ITUB20155119A1

ITUB20155119A1 - Metodo e sistema di assistenza alla guida di un veicolo

Info

Publication number: ITUB20155119A1
Application number: ITUB2015A005119A
Authority: IT
Inventors: Maximilian Romani; Roberto Montanari; Lorenzo Romani; Fabio Pagliai
Original assignee: Ferrari Spa
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-03
Also published as: EP3165397A1; US20170120750A1; EP3165397B1; US10086701B2

Description

"METODO E SISTEMA DI ASSISTENZA ALLA GUIDA DI UN VEICOLO"

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad un metodo e ad un sistema di assistenza alla guida di un veicolo.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione alla assistenza alla guida di una automobile, cui la seguente descrizione farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.

ARTE ANTERIORE

Il quadro strumenti di una moderna automobile comprende diversi strumenti, ciascuno dei quali visualizza il valore corrente (misurato da un apposito sensore) di una corrispondente variabile di guida (principalmente, ma non solo, il numero di giri di rotazione del motore e la velocità di avanzamento dell'automobile).

La conoscenza del valore corrente delle variabili di guida (principalmente, ma non solo, il numero di giri di rotazione del motore e la velocità di avanzamento dell'automobile) è importante per permettere al guidatore di condurre l'automobile nel modo corretto (ad esempio per evitare di fare girare il motore troppo piano o troppo forte) ed è normalmente più che sufficiente in caso di guida su strade aperte al traffico (ovvero in caso di guida non prestazionale rispettando i limiti imposti dal codice della strada) . Tuttavia, in caso di guida prestazionale in circuito il guidatore non professionale spesso non riesce a raggiungere le prestazioni desiderate in quanto non è in grado da solo di avvicinarsi correttamente ai limiti dell' automobile .

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è fornire un metodo ed un sistema di assistenza alla guida di un veicolo stradale che offrano un maggiore supporto al guidatore per avvicinarsi correttamente ai limiti del veicolo stradale (particolarmente nel caso di guida prestazionale in circuito) e siano nel contempo di semplice ed economica implementazione .

Secondo la presente invenzione vengono forniti un metodo ed un sistema di assistenza alla guida di un veicolo, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate .

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

• la figura 1 è una vista schematica di una automobile che implementa il metodo di assistenza alla guida realizzato in accordo con la presente invenzione;

• la figura 2 è una vista prospettica e schematica di uno schermo digitale di un quadro strumenti dell'automobile della figura 1;

• la figura 3 è una vista frontale e schematica di uno strumento visualizzato nello schermo digitale della figura 2;

• la figura 4 è una ulteriore vista frontale e schematica dello strumento della figura 3; e

• la figura 5 è una vista frontale e schematica di una diversa forma di attuazione dello strumento delle figure 3 e 4.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 è indicata nel suo complesso una automobile comprendente un abitacolo 2 delimitato frontalmente da un cruscotto 3 che è disposto al disotto di un parabrezza 4. Il cruscotto 3 supporta un quadro 5 strumenti, il quale è disposto di fronte al guidatore immediatamente dietro ad un volante 6.

Preferibilmente, l'automobile 1 comprende un motore 7 termico a combustione interna che è collegato alle ruote motrici attraverso una trasmissione 8 servoassistita (ovvero una trasmissione in cui le azioni sono svolte da attuatori comandati elettronicamente). Di fronte al sedile 9 del guidatore sono disposti due pedali 10 (ovvero il pedale dell'acceleratore ed il pedale del freno che sono schematicamente illustrati nella figura 1), mentre dietro al volante 6 sono disposte due palette 11 (schematicamente illustrate nella figura 1) che comandano rispettivamente il cambio di marcia ascendete ed il cambio di marcia discendente nella trasmissione 8 servoassistita. Il volante 6, i pedali 10 e le palette 11 costituiscono i comandi di guida dell'automobile 1, ovvero i comandi mediante i quali il guidatore conduce l'automobile 1.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2, il quadro 5 strumenti comprende uno schermo 12 digitale, il quale è pilotato da una unità 13 di controllo ed è completamente programmabile (ovvero può venire programmato per visualizzare qualunque tipo di informazione) . In particolare, lo schermo 12 digitale può venire pilotato per visualizzare uno strumento 14 a lancetta (ovvero uno strumento che utilizza una lancetta mobile per indicare la misura) in cui una lancetta 15 (ovvero l'immagine di una lancetta, in quanto lo strumento 14 a lancetta è una riproduzione grafica visualizzata nello schermo 12 digitale) si sposta all'interno di un quadrante 16 circolare (ovvero l'immagine di un quadrante circolare, in quanto lo strumento 14 a lancetta è una riproduzione grafica visualizzata nello schermo 12 digitale) . Il quadrante 16 è provvisto di una scala 17 numerica che fornisce la scala di misura dello strumento 14 a lancetta, ovvero fornisce la quantificazione numerica della misura indicata dalla lancetta 15.

Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, tutto lo strumento 14 a lancetta è una immagine visualizzata dallo schermo 12 digitale (ovvero tutto lo strumento 14 a lancetta è una immagine digitale visualizzata dallo schermo 12 digitale) . Secondo una possibile alternativa non illustrata, la lancetta 15 ed almeno parte del quadrante 16 dello strumento 14 a lancetta potrebbero essere elementi fisici che sono sovrapposti allo schermo 12 digitale: la lancetta 15 ed il quadrante 16 dello strumento 14 a lancetta possono essere disposti davanti allo schermo 12 digitale (in questo caso il quadrante 16 si limita ad un anello internamente vuoto al cui interno si muove la lancetta 15) oppure la lancetta 15 ed il quadrante 16 dello strumento 14 a lancetta possono essere disposti dietro allo schermo 12 digitale (in questo caso lo schermo 12 digitale è almeno parzialmente trasparente per mostrare i sottostanti lancetta 15 e quadrante 16 dello strumento 14 a lancetta).

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, lo strumento 14 a lancetta è un contagiri, ovvero visualizza il regime di rotazione del motore 7 termico a combustione interna. In uso, l'unità 13 di controllo determina il valore corrente del regime di rotazione (preferibilmente utilizzando la misura fornita da un encoder angolare accoppiato ad un albero motore del motore 7 termico a combustione interna) e pilota lo strumento 14 a lancetta per visualizzare il valore corrente del regime di rotazione (in particolare, la lancetta 15 indica sulla scala 17 numerica il valore corrente del regime di rotazione), Nella figura 3 è illustrato il funzionamento del tutto convenzionale dello strumento 14 a lancetta, in cui lo strumento 14 a lancetta stesso indica unicamente il valore corrente del regime di rotazione. Nella figura 4 è illustrato il funzionamento innovativo dello strumento 14 a lancetta, in cui lo strumento 14 a lancetta stesso indica, oltre al valore corrente del regime di rotazione, anche un valore atteso nell'immediato futuro ed un valore ottimale nell'immediato futuro del regime di rotazione.

In uso, l'unità 13 di controllo determina un valore ottimale del regime di rotazione nel futuro e trascorso un intervallo di tempo determinato (normalmente compreso tra 0,5 e 5 secondi) dall'istante corrente partendo dall'attuale stato dell'automobile 1 ed ipotizzando una azione ottima sui comandi di guida dell'automobile 1 (ovvero applicando ai comandi di guida delle correzioni che permettono di massimizzare le prestazioni portando 1'automobile 1 prossima ai propri limiti). Inoltre, in uso, l'unità 13 di controllo determina un valore atteso del regime di rotazione nel futuro e trascorso 1'intervallo di tempo determinato dall'istante corrente (lo stesso identico intervallo di tempo determinato utilizzato per determinare il valore ottimale) partendo dell'attuale stato dell'automobile 1 ed ipotizzando una azione costante sui comandi di guida dell'automobile 1 (ovvero mantenendo inalterati i comandi di guida). Di conseguenza e come illustrato nella figura 4, l'unità 13 di controllo pilota lo strumento 14 a lancetta per visualizzare il valore ottimale ed il valore atteso nell'immediato futuro del regime di rotazione in aggiunta al valore corrente del regime di rotazione.

In altre parole, l'unità 13 di controllo implementa un modello matematico che partendo dall'attuale stato dell'automobile 1 fornisce l'evoluzione attesa (cioè il valore atteso) e l'evoluzione ottimale (cioè il valore ottimale) del regime di rotazione. Preferibilmente, il modello matematico è determinato o comunque affinato sperimentalmente, ovvero viene ricavato o affinato sintetizzando una grande mole di misure sperimentali eseguite mediante strumenti di laboratorio montati su una automobile 1 di prova. A titolo di esempio, il modello matematico che partendo dall'attuale stato dell'automobile 1 fornisce l'evoluzione attesa (cioè il valore atteso) e l'evoluzione ottimale (cioè il valore ottimale) del regime di rotazione potrebbe utilizzare la posizione del pedale 8 dell'acceleratore, una stima dell'aderenza delle ruote motrici, la curva di coppia del motore 7 termico a combustione interna, le accelerazioni longitudinali e trasversali dell'automobile 1, la marcia corrente innestata nella trasmissione 8, l'angolo di sterzo del volante 6, la temperatura del liquido di raffreddamento del motore 7 termico a combustione interna.

Come detto in precedenza, nello strumento 14 a lancetta la lancetta 15 si sposta all'interno del quadrante 16 circolare provvisto della scala 17 numerica per visualizzare (indicare) il valore corrente del regime di rotazione. Il valore atteso del regime di rotazione viene visualizzato all'interno del quadrante 16 dello strumento 14 a lancetta mediante una linea 18 che è conformata ad arco di circonferenza, inizia immediatamente a valle della lancetta 15 e termina in corrispondenza del valore atteso del regime di rotazione. Il valore ottimale del regime di rotazione viene visualizzato all'interno del quadrante 16 dello strumento 14 a lancetta mediante una linea 19 che è conformata ad arco di circonferenza, inizia immediatamente a valle della lancetta 15 e termina in corrispondenza del valore ottimale del regime di rotazione. Preferibilmente, le due linee 18 e 19 presentano raggi diversi per essere tra loro parallele ed affiancate (ovvero per essere ad una certa distanza non nulla una dall'altra).

Secondo una possibile (e del tutto opzionale) forma di attuazione illustrata nella figura 4, il valore corrente del regime di rotazione viene visualizzato all'interno del quadrante 16 dello strumento 14 a lancetta anche mediante una linea 20 che è conformata ad arco di circonferenza e termina immediatamente a monte della lancetta 15; in altre parole, la linea 20 è disposta a sinistra (cioè a monte) della lancetta 15, mentre le due linee 18 e 19 sono disposte a destra (cioè a valle) della lancetta 15.

Secondo una alternativa forma di attuazione illustrata nella figura 5, lo schermo 12 digitale del quadro 5 strumenti non visualizza lo strumento 14 a lancetta (che, come detto in precedenza, è del tutto virtuale, ovvero è del tutto composto da immagini visualizzate nello schermo 12 digitale) ed al suo posto visualizza uno strumento 21 digitale privo di lancette. In particolare, lo strumento 21 digitale visualizza un numero 22 che rappresenta il valore corrente del regime di rotazione, un numero 23 che rappresenta il valore atteso del regime di rotazione, ed un numero 24 che rappresenta il valore ottimale del regime di rotazione; preferibilmente, i tre numeri 22, 23 e 24 presentano colori e/o dimensioni diverse.

Ovviamente, la conformazione e/o 1' aspetto dello strumento che visualizza il regime di rotazione potrebbero essere diversi, fermo restando il fatto che lo strumento visualizzi contemporaneamente il valore corrente del regime di rotazione, il valore atteso del regime di rotazione, ed il valore ottimale del regime di rotazione.

Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, lo strumento 14 a lancetta oppure lo strumento 21 digitale visualizzano solo il valore corrente del regime di rotazione ed il valore ottimale del regime di rotazione (cioè non visualizzano il valore atteso del regime di rotazione).

Nella forma di attuazione sopra descritta, lo strumento 14 a lancetta oppure lo strumento 21 digitale visualizzano il regime di rotazione del motore 7 termico a combustione interna; in alternativa, lo strumento 14 a lancetta oppure lo strumento 21 digitale potrebbero visualizzare altre variabili di guida (ovvero variabili collegate con la guida dell'automobile 1) diverse dal regime di rotazione quali, ad esempio, la velocità di avanzamento dell'automobile 1, la marcia innestata nella trasmissione 8, un indicatore della prestazione (cioè un "giudizio", un "voto" che misura la qualità della prestazione rispetto alla massima prestazione ottenibile), il battito cardiaco del guidatore, il consumo di carburante, la temperatura di freni dell'automobile 1, 1'accelerazione o decelerazione longitudinale dell'automobile 1, l'accelerazione trasversale dell'automobile 1, oppure il regime di rotazione (o altre caratteristiche funzionali come la potenza elettrica assorbita/generata) di una eventuale macchina elettrica collegata alle ruote motrici. Ovviamente, la durata dell'intervallo di tempo determinato che stabilisce quando nel futuro determinare il valore atteso ed il valore ottimale della variabile di guida dipende dalla variabile di guida stessa ed in particolare dalla rapidità di variazione della variabile di guida; ad esempio quando la variabile di guida è il battito cardiaco del guidatore l'intervallo di tempo determinato è dell'ordine delle decine di secondi, mentre quando la variabile di guida è l'accelerazione o decelerazione longitudinale dell'automobile 1 l'intervallo di tempo determinato è dell'ordine di un secondo.

Il sistema di assistenza alla guida sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, il sistema di assistenza alla guida sopra descritto fornisce al guidatore un valido supporto per avvicinarsi correttamente ai limiti del veicolo stradale (particolarmente nel caso di guida prestazionale in circuito), Infatti, per ciascuna variabile di guida viene visualizzato il valore corrente (che permette di conoscere dove si trova adesso l'automobile 1), il valore atteso nell'immediato futuro (che permette di conoscere dove si sta portando l'automobile 1 continuando con l'azione corrente sui comandi della guida), ed il valore ottimale nell'immediato futuro (che permette di conoscere dove si dovrebbe/potrebbe portare l'automobile 1 agendo nel modo migliore, ovvero ottimale, sui comandi della guida): osservando lo scostamento tra il valore atteso ed il valore ottimale nell'immediato futuro il guidatore può correggere in modo semplice, veloce ed intuitivo la propria azione sui comandi della guida per cercare di fare coincidere il valore atteso con il valore ottimale,

E' importante sottolineare che lo scostamento tra il valore atteso ed il valore ottimale fornisce una indicazione non solo qualitativa (cioè su cosa modificare nell'azione sui comandi della guida) ma anche quantitativa (cioè quanto modificare l'azione sui comandi della guida): è evidente che se lo scostamento tra il valore atteso ed il valore ottimale è modesto la correzione sui comandi della guida sarà modesta o nulla (normalmente è ampiamente sufficiente arrivare in prossimità del valore ottimale) mentre se lo scostamento tra il valore atteso ed il valore ottimale è elevato la correzione sui comandi della guida sarà forte. Infatti, visualizzando il solo valore ottimale il guidatore non avrebbe una indicazione chiara su come e quando modificare l'azione sui comandi di guida per cercare di raggiungere il valore ottimale,

E' importante sottolineare che visualizzando il valore atteso ed il valore ottimale nell' immediato futuro si dà modo al guidatore di correggere la propria azione sui comandi di guida per cercare di raggiungere nell'immediato futuro il valore ottimale; in altre parole, in caso di scostamento significativo tra il valore atteso ed il valore ottimale nell' immediato futuro il guidatore ha ancora tempo e modo di correggere la propria azione sui comandi di guida per cercare di raggiungere nell'immediato futuro il valore ottimale proprio perché il valore atteso ed il valore ottimale sono una proiezione futura e non rappresentano il presente. Invece, se si visualizzasse il valore ottimale corrente (cioè nel presente) il guidatore non avrebbe mai alcuna possibilità di correggere la propria azione sui comandi di guida in quanto qualunque correzione alla azione sui comandi di guida ha un effetto solo sul futuro e non sul presente.

Inoltre, il sistema di assistenza alla guida sopra descritto è di semplice ed economica implementazione in un moderno veicolo stradale, in quanto non comporta alcun tipo di modifica hardware (gli attuali quadri strumenti comprendono già schermi digitali) ed è completamente realizzabile mediante modifiche software.

Infine, il sistema di assistenza alla guida sopra descritto è attivabile e (completamente) disattivabile a richiesta e quindi può venire utilizzato solo e quando il guidatore lo desidera.

Ovviamente, il sistema di assistenza alla guida sopra descritto trova vantaggiosa applicazione in qualunque tipo di veicolo stradale (ad esempio una automobile oppure un motociclo) o anche non stradale (ad esempio macchine per movimento terra, macchine agricole, aeromobili, natanti...).

Claims

R IV E N D IC A Z IO N I 1) Metodo di assistenza alla guida di un veicolo (1); il metodo di assistenza alla guida comprende le fasi di: determinare il valore corrente di una variabile di guida correlata con la guida del veicolo (1); e visualizzare il valore corrente della variabile di guida in uno strumento (14; 21) del quadro (5) strumento del veicolo (1); il metodo di assistenza alla guida è caratterizzato dal fatto di comprendere le ulteriori fasi di: determinare un valore ottimale della variabile di guida nel futuro e trascorso un intervallo di tempo determinato dall'istante corrente partendo dall'attuale stato del veicolo (1) ed ipotizzando una azione ottima sui comandi (6, 10, 11) di guida del veicolo (1); e visualizzare il valore ottimale della variabile di guida nello strumento (14; 21) in aggiunta al valore corrente della variabile di guida.
2) Metodo di assistenza alla guida secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare un valore atteso della variabile di guida nel futuro e trascorso l'intervallo di tempo determinato dall'istante corrente partendo dell'attuale stato del veicolo (1) ed ipotizzando una azione costante sui comandi (6, 10, 11) di guida del veicolo (1); e visualizzare il valore atteso della variabile di guida nello strumento (14; 21) in aggiunta al valore corrente ed al valore ottimale della variabile di guida.
3) Metodo di assistenza alla guida secondo la rivendicazione 2, in cui lo strumento (14) comprende una lancetta (15) che si sposta all'interno di un quadrante (16) circolare provvisto di una scala (17) numerica e visualizza il valore corrente della variabile di guida.
4) Metodo di assistenza alla guida secondo la rivendicazione 3, in cui il valore atteso della variabile di guida viene visualizzato all'interno del quadrante (16) dello strumento (14) mediante una prima linea (18) che è conformata ad arco di circonferenza, inizia immediatamente a valle della lancetta (15) e termina in corrispondenza del valore atteso della variabile di guida.
5) Metodo di assistenza alla guida secondo la rivendicazione 4, in cui il valore ottimale della variabile di guida viene visualizzato all'interno del quadrante (16) dello strumento (14) mediante una seconda linea (19) che è conformata ad arco di circonferenza, inizia immediatamente a valle della lancetta (15) e termina in corrispondenza del valore ottimale della variabile di guida.
6) Metodo di assistenza alla guida secondo la rivendicazione 5, in cui le due linee (18, 19) presentano raggi diversi per essere tra loro parallele ed affiancate.
7) Metodo di assistenza alla guida secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui il valore corrente della variabile di guida viene visualizzato all'interno del quadrante (16) dello strumento (14) anche mediante una terza linea (20) che è conformata ad arco di circonferenza e termina immediatamente a monte della lancetta (15).
8) Metodo di assistenza alla guida secondo la rivendicazione 2, in cui lo strumento (21) è atto a visualizzare un primo numero (22) che rappresenta il valore corrente della variabile di guida, un secondo numero (23) che rappresenta il valore atteso della variabile di guida, ed un terzo numero (24) che rappresenta il valore ottimale della variabile di guida.
9) Metodo di assistenza alla guida secondo la rivendicazione 8, in cui i tre numeri (22, 23 e 24) presentano colori e/o dimensioni diverse.
10) Metodo di assistenza alla guida secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui l'intervallo di tempo determinato è compreso tra 0,5 e 5 secondi.
11) Metodo di assistenza alla guida secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui la variabile di guida è, in alternativa, il numero di giri di rotazione di un motore (7) del veicolo (1), la velocità di avanzamento del veicolo (1), la marcia innestata in un cambio (8) del veicolo (1), un indicatore della prestazione, il battito cardiaco del guidatore, il consumo di carburante, la temperatura di freni del veicolo (1), l'accelerazione o decelerazione longitudinale del veicolo (1), oppure l'accelerazione trasversale del veicolo (1).
12) Sistema di assistenza alla guida di un veicolo (1); il sistema di assistenza alla guida comprende: una unità (13) di controllo che determina il valore corrente di una variabile di guida correlata con la guida del veicolo (1); ed uno strumento (14; 21) del quadro (5) strumento del veicolo (1) che visualizza il valore corrente della variabile di guida; il sistema di assistenza alla guida è caratterizzata dal fatto che: l'unità (13) di controllo determina un valore ottimale della variabile di guida nel futuro e trascorso un intervallo di tempo determinato dall'istante corrente partendo dall'attuale stato del veicolo (1) ed ipotizzando una azione ottima sui comandi (6, 10, 11) di guida del veicolo (1) stradale; e lo strumento (14; 21) visualizza il valore ottimale della variabile di guida in aggiunta al valore corrente della variabile di guida.