BR112012005607B1

BR112012005607B1 - Método e sistema para controle de uma caixa de marchas, veículo a motor e meio legível por computador

Info

Publication number: BR112012005607B1
Application number: BR112012005607-7A
Authority: BR
Inventors: Fredrik Swartling; Mikael Wàgberg
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2021-03-23
Also published as: EP2478271A1; SE1050956A1; CN102575762B; SE1050957A1; US8694216B2; CN102575762A; BR112012005609B1; CN102686914A; RU2012114596A; CN102575758B; BR112012005608A2; EP2478264A1; SE534824C2; US8620540B2; CN102686915A; CN102686915B; RU2515952C2; US20120179343A1; EP2478271A4; EP2478270A1

Abstract

MÉTODO PARA CONTROLE DE UMA CAIXA DE MARCHAS A presente invenção refere-se a um método para controle de uma caixa de marchas, a caixa de marchas (20) a qual se destina a ser instalada em um veículo a motor (1) CARACTERIZADO por realização de uma redução de marcha da referida caixa de marchas (20) de uma primeira marcha (G1), para a qual a aceleração a é positiva ou igual a nula, redução de marcha a qual envolve pelo meos um passo de marcha intermediário entre as referidas primeira marcha (G1) e a segunda marcha (G2), cada um dos referidos passos intermediários durando um tempo mais longo do que um valor limiar Ti. A presente invenção refere-se também a um sistema, um veículo a motor, um programa de computador e um produto de programa de computador.

Description

MÉTODO E SISTEMA PARA CONTROLE DE UMA CAIXA DE MARCHAS, VEÍCULO A MOTOR E MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método para controle de uma caixa de marcha. Em particular, A presente invenção refere-se a um método de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. A presente invenção refere-se ainda a um sistema e um veículo a motor e um meio legível por computador.

Antecedentes da invenção

[002] A Figura 1 representa esquematicamente partes de um sistema de transmissão para um veículo a motor 10, tal como um carro de passeio ou um veículo pesado 1, por exemplo, um caminhão ou ônibus. O sistema de transmissão compreende um motor mecanicamente acoplado por um eixo a uma primeira extremidade de uma caixa de marcha 20 via um dispositivo de embreagem 40. A caixa de marcha 20 é também mecanicamente conectada, em sua outra extremidade, através de um eixo propulsor 50, a uma marcha diferencial 30 associada a um eixo de roda traseira. O eixo de roda traseira compreende respectivos eixos de direção esquerdo e direito 60, os quais acionam as rodas do veículo (não representado no diagrama).

[003] Com essa configuração bem definida, o trabalho mecânico do motor 10 é transmitido, via diversos dispositivos de transmissão, por exemplo, o dispositivo de embreagem 40, caixa de marcha 20, eixo propulsor 50, marcha diferencial 30 e eixos de direção 60, às rodas de forma a mover o veículo 1. Um dispositivo importante no sistema de transmissão é a caixa de marchas 20, a qual tem uma série de marchas dianteiras para movimento do veículo 1 para frente e usualmente também uma ou mais marchas a ré. O número de marchas dianteiras varia, mas tipos modernos de caminhão são, por exemplo, usualmente dotados de doze marchas dianteiras.

[004] A caixa de marcha 20 pode ser do tipo manual ou automático (caixa de marcha automática), mas também do tipo caixa de marcha manual automática (transmissão manual automática, Automatic Manual Transmission - AMT). Caixas de marcha automáticas e caixas de marcha manuais automáticas são sistemas de caixa de marcha automatizados usualmente controlados por uma unidade de controle 110, algumas vezes também denominada unidade de controle eletrônico (Electronic Control Unit - ECU), a qual é adaptada para controle da caixa de marcha 20, por exemplo, durante troca de marcha para escolha da marcha em uma determinada velocidade do veículo com uma determinada resistência de movimento. A ECU pode medir a velocidade do motor 10 e o estado da caixa de marcha 20 e controlar a caixa de marcha 20 por meio de válvulas solenóides conectadas a dispositivos de ar comprimido. Informação sobre o motor 10, por exemplo, sua velocidade e torque, também é enviada do motor 10 para a ECU, por exemplo, via um CAN bus (Controller Area Network) no veículo 1.

[005] Em sistemas de troca de marcha convencionais, a unidade de controle 110 usa limites de velocidade do motor tabulados, também denominados pontos de câmbio, os quais representam a velocidade do motor na qual uma redução de marcha ou uma troca de marcha ascendente deverá ser realizada na caixa de marcha 20. Isso significa que o sistema troca a marcha quando a velocidade do motor 10 passa uma velocidade representada por um ponto de câmbio. Os pontos de câmbio podem, portanto, ser construídos como fornecendo informação não apenas sobre quando uma redução de marcha ou uma troca de marcha ascendente ocorrerá, mas também sobre o número de passos de marcha a serem realizados em cada redução de marcha ou troca de marcha ascendente. É usual que cada ponto de câmbio compreenda um a três passos de marcha, embora mais passos sejam possíveis.

[006] A Figura 2 representa um exemplo de vários pontos de câmbio tabulados representados pelas linhas SP1-SP6 em um gráfico, onde o eixo x representa o torque do motor e o eixo y a velocidade do motor 10 em revoluções por minuto (rpm). Enquanto a velocidade atual do motor está entre as linhas de câmbio SP1 e SP4, nenhuma troca de marcha ocorre mas, se a velocidade atual do motor passa uma linha de troca de marcha ascendente, SP1-SP3, um troca de marcha ascendente é iniciada e, inversamente, uma redução de marcha é iniciada se a velocidade atual do motor cai abaixo de uma linha de redução de marcha, SP4-SP6.

[007] A Tabela 1 abaixo mostra uma série de passos de redução ou troca de mar-cha ascendente para cada uma das linhas SP1-SP6 na Figura 2. Por exemplo, uma redução de marcha em um passo ocorre se a velocidade do motor se eleva acima da linha SP1 e uma redução de marcha em dois passos ocorre se a velocidade do motor cai abaixo da linha SP5.

[008] Escolhas do ponto de câmbio afetam, inter alia, as características de movimento, aceleração, conforto e consumo de combustível para o veículo 1, de modo que os pontos de câmbio têm de ser precisamente calibrados pelos fabricantes de veículo. Essa calibração envolve, em geral, várias estratégias de troca de marcha sendo testadas no campo em diferentes situações de direção, por exemplo, com diferentes quantidades de aceleração aplicadas, diferentes gradientes de rodagem e diferentes pesos combinados do veículo. Os resultados do teste têm, então, de ser totalmente analisados para determinar pontos de câmbio apropriados, o qual consome muito tempo, uma vez que há um número quase infinito de combinações de diferentes sistemas de transmissão, situações de direção e pesos de veículo.

Breve Descrição da Invenção

[009] Um objetivo da presente invenção é propor um método para controle de uma caixa de marcha o qual resolve, parcial ou totalmente, os problemas do estado da técnica. Outro objetivo da presente invenção é propor um método alternativo para controle de uma caixa de marcha.

[010] De acordo com um aspecto da presente invenção, os objetivos acima são obtidos com um método para controle de uma caixa de marcha destinada a ser instalada em um veículo a motor, método o qual realiza uma redução de marcha da referida caixa de marcha a partir de uma primeira marcha, para a qual a aceleração a do referido veículo é negativa, para uma segunda marcha para a qual a aceleração a é positiva ou substancialmente igual a nula, redução de marcha a qual envolve pelo menos um passo de marcha intermediário entre as referidas primeira e segunda marchas, cada um dos referidos passos intermediários durando um tempo mais longo do que um valor limiar Ti.

[011] Várias modalidades do método acima são definidas nas reivindicações dependentes em anexo à reivindicação 1.

[012] De acordo com outro aspecto da presente invenção, os objetivos acima são atingidos com um sistema para controle de uma caixa de marcha, sistema o qual compreende pelo menos uma unidade de controle destinada a controlar uma caixa de marcha em um veículo a motor, o sistema sendo adaptado para realizar uma redução de marcha da referida caixa de marcha, de uma primeira marcha para a qual a aceleração a do referido veículo é negativa, para uma segunda marcha para a qual a aceleração a é positiva ou igual a nula, redução de marcha a qual envolve pelo menos um passo de marcha intermediário entre as referidas primeira e segunda marchas, cada um dos referidos passos intermediários durando um tempo mais longo do que um valor limiar Ti.

[013] O sistema de acordo com A presente invenção pode também ser modificado de acordo com as várias modalidades do método acima. A presente invenção refere-se também a um veículo a motor compreendendo pelo menos um sistema conforme acima.

[014] Uma vantagem da presente invenção é que um valor limiar Ti pode ser usado para determinação do número de passos de marcha em cada passo intermediário e/ou para determinação do número de passos intermediários entre a primeira marcha G1 e a segunda marcha G2. O valor limiar Ti pode, portanto, ser usado como um parâmetro de design quando de configuração de diferentes comportamentos de redução de marcha do sistema de troca de marchas, pelo que o valor limiar Ti determinará o número de passos intermediários e/ou o número de passos de marcha em cada passo intermediário. O resultado é um método flexível pelo qual os especialistas podem configurar diferentes comportamentos de redução de marcha.

[015] Outras vantagens e aplicações de um método e um sistema de acordo com A presente invenção são indicadas pela descrição detalhada apresentada abaixo.

Breve Descrição dos Desenhos

[016] A presente invenção é descrita com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

- a Figura 1 representa esquematicamente parte de um sistema de transmissão para um veículo a motor;
- a Figura 2 é um gráfico de linhas de redução de marcha e troca de marcha ascendente;
- a Figura 3 é um fluxograma de uma modalidade da presente invenção;
- a Figura 4 representa um exemplo de redução de marcha de uma primeira marcha G1 para uma segunda marcha G2 de acordo com A presente invenção; e
- a Figura 5 representa uma unidade de controle que forma parte de um sistema de acordo com A presente invenção.

Descrição Detalhada da presente invenção

[017] Sistemas de troca de marcha convencionais descritos acima escolhem as marchas de acordo com as condições de movimento que prevalecem, usando pontos de câmbio fixos, tal como representado na Figura 2. Se o veículo 1 está, por exemplo, realizando uma subida e a marcha atual não é apropriada porque o veículo está perdendo velocidade de subida, o sistema de troca de marcha tem de escolher uma marcha diferente para que o veículo 1 se mova.

[018] Um problema nessa situação é aquele de escolher uma marcha a qual resulta em baixo consumo de combustível, mas também faz com que o motor 10 se mova em uma velocidade a qual confere potência suficiente para que o motorista sinta que o veículo 1 está potente por toda a subida. Potente significa, aqui, que a velocidade do motor 10 está próxima de sua velocidade de potência máxima.

[019] Uma vez que veículos 1 podem ter diferentes especificações, por exemplo, relação de caixa de marcha, relação de eixo de roda traseira e raio de roda, a mesma velocidade do veículo pode ser obtida em diferentes velocidades do motor para veículos 1 com diferentes especificações. Isso torna o uso de pontos de câmbio fixos problemático pelo fato de que eles podem se adequar à determinadas especificações do veículo, mas não a outras. O mesmo tipo de problema pode também surgir se, por exemplo, um veículo 1 muda de um raio de roda para outro, resultando em uma relação de transmissão global diferente.

[020] Uma situação a qual pode, portanto, surgir quando um veículo 1 está trafegando em uma subida é que uma redução de marcha pode ocorrer muito cedo ou muito tarde porque os pontos de câmbio fixos não são apropriados a uma determinada especificação do veículo. Uma redução de marcha muito cedo pode fazer com que o veículo 1 pareça "dar trancos", isto é, mude de marcha muito frequentemente e se torne instável, juntamente com consumo aumentado de combustível. Uma redução de marcha muito tarde significa que a potência do motor 10 não é utilizada de uma forma ótima, uma vez que o veículo 1 perde mais velocidade do que o necessário. Além disso, aspectos referentes à forma pela qual uma redução de marcha ocorre têm de ser levados em conta, por exemplo, o número de passos de marcha e passos intermediários na redução de marcha.

[021] A presente invenção refere-se a um método o qual implementa uma estratégia de troca de marcha para uma caixa de marcha 20 e o qual elimina, total ou parcialmente, as desvantagens do estado da técnica. A caixa de marcha 20 é, de preferência, do tipo o qual forma parte de um sistema de troca de marcha automatizado controlado por uma unidade de controle 110 (ECU). Em tal sistema, trocas de marcha são realizadas automaticamente pela unidade de controle 110, mas também é usual que o motorista seja capaz de executar trocas de marcha manuais em tal sistema de troca de marcha automatizado, isso sendo conhecido como troca de marcha manual em estado automático (modo automático). A caixa de marcha 20 também compreende uma pluralidade de marchas, por exemplo, 12 marchas dianteiras e uma ou mais marchas a ré.

[022] O conceito com um método de acordo com A presente invenção é que uma estratégia de redução de marcha é aplicada, pela qual o sistema de troca de marcha muda de uma primeira marcha G1, para a qual a aceleração a do veículo 1 é negativa (marcha com déficit de energia), para uma segunda marcha inferior G2, para a qual a aceleração a do veículo 1 é positiva ou igual a nula, via um ou mais passos de marcha intermediários. De acordo com a presente invenção, cada passo intermediário tem também de durar um tempo mais longo do que um valor limiar Ti.

[023] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, o tempo durante o qual um veículo pode se movimentar em uma determinada marcha intermediária pode, de preferência, ser comparado com um valor limiar Ti calibrado específico para uma marcha. Isso significa que, de acordo com uma modalidade da presente invenção, para que uma marcha intermediária seja considerada como um intermediário permissível entre a primeira marcha G1 e a segunda marcha G2, o veículo 1 tem de ser capaz de se movimentar na mesma durante pelo menos um tempo mais longo do que o valor limiar Ti para essa marcha específica.

[024] A razão pela qual não é apropriado que o veículo 1 se mova durante um tempo muito curto em uma marcha intermediária é que, quando o veículo 1 muda de marcha, ele perde transmissão de energia do sistema de transmissão e, portanto, perderá velocidade durante o processo real de troca de marcha. Por essa razão, é preferível que tal situação seja evitada, uma vez que o veículo 1 pode perder mais velocidade se o sistema de troca de marcha escolhe mudar de marcha via uma marcha intermediária do que se ele pula a referida marcha intermediária e, antes, muda para um outro ou mais passos durante a redução de marcha.

[025] Realização de uma redução de marcha e, após o que, movimento na marcha resultante durante um tempo muito curto também implica em desconforto para o motorista e quaisquer passageiros, de modo que o sistema de troca de marcha pode usar valores de limiar Ti calibrados específicos para uma marcha, conforme descrito acima. Esses valores de limiar Ti calibrados também determinam quão provavelmente o sistema pulará ou não uma marcha intermediária quando de cálculo de uma redução de marcha da primeira marcha G1 para a segunda marcha G2. Quanto maior o valor adotado como um valor limiar Ti calibrado específico para uma marcha, mais provavelmente o sistema pulará uma marcha intermediária enquanto que, quanto menor o valor adotado como o valor limiar Ti, menos provavelmente o sistema pulará uma marcha intermediária. Assim sendo, o valor limiar Ti pode ser usado como um parâmetro para determinação do número de passos de marcha em cada passo intermediário e/ou para determinação do número de passos intermediários entre a primeira marcha G1 e a segunda marcha G2, de acordo com diferentes modalidades da presente invenção.

[026] Valores de tempo para os valores de limiar Ti específicos para uma marcha podem, de preferência, assumir um valor de entre 1 e 15 segundos para veículos pesados 1, por exemplo, caminhões e ônibus, dependendo do comportamento desejado durante redução de marcha, por exemplo, taxa de redução de marcha e ritmo de redução de marcha. Os valores de limiar Ti podem, portanto, ser usados como parâmetros de design na configuração de diferentes comportamentos de redução de marcha do sistema de troca de marcha, uma vez que os valores de limiar Ti determinarão o número de passos intermediários e o número de passos de marcha em cada passo intermediário descrito acima.

[027] De acordo com outra modalidade da presente invenção, um passo de marcha intermediário atual dura a mesma quantidade de tempo conforme um passo intermediário imediatamente seguinte, uma vez que a redução de marcha, então, será percebida como sendo consistente e positiva pela maioria dos motoristas. A razão é que os motoristas geralmente não querem que o sistema de troca de marcha faça mudanças de marcha arbitrárias "uma vez ou outra", onde o veículo pode dar "trancos". "Mesma quantidade de tempo", nesse contexto, significa que os respectivos tempos são de extensão aproximadamente igual.

[028] As expressões "negativa" e "positiva ou igual a nula", na presente descrição, devem ser tomadas para significar substancialmente "negativa" e substancialmente "positiva ou igual a nula", respectivamente. A razão é que a aceleração a do veículo 1 pode assumir, momentaneamente, um valor o qual é "positivo ou igual a nulo" para a primeira marcha G1, mas a aceleração a média durante um período de tempo pode, todavia, ser negativa. Conforme os especialistas apreciarão, o mesmo também se aplica com relação à aceleração a do veículo 1 quando trafegando com a segunda marcha G2 engatada.

[029] "Marcha com déficit de energia", na presente descrição, significa uma marcha com uma relação tal que o veículo 1 não tem energia de acionamento suficiente para manter uma velocidade constante nessa marcha. "Marcha em equilíbrio de energia" significa a maior marcha na qual o veículo 1 pode manter uma velocidade constante, isto é, o veículo 1 estando em equilíbrio de energia. Deverá ser notado que a aceleração negativa a na primeira marcha G1 é em virtude do motor 10 não ser capaz de distribuir energia suficiente na primeira marcha G1, resultando em déficit de energia.

[030] De acordo com uma modalidade da presente invenção, uma velocidade mais alta do motor em cada passo intermediário é tão alta quanto ou maior do que uma velocidade mais alta do motor em um passo intermediário precedente. A velocidade do motor para cada passo intermediário está, por exemplo, dentro da faixa de 1000-2500 rpm para caminhões e ônibus.

[031] De acordo com uma outra modalidade da presente invenção, uma velocidade mais alta do motor em cada passo intermediário é tão alta quanto ou maior do que uma velocidade mais alta do motor em um passo intermediário precedente.

[032] De acordo com outra modalidade da presente invenção, a velocidade mais alta do motor em cada passo de marcha intermediário aumenta em um valor de parâmetro pi. A relação entre a velocidade mais alta do motor em um passo intermediário e a velocidade mais alta do motor no passo intermediário precedente é, de preferência, ωTi+1, = ωTi + pi, onde ωTi+1 é a velocidade mais alta do motor em um passo intermediário e ωTi é a velocidade mais alta do motor no passo intermediário precedente.

[033] A velocidade do motor ωTi em um passo de marcha intermediário é, assim, a velocidade mais alta do motor a qual o veículo 1 tinha, uma vez que a aceleração a se tornou negativa, isto é, a velocidade mais alta do motor a qual o veículo 1 tinha desde que sofreu um déficit de energia. A referida velocidade do motor ωTi pode ser construída como uma velocidade alvo a qual o sistema de troca de marcha se esforça para atingir após cada passo intermediário na redução de marcha de acordo com essa modalidade da presente invenção.

[034] O valor de parâmetro pi pode também ser construído como um valor de tole-rância, uma vez que a velocidade do motor após cada troca de marcha pode se desviar de uma velocidade simulada. A magnitude do valor de tolerância pode também ser variada para influenciar quão rapidamente a referida velocidade do motor ωTi aumentará, por exemplo, para diferentes modos de movimentos, tal como modo econômico ou modo potente. Deverá também ser notado que o valor de parâmetro pi não precisa ser constante, mas pode ser variável e assumir diferentes valores para diferentes marchas.

[035] De acordo com uma outra modalidade da presente invenção, a aceleração a é nula ou substancialmente nula para a segunda marcha G2. A aceleração a, expressa em m/s2 ou rpm/s, para a segunda marcha G2 pode ser comparada com um valor limiar A para verificar se a condição de ser positiva ou nula é preenchida. A aceleração a pode também ser comparada com esse valor limiar A durante um período específico de tempo para evitar desvios momentâneos da aceleração a, o que poderia levar à imprecisão na comparação. Verificação do valor da aceleração a para a segunda marcha pode também ser feita comparando-se uma resistência de movimento calculada com uma força de movimento calculada para decidir se a aceleração a será maior do que ou igual a nula na segunda marcha G2.

[036] Com relação aos passos de marcha intermediários no presente método, é possível que um ou mais dos mesmos sejam realizados entre a primeira marcha G1 e a segunda marcha G2 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Além disso, o número de passos entre a primeira marcha G1 e um passo intermediário e/ou entre dois passos intermediários consecutivos e/ou entre um passo intermediário e a segunda marcha G2, pode ser um ou mais.

[037] Os inventores descobriram, em seu trabalho inventivo, que uma velocidade de motor na primeira marcha G1, ωG1, pode ser usada como um parâmetro de entrada para determinação de uma redução de marcha de uma primeira marcha G1 para uma segunda marcha G2 de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção. Essa ωG1 é a velocidade a qual o motor 10 tem quando o veículo 1 está trafegando com a primeira marcha G1 engatada.

[038] A referida velocidade de motor ωG1 é, de preferência, aquela a qual o veículo 1 tem quando estava em um estado de déficit de energia na primeira marcha G1, por exem-plo, quando começa a subir um aclive. Isso significa que a velocidade mais alta do motor na primeira marcha G1 será a referida velocidade ωG1, a qual pode ser construída como uma velocidade do motor na qual uma energia de acionamento relevante na primeira marcha G1 se torna menor do que uma resistência de movimento relevante na mesma marcha. A Figura 4 representa um exemplo da referida velocidade de motor ωG1.

[039] Uma vantagem dessa modalidade é que, uma vez que o sistema de troca de marcha funciona com base na velocidade do motor a qual o veículo 1 tinha quando começou a subir, isto é, a velocidade do motor a qual o veículo tinha quando sofreu um déficit de energia ωG1, os pontos de câmbio são automaticamente adaptados para obter o mesmo comportamento para diferentes sistemas de transmissão. Por essa razão, calibração de pontos de câmbio não está relacionada a diferentes tipos de motor ou sistemas de transmissão de acordo com A presente invenção, mas apenas a diferentes modos de movimento, por exemplo, modo econômico ou modo potente. A vantagem desse procedimento é que o tempo não precisa estar envolvido na calibração com relação a diferentes tipos de sistemas de transmissão ou motores 10, tornando possível, antes, se concentrar sobre a calibração de um comportamento geral para cada tipo de veículo 1.

[040] Uma outra vantagem dessa modalidade é que, se o motorista troca manualmente de marcha antes ou durante a subida, o sistema de troca de marcha tratará a velocidade do motor aumentada pelo motorista da mesma maneira conforme se o sistema tivesse feito, em si, uma redução de marcha agressiva. O sistema, assim sendo, continuará a trocar de marcha agressivamente todo o percurso da subida. Isso torna fácil que o motorista controle a forma pela qual a subida do aclive é conduzida, uma vez que um alto valor de velocidade do motor para a primeira marcha G1, ωG1, levará a uma subida de aclive mais agressiva do que uma menor velocidade do motor para a primeira marcha G1 ωG1.

[041] De acordo com outra modalidade preferida da presente invenção, troca de marcha em um passo de marcha intermediário ocorre em uma velocidade do motor mais alta do que em um passo intermediário precedente, o que significa que a velocidade do motor na troca de marcha aumenta para cada passo intermediário. Com essa modalidade, o motorista sente que o veículo 1 está potente e que ele "se comporta" vigorosamente, por exemplo, quando de uma subida, uma vez que ele se movimentará mais na potência máxima do motor 10 para cada marcha intermediária subsequente durante a redução de marcha. Contanto que ele não exceda sua velocidade de potência máxima (frequentemente cerca de 1800 rpm para caminhões), uma maior velocidade do motor significará que o motor 10 confere uma maior potência. O motor 10, assim, se torna e é percebido como sendo mais potente na maior velocidade do motor na qual o veículo 1 se move.

[042] A Figura 3 é um fluxograma de uma modalidade exemplificada de um método de acordo com a presente invenção. Esse fluxograma é concebido como sendo avaliado continuamente pelo sistema de troca de marcha sempre que o veículo 1 está em déficit de energia, o que significa que o sistema avalia se uma troca de marcha deverá ser realizada ou não, começando a partir da etapa F1 em intervalos predeterminados de tempo.

[043] A Etapa F1 verifica se a velocidade atual de um motor é maior do que uma velocidade mais alta do motor a qual o veículo 1 tinha desde que estava em déficit de energia, isto é, a < 0. Se esse é o caso, essa velocidade atual do motor é preservada para se tornar uma primeira velocidade mais alta do motor ωTi, para uso como uma velocidade de referência no processo de troca de marcha.

[044] A Etapa F2 escolhe uma velocidade mínima do motor ωMin adequada, a qual não deve cair quando a aceleração a é negativa (isto é, quando o veículo 1 está em déficit de energia) dependendo, inter alia, de quão rapidamente o veículo 1 perde velocidade, o derivado de gradiente de rodagem e o modo de movimento que está sendo usado pelo veículo 1. Por exemplo, uma velocidade mínima do motor ωMin é escolhida se o derivado de gradiente de rodagem está diminuindo, isto é, quando o veículo 1 está se aproximando do alto de um aclive. A velocidade mínima ωMin é, de preferência, também escolhida de modo que a velocidade atual do motor nunca caia abaixo da curva de torque máximo do motor 10 a fim de assegurar que a última confere potência suficiente por todo o processo de redução de marcha e de modo a evitar vibrações desconfortáveis do sistema de transmissão.

[045] A Etapa F3 escolhe uma velocidade máxima do motor ωMax adequada definida como uma velocidade que não deve ser excedida durante o processo de troca de marcha quando a < 0. Essa velocidade máxima ωMax pode, por exemplo, estar relacionada ao consumo de combustível e/ou potência desejada. Para veículos pesados 1, essa velocidade máxima ωMax pode, por exemplo, ser 1600 rpm a fim de assegurar que o consumo de combustível não seja tão alto ou 2100 rpm se a potência máxima é priorizada. Portanto, será apreciado que a referida velocidade máxima ωMax pode depender do modo no qual o veículo 1 está sendo movimentado.

[046] A Etapa 4 limita a velocidade do motor ωTi, de modo que ela assume um valor dentro da faixa definida pela velocidade mínima ωMin e a velocidade máxima ωMax. Assim, ωTi pode ser configurada para a velocidade mínima ωMin (ωTi = ωMin) se ωTi assume um valor abaixo da faixa e para a velocidade máxima ωMax (ωTi = ωMax) se ωTi assume um valor acima da faixa.

[047] A Etapa 5 busca a segunda marcha G2 calculando para qual de possíveis marchas inferiores adequadas o veículo 1 tem de mudar de forma a assegurar que a aceleração a seja maior do que ou igual a nula nessa marcha, isto é, a ≥ 0. A segunda marcha G2 é calculada pelo sistema de troca de marcha que verifica em qual marcha inferior a energia de acionamento do veículo 1 excede uma resistência de movimento calculada, isto é, a força total que atua contra o veículo 1 em sua direção de movimento. Por razões puramente práticas, a segunda marcha G2 pode ser calculada pelo sistema ao calcular, passo a passo, a força de movimento máxima do veículo para marchas inferiores à primeira marcha G1 e escolhendo a primeira marcha inferior - se o cálculo é feito passo a passo das marchas mais altas para mais baixas - a qual tem uma força de movimento máxima tão grande quanto ou maior do que a resistência de movimento calculada para o veículo 1.

[048] A Etapa F6 calcula, após o que, a velocidade do motor na segunda marcha G2 na qual a energia de acionamento do veículo 1 excede ou é igual à sua resistência de movimento (a ≥ 0), de forma a ser capaz de decidir quando uma redução de marcha para a segunda marcha G2 deverá ser realizada a fim de assegurar que a velocidade do motor, após a redução de marcha para a segunda marcha G2, esteja próxima da velocidade de equilíbrio imediatamente após a redução de marcha, a velocidade de equilíbrio sendo aquela na qual a aceleração do veículo 1 é substancialmente nula.

[049] A Etapa F7 calcula quanto tempo o veículo 1 pode se movimentar em cada uma das marchas intermediárias se há uma série delas entre a primeira marcha G1 e a segunda marcha G2. Quanto tempo o veículo 1 pode se movimentar em cada marcha intermediária é comparado com um valor de tempo calibrado específico para uma marcha, isto é, um valor limiar Ti, para cada marcha intermediária. Essas comparações constituem uma base para escolha da marcha intermediária mais alta dentre as marchas intermediárias per-missíveis, isto é, as marchas as quais têm um valor de tempo calculado maior do que seu respectivo valor limiar Ti. Deverá ser notado que a marcha escolhida na Etapa F1 é a segunda marcha G2, se nenhuma marcha maior vai de encontro aos requisitos conforme acima.

[050] Além disso, a Etapa C1 verifica as trocas de marcha a partir da primeira marcha G1 para ver se a velocidade do motor 10 caiu mais do que um valor limite R calibrado a partir da velocidade mais alta do motor a qual o veículo 1 tinha quando ele sofreu um déficit de energia ωTi. O valor limite R pode variar dependendo do modo de movimento, por exemplo, modo econômico ou modo potente. Apenas quando a velocidade do motor caiu mais do que o valor limite R calibrado (de preferência 1-100 rpm) há uma redução de marcha per-missível. Esse valor limite R é usado no processo de modo que o veículo 1 não dê trancos ou fique instável, por exemplo, quando se começa a subir um aclive uma vez que, de outro modo, poderia haver uma redução de marcha tão logo o gradiente de rodagem assim permitisse. Essa verificação na etapa C1 não precisa ser feita a partir de marchas intermediárias, uma vez que o veículo 1, então, já estará sobre um aclive, o que significa que a verificação em C1 é relevante apenas a partir da primeira marcha G1.

[051] Na Etapa F8, nenhuma redução de marcha ocorre se a verificação em C1 mostra que a velocidade do motor não caiu mais do que o valor limite R. Isso é para impedir que o sistema troque de marcha quando a resistência de movimento aumenta temporariamente, por exemplo, sobre aclives curtos, o que faria com que o veículo 1 desse trancos.

[052] A Etapa C2 verifica se a velocidade atual do motor está próxima da velocidade mínima ωMin e, se esse for o caso, uma redução de marcha imediata é realizada na Etapa F9 para a marcha escolhida na Etapa F7, uma vez que há, então, o risco de que o motor caia abaixo da velocidade mínima ωMin.

[053] Se esse não é o caso, a Etapa F10 prevê a velocidade do motor a qual o veículo 1 terá após uma redução de marcha para a marcha escolhida na Etapa F1, isto é, oTi+1, se a velocidade atual do motor na Etapa C2 não está abaixo da velocidade mínima ωMin.

[054] Após o que, a etapa C3 verifica se a velocidade atual do motor oTi+1, prevista na etapa F10, é menos do que ωTi + pi, a qual é a velocidade mais alta a qual o motor 10 tinha desde que sofreu um déficit de energia e um valor de tolerância pi, de acordo com ωTi+1 = ωTi + pi, i = 1, 2, 3..., conforme descrito acima. Deverá ser notado que, de acordo com essa modalidade da presente invenção, a primeira velocidade mais alta do motor, ωTi, é a mesma conforme a velocidade mais alta na primeira marcha G1, isto é, ωTi = ωG1 (vide Etapa F1). A velocidade mais alta do motor na primeira marcha G1, portanto, afetará todo o processo de redução de marcha e, assim, serve como um parâmetro de entrada para o mesmo.

[055] A Etapa F11 realiza uma redução de marcha para a marcha escolhida na etapa F7 se a verificação na Etapa C3 mostra que a velocidade atual do motor está dentro da faixa I.

[056] Se esse não é o caso, a Etapa F12 calcula o tempo durante o qual a caixa de marcha 20 pode se movimentar na marcha escolhida na Etapa F7. Em uma aplicação prática, o sistema de troca de marcha calcula quanto tempo o veículo 1 pode se movimentar em cada marcha intermediária da primeira marcha G1 para a segunda marcha G2 e escolhe, após o que, a mais alta dessas marchas intermediárias a qual vai de encontro ao requisito de que esse valor de tempo calculado seja maior do que seu valor limiar calibrado específico para uma marcha, Ti.

[057] Quando de cálculo de quanto tempo o veículo 1 pode se movimentar em uma marcha intermediária, o sistema pode usar a velocidade mínima ωMin, a qual é a menor velocidade que o motor do veículo 1 não deve cair de modo que, se a velocidade atual do motor cai, por exemplo, ωMin = 1100 rpm, o sistema tem de realizar uma redução de marcha. Ele, então, calcula quanto tempo o veículo 1 pode se movimentar na marcha intermediária a partir da velocidade do motor na qual o sistema está após troca de marcha até o sistema atingir a velocidade mínima, isto é, ωMin = 1100 rpm. O sistema, portanto, calcula quanto tempo o veículo 1 será capaz de se movimentar na marcha intermediária ao processar quão rapidamente o motor 10 perderá velocidade na marcha intermediária com base em conhecimento de sua velocidade mínima ωMin e qual será sua velocidade após troca marcha.

[058] Finalmente, a Etapa C4 verifica se o tempo calculado na Etapa F12 é tão longo quanto o tempo durante o qual o veículo 1 tem de se movimentar em uma marcha atual, uma vez que a aceleração a se torna negativa. A Etapa F14 realiza uma redução de marcha para a marcha escolhida na Etapa F7 se a verificação em C4 mostra que a resposta é afirmativa. Se a resposta na Etapa C4 é negativa, nenhuma redução de marcha ocorre na Etapa F13.

[059] A Figura 4 representa um exemplo de uma redução de marcha de um veículo a motor 1 de acordo com A presente invenção, em um diagrama no qual o eixo x representa o tempo e o eixo y a velocidade do motor 10 em rpm. No tempo t1, quando trafegando com a primeira marcha G1 engatada, a veículo empreende uma subida, de modo que um déficit de energia ocorre e a aceleração a do veículo se torna negativa. A velocidade do motor na primeira marcha G1 ωG1 é determinada nesse tempo t1 e pode ser usada como um parâmetro de entrada durante a redução de marcha de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[060] Uma vez que o veículo 1 está em déficit de energia, a velocidade do motor diminui e uma primeira redução de marcha ocorre no tempo t2, fazendo com que a velocidade do motor volte em t3. Nessa próxima marcha também (primeira marcha intermediária), um déficit de energia ocorre e uma outra redução de marcha, necessária para que o veículo 1 suba o aclive, ocorre no tempo t4. Assim, a redução de marcha envolve um ou mais passos de marcha intermediários até que a caixa de marchas 20 atinja uma marcha em equilíbrio de energia, isto é, a segunda marcha G2, no tempo t7 na Figura 4. Nessa segunda marcha G2 (a partir do tempo t8), a aceleração a é substancialmente nula, de modo que o veículo 1 pode manter sua velocidade nessa marcha.

[061] Deverá também ser notado que a velocidade mais alta do motor para cada marcha intermediária é maior do que ou igual à velocidade mais alta uma vez que o veículo 1 sofreu um déficit de energia, isto é, quando a aceleração a se torna negativa, conforme representado nos tempos t3, t5 e t1 na Figura 4. Isso é feito de modo que o veículo 1 mantenha sua velocidade de subida, bem como possível por estar próximo da velocidade de potência máxima do motor 10 nas marchas intermediárias. Isso também significa que o veículo 1 será percebido como agressivo e potente, por exemplo, para aclives longos íngremes, se ele trafega em alta velocidade, uma vez que a velocidade do motor se elevará em cada passo de redução de marcha e, assim, se torna mais próximo da velocidade máxima do motor a qual o veículo 1 pode manter na segunda marcha G2. Melhor manutenção de velocidade do veículo no início da subida também torna possível reduzir o número de passos de redução de marcha se o aclive termina antes que o veículo 1 atinja a segunda marcha G2.

[062] Também deverá ser notado que as várias etapas de cálculo no método de acordo com A presente invenção ocorrem em tempo real, conforme os especialistas apreciarão. Eles também apreciarão que um método para controle de uma caixa de marchas de acordo com a presente invenção poderia ser implementado em um programa de computador o qual, quando executado em um computador, faz com que o computador execute o método. O programa de computador está contido em um meio legível em computador de um produto de programa de computador, o qual toma a forma de uma memória adequada, por exemplo, ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), memória flash, EEPROM (Electrically Erasable PROM), unidade de disco rígido, etc.

[063] A presente invenção refere-se também a um sistema para controle de uma caixa de marchas. O sistema compreende pelo menos uma unidade de controle 110 destinada a controlar uma caixa de marchas 20 em um veículo a motor 1 e adaptada para realizar uma redução de marcha de uma primeira marcha G1, para a qual a aceleração a é negativa, para uma segunda marcha G2, para a qual a aceleração a é positiva ou igual a nula. A redução de marcha envolve pelo menos um passo de marcha intermediário entre a primeira marcha G1 e a segunda marcha G2, cada uma de tais etapas intermediárias durando um tempo mais longo do que um valor limiar Ti.

[064] Um sistema descrito acima pode também ser modificado de acordo com as várias modalidades do método acima. A presente invenção refere-se também a um veículo a motor 1, por exemplo, um caminhão ou ônibus, o qual compreende pelo menos um sistema conforme acima.

[065] A Figura 5 representa esquematicamente uma unidade de controle 110 que forma parte de um sistema de acordo com A presente invenção. A unidade de controle 110 compreende uma unidade de cálculo 111, a qual pode tomar substancialmente a forma de qualquer tipo de processador ou microcomputador, por exemplo, um circuito para processamento de sinal digital (processador de sinal digital, Digital Signal Processor - DSP) ou um circuito com uma função específica predeterminada (circuito integrado de aplicação específica, Application Specific Integrated Circuit - ASIC). A unidade de cálculo 111 está conectada a uma unidade de memória 112, a qual é incorporada na unidade de controle 110 e a qual fornece à unidade de cálculo 111, por exemplo, o código de programa armazenado e/ou os dados armazenados os quais a unidade de cálculo 111 precisa de forma a ser capaz de realizar cálculos. A unidade de cálculo 111 é também adaptada para armazenamento dos resultados parciais ou finais de cálculos na unidade de memória 112.

[066] A unidade de controle 110 é ainda dotada de dispositivos 113, 114, 115, 116 para, respectivamente, recebimento de sinais de entrada e envio de sinais de saída. Esses sinais de entrada e saída podem compreender formas de onda, pulsos ou outros atributos os quais os dispositivos de recebimento de sinal 113, 116 podem detectar como informação e os quais podem ser convertidos a sinais processáveis pela unidade de cálculo 111. A unidade de cálculo 111 é, então, suprida com esses sinais. Os dispositivos de envio de sinal 114, 115 são adaptados para conversão de sinais recebidos da unidade de cálculo 111 de forma a criar, por exemplo, por meio de modulação dos sinais, sinais de saída os quais podem ser transmitidos à outras partes do sistema para determinação de pontos de redução de marcha e troca de marcha ascendente. Aqueles versados no campo apreciarão que o computador antes mencionado pode tomar a forma da unidade de cálculo 111 e que a memória antes mencionada pode tomar a forma da unidade de memória 112.

[067] Cada uma das conexões aos dispositivos para, respectivamente, recebimento de sinais de entrada e envio de sinais de saída, pode tomar a forma de um ou mais dentre os seguintes: um cabo, um data bus, por exemplo, um CAN bus (Controller Area Network), um MOST bus (Media Orientated Systems Transport) ou alguma outra configuração de bar-ramento ou uma conexão sem fio. As conexões 70, 80, 90, 100 na Figura 1 pode também tomar a forma de um ou mais desses cabos, barramentos ou conexões sem fio.

[068] Finalmente, a presente invenção não está limitada à suas modalidades descritas acima, mas refere-se e compreende todas as modalidades dentro do escopo de proteção das reivindicações independentes em anexo.

Claims

Método para controle de uma caixa de marchas, caixa de marchas (20) a qual se destina a ser instalada em um veículo a motor (1), compreendendo a realização de uma redução de marcha da referida caixa de marchas (20) de uma primeira marcha (G1) para a qual a aceleração a do referido veículo (1) é negativa, para uma segunda marcha (G2) para a qual a aceleração a é positiva ou igual a nula, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita redução de marcha envolve pelo menos um passo de marcha intermediário entre as referidas primeira marcha (G1) e a segunda marcha (G2), cada um dos referidos passos intermediários durando um tempo mais longo do que um valor limiar Ti, o referido valor limiar Ti é usado como um parâmetro para determinação do número de passos de marcha envolvidos em uma troca de marcha entre a referida primeira marcha (G1) e um passo de marcha intermediário, e/ou entre dois passos de marcha intermediários consecutivos, e/ou entre um passo de marcha intermediário e a referida segunda marcha (G2).
Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido valor limiar ti é usado como um parâmetro para determinação do número de passos de marcha intermediários entre a referida primeira marcha (G1) e a referida segunda marcha (G2).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido valor limiar Ti é específico para cada passo de marcha intermediário.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido valor limiar Ti está dentro da faixa de 1-15 segundos.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que um passo de marcha intermediário atual dura a mesma quantidade de tempo que um passo de marcha intermediário imediatamente seguinte.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade do motor ωG1 na referida primeira marcha (G1) é usada como um parâmetro de entrada quando da realização da referida redução de marcha.
Método de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida velocidade do motor ωG1 na referida primeira marcha (G1) é uma velocidade de motor que o referido veículo (1) assume quando uma aceleração a do referido veículo (1) se torna negativa na referida primeira marcha (G1).
Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida velocidade do motor ωG1 na referida primeira marcha (G1) é a velocidade mais alta do motor na referida primeira marcha (G1).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade mais alta do motor em cada passo intermediário é tão alta quanto, ou maior que, uma velocidade mais alta do motor em um passo intermediário precedente.
Método de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida velocidade mais alta do motor em cada passo de marcha intermediário assume um valor que é pi maior do que a referida velocidade mais alta do motor em um passo de marcha intermediário precedente, pi sendo um valor de parâmetro.
Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a relação entre a referida velocidade mais alta do motor em cada passo de marcha intermediário e a referida velocidade mais alta do motor em um passo de marcha intermediário precedente é expressa por ωΤi+1 = ωΤi + pi, onde ωΤi+1 é a referida velocidade mais alta do motor em cada passo de marcha intermediário, e ωΤi é a referida velocidade mais alta do motor em um passo de marcha intermediário precedente.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade do motor durante troca de marcha em um passo de marcha intermediário é maior do que a velocidade do motor durante troca de marcha em um passo de marcha intermediário precedente.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que uma troca de marcha entre a referida primeira marcha (G1) e um passo de marcha intermediário, e/ou entre dois passos de marcha consecutivos, e/ou entre um passo de marcha intermediário e a referida segunda marcha (G2) compreende um ou mais passos de marcha.
Meio legível por computador, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende instruções que, quando lidas por um computador, executa as etapas do método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.
Sistema para controle de uma caixa de marchas (20), sistema o qual compreende pelo menos uma unidade de controle (110) destinada a controlar uma caixa de marchas (20) em um veículo a motor (1), CARACTERIZADO pelo fato de que o referido sistema é adaptado para realizar uma redução de marcha da referida caixa de marchas (20) de uma primeira marcha (G1), para a qual a aceleração a do referido veículo (1) é negativa, para uma segunda marcha (G2) para a qual a aceleração a é positiva ou igual a nula, redução de marcha esta que envolve pelo menos um passo de marcha intermediário entre a referida primeira marcha (G1) e a segunda marcha (G2), cada um dos referidos passos intermediários durando um tempo mais longo do que um valor limiar Ti, o sistema é ainda adaptado para utilizar o referido valor limiar Ti como um parâmetro para determinação do número de passos de marcha envolvidos em uma troca de marcha entre a referida primeira marcha (G1) e um passo de marcha intermediário, e/ou entre dois passos de marcha intermediários consecutivos, e/ou entre um passo de marcha intermediário e a referida segunda marcha (G2).
Veículo a motor (1), por exemplo, um caminhão ou ônibus, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos um sistema de acordo com a reivindicação 15.