BR112012014543B1

BR112012014543B1 - Método e sistema para a determinação da capacidade de aceleração de um veículo a motor e uso dos mesmos

Info

Publication number: BR112012014543B1
Application number: BR112012014543-6A
Authority: BR
Inventors: Peter Asplund; Anders Kjell; Mikael Wagberg; Fredrik Swarting
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2021-01-26
Also published as: US9199627B2; RU2540361C2; KR101401626B1; SE0950970A1; KR20120099781A; US20120259520A1; EP2524153A1; BR112012014543A2; SE535204C2; CN102712319A; RU2012130059A; EP2524153A4; JP2013514234A; JP5524351B2; WO2011075064A1

Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA A DETERMINAÇÃO DE CAPACIDADE DE FORÇA MOTRIZ DE UM VEÍCULO A MOTOR A presente invenção refere-se a um método para determinação de um primeiro parâmetro RF que representa uma capacidade de força motriz de um veículo a motor (1) fornecido com um conjunto de força que é adaptado para assumir várias razões de transmissão para impulsionar o dito veículo (1) e que compreende pelo menos um motor (10) e pelo menos uma caixa de marcha (20). Esse primeiro parâmetro Rf é determinado com base em uma diferença entra uma primeira força motriz F Max e uma segunda força motriz Fdr, a primeira força motriz Fmax sendo uma força motriz máxima disponível para o veículo (1) em uma razão de transmissão atual e a segunda força motriz Fdr uma resistência ao funcionamento atual para o veículo (1). A invenção refere-se também ao uso de tal parâmetro e, adicionalmente, a um programa de computador, um produto de programa de computador, um sistema e um veículo a motor relacionados com tal parâmetro.

Description

MÉTODO E SISTEMA PARA A DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE ACELERAÇÃO DE UM VEÍCULO A MOTOR E USO DOS MESMOS

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método para a determinação de um parâmetro que representa uma capacidade de força motriz de um veículo a motor. Em particular, a invenção se refere a um método de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente 1. A invenção refere-se também ao uso de tal parâmetro, e adicionalmente a um programa de computador, um produto de programa de computador, um sistema e um veículo a motor relacionado com tal parâmetro.

Fundamentos da Invenção

[002] A figura 1 apresenta de forma esquemática partes de uma conjunto de força para um veículo a motor 1, por exemplo, um carro de passageiros ou um veículo a motor pesado tal como um caminhão ou ônibus. A conjunto de força compreende um motor 10 que, nesse caso, é mecanicamente conectado por um eixo a uma primeira extremidade de uma caixa de marcha 20 através de um dispositivo de embreagem 40. A caixa de marcha 20 possui sua segunda extremidade mecanicamente conectada por um eixo propulsor 50 a uma marcha diferencial 30 associada com um eixo traseiro. O eixo traseiro compreende eixos de acionamento esquerdo e direito 60 que acionam as rodas motoras não representadas do veículo 1.

[003] Por essa disposição bem conhecida, o trabalho mecânico do motor 10 é transferido, através de vários dispositivos de transmissão tal como um dispositivo de embreagem 40, caixa de marcha 20, eixo propulsor 50, marcha diferencial 30 e eixos de acionamento 60, para as rodas motoras para propulsão do veículo 1. A caixa de marcha 20 é um dispositivo de transmissão que possui várias marchas de avanço para impulsionar o veículo 1 para frente e normalmente também uma ou mais marchas de ré. O número de marchas de avanço varia, mas doze marchas de avanço, por exemplo, é o normal para caminhões modernos.

[004] A razão de transmissão de um conjunto de força pode variar, permitindo que assuma várias razões (isso é, várias configurações de razão de transmissão). As várias razões dependem, entre outras coisas, da marcha atualmente engatada na caixa de marchas 20 e da razão da marcha diferencial 30. Pode ser adicionalmente notado que existem sequências de energia que podem assumir várias razões de transmissão discretas diferentes e também sequências de energia que possuem uma faixa de razões contínua, por exemplo, caixas de marcha automáticas 20 com os chamados conversores ou outros tipos de caixas de marcha 20 com transmissões variáveis contínuas.

[005] Adicionalmente, a maior parte dos veículos a motor 1 possui um sistema de controle compreendendo uma ou mais unidades de controle eletrônico 110 (ECUs). A finalidade do dito sistema de controle é controlar/regular uma ou mais funções no veículo 1, por exemplo, por meio de um ou mais acionadores que podem ser relacionados com várias funções no veículo 1, tal como controle de motor, mudança de marcha, controle de cruzeiro, configuração de suspensão, etc., e o dito sistema de controle utiliza um número de parâmetros diferentes, por exemplo, velocidade de motor atual, posição atual do pedal de acelerador, torque atual do motor, e dados de vários sensores, para controlar as várias funções do veículo 1. Esses parâmetros são, portanto, utilizados como parâmetros de entrada no sistema de controle para controlar as várias funções no veículo 1.

Sumário da Invenção

[006] Um objetivo da presente invenção é se propor um método de determinação de um parâmetro que Lee em consideração a situação de funcionalmente de um veículo a motor, por exemplo, um carro de passageiros, ônibus ou caminhão. Outro objetivo da invenção é se propor um método para uso de tal parâmetro em aplicações relacionadas com uma ou mais funções, por exemplo, em um veículo a motor. Um objetivo adicional da invenção é se propor um parâmetro que possa ser utilizado para aperfeiçoar o controle e/ou desempenho de uma ou mais funções em um veículo a motor em comparação com a utilização de parâmetros da técnica anterior.

[007] De acordo com um aspecto da invenção, os objetivos acima são alcançados com um método para determinação de um primeiro parâmetro RF que representa uma capacidade de força motriz de um veículo a motor (1) fornecido com um conjunto de força que é adaptado para assumir várias razões de transmissão para propulsão do dito veículo (1) e que compreende pelo menos um motor (10) e pelo menos uma caixa de engrenagem (20). O primeiro parâmetro, RF, é determinado com base em uma diferença entre uma primeira força motriz Fmax e uma segunda força motriz FDr, a primeira força motriz, FMax, sendo uma força motriz máxima disponível para o veículo (1) em uma razão de transmissão atual e a segunda força motriz, FDr, uma resistência ao funcionamento atual para o veículo (1).

[008] Uma modalidade do método acima compreende adicionalmente a determinação de um segundo parâmetro RAcc que representa uma capacidade de aceleração do veículo (1) e que é definido como a razão entre o dito primeiro parâmetro RF acima e um fator de padronização. Modalidades adicionais do método acima são expressas nas reivindicações dependentes pertencentes ao método.

[009] A invenção refere-se também a um programa de computador e a um produto de programa de computador relacionado como os métodos acima.

[010] De acordo com outro aspecto da invenção, os objetivos acima são alcançados com um sistema para a determinação de um primeiro parâmetro R F que representa uma capacidade de força motriz de um veículo a motor (1), sistema esse que compreende pelo menos uma unidade de controle (110) adaptada para controlar uma ou mais funções do dito veículo (1) fornecido com um conjunto de força que é adaptado a assumir várias razões de transmissão para propulsão do dito veículo (1) e que compreende pelo menos um motor (10) e pelo menos uma caixa de marcha (20). Essa unidade de controle (110) é adaptada para determinar o dito primeiro parâmetro RF com base em uma diferença entre uma primeira força motriz FMax e uma segunda força motriz FDr, a primeira força motriz FMax sendo uma força motriz máxima disponível para o veículo (1) em uma razão de transmissão atual e a segunda força motriz FDr uma resistência ao funcionamento atual para o veículo (1).

[011] As modalidades do sistema acima são expressas nas reivindicações dependentes pertencentes ao sistema.

[012] A invenção refere-se adicionalmente ao uso de um parâmetro determinado de acordo com qualquer um dos métodos ou sistemas acima. A invenção se refere também a um veículo a motor compreendendo pelo menos um sistema.

[013] Um método e um sistema de acordo com a presente invenção resultam em um parâmetro que compreende e leva em consideração uma situação de funcionamento de veículo a motor quando da determinação de sua capacidade de força motriz. Tal parâmetro é, portanto, utilizado em uma faixa de aplicações relacionadas com o controle e o monitoramento de várias funções, e uma aplicação direta é na modelagem de uma posição virtual de pedal de acelerador ou um motorista virtual. Ademais, os resultados de qualquer modelagem podem ser indiretamente utilizados em outras aplicações, por exemplo, na escolha de estratégia de mudança de marcha e indicação de dicas para o motorista.

[014] Vantagens e aplicações adicionais com um dispositivo e um sistema de acordo com a invenção serão indicadas pela descrição detalhada apresentada abaixo.

Breve Descrição dos Desenhos

[015] A descrição detalhada da presente invenção apresentada abaixo descreve as modalidades da invenção com referência aos desenhos em anexo, nos quais:
a figura 1 apresenta de forma esquemática parte de uma conjunto de força para um veículo a motor;
a figura 2 é um gráfico de torque máximo como uma função da velocidade de um motor;
a figura 3 é um gráfico de uma função de mapeamento que converte os valores representando uma capacidade de aceleração de veículo a motor em valores de pedal de acelerador virtual;
a figura 4 é um gráfico de uma função de mapeamento que converte os valores representando uma capacidade de aceleração do veículo em valores de pedal de acelerador virtual com referência a uma configuração de controle de cruzeiro;
a figura 5 é um gráfico da pressão de referência para um compressor de ar como uma função da capacidade de aceleração de um veículo a motor, utilizado na decisão de quando os tanques de ar do veículo devem ser pressurizados;
a figura 6 é um gráfico de linhas de redução e aumento para uma caixa de marcha;
a figura 7 representa as linhas de redução e aumento relacionadas com uma linha de velocidade alvo de motor;
a figura 8 ilustra uma unidade de controle que deve formar parte de um sistema de acordo com a invenção; e
a figura 9 é um fluxograma para determinar um valor de pedal de acelerador virtual pelo uso de valores para uma capacidade de aceleração de veículo a motor.

Descrição Detalhada da Invenção

[016] Como mencionado acima, um sistema de controle de um veículo a motor 1 utiliza vários parâmetros de entrada para controlar as várias funções no veículo 1. Esses parâmetros de entrada podem, por exemplo, ser a velocidade atual do motor, a posição atual do pedal de acelerador, o torque atual do motor e dados de um ou mais sensores com os quais o veículo 1 é fornecido.

[017] No entanto, os inventores tiveram uma ideia de que a utilização de tais parâmetros de acordo com o estado da técnica poderia resultar em controle/regulagem das funções do veículo 1 ocorrendo em uma forma menos vantajosa visto que os parâmetros de entrada de acordo com o estado da técnica não levam em consideração a situação de funcionamento momentânea do veículo 1 e podem, portanto, ser considerados um conteúdo de informação insuficiente completo. Por exemplo, uma estratégia de mudança de marcha pode tender a se tornar estática e o consumo de combustível pode ser maior do que o necessário devido à dita situação de funcionamento não ser levada em consideração quando esses parâmetros de entrada são determinados de acordo com o estado da técnica. Exemplos de várias situações de funcionalmente compreendem a direção de um veículo 1 em subidas, descidas, topos de morros e vales, isso é situações de funcionamento substancialmente relacionadas com o gradiente da estrada na direção de movimento do veículo 1, mas também tais fatores como resistência variável do vento, peso variável do veículo, etc.

[018] Acima é mencionado que existe a necessidade de se criar um método e um sistema para determinar um parâmetro que leve as situações de funcionamento de um veículo 1 em consideração. Esse parâmetro pode ser preferivelmente utilizado como um parâmetro de entrada em uma faixa de aplicações relacionadas com várias funções em um veículo 1.

[019] A presente invenção se refere, dessa forma, a um método de determinação de um primeiro parâmetro RF que representa uma capacidade de força motriz de um veículo a motor 1, por exemplo, um carro de passageiros, ônibus ou caminhão. O veículo 1 é fornecido com uma conjunto de força que é adaptada para assumir várias razões de transmissão para propulsão do veículo 1 e que compreende pelo menos um motor 10 e pelo menos uma caixa de marchas 20.

[020] De acordo com a invenção, o primeiro parâmetro RF é determinado com base em uma diferença entre uma primeira força motriz FMax e uma segunda força motriz FDr, a primeira força motriz FMax sendo uma força motriz máxima disponível para o veículo 1 em uma razão de transmissão de conjunto de força atual e a segunda força motriz FDr, uma resistência ao funcionamento atual para o veículo 1. A razão de transmissão de conjunto de força atual significa a razão respectiva para a conjunto de força que impulsiona o veículo 1.

[021] Mais especificamente, o primeiro parâmetro RF pode ser construído como uma diferença entre uma primeira força motriz FMax que representa uma soma máxima das forças motrizes disponíveis que “ajudam” a impulsionar o veículo 1 em sua direção de movimento em uma razão de transmissão de conjunto de força atual, isso é, a força motriz disponível do veículo 1, menos uma segunda força motriz FDr que é a soma das forças motrizes que agem no veículo 1 em sua direção de movimento ou direção oposta, e é sua resistência ao funcionamento atual.

[022] A figura 2 é um gráfico de uma curva de torque máximo para um motor 10 como uma função de sua velocidade. Os pontos P1-P3 no gráfico representam vários pontos de quebra para a curva de torque máximo. O gráfico também pertence a um exemplo de uma situação na qual um motor 10 corre a uma velocidade R1 com um torque de motor M1, operando, assim, abaixo de sua curva de torque máximo por uma diferença igual a M2- M1 que é ilustrada por uma seta. A força motriz máxima, portanto, significa a força motriz que, através da conjunto de força, impulsiona o veículo 1 em sua direção de movimento se o motor 10 operar em sua curva de torque máxima em uma velocidade de motor atual.

[023] Mais especificamente a primeira força motriz FMax de acordo com uma modalidade da invenção é definida como
FMax=EngTot x iTot (1)
onde EngTot denota um impulso de torção disponível no torque de motor máximo para o motor 10 na velocidade de motor atual, e iTot denota uma razão de transmissão atual para a conjunto de força até e incluindo as rodas motoras do veículo 1, levando o raio de roda em consideração.

[024] De acordo com outra modalidade, a segunda força motriz FDr é uma força motriz que pode assumir um valor positivo (por exemplo, em subidas) ou um valor negativo (por exemplo, em descidas) e age na direção oposta à direção de movimento do veículo 1. A segunda força motriz FDr depende de um ou mais parâmetros dentre resistência do ar, resistência a rolamento, fricção na dita conjunto de força, impulso de inércia, peso do dito veículo 1, gradiente de estada, isso é, fatores que influenciam na resistência a funcionamento atual. No entanto, os dados de mapa topográfico e similares também podem ser utilizados na determinação da segunda força motriz FDr, visto que, por exemplo, o gradiente de estrada pode ser derivado dos dados de mapa relevantes.

[025] Mais especificamente, a segunda força motriz FDr de acordo com uma modalidade da invenção é definida como
FDr = FRf - m x a (2)
onde FRf denota uma força motriz real atual para o motor 10, m é o peso e a a aceleração do veículo 1. No exemplo da figura 2, a força motriz real do motor 10 é igual a M1.

[026] Na grande maioria dos casos, a segunda força motriz FDr será decorrente da força motriz que varia mais, visto que, por exemplo, o gradiente de estrada é um parâmetro que afeta a mesma. No entanto, a primeira força motriz FMax também variará, visto que a razão de transmissão de conjunto de força varia com tais fatores tal como razão de transmissão atual na caixa de marchas 20, raio de roda do veículo 1, variações na curva de torque máximo do motor 10, etc. Em sua maior parte, no entanto, a energia de motor e a razão de transmissão para a marcha diferencial que também faz parte da expressão para a primeira força motriz FMax será constante.

[027] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o primeiro parâmetro é determinado como
RF = FMax - FDr (3)
isso é, o primeiro parâmetro RF é definido como uma diferença de acordo com a equação (3) e assumirá um valor negativo, um valor positivo ou um valor igual a zero. Uma diferença negativa significa que o veículo 1 não pode acelerar na razão de transmissão de conjunto de força atual, isso é, o veículo 1 está em um déficit de energia e perderá velocidade (isso é, será retardado); uma diferença igual a zero significa que o veículo 1 está em um estado de equilíbrio de energia no qual pode manter a velocidade atual, mas não acelerar para uma velocidade maior; e uma diferença positiva significa que o veículo 1 tem potencial para acelerar, pelo menos se o motor 10 operar em sua curva de torque máxima para uma velocidade de motor determinada, como apresentado na figura 2, isso é, o veículo 1 possui um adicional de energia.

[028] O primeiro parâmetro, RF fornece uma medida absoluta da capacidade de força motriz atual/capacidade de aceleração do veículo 1, visto que está relacionado com suas características atuais e situação de funcionamento, o que significa, entre outras coisas, que para que o primeiro parâmetro RF seja utilizável o mesmo precisa estar relacionado com as ditas características e situação de funcionamento. Exemplos de características são peso de veículo, energia de motor, e configuração de conjunto de força; e exemplos de situações de funcionamento são gradiente de estada e superfície de estrada. Visto que o primeiro parâmetro RF não é uma medida absoluta, um valor de, por exemplo, RF=10000 N representa uma grande capacidade de aceleração para um veículo 1 pesando 1000 kg e uma capacidade de aceleração muito pequena para um veículo 1 pesando 100000 kg.

[029] Em contraste, uma padronização da diferença de acordo com a equação (3) com referência à capacidade de força motriz atualmente disponível do veículo 1 fornece uma medida relativa da capacidade de aceleração atual do veículo (especialistas apreciarão que a aceleração pode ser, obviamente, também derivada do primeiro parâmetro RF com base na relação entre aceleração e energia de acordo com as leis da física), que deve ser considerada como sua capacidade de acelerar. O resultado obtido é uma unidade sem dimensões compreendendo uma informação sobre a energia do motor do veículo 1, o gradiente da estrada, a resistência ao rolamento, resistência ao vento, etc.

[030] A vantagem da medida relativa como acima é que fornece um valor que indica quanta energia de motor disponível será necessária para se poder acelerar o veículo 1. Isso significa que o dito valor pode de forma vantajosa, ser utilizado diretamente ou indiretamente em várias aplicações relacionadas com diferentes funções, por exemplo, estratégias de controle no que diz respeito a, por exemplo, escolha de uma razão de transmissão, funcionamento do gerador, funcionamento do compressor de ar, etc. Se o cálculo de RAcc produzir um resultado de que a energia de motor não será suficiente para acelerar o veículo 1, o sistema de controle pode tentar “ aliviar” os recursos que absorvem energia (por exemplo, compressor de ar, gerador, etc.), enquanto, ao mesmo tempo, tenta rodar o motor 10 a uma velocidade que distribua a força motriz máxima. Isso significa que o sistema de controle tentando utilizar o máximo possível de torque do motor 10 para impulsionar o veículo 1 ao invés de, por exemplo, encher os tanques de ar com ar, o que o sistema tentará fazer em momentos quando tem a possibilidade de utilizar a energia “grátis”, por exemplo, durante a frenagem do veículo 1 em descidas. Será apreciado, portanto, que o dito parâmetro é utilizável em muitas funções diferentes em um veículo 1, e na descrição abaixo é referido como um segundo parâmetro RAcc.

[031] Dessa forma, uma modalidade da invenção se refere a um método de determinação de um segundo parâmetro RAcc que representa uma capacidade de aceleração de um veículo a motor 1 e que é determinada como uma razão entre o primeiro parâmetro RF e um fator de padronização. Em uma modalidade preferida, o segundo parâmetro é determinado como:

onde o termo no denominador é um fator de padronização, de modo que o veículo 1 esteja em um adicional de aceleração se RAcc > 0, em déficit de aceleração se RAcc<0 e em equilíbrio de aceleração se RAcc = 0. Adicionalmente, se RAcc > 1, toda a energia do motor pode ser utilizada para acelerar o veículo 1, caso no qual o mesmo ganha velocidade sem qualquer energia precisar ser suprida a partir do motor 10 (como em uma descida íngreme).

[032] O segundo parâmetro RAcc é utilizado dentro de muitas áreas de aplicação relacionadas com diferentes funções em um veículo 1, por exemplo, na determinação de um “valor de pedal de acelerador virtual” que é, depois disso, utilizável como dados de entrada em outras aplicações adicionais no veículo 1.

[033] Em vista do acima exposto, a presente invenção se refere, dessa forma, também ao uso do primeiro parâmetro RF e/ou segundo parâmetro RAcc em um número de aplicações diferentes relacionadas com várias funções em um veículo 1, tais como:

- determinação de um valor de pedal de acelerador virtual ou um motorista virtual;
- controle da escolha de mudança de marcha e escolha das estratégias de mudança de marcha;
- controle de auxiliares, por exemplo, compressor, gerador e bomba AC;
- dicas para o motorista, tal como decidir se um motorista dirige de forma econômica ou não, por exemplo, quando dando ré; e
- manutenção de velocidade pelo controle de cruzeiro.

[034] Como mencionado acima, o primeiro parâmetro RF ou o segundo parâmetro RAcc podem ser utilizados para determinar um valor de pedal de acelerador virtual. Nesse contexto, o valor de pedal de acelerador virtual significa um valor calculado teoricamente, que pode ser, e normalmente é, diferente do valor de pedal de acelerador real, o último sendo o valor real assumido pelo pedal de acelerador quando um motorista pisa no mesmo enquanto o veículo 1 está em movimento. Se o segundo parâmetro RAcc for utilizado para calcular tal valor de pedal de acelerador virtual, isso pode ser feito por meio de uma função de mapeamento tal como apresentado no gráfico da figura 3, onde o valor de pedal de acelerador virtual Pv (o eixo geométrico y) é representado contra o segundo parâmetro RAcc (o eixo geométrico x) que representa a capacidade de aceleração do veículo 1.

[035] A figura 3 ilustra como o valor de pedal de acelerador virtual é convertido pela dita função de mapeamento em 100% correspondendo à aceleração total quando o segundo parâmetro RAcc assume um valor inferior a 0, e a 0% correspondendo a nenhuma aceleração, quando RAcc assume um valor superior a 1. Tal mapeamento do segundo parâmetro RAcc significa que o valor de pedal de acelerador virtual é convertido em 100% em situações de equilíbrio de energia ou déficit de energia, isso é, quando RAcc ≤ 0, e entre 0 e 100% quando o veículo está em um adicional de energia (na figura 3 a função é linear dentro dessa faixa).

[036] Quando toda a energia de motor pode ser utilizada para acelerar o veículo 1, isso é quando RAcc = 1, o valor de pedal de acelerador é convertido para 0%, uma situação na qual uma possível aplicação pode ser tentar reproduzir um movimento de pedal de acelerador que um motorista realiza quando está dirigindo de forma econômica e deseja manter a velocidade constante, isso é, aliviando a energia em topos de morros e em descidas e aplicando mais energia no começo de subidas e nas subidas. O comportamento de um motorista real é, dessa forma, modelado por um motorista virtual de acordo com esse pedido. Será, portanto, apreciado que o valor de pedal de acelerador virtual é utilizado em uma faixa de aplicações que dependem de um valor de pedal de acelerador, por exemplo, modelando os motoristas virtuais a fim de fornecer dicas para os motoristas, controlar as unidades auxiliares, indicar dicas para os motoristas, etc. Deve-se notar também que o valor de pedal de acelerador virtual pode ser utilizado como um único parâmetro de entrada nas ditas aplicações ou em combinação com outros parâmetros de entrada, por exemplo, o valor de pedal de acelerador real.

[037] A figura 4 apresenta um exemplo de uma função de mapeamento de um valor de pedal de acelerador virtual quando utilizando um controle de cruzeiro. O eixo geométrico y representa os valores permitidos para um pedal de acelerador virtual e o eixo geométrico x uma diferença entre a velocidade desejada travada no controle de cruzeiro (isso é, o conjunto de velocidade desejada no controle de cruzeiro) e a velocidade real atual do veículo 1. Essa diferença entre duas velocidades definirá os valores permitidos que o pedal de acelerador virtual pode assumir, e o valor de pedal de acelerador virtual do segundo parâmetro RAcc é determinado entre esses valores extremos (por exemplo, por meio de uma função de mapeamento apresentada na figura 3). Por exemplo, quando em controle de cruzeiro, o sistema de controle conhece a velocidade na qual o motorista deseja que o veículo 1 funcione e é, portanto, possível se levar em consideração o desvio de Vset, isso é, a velocidade desejada correspondente a um valor de desvio de 0 na figura 4. Se a velocidade cair abaixo de Vset, a liberdade de movimento do valor de pedal diminui e o valor de pedal é forçado na direção do valor máximo (Max na figura 4). De forma similar, se a velocidade subir acima de Vset, a liberdade de movimento da mesma forma diminui e o valor de pedal é forçado consistentemente na direção do valor mínimo (Min na figura 4) com o objetivo de manter o veículo 1 na velocidade desejada Vset.

[038] Tal versão significa que o segundo parâmetro RAcc será um parâmetro de entrada no cálculo de pedal de acelerador referente a uma aplicação de controle de cruzeiro onde o sistema tenta manter uma velocidade constante do veículo 1, dependendo de várias condições de funcionamento, por exemplo, gradiente de estrada e limitações do valor de pedal de acelerador indica se o sistema deseja aumentar/reduzir a velocidade do veículo. Em uma aplicação como essa, o sistema tenta utilizar um motorista virtual para modelar um motorista real tentando manter uma velocidade constante, o que significa que se o veículo 1 estiver acima/abaixo da velocidade alvo isso é compensado pela velocidade sendo reduzida ou aumentada, respectivamente. Em contraste, se o veículo 1 estiver em velocidade desejada, são os fatores de ambiente tal como gradiente de estrada, resistência de vento, peso de veículo, etc. que determinam o valor de pedal de acelerador (RAcc no modelo).

[039] O sistema pode modelar adicionalmente uma posição de pedal de acelerador virtual aplicada por um motorista que dirige o veículo 1 de forma econômica, por exemplo, aliviando o acelerador através de topos de morros e em descidas, e aplicando mais aceleração quando o veículo 1 está começando a subir. A posição do pedal de acelerador virtual pode então ser utilizada como um parâmetro de entrada nos sistemas que pertencem ao veículo 1 que utilizam a posição de pedal de acelerador real como um parâmetro de entrada. Tal procedimento pode então ser utilizado, por exemplo, para orientar as escolhas de marcha em um veículo 1 que está funcionando em controle de cruzeiro, levando-se em consideração o pedal de acelerador virtual, permitindo a possibilidade de mudanças de marcha que resultam em uma velocidade de motor muito baixa e, dessa forma, também em consumo de combustível reduzido e desgaste mecânico. Um exemplo de tais situações é em descidas onde o motor 10 é “trailed”, isso é, a frenagem do motor é aplicada. O engate em uma marcha alta (por exemplo, overdrive) em tal situação, resultando em uma velocidade de motor muito baixa, reduz a fricção do motor 10 e possibilita, ao invés disso, que o veículo 1 acelere utilizando a energia que, do contrario, teria perdido pela frenagem do motor.

[040] Em maiores detalhes, a determinação de um valor de pedal de acelerador virtual pode, por exemplo, ocorrer de acordo com o fluxograma na figura 9, compreendendo as seguintes etapas:

1. Leitura de vários sensores com os quais o veículo 1 é fornecido, e leitura de informação/dados disponíveis de outros sistemas no veículo 1, por exemplo, do sistema de controle de motor, sistema de controle de frenagem, e sistema de controle de caixa de marchas;
2. Leitura dos dados de veículo sobre a configuração da unidade de controle, compreendendo informação relevante sobre a configuração do veículo 1, por exemplo, razão de transmissão diferencial, tipo de caixa de engrenagem 20; etc.
3. Cálculo da resistência ao funcionamento atual, FDr do veículo 1 com base na informação/dados recebidos nas etapas 1 e 2 acima;
4. Cálculo da energia de acionamento máxima atual FMax do veículo 1 na razão de transmissão de conjunto de força atual com base no torque de volante máximo que o motor 10 pode distribuir na velocidade de motor atual (comparar com a curva de torque na figura 2);
5. Cálculo com base nos valores recebidos nas etapas 3 e 4 acima da capacidade de aceleração RAcc do veículo 1, que é determinada como a capacidade de força motriz RF padronizada por um fator de padronização; e
6. Conversão da capacidade de aceleração RAcc do veículo 1 em um valor de pedal de acelerador virtual (Pv), que pode ser feia por qualquer um dos métodos de mapeamento descritos previamente.

[041] Outro uso do primeiro parâmetro RF e/ou segundo parâmetro RAcc está no controle de vários auxiliares, por exemplo, compressores de ar, geradores e bombas AC (condicionamento de ar) no veículo 1. O controle de um compressor de ar pode ser feito de tal forma que a pressão de referência que o compressor possui para carregar o ar seja elevada quando o veículo 1 está com adicional de energia/adicional de aceleração, o que significa que o sistema utiliza a energia adicional que, por exemplo, acumula em descidas para acionar o compressor nessas situações e, dessa forma, tentar ter uma alta pressão nos tanques de ar quando o sistema tem energia disponível “grátis”, e inversamente, uma pressão mais baixa nos tanques de ar quando a energia precisa ser retirada do motor 10, o que significa que o sistema evita acionar o compressor de ar quando o combustível está sendo injetado no motor 10, evitando, assim, a saída de energia passando para o compressor de ar em tais situações. A figura 5 ilustra um exemplo de como a pressão de referência de compressores de ar pode ser diretamente controlada por meio do segundo parâmetro RAcc. Esse exemplo ilustra como a pressão de referência PRef é expressa como uma função da capacidade de aceleração RAcc do veículo 1. A função da figura 5 ilustra que a pressão de referência Pref é baixa quando o veiculo 1 está no déficit de aceleração (déficit de energia) e alta quando está no adicional de aceleração (adicional de energia), com um aumento linear em pressão de referência entre os mesmos. A pressão de referência Pref também pode ser controlada indiretamente pelo segundo parâmetro RAcc sendo tornada dependente de um valor de pedal de acelerador virtual que é propriamente dito determinado pelo segundo parâmetro RAcc.

[042] Um uso adicional do primeiro parâmetro RF e/ou do segundo parâmetro RAcc está na determinação da escolha de mudança de marcha e estratégia de mudança de marcha para uma caixa de marchas 20.

[043] A caixa de marchas 20 em um veículo 1 é normalmente do tipo manual ou automático (caixa de marcha automática), mas também do tipo de caixa de marcha manual automática (transmissão manual automática, AMT). As caixas de marcha automáticas e as caixas de marchas manuais automáticas são sistemas de caixa de marcha automatizados normalmente controlados por uma unidade de controle 110 que é adaptado para controlar a caixa de marcha 20, por exemplo, durante a mudança de marcha, como quando da escolha de marchas em uma determinada velocidade de veículo com uma determinada resistência ao funcionamento. A unidade de controle 110 pode medir a velocidade de motor e o estado da caixa de marchas 20 e controlar a caixa de marchas por meio de válvulas solenóides conectadas aos dispositivos de ar comprimido. A informação sobre o motor 10, por exemplo, sua velocidade e torque, também é enviada a partir do motor 10 para a unidade de controle 110, por exemplo, através de um barramento CAN (rede de área de controlador).

[044] Em sistemas de mudança de marcha convencionais, a unidade de controle 110 utiliza limites de velocidade de motor tabulados, também chamados de pontos de mudança, que representam a velocidade de motor na qual uma mudança descendente ou ascendente deve ser realizada na caixa de engrenagem 20, isso é, o veículo 1 muda a marcha quando a velocidade de seu motor 10 passa uma velocidade representada por um ponto de mudança. Os pontos de mudança podem, portanto, ser construídos como fornecendo informação não apenas sobre quando uma mudança descendente ou ascendente deve ocorrer, mas também sobre o número de etapas de marcha a serem realizadas em cada mudança descendente ou ascendente. É normal para cada ponto de mudança compreender uma a três etapas de marcha, mas mais etapas são possíveis.

[045] A figura 6 apresenta esquematicamente um exemplo de vários pontos de mudança tabulados representados pelas linhas SP1-SP6 em um gráfico onde o eixo geométrico x representa o torque de motor e o eixo geométrico y, a velocidade do motor 10 em revoluções por minuto (rpm). Desde que a velocidade de motor esteja entre as linhas de mudança SP1 e SP4, nenhuma mudança de marcha ocorre, mas se subir acima da linha de mudança ascendente SP1-SP3, uma mudança ascendente é iniciada, e inversamente uma mudança descendente é iniciada se a velocidade do motor cair abaixo de uma linha de mudança descendente, SP4-SP6. A tabela 1 abaixo ilustra um número de etapas de marcha ascendentes ou descendentes para cada uma das linhas SP1-SP6. Por exemplo, uma mudança ascendente por uma etapa ocorre se a velocidade do motor subir acima da linha SP1 e uma mudança descendente por duas etapas se a velocidade do motor cair abaixo da linha SP5.

[046] As escolhas de ponto de mudança afetam, entre outras coisas, as características de funcionamento e o consumo de combustível do veículo 1, de modo que os pontos de mudança precisem ser precisamente calibrados pelos fabricantes de veículo. Essa calibragem envolve várias estratégias de mudança de marcha sendo testadas no campo em diferentes situações de direção, por exemplo, com diferentes quantidades de aceleração aplicadas, diferentes gradientes de estrada e diferentes pesos de combinação de veículo. Os resultados de teste precisam ser profundamente analisados para se estabelecer os pontos de mudança adequados.

[047] Números de etapas de marchas em sistemas de mudança de marcha convencionais são adicionalmente estabelecidos pela aceleração do veículo 1 sendo medida de forma regular e o número de etapas de marcha sendo determinado com base nos dados medidos resultantes. Alta aceleração medida resulta em mais etapas de marcha e baixa aceleração medida em menores etapas de marcha em tais sistemas convencionais. A aceleração medida é então comparada com vários valores limite de aceleração salvos nas tabelas, e é a determinação dos ditos valores limite que decide quantas etapas de marcha precisam ser realizadas quando da mudança de marcha em uma determinada situação de funcionamento. Os valores limite são dependentes de motor e, portanto, adaptados a um motor específico 10. A determinação dos valores limite adequados resulta em fabricantes de veículos realizando calibragens completas a fim de se alcançar a mesma.

[048] Será, portanto, apreciado que o primeiro parâmetro e/ou o segundo parâmetro são utilizáveis na determinação dos pontos de mudança para uma caixa de marcha 20, visto que esses parâmetros fornecem uma medida da capacidade de energia/capacidade de aceleração do veículo 1. Se o veículo 1 possuir uma grande capacidade de aceleração, os pontos de mudança que resultam em baixo consumo de combustível são permitidos, o que significa de forma mais comum uma baixa velocidade de motor, mas se o veículo 1 possuir baixa capacidade de aceleração a tentativa é no sentido dos pontos de mudança que resultam na energia de direção do veículo 1 sendo a mais alta possível, o que mais comumente significa uma alta velocidade de motor decorrente da saída de energia normalmente alta.

[049] O primeiro parâmetro RF e/ou o segundo parâmetro RAcc também são utilizados direta ou indiretamente (através da determinação de um valor de pedal de acelerador virtual) na determinação de uma velocidade de rotação alvo para uma caixa de marchas 20. Uma velocidade alvo, ωT pode ser considerada uma velocidade desejada par ao motor 10 do veículo 1 e pode ser determinada com base nas considerações e conhecimento do modo de operação e desempenho do motor 10. Um motor 10 opera normalmente de forma mais eficiente e melhor em determinadas velocidades de rotação do que em outras. Mais efetivamente e melhor significa menos consumo de combustível, menores níveis de vibração, funcionamento mais silencioso, etc. A velocidade alvo ωT pode estar dentro da faixa de velocidade alvo de motor de 500 a 2500 rpm, e, preferivelmente, dentro da faixa de 1000 a 1400 rpm para um motor 10 em um veículo pesado tal como um caminhão ou ônibus, mas é normalmente mais alto para carros de passageiros.

[050] Em um sistema de mudança de marcha com uma velocidade alvo ωT, os pontos de mudança descendente e ascendente são controlados com relação ao alvo, o que significa que são determinados com base na velocidade ωT. Se o veículo 1 for disposto para mudança de razão de transmissão sem etapas, a velocidade de motor 10 pode ser controlada de modo que em um valor baixo de RAcc funcione a uma velocidade que resulta em alta força motriz, e em um valor baixo de RAcc funcione a uma velocidade que resulta em baixo consumo de combustível.

[051] Na figura 7 uma linha de velocidade alvo de motor Φ na forma de uma linha pontilhada aparece entre as linhas de mudança ascendente SP1-SP3 e as linhas de mudança descendente SP4-SP6. As setas no diagrama ilustram como as linhas de mudança ascendente SP1-SP3 e as linhas de mudança descendente SP4-SP6 são relacionadas com a linha de velocidade alvo Φ. Isso significa que se a linha de velocidade alvo  for alterada (sendo movida para cima ou para baixo em paralelo de acordo com as setas pontilhadas) a velocidade de motor para as linhas de mudança SP1-SP6 também moverão em paralelo. As linhas de mudança SP1-SP6 podem, por exemplo, acompanhar a linha de velocidade alvo Φ de forma proporcional com um fator de escalonamento que pode ser diferente para linhas de mudança ascendente e mudança descendente, respectivamente, mas também podem ser iguais, caso no qual uma relação mútua estabelecida entre os pontos de mudança ascendente e descendentes é alcançada. É possível também se ter um fator de escalonamento individual para cada linha de mudança SP1-SP6, isso é, determinadas linhas de mudança SP1-SP6 podem mudar mais ou menos do que outras linhas de mudança SP1-SP6 em resposta à mesma mudança na linha de velocidade alvo Φ.

[052] Descrições e exemplos adicionais das áreas de aplicação para o primeiro parâmetro RF e/ou o segundo parâmetro RAcc aparecem nos pedidos de patente Suecos não publicados Nos. SE 0950654-4, SE 0950655-1, SE 0950656-9, SE 0950668-4, SE 0950657-7, SE 0950658-5, SE 0950659-3, SE 0950667-6, SE 0901182-6 esse 09500660-1. Os ditos parâmetros também são utilizados nas aplicações descritas em três pedidos de patente Suecos não publicados intitulados “Method and system for driving of a vehicle I”, “Method and system for driving of a vehicle II” e “Method and system for driving of a vehicle III”, todos os quais com a mesma data de depósito que o presente pedido e pelo mesmo requerente.

[053] Como os especialistas podem apreciar, um método de determinação de um primeiro parâmetro RF ou segundo parâmetro RAcc representando, respectivamente, uma medida absoluta (isso é, capacidade de força motriz) e uma medida relativa para a capacidade de aceleração de um veículo 1 de acordo com a presente invenção pode ser implementado também em um programa de computador que, quando executado em um computador, faz com que o computador aplique o método. O programa de computador é compreendido em um meio legível por computador de um produto de programa de computador, meio esse que compreende uma memória adequada, por exemplo, uma ROM (memória de leitura apenas), PROM (memória de leitura apenas programável), EPROM (PROM eliminável), memória flash, EEPROM (PROM eletricamente eliminável), uma unidade de disco rígido, etc.

[054] A invenção se refere também a um sistema para determinação do primeiro parâmetro RF ou segundo parâmetro RAcc de acordo com a determinação dos ditos parâmetros de acordo com qualquer um dos métodos acima.

[055] O sistema de acordo com a invenção compreende pelo menos uma unidade de controle 110 que é esquematicamente apresentada na figura 8 e que pode propriamente dita compreender uma unidade de cálculo 111 que pode assumir a forma de substancialmente qualquer tipo adequado de processador ou micro computador, por exemplo, um circuito para processamento de sinal digital (processador de sinal digital, DSP) ou um circuito com uma função específica predeterminada (circuito integrado específico de aplicativo, ASIC). A unidade de cálculo 111 é conectada a uma unidade de memória 112 que é incorporada à unidade de controle 110 e que fornece a unidade de cálculo 111, com, por exemplo, o código de programa armazenado e/ou os dados armazenados que a unidade de cálculo 111 precisa para ser capaz de realizar os cálculos. A unidade de cálculo 111 também é adaptada para armazenar resultados parciais ou finais dos cálculos na unidade de memória 112

[056] A unidade de controle 110 é adicionalmente fornecida com dispositivos 113, 114, 115, 116 para receber sinais de entrada e enviar sinais de saída. Esses sinais de entrada e saída podem compreender formas de onda, pulsos ou outros atributos que os dispositivos de recebimento de sinal 113, 116 podem detectar como informação e que podem ser convertidos em sinais processáveis pela unidade de cálculo 111. A unidade de calculo 111 é então fornecida com esses sinais. Os dispositivos de envio de sinal 114, 115 são adaptados para converter sinais recebidos da unidade de cálculo 111 em ordem, por exemplo, pela modulação dos mesmos, para criar sinais de saída que podem ser transmitidos para outras partes do sistema para determinação dos pontos de mudança descendente e ascendente. Os versados na técnica apreciarão que o computador mencionado acima pode assumir a forma de uma unidade de cálculo 111 e que a memória acima pode assumir a forma de uma unidade de memória 112.

[057] Cada uma das conexões com os dispositivos para o recebimento de sinais de entrada e envio de sinais de saída pode assumir a forma de um ou mais dentre um cabo, um barramento de dados, por exemplo, um barramento CAN (rede de área de controlador), um barramento MOST (transporte de sistemas orientados por mídia) ou alguma outra configuração de barramento, ou uma conexão sem fio. As conexões 70, 80, 90, 100 na figura 1 também podem assumir a forma de um ou mais desses cabos, barramentos ou conexões sem fio.

[058] Especialistas apreciarão adicionalmente que o sistema de acordo com a invenção pode ser modificado de acordo com várias modalidades do método para determinação do primeiro parâmetro RF ou o segundo parâmetro RAcc de acordo com a invenção.

[059] A invenção se refere também a um veículo 1, por exemplo, um carro de passageiros, um caminhão ou ônibus, que compreende pelo menos um sistema para determinar o primeiro parâmetro RF ou segundo parâmetro RAcc de acordo com a invenção.

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

Claims

Método para determinação de um segundo parâmetro RAcc, que representa uma capacidade de aceleração de um veículo a motor (1) fornecido com um conjunto de força que é adaptado para assumir várias razões de transmissão para impulsionar o dito veículo (1), e que compreende pelo menos um motor (10) e pelo menos uma caixa de marchas (20), o método compreendendo determinar um primeiro parâmetro RF que representa uma capacidade de força motriz do dito veículo (1), o dito primeiro parâmetro RF sendo determinado com base em uma diferença entre uma primeira força motriz FMax e uma segunda força motriz FDr, a dita primeira força motriz FMax sendo uma força motriz máxima disponível para o dito veículo (1) em uma razão de transmissão atual, e a dita segunda força motriz FDr uma resistência a funcionamento atual para o dito veículo (1), CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo parâmetro RAcc é determinado como a razão entre o dito primeiro parâmetro RF e um fator de padronização, proporcionando assim uma medida relativa da capacidade de aceleração do dito veículo (1),
em que o dito segundo parâmetro RAcc é determinado pela equação:
o dito veículo (1) estando em um adicional de aceleração se RAcc > 0, em déficit de aceleração se RAcc < 0, e em equilíbrio de aceleração se RAcc = 0.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende determinar a dita primeira força motriz Fmax como uma força motriz que, através do dito conjunto de força, impulsiona o dito veículo (1) em sua direção de movimento com torque de motor máximo atual disponível para o dito motor (10).
Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende determinar a dita segunda força motriz FDr como uma força motriz que pode assumir um valor positivo ou um valor negativo, e age no dito veículo (1) na direção de movimento do último e que depende de um ou mais parâmetros dentre resistência do ar, resistência de rolamento, fricção no dito conjunto de força, momento de inércia, dados de mapa topográfico, gradiente de estrada, e peso do dito veículo (1).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende definir a dita primeira força motriz FMax como FMax = EngTot x iTot, onde EngTot indica um torque de motor máximo disponível para o dito motor (10) na velocidade de motor atual, e iTot indica uma razão de transmissão atual para o dito conjunto de força até e incluindo as rodas motoras, levando em consideração o raio da roda; e
a dita segunda força motriz FDr como FDr = FRf - m x a, onde FRf indica uma força motriz real atual para o dito motor (10), m um peso, e a uma aceleração para o dito veículo (1).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito primeiro parâmetro RF é definido pela equação RF = FMax - FDr, o dito veículo (1) estando em força motriz adicional se RF > 0, em força motriz deficitária se RF < 0, e em equilíbrio de força motriz se RF = 0.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende controlar dito veículo (1) por pelo menos uma unidade de controle (110), por exemplo, uma unidade de controle eletrônico (ECU), uma ou mais funções do dito veículo (1), o dito primeiro parâmetro RF ou o dito segundo parâmetro RAcc sendo determinado de forma contínua em tempo real pela dita unidade de controle (110).
Sistema para determinação de um segundo parâmetro RAcc, que representa uma capacidade de aceleração de um veículo a motor (1), sistema esse compreendendo pelo menos uma unidade de controle (110) adaptada para controlar uma ou mais funções do dito veículo (1), o dito veículo (1) sendo fornecido com um conjunto de força que é adaptado para assumir várias razões de transmissão para impulsionar o dito veículo (1), e que compreende pelo menos um motor (10) e pelo menos uma caixa de marcha (20), a dita unidade de controle (110) sendo adaptada para determinar um primeiro parâmetro RF que representa uma capacidade de força motriz do dito veículo (1), a dita unidade de controle (110) sendo adaptada para determinar um primeiro parâmetro RF com base em uma diferença entre uma primeira força motriz Fmax e uma segunda força motriz FDr, a dita primeira força motriz FMax sendo uma força motriz máxima disponível para o dito veículo (1) em uma razão de transmissão atual, e a segunda força motriz FDr uma resistência ao funcionamento atual para o dito veículo (1), CARACTERIZADO pelo fato de que a dita unidade de controle (110) é adaptada para determinar o dito segundo parâmetro RAcc como a razão entre o dito primeiro parâmetro RF e um fator de padronização, proporcionando assim uma medida relativa da capacidade de aceleração do dito veículo (1),
em que o dito segundo parâmetro RAcc é determinado pela equação:
o dito veículo (1) estando em um adicional de aceleração se RAcc > 0, em déficit de aceleração se RAcc < 0, e em equilíbrio de aceleração se RAcc = 0.
Veículo a motor (1), CARACTERIZADO pelo fato de ser, por exemplo, um carro de passageiros, um caminhão ou ônibus, que compreende pelo menos um sistema conforme definido na reivindicação 7.
Uso do método para determinar um primeiro parâmetro RF e um segundo parâmetro RAcc conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, ou o sistema para determinação de um primeiro parâmetro RF e o segundo parâmetro RAcc conforme definido na reivindicação 7 em um ou mais pedidos relacionados a uma ou mais funções em um veículo (1), CARACTERIZADO pelo fato de aplicar-se dentre: a determinação do valor de pedal de acelerador virtual, controle da escolha de mudança de marcha, escolha da estratégia de mudança de marcha, controle de auxiliares, por exemplo, compressor, gerador e bomba AC; função de controle de cruzeiro e controle de cruzeiro, e indicação de dicas para motoristas.