de vérifier la cohérence  In this preferred embodiment, the electric braking system has a double control system (two sensors, two control units, two messaging systems) working in parallel which makes it possible to check the consistency.

des informations produites par ce système.  information produced by this system.

Le véhicule est équipé au moins des fonctions suivantes: freinage de base, ABS, ESP, (TRAXXAR), ASR, MSR, ACC, Anticollision, Aide au parking, Système de guidage, Surveillance du niveau d'énergie, développées suivant les règles de l'art. Il est entendu que le véhicule est également équipé 5 de tous les capteurs, actionneurs et autres organes (tels que radars, sonars, capteurs infrarouges, accéléromètres, inclinomètres, capteurs d'effort, etc.)  The vehicle is equipped with at least the following functions: basic braking, ABS, ESP, (TRAXXAR), ASR, MSR, ACC, Anticollision, Parking assistance, Guidance system, Energy level monitoring, developed according to the rules of art. It is understood that the vehicle is also equipped with all the sensors, actuators and other organs (such as radars, sonars, infrared sensors, accelerometers, inclinometers, force sensors, etc.)

nécessaires à l'opération de ces fonctions.  necessary for the operation of these functions.

La gestion de ces fonctions est assurée par une autre fonction appelée Gestion haut niveau qui contient la logique d'opération du système global, y io compris la gestion des défaillances, telles qu'elles seront exposées plus en  The management of these functions is ensured by another function called High Level Management which contains the operating logic of the overall system, including io the management of failures, as they will be described more in detail.

détail plus loin.detail later.

L'unité centrale communique, d'une part, avec les unités de contrôle de la direction, du freinage, des actionneurs des freins et de l'actionneur de la colonne de direction par le bus de communication TTP/C tolérant aux 15 défaillances. Ce premier réseau comprend les fonctions qui font  The central unit communicates, on the one hand, with the steering, braking, brake actuators and the steering column actuator units by the fault tolerant TTP / C communication bus. This first network includes the functions that make

principalement appel aux systèmes de freinage et de direction du véhicule.  mainly using the vehicle's braking and steering systems.

D'autre part, la même unité centrale communique avec les unités de contrôle du moteur et.de la boîte de vitesses par le bus de communication CAN. Ce deuxième réseau permet la transmission de données et de 20 commandes entre les systèmes qui peuvent faire appel au moteur ou à la boîte de vitesses (ESP, ACC, ASR, Anticollision) et les contrôleurs associés. Il comprend aussi d'autres fonctions du véhicule comme, par exemple, le  On the other hand, the same central unit communicates with the engine and gearbox control units via the CAN communication bus. This second network allows the transmission of data and 20 commands between the systems which can call on the engine or the gearbox (ESP, ACC, ASR, Anticollision) and the associated controllers. It also includes other vehicle functions such as, for example, the

guidage par satellite ou le contrôle de l'habitacle.  satellite guidance or cockpit control.

Le fonctionnement et l'architecture des deux bus de communication 25 TTP/C et CAN ne sont pas du ressort de la présente invention et ne seront  The operation and architecture of the two communication buses 25 TTP / C and CAN are not within the scope of the present invention and will not be

donc pas plus amplement décrits.therefore not more fully described.

Dans le mode d'opération nominal, les systèmes de direction et de  In the nominal operating mode, the steering and

freinage sont contrôlés en premier lieur par le conducteur. A la demande du conducteur, la vitesse du véhicule peut également être contrôlée par la 30 fonction de conduite automatique, ACC.  braking are controlled first by the driver. At the request of the driver, the vehicle speed can also be controlled by the automatic driving function, ACC.

Dans le premier cas, deux boucles de contrôle de base distinctes sont établies pour le système de freinage (voir figure 2a) et pour la direction (voir  In the first case, two separate basic control loops are established for the braking system (see Figure 2a) and for the steering (see

figure 2b). Les contrôleurs calculent des commandes de freinage et de braquage des roues en fonction, respectivement, de la course d'enfoncement de la pédale et de l'angle du volant de direction. Ces valeurs sont envoyées vers les actionneurs correspondants qui les appliquent aux roues, au travers 5 des plaquettes des freins ou des pignons / crémaillères de l'axe de direction.  Figure 2b). The controllers calculate braking and steering controls as a function of, respectively, the depressing stroke of the pedal and the angle of the steering wheel. These values are sent to the corresponding actuators which apply them to the wheels, through the brake pads or the pinions / racks of the steering axle.

Les actionneurs mesurent enfin les valeurs de la force de freinage ou du déplacement de l'axe de direction réellement appliqués et les renvoient sur le  The actuators finally measure the values of the braking force or the displacement of the steering axis actually applied and return them to the

bus TTP/C.TTP / C bus.

Dans le cas d'un freinage contrôlé par l'ACC, la boucle de contrôle de îo base est établie entre l'ACC, le contrôleur des freins et les actionneurs des  In the case of braking controlled by the ACC, the base control loop is established between the ACC, the brake controller and the actuators of the

freins. La fonction ACC communique par ailleurs avec des contrôleurs du moteur et la boîte de vitesses. L'ACC calcule une force de freinage et une ouverture du papillon d'admission motorisé du moteur en fonction des informations sur l'environnement provenant du système radar (distance et s 5 vitesse relatives de la cible) et de l'état du moteur et de la boîte de vitesses.  brakes. The ACC function also communicates with engine and gearbox controllers. ACC calculates a braking force and an opening of the motorized engine intake throttle based on environmental information from the radar system (distance and relative speed of the target) and the state of the engine and of the gearbox.

La force de freinage demandée par I'ACC est envoyée vers le contrôleur des freins. Celui-ci transfère alors les commandes des forces de freinage qui correspondront à la force calculée par 'ACC lorsque la pédale de frein n'est pas enfoncée ou à la force calculée par le noeud pédale lorsque le client 20 appuie sur la pédale de frein.  The braking force requested by ACC is sent to the brake controller. The latter then transfers the commands for the braking forces which will correspond to the force calculated by ACC when the brake pedal is not depressed or to the force calculated by the pedal node when the client 20 presses the brake pedal.

Le mode d'opération nominal contient enfin une boucle de contrôle dynamique établie au-dessus des deux boucles de base exposées précédemment (voir figure 2c). Cette boucle consiste en une modulation des commandes de freinage et de braquage suivant les conditions de conduite 25 instantanées du véhicule (trajectoire, conditions d'adhérence) effectuée par les fonctions chargées du contrôle du comportement dynamique du véhicule,  The nominal operating mode finally contains a dynamic control loop established above the two basic loops described above (see Figure 2c). This loop consists of a modulation of the braking and steering controls according to the instantaneous driving conditions of the vehicle (trajectory, grip conditions) carried out by the functions responsible for controlling the dynamic behavior of the vehicle,

comme l'ESP, I'ABS ou l'Anticollision.  like ESP, ABS or Anticollision.

On va maintenant expliquer la gestion des défaillances.  We will now explain the management of failures.

La fonction Gestion haut niveau (voir figure 3) supervise le comportement global du système et décide de l'activation des différentes fonctions suivant l'état de fonctionnement du véhicule. Elle est implantée dans Il tous les contrôleurs associés aux sous-systèmes équipant le véhicule afin  The High Level Management function (see Figure 3) supervises the overall behavior of the system and decides on the activation of the various functions according to the operating state of the vehicle. It is installed in It all the controllers associated with the subsystems equipping the vehicle so

d'assurer un comportement global homogène du véhicule.  to ensure a uniform overall behavior of the vehicle.

La Gestion haut niveau détecte les différentes défaillances de ses soussystèmes et déclenche les fonctions de secours suivant l'origine de la 5 défaillance. Les défaillances gérées par cette fonction peuvent provenir des différents sous-systèmes équipant le véhicule (Unité Centrale, Direction Electrique, Frein électrique, Actionneur de direction, Actionneurs des freins)  High-level management detects the various failures of its subsystems and triggers the emergency functions depending on the origin of the 5 failure. The failures managed by this function can come from the different subsystems equipping the vehicle (Central Unit, Electric Steering, Electric Brake, Steering Actuator, Brake Actuators)

ou des fonctions gérées localement par ces sous-systèmes.  or functions managed locally by these subsystems.

Les fonctions ESP (TRAXXAR), ABS, ASR, MSR peuvent intégrer leurs o0 propres modes dégradés sans que ceux-ci ne soient perçus par le conducteur.  The ESP (TRAXXAR), ABS, ASR, MSR functions can integrate their own degraded modes, without these being perceived by the driver.

Ces modes dégradés sont gérés en interne par lesdites fonctions et ne sont pas du ressort de la présente invention. De plus, ces modes n'interfèrent pas avec la gestion des défaillances conçue d'un point de vue global qui est le  These degraded modes are managed internally by said functions and are not within the scope of the present invention. Furthermore, these modes do not interfere with failure management conceived from a global point of view which is the

point central de l'invention.central point of the invention.

Cas de la défaillance du contrôleur Frein Electrique: fonction de sécurité  Electric brake controller failure: safety function

" Freinage Secours "."Emergency Braking".

Les conditions d'entrée en défaillance du contrôleur Frein Electrique sont  The entry conditions for failure of the Electric Brake controller are

les suivantes.the following.

(1) le contrôleur de communication TTP ne reçoit pas de message de l'un des deux systèmes du contrôle double au moment requis; (2) une erreur interne au contrôleur Frein Electrique a lieu, comme la panne d'un capteur, par exemple; (3) les deux.systèmes du contrôle double calculent des forces de  (1) the TTP communication controller does not receive a message from either of the two dual control systems when required; (2) an internal error in the Electric Brake controller occurs, such as a sensor failure, for example; (3) the two double control systems calculate forces of

freinage trop différentes.braking too different.

Dans ce cas, la fonction ACC définit une force de freinage maximale que les actionneurs appliquent une seule fois aux roues ignorant toute force de freinage venant du contrôleur Frein Electrique. Par la suite, c'est l'unité 30 centrale qui définit et envoie aux actionneurs la force de freinage à appliquer  In this case, the ACC function defines a maximum braking force which the actuators apply once to the wheels ignoring any braking force coming from the Electric Brake controller. Thereafter, it is the central unit which defines and sends to the actuators the braking force to be applied.

en utilisant les fonctions ABS et freinage de base qu'elle contient.  using the ABS and basic braking functions it contains.

Accessoirement, la fonction ACC peut envoyer un signal vers le contrôleur de l'habitacle afin d'allumer un voyant spécifique pour prévenir le conducteur de  Incidentally, the ACC function can send a signal to the passenger compartment controller in order to light a specific warning lamp to warn the driver of

la défaillance du Frein Electrique.  failure of the Electric Brake.

Si dans ce mode une nouvelle défaillance des fonctions ABS et freinage  If in this mode a new failure of the ABS and braking functions

de base de l'unité centrale ou des actionneurs est détectée, avant que le 5 contrôleur Frein Electrique se rétablisse, le système entre en mode " Contrôle d'Urgence ", décrit ci-dessous.  base of the central unit or actuators is detected, before the 5 Electric Brake controller is restored, the system enters the "Emergency Control" mode, described below.

Le système ne revient au mode de fonctionnement nominal que si tous  The system only returns to nominal operating mode if all

les sous-systèmes fonctionnent correctement à nouveau.  the subsystems are functioning properly again.

Cas de la défaillance de la fonction ACC: fonction de sécurité " Freinage 10 Défaillance ACC ".  ACC function failure: "Braking 10 ACC failure" safety function.

Les conditions d'entrée en défaillance de la fonction ACC sont les suivantes. (1) le contrôleur de communication TTP ne reçoit pas de message de la fonction au moment requis; (2) une erreur interne à la fonction a lieu, comme une erreur de calcul ou une force de freinage en dehors du domaine d'application, par exemple. Ce mode de défaillance n'est pris en compte que si la fonction ACC est activée par le conducteur et si le conducteur n'actionne pas la pédale de frein. 20 Dans ce cas, le contrôleur Frein Electrique envoie des commandes de force de freinage moyenne (au lieu de la force de freinage provenant de l'ACC) vers les actionneurs qui les appliquent aux roues afin de prévenir le conducteur de la défaillance du système ACC. Accessoirement, le contrôleur Frein Electrique peut envoyer un signal vers le contrôleur de l'habitacle afin 25 d'allumer un voyant spécifique pour prévenir le conducteur de la défaillance et  The ACC entry failure conditions are as follows. (1) the TTP communication controller does not receive a message from the function when required; (2) an internal error in the function takes place, such as a calculation error or a braking force outside the field of application, for example. This failure mode is only taken into account if the ACC function is activated by the driver and if the driver does not apply the brake pedal. 20 In this case, the Electric Brake controller sends medium braking force commands (instead of the braking force from ACC) to the actuators which apply them to the wheels to warn the driver of the ACC system failure. . Incidentally, the Electric Brake controller can send a signal to the passenger compartment controller in order to light a specific warning lamp to warn the driver of the failure and

de mise en veille du système ACC.of the ACC system standby.

Si dans ce mode une défaillance du contrôleur Frein Electrique est détectée, I'unité centrale définit la force de freinage à appliquer en utilisant les fonctions ABS et freinage de base qu'elle contient. En cas de défaillance des fonctions ABS et freinage de base de l'unité centrale ou en cas de défaillance  If in this mode a failure of the Electric Brake controller is detected, the central unit defines the braking force to be applied using the ABS and basic braking functions it contains. In the event of failure of the ABS and basic braking functions of the central unit or in the event of failure

des actionneurs, le système entre en mode " Contrôle d'Urgence ", décrit cidessous.  actuators, the system enters "Emergency Control" mode, described below.

Le système ne revient au mode de fonctionnement nominal que si tous  The system only returns to nominal operating mode if all

les sous-systèmes fonctionnent correctement à nouveau.  the subsystems are functioning properly again.

La fonction Contrôle d'Urgence est activée lorsque le système de freinage n'est pas en mesure de satisfaire les commandes de freinage demandées par les différentes fonctions de contrôle. Cette condition est validée par l'un des événements suivants: (1) les conditions d'entrée en mode " Contrôle d'Urgence "  The Emergency Control function is activated when the braking system is unable to satisfy the braking commands requested by the various control functions. This condition is validated by one of the following events: (1) the conditions for entering "Emergency Control" mode

décrites ci-dessus sont satisfaites.  described above are satisfied.

(2) Les valeurs des forces réellement appliquées par les actionneurs diffèrent trop des forces de freinage de consigne commandées par le contrôleur Frein Electrique ou par l'unité centrale; (3) Les actionneurs émettent un signal d'alarme indiquant que le niveau d'énergie électrique, renseigné par le système de 15 surveillance du niveau d'énergie, est descendu en dessous  (2) The values of the forces actually applied by the actuators differ too much from the set braking forces commanded by the Electric Brake controller or by the central unit; (3) The actuators emit an alarm signal indicating that the electrical energy level, informed by the energy level monitoring system, has dropped below

d'un seuil limite réduisant leurs capacités de freinage de façon critique.  of a limit threshold reducing their braking capacities critically.

Dans ce cas, la fonction ACC demande une fermeture du papillon 20 d'admission et des rétrogradages de rapports successifs à la boîte de vitesses  In this case, the ACC function requests a closure of the intake throttle valve 20 and downshifts of successive reports to the gearbox.

afin de freiner le véhicule le plus rapidement possible grâce au frein moteur.  to brake the vehicle as quickly as possible using the engine brake.

Aucune force de freinage n'est demandée par le contrôleur Frein Electrique ni par l'unité centrale. Afin de ne pas perturber la stabilité du véhicule, les actionneurs ouvrent donc les mâchoires des freins, au cas o les plaquettes 25 seraient défectueuses.  No braking force is requested by the Electric Brake controller or by the central unit. In order not to disturb the stability of the vehicle, the actuators therefore open the brake shoes, in the event that the pads 25 are defective.

En même temps, le contrôleur de direction utilise les informations provenant des capteurs d'obstacles avant, arrière, et latéraux des fonctions ACC, Anticollision et Aide au Parking, pour: (1) décider du côté de la route le plus approprié et déterminer la 30 trajectoire pour rabattre le véhicule sur ledit côté de la route en fonction des obstacles fixes et des conditions de circulation instantanées;  At the same time, the direction controller uses information from the front, rear and side obstacle sensors of the ACC, collision avoidance and parking assistance functions, to: (1) decide which side of the road is most suitable and determine the 30 trajectory for folding the vehicle onto said side of the road as a function of fixed obstacles and instantaneous traffic conditions;

(2) envoyer les commandes nécessaires à l'actionneur de l'axe de direction afin de diriger automatiquement le véhicule vers ledit côté de la route suivant la trajectoire choisie.  (2) send the necessary commands to the actuator of the steering axis in order to automatically steer the vehicle towards said side of the road along the chosen path.

Si le système de direction électromécanique est en mode dégradé (l'axe de direction étant alors actionné par le système de sécurité mécanique ou hydraulique) le contrôleur de direction envoie un signal vers le contrôleur de l'habitacle afin d'afficher un message indiquant auconducteur qu'il doit  If the electromechanical steering system is in degraded mode (the steering axis then being actuated by the mechanical or hydraulic safety system) the direction controller sends a signal to the passenger compartment controller in order to display a message indicating to the driver what he must

contrôler la trajectoire du véhicule.  check the trajectory of the vehicle.

Accessoirement, la fonction ACC peut envoyer des signaux vers le contrôleur de l'habitacle afin d'allumer les feux de détresse et d'allumer un voyant spécifique signalant au conducteur qu'un arrêt d'urgence est en cours d'exécution. Ces signaux peuvent également servir, par exemple, à l'émission d'un message radio de détresse indiquant la position du véhicule, selon les informations provenant du système de navigation, vers un centre d'assistance  Incidentally, the ACC function can send signals to the passenger compartment controller in order to turn on the hazard warning lights and to turn on a specific warning light signaling to the driver that an emergency stop is in progress. These signals can also be used, for example, to send a radio distress message indicating the position of the vehicle, according to information from the navigation system, to an assistance center.

ou de secours déterminé.or determined relief.

Une fois que le véhicule est arrivé à un arrêt total, I'unité centrale demande la coupure du moteur au contrôleur du moteur et l'immobilisation du véhicule. Cette immobilisation se traduit par l'émission d'une commande 20 d'enclenchement au mécanisme du frein de parking et d'une autre commande d'enclenchement d'un rapport (première, marche arrière ou " Drive ") à la boîte de vitesse. Les actions permettant le signalement de l'arrêt du véhicule peuvent rester actives jusqu'à ce qu'un seuil limite du niveau d'énergie soit atteint. Le système ne revient au mode de fonctionnement nominal que si tous  Once the vehicle has come to a complete stop, the central unit requests the engine controller to stop the engine and the vehicle to stop. This immobilization results in the issuance of a command 20 to engage the parking brake mechanism and another command to engage a gear (first, reverse or "Drive") to the gearbox. . Actions allowing the signaling of the vehicle stopping can remain active until a limit threshold of the energy level is reached. The system only returns to nominal operating mode if all

les sous-systèmes fonctionnent correctement à nouveau.  the subsystems are functioning properly again.

On va maintenant expliquer les avantages du système de contrôle selon l'invention. L'approche de conception inter-système utilisée pour l'élaboration du o0 système de contrôle et des fonctions de secours qui font l'objet de la présente invention, permet de faire face aux possibles défaillances des composants et des organes contrôlés qui participent aux fonctions de direction et de freinage ]5 du véhicule. Cette approche est en rupture avec les méthodes typiquement utilisées dans le développement des systèmes et des lois de contrôle des  We will now explain the advantages of the control system according to the invention. The inter-system design approach used for the development of the control system and the back-up functions which are the subject of the present invention makes it possible to cope with the possible failures of the components and controlled organs which participate in the functions. steering and braking] 5 of the vehicle. This approach breaks with the methods typically used in the development of systems and laws for controlling

systèmes électroniques.electronic systems.

Les fonctions présentées dans cette description sont des fonctions 5 distribuées, partagées par plusieurs fonctions ou sous-systèmes. Le système de contrôle indépendant de l'architecture électronique et du placement des fonctions de contrôle dans cette architecture, ce qui facilite l'adaptation des  The functions presented in this description are distributed functions, shared by several functions or subsystems. The independent control system of the electronic architecture and the placement of control functions in this architecture, which facilitates the adaptation of

solutions exposées dans cette description à d'autres architectures distinctes.  solutions exposed in this description to other distinct architectures.

Ce type de solution permet également de pondérer d'une façon 10 innovante (suivant l'état du global du véhicule) les contraintes de sécurité auxquelles les éléments de contrôle et les organes des systèmes de direction  This type of solution also makes it possible to weight in an innovative way (depending on the state of the overall vehicle) the safety constraints to which the control elements and the organs of the steering systems

et de freinage seront soumis.and braking will be subject.

Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que, lors de son implémentation, des systèmes existants et les signaux produits par ces 1s systèmes peuvent être utilisés. En effet, I'invention repose sur une exploitation des fonctionnalités inhérentes aux composants du système. Les composants et leurs fonctionnalités peuvent donc être conçus au préalable et de façon indépendante par différents développeurs, comme c'est le cas de l'ABS, ESP, (TRAXXAR), etc. Néanmoins, pour réaliser l'intégration des composants développés de façon indépendante, il est nécessaire de définir d'une façon globale le système d'exploitation, c'est-à-dire, le comportement macroscopique, du système. Ensuite, il faut établir un arbitrage entre les tâches de contrôle et régulation réalisées de façon individuelle par chacun des composants. Ces 25 opérations de supervision et d'arbitrage sont réalisées dans la présente  Another advantage of the invention lies in the fact that, during its implementation, existing systems and the signals produced by these systems can be used. Indeed, the invention is based on an exploitation of the functionalities inherent in the components of the system. The components and their functionalities can therefore be designed beforehand and independently by different developers, as is the case with ABS, ESP, (TRAXXAR), etc. However, to achieve the integration of the independently developed components, it is necessary to define the operating system, that is to say, the macroscopic behavior of the system, in a global manner. Then, it is necessary to establish an arbitration between the tasks of control and regulation carried out individually by each of the components. These 25 supervision and arbitration operations are carried out in the present

invention par l'automate de Gestion haut niveau décrit plus haut.  invention by the high-level Management automaton described above.

Comme il a été établi plus haut, I'automate de Gestion haut niveau est implanté dans tous les contrôleurs associés aux sous-systèmes équipant le véhicule afin d'assurer un comportement global homogène du véhicule. En 30 effet, puisque le fonctionnement des sous-systèmes dépend des états macroscopiques définis par un même automate, on peut affirmer que tous les éléments participant aux fonctions de direction et de freinage se trouvent dans  As it was established above, the high-level management automaton is installed in all the controllers associated with the subsystems equipping the vehicle in order to ensure a homogeneous overall behavior of the vehicle. Indeed, since the functioning of the subsystems depends on the macroscopic states defined by the same automaton, it can be affirmed that all the elements participating in the steering and braking functions are found in

un seul et même état au même instant.  one and the same state at the same time.

La démarche d'intégration que l'on vient de décrire favorise en plus la réutilisation, par d'autres applications ou d'autres systèmes, des différents composants mis en oeuvre dans la présente invention.  The integration approach that has just been described further promotes the reuse, by other applications or other systems, of the various components used in the present invention.

Les exemples utilisés pour la description de la présente invention,  The examples used for the description of the present invention,

concernent la solution préférentielle pour son implémentation. Cette réalisation préférentielle est un véhicule automobile équipé de systèmes électromécaniques de direction et de freinage à transmission de commande 1o électrique. Le système de direction a un système redondant de sécurité mécanique ou hydraulique, élaboré suivant les règles de l'art. Le système de freinage compte avec une redondance par double chaîne de contrôle (double capteur pédale, double logique de contrôle, deux messageries) qui  relate to the preferred solution for its implementation. This preferred embodiment is a motor vehicle equipped with electromechanical steering and braking systems with 1o electric control transmission. The steering system has a redundant mechanical or hydraulic safety system, developed according to the rules of the art. The braking system has redundancy by double control chain (double pedal sensor, double control logic, two messaging) which

fonctionnent en parallèle.operate in parallel.

Le véhicule de la solution préférentielle est équipé au moins des  The preferred solution vehicle is equipped with at least the

fonctions de freinage de base, ABS, ESP (TRAXXAR), ASR, MSR, ACC, Anticollision, Aide au Parking, Système de guidage, Surveillance du niveau d'énergie, dont la description n'est pas du ressort de la présente invention. Il est entendu que le véhicule est également équipé de tous les capteurs, 20 actionneurs, et autres organes (tels que radars, sonars, capteurs infrarouges,  basic braking functions, ABS, ESP (TRAXXAR), ASR, MSR, ACC, Anticollision, Parking aid, Guidance system, Energy level monitoring, the description of which is not within the purview of the present invention. It is understood that the vehicle is also equipped with all the sensors, actuators, and other organs (such as radars, sonars, infrared sensors,

accéléromètres, inclinomètres, capteurs d'effort, etc.) Dans les paragraphes suivants, on décrira en détail les principaux composants du système de contrôle qui participent aux fonctions de contrôle  accelerometers, inclinometers, force sensors, etc.) In the following paragraphs, the main components of the control system which participate in the control functions will be described in detail.

faisant l'objet de la présente invention.  forming the subject of the present invention.

Le contrôleur direction électrique est chargé de calculer l'angle de braquage des roues en fonction de l'angle du volant de direction requis par le conducteur et d'envoyer vers l'actionneur de l'axe de direction la valeur du  The electric steering controller is responsible for calculating the steering angle of the wheels as a function of the angle of the steering wheel required by the driver and for sending the value of the steering wheel to the actuator.

braquage de consigne..setpoint deflection.

Cette valeur correspond à la requête du client en mode nominal lorsque 30 celui-ci tourne le volant de direction ou à l'angle de braquage calculé par le contrôleur Direction Electrique lorsque la fonction contrôle d'urgence est activée. Le contrôleur de l'actionneur de l'axe de direction est chargé de trois tâches principales: appliquer à l'axe de direction le déplacement correspondant au braquage de consigne (provenant du contrôleur Direction Electrique) en actionnant le système de pignons de l'axe ò mesurer le braquage réellement appliqué; ò calculer la différence entre le braquage appliqué et le braquage de  This value corresponds to the customer's request in nominal mode when the latter turns the steering wheel or to the steering angle calculated by the Electric Steering controller when the emergency control function is activated. The steering axis actuator controller is responsible for three main tasks: applying the displacement corresponding to the set point deflection (from the Electric Steering controller) to the steering axis by actuating the pinion system ò measure the steering actually applied; ò calculate the difference between the deflection applied and the deflection of

consigne et renvoyer ces informations vers le bus TTP/C.  setpoint and send this information back to the TTP / C bus.

io C'est grâce à ces valeurs que les défaillances du système de direction électromécanique peuvent être détectées et que le système de sécurité mécanique ou hydraulique est enclenché, selon ce qui a été décrit précédemment. Les fonctions ACC et fonction Anticollision (Unité Centrale) sont 15 chargées de calculer: À une force de freinage lorsqu'un freinage sans requête du client est requis; ò une ouverture du papillon d'admission lorsqu'une accélération  io It is thanks to these values that faults in the electromechanical steering system can be detected and that the mechanical or hydraulic safety system is activated, as described above. The ACC and anti-collision (Central Unit) functions are responsible for calculating: A braking force when braking without customer request is required; ò an opening of the intake throttle when an acceleration

(fonction ACC uniquement) ou une décélération du véhicule est 20 nécessaire.  (ACC function only) or vehicle deceleration is required.

Pour calculer ces valeurs, les fonctions utilisent les données concernant la distance et la vitesse d'une cible qu'elles obtiennent grâce aux capteurs liés directement au contrôleur (radars, sonars). Les données produites par ces 25 capteurs sont utilisées par la fonction ACC et par le contrôleur Direction Electrique pour exécuter la fonction contrôle de secours, selon ce qui a été établi plus haut. Ces mêmes données sont utilisées pour détecter certaines défaillances de la fonction ACC permettant d'activer la fonction décrite précédemment. La fonction freinage de base (Contrôleur frein électrique et unité centrale) est chargée de calculer une force de freinage en fonction de l'enfoncement de la pédale de frein par le conducteur et d'envoyer vers les actionneurs des  To calculate these values, the functions use the data concerning the distance and the speed of a target which they obtain thanks to the sensors linked directly to the controller (radars, sonars). The data produced by these 25 sensors is used by the ACC function and by the Electrical Direction controller to execute the emergency control function, as set out above. These same data are used to detect certain faults in the ACC function enabling the function described above to be activated. The basic braking function (Electric brake controller and central unit) is responsible for calculating a braking force according to the depressing of the brake pedal by the driver and sending to the actuators

forces de freinage de consigne.set braking forces.

Ces forces correspondent à la force dd freinage calculé par la fonction  These forces correspond to the braking force dd calculated by the function

freinage de base lorsque le conducteur enfonce la pédale de frein ou à la 5 force de freinage calculée par les fonctions ACC ou Anticollision lorsque la pédale de frein n'est pas enfoncée.  basic braking when the driver depresses the brake pedal or at the braking force calculated by the ACC or Anticollision functions when the brake pedal is not depressed.

La redondance du contrôleur Frein Electrique permet de réaliser les diagnostiques sur la cohérence de la force de freinage calculée et de vérifier l'état de fonctionnement du contrôleur. Cette information, plus l'information 10 concernant l'état des fonctions freinage de base et ACC de l'unité centrale,  The redundancy of the Electric Brake controller makes it possible to carry out diagnostics on the consistency of the calculated braking force and to check the operating status of the controller. This information, plus information 10 concerning the state of the basic braking and ACC functions of the central unit,

sont utilisées pour l'activation de la fonction décrite plus haut.  are used to activate the function described above.

Les contrôleurs des actionneurs des freins sont dotés d'une intelligence limitée. Ils sont chargés de trois tâches principales: * appliquer la roue correspondante la force de freinage de consigne 15 (provenant soit du contrôleur Frein Electrique soit de l'unité centrale) en serrant les mâchoires des plaquettes de frein À mesurer la force de freinage réellement appliquée; * calculer la différence entre la force appliquée et la force de  The brake actuator controllers have limited intelligence. They are responsible for three main tasks: * apply the corresponding wheel to the set braking force 15 (either from the Electric Brake controller or from the central unit) by tightening the jaws of the brake pads Measuring the braking force actually applied ; * calculate the difference between the applied force and the force of

freinage de consigne et renvoyer ces informations vers le bus 20 TTP/C.  set braking and send this information back to bus 20 TTP / C.

C'est grâce à ces valeurs que les défaillances des actionneurs peuvent en partie être détectées et que la fonction de contrôle de secours peut être  It is thanks to these values that actuator faults can be partially detected and that the emergency control function can be

déclenchée, selon ce qui a été décrit précédemment.  triggered, as described above.

L'unité centrale communique avec les contrôleurs du moteur à combustion interne et de la boîte de vitesses à travers le bus de communication CAN. C'est par ce réseau que l'unité centrale reçoit des données provenant de ces deux contrôleurs afin de les utiliser pour les calculs  The central unit communicates with the controllers of the internal combustion engine and of the gearbox through the CAN communication bus. It is through this network that the central unit receives data from these two controllers in order to use them for calculations.

de certaines des fonctions qu'elle contient.  of some of the functions it contains.

La présente invention ne fait pas appel aux propriétés du contrôleur du  The present invention does not use the properties of the controller of the

réseau CAN pour la mise en place des fonctions de sécurité.  CAN network for setting up security functions.

La communication entre les contrôleurs concernant les systèmes de  Communication between controllers regarding

direction et de freinage est réalisée vis al bus de communication TTP/C. Le contrôleur de ce bus synchronise l'envoie et la réception des données et renseigne sur la disponibilité (état) des données produites par chaque contrôleur.  steering and braking is carried out on the TTP / C communication bus. The controller of this bus synchronizes the sending and receiving of data and provides information on the availability (status) of the data produced by each controller.

Ces renseignements sont également utilisés pour détecter certaines défaillances des composants du système global et pour activer les fonctions  This information is also used to detect certain failures of the components of the overall system and to activate the functions.

de sécurité décrites précédemment.  described above.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Système de contrôle distribué pour un dispositif de direction et un dispositif de freinage électriques, en particulier à commande découplée notamment pour des véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'il comprend: 5 i. une unité centrale de contrôle contenant une fonction de Gestion haut niveau, plus les fonctions freinage de base, ABS, ESP, (TRAXXAR), ASR, MSR, ACC, Anticollision, Aide au Parking, Système de guidage, Surveillance du niveau d'énergie, ii. un contrôleur Direction Electrique contenant les fonctions 10 Gestion haut niveau et Direction de base, iii. un contrôleur Frein Electrique avec chaîne de contrôle redondante (double) contenant les fonctions de freinage de base, ABS, ESP, (TRAXXAR), iv. un contrôleur Actionneur Direction, v. quatre contrôleurs Actionneur de Frein pour chacune des quatre roues du véhicule contenant la fonction Gestion haut niveau, vi. un bus de communication, vii. un bus synchrone, dans lequel, - les contrôleurs Direction Electrique, Freinage Electrique, Unité Centrale, Actionneur de direction et Actionneur de Frein échangent des messages par le bus synchrone, les messages circulant par ce bus étant dédiés au contrôle des fonctions de 25 direction, de freinage et de stabilité du véhicule, I'unité centrale communique avec des contrôleurs du moteur et de la boîte des vitesses via le bus de communication et envoie des commandes d'ouverture du papillon d'admission au moteur et de rétrogradages à la boîte de vitesse provenant des fonctions 30 qu'elle contient: ESP (TRAXXAR), ASR, ACC, Anticollision, - des boucles de contrôle de base sont établies entre les contrôleurs Direction Electrique et Frein Electrique et leurs respectifs actionneurs, pour contrôler la direction et le freinage, - et une boucle de contrôle dynamique est établie entre les 5 boucles de régulation de base et les fonctions chargées du  1. Distributed control system for an electrical steering device and braking device, in particular with decoupled control, in particular for motor vehicles, characterized in that it comprises: 5 i. a central control unit containing a high level management function, plus the basic braking functions, ABS, ESP, (TRAXXAR), ASR, MSR, ACC, Anticollision, Parking assistance, Guidance system, Energy level monitoring , ii. an Electrical Management controller containing the 10 High-level management and Basic management functions, iii. an Electric Brake controller with redundant control chain (double) containing the basic braking functions, ABS, ESP, (TRAXXAR), iv. a Steering Actuator controller, c. four Brake Actuator controllers for each of the four wheels of the vehicle containing the High Level Management function, vi. a communication bus, vii. a synchronous bus, in which - the Electric Steering, Electric Braking, Central Unit, Steering Actuator and Brake Actuator controllers exchange messages by the synchronous bus, the messages circulating by this bus being dedicated to controlling the steering functions, braking and stability of the vehicle, the central unit communicates with engine and gearbox controllers via the communication bus and sends commands to open the throttle valve to the engine and downshifts to the gearbox speed from the functions 30 it contains: ESP (TRAXXAR), ASR, ACC, Anticollision, - basic control loops are established between the Electric Steering and Electric Brake controllers and their respective actuators, to control the steering and braking , - and a dynamic control loop is established between the 5 basic regulation loops and the functions responsible for contrôle de la trajectoire et de la traction du véhicule, le système étant adapté pour activer des fonctions de contrôle d'urgence du véhicule.  vehicle trajectory and traction control, the system being adapted to activate vehicle emergency control functions. o0  o0 2. Système de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les contrôleurs sont adaptés pour calculer des commandes de freinage et de braquage des roues en fonction, respectivement, de la course d'enfoncement de la pédale et de l'angle du volant de direction, les valeurs ainsi calculées étant envoyées vers les actionneurs correspondants qui les appliquent aux s 5 roues, au travers des plaquettes des freins ou des pignons / crémaillères de l'axe de direction en ce que les actionneurs sont adaptés pour mesure les valeurs de la force de freinage ou du déplacement de l'axe de direction réellement appliqués et pour les renvoyer sur le bus synchrone et en ce que la boucle de contrôle dynamique est adaptée pour effectuer une modulation des 20 commandes de freinage et de braquage suivant les conditions de conduite instantanées du véhicule (trajectoire, conditions d'adhérence) effectuée par les fonctions chargées du contrôle du comportement dynamique du véhicule,2. Control system according to claim 1, characterized in that the controllers are adapted to calculate braking and steering controls for the wheels as a function, respectively, of the depressing stroke of the pedal and of the angle of the steering wheel direction, the values thus calculated being sent to the corresponding actuators which apply them to the 5 wheels, through the brake pads or pinions / racks of the steering axle in that the actuators are suitable for measuring the values of the braking force or the displacement of the steering axis actually applied and to send them back to the synchronous bus and in that the dynamic control loop is adapted to effect modulation of the braking and steering commands according to the conditions of instantaneous driving of the vehicle (trajectory, grip conditions) carried out by the functions responsible for controlling the dynamic behavior of the vehicle cule, telles que l'ESP, I'ABS ou l'Anticollision.  such as ESP, ABS or Anticollision. 3. Système de contrôle selon l'une des revendications 1 ou 2,  3. Control system according to one of claims 1 or 2, caractérisé en ce que dans le cas d'un freinage contrôlé par l'ACC, la boucle de contrôle de base est établie entre î'ACC, le contrôleur des freins et les actionneurs des freins, la fonction ACC communique avec les contrôleurs du moteur et la boîte de vitesses, I'ACC est adapté pour calculer une force de 30 freinage et une ouverture du papillon d'admission motorisé du moteur en fonction des informations sur l'environnement provenant du système radar (distance et vitesse relatives de la cible) et de l'état du moteur et de la boîte de vitesses, la force de freinage demandée par l'ACC étant envoyée vers le contrôleur des freins, ce dernier étant adapté pour transférer les commandes des forces de freinage qui correspondront à la force calculée par l'ACC lorsque la pédale de frein n'est pas enfoncée ou à la force calculée par le noeud pédale lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein.  characterized in that in the case of braking controlled by the ACC, the basic control loop is established between the ACC, the brake controller and the brake actuators, the ACC function communicates with the engine controllers and the gearbox, the ACC is adapted to calculate a braking force and an opening of the motorized intake throttle of the engine as a function of information on the environment coming from the radar system (relative distance and speed of the target) and the state of the engine and of the gearbox, the braking force requested by the ACC being sent to the brake controller, the latter being adapted to transfer the commands of the braking forces which will correspond to the force calculated by l 'ACC when the brake pedal is not depressed or at the force calculated by the pedal node when the driver presses the brake pedal. 4. Système de contrôle selon l'une des revendications 1 à 3,  4. Control system according to one of claims 1 to 3, caractérisé en ce que la fonction Gestion haut niveau est adaptée pour détecter les différentes défaillances des contrôleurs et pour déclencher les îo fonctions de secours suivant l'origine de la défaillance.  characterized in that the high level management function is suitable for detecting the various failures of the controllers and for triggering the emergency functions depending on the origin of the failure. 5. Système de contrôle selon l'une des revendications 1 à 4,  5. Control system according to one of claims 1 to 4, caractérisé en ce qu'il est adapté pour activer au moins l'une des fonctions de secours suivantes: i. Freinage Secours, correspondant à une défaillance du contrôleur Frein Electrique (chargé d'interpréter la volonté du conducteur) qui est corrigée par l'élaboration et l'application d'une force de freinage maximale commandée par la fonction ACC et une prise en charge du freinage par l'unité centrale, 20 ii. Freinage Défaillance ACC, correspondant à une défaillance de la fonction ACC qui est corrigée par l'élaboration et l'application d'une force de freinage moyenne commandée par le contrôleur Frein Electrique ou, en présence d'une défaillance de celui-ci, par l'unité centrale; iii. Contrôle d'Urgence, correspondant à une défaillance grave du  characterized in that it is adapted to activate at least one of the following emergency functions: i. Emergency braking, corresponding to a failure of the Electric Brake controller (responsible for interpreting the driver's wishes) which is corrected by developing and applying a maximum braking force controlled by the ACC function and taking charge of the central unit braking, 20 ii. Braking ACC failure, corresponding to a failure of the ACC function which is corrected by the development and application of an average braking force controlled by the Electric Brake controller or, in the presence of a failure thereof, by central unity; iii. Emergency Control, corresponding to a serious failure of the système de freinage, lorsque celui-ci n'est pas en mesure de satisfaire la fonction de freinage du véhicule, qui est corrigée par une mise à l'abri du véhicule.  braking system, when this is not able to satisfy the vehicle's braking function, which is corrected by making the vehicle safe. 6. Système de contrôle selon la revendication 5, caractérisé en ce que les conditions d'entrée en défaillance du contrôleur Frein Electrique sont les suivantes: (1) le contrôleur de communication TTP ne reçoit pas de message de l'un des deux systèmes du contrôle double au moment requis; (2) une erreur interne au contrôleur Frein Electrique a lieu, comme la panne d'un capteur, par exemple; (3) les deux systèmes du contrôle double calculent des forces de  6. Control system according to claim 5, characterized in that the failure entry conditions of the Electric Brake controller are as follows: (1) the TTP communication controller does not receive a message from one of the two systems of the double check when required; (2) an internal error in the Electric Brake controller occurs, such as a sensor failure, for example; (3) both systems of double control calculate forces of freinage trop différentes.braking too different. 7. Système de contrôle selon l'une des revendications 5 ou 6,  7. Control system according to one of claims 5 or 6, caractérisé en ce que les conditions d'entrée en défaillance de la fonction 10 ACC sont les suivantes: (1) le contrôleur de communication TTP ne reçoit pas de message de la fonction au moment requis; (2) une erreur interne à la fonction a lieu, telle qu'une erreur de calcul  characterized in that the failure conditions for the ACC 10 function are as follows: (1) the TTP communication controller does not receive a message from the function when required; (2) an internal function error occurs, such as a calculation error ou une force de freinage en dehors du domaine d'application.  or a braking force outside the field of application. 8. Système de contrôle selon l'une des revendications 5 à 7,  8. Control system according to one of claims 5 to 7, caractérisé en ce que la fonction " Contrôle d'Urgence " est activée lorsque le système de freinage n'est pas en mesure de satisfaire les commandes de freinage demandées par les différentes fonctions de contrôle, cette condition 20 étant validée par l'un des événements suivants: (1) les conditions d'entrée en mode " Contrôle d'Urgence " sont satisfaites; (2) les valeurs des forces réellement appliquées par les actionneurs diffèrent trop des forces de freinage de consigne commandées par 25 le contrôleur Frein Electrique ou par l'unité centrale; (3) les actionneurs émettent un signal d'alarme indiquant que le niveau d'énergie électrique, renseigné par le système de surveillance du niveau d'énergie, est descendu d'un seuil limite réduisant leurs  characterized in that the "Emergency Control" function is activated when the braking system is unable to satisfy the braking commands requested by the various control functions, this condition 20 being validated by one of the events following: (1) the conditions for entering "Emergency Control" mode are satisfied; (2) the values of the forces actually applied by the actuators differ too much from the set braking forces commanded by the Electric Brake controller or by the central unit; (3) the actuators emit an alarm signal indicating that the electrical energy level, informed by the energy level monitoring system, has dropped from a limit threshold reducing their capacités de freinage de façon critique.  braking capabilities critically. 9. Système de contrôle selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que lesdites fonctions de secours sont adaptées pour permettre:  9. Control system according to one of claims 5 to 8, characterized in that said emergency functions are adapted to allow: i. le redémarrage (relance) de l'élément ou organe défaillant tout en assurant la manoeuvrabilité et le ralentissement du véhicule; ii. la réhabilitation de la fonction de freinage du véhicule de façon sécurisée uniquement lorsque les systèmes participant à ladite  i. restarting (restarting) of the faulty element or member while ensuring the maneuverability and slowing down of the vehicle; ii. the rehabilitation of the vehicle's braking function in a secure manner only when the systems participating in said fonction marchent correctement.function work properly. 10. Système de contrôle selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que ladite fonction Contrôle d'Urgence est adaptée pour permettre:  10. Control system according to one of claims 5 to 9, characterized in that said Emergency Control function is adapted to allow: i. l'arrêt du véhicule en utilisant le frein moteur; ii. la conduction automatique du véhicule ou les indications nécessaires au conducteur pour qu'il guide la voiture lui-même vers le côté de la route; iii. l'algorithme décidant la meilleure trajectoire à suivre pour réaliser ladite conduite automatique; iv. le signalement de l'arrêt d'urgence au conducteur; v. le signalement de l'arrêt d'urgence et de la position de la voiture aux centres d'assistance ou de secours déterminés; vi. l'arrêt du moteur et l'immobilisation du véhicule une fois atteint  i. stopping the vehicle using the engine brake; ii. the automatic conduction of the vehicle or the indications necessary for the driver to guide the car himself towards the side of the road; iii. the algorithm deciding the best trajectory to follow to achieve said automatic driving; iv. reporting the emergency stop to the driver; v. reporting of the emergency stop and the position of the car to the specified assistance or rescue centers; vi. stopping the engine and immobilizing the vehicle once reached l'arrêt total de ce dernier.the latter stopped completely. 2020
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