Sistema y método para compensación de señales de sensores en vehículos.

Un sistema para compensación de señal de un sensor de vehículo,

comprendiendo el sistema:

un primer sensor (110) configurado para generar una primera señal de salida correspondiente a una aceleración deun vehículo;

un segundo sensor (115) configurado para generar una segunda señal de salida correspondiente a una velocidad derueda del vehículo;

un módulo (120) lógico difuso configurado para recibir la segunda señal de salida y para generar un primer conjuntode valores con base en al menos la segunda señal de salida y que representa una probabilidad de estabilidad de larueda; y

un módulo (125) de filtro Kalman configurado para recibir el primer conjunto de valores y la primera señal de salida,caracterizado porque

el módulo (125) de filtro Kalman está configurado para estimar una compensación del primer sensor, en donde unaseñal de sensor compensada para el primer sensor es generada con base en la compensación estimada del primersensor y la primera señal de salida.

Sistema y método para compensación de señales de sensores en vehículos Antecedentes La presente invención se relaciona con la compensación de señales de un sensor en un sistema de control de estabilidad electrónico (“ESC”) o un programa de estabilidad electrónico (“ESP”) de un vehículo. Un vehículo que incluye un sistema ESC utiliza varios sensores para estimar un “estado” actual del vehículo. Los sensores del sistema ESC generan y envían información a una unidad de control electrónico (“ECU”) de sistema ESC. Los sensores del sistema ESC incluyen, por ejemplo, sensores del ángulo de las ruedas de dirección, sensores de velocidad de viraje, sensores de aceleración lateral, y sensores de la velocidad de las ruedas. El ECU detecta circunstancias que pueden afectar la estabilidad del vehículo o el control del conductor sobre el vehículo. El sistema ESC es capaz de controlar diversos sistemas y funciones dentro del vehículo tales como antibloqueo de frenos, control de tracción, etc. Un algoritmo de control del sistema ESC compara las señales de entrada del conductor a la respuesta del vehículo (por ejemplo, el estado del vehículo según lo determinan los sensores en el ESC) .

La Patente US 6, 611, 781 B1 divulga un método para determinar una variable de velocidad que representa la velocidad de un vehículo. El método aplica tanto una lógica difusa como filtración por medios de un filtro Kalman-Bucy discreto en tiempo.

La solicitud de Patente JP 07 218520 A divulga un dispositivo para calcular la velocidad de un vehículo y una aceleración, comprendiendo este dispositivo una parte de razonamiento difuso.

La publicación científica K. Kobayashi et al., “Estimation of Absolute Vehicle Speed using Fuzzy Logic Rule Based Kalman Filter”, Proc. Of the American Control Conference, Seattle, Washington, 1995, divulga una técnica de filtración de Kalman con base en una regla difusa para producir una estimación exacta de la velocidad verdadera de un vehículo.

Resumen Los sensores usados por el sistema ESC para corregir defectos y mantener el control y la estabilidad del vehículo pueden ser perturbados o alterados por el ambiente del vehículo. Por ejemplo, los sensores (o, más particularmente, la información que ellos proveen) puede ser perturbada o alterada si el vehículo viaja en pendiente hacia arriba, en pendiente hacia abajo, o en un terreno irregular. Como resultado, los sensores proveen señales a la ECU que no representan con exactitud el estado del vehículo, lo cual puede afectar el rendimiento, estabilidad y seguridad del vehículo.

A la luz de las deficiencias antes anotadas de los sistemas ESC, hay necesidad de un sistema y método para compensar las señales de los sensores en cuanto a perturbaciones relacionadas con el ambiente del vehículo.

En una realización, el ECU utiliza, en parte, un valor para una velocidad longitudinal absoluta del vehículo para determinar un “estado” del vehículo. La velocidad longitudinal absoluta del vehículo es necesaria para determinar, por ejemplo, cuando el vehículo está derrapando o deslizándose. Sin embargo, el valor de la velocidad longitudinal absoluta del vehículo puede ser perturbado si el vehículo está viajando en pendiente hacia arriba, pendiente hacia abajo o en un terreno irregular, y la velocidad media del vehículo a partir de los sensores de velocidad de las ruedas puede no reflejar la velocidad longitudinal absoluta del vehículo. El sistema ESC también puede incluir un sensor de aceleración para medir la aceleración longitudinal del vehículo. Al igual que la velocidad longitudinal del vehículo, la aceleración longitudinal del vehículo puede ser alterada por el ambiente del vehículo. Una compensación del sensor de aceleración longitudinal se estima y usa para compensar las señales de entrada del sensor al sistema ESC.

Para estimar con exactitud la compensación del sensor de aceleración longitudinal y la velocidad longitudinal absoluta del vehículo, el sistema utiliza una pluralidad de señales de velocidad de ruedas provenientes de los sensores de velocidad de ruedas, el sensor de aceleración longitudinal, un módulo lógico difuso, y un módulo de filtro Kalman. Los sensores de velocidad de ruedas proveen señales representativas de la velocidad de las ruedas del vehículo. Las señales de velocidad de las ruedas son procesadas y luego provistas a la unidad lógica difusa en combinación con la primera y segunda derivas de cada una de las señales de velocidad de las ruedas (por ejemplo aceleración de las ruedas y señales de sacudida de las ruedas) . La unidad lógica difusa utiliza las señales para determinar una probabilidad de estabilidad de las ruedas para cada una de las ruedas y calcular una pluralidad de coeficientes de ganancia del filtro Kalman. Las probabilidades de estabilidad de la rueda y los coeficientes de ganancia del filtro Kalman son enviados al módulo de filtro Kalman el cual estima la compensación del sensor de aceleración y la velocidad longitudinal absoluta para el vehículo. La compensación del sensor de aceleración es combinada con una señal del sensor de aceleración alterada para generar una señal del sensor de aceleración

compensada. La señal del sensor de aceleración compensada y la velocidad longitudinal absoluta estimada del vehículo son enviadas al ECU del sistema ESC.

La invención provee un sistema y un método para compensar las señales del sensor de acuerdo con las reivindicaciones independientes 1 y 6.

Otros aspectos de la invención serán evidentes por consideración de la descripción detallada y los dibujos acompañantes.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 ilustra un vehículo que incluye un sistema de control de estabilidad electrónico ESC”) .

La figura 2 ilustra un sistema para compensar señales del sensor.

La figura 3 ilustra una unidad lógica difusa de acuerdo con una realización de la invención.

La figura 4 ilustra un diagrama de estado para un sistema de compensación de señales del sensor.

La figura 5A es un diagrama de una gráfica difusa para una variable difusa “pequeña”.

La figura 5B es un diagrama de una gráfica difusa para una variable difusa “la más pequeña”.

La figura 5C es un diagrama de una gráfica difusa asociada con una distancia relativa entre dos valores de sacudida de ruedas.

La figura 5D es un diagrama de una gráfica difusa para una variable difusa “pequeña”.

La figura 5E es un diagrama de una gráfica difusa para una variable difusa “cercana”.

La figura 5F es un diagrama de una gráfica difusa para una variable difusa “cercana”.

La figura 5G es un diagrama de una gráfica difusa para una variable difusa “la más cercana”.

La figura 5H es un diagrama de una gráfica difusa asociada con una distancia relativa entre dos valores de velocidad de ruedas.

Descripción detallada Antes que cualquier realización de la invención sea explicada en detalle, debe entenderse que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y a la disposición de los componentes definidos en la siguiente descripción o ilustrados en los siguientes dibujos. La invención es capaz de tener otras realizaciones y de ser puesta en práctica o de ser llevada a cabo de diversas maneras.

La figura 1 ilustra un vehículo 10 que incluye un módulo de control de estabilidad electrónico (“ESC”) 15, una pluralidad de sensores 20, una pluralidad de actuadores 25. La pluralidad de sensores 20 incluye sensores para detectar una variedad de condiciones del vehículo 10, tales como, por ejemplo, velocidad de ruedas, aceleración, deriva, etc. En la realización ilustrada, los accionadores 25 son, por ejemplo, bombas hidráulicas que aplican presión a los frenos en un sistema de frenado. Los sensores 20 detectan, entre otras cosas, la presión aplicada a los frenos por las bombas hidráulicas, velocidad de las ruedas y aceleración longitudinal. En otras realizaciones de la invención, pueden usarse subsistemas, sensores y accionadores de ESC adicionales o diferentes.

El módulo 15 de ESC utiliza información del sensor para determinar las acciones que deben tomarse para mantener

o mejorar el rendimiento, estabilidad y seguridad del vehículo 10. Sin embargo, los sensores 20 acoplados al módulo 15 de ESC están sujetos a errores y/o ruidos. Por ejemplo, el módulo 15 de ESC requiere una estimación o cálculo exacto de la velocidad longitudinal absoluta del vehículo 10. La velocidad longitudinal absoluta del vehículo 10 no siempre es equivalente... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para compensación de señal de un sensor de vehículo, comprendiendo el sistema:

un primer sensor (110) configurado para generar una primera señal de salida correspondiente a una aceleración de un vehículo;

un segundo sensor (115) configurado para generar una segunda señal de salida correspondiente a una velocidad de rueda del vehículo;

un módulo (120) lógico difuso configurado para recibir la segunda señal de salida y para generar un primer conjunto de valores con base en al menos la segunda señal de salida y que representa una probabilidad de estabilidad de la rueda; y

un módulo (125) de filtro Kalman configurado para recibir el primer conjunto de valores y la primera señal de salida,

caracterizado porque el módulo (125) de filtro Kalman está configurado para estimar una compensación del primer sensor, en donde una señal de sensor compensada para el primer sensor es generada con base en la compensación estimada del primer sensor y la primera señal de salida.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el primer conjunto de valores incluye un conjunto de coeficientes de ganancia de filtro Kalman.

3. El sistema de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un módulo (105) de combinación configurado para combinar la señal del sensor compensado con la primera señal de salida.

4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el módulo (125) de filtro Kalman está configurado para estimar una velocidad longitudinal absoluta del vehículo.

5. El sistema de la reivindicación 1, en donde el módulo (120) de lógica difusa está configurado para recibir una tercera señal correspondiente a una primera derivada de la segunda señal de salida y una cuarta señal correspondiente a una segunda deriva de la segunda señal de salida.

6. Un método de compensación de señal de sensor que comprende: generar una primera señal de salida correspondiente a una aceleración detectada de un vehículo; generar una segunda señal de salida correspondiente a una velocidad de rueda detectada del vehículo; recibir, en un módulo (120) de lógica difusa, al menos la segunda señal de salida; generar, a partir del módulo (120) de lógica difusa, un primer conjunto de valores con base en una variable de

probabilidad de estabilidad de rueda de al menos la segunda señal de salida; recibir, en un módulo (125) de filtro Kalman, el primer conjunto de valores y la primera señal de salida; y caracterizado porque el método comprende estimar una compensación de la aceleración detectada del vehículo; y generar una señal de sensor compensada para la aceleración detectada del vehículo con base en la compensación estimada de la aceleración detectada del vehículo y la primera señal de salida.

7. El método de la reivindicación 6, en donde la primera señal de salida es generada por un sensor de aceleración del vehículo y la segunda señal de salida es generada por un sensor de velocidad de rueda del vehículo.

8. El método de la reivindicación 6, en donde la generación del primer conjunto de valores incluye la generación de un conjunto de coeficientes de ganancia de filtro Kalman.

9. El método de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente estimar, en el módulo (125) de filtro Kalman, una velocidad longitudinal absoluta del vehículo.

10. El método de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente recibir, en el módulo (120) lógico difuso, una tercera señal correspondiente a una primera derivada de la segunda señal de salida y una cuarta señal correspondiente a una segunda derivada de la segunda señal de salida.