FR2864645A1 - Control system for power train of motor vehicle, includes receiver system comprising arbitration unit that receives control request from request system and restores control data - Google Patents
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Abstract
Description
"Système de contrôle à communications sécurisées pour"Secure Communications Control System for
groupe motopropulseur" La présente invention concerne un système de contrôle à communications sécurisées pour groupe motopropulseur. The present invention relates to a control system with secure communications for powertrain.
L'émergence des réseaux de communication pour les applications électroniques embarquées dans un véhicule automobile engendre un nombre grandissant de systèmes interagissant avec les systèmes de contrôle du groupe motopropulseur qui se définit par la combinaison d'un moteur io thermique, électrique ou hybride et d'une transmission (manuelle ou pilotée). The emergence of communication networks for on-board electronic applications in a motor vehicle generates a growing number of systems interacting with powertrain control systems which is defined by the combination of a thermal, electric or hybrid engine, and a transmission (manual or piloted).
L'invention se propose d'établir un protocole de communication entre les différents calculateurs qui assure la sécurisation des échanges entre deux calculateurs et qui apporte is toute la sécurité indispensable dans la maîtrise du comportement dynamique du véhicule. The invention proposes to establish a communication protocol between the different computers which ensures the security of exchanges between two computers and provides all the necessary security in controlling the dynamic behavior of the vehicle.
L'invention s'applique à un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique contrôlé par un calculateur de contrôle moteur qui échange des informations de contrôle avec d'autres calculateurs; ces derniers produisent des requêtes de couple, de régime, de puissance ou de force de traction au contrôleur du moteur, qui les traitent ensuite afin d'assurer la réalisation des demandes émises par les systèmes de contrôle. The invention applies to a motor vehicle equipped with a heat engine controlled by an engine control computer which exchanges control information with other computers; the latter produce requests for torque, speed, power or traction force to the engine controller, which then process them to ensure the fulfillment of the requests made by the control systems.
Parmi l'état de la technique, on peut citer le document US- A-6.364.812, qui décrit une structure d'arbitrage qui intègre des systèmes externes au contrôle moteur (régulation de vitesse), ainsi qu'une architecture de contrôle de la transmission automatisée au sein d'un contrôleur moteur. Ce document ne traite pas de la sécurisation des données échangées. Amongst the state of the art, mention may be made of US-A-6,364,812, which describes an arbitration structure that integrates external systems with motor control (speed control), as well as a control architecture of automated transmission within a motor controller. This document does not deal with securing the data exchanged.
Dans le document US-A-6,360,152 est définie une modularité de couches logicielles réparties entre différents calculateurs. Elle ne décrit pas la nature fonctionnelle des échanges entre ces calculateurs ni la sécurisation associée aux applications codées. In US-A-6,360,152 is defined a modularity of software layers distributed between different computers. It does not describe the functional nature of the exchanges between these computers nor the security associated with the coded applications.
Dans le document US-A-5,734,322 est défini un protocole de communication uniquement réservé au périmètre moteur - boîte de vitesses et restreint à la définition d'un état logique rafraîchi périodiquement. II n'est pas généralisé à tout type de calculateur et n'intègre pas les tests sur les contenus des variables d'échanges. In US-A-5,734,322 is defined a communication protocol only for the perimeter motor - gearbox and restricted to the definition of a periodically refreshed periodic state. It is not generalized to any type of calculator and does not include tests on the contents of the exchange variables.
L'invention propose une méthode générique de dialogue sécurisé entre les différents calculateurs qui agissent sur le contrôle longitudinal du véhicule pour prévenir les accélérations io intempestives. The invention proposes a generic method of secure dialogue between the different computers which act on the longitudinal control of the vehicle to prevent inadvertent accelerations.
Dans les véhicules actuels, le nombre de systèmes susceptibles d'agir sur le contrôle du moteur est en augmentation, et l'invention propose un mode de communication qui garantit, dans toutes les phases de fonctionnement, un contrôle optimal et ls sécurisé de ces systèmes. In current vehicles, the number of systems capable of acting on the control of the engine is increasing, and the invention provides a communication mode that ensures, in all operating phases, optimal control and secure ls of these systems .
Un premier avantage de l'invention est d'offrir un protocole générique des communications entre deux systèmes pour aboutir à une relation permettant de déterminer un mode d'échange standard et configurable pour tous les systèmes communiquant avec l'un des calculateurs du groupe moto propulseur. A first advantage of the invention is to offer a generic communication protocol between two systems to reach a relationship to determine a standard and configurable exchange mode for all systems communicating with one of the powertrain computers calculator .
Cette interface est indépendante du système émetteur qui peut être remplacé par un autre calculateur d'une fonctionnalité différente, mais utilisant le même type de communication pour obtenir une prestation équivalente. This interface is independent of the transmitter system which can be replaced by another computer of a different functionality, but using the same type of communication to obtain an equivalent service.
Un second avantage de l'invention est de sécuriser et de fiabiliser la fonction globale de contrôle du groupe motopropulseur en effectuant un test des valeurs échangées. A second advantage of the invention is to secure and make reliable the global control function of the powertrain by performing a test values exchanged.
Un troisième avantage de l'invention vient du fait que les échanges d'information sont standardisés, ce qui permet de minimiser les coûts de développement et de validation. A third advantage of the invention comes from the fact that the information exchanges are standardized, which makes it possible to minimize development and validation costs.
Les moyens d'arbitrage permettent au système récepteur de requête et/ou arbitre de choisir le type de demandes vis-à-vis du groupe motopropulseur comme un type de demande en couple moteur, un type de demande en couple roue, un type de demande en force roue ou un type de demande en puissance, pour assurer les besoins fonctionnels qui lui sont propres. The arbitration means allow the request receiver system and / or the referee to choose the type of requests vis-à-vis the powertrain as a type of request in engine torque, a type of request torque wheel, a type of request in force wheel or a type of power demand, to ensure the functional needs of its own.
Les moyens d'arbitrage comportent de moyens de sécurisation des échanges d'informations et de fonctionnement pour éviter par exemple des accélérations intempestives par augmentation de couple du moteur. The arbitration means comprise means for securing the exchange of information and operation to avoid, for example, untimely acceleration by increasing the engine torque.
L'invention apporte donc les avantages d'un gain de temps lors de la conception du véhicule, d'un gain financier obtenu par la réutilisation de composants déjà fabriqués et d'un gain dans la io simplification des procédures de validation. The invention thus brings the advantages of time saving during the design of the vehicle, a financial gain obtained by the reuse of already manufactured components and a gain in the simplification of the validation procedures.
A ces fins, la présente invention concerne un système de contrôle pour groupe motopropulseur à communications sécurisées comportant au moins un module de présentation de requêtes, requêteur ou encore "fournisseur", attaché à au moins un système récepteur ou "client", et des moyens d'interfaçage et d'arbitrage qui reçoivent des données du module de présentation de requêtes et lui restituent de données de commande et qui assurent un échange de données avec un dispositif de contrôle comme un contrôleur du moteur thermique pour assurer l'exécution des requêtes. For these purposes, the present invention relates to a control system for a powertrain with secure communications comprising at least a request presentation module, requestor or "provider", attached to at least one receiving system or "client", and means interfacing and arbitration which receive data from the request presentation module and restore control data to it and provide a data exchange with a control device such as a controller of the engine to ensure the execution of requests.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description des figures annexées parmi lesquelles: - la Figure 1 est un schéma bloc de présentation des 25 échanges standard entre deux systèmes A et B requêteur et récepteur; - la Figure 2 décrit l'ensemble des communications entre les deux systèmes A et B. Sur la figure 1, on a représenté deux systèmes A et B ainsi que la nature des échanges d'informations standard entre ces deux systèmes. Par exemple et à titre non limitatif, le système B pourrait représenter l'unité de contrôle du moteur, et le système A pourrait représenter une unité émettrice de requête, ou requêteur qui présente des requêtes en couple (au moteur), ou plus généralement au groupe motopropulseur. Other advantages and features of the present invention will be better understood from the description of the appended figures in which: FIG. 1 is a block diagram showing the standard exchanges between two systems A and B, the requestor and the receiver; - Figure 2 describes the set of communications between the two systems A and B. In Figure 1, there is shown two systems A and B and the nature of the standard information exchange between these two systems. For example, and without limitation, the system B could represent the control unit of the engine, and the system A could represent a unit issuing a request, or a requestor who presents queries in couple (to the engine), or more generally to powertrain.
Ainsi, tout système ajouté qui souhaite présenter des requêtes au groupe motopropulseur GMP, adoptera ce type d'échanges 'standard'. La description ci-dessous précise la nature des informations échangées entre les systèmes A et B. Par système, on entend un organe mécanique, par exemple un moteur équipé de son calculateur. Thus, any added system that wishes to submit requests to the GMP powertrain, will adopt this type of exchange 'standard'. The description below specifies the nature of the information exchanged between the systems A and B. By system means a mechanical member, for example a motor equipped with its computer.
Pour des raisons de lisibilité, la description se limite io uniquement à deux systèmes A et B, mais ce nombre n'est pas limitatif. For reasons of readability, the description is limited to only two systems A and B, but this number is not limiting.
Par ailleurs, un même récepteur pourrait traiter et arbitrer simultanément des requêtes provenant de plusieurs requêteurs. Le système A comporte: des moyens de production de paramètres de sortie, détaillés sur la figure 2. Ces paramètres sont transmis sur un bus déterminé vers le système B; des moyens de traitement de paramètres d'entrée, détaillés sur la figure 2, et provenant du système B; et - des moyens d'élaboration d'une requête en couple moteur et/ou en régime moteur. In addition, the same receiver could simultaneously process and arbitrate requests from several requestors. System A comprises: means for producing output parameters, detailed in FIG. 2. These parameters are transmitted on a specific bus to system B; means for processing input parameters, detailed in FIG. 2, and coming from the system B; and means for generating a request for engine torque and / or engine speed.
Le système B comporte symétriquement: - des moyens de traitement des paramètres de sortie du système A; - des moyens de production de paramètres de contrôle du système A; - des moyens pour traduire les paramètres de sortie du système A en ordres de commande des actionneurs pour répondre à la requête en couple et/ou en régime présentée par le système A, et pour activer les moyens de production des paramètres de contrôle précités. System B comprises symmetrically: means for processing the output parameters of system A; means for producing control parameters of the system A; means for translating the output parameters of the system A into control commands of the actuators to respond to the query in torque and / or in the regime presented by the system A, and to activate the means for producing the aforementioned control parameters.
A la figure 2 est décrite l'architecture globale des communications entre les deux systèmes A et B de la figure 1 et l'ensemble des données échangées. In Figure 2 is described the overall architecture of the communications between the two systems A and B of Figure 1 and the set of data exchanged.
L'architecture globale fait apparaître quatre modules fonctionnels principaux répartis sur deux systèmes électroniques de contrôle. The global architecture shows four main functional modules distributed over two electronic control systems.
Pour le système A, un module 1 qui génère les consignes de pilotage du système secondaire qui, par exemple, peut comporter un contrôleur de trajectoire, un régulateur de vitesse, un générateur électrique de puissance mécanique. For the system A, a module 1 which generates the control instructions of the secondary system which, for example, may include a trajectory controller, a speed controller, a mechanical power generator.
Pour le système B: - un module 11 qui génère les consignes de pilotage du 10 système de commande principal à savoir, le contrôle moteur ou le contrôle de la transmission automatisée; - un module 10 qui assure la sécurisation des données et valide la requête unifiée présentée par le module 1; - un module d'arbitrage 12 qui assure la sélection de la consigne en fonction du contexte et du type de la demande. For the system B: a module 11 which generates the control instructions of the main control system namely, the motor control or the control of the automated transmission; a module 10 which ensures the security of the data and validates the unified request presented by the module 1; an arbitration module 12 which ensures the selection of the setpoint according to the context and the type of the request.
Le système A peut présenter plusieurs sorties, une première sortie qui spécifie la nature des échanges entre A et B, et une deuxième sortie représentative de la consigne à atteindre qui intègre la compensation de la dynamique du système commandé (en terme de temps de réponse). Cette grandeur sert au système B pour pré positionner l'ensemble de ses actionneurs afin de restituer la plus grande dynamique dans la réponse à la requête (comme par exemple pour pré positionner un turbo ou un actionneur d'ouverture de l'organe d'admission du combustible au moteur, etc...). The system A may have several outputs, a first output that specifies the nature of the exchanges between A and B, and a second output representative of the setpoint to be achieved which integrates the compensation of the dynamics of the controlled system (in terms of response time). . This quantity is used by the B system to preposition all of its actuators in order to restore the greatest dynamics in the response to the request (as for example to preposition a turbo or an actuator opening the admission member fuel to the engine, etc ...).
Le système A peut aussi comporter une troisième sortie pour une valeur numérique de la consigne à exiger immédiatement du système B. Elle correspond à la consigne que le système B doit suivre le plus rapidement possible en fonction de ses capacités de réalisation (comme par exemple la correction d'avance à l'allumage, la modulation du débit d'injection, etc...). The system A may also include a third output for a digital value of the setpoint to be required immediately from the system B. It corresponds to the setpoint that the system B must follow as quickly as possible according to its capacity of realization (as for example the correction of ignition advance, modulation of the injection rate, etc ...).
Le système A peut encore comporter une quatrième sortie, représentative de la nature du pilotage souhaité par le système A. Cette information définit la nature de l'arbitrage qui doit être fait entre la consigne interne du système B et celle demandée par le système A. Ce type de pilotage peut comporter quatre états distincts: 5 - pas de pilotage, - augmentation par rapport à la consigne courante, - diminution par rapport à la consigne courante, - prise de contrôle total par le système A indépendamment de la consigne courante interne du système B. lo Une cinquième sortie peut être le complément mécanique de la consigne exigible du système B mentionnée ci- dessus. The system A may also include a fourth output, representative of the nature of the control desired by the system A. This information defines the nature of the arbitration that must be made between the internal setpoint of the system B and that requested by the system A. This type of control can comprise four distinct states: 5 - no control, - increase compared to the current setpoint, - decrease compared to the current setpoint, - total control by the system A independently of the current internal setpoint of the System B. lo A fifth output may be the mechanical complement of the required set-point of system B mentioned above.
Enfin, le système A peut avoir une sixième sortie, constituée par une variable qui s'incrémente à chaque échantillonnage temporel lorsque le système A présente des requêtes au système B. Ainsi, le système B peut vérifier et valider la cohérence des requêtes émises par le système A et il décide de les prendre en compte lorsque le complément numérique et la consigne numérique sont cohérents entre eux, et lorsque la variable d'incrémentation temporelle évolue correctement à chaque échantillonnage. Dans la négative, la requête est rejetée. Le système B ne prend pas en compte les requêtes du système A. Il informe alors ce dernier de la prise en compte ou non de ses requêtes. Finally, the system A can have a sixth output, constituted by a variable which is incremented with each temporal sampling when the system A presents requests to the system B. Thus, the system B can check and validate the coherence of the requests emitted by the system A and it decides to take them into account when the numerical complement and the numerical setpoint are coherent with each other, and when the variable of temporal increment evolves correctly with each sampling. If not, the request is rejected. The system B does not take into account the requests of the system A. It then informs the latter of the taking into account or not of his requests.
Dans un mode de réalisation, si le système requêteur 1 présente une sortie représentative de la consigne à exiger immédiatement du système requéteur 2 ou s'il présente une sortie définissant la nature de l'arbitrage entre la consigne interne du système récepteur 1 et la consigne demandée par le système requêteur 1 alors le système requéteur 1 présente aussi une sortie pour un complément numérique de la consigne exigible du système récepteur 2. In one embodiment, if the requesting system 1 has an output representative of the setpoint immediately required by the requesting system 2 or if it has an output defining the nature of the arbitration between the internal setpoint of the receiver system 1 and the setpoint requested by the requesting system 1 then the requesting system 1 also has an output for a numerical complement of the setpoint required of the receiving system 2.
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