IT201900010587A1

IT201900010587A1 - Metodo per la regolazione automatica della velocita' di un veicolo

Info

Publication number: IT201900010587A1
Application number: IT102019000010587A
Authority: IT
Inventors: Antonio Venezia; Alessio Aresta; Cosimo Carvignese
Original assignee: Cnh Ind Italia Spa
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2021-01-01

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“METODO PER LA REGOLAZIONE AUTOMATICA DELLA VELOCITÀ DI UN VEICOLO”

CAMPO TECNICO

La presente invenzione è relativa a un metodo per la regolazione automatica della velocità di un veicolo.

BACKGROUND DELL’INVENZIONE

Come è noto, la regolazione automatica della velocità è un sistema di controllo elettronico in un veicolo che mantiene automaticamente la velocità del veicolo ad un livello che può essere impostato dal conducente.

Per esempio, US2017197621 descrive un metodo per controllare un veicolo da fuori strada che include selezionare una modalità di funzionamento tra molteplici modalità di funzionamento. Le molteplici modalità di funzionamento includono una prima modalità di funzionamento che include mantenere sostanzialmente una prima velocità di veicolo desiderata del veicolo da fuori strada; una seconda modalità di funzionamento che include mantenere sostanzialmente un primo rapporto di trasmissione della trasmissione e mantenere sostanzialmente una prima velocità di motore desiderata del motore; una terza modalità di funzionamento che include mantenere sostanzialmente una seconda velocità di veicolo desiderata del veicolo da fuori strada e mantenere sostanzialmente una seconda velocità di motore desiderata del motore; e una quarta modalità di funzionamento che include mantenere sostanzialmente un terzo rapporto di trasmissione desiderato della trasmissione e mantenere sostanzialmente una terza velocità di veicolo desiderata del veicolo da fuori strada.

Lo scopo della presente invenzione è fornire un metodo di regolazione automatica della velocità di un veicolo che sia in grado di mantenere una velocità di veicolo desiderata nella prima modalità, una velocità di veicolo desiderata e una velocità di motore desiderata (potenza idraulica) nella seconda modalità, che sia in grado di prevedere le condizioni di funzionamento del veicolo per selezionare in qualsiasi momento il miglior rapporto di trasmissione. La capacità di adattarsi e reagire alle condizioni di funzionamento del veicolo rende il sistema una regolazione automatica della velocità “adattativa”.

RIEPILOGO DELL’INVENZIONE

L’obiettivo citato in precedenza viene ottenuto mediante la presente invenzione come rivendicata nell’insieme allegato di rivendicazioni.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione, è descritta nel seguito una forma di realizzazione preferita, a titolo di esempio non limitativo, facendo riferimento ai disegni allegati in cui:

• la figura 1 mostra schematicamente un veicolo a trattore dotato di una regolazione automatica della velocità secondo la presente invenzione; e

• la figura 2 è un diagramma di flusso che illustra una prima porzione della logica di controllo della regolazione automatica della velocità; e

• la figura 3 è un diagramma di flusso che spiega la seconda porzione della logica di controllo della regolazione automatica della velocità.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, il numero di riferimento 1 indica, nel suo complesso, un veicolo dotato di una regolazione automatica della velocità realizzata secondo la presente invenzione.

Tipicamente, il veicolo è un cosiddetto sollevatore telescopico (TLH, Telehandler) che è una macchina ibrida che può essere usata sia nel settore agricolo sia nel settore edile.

Il veicolo 1 è dotato di un motore a combustione interna 2, tipicamente un motore diesel, controllato da un’unità di controllo elettronica 3 progettata per controllare la velocità di motore e la coppia generata dal motore 2 secondo tecniche note. Il motore 2 è collegato alle ruote motrici attraverso un gruppo propulsore (di tipo noto) dotato di un controllore elettronico che controlla il cambio marcia entro un primo numero di marce in avanti e un secondo numero di retromarce che sono preferibilmente selezionate automaticamente.

Il funzionamento della regolazione automatica della velocità sarà descritto facendo riferimento alla figura 2.

Le operazioni della figura 2 vengono abilitate se il conducente seleziona una cosiddetta “modalità su strada” in cui la velocità al suolo del veicolo 1 è controllata eseguendo operazioni di passaggio ad una marcia superiore e passaggio a una marcia inferiore e che permette al contempo il cambio della velocità del motore.

Secondo la precedente “modalità su strada”, un blocco 100 riceve una misura della velocità al suolo Vs del veicolo; la velocità Vs è misurata usando tecniche e sensori noti.

Il blocco 100 è seguito da un blocco 110 che confronta la velocità al suolo misurata Vs con una velocità scelta dall’utente e che rappresenta una velocità impostata desiderata Vd; il blocco 110 determina l’errore ε (ovvero, la differenza) tra la velocità impostata Vd e la velocità misurata Vs, ovvero

ε = Vd - Vs

Il blocco 110 è seguito da un blocco 200 che verifica se l’errore ε è maggiore di un valore limite per un tempo predeterminato Ts. In caso affermativo, il veicolo 1 si sta muovendo ad una velocità che è inferiore rispetto alla velocità impostata Vd e il blocco 200 è seguito da un blocco 210 che comanda un’operazione di passaggio ad una marcia superiore unitario nella scatola del cambio per aumentare la velocità del veicolo. Questa operazione determina una diminuzione di RPM del motore 2.

Se la condizione del blocco 200 non viene soddisfatta, il blocco 200 è seguito da un blocco 220 che verifica se l’errore è minore di un valore limite per un tempo predeterminato Ts. In caso affermativo, il veicolo 1 si sta muovendo ad una velocità che è superiore rispetto alla velocità impostata Vd, e il blocco 220 è seguito da un blocco 230 che comanda un passaggio ad una marcia inferiore unitario nella scatola del cambio per diminuire la velocità del veicolo. Questa operazione determina un aumento di RPM del motore 2.

Dal blocco 220, il controllo si sposta nuovamente al blocco 100 e l’intera procedura viene ripetuta ad ogni tempo di ciclo ∆t del controllore di veicolo. L’uscita del blocco 210 è un comando logico per un controllore di trasmissione per richiedere un passaggio ad una marcia superiore (ad esempio, segnali CAN); analogamente l’uscita del blocco 230 richiede un passaggio ad una marcia inferiore. I blocchi 200, 210, 220 e 230 realizzano un primo processo che controlla la velocità del veicolo mediante operazioni di passaggio ad una marcia superiore e passaggio ad una marcia inferiore; durante le operazioni di cambio marcia precedenti la velocità del motore varia come esposto in precedenza.

Il blocco 110 è anche seguito da un blocco 120 che converte l’errore ε in un valore di una velocità del motore in RPMS che rappresenta la velocità di motore adatta per ridurre al minimo l’errore ε.

Il blocco 120 è seguito da un blocco 130 che implementa il valore calcolato RPMS nel motore 2.

Il blocco 130 è seguito da un blocco 300 che calcola la velocità del motore RPMNEW+ che risulterebbe se venisse eseguito un passaggio ad una marcia superiore unitario.

Il blocco 300 è seguito da un blocco 310 che calcola la coppia ЃNEW+ che si prevede verrà emessa dal motore 2 se venisse eseguito un passaggio ad una marcia superiore unitario.

Il blocco 310 è seguito da un blocco 320 che verifica se la velocità di motore calcolata RPMNEW+ (ovvero, la velocità che ci si attende dopo un passaggio ad una marcia superiore) è inferiore rispetto alla velocità di motore effettiva e se la coppia calcolata ЃNEW+ rientra in un intervallo di confidenza. In caso affermativo (ovvero sono soddisfatte entrambe le condizioni) viene realizzato un comando di passaggio ad una marcia superiore (blocco 330), altrimenti non viene eseguita alcuna azione (uscita no, STOP). Al completamento, il controllo ritorna al blocco 100 e la procedura ricomincia con un tempo di ciclo ∆t.

I blocchi 300, 310, 320 e 330 realizzano un secondo processo contemporaneamente al primo processo che controlla la velocità al suolo del veicolo controllando la velocità di motore ed eseguendo operazioni di passaggio ad una marcia superiore; durante le operazioni di cambio marcia precedenti, la velocità di motore varia.

Il funzionamento della regolazione automatica della velocità sarà ora descritto facendo riferimento alla figura 3.

Le operazioni della figura 3 vengono abilitate se il conducente del veicolo seleziona una cosiddetta modalità “di lavoro” in cui la velocità al suolo del veicolo 1 è controllata effettuando operazioni di passaggio ad una marcia superiore e passaggio ad una marcia inferiore e mantenendo allo stesso tempo costante la velocità del motore.

Secondo la modalità “di lavoro” precedente, un blocco 400 misura l’effettiva velocità angolare del motore ωm.

Il blocco 400 è seguito da un blocco 410 che riceve una misura dell’effettiva velocità al suolo Vs del veicolo; la velocità Vd è misurata usando tecniche e sensori noti.

Il blocco 410 è seguito da un blocco 420 che confronta la velocità misurata Vs con una velocità scelta dall’utente come velocità impostata desiderata Vd; un blocco 420 determina l’errore ε (ovvero, la differenza) tra la velocità impostata Vd e la velocità misurata Vs, ovvero

ε = Vd - Vs

Il blocco 420 è seguito da un blocco 430 che determina se il valore assoluto dell’errore ε non rientra in una banda morta, ovvero se l’errore è trascurabile (ε rientra nella banda morta) o se l’errore è rilevante (ε non rientra nella banda morta).

In caso affermativo (errore di velocità rilevante rilevato), il blocco 430 è seguito da un blocco 440 che verifica se l’errore è positivo per un tempo predeterminato Ts. Se l’errore è trascurabile, la procedura si arresta e ritorna al blocco 400; l’intero processo ricomincia nuovamente ad ogni tempo di ciclo ∆t del controllore di veicolo.

Se l’errore ε è positivo per un tempo predeterminato Ts, il veicolo 1 si sta muovendo ad una velocità che è inferiore rispetto alla velocità impostata Vd, e il blocco 440 è seguito da un blocco 450 che calcola quale sarebbe la velocità di veicolo Vnew-up-shift se venisse eseguito un passaggio ad una marcia superiore unitario mantenendo la velocità del motore costante, ovvero mantenendo la velocità angolare del motore ωm la velocità misurata in corrispondenza del blocco 400.

Il blocco 450 è seguito da un blocco 460 che verifica se la previsione di velocità Vnew-up-shift è più vicina alla velocità impostata Vd rispetto alla velocità effettiva Vs, ovvero

ABS(Vnew-up-shift - Vd) < ABS (Vnew-up-shift - Vs)

In caso affermativo, viene determinato che Vnew-up-shift è un’approssimazione migliore della velocità impostata e il blocco 460 è seguito dal blocco 470 che calcola quale sarebbe la coppia Ѓnew-up-shift prodotta dal motore 2 se venisse eseguito un passaggio ad una marcia superiore unitario mantenendo la velocità del motore costante, ovvero mantenendo la velocità angolare del motore ωm la velocità misurata in corrispondenza del blocco 400.

Il blocco 470 è seguito da un blocco 480 che determina se la previsione di coppia Ѓnew-up-shift rientra in un intervallo impostato.

In caso affermativo, il blocco 480 è seguito da un blocco 490 che comanda un passaggio ad una marcia superiore unitario al controllore di trasmissione per aumentare la velocità del veicolo. Questa operazione viene eseguita mantenendo costante la velocità del motore 2.

Se l’errore ε è negativo per un tempo predeterminato Ts, il veicolo 1 si sta muovendo ad una velocità superiore rispetto alla velocità impostata Vd, e il blocco 440 è seguito da un blocco 500 che calcola quale sarebbe la velocità di veicolo Vnew-down-shift se venisse eseguito un passaggio ad una marcia inferiore mantenendo la velocità del motore costante, ovvero mantenendo la velocità angolare del motore ωm la velocità misurata in corrispondenza del blocco 400.

Il blocco 500 è seguito dal blocco 510 che verifica se la previsione di velocità Vnew-down-shift è più vicina alla velocità impostata Vd rispetto alla velocità effettiva Vs, ovvero

ABS(Vnew-down-shift - Vd) < ABS (Vnew-down-shift - Vs)

In caso affermativo, viene determinato che Vnew-down-shift è una migliore approssimazione della velocità impostata e il blocco 510 è seguito dal blocco 520 che calcola quale sarebbe la coppia Ѓnew-down-shift prodotta dal motore 2 se venisse eseguito un passaggio ad una marcia inferiore mantenendo costante la velocità del motore, ovvero mantenendo la velocità angolare del motore ωm la velocità misurata in corrispondenza del blocco 400.

Il blocco 520 è seguito dal blocco 530 che determina se la previsione di coppia Ѓnew-down-shift rientra in un intervallo impostato.

In caso affermativo, nel blocco 530 è seguito da un blocco 540 che comanda un passaggio ad una marcia inferiore unitario nella scatola del cambio per diminuire la velocità del veicolo. Questa operazione viene mantenuta mantenendo costante la velocità del motore 2. Dopo i blocchi 490 e 540, la procedura si arresta, attendendo una nuova chiamata da parte del controllore di veicolo (ad ogni tempo di ciclo ∆t).

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per controllare la velocità di un veicolo a trattore dotato di un motore a combustione interna (2) controllato da un’unità di controllo elettronica (3) che è progettata per controllare la velocità di motore e la coppia generata dal motore (2); il motore (2) è collegato alle ruote motrici attraverso un gruppo propulsore dotato di un controllore elettronico progettato per gestire un cambio marcia entro un primo numero di marce in avanti e un secondo numero di retromarce, il metodo comprendendo la fase di selezionare una modalità su strada o una modalità di lavoro; la modalità su strada comprendendo la fase di effettuare operazioni di passaggio ad una marcia superiore o passaggio ad una marcia inferiore (210, 230, 330) per controllare la velocità del veicolo e rendere la velocità più vicina ad una velocità scelta dall’utente come velocità impostata desiderata Vd; l’operazione di passaggio ad una marcia superiore e passaggio ad una marcia inferiore essendo eseguita senza controllare la velocità del motore che varia dopo il cambio marcia; la modalità di lavoro comprendendo la fase di effettuare operazioni di passaggio ad una marcia superiore o passaggio ad una marcia inferiore (540, 490) per controllare la velocità del veicolo e rendere la velocità più vicina alla velocità impostata desiderata Vd; l’operazione di passaggio ad una marcia superiore e passaggio ad una marcia inferiore essendo eseguita con una velocità di motore costante.
2. Metodo come definito nella rivendicazione 1, in cui le operazioni della modalità su strada comprendono i seguenti processi contemporanei; un primo processo comprendente: - misurare (100) la velocità al suolo Vs del veicolo e confrontare (110) la velocità misurata Vs con la velocità scelta dall’utente come velocità impostata desiderata Vd e determinare l’errore ε tra la velocità impostata Vd e la velocità misurata Vs; - comandare un passaggio ad una marcia superiore unitario (210) al controllore di trasmissione per aumentare la velocità di veicolo se l’errore ha una prima relazione rispetto a un valore limite per un tempo predeterminato Ts; - comandare un passaggio ad una marcia inferiore unitario (230) al controllore di trasmissione per diminuire la velocità di veicolo se l’errore ha una seconda relazione rispetto al valore di limite per il tempo predeterminato Ts un secondo processo comprendente: - calcolare (120) in base a detto errore ε un valore di una velocità del motore RPMS che rappresenta la velocità di motore adatta a ridurre al minimo l’errore ε e implementare (130) il valore calcolato RPMS nel motore (2); - calcolare (300) la velocità di motore RPMNEW+ che risulterebbe se venisse eseguito un passaggio ad una marcia superiore unitario; - verificare (320) se la velocità del motore calcolata RPMNEW+ è minore rispetto all’effettiva velocità del motore; - realizzare il comando di passaggio ad una marcia superiore (330) se detta fase di verifica è positiva.
3. Metodo come definito nella rivendicazione 2, in cui il secondo processo comprende inoltre le fasi di: calcolare (310) la coppia ЃNEW+ che ci si aspetta verrà prodotta dal motore (2) se venisse eseguito il passaggio ad una marcia superiore unitario; e realizzare il comando di passaggio ad una marcia superiore (330) se la coppia calcolata rientra in un intervallo di confidenza.
4. Metodo come definito in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le operazioni di modalità di lavoro comprendono quanto segue: confrontare la velocità angolare di motore effettiva misurata ωm con una velocità scelta dall’utente come velocità impostata desiderata Vd per determinare un errore di velocità; determinare (430) se l’errore di velocità non rientra in una banda morta ε e può essere considerato rilevante; verificare (440) se l’errore ha una prima o una seconda relazione rispetto ad un valore limite; se la prima relazione viene soddisfatta, calcolare (450) quale sarebbe la previsione di velocità di veicolo Vnew- up-shift se venisse eseguito un passaggio ad una marcia superiore unitario mantenendo costante la velocità del motore; verificare (460) se la previsione di velocità di veicolo Vnew-up-shift è più vicina a detta velocità impostata Vd rispetto alla velocità effettiva Vs; se il risultato di detta verifica è positivo comandare un passaggio ad una marcia superiore unitario al controllore di trasmissione per aumentare una velocità del veicolo; il passaggio ad una marcia superiore unitario viene eseguito mantenendo costante la velocità del motore (2); se la seconda relazione viene soddisfatta, calcolare (500) quale sarebbe la previsione di velocità di veicolo Vnew- down-shift se venisse eseguito un passaggio ad una marcia inferiore unitario mantenendo costante la velocità del motore; verificare (510) se la previsione di velocità del veicolo Vnew-down-shift è più vicina a detta velocità impostata Vd rispetto alla velocità effettiva Vs; se il risultato di detta verifica è positivo comandare un passaggio ad una marcia inferiore unitario al controllore di trasmissione per diminuire una velocità del veicolo; il passaggio ad una marcia inferiore unitario viene eseguito mantenendo costante la velocità del motore (2).
5. Metodo come definito nella rivendicazione 4, comprendente inoltre le fasi di: calcolare quale sarebbe la previsione di coppia Ѓnew-up- shift prodotta dal motore (2) se venisse eseguito un passaggio ad una marcia superiore unitario mantenendo costante la velocità del motore; determinare se la previsione di coppia Ѓnew-up-shift rientra in un intervallo impostato; e comandare un passaggio ad una marcia superiore unitario al controllore di trasmissione se la fase di determinazione è positiva; il metodo comprendendo inoltre le fasi di: calcolare quale sarebbe la previsione di coppia Ѓnew-down- shift prodotta dal motore (2) se venisse eseguito un passaggio ad una marcia inferiore unitario mantenendo costante la velocità del motore; determinare se la previsione di coppia Ѓnew-down-shift rientra in un intervallo impostato; comandare un passaggio ad una marcia inferiore unitario al controllore di trasmissione se la fase di determinazione è positiva.