ES2261998T3

ES2261998T3 - Procedimiento de control de la seleccion de la relacion de desmultiplicacion de una transmision automatica.

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Publication number: ES2261998T3
Application number: ES03786018T
Authority: ES
Inventors: Olivier Aubert
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2023-11-18
Also published as: DE60306188T2; FR2847636A1; US7529607B2; WO2004048819A1; US20060155450A1; EP1563207B1; JP4293311B2; ATE330151T1; JP2006507459A; DE60306188D1; EP1563207A1; KR20050085137A; FR2847636B1

Abstract

Procedimiento de control de la elección de la relación de desmultiplicación de una transmisión automática de relaciones escalonadas o de variación continua en un vehículo, que comprende medios de gobierno para inhibir/autorizar un alargamiento de la relación de desmultiplicación o activar un acortamiento de la relación de desmultiplicación, caracterizado porque: - se mide el régimen del motor corriente N(r), - se determina el régimen del motor N(r+) que tomaría el motor del vehículo si se procediera a un alargamiento de la relación de desmultiplicación de la citada transmisión, haciendo pasar la relación de desmultiplicación corriente r a una relación r+ superior, - se determina un primer umbral (PMIN-, NMIN-) de una magnitud representativa de la potencia mínima (PRES) que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen (AP-), - se determina un segundo umbral (PMIN+, NMIN+) de la misma magnitud representativa de la potencia mínima (PRES) que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor en la relación r+ para mantener la consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen (AP+), siendo el primer umbral estrictamente inferior al segundo umbral, - se manda un acortamiento de la relación de desmultiplicación de la transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen corriente N(r) es inferior al primer umbral, - se inhibe el alargamiento de la relación de transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es inferior al segundo umbral, - se autoriza el paso de la relación corriente r a la relación superior r+, si la magnitud representativa del esfuerzo que puede ser facilitado por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es superior al citado segundo umbral.

Description

Procedimiento de control de la selección de la relación de desmultiplicación de una trasmisión automática.

La presente invención se refiere a un procedimiento de control de la elección de la relación de desmultiplicación de una transmisión de un vehículo equipado con una transmisión automática de relaciones escalonadas o de variación continua, especialmente, para el funcionamiento del citado vehículo con un regulador o un limitador de velocidad. Se conoce poner en práctica estrategias específicas de control de la elección de la relación de transmisión de una transmisión automática de relaciones escalonadas para suprimir las inestabilidades de las cajas de cambio automáticas denominadas fenómeno de bombeo. Este fenómeno se traduce en una frecuencia excesiva de los cambios de relaciones, de una relación a otra relación superior e inversamente, cuando el esfuerzo resistente ejercido sobre el vehículo pasa a ser importante (carretera en pendiente, viento fuerte, ...). En efecto, cuando el esfuerzo resistente aumenta, por ejemplo cuando el vehículo aborda una cuesta, el citado vehículo tiene tendencia a disminuir de velocidad, y el conductor presiona el pedal del acelerador para compensar esta pérdida de velocidad. Cuando la solicitud del conductor (hundimiento del pedal del acelerador) sobrepasa un cierto umbral, el sistema de gestión automático de la caja de cambios activa una retrogradación a una relación más corta. Esta retrogradación permite al vehículo facilitar un esfuerzo suficiente para acelerar, y el conductor tiene tendencia a levantar el pie del pedal del acelerador una vez que se ha conseguido la velocidad deseada.

Habiendo recobrado el vehículo su velocidad inicial, y habiendo levantado el conductor el pie del pedal del acelerador, el sistema de gestión automático de la caja de cambios activa un paso a la relación superior, y se encuentra de nuevo en las condiciones iniciales, que van a conducir a una pérdida de velocidad del vehículo (no habiendo disminuido el esfuerzo resistente). De nuevo, el conductor va a intentar compensar esta pérdida de velocidad, y activa un paso a la relación inferior y así sucesivamente... Este fenómeno de oscilación entre dos relaciones de desmultiplicación de la transmisión, aparece, igualmente, cuando la velocidad del vehículo está controlada por un regulador automático de velocidad, gobernando el citado regulador los mismos medios de mando que el conductor (grado de apertura de la mariposa de admisión, por ejemplo en el caso de los motores de encendido controlado) para efectuar su función de regulación de la velocidad.

Con el fin de eliminar este fenómeno de bombeo de relaciones, se han propuesto soluciones, especialmente en el marco de sistemas de regulación automáticos de velocidad, para tomar el control del sistema automático de gestión de la caja de cambios y, especialmente, forzar retrogradaciones o inhibir alargamientos de relaciones en función de criterios específicos. En los documentos US 4 421 192, US 4 697 478, EP 142 046, US 5 270 934 y US 5 479 349, se encuentra, por ejemplo, la descripción de sistemas de regulación de velocidad de un vehículo que ponen en práctica algoritmos de gobierno de transmisiones automáticas de relaciones escalonadas, previstos específicamente para la eliminación del fenómeno de bombeo. Estos algoritmos conducen a la activación forzada de una retrogradación (paso a una relación inferior) con la constatación de una pérdida de velocidad del vehículo con respecto a una consigna dada. Según los casos, a consecuencia de una retrogradación forzada de este tipo, el método consiste en forzar el mantenimiento del vehículo en la relación inferior durante un cierto tiempo después de que el vehículo haya recobrado su velocidad de consigna (véanse los documentos US 4 421 192, US 4 697 478), o a condicionar el paso a la relación superior con respecto a ciertas condiciones. En el caso del documento US 5 479 349, el paso a la relación superior está prohibido en tanto que el valor absoluto de la diferencia de velocidad y el de la aceleración en curso sean superiores a valores predeterminados. En el documento EP 142 046, la relación inferior se mantiene en tanto que la velocidad del vehículo no pueda mantenerse sin abrir la mariposa de admisión de aire más allá de un límite predeterminado. En el documento US 5 270 934, la condición de mantenimiento en la relación inferior hace intervenir, a partir de la señal de mando de la apertura de la mariposa, una estimación predictiva de la velocidad del vehículo si se engranara la relación superior.

Las soluciones propuestas en los documentos antes citados, para eliminar el problema del bombeo, están limitadas al marco de la utilización de un sistema de regulación de velocidad, y no permiten anticipar suficientemente para evitar las fluctuaciones de velocidad durante un aumento de la carga resistente ejercida sobre el vehículo, activándose la retrogradación solamente después de la constatación de una pérdida de velocidad sustancial.

Además, el caso de la utilización de un limitador de velocidad plantea un problema nuevo con respecto a la técnica anterior citada anteriormente, en la medida en que un limitador de velocidad sea susceptible de funcionar en una gama de velocidades y de relaciones más amplia (hacia las bajas velocidades y las bajas relaciones) que el regulador de velocidad, utilizado principalmente en autopista, a velocidad elevada y con las relaciones de transmisión más altas.

Los documentos US 4 709 595 y US 5 012 419 proponen astucias para atenuar el choque ligado a la retrogradación, pero no aportan solución a la necesidad de anticipación de la retrogradación.

En los documentos US 5 241 476, FR 2 737 761 y US 5 738 605, se describen técnicas de eliminación del problema del bombeo basadas en la inhibición del paso a una relación superior en función de criterios que llevan a una estimación predictiva de la aceleración que el vehículo experimentaría en la relación superior. Estos tres últimos documentos enseñan algunos de los métodos evolucionados para estimar con una buena precisión la aceleración disponible en la relación superior, sin embargo sus enseñanzas se limitan a una estrategia de inhibición del paso a la relación superior para la eliminación del problema de bombeo, pero no se da ninguna indicación en lo que concierne a la activación de la retrogradación.

Para la puesta en práctica de los procedimientos citados anteriormente, es necesario disponer de medios de gobierno para inhibir/autorizar el paso a una relación superior o para forzar una retrogradación a la relación inferior. Para la realización de tales medios de gobierno se han propuesto soluciones en el marco de las transmisiones de relaciones escalonadas.

El objeto de la presente invención es proponer un procedimiento de control de la elección de la relación de desmultiplicación de una transmisión automática, que permita una adaptación permanente de la relación de desmultiplicación a las variaciones del esfuerzo resistente, y que elimine los riesgos de bombeo en todas las situaciones de la conducción: en todas las velocidades y en todas las relaciones.

La invención tiene por objeto, igualmente, proponer una misma estrategia física para autorizar/inhibir el alargamiento de la relación de transmisión y para solicitar su acortamiento si es necesario, siendo la citada estrategia compatible con las transmisiones de relaciones escalonadas o de variación continua.

Otro objeto de la invención es asegurar una elección de la relación de transmisión que permita el buen seguimiento de un objetivo de velocidad por el conductor, un regulador automático o un limitador de velocidad, sin oscilaciones de la citada relación de transmisión.

Con este fin, la presente invención tiene por objeto un procedimiento de control de la elección de la relación de desmultiplicación de una transmisión automática de relaciones escalonadas o de variación continua en un vehículo, que comprende medios de gobierno para inhibir/autorizar un alargamiento de la relación de desmultiplicación o activar un acortamiento de la relación de desmultiplicación. De acuerdo con la invención:

-: se mide el régimen del motor corriente N(r),

-: se determina el régimen del motor N(r+) que adoptaría el motor del vehículo si se procediera a un alargamiento de la relación de desmultiplicación de la citada transmisión, haciendo pasar la relación de desmultiplicación corriente r a una relación r+ superior,

-: se determina un primer umbral de una magnitud representativa de la potencia mínima que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen \DeltaP-,

-: se determina un segundo umbral de la misma magnitud representativa de la potencia mínima que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor en la relación de transmisión r+ para mantener la consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen \DeltaP+, siendo el primer umbral estrictamente inferior al segundo umbral,

-: se manda un acortamiento de la relación de desmultiplicación de la transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen corriente N(r) es inferior al primer umbral,

-: se inhibe el alargamiento de la relación de transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es inferior al segundo umbral,

-: se autoriza el paso de la relación corriente r a la relación superior r+, si la magnitud representativa del esfuerzo que puede ser facilitado por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es superior al citado segundo umbral.

El procedimiento de acuerdo con la invención asegura que la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en la relación en curso es siempre superior a un umbral representativo del esfuerzo resistente aumentado en un margen, lo que permite asegurar el mantenimiento de una consigna de velocidad. Este principio podría ser suficiente para eliminar el problema de bombeo que aparece cuando la potencia disponible en la relación en curso es insuficiente para compensar el esfuerzo resistente. Sin embargo, si el primero y el segundo umbrales fueran idénticos, se podría asistir a oscilaciones de paso de las relaciones, debidas a bajas fluctuaciones del esfuerzo resistente. La histéresis de funcionamiento introducida por la diferenciación del primer y del segundo umbrales permite liberarse de este problema.

Estando ligadas las condiciones que determinan el mando de una retrogradación o la autorización de su alargamiento, al esfuerzo resistente en curso, por intermedio del primero y del segundo umbrales, el control de la elección de la relación de transmisión realizado por el procedimiento de acuerdo con la invención permite una adecuación de la relación de desmultiplicación a las evoluciones del esfuerzo resistente.

Además, el procedimiento de acuerdo con la invención permite anticipar suficientemente la retrogradación cuando el esfuerzo resistente aumenta, puesto que la citada retrogradación es controlada desde el momento en que la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor cae a un valor inferior al esfuerzo que debe ser facilitado para mantener una consigna de velocidad, aumentado en un margen. Así, la retrogradación se produce de manera suficientemente anticipada para evitar cualquier fluctuación de velocidad debida a un aumento del esfuerzo resistente, el procedimiento de acuerdo con la invención, por consiguiente, está particularmente bien adaptado para la utilización de un regulador de velocidad.

El procedimiento de acuerdo con la invención podrá aplicarse a cualquier sistema de control de la relación de transmisión de una transmisión automática gestionado por otros algoritmos de elección, a reserva de que se disponga de medios de gobierno que permitan inhibir/autorizar un alargamiento de la relación y activar un acortamiento de la relación. Las limitaciones definidas por el procedimiento de acuerdo con la invención, descrito anteriormente, se aplican añadiéndose a las limitaciones o criterios obtenidos de otras estrategias. En el caso de las transmisiones de variación continua, especialmente, la solicitud de retrogradación puede traducirse, en la práctica, en una consigna de velocidad de rotación mínima del motor. Basta expresar el primer umbral en forma de un régimen del motor para tener directamente el valor de la citada consigna. Así, el procedimiento, no solamente es compatible con las transmisiones de variación continua, sino que permite determinar directamente un parámetro de control para su puesta en práctica en este caso.

De acuerdo con una primera variante de la invención, las citadas potencias que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor en el régimen corriente N(r) y en el régimen N(r+) son las potencias máximas que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor en los regímenes considerados. Esta variante permite, como se explicó anteriormente, simplificar la estimación de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en los regímenes N(r) y N(r+). En efecto, si se desea calcular la potencia que puede ser facilitada inmediatamente por el grupo motopropulsor en una relación superior a la relación en curso, se llega con todo rigor a tener en cuenta el estado del mando de la potencia del motor en el momento del cambio de relación. En efecto, para un régimen del motor dado, la potencia motriz depende, por ejemplo, del grado de apertura de la mariposa de admisión (caso de motores de encendido controlado) o de las condiciones de inyección del carburante (caso de los motores diesel). Sin embargo, para el buen funcionamiento del procedimiento, no es indispensable determinar la disponibilidad inmediata del grupo motopropulsor, se puede sustituir ésta sin problema por el valor de la potencia máxima que puede ser facilitada rápidamente por el grupo motopropulsor mediante un ajuste del mando de potencia del motor. Esta potencia máxima es extremadamente simple de determinar a partir del único dato de un régimen del motor, utilizando, por ejemplo, una modelación de la curva característica del grupo motopropulsor, que establece una

\hbox{correspondencia entre el régimen del motor y la potencia
máxima.}

El esfuerzo resistente ejercido sobre el vehículo puede expresarse en diferentes formas equivalentes, tales como la potencia, el par o una fuerza longitudinal. Lo mismo ocurre con la expresión de la disponibilidad del grupo motopropulsor. Por este motivo, la magnitud representativa de las potencias tenidas en cuenta para la determinación de los umbrales y de las potencias que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor, podrá elegirse entre la potencia, el par, o la fuerza longitudinal.

La modelación citada anteriormente de la curva característica del grupo motopropulsor que da la evolución de la potencia máxima que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en función del régimen del motor, puede utilizarse para hacer corresponder, respectivamente, al primero y al segundo umbrales, valores de régimen del motor NMIN- y NMIN+. Expresándose, así, los umbrales en forma de régimen del motor, se les puede comparar directamente con los regímenes del motor N(r) y N(r+) para determinar las condiciones que mandan las acciones de control de la elección de la relación (mando de retrogradación, autorización/inhibición del alargamiento de la relación), siendo la citada comparación equivalente a la comparación de las potencias representadas por los citados umbrales, y de las potencias máximas que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor en los regímenes N(r) y N(r+). Se define, así, un modo particular de puesta en práctica de la invención en el cual el primer umbral (NMIN-) y el segundo umbral (NMIN+) se expresan en forma de régimen del motor, por medio de una modelación que permite establecer una correspondencia entre las potencias representadas por los citados primero y segundo umbrales, y los regímenes del motor correspondientes, siendo la citada modelación la de una curva característica del grupo motopropulsor que da la evolución de una magnitud representativa de la potencia máxima que puede ser facilitada por el citado grupo motopropulsor, en función del régimen del motor. En consecuencia:

-: se manda un acortamiento de la relación de desmultiplicación de la transmisión si el régimen del motor corriente N(r) es inferior al citado primer umbral (NMIN-),

-: se inhibe el alargamiento de la relación de transmisión si el régimen del motor N(r+) es inferior al citado segundo umbral (NMIN+),

-: se autoriza el paso de la relación corriente r a la relación superior r+ si el régimen del motor N(r+) es superior al citado segundo umbral (NMIN+).

Para calcular el esfuerzo resistente, puede utilizarse, por ejemplo, la modelación de la dinámica longitudinal del vehículo expresada por la relación R1 que se indica a continuación:

(R1)F_{GMP} + F_{frenos} + F_{res} = MV\ \gamma

donde F_{GMP}, F_{frenos} y F_{res} representan las fuerza longitudinales aplicadas al vehículo, siendo F_{GMP} la fuerza facilitada por el grupo motopropulsor, F_{frenos} la fuerza de frenado producida por el sistema de frenado del vehículo, y F_{res} la fuerza representativa del esfuerzo resistente, siendo MV la masa del vehículo y \gamma su aceleración corriente.

Esta relación, una vez transformada, permite expresar la fuerza longitudinal F_{res} en la forma que seguidamente se indica:

(R2)F_{res} = MV\ \gamma - F_{GMP} - F_{frenos}

Esta última relación R2 hace aparecer claramente que es suficiente que el cálculo del esfuerzo resistente ejercido sobre el vehículo (representado en la relación R2 por la fuerza F_{res}), que permite determinar la potencia mínima que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una consigna de velocidad, comprende una etapa de cálculo del esfuerzo corriente facilitado por el grupo motopropulsor (pudiendo expresarse el citado esfuerzo en forma de una fuerza longitudinal F_{GMP}), de la masa del vehículo (MV) y de su aceleración (\gamma). Solamente falta, entonces, determinar el esfuerzo ejercido por el sistema de frenado (siendo éste nulo cuando los frenos no son utilizados), representado en la relación R2 por la fuerza F_{frenos}.

La relación R2 hace aparecer, igualmente, que cualquier error de estimación del producto de la masa MV por la aceleración \gamma, o del valor de la fuerza de frenado F_{frenos} afecta directamente al cálculo del esfuerzo resistente. Por esta razón, la masa del vehículo (MV) se determina, ventajosamente, por una estimación dinámica de la masa del vehículo (como, por ejemplo, la que se describe más adelante en los comentarios relativos a la figura 1). Igualmente, durante las fases de frenado, el cálculo del esfuerzo resistente comprenderá, ventajosamente, una etapa en la cual se determina el valor del esfuerzo producido por el sistema de frenado, obteniéndose el citado valor por una información representativa de la presión de frenado y de un modelo que establece una correspondencia entre la citada presión y el citado esfuerzo de frenado. En efecto, este modo de determinación del esfuerzo de frenado permite obtener resultados precisos y fiables. Eventualmente, la fuerza de frenado podría estimarse de manera más grosera (por ejemplo, fuerza supuesta constante durante los frenados).

Con el fin de evitar cualquier riesgo de error ligado a la estimación del esfuerzo de frenado, puede utilizarse un modo particular de puesta en práctica del procedimiento de acuerdo con la invención, caracterizado porque, durante las fases de frenado, se suspende el cálculo del esfuerzo resistente.

Es útil disponer de medios para optimizar en dinámica el funcionamiento del procedimiento de acuerdo con la invención, por ejemplo jugando con el valor de los márgenes \DeltaP+ y \DeltaP-. Por esta razón, los márgenes \DeltaP+ y \DeltaP- podrán determinarse, ventajosamente, teniendo en cuenta la relación de desmultiplicación de la transmisión en curso (r), y/o de una magnitud representativa del esfuerzo resistente. Sin embargo, para simplificar la puesta en práctica del procedimiento de acuerdo con la invención, y evitar tener dos parámetros que haya que ajustar, podrá fijarse el margen \DeltaP- en cero, y elegir el margen \DeltaP+ constante y estrictamente positivo.

La invención se comprenderá mejor refiriéndose a la descripción que sigue hecha a título de ejemplo no limitativo y a los dibujos anejos, en los cuales:

- la figura 1 es un diagrama que ilustra un ejemplo de realización del procedimiento de control de la elección de la relación de transmisión relativo a la invención,

- la figura 2 es un ejemplo de gráficos que ilustran el caso de un vehículo equipado con una transmisión de relaciones escalonadas que rueda a velocidad estable por una pendiente ascendente,

- la figura 3 es similar a la figura 2 e ilustra el caso de un vehículo cuya velocidad aumenta en una pendiente ascendente constante,

- la figura 4 es similar a la figura 2 e ilustra el caso de un vehículo que rueda a velocidad constante cuando la pendiente disminuye,

- la figura 5 es similar a la figura 2 e ilustra el caso de un vehículo que rueda a velocidad constante cuando la pendiente aumenta,

- la figura 6 es similar a la figura 2 e ilustra el caso de un vehículo cuya velocidad disminuye en una pendiente ascendente constante.

En la figura 1 las etapas del procedimiento relativo a la invención están representadas en forma de bloques funcionales B1, B2, B3, C1, B4, B5 ligados entre sí por flechas que representan las transferencias de variables. Las transferencias de variables no obtenidas del tratamiento por uno de los bloques funcionales, pero que provienen, por ejemplo, de captadores situados en el grupo motopropulsor, o de órganos de mando del motor, están indicadas por flechas cuyo origen no está unido a ningún bloque funcional.

Los sistemas de control actuales de los motores, gasolina y diesel, son capaces de estimar el par efectivo facilitado por el motor a partir de los captadores disponibles (régimen, presiones, temperaturas, caudal de aire, etc...) y de magnitudes de mando de los accionadores (tiempo de inyección, gobierno del turbo, admisión o distribución
variable).

Conociendo el estado de la transmisión (relación de desmultiplicación) y del órgano de acoplamiento (acoplador, embrague o convertidor de par), es posible, a partir del dato del par efectivo facilitado por el motor, estimar la participación del grupo motopropulsor en la dinámica longitudinal del vehículo, y expresarla en forma de esfuerzo longitudinal o de potencia motriz facilitada al vehículo.

Así, por ejemplo, se podrá realizar la función del bloque B1, que consiste en estimar el esfuerzo longitudinal facilitado por el grupo motopropulsor, a partir de un conjunto de informaciones IGMP que representan el estado de funcionamiento del citado grupo motopropulsor.

El resultado del tratamiento por el bloque B1, es transmitido al bloque B2, por ejemplo expresado en forma de una potencia PGMP. El bloque B2 tiene como función la estimación de la masa MV del vehículo y del esfuerzo resistente PRES ejercido sobre el citado vehículo. Esta estimación requiere el dato de la velocidad instantánea V(t) del vehículo en el instante t, que podrá ser facilitada al bloque B2, por ejemplo por un captador de velocidad. En lo que concierne al cálculo de la masa MV, se podrá utilizar, por ejemplo, el método descrito en el documento FR 2 737 761. Este método consiste en determinar entre dos instantes t y t' la variación \DeltaC del par en la rueda y la variación \Delta\gamma de la aceleración del vehículo. El par en la rueda se determina por el dato del par motor y de la relación de desmultiplicación de la transmisión, siendo determinado el par motor gracias al dato del régimen del motor corriente y del ángulo de apertura de la mariposa de admisión. La aceleración del vehículo se determina observando las variaciones de la velocidad del vehículo, viniendo dada la citada velocidad gracias a un captador de velocidad. Cuando los dos instantes t y t' están suficientemente alejados para que las variaciones de par y de aceleración sean significativas, y suficientemente próximos para que los esfuerzos resistentes varíen poco, la relación que liga \DeltaC y \Delta\gamma
es:

(R3)MV \cdot \Delta\gamma = \Delta C/radio

donde el radio designa el radio de la rueda.

La relación (R3) permite calcular la masa del vehículo, sin embargo, con el fin de minimizar las fluctuaciones de la estimación de MV, se utiliza una serie de p pares (\DeltaC(i), \Delta\gamma(i)), determinados en instantes diferentes, y se efectúa un tratamiento matemático en la citada serie para determinar el valor M que permita minimizar el desviación cuadrática J siguiente:

J = E (i=1\ a\ i=p) (M \cdot \Delta\gamma(i) - \Delta C\ (i) / radio)^{2}

Este valor M se calcula cada vez que se determina un nuevo "par bueno" (\DeltaC, \Delta\gamma) (algunos de los pares (\DeltaC, \Delta\gamma) que no responden a una serie de criterios se eliminan), siendo utilizado el citado valor M para alimentar un bloque de tratamiento que realiza una media que tiene en cuenta los valores de M calculados anteriormente. La media resultante de este tratamiento es representativa, en cualquier momento, de la masa del vehículo, el método permite, por consiguiente, realizar una estimación dinámica de la masa del vehículo. Este método se ha descrito a título de ejemplo, se podrán utilizar otros métodos para la puesta en práctica del procedimiento de acuerdo con la
invención.

Para la identificación del esfuerzo resistente, se podrá utilizar, por ejemplo, la modelación de la dinámica longitudinal del vehículo citada anteriormente y que se recuerda a continuación:

(R2)F_{res} = MV\ \gamma - F_{GMP} - F_{frenos}

La aceleración \gamma puede determinarse, por ejemplo, por observación de la evolución temporal de la velocidad V(t). La fuerza F_{GMP}, que representa la fuerza de tracción facilitada por el grupo motopropulsor, se obtiene a partir del valor de la potencia PGMP transmitida por el bloque B1 gracias a la relación R3 siguiente:

(R3)F_{res} = PGMP/V(t)

Para la determinación de la fuerza de frenado F_{frenos}, podrá utilizarse uno de los métodos citados anteriormente. Habiendo identificado todos los parámetros del segundo miembro de la relación R2, puede calcularse la fuerza longitudinal F_{res}, y expresar ésta en forma de una potencia PRES, representativa del esfuerzo resistente, que es transmitida al bloque C1.

La función del bloque B3 es la determinación de los citados márgenes \DeltaP+ y \DeltaP-. Esta determinación podrá hacerse en dinámica, eventualmente en función de parámetros (simbolizados por la flecha en línea de puntos a la cual está asociada la variable PARA). Podrán utilizarse, también, simplemente, valores fijos y, especialmente, un valor nulo para \DeltaP-, siendo \DeltaP+ estrictamente positivo (por ejemplo, \DeltaP+ = 10 kW).

\newpage

El bloque de cálculo C1 determina el valor del primero y del segundo umbrales, a partir de los valores de \DeltaP+ y \DeltaP- facilitados por el bloque B3, y del valor de PRES facilitado por el bloque B2. En el ejemplo elegido, estos umbrales están expresados en forma de potencia, y se calculan muy fácilmente como sigue:

\vskip1.000000\baselineskip

Primer umbral:: PMIN- = PRES + \DeltaP-

Segundo umbral:: PMIN+ = PRES + \DeltaP+

\vskip1.000000\baselineskip

El bloque B4 recibe los umbrales PMIN- y PMIN+ expresados en forma de potencia, y hace corresponder a estos valores los regímenes del motor NMIN- y NMIN+, por un método de acuerdo con el descrito anteriormente (utilización de la modelación de una curva característica del grupo motopropulsor que da la evolución de la potencia máxima que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en función del régimen del motor).

Si se quiere que la estrategia funcione incluso en el caso en que las características del motor estén degradadas (por ejemplo, durante un funcionamiento en altitud o a baja temperatura), podrá utilizarse una modelación más completa de las características del grupo motopropulsor, teniendo en cuenta estos factores.

Las variables PGMP, PRES, \DeltaP+, \DeltaP-, PMIN+ y PMIN-, transmitidas entre los diferentes bloques pueden expresarse como potencia, como se ha sugerido anteriormente, pero podrían expresarse en otras magnitudes de salida del grupo motopropulsor, como el par en la rueda o la fuerza de tracción longitudinal, sin cuestionar el principio de la invención.

El bloque B5 recibe una información representativa del régimen del motor corriente N(r), siendo r la relación corriente de desmultiplicación de la transmisión. A partir de esta información, se determina el valor N(r+) que tomaría el régimen del motor si se pasara a una relación de desmultiplicación superior r+, por ejemplo utilizando la fórmula que sigue:

N(r\ +) = N(r) \cdot (r/r+)

La elección de la relación de desmultiplicación de la transmisión se determina en el bloque B5 por comparación de los valores N(r) y N(r+) con los valores NMIN+ y NMIN-, según las reglas ya citadas anteriormente:

-: si N(r) es estrictamente inferior a NMIN-: se activa un acortamiento de la relación de desmultiplicación;

-: si N(r+) es estrictamente inferior a NMIN+: se inhibe el alargamiento de la relación;

-: si N(r+) es superior o igual a NMIN+: se autoriza el alargamiento de la relación de transmisión r en curso a la relación superior r+.

Las limitaciones relativas al procedimiento objeto de la invención, expresadas anteriormente en forma de regímenes del motor, se traducen, en una transmisión de variación continua, en una evolución continua de la relación de transmisión, y en una transmisión de relaciones escalonadas, en un paso ascendente desde el momento en que la velocidad permita hacerlo fijando un régimen del motor superior a NMIN+, y se activará una retrogradación en el momento en que el régimen del motor caiga por debajo de NMIN-.

El funcionamiento del procedimiento de acuerdo con la invención está ilustrado en los ejemplos de las figuras 2 a 6 descritas anteriormente, en el caso de una transmisión de relaciones escalonadas. En estos ejemplos, el valor de \DeltaP- se ha elegido igual a cero (de donde PRES = PMIN-), y el de \DeltaP+ igual a una constante (positiva). En cada una de las figuras están representados cinco gráficos que representan la evolución simultánea de la pendiente (PENDIENTE), de la velocidad del vehículo (VELOCIDAD), de una magnitud (P) que expresa la disponibilidad instantánea del grupo motopropulsor (por ejemplo, una potencia), del régimen del motor (N), y de la relación de desmultiplicación (RELACIÓN), en función del tiempo (t). Estros gráficos permiten observar el resultado del procedimiento de elección de la relación de transmisión de acuerdo con la invención, aplicada a diferentes casos típicos. Los ejemplos elegidos se limitan a la cuarta y a la quinta relaciones de desmultiplicación, pero los resultados podrían ser traspasados a otras dos relaciones sucesivas.

La figura 2 ilustra el caso de un vehículo que rueda por una pendiente ascendente constante (del 5%), a velocidad constante (100 km/h). La transmisión es en cuarta relación, lo que permite tener una disponibilidad del grupo motopropulsor igual a PMAX (4) superior a PMIN+. Si se pasara a la quinta relación, la disponibilidad del grupo motopropulsor caería a PMAX(5), inferior a PMIN+ y, por tanto, insuficiente para mantener la velocidad del vehículo. El conductor o el regulador aumentaría su consigna hasta activar una retrogradación a la cuarta relación (relación inicial) y así sucesivamente: este sería el fenómeno no deseable de bombeo de relación.

El gráfico de la evolución de los regímenes en función del tiempo permite constatar que el régimen en la cuarta relación (N(4)) es superior a NMIN+, pero que el régimen correspondiente N(5) si se pasara a la quinta relación es inferior a NMIN+. En estas condiciones, en aplicación de las reglas de elección de acuerdo con la invención, el paso de la cuarta a la quinta relación está inhibido, lo que elimina el problema de bombeo de relación.

En la figura 3 está ilustrado el caso de un vehículo que rueda por una pendiente ascendente constante (del 5%), y cuya velocidad, fijada inicialmente en 50 km/h, aumenta a partir del instante t1. Inicialmente, como en el caso de la figura 2, el procedimiento de elección de acuerdo con la invención prohíbe el paso de la cuarta a la quinta relación, porque el régimen del motor N(5) al cual conduciría este alargamiento de la relación es inferior al régimen mínimo NMIN+ calculado. A partir del instante t1, el aumento de la velocidad produce un aumento del esfuerzo resistente PRES, por tanto de PMIN- y NMIN+, pero, también, un aumento de N(5) y de PMAX(5) que se deriva de esto. A partir de una cierta velocidad, PMAX (5) se hace superior a PMIN+, por tanto NMIN+ calculado por el procedimiento de elección de acuerdo con la invención se hace inferior a N(5), a partir de un instante t2 superior a t1, y se autoriza el paso ascendente a la quinta relación.

En la figura 4 está ilustrado el caso de un vehículo que rueda a velocidad constante (100 km/h), por una carretera ascendente cuya pendiente, inicialmente constante (del 5%), disminuye a partir del instante t3. La transmisión está inicialmente en la cuarta relación, pero el paso a la quinta relación está prohibido porque éste conduciría a un régimen N(5) inferior a NMIN+. Pero como la pendiente disminuye, el esfuerzo resistente estimado PRES disminuye, conduciendo a una disminución de PMIN+ y NMIN+. A partir del instante t4, NMIN+ se hace inferior a N(5), y el paso ascendente de la cuarta a la quinta relación está autorizado.

En la figura 5 está ilustrado el caso de un vehículo que rueda inicialmente por una carretera ascendente, cuya pendiente, inicialmente constante (del 3%), aumenta a partir del instante t5. Inicialmente en la quinta relación, suficiente para el mantenimiento del vehículo a velocidad constante en tanto que la pendiente es del 3%, será necesario proceder a una retrogradación para mantener la velocidad del citado vehículo cuando la pendiente aumenta. Siendo la velocidad constante, el régimen del motor N(5) y la potencia máxima disponible PMAX (5) son constantes, pero a partir del instante t5, el aumento de la pendiente produce un aumento del esfuerzo resistente, y de su estimación PRES. A consecuencia de este aumento de PRES, PMIN- que es igual a PRES se hace superior a PMX(5), por tanto el régimen mínimo NMIN- calculado se hace superior al régimen corriente N(5) (en el instante t6) y, en aplicación de las reglas relativas al procedimiento de acuerdo con la invención, se activa una retrogradación a la cuarta relación. Habiendo sido activada la retrogradación antes de que la potencia máxima disponible en la quinta relación PMAX(5) se haga inferior al esfuerzo resistente PRES, ha sido posible mantener el vehículo a velocidad constante hasta el instante t6, y después del instante t6, habiendo sido realizada una retrogradación, el grupo motopropulsor dispone de una potencia suficiente para mantener la velocidad inicial.

Por consiguiente, el procedimiento de elección de la relación de transmisión de acuerdo con la invención ha permitido el mantenimiento a velocidad perfectamente constante del vehículo, aunque éste haya sido sometido a un aumento sensible del esfuerzo resistente que necesita una retrogradación. Este ejemplo ilustra bien la ventaja del procedimiento de acuerdo con la invención combinado con la utilización de un regulador de velocidad: no ha sido necesario constatar una pérdida de velocidad para producir la retrogradación necesaria, ésta ha sido suficientemente anticipada. Se observará, por otra parte, lo mismo sucedería si se pusiera en práctica un limitador de velocidad, siendo la velocidad corriente del vehículo la velocidad máxima de consigna. Finalmente, habiendo sido suficientemente anticipada la retrogradación (desde la entrada en saturación), ésta no provoca aumento brusco de la aceleración y, por consiguiente, es más cómoda para los ocupantes del vehículo que si ésta hubiera tenido lugar después de la constatación de una pérdida de velocidad. Naturalmente, pueden ponerse en práctica técnicas conocidas para suavizar la retrogradación como complemento para optimizar la comodidad.

En la figura 6 está ilustrado el caso de un vehículo a velocidad inicialmente constante (100 km/h) en una pendiente ascendente constante, en la quinta relación. Si el vehículo disminuye de velocidad (por ejemplo, a consecuencia de una decisión del conductor, que levanta el pedal del acelerador), a partir de una cierta velocidad, se va a hacer necesaria una retrogradación.

La caída de velocidad (a partir del instante t7) produce una disminución del esfuerzo resistente PRES y, por tanto, de PIMIN+ y PIMIN-, pero, también, una caída del régimen corriente N(5) y de PMAX(5) que se deriva de esto. Por debajo de una cierta velocidad, PMAX(5) se hace inferior a PRES, la velocidad corriente no podría ser mantenida en la quinta relación, la retrogradación es necesaria. PMIN- (igual a PRES con \DeltaP-=0 en el ejemplo se hace superior a PMAX(5), el régimen mínimo NMIN- calculado se hace superior al régimen corriente N(5) (en el instante t8) y, por tanto, respetando las reglas de elección de acuerdo con la invención, se activa una retrogradación a la cuarta relación. Como en el caso de la figura 5, esta retrogradación se activa antes de la entrada en saturación, lo que permite una retrogradación cómoda.

En el caso típico representado anteriormente, el vehículo está sometido a un esfuerzo resistente PRES positivo, que refleja situaciones en las cuales el vehículo rueda por una pendiente ascendente. El procedimiento de acuerdo con la invención funciona, también, en el caso en que el esfuerzo resistente se hace negativo, por ejemplo en una pendiente descendente. Si el valor de PRES disminuye y cae a un valor negativo, la potencia potencial del grupo motopropulsor en la relación superior pasa necesariamente a un valor superior al citado esfuerzo resistente aumentado en un margen. Por consiguiente, se autorizará un alargamiento de la relación, lo que está perfectamente adaptado a una situación de este tipo.

Es fácil comprobar, igualmente, que el procedimiento de control de acuerdo con la invención se mantiene perfectamente compatible con cualquier sistema de elección automática de la relación de desmultiplicación de la transmisión que active una retrogradación en caso de necesidad de freno motor, puesto que el citado procedimiento no comprende condición de inhibición de la retrogradación.

Finalmente, el procedimiento de control de acuerdo con la invención es igualmente compatible con los sistemas automáticos de elección de la relación que gestionan de manera autónoma los límites del régimen del motor.

Claims

1. Procedimiento de control de la elección de la relación de desmultiplicación de una transmisión automática de relaciones escalonadas o de variación continua en un vehículo, que comprende medios de gobierno para inhibir/autorizar un alargamiento de la relación de desmultiplicación o activar un acortamiento de la relación de desmultiplicación, caracterizado porque:

- se mide el régimen del motor corriente N(r),

- se determina el régimen del motor N(r+) que tomaría el motor del vehículo si se procediera a un alargamiento de la relación de desmultiplicación de la citada transmisión, haciendo pasar la relación de desmultiplicación corriente r a una relación r+ superior,

- se determina un primer umbral (PMIN-, NMIN-) de una magnitud representativa de la potencia mínima (PRES) que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen (\DeltaP-),

- se determina un segundo umbral (PMIN+, NMIN+) de la misma magnitud representativa de la potencia mínima (PRES) que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor en la relación r+ para mantener la consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen (\DeltaP+), siendo el primer umbral estrictamente inferior al segundo umbral,

- se manda un acortamiento de la relación de desmultiplicación de la transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen corriente N(r) es inferior al primer umbral,

- se inhibe el alargamiento de la relación de transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es inferior al segundo umbral,

- se autoriza el paso de la relación corriente r a la relación superior r+, si la magnitud representativa del esfuerzo que puede ser facilitado por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es superior al citado segundo umbral.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las citadas potencias que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor en el régimen corriente N(r) y en el régimen N(r+) son las potencias máximas que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor en los regímenes considerados.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la magnitud representativa de las potencias tenidas en cuenta para la determinación de los umbrales y de las potencias que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor se elige entre la potencia, el par, o la fuerza longitudinal.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el primer umbral (NMIN-) y el segundo umbral (NMIN+) se expresan en forma de regímenes del motor, por medio de una modelación que permite establecer una correspondencia entre las potencias representadas por los citados primero y segundo umbrales, y los regímenes del motor correspondientes, siendo la citada modelación la de una curva característica del grupo motopropulsor que da la evolución de una magnitud representativa de la potencia máxima que puede ser facilitada por el citado grupo motopropulsor, en función del régimen del motor,

- se manda un acortamiento de la relación de desmultiplicación de la transmisión si el régimen del motor corriente N(r) es inferior al citado primer umbral (NMIN-),

- se inhibe el alargamiento de la relación de transmisión si el régimen del motor N(r+) es inferior al citado segundo umbral (NMIN+),

- se autoriza el paso de la relación corriente r a la relación superior r+ si el régimen del motor N(r+) es superior al citado segundo umbral (NMIN+).

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el cálculo del esfuerzo resistente ejercido sobre el vehículo, que permite determinar la potencia mínima (PRES) que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una consigna de velocidad, comprende una etapa de cálculo del esfuerzo corriente facilitado por el grupo motopropulsor (PGMP), de la masa del vehículo (MV) y de su aceleración
(\gamma).

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la masa del vehículo (MV) se determina por una estimación dinámica de la masa del vehículo.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, durante las fases de frenado, el cálculo del esfuerzo resistente comprende una etapa en la cual se determina el valor del esfuerzo producido por el sistema de frenado, obteniéndose el citado valor por una información representativa de la presión de frenado y un modelo que establece una correspondencia entre la citada presión y el citado esfuerzo de frenado.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, durante las fases de frenado, se suspende el cálculo del esfuerzo resistente.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los márgenes \DeltaP+ y \DeltaP- se determinan teniendo en cuenta la relación de desmultiplicación de la transmisión en curso (r), y/o de una magnitud representativa del esfuerzo resistente.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el margen \DeltaP- es igual a cero, y el margen \DeltaP+ se elige constante y estrictamente positivo.

11. Vehículo equipado con una transmisión automática de relaciones escalonadas o de variación continua, que comprende medios de elección automática de la relación de desmultiplicación de la transmisión, y medios de gobierno para supervisar los citados medios de elección automática, permitiendo, especialmente, los citados medios de gobierno inhibir/autorizar un alargamiento de la relación de desmultiplicación o activar un acortamiento de la relación de desmultiplicación, caracterizado porque la elección de la relación de desmultiplicación de la citada transmisión se controla por un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Vehículo de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque comprende un sistema automático de regulación/limitación de la velocidad.