BR112013015050B1

BR112013015050B1 - Método para controlar um trem de tração de um veículo

Info

Publication number: BR112013015050B1
Application number: BR112013015050-5A
Authority: BR
Inventors: Anders Eriksson; Marcus Steen
Original assignee: Volvo Lastvagnar Ab
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2021-03-23
Also published as: RU2564459C2; CN103261619B; JP2014503410A; ES2530733T3; JP5754753B2; EP2652283B1; US9096215B2; US20140149006A1; BR112013015050A2; RU2013132829A; EP2652283A1; WO2012079608A1; CN103261619A

Abstract

método para controlar um trem de tração de um veículo a presente invenção se refere a um método que é proporcionado para controlar um trem de tração de um veículo, especialmente um veículo utilitário, em que o trem de tração compreende um motor com um sistema de refrigeração, onde referido sistema de refrigeração compreende uma ventoinha de motor, em que o sistema de refrigeração e o trem de tração são controlados por uma unidade de controle eletrônico [electronic control unit (ecu)], e em que referida ecu possui acesso para um sistema de navegação com dado topográfico. em concordância com a presente invenção, o método compreende as etapas de: determinação de uma topología de uma rota futura do veículo; estimativa da carga do motor dependente da topología da rota futura; estimativa de uma variação de temperatura do sistema de refrigeração durante a rota futura; e controle do trem de tração dependente da variação de temperatura estimada, de maneira tal que uma temperatura efetiva do sistema de refrigeração é mantida abaixo de um primeiro valor de limiar de temperatura durante a rota futura do veículo; e em que referido primeiro valor de limiar de temperatura é dependente de uma temperatura na qual referida ventoinha de motor é ativada.

Description

MÉTODO PARA CONTROLAR UM TREM DE TRAÇÃO DE UM VEÍCULO

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a um método para controle da temperatura de motor de um veículo, especialmente um veículo utilitário, tal como um veículo comercial pesado ou similar.

PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA

[002] De maneira a obter condições de trabalho eficientes em um motor de veículo, o motor é proporcionado com um sistema de refrigeração. Normalmente, o motor utiliza trocador de calor com um líquido refrigerante e uma ventoinha (um ventilador) de motor. A temperatura do sistema de refrigeração é dependente da carga de trabalho do motor, em que para evitar temperaturas excessivamente altas do fluido de refrigeração, a ventoinha de motor força um fluxo de ar sobre o (em cima do) trocador de calor. Nos dias de hoje, a ativação e o controle da ventoinha de motor são controlada/os por um termostato.

[003] Especialmente em veículos utilitários pesados, a ventoinha de motor é uma primordial consumidora de energia e, em conseqüência disso, apresenta uma influência significante sobre a eficiência de combustível do veículo. Existem métodos almejando evitar uma partida da ventoinha de motor. Tais métodos utilizam os sistemas auxiliares do veículo para extrair (drenar) calor a partir do motor durante curtos períodos, em que uma ativação de uma ventoinha de motor é retardada ou evitada. Entretanto, estes métodos possuem a desvantagem de que o propósito de referidos sistemas auxiliares não é sempre necessitado ou desejado, tal como aquecimento da cabine do motorista.

RESUMO DA INVENÇÃO

[004] A presente invenção almeja solucionar o problema anteriormente mencionado e, em conseqüência disso, sugere um método para controle de um trem de tração de uma maneira mais eficiente.

[005] A presente invenção se apóia sobre a descoberta, de que uma ativação de uma ventoinha de motor pode ser evitada, se o trem de tração do veículo é controlado de uma maneira tal que a temperatura do motor e do sistema de refrigeração é mantida abaixo de um valor de limiar prédeterminado, que é dependente de uma temperatura de ativação da ventoinha de motor.

[006] Portanto, a presente invenção proporciona um método para controlar um trem de tração de um veículo, especialmente um veículo utilitário. O método é adaptado para um trem de tração compreendendo um motor com um sistema de refrigeração, referido sistema de refrigeração compreendendo uma ventoinha de motor, em que o sistema de refrigeração e o trem de tração são controlados por uma unidade de controle eletrônico [electronic control unit (ECU)] , e em que referida ECU possui acesso para dado topográfico de uma rota futura, em que referido método compreende as etapas de:

• determinação de uma topologia de uma rota futura do veículo;
• estimativa da carga do motor dependente da topologia da rota futura;
• estimativa de uma variação de temperatura do sistema de refrigeração durante a rota futura; e
• controle do trem de tração dependente da variação de temperatura estimada, de maneira tal que uma temperatura efetiva do sistema de refrigeração é mantida abaixo de um primeiro valor de limiar de temperatura durante a rota futura do veículo; e
• em que referido primeiro valor de limiar de temperatura é dependente de uma temperatura na qual referida ventoinha de motor é ativada.

[007] A vantagem deste método em concordância com a presente invenção é a de que referido método reduz o número de vezes em que a ventoinha de refrigeração deve ser ativada para proporcionar refrigeração adicional e, em conseqüência disso, reduz a energia necessitada para refrigerar o motor. Portanto, quando uma topologia de uma rota futura é determinada, uma estimativa da carga do motor durante a rota futura pode ser desempenhada através de um algoritmo, considerando os fatores de influência, tal como referida topologia da rota futura e a especificação do trem de tração. A ECU pode obter a informação acerca da topologia da rota futura a partir de qualquer fonte disponível, isto é, um sistema de navegação, um mapa digital ou uma base de dados com informação de rota. A variação de temperatura pode, em conseqüência disso, também ser estimada, e picos de temperatura onde a ventoinha de motor é ativada, podem ser encontrados. Uma estratégia de controle de trem de tração corrigida (alterada) é, em conseqüência disso, implementada, que mantém a temperatura de motor e de sistema de refrigeração abaixo de um valor de limiar de temperatura, no qual a ventoinha de motor é ativada. Combustível é economizado devido para o fato de que uma ativação da ventoinha de motor alta consumidora de energia pode ser evitada através da utilização do método em concordância com a presente invenção. Uma total evitação de ativação da ventoinha de motor pode provavelmente não ser alcançada para todas as rotas. Entretanto, o método em concordância com a presente invenção pode ser implementado tanto quanto possível. É possível completar o método com valores limite para aceleração, velocidade de veículo, etc., que não podem nunca ser excedidos e/ou desconsiderados, em que o método em concordância com a presente invenção é implementado até a extensão em que um dos valores limites é alcançado.

[008] O método é especialmente efetivo para veículos utilitários, que usualmente possuem motores de alta energia e, em conseqüência disso, também possuem uma ventoinha de motor maior, para proporcionar um suficiente fluxo de ar sobre o (em cima do) trocador de calor.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[009] O método em concordância com a presente invenção é adaptado para um veículo compreendendo um trem de tração com um motor possuindo um sistema de refrigeração e uma ventoinha de motor. O sistema de refrigeração e o trem de tração são controlados por uma unidade de controle eletrônico [electronic control unit (ECU)] , em que a ECU possui acesso para um sistema de navegação com dado topográfico. ECUs controlando o sistema de refrigeração e o trem de tração são bem conhecidas no estado da técnica.

[010] O sistema de navegação pode ser de qualquer espécie de sistema de navegação fundamentado em satélite disponível para o operador do veículo ou como um sistema de caixa preta exatamente utilizado pela ECU do veículo. Ainda que sistemas de navegação fundamentados em satélite sejam os sistemas de mavegação os mais comuns, qualquer outra espécie de sistema de navegação fundamentada em outras técnicas é também possível para utilização no método da presente invenção.

[011] O método em concordância com a presente invenção é fundamentado sobre a idéia de controlar o trem de tração dependente de um valor de limiar para ativação da ventoinha de motor, em conseqüência do que o alvo é manter a temperatura do motor e/ou do sistema de refrigeração de maneira tal que uma ativação da ventoinha de motor é evitada. Isto irá reduzir o consumo de combustível do veículo.

[012] A primeira etapa do método em concordância com a presente invenção compreende a determinação de uma topologia de uma rota futura do veículo pela utilização de um sistema de navegação embarcado. O sistema de navegação pode acessar informação de rota a partir de uma base de dados de mapa compreendendo mapas comerciais ou uma base de dados compreendendo informação de estrada registrada a partir de trações anteriores ao longo da rota. Outras fontes de informação compreendendo informação de topologia (isto é, mudanças em elevação) acerca de uma rota futura são exatamente tão adequadas quanto aquelas.

[013] Fundamentada sobre a topologia da rota futura, a carga do motor é estimada. Fundamentada sobre a carga estimada do motor, uma estimativa da variação de temperatura do sistema de refrigeração durante a rota futura é derivada. Devido para o fato de que todos os parâmetros do trem de tração são conhecidos, tais estimativas são facilmente feitas e são bem conhecidas. Adicionalmente, o método é adaptado para utilizar todos os dados disponíveis que influenciam a carga do motor e que são acessíveis para a ECU, por exemplo, a velocidade de veículo, a aceleração de veículo e também a massa de veículo, onde disponível.

[014] As estimativas de carga e de temperatura são preferivelmente feitas em porções, em que o comprimento das porções é dependente da topologia da rota futura. As porções são preferivelmente seções da rota futura incluindo inclinações relevantes, tais como uma colina ou mais colinas, em que é benéfico finalizar uma porção depois de uma encosta de descida, quando a temperatura estimada do motor e do sistema de refrigeração é um valor pré-definido abaixo de um primeiro valor de limiar.

[015] Se, a variação de temperatura estimada do sistema de refrigeração em qualquer ponto alcança uma temperatura acima de um primeiro valor de limiar, um controle de trem de tração alternativo é calculado, que mantém a temperatura do sistema de refrigeração abaixo de referido primeiro valor de limiar de temperatura. Este controle de trem de tração alternativo é, então, implementado.

[016] Portanto, o trem de tração é controlado dependente da variação de temperatura estimada, de maneira tal que uma temperatura efetiva do sistema de refrigeração é mantida abaixo de um primeiro valor de limiar de temperatura durante a rota futura do veículo.

[017] A forma como isto é implementado é evidentemente dependente da topologia futura. Entretanto, isto pode ser conseguido por aumento da velocidade do veículo sobre um trecho de rota plano ou em descida precedente para uma encosta de subida. Utilizando a energia cinética aumentada do veículo, o veículo tem capacidade para subir referida encosta de subida com uma carga de motor mais baixa e, por intermédio disso, sem ter que aumentar a temperatura do motor acima do primeiro valor de limiar de temperatura.

[018] O primeiro valor de limiar de temperatura é dependente de uma temperatura do sistema de refrigeração e do motor na qual referida ventoinha de motor é ativada. Entretanto, por manutenção da temperatura do sistema de refrigeração abaixo deste primeiro valor de limiar de temperatura, o veículo tem capacidade para subir a encosta sem ativação da ventoinha de motor para manter a temperatura do sistema de refrigeração abaixo de referido valor de limiar. Devido para o fato de que a ventoinha de motor é uma consumidora relativamente grande de energia, combustível é economizado devido para o fato do controle de trem de tração mudado.

[019] Em uma concretização adicional do método em concordância com a presente invenção, o trem de tração é controlado, de maneira tal que um gradiente de temperatura efetivo do sistema de refrigeração é mantido abaixo de um valor de limiar de gradiente de temperatura durante a rota futura do veículo. Ao invés de exatamente um olhar na temperatura durante um momento específico em tempo, o gradiente do gradiente temperatura é monitorado de maneira a prevenir que temperatura excessivamente alta venha a se elevar depois que o primeiro valor de limiar de temperatura tenha sido excedido. Se o gradiente de temperatura é determinado para ser excessivamente abrupto, o veículo pode ter que reduzir a carga do motor durante algumas partes da rota futura, portanto, corrigindo a estratégia de controle do trem de tração.

[020] O valor de limiar de temperatura pode ser ajustado para um valor de limiar de temperatura de crista, (superior) que é maior do que referido valor de limiar de temperatura pré-determinado, se a topologia da rota futura é tal que o veículo está se aproximando de um cume de uma colina, cuja subseqüente encosta de descida é suficiente para refrigerar o sistema de refrigeração abaixo do valor de limiar de temperatura pré-determinado. Isto é feito para possibilitar para uma temperatura ligeiramente elevada do motor durante breves momentos quando o veículo está passando o cume de uma colina. Por possibilitação da temperatura efetiva do sistema de refrigeração para temporariamente exceder o limiar de temperatura, a ECU pode ativamente evitar uma ativação da ventoinha de motor e energia é economizada. O valor de limiar de temperatura de crista mais alto é possibilitado, devido para o fato de que uma refrigeração efetiva do motor é capacitada na encosta de descida futura, na medida em que a carga do motor é reduzida e a velocidade do veículo ainda é aumentada devida para o fato da encosta de descida, em conseqüência do que o fluxo de ar refrigera o motor e o sistema de refrigeração e a taxa de fluxo do fluido refrigerante no sistema de refrigeração é correspondentemente mantida ou aumentada.

[021] No método em concordância com a presente invenção, a estimativa da variação de temperatura do sistema de refrigeração, pode, adicionalmente, ser dependente das condições de tempo efetivas e das condições de vento em uma vizinhança do veículo. Por utilização da temperatura efetiva na vizinhança do veículo na previsão da variação de temperatura do sistema de refrigeração se irá ter resultado em uma previsão mais confiável, em conseqüência do que o método em concordância com a presente invenção irá ser mais preciso.

[022] O método em concordância com a presente invenção pode também ser adaptado para ser utilizado juntamente com um controle de cruzeiro. Por implementação do método da presente invenção durante a utilização de um controle de cruzeiro, o método pode ser desempenhado automaticamente. Também uma velocidade de ajuste do controle de cruzeiro pode ser limitada ou diminuída de maneira a limitar a carga sobre o motor e, por intermédio disso, a liberação de calor. Quando de utilização do método e em que um controle de cruzeiro não é ativado, a ECU não pode controlar o trem de tração na mesma extensão como se o controle de cruzeiro estivesse ativado, entretanto, iria ser possível limitar a saída de torque do motor, com a utilização de uma marcha ou de diversas marchas na transmissão e redução de marcha forçada ou aumento de marcha forçado da transmissão.

[023] Para manter a temperatura do motor e do sistema de refrigeração abaixo de referido valor de limiar de temperatura, uma limitação de torque do motor pode ser ajustada, em que o torque do motor é limitado. Adicionalmente, o regulador de pressão de combustível do motor pode ser controlado de maneira tal que a temperatura efetiva do sistema de refrigeração é mantida abaixo de referido valor de limiar de temperatura. Uma mensuração adicional para conseguir o alvo do método da presente invenção é adaptar uma estratégia de mudança de uma transmissão de maneira tal que a temperatura efetiva do motor e do sistema de refrigeração é mantida abaixo de referido valor de limiar de temperatura. Todas aquelas mensurações (limitação de torque de motor, controle de regulador de pressão de combustível corrigido e adaptação de estratégia de mudança) podem ser utilizadas individualmente ou combinadas uma com a outra.

[024] Por exemplo, quando a temperatura efetiva do sistema de refrigeração é próxima para o valor de limiar de temperatura pré-determinada, uma redução de marcha pode ser iniciada. Uma redução de marcha resulta em uma velocidade mais alta do motor e, por intermédio disso, um fluxo mais alto do fluido de refrigeração no sistema de refrigeração. Opcionalmente, referida redução de marcha pode somente ser iniciada se a topologia da rota futura indica que o veículo está ou irá estar em breve em uma encosta de descida. Uma redução de marcha durante um deslocamento em uma encosta de descida resulta em uma velocidade mais alta do motor comparada com um deslocamento com uma velocidade de veículo mais alta. A velocidade mais alta do motor resulta em uma taxa de fluxo mais alta do fluido de refrigerante no sistema de refrigeração, em conseqüência do que a refrigeração do motor se torna mais eficiente. Durante tração em uma encosta de descida pode, adicionalmente, ser vantajoso ativar a ventoinha de motor, e ainda que referido primeiro valor de limiar não seja alcançado, isto vai diminuir a temperatura do motor adicionalmente abaixo do primeiro valor de limiar de temperatura.

[025] Alternativamente, o método em concordância com a presente invenção adicionalmente compreende a etapa de controle do motor de maneira tal que a velocidade do veículo é aumentada, durante uma aproximação de uma encosta de subida. Por aumento da velocidade do veículo antes que venha a alcançar a encosta de subida, a energia cinética do veículo é aumentada, em que a carga do motor durante a subida da encosta de subida pode ser reduzida, resultando em uma necessidade de refrigeração diminuída do motor através do sistema de refrigeração.

Claims

Método para controlar um trem de tração de um veículo, especialmente um veículo utilitário, em que o trem de tração compreende um motor com um sistema de refrigeração, referido sistema de refrigeração compreendendo uma ventoinha de motor, em que o sistema de refrigeração e o trem de tração são controlados por uma unidade de controle eletrônico (ECU), e em que referida ECU possui acesso para dado topográfico de uma rota futura, em que referido método compreende as etapas de:
- • determinar uma topologia de uma rota futura do veículo;
- • estimar a carga do motor dependente da topologia da rota futura;
- • estimar uma variação de temperatura do sistema de refrigeração durante a rota futura; e
- • controlar o trem de tração dependente da variação de temperatura estimada, de maneira tal que uma temperatura efetiva do sistema de refrigeração é mantida abaixo de um primeiro valor de limiar de temperatura durante a rota futura do veículo; e
- • em que referido primeiro valor de limiar de temperatura é dependente de uma temperatura na qual referida ventoinha de motor é ativada, em que o método é caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende as etapas de:
- • controlar um regulador de pressão de combustível do motor, de maneira tal que a temperatura efetiva do sistema de refrigeração é mantida abaixo de referido valor de limiar de temperatura; e/ou
- • limitar o torque de saída do motor; e/ou
- • controlar uma estratégia de mudança de uma transmissão, de maneira tal que a temperatura efetiva do sistema de refrigeração é mantida abaixo de referido valor de limiar de temperatura.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende a etapa de:
- • controlar o trem de tração, de maneira tal que um gradiente de temperatura efetiva do sistema de refrigeração é mantido abaixo de um valor de limiar de gradiente de temperatura durante a rota futura do veículo.
Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que referido valor de limiar de temperatura é ajustado para um valor de limiar de temperatura de cume, que é maior do que referido valor de limiar de temperatura pré-determinado, se a topologia da rota futura é tal, que o veículo se aproximando de um cume de uma colina, cuja subseqüente encosta de descida é suficiente para refrigerar o sistema de refrigeração abaixo do valor de limiar de temperatura pré-determinado.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referida estimativa da variação de temperatura do sistema de refrigeração, adicionalmente é dependente das condições de tempo efetivas e das condições de vento em uma vizinhança do veículo.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método é adaptado para ser utilizado juntamente com um controle de cruzeiro.
Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende a etapa de:
- • limitar ou diminuir uma velocidade de ajuste do controle de cruzeiro.
Método, de acordo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a temperatura efetiva do sistema de refrigeração é próxima para o valor de limiar de temperatura prédeterminado, o método adicionalmente compreendendo a etapa de:
- • iniciar uma redução de marcha.
Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que referida redução de marcha é unicamente iniciada se: a topologia da rota futura indica que o veículo está ou irá estar em breve em uma encosta de descida.
Método, de acordo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende a etapa de:
- • controlar o motor de maneira tal que, a velocidade do veículo é aumentada, durante uma aproximação de uma encosta de subida, e referida velocidade é utilizada para possibilitar que uma carga de motor venha a se tornar totalmente mais baixa durante uma subida de referida encosta de subida.