ITTO20010905A1

ITTO20010905A1 - Metodo e sistema per il controllo della velocita' di crociera di un autoveicolo.

Info

Publication number: ITTO20010905A1
Application number: IT2001TO000905A
Authority: IT
Inventors: Stefania Martini; Sebastiano Campo; Vincenzo Murdocco
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-03-21
Also published as: EP1302357B1; EP1302357A1; ES2232704T3; DE60202116T2; ATE283774T1; ITTO20010905A0; DE60202116D1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "METODO E SISTEMA PER IL CONTROLLO DELLA VELOCITÀ DI CROCIERA DI UN AUTOVEICOLO"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e ad un sistema per il controllo della velocità di crociera di un autoveicolo, in particolare un autoveicolo industriale pesante, del tipo indicato al preambolo delle rivendicazioni 1 e 14.

I sistemi del tipo citato, noti genericamente con il nome di "cruise control", consentono al conducente di un autoveicolo di impostare una determinata velocità di crociera, la quale viene poi mantenuta in modo automatico. A tal fine, i sistemi di cruise control di tipo tradizionale comprendono solitamente

- una interfaccia Uomo/Macchina, ad esempio in forma di dispositivo visualizzatore, cui sono associati dei mezzi di selezione, per consentire al conducente di impostare una desiderata velocità di crociera per l'autoveicolo,

un sistema di controllo elettronico, solitamente integrato nella cosiddetta centralina controllo motore, il quale provvede a gestire il funzionamento del motore dell'autoveicolo al fine di mantenere in modo automatico la velocità di crociera impostata.

La presente invenzione si basa sul riconoscimento del fatto che, soprattutto nel caso di veicoli industriali pesanti (quali autocarri, autotreni e simili), il mantenimento della velocità di crociera impostata manualmente dal conducente è talvolta all'origine di consumi elevati di carburante e di elevata usura degli organi principali dell'autoveicolo, in particolare dell'impianto frenante.

La presente invenzione si propone quindi di indicare un sistema di cruise control in grado di determinare, e suggerire al conducente, una strategia di guida ritenuta ottimale nell'ottica di contenere i consumi e le usure dell'autoveicolo.

Questi ed altri scopi ancora, che risulteranno maggiormente chiari in seguito, sono raggiunti secondo la presente invenzione da un metodo e da un sistema per il controllo della velocità di crociera di un autoveicolo, in particolare un autoveicolo industriale pesante, aventi le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni allegate, che si intendono parte integrante della presente descrizione .

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo in cui:

la figura 1 è uno schema a blocchi semplificato di una possibile implementazione del sistema di controllo secondo la presente invenzione;

la figura 2 è un diagramma di flusso semplificato della logica di controllo che sovrintende al sistema secondo la presente invenzione .

L'idea alla base della presente invenzione è quella di migliorare la funzione di controllo della velocità di crociera di un autoveicolo mediante l'individuazione di una strategia o velocità di marcia ritenuta ottimale in funzione del profilo altimetrico stradale.

Tale funzionalità viene realizzata, secondo la presente invenzione, mediante l'elaborazione di due parametri principali, rappresentati dalla massa dell'autoveicolo e dalla pendenza stradale.

In una possibile forma realizzativa dell'invenzione, la stima della massa dell'autoveicolo viene effettuata durante i primi istanti di funzionamento, mediante l'elaborazione di parametri motoristici e di segnali provenienti da uno o più sottosistemi di controllo intelligenti dell'autoveicolo, in particolare dal sistema di gestione dell'impianto frenante.

Il valore identificato della massa del veicolo viene poi utilizzato, in base a caratteristiche specifiche del veicolo, (coppia, velocità, accelerazione, resistenza all'avanzamento) per stimare la pendenza stradale.

Una volta determinati i suddetti due parametri, la logica di controllo del sistema secondo l'invenzione provvede a calcolare in modo automatico la strategia di marcia ritenuta ottimale, la quale è variabile in funzione del profilo altimetrico stradale tra una gestione di marcia in pianura, una gestione di marcia in salita ed una gestione di marcia in discesa, dando preferenza alla riduzione dei consumi di carburante per i tratti in salita ed alla riduzione dell'usura dei freni per i tratti in discesa.

Ciascuna delle tre citate strategie si caratterizza in particolare per l'individuazione della velocità di marcia e del rapporto di cambio ritenuti ottimali; tali informazioni potranno essere suggerite al conducente tramite un'interfaccia Uomo/Macchina, oppure il sistema di controllo secondo l'invenzione provvederà a modificare automaticamente, in caso di salita o discesa, la velocità in precedenza impostata manualmente dal conducente, ed eventualmente il rapporto di cambio che questi aveva inserito.

Si noti che la stima o la rilevazione dei due parametri che stanno alla base della funzione oggetto dell'invenzione, ossia massa del veicolo e pendenza stradale, può essere effettuata con qualsiasi tecnica nota.

A tal fine, ad esempio, potranno essere sfruttati dei sottosistemi di controllo eventualmente già presenti sull'autoveicolo, quale ad esempio un sistema EBS (Electronic Brake System) che, quando previsto, già calcola le informazioni di massa dell'autoveicolo e di pendenza stradale ai fini dell'ottimizzazione della frenata.

Nel caso in cui tali informazioni non siano invece già rilevate direttamente da altri sottosistemi di bordo dell'autoveicolo, esse potranno essere calcolate mediante 1'implementazione di opportuni algoritmi di stima e ricostruzione, sulla base di informazioni comunque già disponibili per altri fini (giri motore, coppia attuata, rapporto di cambio inserito, velocità corrente, caratteristiche specifiche del veicolo).

In figura 1 viene rappresentata, tramite uno schema a blocchi semplificato, una possibile architettura del sistema di controllo oggetto dell'invenzione .

In tale figura, con 1 viene indicato nel suo complesso il sistema di controllo della velocità di crociera oggetto dell'invenzione, ad esempio realizzato da un microcontrollore elettronico, cui è associata una memoria di tipo non volatile contenente il programma di controllo della funzione di cruise control secondo l'invenzione.

Con 2 viene indicata nel suo complesso una centralina controllo motore, di tipo in sé noto; con 3 viene indicato un sistema di gestione del cambio automatico dell'autoveicolo, pure di tipo in sé noto; con 4 viene indicato un sistema di gestione dell'impianto frenante dell'autoveicolo, pure di tipo in sé noto; con 5 viene infine indicata un'interfaccia Uomo/Macchina, anch'essa di tipo sostanzialmente noto, comprensiva di mezzi di visualizzazione e di mezzi di selezione, per l'impostazione di una desiderata velocità di crociera dell'autoveicolo.

I vari blocchi 2-5 sono interfacciati, con modalità note, al sistema di controllo 1, onde fornire a quest'ultimo informazioni relative a talune caratteristiche operative dell'autoveicolo; in particolare:

- la centralina 2 provvede a fornire al sistema 1 informazioni rappresentative dei giri motore GM e della coppia CA attuata dal motore;

- il sistema di gestione 3 provvede a fornire al sistema 1 informazioni rappresentative del rapporto di marcia inserito MI e/o del rapporto in corso di inserimento CM;

- il sistema di gestione 4 provvede a fornire al sistema 1 l'informazione relativa alla velocità corrente W dell'autoveicolo.

Tramite l'interfaccia Uomo/Macchina 5, infine, al sistema di controllo 1 viene fornita l'informazione relativa alla velocità di marcia desiderata, impostata manualmente dal conducente tramite la stessa interfaccia 5.

La logica di controllo del sistema 1, sulla base delle suddette informazioni ricevute dai blocchi 2, 3 e 4, provvede a determinare la massa dell'autoveicolo ed il profilo altimetrico stradale, e quindi individuare la strategia o velocità di marcia ritenuta ottimale in funzione di tali due parametri .

Nella forma preferita dell'invenzione, il sistema di controllo 1 è suscettibile di operare secondo almeno due diverse modalità selezionabili dal conducente, ossia guida suggerita e guida assistita. Nel caso di guida suggerita, il sistema 1 si limita ad elaborare i dati in ingresso ed a fornire suggerimenti ritenuti corretti per un uso più appropriato del cruise control. Al conducente dell'autoveicolo viene quindi suggerita, a mezzo dell'interfaccia Uomo/Macchina 5, almeno la velocità di marcia da impostare VI, ed eventualmente il rapporto di cambio RC, ritenuti ottimali.

Nel caso di guida assistita, il sistema 1 provvede invece a modificare in modo automatico la velocità VD in precedenza impostata dal conducente, agendo direttamente sui sottosistemi intelligenti del veicolo, ossia

sulla centralina controllo motore 2, alla quale il sistema 1 indicherà la coppia motore richiesta CR;

sul sistema di gestione 3 del cambio automatico, al quale il sistema 1 indicherà il rapporto di cambio da inserire MS;

sul sistema di gestione 4 dell'impianto frenante, al quale il sistema 1 indicherà il grado di decelerazione DR eventualmente richiesto per l'autoveicolo .

Preferibilmente, in caso di modalità di guida assistita, il conducente verrà informato, tramite l'interfaccia Uomo/Macchina 5, almeno in merito alla velocità ottimale VI, impostata automaticamente dal sistema di controllo 1 nel modo suddetto.

In figura 2 viene rappresentato un diagramma di flusso, volto ad illustrare in modo schematico una possibile logica di controllo del sistema secondo la presente invenzione.

In tale figura, con 100 viene indicato il blocco di avvio programma, corrispondente ad esempio all'accensione dell'autoveicolo. Il controllo viene ceduto dal blocco 100 al blocco 101, il quale è un blocco di test che provvede a verificare se la funzione di cruise control sia stata attivata dal conducente. In caso negativo (uscita NOT), il controllo ritorna al blocco 100, mentre in caso positivo (uscita YES), il controllo viene ceduto al blocco 102.

Il blocco 102 è il blocco rappresentativo della rilevazione dei citati parametri motoristici (giri motore e coppia attuata), nonché di informazioni relative al rapporto di cambio inserito o in corso di inserimento, della velocità corrente del veicolo e della velocità di cruise control impostata manualmente dall'utente.

Il controllo passa dal blocco 102 al blocco 103, che è rappresentativo della elaborazione dei parametri e delle informazioni in precedenza citate, volta all'identificazione del valore della massa dell'autoveicolo .

Il controllo passa quindi al blocco 104 che, in base al valore di massa individuato al blocco 103 ed alle caratteristiche specifiche del veicolo (coppia, velocità,accelerazione , resistenza all'avanzamento), provvede a determinare il grado di pendenza stradale .

Il controllo passa quindi al blocco 105, che è un blocco di test, volto a verificare se il profilo altimetrico stradale rilevato al blocco 104 corrisponde a "pianura". In caso negativo (uscita NOT), il controllo passa al blocco 109, mentre in caso positivo (uscita YES), il controllo passa al blocco 106, col quale viene determinata la strategia ottimale di guida in pianura, in funzione delle informazioni di massa e pendenza stradale in precedenza determinate.

Il controllo passa quindi al blocco 107, che è un blocco di test, il quale provvede a verificare se il sistema di cruise control sia stato attivato in modalità di guida consigliata. In caso positivo (uscita YES), il controllo passa al blocco 108, tramite il quale viene controllata la visualizzazione, sull'interfaccia Uomo/Macchina del sistema, la velocità consigliata da impostare per il sistema di em ise control, nonché il rapporto di cambio da inserire. Il controllo ritorna quindi al blocco iniziale 100.

In caso negativo (uscita NOT) al blocco 107, circostanza indicativa del fatto che il sistema è stato attivato in modalità di guida assistita, il controllo passa al blocco 112, tramite il quale il sistema provvede a modificare in modo automatico la velocità e/o il rapporto di cambio in precedenza impostato dal conducente, agendo direttamente sui vari sottosistemi intelligenti dell'autoveicolo, come in precedenza spiegato. Il controllo ritorna quindi al blocco iniziale 100.

Il blocco 109 è un blocco di test, il quale riceve il controllo dal blocco 105 nel caso in cui il profilo altimetrico stradale rilevato non corrisponda a "pianura". Tale blocco 109 è un blocco di test, il quale provvede a sua volta a rilevare se il profilo altimetrico stradale corrisponda a "salita" .

In caso positivo (uscita YES), il controllo viene ceduto al blocco 110, col quale viene determinata la strategia ottimale di guida in salita, in funzione delle informazioni di massa e pendenza stradale in precedenza determinate. Il controllo passa quindi al blocco 107 e da questo al blocco 108 o 112, come in precedenza descritto.

In caso negativo (uscita NOT), circostanza indicativa del fatto che il profilo stradale corrisponde a "discesa", il controllo viene invece ceduto al blocco 111, col quale viene determinata la strategia ottimale di guida in discesa, in funzione delle informazioni di massa e pendenza stradale in precedenza determinate. Il controllo passa quindi al blocco 107 e da questo al blocco 108 o 112, come in precedenza descritto.

Naturalmente la logica di controllo semplificata che è stata descritta con riferimento alla figura 2 deve intendersi fornita a puro titolo di esempio non limitativo ed è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, la medesima potrà essere allOccorrenza di tipo ben più sofisticato.

Va ancora chiarito che, in termini generali, la logica di controllo che presiede al funzionamento del sistema di controllo oggetto della presente invenzione può essere implementata direttamente all'interno della stessa centralina di controllo motore, o in qualunque altro sottosistema di controllo elettronico dell'autoveicolo.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del metodo e del sistema per il controllo della velocità di crociera di un autoveicolo, in particolare un autoveicolo industriale pesante, realizzato secondo la presente invenzione, le quali vengono ulteriormente dettagliate nelle rivendicazioni allegate.

Dalla descrizione effettuata risultano altresì chiari i vantaggi dell'invenzione, principalmente rappresenti dal fatto che il metodo ed il sistema descritti consentono, in modo semplice ed economico, di migliorare la funzione di cruise control tradizionale, tramite l'individuazione di una strategia o velocità di marcia ritenuta ottimale in funzione del profilo altimetrico stradale, nell'ottica di ridurre i consumi di carburante e l'usura degli organi principali dell'autoveicolo.

È chiaro che numerose varianti sono possibili per l'esperto del ramo al metodo ed al sistema descritti come esempio, senza per questo uscire dagli ambiti di novità insiti nell'idea inventiva.

Si cita ad esempio la possibilità di sfruttare ulteriori informazioni, che possono essere eventualmente già disponibili sull'autoveicolo, quali input al sistema di controllo secondo l'invenzione, al fine di migliorare la ricostruzione del profilo stradale e così aumentare ulteriormente le prestazioni del sistema di cruise control. A titolo di esempio, tali ulteriori informazioni (salite, discese, presenza curve, stato asfalto, condizioni ambientali, eccetera) possono essere rese disponibili da un sistema di navigazione satellitare o tramite sistemi di segnalazione stradale automatici .

Ai fini della determinazione della massa dell'autoveicolo può naturalmente essere sfruttata l'eventuale presenza sullo stesso di un sistema per rilevare (misurazione e/o calcolare) la pendenza in sospensioni attive.

Altra possibile variante consiste nel prevedere, nella logica di controllo del sistema, un passo di memorizzazione (in idonei mezzi di memoria non volatile a lettura/scrittura, quali una memoria di tipo EEPROM) del profilo altimetrico stradale rilevato in occasione della sosta o fermata dell'autoveicolo; ciò al fine di rendere più rapida la risposta del sistema secondo l'invenzione nel caso in cui la marcia dell'autoveicolo venga arrestata per un periodo più o meno lungo.

L'invenzione può anche essere applicata a sistemi di cruise control adattativi, di tipo per se noto, ove la velocità impostata viene modificata automaticamente a seguito del rilevamento della vicinanza di un altro veicolo avanti da parte di un rilevatore radar o simile montato a bordo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il controllo della velocità di crociera di un autoveicolo, in particolare un autoveicolo industriale pesante, il metodo prevedendo l'impostazione di una velocità di crociera desiderata per l'autoveicolo, la gestione del moto longitudinale dell'autoveicolo al fine di raggiungere e/o mantenere in modo automatico la velocità di crociera desiderata, caratterizzato dal fatto che sono ulteriormente previsti la rilevazione o stima della pendenza o profilo altimetrico della strada sulla quale l'autoveicolo è in marcia, la determinazione, in funzione del profilo altimetrico stradale rilevato o stimato, di una velocità di crociera ritenuta ottimale per 1'autoveicolo .
2. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che è prevista la determinazione, in funzione del profilo altimetrico stradale rilevato o stimato, del rapporto di cambio ritenuto ottimale per la marcia dell'autoveicolo.
3. Metodo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che è prevista la rilevazione o stima della massa dell'autoveicolo.
4. Metodo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che almeno una tra - la rilevazione o stima del profilo altimetrico stradale, - la determinazione della velocità di crociera ritenuta ottimale, la determinazione del rapporto di cambio ritenuto ottimale, viene effettuata sulla base della massa rilevata o stimata dell'autoveicolo.
5. Metodo, secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che la rilevazione o stima della massa dell'autoveicolo viene effettuata durante i primi istanti di funzionamento di quest'ultimo, in particolare mediante elaborazione di parametri motoristici e/o di segnali provenienti da un sottosistema di controllo dell'autoveicolo.
6. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il profilo altimetrico stradale viene stimato in base alla massa rilevata o stimata dell'autoveicolo ed in base ad una o più delle seguenti caratteristiche specifiche dell'autoveicolo: coppia, velocità, accelerazione, resistenza all'avanzamento.
7. Metodo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che è prevista la segnalazione al conducente dell'autoveicolo della velocità di crociera ritenuta ottimale e/o del rapporto di cambio ritenuto ottimale.
8. Metodo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che è prevista l'impostazione automatica della velocità di crociera ritenuta ottimale e/o del rapporto di cambio ritenuto ottimale.
9. Metodo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la rilevazione o stima del profilo altimetrico stradale viene almeno in parte realizzata tramite un sistema di navigazione satellitare .
10. Metodo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la rilevazione o stima del profilo altimetrico stradale viene almeno in parte realizzata tramite un sistema per il controllo di un impianto frenante.
11. Metodo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la rilevazione o stima del profilo altimetrico stradale viene almeno in parte realizzata tramite un sistema per il controllo di sospensioni attive.
12. Metodo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che è prevista la memorizzazione del profilo altimetrico stradale rilevato o stimato in occasione di una sosta o fermata della marcia dell'autoveicolo.
13. Sistema per il controllo della velocità di crociera di un autoveicolo, in particolare un autoveicolo industriale pesante, comprendente - mezzi (5) per l'impostazione di una velocità di crociera desiderata per l'autoveicolo, mezzi (1,4) per gestione del moto longitudinale dell'autoveicolo, al fine di raggiungere e/o mantenere in modo automatico la velocità di crociera desiderata, - mezzi (1,2,3,4,5) per rilevare o stimare il profilo altimetrico della strada sulla quale l'autoveicolo è in marcia, che implementa il metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
14 . Sistema per il controllo della velocità di crociera di un autoveicolo, in particolare un autoveicolo industriale pesante, comprendente - mezzi (5) per l'impostazione di una velocità di crociera desiderata per l'autoveicolo, mezzi (1,4) per gestione del moto longitudinale dell'autoveicolo, al fine di raggiungere e/o mantenere in modo automatico la velocità di crociera desiderata, caratterizzato dal fatto che sono ulteriormente previsti : mezzi rilevatori (2,3,4,5), operativi per rilevare o stimare il profilo altimetrico della strada sulla quale l'autoveicolo è in marcia, mezzi elaboratori (1), operativi per determinare, in funzione del profilo altimetrico stradale rilevato o stimato, di una velocità di crociera ritenuta ottimale per l'autoveicolo.
15. Sistema, secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detti mezzi elaboratori (1) sono altresì operativi per determinare, in funzione del profilo altimetrico stradale rilevato o stimato, il rapporto di cambio ritenuto ottimale per 1'autoveicolo .
16. Sistema, secondo la rivendicazione 14 o 15, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi (2,3,4) per la rilevazione o stima della massa dell'autoveicolo .
17. Sistema, secondo la rivendicazione 14 o 15, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi per la selezione del tipo di funzionamento del sistema tra almeno una prima modalità, in cui detti mezzi elaboratori (1) sono operativi per segnalare, su detta interfaccia (5) la velocità di crociera ritenuta ottimale e/o il rapporto di cambio ritenuto ottimale, una seconda modalità, in cui detti mezzi elaboratori (1) sono operativi per impostare automaticamente la velocità di crociera ritenuta ottimale e/o il rapporto di cambio ritenuto ottimale.
18. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è integrato in una centralina controllo motore.
19. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere interfacciato ad almeno uno tra i seguenti sottosistemi di controllo elettronico dell'autoveicolo : - una centralina controllo motore (2), - un sistema di gestione di un cambio automatico (3), - un sistema di gestione di un sistema frenante (4) .
20. Autoveicolo, in particolare un autoveicolo industriale pesante, comprendente un sistema per il controllo della velocità di crociera di un autoveicolo secondo una o più delle rivendicazioni da 14 a 19.
21. Autoveicolo secondo la rivendicazione 20, in cui il sistema di controllo è di tipo adattativi, atto a modificare la velocità impostata a seguito del rilevamento di un veicolo avanti da parte di un dispositivo rilevatore di bordo.
22. Metodo e/o sistema per il controllo della velocità di crociera di un autoveicolo, in particolare un autoveicolo industriale pesante, sostanzialmente come descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.