ITMI20010710A1 - Procedimento e dispositivo per la regolazione adattiva della distanzae oppure della velocita' di marcia in un autoveicolo - Google Patents

Procedimento e dispositivo per la regolazione adattiva della distanzae oppure della velocita' di marcia in un autoveicolo Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
L'invenzione riguarda un procedimento ed un corrispondente dispositivo per la regolazione adattativa della distanza , oppure della velocità di marcia in un autoveicolo, conformemente alla definizione introduttiva della rivendicazione principale. Sistemi di regolazione in genere in questione vengono indicati ad esempio anche come Adaptive-Cruise-Control-System (ACC-System).
STATO DELLA TECNICA
Dalla pubblicazione SAE-Paper 961010 (SAE Technical Paper Series 961010, Internationale Congress & Exposition, Detroit, February 26-29, 1996, "Adaptive Cruise Control System - Aspects Development Trends", Winner, Witte, Uhler, Lichtenberg, Robert Bosch GmbH) è noto un sistema ACC che si basa sul radar . In tal caso il sensore radar in grado di rilevare più obiettivi, è montato sul lato frontale di un autoveicolo, per determinare distanze velocità relative, rispetto a veicoli precedenti. I dati rilevati dal sistema radar tramite un sistema a bus vengono addotti ad unità di controllo. Questa unità di controllo in base ai dati radar trasmessi e in base alla richiesta del conducente determina una corrispondente richiesta di accelerazione, che a sua volta viene trasmessa da una unità di regolazione longitudinale. L'unità di regolazione longitudinale corrispondentemente la richiesta di accelerazione dell'unità di controllo comanda attuatori. Questi attuatori possono essere il motore dell'autoveicolo, la frizione oppure i freni dell'autoveicolo. In seguito al corrispondente comando gli attuatori si otterrà un determinato comportamento dell'autoveicolo, che a sua volta è accoppiato a reazione, all'unità di controllo costituendo un anello di regolazione, In dipendenza della corrispondente richiesta di accelerazione o viene attivato il tratto di trasmissione motrice oppure vengono attivati i freni. Con questa selezione si tiene conto di una pendenza stimata del percorso di marcia. Aggiuntivamente devono essere noti oppure corrispondentemente calcolati i limiti rispettivamente delimitazioni fisiche del tratto di trasmissione motrice e del sistema frenante. VANTAGGI DELL'INVENZIONE
Un procedimento per la regolazione adattativa della distanza oppure della velocità di marcia per un autoveicolo, laddove almeno in un primo modo del funzionamento un motore 14 dell'autoveicolo e in un secondo modo di funzionamento un freno 14 dell'autoveicolo è comandabile in dipendenza di una grandezza (aSoll) rappresentante un'accelerazione, è sviluppato ulteriormente per il fatto che la grandezza (aSoll) rappresentante l'accelerazione prescritta, viene formata, oppure limitata almeno in dipendenza di almeno un valore di base (aBaseMax, aBaseMin) . Un'esecuzione preferita prevede che la variazione temporale della grandezza (aSoll) rappresentante l'accelerazione prescritta, sia limitasbile in senso positivo e in senso negativo in dipendenza di valori limite determinabili (aMinus, aPlus), essendo inoltre vantaggioso che per la limitazione della grandezza (aSoll), rappresentante un accelereazione prescritta, si tiene conto del tempo di ciclo (dt) di un apparecchio di comando (10) oppure di un regolatore (13) (aMinus e aPlus rappresentano derivati in funzione del tempo di accelerazioni, il che non è riconoscible direttamente dalla rappresentazione impiegata in questo testo).
Con il procedimento secondo l'invenzione in maniera particolarmente efficace si impedisce un "movimento a scosse del veicolo" con il comando del sistema di comando di motore e del freno (qui: subsistemi) . Mediante addizione/sottrazione di un determinato importo dei valori di base si ottiene la variazione di accelerazione senza scosse. A riguardo con una scossa va intesa la variazione temporale dell'accelerazione. E' particolarmente vantaggioso che richieste interne ed esterne di accelerazione possono essere convertite mediante una corrispondente preassegnazione di valori di base. Parimenti è possibile realizzare ad esempio isteresi o zone non impostabili nei subsistemi mediante la definizione di corrispondenti valori di base, ssenza che questi stati di funzionamento si rendda necessario un costoso/aggiuntivo trattamento particolare.
Un dispositivo per la regolazione adattativa della distanza e, oppure della velocità di marcia per un autoveicolo rispetto all'attuale stato della tecnica è sviluppato ulteriormente in quanto sono previsti mezzi per attuare il procedimento precedentemente menzionato.
Ulteriori vantaggi dell'invenzione risultano in relazione alla seguente descrizione di esempi di realizzazione .
DESCRIZIONE DI ESEMPI DI REALIZZAZIONE
In particolare:
la figura 1 mostra un anello di regolazione di un sistema per la regolazione adattativa della distanza e, oppure della velocità di marcia per attuare il procedimento secondo l'invenzione, la figura 2 mostra un primo esempio di realizzazione per determinare valori di base, la figura 3 mostra un ulteriore esempio di realizzazione per determinare valori di base.
La figura 1 mostra una regolazione adattativa della distanza e, oppure della velocità di marcia per un autoveicolo. A riguardo una unità di controllo centrale 10 (ACC-controller, apparecchio di comando ACC) rappresenta il punto centrale della regolazione. All'unità di controllo 10 da un sensore radar 11 vengono trasmessi dati di velocità e di distanza di veicoli precedenti.
11 sistema radar 11 qui rappresentato si basa su una radiazione a microonde ad alta frequenza ma alternativamente puo' essere realizzato anche come lidar oppure sensori ad infrarosso. Relativamente alla tecnica radar il procedimento secondo l'invenzione non è limitato ad un radar FMCW ma può' essere impiegato anche in combinazione ad esempio con un sistema operante in base al principio radar ad impulsi. I dati di velocità di veicoli precedenti ( e anche di altri oggetti fermi sul bordo della strada) trasmessi all'unità radar 11 all'unità di controllo 10 sono valori di velocità relariva con riferimento alla velocità del proprio veicolo. Inoltre all'unità di controllo 10 dal conducente 12 dell'altro veicolo vengono trasmessi segnali. Questi segnali ad esempio possono essere posizioni del pedale acceleratore, interventi di frenatura, movimenti di sterzatura, ma anche funzioni di comando del sistema ACC. Dai dati forniti dal conducente 12 e dall'unità radar 11 dell'unità di controllo 10 determina una richiesta di accelerazione, che viene trasmessa ad un'unità di regolazione longitudinale 13 (Longitudinalcontrol, LOC). L'unità di regolazione longitudinale 13 ha lo scopo di convertire la richiesta di accelerazione, trasmessa dall'unità di controllo 10, in corrispondenti segnali di comando per gli attuatori 14. Gli attuatori 14 possono essere in generale mezzi acceleratori o deceleratori. Come mezzo acceleratore sarebbe pensabile ad esempio un comando della valvola a farfalla, come mezzo deceleratore si può' considerare ad esempio un intervento nell sistema frenante (attivo). Corrispondentemente al comando degli attuatori 14 si ottiene un corrispondente comportamento di marcia del veicolo 15. Questi dati dello stato attuale del veicolo, dal veicolo 15 vengono trasmessi all'unità di controllo 10.
Secondo l'invenzione dall'unità di regolazione longitudinale 13 i valori di base determinati a BaseMax a BaseMin vengono restituiti/accoppiati a reazione verso l'apparecchio di comando 10 ACC, il che è rappresentato in figura 1 mediante l'accoppiamento a reazione 16. I valori di base a BaseMax e a BaseMin vengono formati nell'unità di regolazione longitudinale 13 in base a valori di base che vengono trasmessi dagli attuatori 14 (comando rispettivamente freno attivo/regolatore di decelerazione) (aBaseHystMax/aBaseHystMin).
Per motivi di confort e di sicurezza l'accelerazione del veicolo (e quindi l'accelerazione prescritta aSoll) non dovrà essere variata in modo discontinuo a piacere ma la scossa (definita come variazione temporale dell'accelerazione) viene limitata in senso positivo e negativo mediante i valori limite, ad esempio aMinus e aPlus . Pertanto una nuova accelerazione prescritta viene limitata nel regolatore ACC 10 conformemente all'espressione aSoll=MAX (aBaseMin-aMinus .dt, MIN (aSoll, aBaseMax+aPlus .dt))
In cui dt e il tempo di ciclo del regolatore longitudinale 13 ed aBaseMin rispettivamente aBaseMax rappresentano i valori di base con i quali viene stabilito il punto di riferimento per la limitazione delle scosse.
I valori di base aBaseMin rispettivamente aBaseMax tengono conto delle seguenti grandezze perturbatrici :
- a seconda della motorizzazione non è possibile raggiungere possibilmente desiderati valori prescritti di accelerazione (pendenza, marcia). Pertanto un aumento permanente del valore prescritto non porta agli effetti desiderati ma al contrario portano al fatto che dura più a lungo una successiva riduzione dell'accelerazione. I valori di base aBaseMin rispettivamente aBaseMax vengono adattati corrispondentemente alla pendenza rispettivamente alla posizione della marcia.
Esistono inetervalli di accelerazione non realizzabili (coppia di rilascio, quantità minima di iniezione) . Qui dovrà risultare possibile una selezione "voluta" dell'accelerazione prescritta mediante il regolatore ACC. A riguardo i valori di base aBaseMin rispettivamente aBaseMax vengono impostati su speciali valori di accelerazione applicabili oppure su valori trasmessi dal comando del motore.
Per la regolazione dei freni per motivi di confort si impiegano isteresi nella regolazione. Di conseguenza variazioni di valore prescritto agiscono soltanto quando la variazione supera questo intervallo di isteresi. In tal caso per la formazione dei valori di base aBaseMin rispettivamente aBaseMax si tiene conto dell'intervallo di isteresi.
Passando alla regolazione dei freni per preservare l'impianto frenante per ridurre tremolìi delle luci dei freni viene inserito un isteresi di inserimento. Qui per la formazione dei valori di base aBaseMin rispettivamente aBaseMax si tiene conto dell'isteresi di inserimento.
Pertanto il calcolo di un nuovo valore prescritto ACC (aSoll) non avviene unicamente in base al vecchio valore prescritto (aSollAlt) ma il LOC 13 (il regolatore longitudinale, LongitudinalControl) mette a disposizione del regolatore ACC 10 una coppia di valori aBaseMin/aBaseMax. Entrambi i valori vengono definiti come segue:
i valori di base aBaseMax è il valore che dovrà superare almeno un'accelerazione prescritta aSoll, preassegnata dal regolatore 10 ACC, affinchè compaiano una variazione di accelerazione positiva del veicolo 15.
E corrispondentemente :
Il valore di base aBaseMin è il valore che un'accelerazione prescritta aSoll, preassegnata dal regolatore 10 ACC, dovrà almeno superare verso il basso affinchè compaia una variazione di accelerazione negativa del veicolo 15.
Per calcolare i valori di base aBaseMax e aBaseMin in un primo momento viene formato un flag di comando BrakeByACC. Questo flag BrakeByACC viene impostato quando è presente una richiesta di frenatura dal sistema ACC (DCEnable =1). Il flag BrakeByACC comanda la formazione del valore di base. Se esso è impostato allora i valori di base aBaseMin e aBaseMax vengono calcolati dal vecchio valore prescritto aSollAlt e dall'accelerazione di riferimento e altrimenti dalla coppia motrice attuale. Per la formazione di BrakeByACC è necessario un timer BrakeForceDelayTimer con una lunghezza di tempo applicabile. Questa viene avviata con l'impostazione di DCEnable (comando del freno attivo (DCEnable= 1). Fintanto che è impostato il flag DCEnable (DCEnable =1) il comando per il fispositivo di azionamento è bloccato .
Entro il tempo di funzionamento di BrakeForceDelayTimer il regolatore di decelerazione rispettivamente il freno attivo a tempo di reagire con il ritiro di BrakeForce. Il segnale BrakeForce è un segnale che viene generato dal freno attivo rispettivamente dal regolatore di decelerazione automaticamente, ad esempio nell'ambito di una misurazione o stima della pressione di frenatura. Il segnale BrakeForce viene impostato su uno non appena in presenza di un effetto deceleratore del sistema frenante rispettivamente rimane su zero fintanto che sostanzialmente non sussiste alcuna azione deceleratrice del sistema frenante. Fintanto che impostato BrakeForce non viene effettuata commutazione a ritroso sul ramo di azionamento. Caso 1 (Caso normale):
La rappresentazione di questo caso è mostrata dalla figura 2: dopo il comando del freno attivo (DCEnable = 1) questo reagisce con un piccolo ritardo di tempo mediante impostazione del Flage BrakeForce, ossia il Flage BrakeForce viene impostato con un piccolo ritardo su 1 (generalmente su higl level). Il ritardo mostrato è riconducibile al fatto che nel freno attivo in un primo momento deve essere formato una pressione. Il BrakeForceDelay-Timer con l'impostazione di DCEnable viene avviato e funziona con un tempo applicabile. Con l'avviamento del Timer viene impostato anche il flag di comando BrakeByACC.
Caso 2 ( BrakeForce non viene impostato dal freno attivo) :
La rappresentazione di questo caso è mostrata dalla figura 3. in casi rari puo' verificarsi che il freno attivo rispettivamente il regolatore di decelerazione non reagisce con la formazione di pressione di frenatura su una richiesta ACC (DCEnable=l). Ciò' puo' verificarsi ad esempio quando il valore prescritto ACC supera verso il basso soltanto di poco il valore di accelerazione (aSchlepp) che risulta dalla coppia di trascinamento del motore, ma non vengono superate verso l'alto le isteresi di intervento del freno attivo. In questo caso al termine del funzionamento del Timers BrakeForceDelayTimer viene liberata di nuovo la possibilità di commutazione sul dispositivo di azionamento e DCEnable viene di nuovo impostato su zero.
In seguito vengono descritte regola per formare i valori di base aBaseMax e aBaseMin:
1. in caso di regolazione attiva (ossia nel ActiveControl Mode), ossia nel caso di funzionamento di regolazione attivo del sistema ACC, i valore di base aBaseMin e aBaseMax nel caso di azionamento vengono formati dal valore di base attuale a Base Act e dall'ultimo valore prescritto aSollAlt:
aBaseMin = MAX (MIN (aBaseAct, aSollAlt
aBaseAct = aBaseDiff),
aBaseMax = MIN (MAX (aBaseAct, aSollAlt),
aBaseAct aBaseDiff).
In tal caso la variabile applicabile a BaseDiff rappresenta il massimo scostamento ammesso fra i valori di base aBaseMin e aBaseMax.
2. In tutti i passaggi nel caso di azionamento oppure nel ActiveControl Mode i valori di base aBase<min e aBaseMax vengono inizializzati sull'attuale valore di base aBaseAct.
aBaseMin = aBaseMax = aBaseAct.
I valori di base aBaseMin e aBaseMax pertanto con 1'inizializzazione e, oppure con il passaggio nel modo di regolazione attivo della distanza emoppure della velocità di marcia verranno impostati su un valore di avviamento (aBaseAct) che viene determinato almeno in base ad un valore effettivo della coppia motrice (primo modo di funzionamento) oppure di un valore effettivo di carica (secondo modo di esercizio) nonché di un coefficente di pendenza stimato del percorso di marcia dell'autoveicolo. Ulteriori grandezze influenzatrici sono in particolare resistenze di marcia stimate (ad esempio attrito, resistenza dell'aria ecc.) e la considerazione del rapporto di trasmissione del cambio di velocità.
3. Per la regolazione con l'intervento di frenatura (comando del freno attivo rispettivamente del regolatore di decelerazione) i valori di base a BaseMin e aBaseMax vengono formati dai valori di base aBaseHystMax e aBaseHystMin, forniti dal regolatore di decelerazione rispettivamente dal freno attivo, e dall'ultimo valore prescritto aSollAlt:
Alternativamente i valori di base aBaseMin e aBaseMax possono essere determinati in base al vecchio valore prescitto di accelerazione aSollAlt, qualora al regolatore di decelerazione rispettivamente dal freno attivo non vengano resi disponibili i valori di accoppiamento a reazione a baseHystMax e aBaseHystMin:
aBseMin = aBaseMax = aSollAlt.
4. Quando il valore prescritto aSoll sta al disotto dell'acceleratore minima del dispositivo di azionamento, ma non è ancora attivato l'intervanto di frenatura, per aBaseMin da un valore di accelerazione minimo aMin viene sottratto un valore di isteresi di inserimento di frenatura aBrakeHyst:
L'accelerazione minima aMin in tal caso è l'accelerazione che può' essere raggiunta unicamente mediante la coppia di trascinamento massima possibile (aSchlepp) nello stato attuale del motore. L'accelerazione minima aMin viene calcolata in base alla coppia di perdita o di attrito rispettivamente in base alla corrispondente carica e al coefficente di pendenza stimato. Questa grandezza viene impiegata per decidere se deve aver luogo un cambio dal comando dell'azionamento al comando di frenatura. Inoltre essa nell'ambito della regolazione viene applicata come decelerazione minima , cosicché non si verifica la limitazione di valore prescritto verso il basso nell'albito dell'intervallo di accelerazione rappresentabile mediante il dispositivo di azionamento.
Il valore di isteresi l'inserimento di frenatura aBrakeHyst serve ad evitare pendolamenti attorno all'intervallo dell'accelerazione minima e dei comandi di frenatura evitabili. Il valore di isteresi e di inserimento di frenatura aBrakeHyst dovrà essere superato verso il basso passando nel comando di frenatura, prima che venga consentito il ramo di frenatura. Il cambio ha luogo soltanto quando il valore prescritto è situato al disotto di (aMin - aBrakeHyst). Per impedire un eccessivo ritardo dellintervento di frenatura l'isteresi viene ridotta proporzionalmente con il tempo e con (aSoll-aMin).
5. Quando il conducente dell'autoveicoli richiede una potenza del motore maggiore di ACC (superamento del conducente):
In particolare la grandezza aDrMin è definita come la decelerazione della coppia di trascinamento dell'autoveicolo.
Il fatto di considerare i vecchi valori prescritti (1. e 3.) impedisce il bloccaggio di una variazione di regolazione per effetto di soglie definite erroneamente. Pertanto lo scostamento massimo aBaseDiff fra i valori va scelto decisamente superiore al valore della variazione massima consentita di accelerazione nell'unità di tempo,

Claims (4)

  1. RIVENDICAZIONI 1 Procedimento per la regolazione adattativa della distanza e, oppure della velocità di marcia per un autoveicolo, laddove almeno in un primo modo di funzionamento (14) dell'autoveicolo in un secondo modo di funzionamento un freno (14) dell'autoveicolo è comandabile in dipendenza di una grandezza (aSOLL) rappresentante una accelerazione caratterizzato dal fatto che la grandezza (aSoll) rappresentante l'accelerazione prescritta viene formata e,oppure limitata almeno in dipendenza di almeno un valore di base (aBaseMax aBaseMin).
  2. 2 Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la variazione temporale della grandezza (aSoll) rappresentante l'accelerazione prescritta, è limitabile in senso positivo e in senso negativo in dipendenza di valori limite determinabili (aMinus, aPlus).
  3. 3 Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che per la limitazione della grandezza (aSoll), rappresentante l'accelerazione prescritta, si tiene conto del tempo del ciclo (dt) di un apparecchio di comando (10) oppure di un regolatore (13).
  4. 4 Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la grandezza (aSoll) rappresentante l'accelerazione prescritta è determinabile in base alla seguente relazione : aSoll=MAX (aBaseMin-aMinus.dt,MIN (aSoll, aBaseMax+aPlus .dt)) 5 Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i valore di base (aBaseMax , aBaseMin) per inizializzare e,oppure per passare nel modo di regolazione attiva della distanza e, oppure della velocità di marcia vengono impostati su un valore di avviamento (aBaseAct), che viene determinato almeno sulla base di un valore effettivo o della coppia motrice (primo modo di funzionamento) oppure di un valore effettivo di carica ( secondo modo di esercizio) nonché di un coefficente dipendenza stimato del percorso di marcia dell'autoveicolo. 6 Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i valori di base (aBaseMax, aBaseMin) nel primo modo di esercizio vengono determinati almeno in dipendenza di un valore di base attuale (aBaseAlt) e dell'ultimo valore (aSollAlt) rapresentante un'accelerazione prescritta. 7 Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i valore di base (aBaseMax, aBaseMin) nel secondo modo di esercizio vengon determinati almeno in dipendenza di un valore di base (aBaseHystMax, aBaseHystMin), accoppiato a reazione dal regolatore di decelerazione (13) e, oppure da un freno attivo (14) e nell 'ultimo valore (aSollAlt) rappresentante un'accelerazione prescritta. 8 Dispositivo per la regolazione adattativa della distanza e, oppure della velocità di marcia per un autoveicolo, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi (10, 11, 13, 14, 15) per attuare il procedimento secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 fino a 7.
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