IT201800010226A1 - Emulatore di suono e performance per veicoli a motorizzazione elettrica - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
annessa a domanda di brevetto per BREVETTO D’INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:
“EMULATORE DI SUONO E PERFORMANCE PER VEICOLI A
MOTORIZZAZIONE ELETTRICA”
CAMPO DEL TROVATO
La presente invenzione ha per oggetto un emulatore di suono e performance per veicoli a motorizzazione elettrica. In maggior dettaglio, l’emulatore oggetto del trovato è configurato per emulare totalmente le performance, la guidabilità ed il sound di qualsiasi veicolo con motore a combustione su un veicolo di pari settore con motorizzazione elettrica. L’emulatore simula la funzionalità del cambio meccanico/sequenziale, mediante sensori analogici utilizzati come leva cambio e frizione con potenziometro.
Forma oggetto dell’invenzione anche un veicolo elettrico dotato dell’emulatore menzionato.
STATO DELL’ARTE
Negli ultimi anni, si sono sempre più diffusi i veicoli elettrici, tra cui la motocicletta elettrica e l'auto elettrica, ovvero veicoli con motore elettrico che utilizzano come fonte di energia primaria l'energia chimica immagazzinata in una o più batterie ricaricabili e resa disponibile da queste al motore sotto forma di energia elettrica. La diffusione di questo tipo di tecnologia è legata ai ben noti problemi di inquinamento ambientale che intende risolvere eliminando l’emissione di inquinanti (tra cui polveri sottili, NOx, ma anche CO2). I veicoli elettrici hanno complessivamente una maggiore efficienza energetica rispetto ai motori a combustione interna; come svantaggi si hanno invece una limitata autonomia fra le ricariche, un elevato tempo impiegato per la ricarica e la scarsa durata delle batterie, anche se con l'avanzare della ricerca nuovi tipi di batterie ricaricabili e nuove tecnologie ne hanno incrementato l'autonomia e la vita utile, riducendone contemporaneamente il tempo di ricarica.
Uno degli inconvenienti ‘minori’, ma certamente non trascurabili, è la sostanziale assenza del rumore che invece è presente in veicoli con motore endotermico. Infatti, il motore elettrico è in sostanza estremamente silenzioso. Questa caratteristica, che potrebbe essere vista come un pregio (ad esempio per l’utilizzatore), si trasforma spesso in un rischio per la sicurezza di pedoni e ciclisti, in quanto la totale assenza di rumore proveniente dal motore rende queste vetture difficili da percepire quando sono in movimento, se non quando è ormai troppo tardi per evitarle. Ci sono ricerche che dimostrano l'effettiva pericolosità delle auto elettriche: un'auto elettrica ha il 40% di probabilità in più di colpire un pedone rispetto ad un veicolo tradizionale. Il problema si amplifica con le persone non vedenti o ipovedenti: il 93% di questa categoria ha affermato di aver avuto problemi nel riconoscere il non-suono emesso dalle auto elettriche. Dal 2019, tutte le auto elettriche vendute in Europa dovranno emettere un determinato "rumore" al di sotto dei 20 km/h. Una specifica normativa impone l'emissione di una frequenza standard in grado di riprodurre un suono in che renda immediato - per gli utenti della strada - il riconoscimento di un veicolo elettrico in arrivo, specialmente nelle aree urbane dove il rumore del rotolamento degli pneumatici è insufficiente.
Per questi scopi, molte aziende si sono preventivamente attivate per risolvere lo specifico problema. Il brevetto US5635903A di Honda Motors descrive un generatore di suono simulato da utilizzare in un veicolo elettrico, che genera suoni artificiali simili a quelli generati dalle automobili alimentate a benzina al momento dell'avviamento, del funzionamento, dell'accelerazione e della decelerazione, tenendo conto anche dei rumori ambientali. La domanda di brevetto US2012312609A1 si riferisce ad un dispositivo che genera un suono di simulazione udibile dal conducente o dal pedone per la notifica di avvicinamento di un motociclo azionato elettricamente. In particolare, il documento menziona che può essere emesso un suono simile a quello di un motore a combustione interna in modo che un pedone possa riconoscere facilmente il pervenire del motociclo. Come ivi descritto, un risonatore Helmholtz quale dispositivo di emissione sonora è collocato all'interno della copertura anteriore e sul lato anteriore della carrozzeria del motoveicolo. US2010166210A1 descrive un sistema evoluto in cui è presente un dispositivo di calcolo del regime equivalente del motore endotermico ed un dispositivo di generazione del suono del motore endotermico per generare il suono del motore simulato nelle condizioni di marcia dei veicoli a motore elettrico a quattro ruote ed a due ruote. I dispositivi in accordo con questa privativa sono in grado di generare un suono artificiale del motore vicino a quello effettivamente prodotto da un veicolo a motore endotermico anche quando il regime calcolato non varia in proporzione alla velocità di marcia del veicolo elettrico o ibrido. Il dispositivo di generazione del suono del motore endotermico ha un sensore di velocità di rotazione del motore, un sensore di velocità del veicolo, un sensore di apertura dell'acceleratore, un'unità di calcolo di velocità del motore, un'unità di generazione del suono del motore, una memoria di velocità del motore indipendente dal veicolo, una memoria di velocità del motore dipendente dal veicolo ed una memoria del suono del motore. Il sensore di velocità di rotazione del motore rileva la velocità di rotazione di un motore. Il sensore di velocità del veicolo rileva la velocità di rotazione delle ruote del veicolo, mentre il sensore di apertura dell'acceleratore rileva la pressione su un pedale dell'acceleratore, ad esempio l'apertura dell'acceleratore in intervalli, in cui un valore più alto rappresenta un abbassamento più profondo del pedale dell'acceleratore. Tutti i dati vanno all'unità di calcolo; le informazioni di apertura del sensore vengono fornite anche all'unità di generazione del suono del motore. L'unità di calcolo preleva dati dalla memoria della velocità del motore basandosi sulle informazioni relative al regime di rotazione del motore, alla velocità del veicolo ed alle informazioni relative all'apertura dell'accelerazione, acquisendo così un regime motore virtuale. Il regime motore virtuale viene inviato all'unità di generazione del suono del motore. Quando l'unità di calcolo stima che il regime virtuale del motore non sia considerato proporzionale al regime del veicolo, ad esempio all'avvio di un veicolo o nel semi-innesto di una frizione (che presumibilmente si verifica in un veicolo a motore), recupera un valore desiderato del regime virtuale del motore dalla memoria del regime motore indipendente dal veicolo, che memorizza vari valori del regime virtuale del motore dipendenti dall'apertura dell'acceleratore, ma non dal regime del veicolo. Quando l'unità di calcolo stima che il regime virtuale del motore sia considerato proporzionale al regime del veicolo, recupera un altro valore del regime virtuale del motore, che dipende sia dall'apertura dell'acceleratore sia dal regime del veicolo, dalla memoria del regime del motore dipendente dal veicolo. In base al regime virtuale del motore ed alle informazioni sull'apertura dell'acceleratore, l'unità di generazione del suono preleva dalla memoria dei suoni del motore endotermico in modo da generare il suono del motore mediante un altoparlante esterno. Il documento KR101689236B1 riguarda un metodo per emettere suoni e vibrazioni virtuali del motore a scoppio. Lo stesso consente all'utente di verificare se un motore è avviato con successo e di sperimentare i suoni di un motore endotermico, così come i suoni dello scarico di un'automobile o di altri veicoli in un veicolo che utilizza l'elettricità per la propulsione; inoltre il sistema descritto migliora la sensazione di guida fornendo corrispondenti vibrazioni virtuali. Infine, US2018090125A1 riguarda un sistema perfezionato per l’emissione sonora in veicoli elettrici. Il sistema di esperienza sonora può essere configurato per simulare un veicolo con carburante e cambio automatico o con cambio manuale. Il sistema può simulare l'uso di un pedale della frizione e/o di una leva del cambio nel suono. Ad esempio, può essere percepito dal conducente il ritardo di innesto della frizione (anche in assenza di tale pedale). Il sistema può includere un database con i tradizionali dati di simulazione dell'esperienza di guida per una serie di veicoli. In una di esse possono essere simulati diversi tipi generali di veicoli, come veicoli compatti, medi, berline, auto sportive, SUV, camion, veicoli industriali, camion della spazzatura, trattori, go-karts, moto, o qualsiasi altro veicolo. Le diverse tipologie possono anche includere diversi tipi di motori, come 4 cilindri, boxer, V-6, V8, V-10, rotativo, diesel, a propano, a gas naturale, turbocompresso, sovralimentato, nitro, motori per motocicli, 4 tempi, 2 tempi, V-twins, combinazioni di questi. In altre parole, il veicolo elettrico può offrire l'esperienza sonora tradizionale di qualsiasi tipo di veicolo, anche se è diverso dal veicolo elettrico guidato.
SCOPO DEL TROVATO
Da quanto sopra descritto, appare evidente che la simulazione sonora si sia spinta oltre i meri requisiti di legge per la sicurezza, tuttavia rimangono spazi per importanti miglioramenti di emulazione che possano portare al guidatore di un veicolo elettrico la completa sensazione di essere alla guida di un più comune veicolo a motore endotermico.
Uno scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un sistema di emulazione completo che consenta di vivere una reale esperienza di guida di un veicolo a propulsione endotermica pur guidando un veicolo elettrico.
Uno scopo è quello di poter emulare fedelmente le curve di coppia e/o di potenza del motore termico, nonché di poter ausiliariamente emulare i rapporti cambio ed il rapporto finale con calibrazione ed adattamento in funzione del mezzo utilizzato. Un obiettivo è anche quello di mettere a disposizione un emulatore di suono e performance semplice da installare sul veicolo elettrico e che non richieda particolari modifiche al veicolo stesso, in modo da poter retrofittare veicoli elettrici già in commercio con modifiche implementabili sostanzialmente da qualsiasi officina specializzata.
Un obiettivo opzionale del trovato è quello di simulare le prestazioni tenendo in considerazioni il peso ed il coefficiente aerodinamico del veicolo utilizzato e del veicolo che si vuole emulare.
Uno scopo ausiliario è anche quello di poter controllare la frenata rigenerativa del motore elettrico per simulare il freno motore del motore termico.
L’emulazione proposta opzionalmente comprende un’emulazione delle vibrazioni del motore termico, e l’emulazione sonora tiene conto di situazioni tipiche del motore endotermico quali grattata, cambiata senza frizione, launch control, etc.
Questi ed altri scopi meglio appariranno dalla seguente descrizione dettagliata di una forma realizzativa esemplificativa e pertanto non limitativa del trovato.
ASPETTI DEL TROVATO
Aspetti dell’invenzione sono i seguenti.
Un 1° aspetto si riferisce ad un emulatore di suono e performance (1) per un veicolo a propulsione elettrica (100) comprendente:
● un’unità di controllo (4) configurata per ricevere una pluralità di segnali di input (12) comprendenti almeno:
o un segnale di accelerazione (5) relativo ad una posizione di un acceleratore (103) del veicolo a propulsione elettrica (100);
o un segnale di velocità veicolo (6) relativo alla velocità del veicolo a propulsione elettrica (100) per determinare un valore relativo ai giri motore (RpmExt) di un motore elettrico (104) del veicolo a propulsione elettrica (100) e/o un segnale giri motore (7) relativo al numero di giri motore (RpmExt) del motore elettrico (104) del veicolo a propulsione elettrica (100);
in cui l’unità di controllo (4) è configurata per determinare una pluralità di valori di output comprendenti almeno uno ed opzionalmente entrambi:
o un valore di giri motore simulati (RpmFinal) di un veicolo simulato a combustione endotermica;
o un valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica; e
in cui l’unità di controllo (4) è configurata per fornire in uscita segnali di output (13) almeno uno tra:
o un valore di coppia simulata richiesta e/o di potenza simulata richiesta (18)
o un segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) da inviare al veicolo a propulsione elettrica (100) per comandarlo.
In un 2° aspetto secondo il primo aspetto, in cui l’unità di controllo (4) è ulteriormente configurata per:
� ricevere un segnale di attivazione (11);
� a seguito della ricezione del segnale di attivazione (11), impostare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) ad un valore di default diverso da zero, ad esempio funzione del veicolo simulato a combustione endotermica, e per attivare ed eseguire un modulo di emulazione che include una routine di simulazione di performance del veicolo simulato a combustione endotermica ed una routine di simulazione di suono del veicolo simulato a combustione endotermica;
� opzionalmente a seguito della ricezione del segnale di attivazione (11) ed all’impostazione del valore dei giri motore simulati (RpmFinal) al valore di default, la routine di simulazione di suono emettendo un suono campionato dell’avviamento.
In un 3° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti l’unità di controllo è configurata per:
- determinare il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica;
- calcolare, mediante il modulo di emulazione, un valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione almeno del segnale di accelerazione (5), del numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) e del valore di marcia inserita simulata (GearInserted);
- calcolare, mediante il modulo di emulazione, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) e/o di potenza simulata richiesta in funzione del valore di giri motore simulati (RpmFinal) e del segnale di accelerazione (5).
In un 4° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo, alternativamente, fornendo in uscita il valore di coppia simulata richiesta e/o di potenza simulata richiesta (18) calcolato per comandare una centralina (105) del veicolo a propulsione elettrica (100) ad erogare tale coppia o potenza, oppure determinando un segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) funzione del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) e/o di potenza simulata richiesta (18) calcolato e del valore relativo ai giri motore del motore elettrico (104), il segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) essendo inviato al veicolo a propulsione elettrica (100) per comandarlo.
In un 5° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende un primo sensore (2) configurato per emettere un segnale di frizione (2a) relativo alla posizione di una frizione (101) del veicolo a propulsione elettrica (100).
In un 6° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende un secondo sensore (3) configurato per emettere un segnale di marcia (3a) relativo alla posizione di un selettore di cambio marcia (102) del veicolo a propulsione elettrica (100).
In un 7° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) configurata per ricevere il segnale di frizione (2a).
In un 8° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) configurata per ricevere il segnale di marcia (3a).
In un 9° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore (1) comprende inoltre un’interfaccia utente (9) operativamente collegata all’unità di controllo (4) per scambiare dati con l’unità di controllo (4), l’interfaccia utente (9) comprendendo almeno un pulsante di avviamento (10), l’unità di controllo (4) essendo configurata per determinare l’azionamento del pulsante di avviamento ricevendo detto segnale di attivazione (11) ed attivando il modulo di emulazione se disattivo o disattivando il modulo di emulazione se attivo.
In un 10° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’interfaccia utente comprende un display, l’unità di controllo (4) essendo configurata per rappresentare sul display uno o più di:
- un contagiri analogico e/o digitale rappresentante il valore di giri motore simulati (RpmFinal);
- una velocità del veicolo a propulsione elettrica (100);
- il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica;
- un identificativo del veicolo simulato a combustione endotermica;
- una o più configurazioni tecniche del veicolo simulato a combustione endotermica. In un 11° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’interfaccia utente comprende un display di tipo touch screen, l’unità di controllo (4) essendo configurata per rappresentare sul display detto pulsante di avviamento (10), in particolare il pulsante di avviamento (10) cambiando configurazione in caso il modulo di emulazione sia attivato o disattivato.
In un 12° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’interfaccia utente (9) comprende un display ed una pluralità di tasti fisici (107), in particolare configurati per essere posizionati su un manubrio (106) del veicolo a propulsione elettrica (100), i tasti fisici (107) essendo collegati all’unità di controllo (4) per inviare rispettivi segnali a seguito dell’azionamento e comprendendo almeno un prefissato numero di tasti di navigazione per navigare tra rappresentazioni del display e selezionarne una ed un tasto di invio per confermare una selezione, opzionalmente i tasti fisici comprendendo inoltre un tasto di ritorno per deselezionare una precedente selezione e tornare ad un menu precedente.
In un 13° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per ricevere e/o reagire alla ricezione del segnale di attivazione condizionatamente ad una attivazione del veicolo a propulsione elettrica (100), ad esempio un’attivazione mediante chiave o transponder o analogo sistema di autorizzazione all’avviamento del veicolo a propulsione elettrica (100), opzionalmente, in aggiunta od in alternativa, l’unità di controllo (4) essendo configurata per ricevere e/o reagire alla ricezione del segnale di attivazione condizionatamente ad un azionamento di un ulteriore tasto fisico di sicurezza (108). In un 14° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una lista di selezione di una pluralità di veicoli a combustione endotermica da simulare, l’unità di controllo (4) presentando modulo di selezione del veicolo per consentire ad un utilizzatore di selezionare uno tra i veicoli della lista, ciascun veicolo della lista essendo associato ad un corrispondente pacchetto di dati specifico per il veicolo e comprendente dati di performance, calibrazione e suono, opzionalmente anche dati di vibrazione.
In un 15° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, a seguito della selezione di un veicolo dalla lista, l’unità di controllo (4) è configurata per presentare un elenco di opzioni tecniche direttamente associate al veicolo selezionato, il modulo di selezione consentendo all’utilizzatore di selezionare una o più delle opzioni tecniche associate al veicolo selezionato, il corrispondente pacchetto di dati specifico per il veicolo essendo funzione sia del veicolo selezionato sia di ciascuna opzione tecnica selezionata.
In un 16° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare iterativamente un valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)) al tempo attuale (t) in funzione almeno del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1), ad esempio una differenza tra il tempo attuale (t) ed il tempo precedente (t-1) essendo pre-definibile a priori.
In un 17° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la fase dell’unità di controllo (4) di calcolare iterativamente il valore dei giri motore simulati al tempo attuale (t) è una fase di determinare, in funzione del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1), un numero di variazione, positivo o negativo, di giri motore simulati da sommare al valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1).
In un 18° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di calibrazione in cui a seguito di un ingresso funzione del segnale di acceleratore e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1) è univocamente associato un numero di variazione di giri simulati, l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) ed alla mappa di calibrazione ogni predeterminato intervallo di tempo (Δt) per ricevere il numero di variazione di giri simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1) e calcolare il valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)) al tempo attuale (t).
In un 19° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la mappa di calibrazione comprende valori discreti di ingresso per il segnale di acceleratore e discreti di ingresso per il numero di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1).
In un 20° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre un primo sensore (2) configurato per emettere un segnale di frizione (2a) relativo alla posizione di una frizione (101) del veicolo a propulsione elettrica (100), l’unità di controllo (4) essendo configurata per ricevere ulteriormente il segnale di frizione (2a).
In un 21° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il primo sensore (2) è un potenziometro ed il segnale di frizione (2a) è un segnale analogico, quale un segnale in voltaggio, funzione della corsa della frizione (101), l’unità di controllo (4) essendo configurata per convertire il segnale analogico in un segnale di frizione in percentuale mediante una curva di conversione, opzionalmente calibrabile.
In un 22° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la curva calibrabile comprende:
- un primo tratto iniziale fino ad un prefissato valore del segnale analogico, in cui il valore percentuale non varia al variare del segnale analogico,
- un tratto finale oltre un valore limite del segnale analogico, in cui il valore percentuale non varia al variare del segnale analogico, ed
- un tratto intermedio tra il prefissato valore ed il valore limite del segnale analogico, in cui il valore percentuale varia tra 0 e 100%, in particolare la variazione del valore percentuale essendo una variazione lineare nell’intervallo del tratto intermedio. In un 23° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, almeno uno, ed in particolare almeno due tra i seguenti parametri sono calibrabili, ovvero predefinibili: - il prefissato valore del segnale analogico;
- il valore limite del segnale analogico;
- una pendenza del tratto intermedio della curva calibrabile.
In un 24° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il segnale di frizione (2a) varia tra un segnale di frizione rilasciata, ad esempio di valore percentuale pari a 0%, ed un valore di frizione completamente azionata, ad esempio di valore pari al 100%.
In un 25° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre un secondo sensore (3) configurato per emettere un segnale di marcia (3a) relativo alla posizione di un selettore di cambio marcia (102) del veicolo a propulsione elettrica (100), l’unità di controllo (4) essendo configurata per ricevere ulteriormente il segnale di marcia (3a).
In un 26° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il segnale di marcia (3a) comprende un segnale di posizione superiore ed un segnale di posizione inferiore, l’unità di controllo essendo configurata per determinare il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica, tra un valore minimo pari a zero ed un valore massimo configurabile, ad esempio pari a sei, incrementando o decrementando di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) a seconda della ricezione del segnale di posizione superiore o del segnale di posizione inferiore, ad esempio l’unità di controllo (4) ricevendo il segnale di posizione superiore incrementando di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) e ricevendo il segnale di posizione inferiore decrementando di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted). In un 27° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, se il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) è pari ad uno, l’unità di controllo (4) è configurata per determinare se il segnale di marcia (3a) è rappresentativo di una posizione intermedia, in un intervallo prefissato, tra una posizione di riposo mediana tra una posizione di massima escursione superiore ed una posizione di massima escursione inferiore, ed una tra la posizione di massima escursione superiore e la posizione di massima escursione inferiore, qualora il segnale di marcia (3a) sia rappresentativo della posizione intermedia per più di un tempo prefissato, il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) torna a zero, ovvero a marcia simulata non inserita.
In un 28° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, cui il secondo sensore (3) è un potenziometro ed il segnale di marcia (3a) è un segnale analogico, quale un segnale in voltaggio, funzione della corsa del selettore di cambio marcia (102), l’unità di controllo (4) essendo configurata per convertire il segnale analogico in un segnale di marcia in percentuale mediante una curva di conversione, opzionalmente calibrabile.
In un 29° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il selettore di cambio marcia (102) assume una posizione di riposo intermedia tra una posizione di massima escursione superiore ed una posizione di massima escursione inferiore, il segnale di marcia in percentuale nella posizione di riposo del selettore di cambio marcia (102) assumendo un valore di circa 50%, il segnale di marcia in percentuale nella posizione di massima escursione superiore e nella posizione di massima escursione inferiore assumendo rispettivamente uno dei valori 0% e 100%, ad esempio un valore del segnale di marcia in percentuale tra 0% e 20% comportando un decremento unitario del valore di marcia inserita simulata (GearInserted) ed un valore tra 80% e 100% comportando un incremento unitario del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), o viceversa.
In un 30° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare, mediante il modulo di emulazione, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione almeno del segnale di accelerazione (5), del numero di giri del motore elettrico (104), del valore di marcia inserita simulata (GearInserted) e del valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo precedente (t-1).
In un 31° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare, mediante il modulo di emulazione, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione almeno del segnale di accelerazione (5), del numero di giri del motore elettrico (104), del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), del valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo precedente (t-1) e del segnale di frizione (2a), in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage).
In un 32° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la fase di calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) comprende una sottofase di calcolare il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) in funzione del numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) e del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), in particolare il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) essendo calcolato moltiplicando il numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) per un coefficiente di marcia (RpmGear1Norm_c; RpmGear2Norm_c; RpmGear3Norm_c;… RpmGearNNorm_c) funzione del valore di marcia inserita simulata.
In un 33° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la fase di calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) comprende una sottofase di calcolare il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) in funzione del numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) e del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), nonché del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)), in particolare il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) essendo calcolato moltiplicando il numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) per un coefficiente di marcia (RpmGear1Norm_c; RpmGear2Norm_c; RpmGear3Norm_c;… RpmGearNNorm_c) funzione del valore di marcia inserita simulata.
In un 34° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la fase di calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) comprende una ulteriore sotto-fase di determinare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione del valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e del segnale di frizione (2a), in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage).
In un 35° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la fase di calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) comprende una ulteriore sotto-fase di determinare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione del valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut), del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)), e del segnale di frizione (2a), in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage).
In un 36° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) è calcolato interpolando, preferibilmente linearmente, il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) ed il valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)) in funzione del segnale di frizione (2a), in particolare con segnale di frizione rilasciata, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) è pari al valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut); con segnale di frizione completamente azionata, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) è pari al valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)); in maggior dettaglio, con segnale di frizione (2a) al 50%, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) è pari alla metà della somma del valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)).
In un 37° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare iterativamente il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione almeno del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo precedente (t-1), ad esempio una differenza tra il tempo attuale (t) ed il tempo precedente (t-1) essendo predefinibile a priori.
In un 38° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la fase dell’unità di controllo (4) di calcolare iterativamente il valore dei giri motore simulati al tempo attuale (t) è una fase di determinare, in funzione del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo precedente (t-1), un numero di variazione, positivo o negativo, di giri motore simulati da sommare al valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo precedente (t-1).
In un 39° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di calibrazione in cui a seguito di un ingresso funzione del segnale di acceleratore e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo precedente (t-1) è univocamente associato un numero di variazione di giri simulati, l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) ed alla mappa di calibrazione ogni predeterminato intervallo di tempo (Δt) per ricevere il numero di variazione di giri simulati (RpmFinal) al tempo precedente (t-1) e calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t).
In un 40° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la mappa di calibrazione comprende valori discreti di ingresso per il segnale di acceleratore e discreti di ingresso per il numero di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo precedente (t-1).
In un 41° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il valore di marcia inserita determinato alla ricezione del segnale di attivazione è zero corrispondente alla folle, ovvero di marcia simulata non inserita.
In un 42° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di coppia simulata (14) e/o una mappa di potenza simulata in cui a seguito di un ingresso funzione del segnale di accelerazione (5) e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati (RpmFinal) è univocamente associato un valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita, l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) ed alla mappa di coppia simulata (14) e/o alla mappa di potenza simulata per ricevere il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita.
In un 43° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di coppia simulata (14) e/o una mappa di potenza simulata per ciascuna marcia simulata, in cui a seguito di un ingresso funzione del segnale di accelerazione (5) e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati (RpmFinal) è univocamente associato un valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita, l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) e selezionando la mappa di coppia simulata (14) e/o alla mappa di potenza simulata in funzione del valore di marcia inserita simulata (GearInserted) per ricevere il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita.
In un 44° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, se il valore di marcia inserita simulata è pari a zero, ovvero marcia in folle, il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) è pari a zero.
In un 45° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per correggere il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) in funzione di almeno uno tra, ed in particolare entrambi, un parametro di resistenza aerodinamica del veicolo simulato a combustione endotermica ed un parametro di peso del veicolo simulato a combustione endotermica, l’unità di controllo (4) essendo configurata per calcolare il valore prefinale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica a seguito della correzione.
In un 46° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare un valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection) per il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut), il valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection) essendo funzione della velocità del veicolo a propulsione elettrica (100) e di almeno un coefficiente che tiene conto dei diversi coefficienti aerodinamici del veicolo a propulsione elettrica (100) e del veicolo simulato a combustione endotermica, in particolare l’unità di controllo (4) essendo configurata per calcolare il valore prefinale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica sommando il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) al valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection) e/o al valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection).
In un 47° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare un valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) per il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut), il valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) essendo funzione di valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e di almeno un coefficiente che tiene conto dei diversi pesi del veicolo a propulsione elettrica (100) e del veicolo simulato a combustione endotermica, in particolare l’unità di controllo (4) essendo configurata per calcolare il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica sommando il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) al valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) e/o al valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection).
In un 48° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) in funzione:
- del valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica o del valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) del veicolo simulato a combustione endotermica; e
- del segnale di frizione (2a), in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage).
In un 49° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è calcolato interpolando, preferibilmente linearmente, tra un valore zero ed il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) o il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) in funzione del segnale di frizione (2a), in particolare con segnale di frizione rilasciata, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) coincidendo con il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) o il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut), con segnale di frizione completamente azionata, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) essendo pari a zero.
In un 50° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di coppia reale (14) in cui a seguito di un ingresso funzione del valore relativo ai giri motore (RpmExt) del motore elettrico (104) e del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è associato un valore di comando acceleratore (AccPercentageOut), l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) e selezionando la mappa di coppia reale (14) per ricevere il valore di comando acceleratore (AccPercentageOut) e determinare il segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) da inviare alla centralina del veicolo a propulsione elettrica (100) per comandarlo.
In un 51° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per ricevere il valore di comando acceleratore (AccPercentageOut) come valore percentuale e trasformarlo nel segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) analogico da inviare alla centralina del veicolo a propulsione elettrica (100).
In un 52° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) riceve dal veicolo a propulsione elettrica (100) un segnale di coppia erogata reale ed auto-compilando la mappa di coppia reale (14) con i valori ricevuti dalla centralina (105).
In un 53° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, per valori sottoregime del numero di giri motore simulati (RpmFinal), ad esempio per valori inferiori a 1000 giri al minuto, in particolare inferiori a 1500 giri al minuto, la mappa di coppia simulata (14) comprende valori che aumentano e diminuiscono in successione per creare un effetto di erogazione non lineare del sotto-regime.
In un 54° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di parametri di freno/inerzia motore del veicolo simulato a combustione endotermica associati ad una rispettiva variazione, positiva o negativa, del valore di giri motore simulati (RpmFinal), ed in cui l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare la variazione (DownShiftAccelerationValue) del valore di giri motore simulati (RpmFinal) e ricavare un valore coppia di freno/inerzia motore (DownShiftEngineBrake), l’unità di controllo (4) sommando il valore coppia di freno/inerzia motore (DownShiftEngineBrake) al valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) per correggere il valore di coppia simulata richiesta ed ottenere un effetto di freno motore o inerzia motore, in particolare in cui la variazione (DownShiftAccelerationValue) del valore di giri motore simulati (RpmFinal) è calcolata soltanto quando il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è inferiore a zero.
In un 55° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, un valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) corretta inferiore a zero comanda la centralina (105) per ottenere una frenata rigenerativa, in particolare il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) corretta inferiore a -100 viene tagliato e riportato a -100, la frenata rigenerativa al valore -100 corrispondendo ad un bloccaggio della ruota. In un 56° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per confrontare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) con un valore di minimo del motore (RpmNIdle) del veicolo simulato a combustione endotermica, se il valore di giri motore simulati (RpmFinal) rimane costantemente sotto il valore di minimo del motore (RpmNIdle) per un periodo di tempo impostato, opzionalmente configurabile, il motore simulato si spegne.
In un 57° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4), a seguito della ricezione del segnale di attivazione (11) ed all’impostazione del valore dei giri motore simulati (RpmFinal) al valore di default, è ulteriormente configurata per inviare un segnale di attivazione ad un sistema di emulazione di vibrazioni (200) del veicolo a propulsione elettrica (100).
In un 58° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il sistema di emulazione di vibrazioni (200) comprende un prefissato numero di generatori di vibrazione, quali bass shakers, l’unità di controllo (4) variando la frequenza e l’intensità delle vibrazioni del generatore di vibrazioni in funzione del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati (RpmFinal).
In un 59° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, ad ogni variazione del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), il sistema di emulazione di vibrazioni (200) riprodurrà una vibrazione di innesto marcia, la vibrazione di innesto marcia sommandosi ad ulteriori vibrazioni generate dal sistema di emulazione di vibrazioni (200).
In un 60° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per confrontare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) con un valore di minimo del motore (RpmNIdle) del veicolo simulato a combustione endotermica, se il valore di giri motore simulati (RpmFinal) rimane costantemente sotto il valore di minimo del motore (RpmNIdle) per un periodo di tempo impostato, opzionalmente configurabile, il motore simulato si spegne ed il sistema di emulazione di vibrazioni (200) riprodurrà una vibrazione non regolare di spegnimento motore, fermando la riproduzione di altre vibrazioni.
In un 61° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il sistema di emulazione di vibrazioni (200) comprende un prefissato numero di generatori di vibrazione, l’unità di controllo (4) comandando i generatori di vibrazione tramite uno o più segnali di comando funzione almeno del valore di giri motore simulati (RpmFinal), del segnale di accelerazione (5), del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), di un segnale di frizione (2a) e del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal).
In un 62° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il sistema di emulazione di vibrazioni (200) comprende un prefissato numero di generatori di vibrazione, l’unità di controllo (4) comandando i generatori di vibrazione tramite uno o più segnali di comando funzione almeno di suoni emessi tramite la routine di simulazione di suono.
In un 63° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la routine di simulazione del suono riproduce il suono del veicolo a propulsione elettrica (100) in funzione del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati (RpmFinal), in particolare la routine riproducendo detto suono prima del termine dell’emissione del suono campionato dell’avviamento.
In un 64° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la routine di simulazione del suono riproduce il suono del veicolo a propulsione elettrica (100) eseguendo in maniera dinamica una pluralità di tracce audio pre-memorizzate per lo specifico veicolo simulato a combustione endotermica, in particolare la pluralità di tracce audio venendo sommate per aumentare il realismo di riproduzione.
In un 65° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore comprende inoltre casse di riproduzione audio (202) posizionate in corrispondenza di uno scarico simulato ed in corrispondenza del motore simulato, la routine di simulazione del suono riprodurrà un suono in corrispondenza della porzione del veicolo simulato a combustione endotermica ove tale suono si generava, ad esempio un suono delle detonazioni di cut-off essendo riprodotto in corrispondenza dello scarico simulato nella parte posteriore del veicolo a propulsione elettrica (100). In un 66° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, ad ogni variazione del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), la routine di simulazione del suono riprodurrà un suono di innesto marcia, il suono di innesto marcia sommandosi ad ulteriori suoni generati dalla routine di simulazione.
In un 67° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo (4) è configurata per confrontare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) con un valore di minimo del motore (RpmNIdle) del veicolo simulato a combustione endotermica, se il valore di giri motore simulati (RpmFinal) rimane costantemente sotto il valore di minimo del motore (RpmNIdle) per un periodo di tempo impostato, opzionalmente configurabile, il motore simulato si spegne e la routine di simulazione del suono riprodurrà un suono campionato dello stallo del motore, fermando la riproduzione di altri suoni.
In un 68° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la routine di simulazione del suono è configurata per riprodurre suoni che variano in funzione almeno del valore di giri motore simulati (RpmFinal), del segnale di accelerazione (5), del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), di un segnale di frizione (2a) e del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal).
In un 69° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la routine di simulazione del suono è configurata per variare un volume di emissione sonora in funzione del segnale di accelerazione (5).
In un 70° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la routine di simulazione del suono è configurata per inviare le tracce audio, ad esempio in modalità wireless, ad un accessorio, quale auricolari o le casse di infotainment. In un 71° aspetto e previsto un veicolo a propulsione elettrica (100), in particolare motociclo, comprendente un emulatore secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti.
In un 72° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo ha un motore elettrico a presa diretta.
In un 73° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo ha una trasmissione diretta alla ruota, in particolare senza utilizzo di un selettore di cambio o di una frizione collegate alla centralina (105) del veicolo elettrico (100).
In un 74° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo è un veicolo elettrico puro, ovvero senza altri sistemi di propulsione differenti (ad esempio non è un veicolo ibrido).
In un 75° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo comprende
• una frizione (101) dotata di un primo sensore (2) configurato per emettere un segnale di frizione (2a) relativo alla posizione della frizione (101) del veicolo a propulsione elettrica (100), in particolare detta frizione (101) essendo una frizione fittizia, ovvero non collegata ad una centralina (105) del veicolo a propulsione elettrica;
• un selettore di cambio marcia (102) dotato di un secondo sensore (3) configurato per emettere un segnale di marcia (3a) relativo alla posizione del selettore di cambio marcia (102) del veicolo a propulsione elettrica (100), in particolare detto selettore di cambio marcia (102) essendo una selettore di cambio marcia fittizio, ovvero non collegato ad una centralina (105) del veicolo a propulsione elettrica.
In un 76° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore (1) è collegato in bypass su un cavo di collegamento tra un acceleratore (103) del veicolo a propulsione elettrica (100) e la centralina (105), l’emulatore (1) ricevendo il segnale di accelerazione (5) proveniente dall’acceleratore (103) e fornendo in uscita il segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) inviandolo alla centralina (105). In un 77° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore (1) è collegato alla centralina (105) e l’unità di controllo (4) comanda la centralina (105) per erogare il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) e/o di potenza simulata richiesta (18) calcolato.
In un 78° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore (1) è collegato al CAN bus per ricevere il segnale di velocità veicolo (6) e/o il segnale giri motore (7).
In un 79° aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’emulatore (1) è collegato a sensori ABS e/o ad un tachimetro per determinare la velocità del veicolo e/o il valore relativo ai giri motore (RpmExt) di un motore elettrico (104) del veicolo a propulsione elettrica (100), ad esempio mediante un coefficiente moltiplicativo.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Alcune forme realizzative ed alcuni aspetti del trovato saranno qui di seguito descritti con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e pertanto non limitativo in cui:
� La figura 1 è una vista schematica laterale di una moto elettrica dotata di un emulatore di performance, suono e vibrazione;
� La figura 1A è una vista schematica dall’alto di un veicolo elettrico dotato dell’emulatore;
� La figura 2 mostra l’architettura di un emulatore in accordo con la seguente descrizione;
� La figura 3 è una rappresentazione esemplificativa di un display per rappresentare informazioni relative all’emulatore ed al veicolo elettrico; � La figura 4 mostra un modulo di gestione del segnale di frizione;
� Le figure 4A-4C mostrano curve di calibrazione della frizione;
� La figura 5 mostra un modulo di gestione del segnale di marcia;
� La figura 6 è uno schema a blocchi che illustra le modalità e le opzioni di settaggio dell’emulatore;
� La figura 7 mostra un modulo di gestione del segnale di accelerazione; � La figura 8 illustra il flow chart di calcolo del valore di giri motore simulati; � La figura 9 è un flow chart che illustra il modulo di calcolo della coppia simulata relativa alla marcia simulata inserita;
� La figura 10 è un flow chart che illustra il calcolo di un valore di coppia simulata pre-finale; e
� La figura 11 è un flow chart che illustra il modulo di calcolo del segnale di comando acceleratore.
CONVENZIONI
Si noti che nella presente descrizione dettagliata corrispondenti parti illustrate nelle varie figure sono indicate con gli stessi riferimenti numerici. Le figure potrebbero illustrare l’oggetto dell’invenzione tramite rappresentazioni non in scala; pertanto, parti e componenti illustrati nelle figure relativi all’oggetto dell’invenzione potrebbero riguardare esclusivamente rappresentazioni schematiche.
DEFINIZIONI
Unità di controllo
L’apparecchiatura qui descritta e rivendicata comprende almeno un’unità di controllo preposta al controllo delle operazioni poste in essere dall’apparecchiatura. L’unità di controllo può evidentemente essere una sola o essere formata da una pluralità di distinte unità di controllo a seconda delle scelte progettuali e delle esigenze operative.
Con il termine unità di controllo è inteso un componente di tipo elettronico il quale può comprendere almeno uno di: un processore digitale (ad esempio comprendente almeno una selezionata nel gruppo tra: CPU, GPU, GPGPU), una memoria (o memorie), un circuito di tipo analogico, o una combinazione di una o più unità di elaborazione digitale con uno o più circuiti di tipo analogico. L'unità di controllo può essere "configurata" o "programmata" per eseguire alcune fasi: ciò può essere realizzato in pratica con qualsiasi mezzo che permetta di configurare o di programmare l'unità di controllo. Ad esempio, in caso di un’unità di controllo comprendente una o più CPU e una o più memorie, uno o più programmi possono essere memorizzati in appropriati banchi di memoria collegati alla CPU o alle CPU; il programma o programmi contengono istruzioni che, quando eseguito/i dalla CPU o dalle CPU, programmano o configurano l'unità di controllo per eseguire le operazioni descritte in relazione all'unità di controllo. In alternativa, se l'unità di controllo è o comprende circuiteria di tipo analogico, allora il circuito dell'unità di controllo può essere progettato per includere circuiteria configurata, in uso, per elaborare segnali elettrici in modo tale da eseguire le fasi relative all’unità di controllo. L'unità di controllo può comprendere una o più unità digitali, ad esempio del tipo a microprocessore, o una o più unità analogiche, o un'opportuna combinazione di unità digitali ed analogiche; l’unità di controllo può essere configurata per coordinare tutte le azioni necessarie per l'esecuzione di un’istruzione e di insiemi di istruzioni.
Memoria
Con il termine memoria si intende un elemento o più elementi di un sistema elettronico deputati alla memorizzazione dei dati, ovvero uno o più dispositivi capaci di immagazzinare dati in attesa di una loro successiva utilizzazione. La memoria può essere volatile o non volatile e di diversa natura quale RAM, ROM, EPROM, MRAM, NVRAM, EEPROM, FLASH, supporti magnetici per la memorizzazione di dati, supporti ottici per la memorizzazione di dati o simili. La memoria può essere costituita da un singolo banco di memorizzazione o da una pluralità di banchi di memorizzazione anche di natura diversa tra loro ai quali l’unità di controllo ha accesso (ad esempio sequenziale, diretto o casuale) a seconda delle esigenze in lettura e/o scrittura.
Veicolo a propulsione elettrica o veicolo elettrico
Per veicolo elettrico si intende un mezzo di trasporto che utilizza per il suo funzionamento un sistema a propulsione elettrica che è generalmente alimentato con batterie ricaricabili. I veicoli a propulsione elettrica sono estremamente silenziosi. I veicoli elettrici di interesse per il presente trovato sono in dettaglio le auto elettriche ed i motoveicoli elettrici. L'auto elettrica è un'automobile con motore elettrico che utilizza come fonte di energia primaria l'energia chimica immagazzinata in una o più batterie ricaricabili e resa disponibile da queste al motore sotto forma di energia elettrica. Una moto elettrica (o uno scooter elettrico) è un veicolo a due (o anche a tre) ruote che utilizza un motore ad energia elettrica per muoversi. La fonte di energia di un motore elettrico sono le batterie, quali quelle agli ioni di litio. Il motociclo elettrico può essere dotato di un sistema di frenata rigenerante, ovvero a recupero di energia. Questo significa che in fase di frenata si può recuperare parte dell'energia, che ricarica le batterie aumentando complessivamente l'efficienza del motore. L'estrema semplicità e affidabilità di un motore elettrico riduce drasticamente la sua manutenzione (non ha cilindri, valvole, carburatore, non richiede il cambio dell'olio, etc.) ed aumenta di molto la vita utile del motociclo elettrico.
Nella presente descrizione il veicolo a propulsione elettrica è un mezzo a propulsione elettrica che ha trasmissione diretta alla ruota, senza utilizzo di cambio o frizione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Con riferimento alle figure citate, con il numero 1 è identificato un emulatore di suono e performance 1 per un veicolo a propulsione elettrica 100. In maggior dettaglio, l’emulatore 1 è un emulatore di suono, performance e di vibrazione per il veicolo a propulsione elettrica 100 (in seguito anche veicolo o veicolo elettrico).
L’emulatore comprende un’unità di controllo 4, ad esempio sotto forma di una centralina elettronica che definisce il cuore del sistema, collegata o connessa alla centralina 105 del veicolo elettrico 100 e/o sul CAN bus del veicolo elettrico 100 e/o in by-pass sul cavo 103a dell’acceleratore 103 del veicolo 100, come meglio chiarito in seguito.
Il veicolo a propulsione elettrica
In via esemplificativa nel seguito della descrizione si farà riferimento, quale specifico veicolo elettrico, ad una motocicletta elettrica; tuttavia, l’emulatore 1 e tutte le sue funzionalità sono egualmente utilizzabili in relazione a qualsiasi veicolo a propulsione elettrica quando sia necessario emulare un corrispondente veicolo simulato a motore endotermico (ad esempio un’autovettura).
In relazione alla figura 1, è ivi mostrata una vista laterale destra di un motociclo elettrico (veicolo a propulsione elettrica 100) che comprende una ruota anteriore 109 ed una ruota posteriore 110 (ad esempio una ruota motrice). La ruota anteriore 109 è montata in modo rotante sulle porzioni inferiori di una coppia di forcelle anteriori destra e sinistra 111 che si estendono sostanzialmente in verticale. Le parti superiori delle forcelle anteriori 111 sono montate su un albero dello sterzo (non illustrato) tramite una coppia di staffe superiore e inferiore 111a, 111b. L'albero dello sterzo è supportato in rotazione in una condizione in cui è inserito in un tubo di testata 112 del corpo del veicolo. Alla staffa superiore 111b è fissato un manubrio 106 che si estende verso destra e verso sinistra e che è visibile in maggior dettaglio in figura 1A. Un conducente ruota il manubrio 106 verso destra o verso sinistra per sterzare la ruota anteriore 109. L'acceleratore 103 si trova sul lato destro del manubrio 106. L'impugnatura dell'acceleratore 103 è presa dalla mano destra del conducente e ruotata ruotando un polso. Davanti all'acceleratore 103 è presente una leva del freno 113. Un'impugnatura fissa afferrata dalla mano sinistra del conducente è presente sul lato sinistro del manubrio 106 ed una leva della frizione 101 si trova davanti all'impugnatura fissa. Si noti tuttavia che il veicolo a propulsione elettrica è un mezzo a propulsione elettrica che ha trasmissione diretta alla ruota, senza utilizzo di cambio o frizione. In altri termini, la leva di frizione 101 menzionata non invia alcun segnale o comando alla centralina 105 del veicolo, ovvero è una frizione fittizia che ha solo lo scopo di simulare una leva di frizione vera. Come chiarito in seguito, alla frizione 101 è associato un primo sensore di posizione della leva di frizione che invia il segnale all’unità di controllo 4 dell’emulatore e non alla centralina ECU 105.
Il telaio 114 del motociclo elettrico 1 si estende longitudinalmente in vista laterale ed è inclinato leggermente verso il basso. Una parte anteriore di una grossa forcella 115 che sostiene la ruota posteriore 110 è montata su un telaio girevole 116 in modo che la forcella 115 sia verticalmente girevole intorno alla parte anteriore. Una sospensione posteriore 117 è interposta tra una parte intermedia della forcella 115 e una parte posteriore del telaio principale 114. Una sella 118 è disposta sopra la forcella 115 ed un finto serbatoio (o un vano) 119 si trova davanti alla sella 118. Un alloggiamento 120 sostiene un selettore di cambio marcia 102 ed ospita al suo interno un motore elettrico 104 per generare potenza motrice e trasmetterla alla ruota posteriore 110. Si noti nuovamente che il veicolo a propulsione elettrica è un mezzo a propulsione elettrica che ha trasmissione diretta alla ruota, senza utilizzo di cambio o frizione. In altri termini, il selettore di cambio marcia 102 menzionato non invia alcun segnale o comando alla centralina 105 del veicolo, ovvero è un selettore di cambio marcia 102 fittizio che ha solo lo scopo di simulare una leva o un pedalino di cambio veri. Come chiarito in seguito, al selettore di cambio marcia 102 è associato un secondo sensore di posizione che invia il segnale all’unità di controllo 4 dell’emulatore e non alla centralina ECU 105.
Una batteria 121 si trova sopra l’alloggiamento 120 per fornire energia elettrica al motore elettrico 104. Un inverter 122 è anch’esso posto sopra l’alloggiamento 120 per convertire la corrente continua della batteria 121 in corrente alternata e fornire la corrente alternata al motore elettrico 104, oppure convertire la corrente alternata (energia elettrica rigenerativa) generata dal motore elettrico 104 funzionante come generatore in corrente continua per caricare la batteria 121 con la corrente continua. Una centralina ECU 105 (controller del veicolo) si trova associata al telaio principale 114.
Come altresì schematicamente rappresentato in figura 1, un’unità di controllo 4 dell’emulatore 1 si trova associata anch’essa al telaio principale 114 del motoveicolo e, nello specifico, si trova in bypass sull’acceleratore 103, ovvero intercetta un segnale di accelerazione 5 che corre lungo il cavo 103a prima che il segnale raggiunga la centralina 105 del veicolo 100. L’unità di controllo 4 è essa stessa collegata alla centralina 105 e/o al CAN bus della moto (se presente).
Architettura dell’emulatore
Come mostrato in figura 2, l’emulatore 1 comprende la citata unità di controllo 4 la quale riceve in ingresso una pluralità di segnali di input 12, tra cui dei segnali principali 12a e dei segnali secondari 12b. I segnali principali vengono utilizzati per l’elaborazione dei parametri e valori di controllo del veicolo e comprendono il segnale di accelerazione 5 relativo alla posizione dell’acceleratore 103 del veicolo a propulsione elettrica 100 ed il segnale di velocità veicolo 6 relativo alla velocità del veicolo a propulsione elettrica 100, il quale viene non solo rappresentato sul display 22 del veicolo, ma anche utilizzato per determinare il valore relativo ai giri motore (RpmExt) del motore elettrico 104 del veicolo a propulsione elettrica 100; tale valore di giri reali del motore elettrico può anche/alternativamente essere ricavato direttamente ricevendo il segnale giri motore 7 relativo al numero di giri motore (RpmExt) del motore elettrico 104.
In aggiunta, l’unità di controllo 4 riceve anche il segnale di frizione 2a proveniente dal primo sensore 2 di posizione della frizione 101 ed il segnale di marcia 3a relativo alla posizione del selettore di cambio marcia 102 del veicolo a propulsione elettrica 100 che viene trasmesso dal secondo sensore 3 di posizione.
Come anche chiarito più in seguito, l’unità di controllo riceverà il segnale di accelerazione 5 sotto forma di un segnale in voltaggio dall’acceleratore, il segnale di frizione 2a sotto forma di un segnale in voltaggio dalla frizione, ed il segnale di marcia 3a sotto forma di un segnale in voltaggio/analog-switch dal secondo sensore 3 di marcia, la velocità del veicolo ad esempio via CAN bus o estrapolabile dai giri motore data la trasmissione diretta, e il valore del numero di giri del motore elettrico per esempio via CAN bus o estrapolabile da velocità veicolo data la trasmissione diretta.
Tra i segnali secondari 12b, l’unità di controllo 4 potrebbe ricevere uno o più di un segnale di feedback del valore di frenata rigenerativa motore elettrico, il segnale dagli accelerometri posti sul veicolo, il segnale dal sensore di imbardata, il segnale GPS, ESP, percentuale batteria, richiesta di coppia ed altri a seconda della presenza o meno di rispettivi sensori e del collegamento o meno (e dalla predisposizione a riceverli o meno) dell’unità di controllo 4 al CAN bus o alla centralina 105 del veicolo elettrico.
L’unità di controllo 4 può anche essere collegata wireless (o con cavo) ad una memoria di massa esterna 32, quale la memoria di un dispositivo mobile (cellulare, tablet, computer, etc…) per scambiare dati con essa e ricevere, ad esempio pacchetti dati relativi ad una o più tipologie di veicoli a combustione endotermica da simulare. La stessa può anche essere collegata wireless (o con cavo) ad un accessorio 33, quale un dispositivo indossabile, per la riproduzione sonora. Il collegamento wireless potrà essere di qualsiasi tipo idoneo alla trasmissione, quale un collegamento Bluetooth.
Per la riproduzione sonora, l’unità di controllo 4 è interfacciata ad un sistema audio 201 con amplificazione e filtro per i suoni tipici di un motore a combustione; il sistema audio 201 comprende una scheda audio ecasse di riproduzione audio 202 quali speakers (tweeter, subwoofer, woofer, soundbar) per l’emulazione delle sonorità.
Inoltre, l’unità di controllo 4 è anche collegata ad un sistema di emulazione delle vibrazioni 200 del motore termico; il sistema di emulazione di vibrazioni 200 comprende un prefissato numero di generatori di vibrazione, quali bass shakers che saranno posizionati almeno su telaio 114, pedane e manubrio 106.
L’architettura dell’emulatore 1 descritta processerà in tempo reale i dati di input 12 menzionati generando un pacchetto di comandi relativi alle performance, alle sonorità ed alle vibrazioni da simulare per ottenere una simulazione complessiva e reale del veicolo simulato a combustione endotermica. Con questo sistema si possono simulare fedelmente le prestazioni di qualsiasi mezzo con prestazioni uguali o inferiori a quelle del mezzo con motore elettrico utilizzato per l’emulazione. L’unità di controllo 4 attiva ed esegue un modulo di emulazione (PE) che include una routine di simulazione di performance del veicolo simulato a combustione endotermica ed una routine di simulazione (ISE) del suono del veicolo simulato a combustione endotermica. I due moduli PE ed ISE scambiano dati tra di loro ed inviano i rispettivi segnali di comando al sistema di emulazione delle vibrazioni per attivarlo selettivamente. L’architettura dell’emulatore 1 sfrutta la funzionalità Middleware di derivazione gaming per la creazione del suono in modalità real time interactive comunicando con i due moduli logici principali PE ed ISE. Inoltre il modulo ISE a sua volta comanda opportunamente il sistema audio.
L’architettura software di ISE è di tipo “interactive intelligent”, ovvero elabora in tempo reale le richieste del modulo PE, generando pacchetti suono “real emulation” utilizzando funzioni tipiche della simulazione di gaming. Il modulo PE comanda il veicolo elettrico imponendo il segnale comando acceleratore (OutputThrottle) oppure direttamente imponendo il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) e/o di potenza simulata richiesta al veicolo elettrico 100. Inoltre, il modulo PE comanda il freno motore sul controller del veicolo. Il modulo PE rielabora i segnali di input 12 convertendoli in valori percentuali/digitali utilizzabili dai vari moduli software implementati nel sistema, utilizza valori, curve e mappe calibrabili con differenti valori per ogni mezzo che si vuole simulare (come chiarito in seguito). In questo modo si potrà scegliere di emulare fedelmente il veicolo simulato, mantenendo anche gli stessi rapporti del cambio, oppure adattarli al mezzo elettrico in uso facendo sì che l’unità di controllo 4 automatizzi la rapportatura del cambio a quella che è la velocità massima del veicolo elettrico (a seconda del mezzo da emulare questa funzione agirà su tutta la rapportatura o solo sui rapporti più alti). Inoltre, il modulo PE creerà dei segnali virtuali che saranno inviati al sistema di emulazione di vibrazioni 200. Modulando il comando verranno create vibrazioni che simulino i movimenti meccanici del motore termico.
Interfaccia utente (opzionale)
L’emulatore 1 può comprendere poi un’interfaccia utente 9, ovvero un display di feedback. Si noti che in alternativa (o in aggiunta) si può anche usare il dashboard del veicolo elettrico in primo equipaggiamento. L’interfaccia utente 9 è operativamente collegata all’unità di controllo 4 per scambiare dati con la stessa. L’interfaccia utente 9 comprende almeno un pulsante di avviamento 10 e l’unità di controllo 4 è configurata per determinare il selettivo azionamento del pulsante di avviamento ricevendo in seguito alla pressione dello stesso un segnale di attivazione 11 per attivare il modulo di emulazione, se disattivo o disattivarlo, se attivo. Come è possibile notare dalla figura 3, l’interfaccia utente comprende un display 22 e l’unità di controllo 4 è programmata per rappresentare sul display un contagiri 23 analogico e/o digitale rappresentante un valore di giri motore simulati (RpmFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica e/o una velocità 24 del veicolo a propulsione elettrica 100 e/o il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica e/o un identificativo 25 del modello del veicolo simulato a combustione endotermica, nonché una o più configurazioni tecniche 26 del veicolo simulato a combustione endotermica.
In una forma realizzativa preferita, l’interfaccia utente 9 comprende un display 22 di tipo touch screen e l’unità di controllo 4 è configurata per rappresentare sul display 22 il pulsante di avviamento 10. In particolare il pulsante di avviamento 10 cambia configurazione in caso il modulo di emulazione sia attivato (ad esempio luce verde all’interno come in figura 3) o disattivato (la luce verde rappresentata può diventare di diverso colore). Una pluralità di altri tasti di navigazione 27 (ex 4 tasti direzionali) per navigare tra le rappresentazioni grafiche o alfanumeriche del display 22 e selezionarne una ed un tasto di invio (tasto di ‘ok’ o ‘enter’) per confermare una selezione potranno essere egualmente rappresentati sul display touch screen per un’attivazione diretta da parte dell’utente.
Benché la figura 3 illustri un display 22 che rappresenta il pulsante di avviamento 10 quale bottone di tipo touch (ad attivazione mediante sfioramento con un dito), differentemente (o in combinazione), l’interfaccia utente 9 potrebbe comprende il display 22 (che potrebbe anche essere quello già installato sul veicolo elettrico) ed una pluralità di tasti fisici 107 (si veda la figura 1A), in particolare posizionati in zone accessibili all’utente, ad esempio su un manubrio 106 del veicolo a propulsione elettrica 100; i tasti fisici 107 sono collegati all’unità di controllo 4 per inviare i rispettivi segnali a seguito dell’azionamento. Per esempio potranno essere previsti un prefissato numero di tasti di navigazione (ex 4 tasti direzionali) per navigare tra le rappresentazioni grafiche o alfanumeriche del display 22 e selezionarne una ed un tasto di invio (tasto di ‘ok’ o ‘enter’) per confermare una selezione. I tasti fisici possono comprendere inoltre un tasto di ritorno per deselezionare una precedente selezione e tornare ad un menu precedente. L’emulatore 1 potrà essere configurato per prevedere la doppia gestione della selezione: tramite touch-screen 22 e/o tramite comandi analogici 107 presenti sul manubrio 106 mediante i sei tasti citati, di cui quattro direzionali, tasto invio e tasto indietro.
Riassumendo, un tipico display potrà presentare una o più delle seguenti caratteristiche:
i. Contagiri 23 rappresentativo del numero di giri simulati del motore endotermico (RpmFinal);
ii. Velocità reale 24 del veicolo elettrico;
iii. Valore di marcia simulata inserita (GearInserted), N, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; iv. Modalità di guida - Riding mode
v. Modalità sonora - Sound mode
vi. Tipologia di veicolo simulato 25 a motore endotermico – ex. Moto Emulata vii. Opzioni tecniche 26 per il veicolo simulato – ex. scarico aftermarket, filtro sportivo, ecu racing, ecc…
viii. Info relative al veicolo elettrico – ex. livello traction control, percentuale batteria, ecc…
ix. Pulsante di avviamento 10
x. Indicatori di cambiata
xi. Info complementari - ex. ora, G-sensor, navigatore, dati sorgenti esterne, ecc…
In aggiunta, sarà possibile scegliere tra una pluralità di schermate di guida con grafiche diverse.
Frizione (opzionale)
L’emulatore 1 comprende inoltre una frizione 101 dotata di un primo sensore 2 configurato per emettere un segnale di frizione 2a relativo alla posizione di una frizione 101 del veicolo 100. Il segnale di frizione 2a viene ricevuto ed opportunamente elaborato dall’unità di controllo 4. In generale, il primo sensore 2 è un potenziometro ed il segnale di frizione 2a è un segnale analogico, quale un segnale in voltaggio (ad esempio tra 0 e 5V), che è funzione della corsa della frizione 101. In altre parole, in funzione della posizione della leva di frizione, il potenziometro trasmetterà un segnale tra 0 Volt (frizione completamente rilasciata) ed un segnale di 5 Volt (frizione completamente azionata).
L’unità di controllo 4 riceve il segnale in voltaggio emesso dal potenziometro ed è configurata per convertire il segnale analogico in un segnale di frizione in percentuale mediante una specifica curva di conversione 20, opzionalmente calibrabile (si veda la figura 4). In altre parole, l’unità di controllo 4 riceve in ingresso il segnale in voltaggio del potenziometro della frizione. Un software caricato sull’unità di controllo 4 converte i valori da Volt a valori percentuali tramite la citata curva calibrabile 20, generando un segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage), che è il valore di attuazione percentuale della frizione. A frizione rilasciata il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage) vale 0%, a frizione tirata il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage) vale 100%. Di fatto, il segnale di frizione 2a varia tra un segnale di frizione rilasciata, ad esempio di valore percentuale pari a 0%, ed un valore di frizione completamente azionata, ad esempio di valore pari al 100%. La curva di conversione della frizione non avrà in generale una calibrazione lineare. Infatti, per simulare il più fedelmente possibile una frizione tradizionale potrà essere calibrata lasciando dei punti morti all’inizio ed alla fine della corsa meccanica. Tramite le impostazioni del dispositivo su un’interfaccia utente e/o tramite una specifica App (o altro applicativo), l’utilizzatore potrà selezionare, ad esempio secondo le sue preferenze, a che punto desidera far staccare la frizione.
Come visibile nelle figure 4a, 4b e 4c, la curva calibrabile 20 comprende un primo tratto iniziale 21a fino ad un prefissato valore del segnale analogico, in cui il valore percentuale non varia al variare del segnale analogico, ovvero al variare della corsa della frizione (il guidatore tira la frizione per una certa corsa iniziale senza che vi sia alcun effetto – punto morto iniziale). La curva di figura 4b ha un punto morto iniziale piuttosto breve (corsa breve), la curva di figura 4c un punto morto iniziale piuttosto lungo (corsa lunga), la curva di figura 4a è invece intermedia tra le due precedentemente citate.
Sempre come visibile, la curva calibrabile ha un tratto finale 21b, oltre un valore limite del segnale analogico, in cui il valore percentuale non varia al variare del segnale analogico, ovvero raggiunto il punto dove inizia il tratto finale 21b, la frizione è considerata completamente tirata. I tratti 21a e 21b sono tratti sostanzialmente orizzontali nelle figure.
La curva di calibrazione 20 presenta poi un tratto intermedio 21c tra il prefissato valore ed il valore limite del segnale analogico, in cui il valore percentuale varia tra 0% e 100%, in particolare la variazione del valore percentuale mostrata è una variazione lineare nell’intervallo del tratto intermedio. In altri termini, il tratto intermedio 21c è un segmento di retta inclinato. L’inclinazione (che può essere variata) definisce la lunghezza della corsa attiva della frizione 101.
Benché, di minore interesse, il tratto intermedio potrebbe non essere rettilineo, ma definito da altra funzione di trasferimento tra corsa della frizione e valore percentuale del segnale di frizione 2a.
Si noti che almeno uno, ed in particolare almeno due, tra il prefissato valore del segnale analogico, il valore limite del segnale analogico ed una pendenza del tratto intermedio della curva calibrabile, sono calibrabili, ovvero predefinibili. In altre parole, l’utilizzatore potrà selezionare la lunghezza del primo tratto 21a (ovvero il punto morto iniziale), la lunghezza del tratto finale 21b (ovvero il punto morto finale) e la pendenza del tratto intermedio (ovvero la lunghezza di utilizzo/corsa attiva della frizione 101).
Come precedentemente indicato, il veicolo a propulsione elettrica ha un motore a presa diretta senza cambio e senza frizione. Pertanto, la citata frizione 101 è di fatto un componente fittizio per la moto. La frizione 101 non invia/riceve alcun segnale alla centralina 105 del veicolo 100.
Selettore di cambio marcia (opzionale)
L’emulatore 1 comprende poi un selettore di cambio marcia 102 (o pedalina di cambio con sensore di posizione) dotato di un secondo sensore 3 configurato per emettere un segnale di marcia 3a relativo alla posizione del selettore di cambio marcia 102. L’unità di controllo 4 è configurata per ricevere ulteriormente il segnale di marcia 3a che varia tra un segnale di posizione superiore ed un segnale di posizione inferiore. Anche il secondo sensore 3 è di preferenza un potenziometro ed il segnale di marcia 3a è un segnale analogico, quale un segnale in voltaggio, funzione della corsa del selettore di cambio marcia 102; anche in questo caso, l’unità di controllo 4 è configurata per convertire il segnale analogico in un segnale di marcia in percentuale mediante una curva di conversione 34, opzionalmente calibrabile (si veda la figura 5). Un software dell’unità di controllo 4 riceve in ingresso il segnale in voltaggio del potenziometro del selettore di cambio marcia 102 e converte i valori da Volt a percentuale tramite una rispettiva curva calibrabile, generando il valore di attuazione percentuale 35 della leva cambio.
Il modulo software di gestione delle marce assume un valore di default 50% in quanto meccanicamente il selettore di cambio marcia, se non azionato, resta fisso nella stessa posizione di una leva cambio della moto tradizionale con motore endotermico. Premendo il selettore di cambio marcia verso il basso, il valore varia linearmente fino al raggiungimento dell’escursione meccanica minima, che equivale al segnale dello 0%; tirando il selettore di cambio marcia verso l’alto varia linearmente il segnale emesso dal sensore e quindi il valore percentuale convertito dal software fino al raggiungimento dell’escursione meccanica massima, che equivale al segnale del 100%. Il valore in uscita dal modulo di calcolo marcia inserita dell’unità di controllo 4, chiamato valore di marcia inserita simulata (GearInserted) vale 0 di default e può incrementare / decrementare da 0 a N a step di 1 (dove N rappresenta il numero massimo di marce simulate, ad esempio 6). Il valore 0 indica la folle, i valori da 1 a N (ex 6) identificano le marce simulate inserite.
In altri termini ancora, l’unità di controllo 4 è configurata per determinare il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica, tra un valore minimo pari a zero ed un valore massimo configurabile, ad esempio pari a sei, incrementando o decrementando di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) a seconda della ricezione del segnale di posizione superiore o del segnale di posizione inferiore del selettore di cambio marcia 102. Quando l’unità di controllo 4 riceve il segnale di posizione superiore incrementa di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) e quando riceve il segnale di posizione inferiore decrementa di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted). A seconda delle finestre calibrabili in cui si sposta la leva, il software incrementa o decrementa la marcia. In impostazione di default, con il valore di marcia inserita simulata, ovvero il valore di attuazione percentuale 35 (GearSwtPercentage) tra 0% e 20%, l’unità di controllo 4 diminuisce di 1 il valore della marcia inserita simulata, con il valore di marcia inserita simulata (GearSwtPercentage) tra 80% e 100% incrementa di 1 il valore della marcia inserita simulata. Si noti che il valore di marcia inserita simulata (GearSwtPercentage) deve sempre uscire dalle finestre calibrabili prima di poter far incrementare o decrementare nuovamente il valore di marcia inserita simulata (GearInserted). A mero titolo di esempio, i valori di marcia inserita simulata (GearInserted), utilizzando le finestre 0-20% e 80-100% incrementano o decrementano tra 1 e 6 le marce inserite simulate. Solo se il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) è uguale ad 1, e si entra in una finestra intermedia del valore di marcia inserita simulata (GearSwtPercentage) che va – ad esempio - dal 60% al 75%, il software preposto dell’unità di controllo 4 inizia a calcolare il tempo che l’utente mantiene il selettore di cambio 102 in questa posizione. Al raggiungimento di un tempo prefissato (calibrabile, ad esempio 1500ms), il software fa tornare il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) a 0, inserendo la folle.
Di fatto, se il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) è pari ad 1, l’unità di controllo 4 è configurata per determinare se il segnale di marcia 3a sia rappresentativo di una posizione intermedia, in un intervallo prefissato, tra una posizione di riposo mediana ed una posizione di massima escursione superiore o una posizione di massima escursione inferiore; qualora il segnale di marcia 3a resti rappresentativo della posizione intermedia assunta per più di un tempo prefissato, il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) torna a zero, ovvero a marcia simulata non inserita.
Non sarà possibile inserire la marcia simulata con il cavalletto è aperto; in questo caso sul display 22 sarà presente il messaggio di avviso.
In modalità di simulazione guidatore esperto il cambio marcia ed il relativo incremento del valore su display sarà permesso solo se l’utente effettuerà una manovra corretta (azionamento frizione, selezione marcia da pedalina): se l’utente tenta di inserire la marcia senza premere la frizione, l’unità di controllo 4 non permetterà l’inserimento marcia e il modulo di emulazione sonora ISE genererà in addizione il tipico suono della grattata. Nel caso di azionamento corretto l’utente percepirà il suono dell’innesto meccanico del cambio marcia, e l’indicatore marcia presente sul display si aggiornerà istantaneamente.
L’unità di controllo 4, ad ogni variazione di marcia, invia un segnale al modulo di emulazione sonora ISE che riprodurrà il suono di innesto marcia, il quale si andrà a sommare ai suoni già in esecuzione. Lo stesso segnale verrà utilizzato per l’invio del segnale al bass-shaker sul telaio che emetterà una vibrazione atta a simulare l’innesto meccanico della marcia.
Se il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage) è inferiore al 90% (calibrabile) in modalità di simulazione guidatore esperto viene inibita la possibilità di inserire le marce e se si entra nelle finestre di cambiata viene inviato un segnale al modulo di emulazione sonora ISE che riprodurrà il suono della grattata. Lo stesso segnale verrà utilizzato per l’invio del segnale al bass-shaker che emetterà una vibrazione che simula la manovra non corretta.
Come precedentemente indicato, il veicolo a propulsione elettrica ha un motore a presa diretta senza cambio e senza frizione. Pertanto, il citato selettore di cambio 102 è di fatto un componente fittizio per la moto. Il selettore di cambio 102 non invia/riceve alcun segnale alla centralina 105 del veicolo 100.
Avvio ed impostazioni iniziali
A veicolo spento (Key-Off o a chiave disinserita) l’unità di controllo 4 sarà in standby esattamente come la centralina/controller del veicolo (ad esempio la moto elettrica). A seguito attivazione mediante chiave (Key-On) verrà fornito un segnale di wake-up 36 all’unità di controllo 4 ed anche al display 22 dell’interfaccia utente. Sul display sarà possibile selezionare tra la modalità di guida originale (standard driving – ovvero configurazione fabbrica quale veicolo elettrico – l’emulatore sarà di fatto totalmente inattivo e trasparente) o la modalità di emulazione di un veicolo a motore endotermico andando di conseguenza a selezionare il tipo di veicolo e le opzioni o configurazioni tecniche di quest’ultimo. Selezionando la modalità di emulazione, il sistema permetterà di scegliere la configurazione dell’emulazione secondo lo schema a blocchi di figura 6.
Una memoria 8 (operativamente collegata all’unità di controllo 4) contiene una lista di selezione tra una pluralità di veicoli a combustione endotermica da simulare. Tramite display e tasti di navigazione 17; 107 è possibile procedere alla selezione del veicoli a combustione endotermica che si intende simulare. L’unità di controllo 4 esegue un modulo di selezione del veicolo per consentire ad un utilizzatore di selezionare uno tra i veicoli della lista (blocco 29 in figura 6). Ciascun veicolo della lista è poi associato ad un corrispondente pacchetto di dati (contenuti nella memoria 8) specifico per il veicolo selezionato e comprendente, tra l’altro, dati di performance, calibrazione e suono, ed anche corrispondenti dati di vibrazione. A seguito della selezione di un veicolo dalla lista, l’unità di controllo 4 presenta un elenco di opzioni tecniche direttamente associate al veicolo selezionato ed il modulo di selezione consente all’utilizzatore di selezionare una o più delle opzioni tecniche associate al veicolo selezionato (blocco 30 in figura 6); di conseguenza, il corrispondente pacchetto di dati specifico per il veicolo è funzione sia del veicolo selezionato, sia di ciascuna opzione tecnica selezionata. Nell’esempio mostrato in figura 3, il veicolo selezionato da emulare è una moto Aprilia RS 250 1995 con opzioni tecniche attivate: scarico da gara e filtro sportivo (Racing Exhaust – Racing Filter). A seguito della configurazione scelta dall’utente, l’unità di controllo 4 accederà in memoria 8 al pacchetto/i di calibrazione performance, suono e vibrazione corrispondente. I pacchetti di calibrazione saranno denominati “BikeBox” e questa strategia permette di utilizzare un unico contenitore software con infinite calibrazioni senza dover agire sul codice di emulazione come chiarito in seguito. I pacchetti di calibrazione (BikeBox) saranno organizzati in memoria con architettura “root” a più livelli di calibrazioni in base alla scelta utente. Per esempio all’interno del BikeBox di una Aprilia RS 250 1995 con scarico racing e filtro sportivo (selezionabili come opzioni singolarmente), saranno presenti 4 pacchetti di calibrazione, ognuno dei quali contiene tutti i file di calibrazione, mappe, curve, ecc… Selezionando indipendentemente scarico o filtro, verrà cambiata sia l’erogazione del motore sia il suono dello scarico, e di conseguenza tutti i file di calibrazione. L’unità di controllo 4 può quindi gestire ogni opzione accedendo ad un pacchetto di calibrazione indipendente. All’interno della memoria 8 dell’emulatore 1 sarà possibile installare una pluralità di diversi BikeBox in base alla capacità di memorizzazione. Inoltre sarà possibile eventualmente anche gestire l’archiviazione dei pacchetti di calibrazione su dispositivi rimovibili (ex dispositivo 32 in figura 2). Tra le opzioni, l’utilizzatore potrà decidere anche una tipologia di esperienza di guida tra una pluralità di possibilità che include: una modalità simulatore di guida esperto, una modalità simulatore di guida reale, una modalità simulatore di guida semiautomatico, una modalità simulatore di guida completamente assistita (blocco 31 in figura 6).
Nella modalità simulatore di guida esperto, l’emulatore genera una riproduzione fedele del comportamento veicolo in cui il cambio marcia deve essere effettuato manualmente e la frizione usata nella giusta maniera. Non ci sono assistenze di tipo software.
Nella modalità simulatore di guida reale, per partire servirà la frizione, ma il motore non si spegnerà in caso venga rilasciata velocemente. In caso di cambiata senza frizione si sentirà il rumore della grattata, ma l’azione andrà a buon fine. In condizioni di sotto-regime si avvertirà un rumore di strattonamento, ma non si avvertirà il movimento on-off del motore elettrico.
Nella modalità simulatore di guida semiautomatico, l’emulatore gestirà in automatico la frizione e sarà solo necessario inserire le marce fisicamente. Non c’è quindi necessità di usare la frizione. Tenendo premuto per n (ex. 3) secondi il selettore della leva di cambio marcia nel verso di riduzione di marcia simulata verrà inserita la folle.
Nella modalità simulatore di guida completamente assistita, l’emulatore simulerà l’erogazione, il sound ed il rapporto delle marce del mezzo da simulare gestendo in automatico partenze e cambiate, come se fosse presente un cambio robotizzato in modalità automatica con lo stesso numero di rapporti del veicolo originale sul mezzo che si vuole emulare.
L’utente potrà selezionare anche un’opzione audio per decidere se l’emulatore dovrà emettere suoni verso l’ambiente esterno, oppure solo verso un accessorio 33, quale gli auricolari in un casco o le casse di infotainment di un’autovettura (eventualmente sovrapponendosi alle tracce audio riprodotte dall’accessorio 33), o sia verso l’ambiente esterno, sia verso l’accessorio (blocco 28 in figura 6). L’invio del segnale audio potrà essere sia tramite cavo, sia wireless (ex Bluetooth).
Nella prima opzione, l’unità di controllo 4 utilizzerà le casse montate all’esterno del veicolo per emettere il suono del mezzo replicato e, come su un normale mezzo a motore a scoppio, il rumore sarà percepibile da chiunque nelle vicinanze, replicando gli stessi decibel del veicolo simulato. Nella seconda opzione, l’unità di controllo 4 inibirà l’utilizzo degli speaker esterni del mezzo e trasmetterà il segnale audio all’accessorio (anche wireless o Bluetooth). Nel caso delle moto potrà essere accoppiato agli auricolari presenti nel casco, mentre nel caso di un automobile alle casse dell’infotainment. Per quanto riguarda il primo equipaggiamento su automobili, l’infotainment, in caso di emulazione e seconda opzione attivata, l’unità di controllo 4 sommerà il suono dell’emulatore a quello della sorgente audio riprodotta, per non perdere funzionalità.
Si potrà inoltre decidere se attivare o meno l’emulazione di vibrazioni.
Tra le opzioni configurabili vi è anche la possibilità che l’unità di controllo 4 sia attiva per controllare la frenata rigenerativa e simulare un freno motore del veicolo endotermico.
Quale opzione attivabile, sarà anche possibile selezionare una modalità di default (configurabile) o la modalità “ricorda la scelta precedente” nel menù opzioni del display o dell’app, in modo da non dover ripetere tutte le selezioni al nuovo avviamento, ma solo modificare quelle non più di interesse.
Accensione veicolo ed accelerata in folle a veicolo fermo
Come anticipato, l’unità di controllo 4 è configurata per ricevere e/o reagire alla ricezione del segnale di attivazione 11 (ovvero all’utente che abbia toccato/premuto il pulsante di avviamento 10) condizionatamente all’attivazione del veicolo a propulsione elettrica 100 mediante chiave (o transponder o analogo sistema di autorizzazione all’avviamento del veicolo). In aggiunta, quale ulteriore sistema di sicurezza, l’unità di controllo 4 è configurata per reagire alla ricezione del segnale di attivazione solo condizionatamente ad un azionamento di un ulteriore tasto fisico di sicurezza 108 presente sul manubrio. In assenza di tale azione, sul display 22 comparirà un messaggio che ricorda di azionare preventivamente il tasto di sicurezza. A questo punto, premendo il pulsante di avviamento 10 l’utente percepirà i suoni e le vibrazioni tipiche dell’avvio del motore endotermico e visualizzerà l’incremento di giri motore sul contagiri simulato. Una volta raggiunto il regime del minimo l’utente percepirà i suoni e le vibrazioni tipiche del veicolo endotermico simulato al minimo ed il regime motore verrà visualizzato sul display 22.
In maggior dettaglio, dopo l’avviamento, l’unità di controllo 4 porta un valore di giri motore simulati in folle (RpmN) da 0 (valore di default del sistema) ad un valore di regime di minimo (RpmNIdle), ad esempio pari a 1500 giri al minuto; tale valore è calibrabile ed è salvato nella memoria 8 di massa del sistema. In questa condizione, con marcia in folle, l’unità di controllo 4 inizia a calcolare iterativamente un valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)) al tempo attuale t in funzione del segnale di accelerazione 5 (e specificatamente il segnale di frizione in percentuale) e del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente t-1. In dettaglio, le iterazioni sono eseguite ad intervalli di tempo Δt; questi intervalli sono regolari e calibrabili, il settaggio di default è di 125ms. La fase dell’unità di controllo 4 di calcolare iterativamente il valore dei giri motore simulati al tempo attuale t è una fase di determinare, in funzione del segnale di accelerazione 5 (e specificatamente il segnale di frizione in percentuale) e del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente t-1, un numero di variazione, positivo o negativo, di giri motore simulati da sommare al valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente t-1. Dal punto di vista implementativo (e non limitativo), la memoria 8 operativamente include almeno una mappa di calibrazione (come da esempio qui di seguito proposto) in cui a seguito di un ingresso funzione del segnale di accelerazione 5 e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) all’istante di tempo precedente t-1 è univocamente associato un numero di variazione di giri simulati.
L’unità di controllo 4 accede alla memoria 8 ed alla mappa di calibrazione ogni predeterminato intervallo di tempo Δt per leggere il numero di variazione di giri simulati in folle (RpmN(t-1)) e calcolare il valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)) al tempo attuale t. Si noti che nello specifico esempio sopra riportato, la mappa di calibrazione comprende valori discreti di ingresso per il segnale di acceleratore e discreti di ingresso per il numero di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente t-1.
Osservando la tabella, una volta che il sistema è avviato ed i giri simulati sono stati portati a 1500, se non si tocca l’acceleratore, non avvengono variazioni dei giri simulati. Gli zeri in corrispondenza di un regime di giri simulati inferiore a 1500 giri al minuto di fatto simulano il mantenimento del regime di minimo. Laddove intervenendo sull’acceleratore 103 (sempre con marcia in folle) per far crescere il segnale di frizione percentuale, si genera un incremento del numero di giri pari a 500 per ogni 10% di salita del segnale di frizione in percentuale facendo di conseguenza salire il numero di giri simulati del motore; la riduzione dell’apertura dell’acceleratore comporta di contro la diminuzione del numero di giri simulati. Anche nel caso del segnale di accelerazione 5, lo stesso è un segnale analogico ad esempio un voltaggio tra 0 e 5 Volt) che viene trasformato mediante una curva di trasferimento 37 in un valore di accelerazione percentuale (AccPercentage). Si veda la figura 7.
La mappa di calibrazione utilizza la percentuale dell’acceleratore e lo stesso valore in uscita dalla mappa di valore di giri motore simulati in folle (RpmN) mettendolo in loop e facendo variare il numero di giri simulati.
L’unità di controllo 4 utilizza tale mappa per intersecare, in funzione dei valori di giri motore simulati in folle (RpmN) - cercando sull’asse delle ascisse – e del segnale di accelerazione in percentuale (AccPercentage) - cercando sull’asse delle ordinate -ed utilizzare il valore che trova per sommarlo allo stesso valore di giri motore simulati in folle (RpmN). I valori della tabella sono espressi in Rpm/s ed l’unità di controllo 4, a intervalli di 0,125ms (calibrabili), somma il valore trovato al valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1) precedente, creando appunto un’interazione ricorsiva. I valori positivi sulla mappa gestiscono le accelerazioni, quelli negativi le decelerazioni, mentre lo 0 indica momenti stazionari. L’unità di controllo 4 può utilizzare un’interpolazione per trovare eventuali valori non presenti nella mappa e coprire tutti i punti motore. Ovviamente è anche possibile una calibrazione molto fine della mappa che permette di emulare fedelmente il comportamento del motore, in quanto, aumentando le dimensioni della mappa si possono inserire calibrazioni molto precise che ad esempio permettono di replicare motori con alimentazione a carburatore dove il rientro al minimo è molto lento a bassi giri e veloce a giri alti, mentre sui motori ad iniezione è più lineare. Sempre con l’utilizzo di tale mappa si può replicare il limitatore di giri che interviene a giri troppo elevati, calibrando valori che gestiscano una variazione continua di giri motore simulati in folle (RpmN) con acceleratore al 100%, creando un minimo incremento/decremento in loop ogni 0,125ms di giri motore simulati in folle (RpmN).
In questa fase il modulo di emulazione sonora ISE utilizza i segnali di di giri motore simulati in folle e di accelerazione percentuale (AccPercentage) per eseguire dinamicamente le tracce audio presenti nella propria memoria che riproducano il sound del motore simulato. In particolare vengono sommate più tracce audio per arrivare alla simulazione più realistica possibile.
Durante la fase di cut-off, l’unità di controllo 4 identifica questa modalità vedendo un decremento dei giri simulati e somma il suono delle detonazioni (che intervengono generalmente nello scarico del motore simulato) al suono puro del motore. Il v ISE gestisce in maniera dinamica anche i tagli audio e la selezione dei canali a seconda della traccia audio da replicare creando direzionalità sonora. Ad esempio il suono delle detonazioni in cut-off verrà riprodotto dalle casse presenti sulla parte posteriore della moto, mentre quelle della meccanica del motore dalle casse presenti nella parte centrale. Il modulo di emulazione sonora ISE utilizza gli stessi valori di input per generare n segnali di frequenza ed intensità da inviare ai bassshakers per la creazione delle vibrazioni.
Dal punto di vista dell’utilizzatore, agendo sul comando dell’acceleratore l’utente percepirà differenti emissioni sonore del sistema al variare del comando del gas. L’utente percepirà sensazioni equivalenti a quelle generate da un motore a scoppio, sentendo il rumore dei giri che salgono e scendono più o meno velocemente a seconda di quanto si agisce sull’acceleratore e sentirà gli stessi suoni del motore endotermico, dal suono dei componenti meccanici in movimento, a quello creato dagli scoppi in accelerazione, alle detonazioni del carburante incombusto che detona nello scarico quando il motore è in decelerazione. A parità di condizioni motore l’utente non percepirebbe differenza tra i suoni riprodotti dall’emulatore ed i suoni emessi dalla vera moto che si vuole emulare. Anche le vibrazioni sono riprodotte in maniera dinamica utilizzando i bass-shakers. Le vibrazioni variano in frequenza ed intensità a seconda dei punti motore, simulando sia le vibrazioni meccaniche che quelle sonore presenti nello scarico.
Stallo e partenza
Se il guidatore, durante un tentativo di partenza, rilascia la frizione 101 troppo bruscamente e/o non agendo correttamente sul comando dell’acceleratore 103, l’emulatore 1 entrerà in una fase di stallo con conseguente spegnimento del motore simulato e l’utente ne percepirà il tipico rumore e le vibrazioni (questo ovviamente in modalità di simulazione guidatore esperto, come precedentemente chiarito). Per riavviare il mezzo l’utente dovrà ripristinare la marcia corretta (prima marcia), effettuando nuovamente le procedure descritte per rimettersi in marcia.
In generale, l’unità di controllo 4 calcola, mediante il modulo di emulazione, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale t in funzione del segnale di accelerazione 5, del numero di giri (RpmExt) del motore elettrico 104, del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), e del segnale di frizione 2a, in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage).
La figura 8 illustra il flow chart di calcolo del valore di giri motore simulati (RpmFinal). In una sotto-fase iniziale si calcola il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut); il calcolo è effettuato dall’unità di controllo 4 in funzione del numero di giri (RpmExt) del motore elettrico 104 e del valore di marcia inserita simulata (GearInserted). In particolare il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) è calcolato moltiplicando il numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) per un coefficiente di marcia (RpmGear1Norm_c; RpmGear2Norm_c; RpmGear3Norm_c; … RpmGearNNorm_c) che è funzione del valore di marcia inserita simulata. Da questo si ottiene un array con i valori del numero di giri per ciascuna marcia simulata (RpmGear1, RpmGear2, RpmGear3, …, RpmGearN).
Si può alternativamente calcolare il solo valore rilevante a partire dal valore di marcia simulata inserita, oppure predisporre una tabella che contenga tutti i valori calcolati per ciascuna marcia simulata, eventualmente inclusa la folle (come mostrato in figura 8) e quindi un opportuno modulo di calcolo riceverà come input tutti questi valori ed il valore di marcia simulata che indicherà quale dei valori calcolati prendere in considerazione per le successive elaborazioni. Se la marcia inserita simulata è la folle, allora il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) coinciderà con il valore di giri motore simulati in folle (RpmN).
Sempre come visibile in figura 8, la fase di calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale t comprende una ulteriore sotto-fase di determinare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) in funzione del valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut), del valore di giri motore simulati in folle (RpmN), e del segnale di frizione 2a, in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage). In maggior dettaglio, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) è calcolato interpolando, preferibilmente linearmente, il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) ed il valore di giri motore simulati in folle (RpmN) in funzione del segnale di frizione 2a. Con segnale di frizione rilasciata, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) è pari al valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut); con segnale di frizione completamente azionata, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) è pari al valore di giri motore simulati in folle (RpmN); con segnale di frizione 2a al 50%, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) è pari alla metà della somma del valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)). L’ultimo blocco del modulo di gestione giri simulati di fatto interpola in funzione del valore del segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage) i valori calcolati RpmGearOut ed RpmN. La seguente tabella mostra un possibile esempio di interpolazione ed i relativi valori di uscita.
Il valore di giri motore simulati (RpmFinal) è il segnale calcolato di giri simulati che verrà utilizzato dal contagiri 23 del display 22 e per la riproduzione del suono del motore.
La coppia/potenza simulata richiesta
La memoria 8 include inoltre un prefissato numero di mappe di coppia simulata e/o di mappe di potenza simulata (una per ciascuna marcia simulata) in cui, a seguito di un ingresso funzione del segnale di accelerazione 5, o del segnale di accelerazione in percentuale (AccPercentage), e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati (RpmFinal) è univocamente associato un valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita. Di fatto l’unità di controllo 4 accede alla memoria 8 e, selezionando la mappa di coppia simulata e/o alla mappa di potenza simulata in funzione del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), legge o riceve il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita. Qui di seguito si farà riferimento ai soli valori di coppia; resta tuttavia inteso che un medesimo ragionamento e medesimi algoritmi di calcolo e di controllo del motore a propulsione elettrica possono essere adottati utilizzando valori di potenza invece di valori di coppia.
Nella memoria sono presenti un numero di mappe (o tabelle) in base al numero di marce da simulare. Queste mappe/tabelle hanno sull’asse delle ascisse il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e sull’asse delle ordinate il segnale di accelerazione in percentuale (AccPercentage), ovvero la percentuale di azionamento dell’acceleratore. I valori di ciascuna casella della mappa, espressi ad esempio in Nm, indicano la coppia erogata del motore simulato in quello specifico punto motore. Se necessario, utilizzando le interpolazioni si coprono tutti i punti motore possibili.
In funzione del valore di marcia simulata inserita (GearInsered) viene calcolato quale valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) utilizzare. Il valore calcolato in uscita indica la coppia richiesta in quel determinato momento dall’utente con la marcia simulata che è stata inserita (si veda il flow chart di figura 9).
Se il valore di marcia inserita simulata è pari a zero, ovvero marcia in folle, il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) è conseguentemente pari a zero.
A questo punto ed in assenza di correzioni alla coppia simulata descritte nel successivo paragrafo, l’unità di controllo 4 può determinare il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal). Il calcolo è funzione del valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) del veicolo simulato a combustione endotermica e del segnale di frizione 2a, in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage). Il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è calcolato interpolando, preferibilmente linearmente, tra un valore zero ed il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) in funzione del segnale di frizione 2a. Con segnale di frizione rilasciata, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) coincide con il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut); con segnale di frizione completamente azionata, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è pari a zero. In un veicolo a propulsione elettrica configurato con l’emulatore 1 con comando diretto sulla centralina/controller della moto/veicolo (e non in bypass sull’acceleratore), il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è il valore inviato al controller per la richiesta di coppia.
Correzioni di coppia simulata richiesta (opzionale)
Nel blocco di calcolo successivo (si veda la figura 10), l’emulatore 1 utilizza una o due correzioni (ex correzioni percentuali) della coppia simulata richiesta per aumentare il realismo della simulazione. L’unità di controllo 4 può correggere il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) in funzione di almeno uno tra, ed in particolare di entrambi, un parametro di resistenza aerodinamica del veicolo simulato a combustione endotermica ed un parametro di peso del veicolo simulato a combustione endotermica. Viene calcolato un valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection) per il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut); il valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection) è funzione della velocità del veicolo a propulsione elettrica 100 e di almeno un parametro che tiene conto dei diversi coefficienti aerodinamici del veicolo a propulsione elettrica 100 e del veicolo simulato a combustione endotermica.
L’unità di controllo 4 determina il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica sommando il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) al valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection). La curva calibrabile (TorqueCXCor_cur) – si veda la figura 10 - contiene i valori di correzione che vanno applicati alla richiesta di coppia per poter simulare moto che hanno un coefficiente aerodinamico diverso rispetto al veicolo/moto elettrica che si sta utilizzando. In funzione della velocità veicolo l’unità di controllo 4 prenderà il valore percentuale presente nella curva e creerà il valore calcolato di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection). Volendo emulare una moto stradale utilizzando una moto elettrica Naked, bisognerà calibrare la curva (TorqueCXCor_cur) con valori sempre maggiori all’aumentare della velocità. Ad esempio, emulando una moto elettrica Naked su una moto elettrica stradale, i valori calibrabili saranno negativi.
L’unità di controllo 4 è anche (o in alternativa) configurata per calcolare un valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) per il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut); il valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) è funzione di valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e di almeno un coefficiente che tiene conto dei diversi pesi del veicolo a propulsione elettrica 100 e del veicolo simulato a combustione endotermica. L’unità di controllo 4 calcola il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica sommando il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) al valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) e/o al valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection). Anche in questo caso, la curva calibrabile (TorqueWeightCor_cur) contiene i valori di correzione che vanno applicati alla richiesta di coppia per poter simulare moto che hanno un peso diverso rispetto al veicolo/moto a trazione elettrica che si sta utilizzando. In funzione del valore del numero di giri simulati della marcia simulata inserita (RpmGearOut), l’unità di controllo 4 prenderà il valore percentuale presente nella curva e creerà il valore calcolato di correzione di peso (TorqueWeightCorrection). Volendo emulare una moto che pesa 140kg utilizzando una moto elettrica che pesa 200kg, bisognerà calibrare la curva (TorqueWeightCor_cur) con valori sempre maggiori all’aumentare del numero di giri simulati della marcia simulata inserita. Emulando una moto che pesa 200kg utilizzando una moto elettrica che pesa 180kg, i valori calibrabili saranno viceversa negativi.
Il valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection) ed il valore calcolato di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) vengono sommati al valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) generando il valore calcolato pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal).
A questo punto, l’unità di controllo 4 può determinare il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal). Il calcolo è funzione del valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica e del segnale di frizione 2a, in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage). Il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è calcolato interpolando, preferibilmente linearmente, tra un valore zero ed il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) in funzione del segnale di frizione 2a. Con segnale di frizione rilasciata, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) coincide con il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal); con segnale di frizione completamente azionata, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è pari a zero. La tabella seguente illustra esempi di tale interpolazione:
In un veicolo a propulsione elettrica configurato con l’emulatore 1 con comando diretto sulla centralina/controller della moto/veicolo (e non in bypass sull’acceleratore), il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è il valore inviato al controller per la richiesta di coppia.
Il valore di comando acceleratore
La memoria 8 contiene una mappa di coppia reale in cui, a seguito di un ingresso funzione del valore relativo ai giri motore (RpmExt) del motore elettrico 104 e del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è associato un valore di comando acceleratore, in particolare un comando percentuale (AccPercentageOut). L’unità di controllo 4 accede alla memoria 8 e seleziona la mappa di coppia reale per ricevere il valore di comando acceleratore (AccPercentageOut) e determinare un segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) da inviare alla centralina del veicolo a propulsione elettrica 100 per comandarlo. Come accennato, l’unità di controllo 4 riceve il valore di comando acceleratore (AccPercentageOut) come valore percentuale e lo trasforma nel segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) analogico (ad esempio un corrispondente voltaggio compreso tra 0 e 5 Volt) da inviare alla centralina del veicolo a propulsione elettrica 100 per comandarlo.
Un esempio di mappa di coppia reale è di seguito riportato:
In altri termini, nell’ultimo blocco che gestisce la richiesta di coppia, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) viene utilizzato nella mappa (ad esempio quella sopra riportata) per calcolare quale percentuale acceleratore l’unità di controllo 4 deve attuare per avere il feedback di coppia richiesto. Utilizzando la mappa, l’unità di controllo 4 parte dal valore relativo ai giri motore (RpmExt) - asse delle ascisse - e cerca il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) tra i valori scritti in verticale in corrispondenza del valore relativo ai giri motore (RpmExt) selezionato sulla mappa al fine di trovare il valore sull'asse delle ascisse, che sarà il valore in uscita. Se ci sono, sull'asse delle ordinate, più valori uguali, l’unità di controllo 4 scorre a ritroso i valori fino a trovare il più basso rispetto a quello cercato, se invece il valore cercato non esiste, l’unità di controllo 4 scorre la colonna verso il basso fino a trovare il valore matematicamente precedente a quello cercato. In uscita si genera il valore calcolato di comando acceleratore (AccPercentageOut). L’unità di controllo 4 utilizza la curva di trasferimento per passare dal valore percentuale, al voltaggio di attuazione acceleratore equivalente (si veda la figura 11). Il segnale calcolato è il segnale di comando acceleratore (OutputThrottle), ovvero il valore analogico di uscita che l’emulatore utilizzerà per comunicare al controller/centralina 105 della moto elettrica/veicolo elettrico la richiesta di coppia. In questo caso, l’emulatore 1 è collegato in bypass sull’acceleratore 103 ed invia il segnale in voltaggio, ovvero il segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) al controller utilizzando il cablaggio originale della moto/veicolo.
Va infine notato che la mappa di coppia reale potrebbe essere pre-memorizzata e statica, ovvero con valori fissi, oppure l’unità di controllo 4 potrebbe ricevere dal veicolo a propulsione elettrica 100 un segnale di coppia erogata reale potendo in questo modo auto-compilare la mappa di coppia reale con i valori via via ricevuti dalla centralina 105.
Lo stallo
Per la simulazione dello stallo è presente un contatore calibrabile (EngineStallTime_c) che inizia a contare quando il valore di giri motore simulati (RpmFinal) è inferiore al valore di minimo del motore simulato (RpmNIdle). Raggiunta la soglia di tempo calibrata, il motore simulato si spegne, ovvero il valore di giri motore simulati torna a zero e viene emesso il suono campionato dello stallo motore, stoppando la riproduzione di tutti gli altri suoni. In aggiunta al suono dello stallo viene riprodotta la vibrazione non regolare dello spegnimento motore, per poi non essere più prodotta nessuna vibrazione fin al riavvio del motore da parte dell’utente. L’emulatore 1 torna alla condizione di partenza e tutti i valori tornano al valore di default, tranne la marcia inserita che rimane l’ultima innestata dall’utente. Per accendere nuovamente il motore simulato, l’utente dovrà, con velocità veicolo uguale a 0, mettere in folle o schiacciare la frizione al 100%.
Il minimo
Le mappe di coppia simulata hanno una calibrazione che identifica la coppia erogata in ogni punto motore. Nella zona della mappa che identifica l’erogazione di coppia con segnale acceleratore a 0, la mappa è tutta calibrata a zero o con valori negativi, tranne nella parte di controllo del minimo. Avendo valori superiori allo zero nella zona del regime minimo (per esempio da 800 e 1500 Rpm), l’unità di controllo 4 può simulare il trascinato erogando potenza anche quando la richiesta di acceleratore è 0 ma ci si trova a giri molto bassi, esattamente come su un motore a scoppio con cambio manuale. Nella zona tra 1000 e 1500 RPM (sottoregime) le mappe sono calibrate con valori che aumentano e diminuiscono in successione, per creare l’effetto di erogazione non lineare tipico del sottoregime.
Il freno motore (opzionale)
I valori negativi presenti nelle mappe di coppia simulata possono venir utilizzati per la riproduzione emulata del freno motore. Quando si ha un valore negativo nel valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal), l’unità di controllo 4 manda questo valore calcolato ad un modulo che gestisce la richiesta di frenata rigenerativa. La memoria 8 contiene una mappa di parametri di freno/inerzia motore del veicolo simulato a combustione endotermica associati ad una rispettiva variazione, positiva o negativa, del valore di giri motore simulati (RpmFinal). L’unità di controllo 4 calcola la variazione (DownShiftAccelerationValue) del valore di giri motore simulati (RpmFinal) e ricavare un valore coppia di freno/inerzia motore (DownShiftEngineBrake); sommando il valore coppia di freno/inerzia motore (DownShiftEngineBrake) al valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal), l’unità di controllo 4 corregge il valore di coppia simulata richiesta ed ottiene un effetto di freno motore o inerzia motore. Un valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) corretta inferiore a zero comanda la centralina 105 per ottenere una frenata rigenerativa. I valori negativi vanno da -1 a -100, dove -1 equivale alla frenata rigenerativa minima, e -100 al bloccaggio della ruota. Il freno rigenerativo interviene solo se i valori sono inferiori a 0. Ad esempio, simulando un’Aprilia RS 250, il freno rigenerativo avrà una valore massimo di -25 ad alti giri simulati (12000), mentre questo valore può arrivare a calibrazioni alte emulando moto di grossa cilindrata bicilindriche. Quando si entra nella condizione in cui la richiesta acceleratore è 0, ma i giri motore simulati hanno un’accelerazione positiva, significa che si sta effettuando una scalata.
Il valore di uscita dalla curva (DownShiftEngineBrake_cur) verrà sommato al valore negativo in uscita dal valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) per ottenere una sensazione di freno motore / inerzia motore totalmente realistica. L’unità di controllo 4 taglia le somme che vanno al di sotto del valore -100 a quest’ultimo valore.
La routine di simulazione del suono gestisce la parte audio come nella sezione “Stallo e partenza”. La riproduzione dinamica delle tracce audio campionate avviene in funzione dei segnali calcolati. Il segnale del valore di giri motore simulati (RpmFinal), oltre che per il rumore dello scarico viene usato dalla routine di simulazione del suono anche per la riproduzione dei suoni meccanici, che si sommano alle altre tracce. Il fuori giri è gestito come una traccia singola campionata, così come il suono degli innesti del cambio durante il cambio marcia e le detonazioni del carburante incombusto nello scarico racing durante il cut-off, che si sommano/sostituiscono a quelle in riproduzione. La riproduzione delle detonazioni in rilascio ha una logica ben precisa. Proprio perché queste detonazioni nella moto reale che si vuole simulare avvengono solo quando lo scarico è in temperatura, l’emulatore 1 inizia a riprodurle solo dopo che si è oltrepassato un timer calibrabile. L’unità di controllo 4 supporta anche il calcolo della modellazione della temperatura del motore simulato o l’utilizzo del sensore di temperatura batteria/motore della moto elettrica ricevuto dal controller via CAN.
Claims (17)
- RIVENDICAZIONI 1. Emulatore di suono e performance (1) per un veicolo a propulsione elettrica (100) comprendente: ● un’unità di controllo (4) configurata per ricevere una pluralità di segnali di input (12) comprendenti almeno: o un segnale di accelerazione (5) relativo ad una posizione di un acceleratore (103) del veicolo a propulsione elettrica (100); o un segnale di velocità veicolo (6) relativo alla velocità del veicolo a propulsione elettrica (100) per determinare un valore relativo ai giri motore (RpmExt) di un motore elettrico (104) del veicolo a propulsione elettrica (100) e/o un segnale giri motore (7) relativo al numero di giri motore (RpmExt) del motore elettrico (104) del veicolo a propulsione elettrica (100); in cui l’unità di controllo (4) è configurata per fornire calcolare una pluralità di valori di output comprendenti almeno: o un valore di giri motore simulati (RpmFinal) di un veicolo simulato a combustione endotermica; o un valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica; e in cui l’unità di controllo (4) è configurata per fornire in uscita segnali di output (13) almeno uno tra: o un valore di coppia simulata richiesta e/o di potenza simulata richiesta (18) o un segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) da inviare al veicolo a propulsione elettrica (100) per comandarlo; in cui l’unità di controllo (4) è ulteriormente configurata per: � ricevere un segnale di attivazione (11); � a seguito della ricezione del segnale di attivazione (11), impostare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) ad un valore di default diverso da zero, ad esempio funzione del veicolo simulato a combustione endotermica, e per attivare ed eseguire un modulo di emulazione che include una routine di simulazione di performance del veicolo simulato a combustione endotermica ed una routine di simulazione di suono del veicolo simulato a combustione endotermica; � a seguito della ricezione del segnale di attivazione (11) ed all’impostazione del valore dei giri motore simulati (RpmFinal) al valore di default, la routine di simulazione di suono emettendo un suono campionato dell’avviamento; in cui l’unità di controllo è configurata per: - determinare il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica; - calcolare, mediante il modulo di emulazione, un valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione almeno del segnale di accelerazione (5), del numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) e del valore di marcia inserita simulata (GearInserted); - calcolare, mediante il modulo di emulazione, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) e/o di potenza simulata richiesta in funzione del valore di giri motore simulati (RpmFinal) e del segnale di accelerazione (5); l’unità di controllo, alternativamente, fornendo in uscita il valore di coppia simulata richiesta e/o di potenza simulata richiesta (18) calcolato per comandare una centralina (105) del veicolo a propulsione elettrica (100) ad erogare tale coppia o potenza, oppure determinando un segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) funzione del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) e/o di potenza simulata richiesta calcolato e del valore relativo ai giri motore del motore elettrico (104), il segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) essendo inviato al veicolo a propulsione elettrica (100) per comandarlo.
- 2. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una lista di selezione di una pluralità di veicoli a combustione endotermica da simulare, l’unità di controllo (4) presentando modulo di selezione del veicolo per consentire ad un utilizzatore di selezionare uno tra i veicoli della lista, ciascun veicolo della lista essendo associato ad un corrispondente pacchetto di dati specifico per il veicolo e comprendente dati di performance, calibrazione e suono, opzionalmente anche dati di vibrazione, ed in cui, a seguito della selezione di un veicolo dalla lista, l’unità di controllo (4) è configurata per presentare un elenco di opzioni tecniche direttamente associate al veicolo selezionato, il modulo di selezione consentendo all’utilizzatore di selezionare una o più delle opzioni tecniche associate al veicolo selezionato, il corrispondente pacchetto di dati specifico per il veicolo essendo funzione sia del veicolo selezionato sia di ciascuna opzione tecnica selezionata.
- 3. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare iterativamente un valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)) al tempo attuale (t) in funzione almeno del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1), ad esempio una differenza tra il tempo attuale (t) ed il tempo precedente (t-1) essendo pre-definibile a priori, in particolare l’emulatore comprendendo inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di calibrazione in cui a seguito di un ingresso funzione del segnale di acceleratore e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1) è univocamente associato un numero di variazione di giri simulati, l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) ed alla mappa di calibrazione ogni predeterminato intervallo di tempo (Δt) per ricevere il numero di variazione di giri simulati in folle (RpmN(t-1)) al tempo precedente (t-1) e calcolare il valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)) al tempo attuale (t).
- 4. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un primo sensore (2) configurato per emettere un segnale di frizione (2a) relativo alla posizione di una frizione (101) del veicolo a propulsione elettrica (100), l’unità di controllo (4) essendo configurata per ricevere ulteriormente il segnale di frizione (2a), in cui il primo sensore (2) è un potenziometro ed il segnale di frizione (2a) è un segnale analogico, quale un segnale in voltaggio, funzione della corsa della frizione (101), l’unità di controllo (4) essendo configurata per convertire il segnale analogico in un segnale di frizione in percentuale mediante una curva di conversione, opzionalmente calibrabile, in particolare la curva calibrabile comprende: - un primo tratto iniziale fino ad un prefissato valore del segnale analogico, in cui il valore percentuale non varia al variare del segnale analogico, - un tratto finale oltre un valore limite del segnale analogico, in cui il valore percentuale non varia al variare del segnale analogico, ed - un tratto intermedio tra il prefissato valore ed il valore limite del segnale analogico, in cui il valore percentuale varia tra 0 e 100%, in particolare la variazione del valore percentuale essendo una variazione lineare nell’intervallo del tratto intermedio, in cui almeno uno tra i seguenti parametri è calibrabile: - il prefissato valore del segnale analogico; - il valore limite del segnale analogico; - una pendenza del tratto intermedio della curva calibrabile.
- 5. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un secondo sensore (3) configurato per emettere un segnale di marcia (3a) relativo alla posizione di un selettore di cambio marcia (102) del veicolo a propulsione elettrica (100), l’unità di controllo (4) essendo configurata per ricevere ulteriormente il segnale di marcia (3a), in cui il segnale di marcia (3a) comprende un segnale di posizione superiore ed un segnale di posizione inferiore, l’unità di controllo essendo configurata per determinare il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) del veicolo simulato a combustione endotermica, tra un valore minimo pari a zero ed un valore massimo configurabile, ad esempio pari a sei, incrementando o decrementando di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) a seconda della ricezione del segnale di posizione superiore o del segnale di posizione inferiore, ad esempio l’unità di controllo (4) ricevendo il segnale di posizione superiore incrementando di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) e ricevendo il segnale di posizione inferiore decrementando di una unità il valore di marcia inserita simulata (GearInserted), in particolare, se il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) è pari ad uno, l’unità di controllo (4) è configurata per determinare se il segnale di marcia (3a) è rappresentativo di una posizione intermedia, in un intervallo prefissato, tra una posizione di riposo mediana tra una posizione di massima escursione superiore ed una posizione di massima escursione inferiore, ed una tra la posizione di massima escursione superiore e la posizione di massima escursione inferiore, qualora il segnale di marcia (3a) sia rappresentativo della posizione intermedia per più di un tempo prefissato, il valore di marcia inserita simulata (GearInserted) torna a zero, ovvero a marcia simulata non inserita.
- 6. Emulatore secondo la rivendicazione precedente, in cui il secondo sensore (3) è un potenziometro ed il segnale di marcia (3a) è un segnale analogico, quale un segnale in voltaggio, funzione della corsa del selettore di cambio marcia (102), l’unità di controllo (4) essendo configurata per convertire il segnale analogico in un segnale di marcia in percentuale mediante una curva di conversione, opzionalmente calibrabile, in cui il selettore di cambio marcia (102) assume una posizione di riposo intermedia tra una posizione di massima escursione superiore ed una posizione di massima escursione inferiore, il segnale di marcia in percentuale nella posizione di riposo del selettore di cambio marcia (102) assumendo un valore di circa 50%, il segnale di marcia in percentuale nella posizione di massima escursione superiore e nella posizione di massima escursione inferiore assumendo rispettivamente uno dei valori 0% e 100%, ad esempio un valore del segnale di marcia in percentuale tra 0% e 20% comportando un decremento unitario del valore di marcia inserita simulata (GearInserted) ed un valore tra 80% e 100% comportando un incremento unitario del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), o viceversa.
- 7. Emulatore secondo la rivendicazione 4 e secondo la rivendicazione precedente, in cui la fase di calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) comprende una sotto-fase di calcolare il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) in funzione del numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) e del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), nonché del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)), in particolare il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) essendo calcolato moltiplicando il numero di giri (RpmExt) del motore elettrico (104) per un coefficiente di marcia (RpmGear1Norm_c; RpmGear2Norm_c; RpmGear3Norm_c;… RpmGearNNorm_c) funzione del valore di marcia inserita simulata, in cui la fase di calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) comprende una ulteriore sotto-fase di determinare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione del valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e del segnale di frizione (2a), in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage).
- 8. Emulatore secondo la rivendicazione precedente, in cui la fase di calcolare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) comprende una ulteriore sotto-fase di determinare il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) in funzione del valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut), del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)), e del segnale di frizione (2a), in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage), in particolare in cui il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) è calcolato interpolando, preferibilmente linearmente, il valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) ed il valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)) in funzione del segnale di frizione (2a), in particolare con segnale di frizione rilasciata, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) è pari al valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut); con segnale di frizione completamente azionata, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) è pari al valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)); in maggior dettaglio, con segnale di frizione (2a) al 50%, il valore di giri motore simulati (RpmFinal) al tempo attuale (t) è pari alla metà della somma del valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e del valore di giri motore simulati in folle (RpmN(t)).
- 9. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di coppia simulata (14) e/o una mappa di potenza simulata in cui a seguito di un ingresso funzione del segnale di accelerazione (5) e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati (RpmFinal) è univocamente associato un valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita, l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) ed alla mappa di coppia simulata (14) e/o alla mappa di potenza simulata per ricevere il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita, in particolare l’emulatore comprendendo inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di coppia simulata (14) e/o una mappa di potenza simulata per ciascuna marcia simulata, in cui a seguito di un ingresso funzione del segnale di accelerazione (5) e di un ingresso funzione del numero di giri motore simulati (RpmFinal) è univocamente associato un valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita, l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) e selezionando la mappa di coppia simulata (14) e/o alla mappa di potenza simulata in funzione del valore di marcia inserita simulata (GearInserted) per ricevere il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) e/o di potenza relativo alla marcia simulata inserita.
- 10. Emulatore secondo la rivendicazione 9, in cui l’unità di controllo (4) è configurata per correggere il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) in funzione di almeno uno tra, ed in particolare entrambi, un parametro di resistenza aerodinamica del veicolo simulato a combustione endotermica ed un parametro di peso del veicolo simulato a combustione endotermica, l’unità di controllo (4) essendo configurata per calcolare il valore prefinale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica a seguito della correzione, in cui l’unità di controllo (4) è configurata per, alternativamente o in combinazione: - calcolare un valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection) per il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut), il valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection) essendo funzione della velocità del veicolo a propulsione elettrica (100) e di almeno un coefficiente che tiene conto dei diversi coefficienti aerodinamici del veicolo a propulsione elettrica (100) e del veicolo simulato a combustione endotermica, - per calcolare un valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) per il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut), il valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) essendo funzione di valore del numero di giri simulati relativo alla marcia simulata inserita (RpmGearOut) e di almeno un coefficiente che tiene conto dei diversi pesi del veicolo a propulsione elettrica (100) e del veicolo simulato a combustione endotermica, l’unità di controllo (4) essendo configurata per calcolare il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica sommando il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) al valore di correzione di peso (TorqueWeightCorrection) e/o al valore di correzione aerodinamica (TorqueCXcorrection).
- 11. Emulatore secondo la rivendicazione 9, in cui l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) in funzione: - del valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) del veicolo simulato a combustione endotermica o del valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) del veicolo simulato a combustione endotermica; e - del segnale di frizione (2a), in particolare il segnale di frizione in percentuale (ClutchPercentage).
- 12. Emulatore secondo la rivendicazione precedente in cui il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è calcolato interpolando, preferibilmente linearmente, tra un valore zero ed il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) o il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut) in funzione del segnale di frizione (2a), in particolare con segnale di frizione rilasciata, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) coincidendo con il valore pre-finale di richiesta di coppia (TorquePreFinal) o il valore di coppia relativo alla marcia simulata inserita (TorqueGearOut), con segnale di frizione completamente azionata, il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) essendo pari a zero
- 13. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di coppia reale (14) in cui a seguito di un ingresso funzione del valore relativo ai giri motore (RpmExt) del motore elettrico (104) e del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è associato un valore di comando acceleratore (AccPercentageOut), l’unità di controllo (4) accedendo alla memoria (8) e selezionando la mappa di coppia reale (14) per ricevere il valore di comando acceleratore (AccPercentageOut) e determinare il segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) da inviare alla centralina del veicolo a propulsione elettrica (100) per comandarlo. in particolare in cui l’unità di controllo (4) è configurata per ricevere il valore di comando acceleratore (AccPercentageOut) come valore percentuale e trasformarlo nel segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) analogico da inviare alla centralina del veicolo a propulsione elettrica (100).
- 14. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una memoria (8) operativamente collegata all’unità di controllo (4) e comprendente almeno una mappa di parametri di freno/inerzia motore del veicolo simulato a combustione endotermica associati ad una rispettiva variazione, positiva o negativa, del valore di giri motore simulati (RpmFinal), ed in cui l’unità di controllo (4) è configurata per calcolare la variazione (DownShiftAccelerationValue) del valore di giri motore simulati (RpmFinal) e ricavare un valore coppia di freno/inerzia motore (DownShiftEngineBrake), l’unità di controllo (4) sommando il valore coppia di freno/inerzia motore (DownShiftEngineBrake) al valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) per correggere il valore di coppia simulata richiesta ed ottenere un effetto di freno motore o inerzia motore, in particolare in cui la variazione (DownShiftAccelerationValue) del valore di giri motore simulati (RpmFinal) è calcolata soltanto quando il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) è inferiore a zero, in cui un valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) corretta inferiore a zero comanda la centralina (105) per ottenere una frenata rigenerativa, in particolare il valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal) corretta inferiore a -100 viene tagliato e riportato a -100, la frenata rigenerativa al valore -100 corrispondendo ad un bloccaggio della ruota.
- 15. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità di controllo (4), a seguito della ricezione del segnale di attivazione (11) ed all’impostazione del valore dei giri motore simulati (RpmFinal) al valore di default, è ulteriormente configurata per inviare un segnale di attivazione ad un sistema di emulazione di vibrazioni (200) del veicolo a propulsione elettrica (100), il sistema di emulazione di vibrazioni (200) comprende un prefissato numero di generatori di vibrazione, quali bass shakers, l’unità di controllo (4) variando la frequenza e l’intensità delle vibrazioni del generatore di vibrazioni in funzione del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati (RpmFinal); l’unità di controllo (4) comandando i generatori di vibrazione tramite uno o più segnali di comando funzione almeno del valore di giri motore simulati (RpmFinal), del segnale di accelerazione (5), del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), di un segnale di frizione (2a) e del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal), l’unità di controllo (4) comandando i generatori di vibrazione tramite uno o più segnali di comando funzione almeno di suoni emessi tramite la routine di simulazione di suono, ed in cui, ad ogni variazione del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), il sistema di emulazione di vibrazioni (200) riprodurrà una vibrazione di innesto marcia, la vibrazione di innesto marcia sommandosi ad ulteriori vibrazioni generate dal sistema di emulazione di vibrazioni (200).
- 16. Emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre casse di riproduzione audio (202) posizionate in corrispondenza di uno scarico simulato ed in corrispondenza del motore simulato, la routine di simulazione del suono riprodurrà un suono in corrispondenza della porzione del veicolo simulato a combustione endotermica ove tale suono si generava, ad esempio un suono delle detonazioni di cut-off essendo riprodotto in corrispondenza dello scarico simulato nella parte posteriore del veicolo a propulsione elettrica (100), in cui la routine di simulazione del suono riproduce il suono del veicolo a propulsione elettrica (100) in funzione del segnale di accelerazione (5) e del valore di giri motore simulati (RpmFinal), in particolare la routine riproducendo detto suono prima del termine dell’emissione del suono campionato dell’avviamento, la routine di simulazione del suono è configurata per riprodurre suoni che variano in funzione almeno del valore di giri motore simulati (RpmFinal), del segnale di accelerazione (5), del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), di un segnale di frizione (2a) e del valore di coppia simulata richiesta (TorqueFinal); in cui la routine di simulazione del suono è configurata per variare un volume di emissione sonora in funzione del segnale di accelerazione (5); ed in cui, ad ogni variazione del valore di marcia inserita simulata (GearInserted), la routine di simulazione del suono riprodurrà un suono di innesto marcia, il suono di innesto marcia sommandosi ad ulteriori suoni generati dalla routine di simulazione.
- 17. Veicolo a propulsione elettrica (100), in particolare motociclo, a trasmissione diretta alla ruota e comprendente: • una frizione (101) dotata di un primo sensore (2) configurato per emettere un segnale di frizione (2a) relativo alla posizione della frizione (101) del veicolo a propulsione elettrica (100), in particolare detta frizione (101) essendo una frizione fittizia, ovvero non collegata ad una centralina (105) del veicolo a propulsione elettrica; • un selettore di cambio marcia (102) dotato di un secondo sensore (3) configurato per emettere un segnale di marcia (3a) relativo alla posizione del selettore di cambio marcia (102) del veicolo a propulsione elettrica (100), in particolare detto selettore di cambio marcia (102) essendo una selettore di cambio marcia fittizio, ovvero non collegato ad una centralina (105) del veicolo a propulsione elettrica; e • un emulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui l’emulatore (1) è collegato in bypass su un cavo di collegamento tra un acceleratore (103) del veicolo a propulsione elettrica (100) e la centralina (105), l’emulatore (1) ricevendo il segnale di accelerazione (5) proveniente dall’acceleratore (103) e fornendo in uscita il segnale di comando acceleratore (OutputThrottle) inviandolo alla centralina (105).
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