IT202000017515A1 - Sistema di controllo per una motorizzazione idrostatica - Google Patents

Description

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce al campo tecnico del sistema di controllo per un gruppo di motorizzazione idrostatico comprendente una pompa a portata variabile primaria e un motore a portata variabile secondario, che sono collegati tra loro, in cui il sistema di controllo ? configurato per eseguire un controllo di coppia della motorizzazione idrostatica in base alla pressione fornita dalla pompa a portata variabile primaria.

STATO DELL'ARTE

La combinazione di cambi idrostatici e meccanici non solo migliora l'efficienza del sistema, ma anche l'usabilit? delle macchine mobili.

La Figura 1 illustra la soluzione di trasmissione idrostatica-meccanica secondo lo stato dell'arte.

Esistono due soluzioni principali per il controllo di tale trasmissione idrostatica.

Una prima soluzione ? il controllo di coppia secondario. L'idea di base di un tale modello ? quella di impostare la pressione ad un livello desiderato mentre la coppia ? controllata dall'angolo di rotazione del motore.

Un'altra soluzione pi? recente ? il controllo di coppia primario, pubblicato per la prima volta nel 2018 da Mutschler S, Brix N, Xiang Y "Torque Control for Mobile Machines". 11? Conferenza internazionale sull'energia fluida. Pubblicazioni RWTH, Aquisgrana, pag. 186-195. Contrariamente al controllo secondario, il regolatore di coppia primario controlla la pressione anzich? l'angolo di rotazione del motore adattando l'angolo di rotazione della pompa.

I vantaggi di questo algoritmo di controllo sono enormi. Innanzitutto, ? possibile utilizzare componenti di trasmissione standard e quindi ridurre i costi. In secondo luogo, l'angolo di rotazione della pompa ? sempre a un livello elevato che comporta una perdita di energia relativamente inferiore. In terzo luogo, un motore costante pu? essere utilizzato per questa trasmissione. In quarto luogo, la pressione nel circuito ? anche adattata al valore desiderato e quindi evita la perdita del sistema a causa di una pressione troppo elevata. Ultimo ma non meno importante, non ? necessario alcun accumulatore e quindi non vi ? alcun rischio derivante da energia immagazzinata.

Nel sistema illustrato nella figura 1, un cambio sincronizzato 103 ? installato tra un motore idraulico 102 e l'asse 104 del veicolo. Con un tale sistema di trasmissione, le macchine mobili possono avere due diversi intervalli di trasmissione, come un intervallo di coppia e un intervallo di velocit?, con un solo motore idraulico.

A causa dei costi favorevoli rispetto alle soluzioni multi-motore, l'idrostatica con cambio sincronizzato 103 domina il mercato delle macchine mobili di medie dimensioni con capacit? ad alta velocit? fino a 40 km / h.

La soluzione dello stato dell'arte ? un concetto di spostamento basato sulla velocit?. Se la velocit? ? superiore a un determinato valore, la macchina si sposter?. Al contrario, se la velocit? ? inferiore a una determinata velocit?, il veicolo si sposter?. Per evitare che la macchina si sposti continuamente in breve tempo poich? la velocit? potrebbe variare, vi sono due aree di adattamento.

La Figura 2 illustra questo concetto. Le aree tratteggiate sono le aree di adattamento. Cambiano il punto di svolta concreto. Ad esempio, se il guidatore calpesta completamente il pedale della trasmissione, il punto di cambio viene modificato a una velocit? maggiore rispetto a se il guidatore calpesta solo leggermente il pedale della trasmissione. Pertanto, la regione per il passaggio dalla prima alla seconda marcia ? compresa tra L3 e L4 e la regione per il passaggio dalla seconda alla prima marcia ? compresa tra L1 e L2. In questo esempio, l'intervallo di velocit? per lo spostamento verso l'alto ? maggiore dell'intervallo per lo spostamento verso l'alto. In particolare, il valore inferiore L3 ? superiore al valore superiore L2.

Il principale problema che si verifica in un tale sistema ? che, se viene utilizzata la funzione di cambio automatico, il trigger di cambio non ? prevedibile dal guidatore. Con l'attuale soluzione, il confine tra la guida con il massimo sforzo di trazione della seconda marcia e il cambio di marcia nella prima marcia ? vago. Questo fa s? che i conducenti abbiano forti sentimenti di insicurezza psicologica. Di conseguenza, molti driver disattivano la funzione di cambio automatico.

Un caso d'uso comune ? che il guidatore guida il veicolo in salita a bassa velocit? e desidera mantenere il massimo sforzo di trazione con la seconda marcia, poich? in questo caso un processo di scalata potrebbe causare un evento di abbassamento.

Con la soluzione attuale, il conducente deve rilasciare il pedale di guida per attivare il grilletto del cambio. Questo da un lato non soddisfa il giudizio umano. D'altra parte, la macchina non emette la coppia motrice massima con la seconda marcia prima del cambio di marcia.

Il problema che deve essere risolto dalla presente invenzione ? quello di fornire un sistema in cui il grilletto del cambio ? prevedibile e in cui vi sia una maggiore flessibilit? in modo che risulti pi? facile realizzare uno sviluppo secondario del sistema.

SOMMARIO

L'idea principale dell'invenzione ? quella di evitare un processo di cambio imprevisto e, inoltre, che il processo di cambio possa essere reso prevedibile dal conducente.

Secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un sistema di controllo per un gruppo propulsore idrostatico comprendente una pompa a portata variabile primaria e un motore a portata variabile secondario, che sono collegati tra loro, in cui detto motore a portata variabile secondario ? collegato con un sistema di trasmissione comprendente almeno un primo e un secondo stadio di cambio, in cui detto motore a portata variabile secondario pu? essere alternativamente accoppiato con detto primo stadio di cambio e detto secondo stadio di cambio, in cui il sistema di controllo ? configurato per eseguire un controllo di coppia del propulsore idrostatico in base alla pressione fornita dal pompa a portata variabile primaria; in cui il sistema di controllo ? dotato di un modulo di controllo del cambio, che ? configurato per ricevere una richiesta di cambio e valutare se la condizione di guida consente lo spostamento tra detti due stadi di cambio sulla base di almeno un segnale di sensore e per impedire uno spostamento tra detti due stadi di marcia se si valuta che non ? consentito lo spostamento.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un sistema di controllo, in cui il sistema di controllo comprende inoltre un modulo di protezione dal cambio, che ? configurato per monitorare detto almeno un segnale di sensore durante lo spostamento e per interrompere il processo di spostamento in base a detto almeno uno segnale di sensore se si valuta che il cambio non ? pi? consentito.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un sistema di controllo, in cui detto segnale di sensore ? un segnale, che fornisce informazioni su una pendenza o un cambiamento della pendenza della strada percorsa da un veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un sistema di controllo, in cui il sensore, che fornisce detto almeno un segnale del sensore ? almeno uno tra un sensore di velocit?, un sensore di rilevamento della pendenza e un sensore di coppia, che rileva una differenza tra il valore desiderato e il valore effettivo della coppia fornita dal gruppo propulsore idrostatico.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un sistema di controllo, in cui il sistema di controllo comprende inoltre un modulo di strategia di cambio semiautomatico, che ? configurato per determinare quando la richiesta di spostamento tra detti due stadi di cambio deve essere inviata a detto modulo di controllo del cambio in base alla velocit? effettiva del veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico e alll'accelerazione desiderata.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un sistema di controllo, in cui detto modulo di strategia di cambio semiautomatico comprende una funzione, che indica per quali valori della velocit? effettiva del veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico e dell'accelerazione desiderata la richiesta di cambio tra detti due stadi di cambio deve essere inviata a detto modulo di controllo del cambio.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un sistema di controllo, in cui detta accelerazione desiderata viene rilevata per mezzo di un sensore, che rileva l'inclinazione del pedale di guida del veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione, viene fornito un metodo per controllare la trasmissione idrostatica di un veicolo durante il cambio, la trasmissione idrostatica comprendente una pompa a portata variabile primaria e un motore a portata variabile secondario, che sono collegati tra loro, in cui detto motore a portata variabile secondario ? collegato con un sistema di trasmissione comprendente almeno un primo e un secondo stadio di cambio, in cui detto motore a portata variabile secondario pu? essere alternativamente accoppiato con detto primo stadio di cambio e detto secondo stadio di cambio, in cui durante detto spostamento viene preferibilmente eseguito il controllo di coppia della trasmissione idrostatica basato sulla pressione fornita dalla pompa a portata variabile primaria; in cui il metodo comprende le seguenti fasi:

a) ricevere una richiesta di cambio;

b) ricevere un segnale da un sensore che rileva una condizione di guida del veicolo;

c) valutare se la condizione di guida consente lo spostamento tra detti due stadi di marcia;

d) prevenire lo spostamento tra detti due stadi di marcia se in detto passaggio c) si valuta che il cambio non ? consentito.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un metodo, in cui in detta fase b) il segnale ? un segnale, che fornisce informazioni su una pendenza o un cambiamento della pendenza della strada percorsa dal veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione ? previsto un metodo, in cui detto metodo comprende inoltre le seguenti fasi:

e) se in detto passaggio c) ? stato valutato che il cambio si pu? verificare, monitorare continuamente durante il processo di cambio se la condizione di guida consente ancora il cambio tra detti due stadi di cambio;

f) interrompere il processo di cambio se in detto passaggio e) si valuta che non ? pi? possibile effettuare il cambio.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

La presente invenzione ? descritta con riferimento alle figure allegate in cui gli stessi numeri di riferimento si riferiscono alle stesse parti e / o a parti simili e / o alle parti corrispondenti del sistema. Nelle figure:

La figura 1 mostra schematicamente un gruppo propulsore idrostatico secondo lo stato dell'arte;

La figura 2 mostra un sistema di gestione del cambio basato sulla velocit? secondo lo stato dell'arte;

La figura 3 mostra un sistema di controllo per una trasmissione idrostatica secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

La Figura 4 mostra un modulo di strategia di cambio semiautomatico secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Di seguito, la presente invenzione ? descritta con riferimento a forme di realizzazione particolari come mostrato nelle figure allegate. Tuttavia, la presente invenzione non ? limitata alle particolari forme di realizzazione descritte nella seguente descrizione dettagliata e mostrate nelle figure, ma piuttosto le forme di realizzazione descritte semplicemente esemplificano diversi aspetti della presente invenzione, il cui ambito ? definito dalle rivendicazioni.

Ulteriori modifiche e varianti della presente invenzione saranno chiare per il tecnico del ramo. La presente descrizione deve quindi essere considerata come comprendente tutte le suddette modifiche e / o variazioni della presente invenzione, il cui ambito ? definito dalle rivendicazioni.

La Figura 3 mostra un sistema di controllo per un gruppo propulsore idrostatico secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

Il sistema di controllo presentato nella seguente descrizione pu? essere applicato in una trasmissione idrostatica come quella illustrata nella Figura 1 e che ? stata descritta in dettaglio nella seconda sezione di questa domanda di brevetto.

Il sistema di controllo della presente domanda di brevetto ? configurato per eseguire un controllo di coppia del propulsore idrostatico 1000 in base alla pressione fornita dalla pompa a portata variabile primaria 101, che ? la stessa del controllo di coppia primario, che ? stato descritto in dettaglio nella seconda sezione di questa domanda di brevetto.

Il sistema di controllo comprende il modulo di strategia di spostamento 10. Il modulo di strategia di spostamento 10 comprende un modulo di strategia di spostamento manuale 11, un modulo di strategia di spostamento automatico 12 e un modulo di strategia di spostamento semiautomatico 13.

Pertanto, sulla base di una richiesta di cambio automatico, semi-automatica o manuale, viene inviato un segnale di richiesta di cambio al modulo di controllo del cambio 20, che valuta (giudica) se le condizioni di guida del veicolo consentono il cambio in base ad almeno una segnale del sensore e impedisce uno spostamento se si valuta che non ? consentito lo spostamento.

Il segnale del sensore ? un segnale, che fornisce informazioni su una pendenza o un cambiamento della pendenza della strada percorsa da un veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico.

Pertanto, il segnale del sensore pu? essere un segnale che indica la pendenza della strada percorsa. Un'altra possibilit? ? combinare un tale sensore con un sensore di velocit?. In questo modo, a un veicolo che guida in salita a bassa velocit? viene impedito di arretrare a causa del cambio.

Un altro tipo di sensore, che pu? essere utilizzato per un tale ambito, ? un sensore di coppia, che rileva una differenza tra il valore desiderato e il valore effettivo della coppia fornita dalla catena cinematica idrostatica 1000.

Pertanto, ? chiaro che la presente invenzione non ? limitata a un particolare tipo di sensore e che molti diversi tipi di sensori possono essere utilizzati per giudicare se le condizioni di guida del veicolo consentono il cambio.

Il sistema di controllo comprende inoltre un modulo di protezione dal cambio 30, che ? configurato per monitorare il segnale del sensore durante lo spostamento e per interrompere il processo di cambio in base al segnale ricevuto dal sensore se si valuta che il cambio non ? pi? consentito.

Il modulo di controllo del cambio 20 rifiuta il trigger del cambio non saggio in base al segnale del sensore, mentre il modulo di protezione del cambio 30 interrompe il processo di cambio quando la situazione non ? pi? adatta per il cambio. La differenza di entrambi i moduli si basa sul fatto che il processo di cambio ha bisogno di circa un secondo e la situazione pu? cambiare entro questo secondo.

La Figura 4 mostra un esempio di una logica operativa del modulo di strategia di cambio semiautomatico 13 Il modulo di strategia di cambio semi-automatico 13 ? configurato per determinare quando la richiesta di cambio tra marce deve essere inviata a detto modulo di controllo del cambio 20 in base all'effettiva velocit? del veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico 1000 e sull'accelerazione desiderata.

Il motivo per cui viene presa in considerazione l'accelerazione desiderata ? che, se il guidatore calpesta completamente il pedale di guida, c'? il desiderio di accelerare il pi? rapidamente possibile e raggiungere una velocit? pi? elevata rispetto a una situazione in cui il guidatore calpesta solo leggermente pedale di guida.

Il modulo di strategia di cambio semi-automatico 13 comprende una funzione, che indica per quali valori della velocit? effettiva del veicolo e dell'accelerazione desiderata la richiesta di cambio deve essere inviata a detto modulo di controllo del cambio 20.

Come mostrato nella figura 4, con una strategia di spostamento semiautomatica, ci sono due regioni 1, 2 in cui il modulo di strategia di spostamento 10 invier? la richiesta di spostamento. Al di fuori di queste due regioni, ad esempio nel punto in cui si trova il cerchio, la macchina manterr? la sua marcia attuale. Applicando questa strategia, il guidatore pu? facilmente operare tra la massima coppia motrice con la seconda marcia o il cambio verso il basso fino alla prima marcia poich? c'? un ampio spazio di errore tra loro che causa una sicurezza psicologica molto migliore.

La linea tratteggiata mostra il bordo per raggiungere una coppia motrice massima con la seconda marcia. Oltre questa linea tratteggiata, ad esempio nel punto in cui si trova il pentagono, il veicolo pu? comunque erogare la coppia motrice massima con la seconda marcia. Inoltre, il gestore di potenza limita la richiesta di potenza dalla soluzione di trasmissione. Pertanto, non si verificano ulteriori perdite di energia.

Selezionando opportunamente la regione 1 nella figura, il conducente pu? avere un'esperienza utente eccellente poich? il veicolo cambia marcia solo quando il conducente preme a fondo il pedale di guida. In caso contrario, il veicolo mantiene la seconda marcia e genera la coppia motrice massima della seconda marcia.

Poich? il guidatore usa il pedale del cambio per scalare facendo un passo completo, la pressione nel circuito chiuso durante il cambio ? pi? alta. Pertanto, il motore idraulico ruota pi? velocemente in modo che il processo di cambio sia pi? breve.

In un esempio particolare della presente invenzione l'accelerazione desiderata viene rilevata per mezzo di un sensore, che rileva l'inclinazione del pedale di guida del veicolo. Tuttavia, la presente invenzione non ? limitata a questo esempio particolare. Un'altra possibilit? ? rappresentata dall'utilizzo di un rilevamento di un joystick utilizzato dal conducente o un fondo.

Mentre la presente invenzione ? stata descritta con riferimento alle forme di realizzazione sopra descritte, ? chiaro per la persona esperta che ? possibile realizzare diverse modifiche, variazioni e miglioramenti della presente invenzione alla luce dell'insegnamento sopra descritto e nell'ambito delle rivendicazioni allegate senza allontanarsi dallo spirito e dall'ambito di protezione dell'invenzione.

Ad esempio, anche se il sistema di trasmissione 103 del gruppo propulsore idrostatico 1000 comprende solo due stadi di cambio, ? chiaro che l'invenzione funziona anche con sistemi di trasmissione, che comprendono pi? di due stadi di cambio.

Inoltre, quelle aree in cui si ritiene che quelle di ordinaria esperienza nell'arte non siano note nel presente documento al fine di non oscurare inutilmente l'invenzione descritta.

Di conseguenza, l'invenzione non deve essere limitata dalle specifiche forme di realizzazione illustrative, ma solo dall'ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Sistema di controllo per un gruppo propulsore idrostatico (1000) comprendente una pompa a portata variabile primaria (101) e un motore a portata variabile secondario (102), che sono collegati tra loro, in cui detto motore a portata variabile secondario (102) ? collegato con un sistema di trasmissione (103) comprendente almeno un primo e un secondo stadio di marcia,

in cui detto motore a portata variabile secondario (102) pu? essere alternativamente accoppiato con detto primo stadio di marcia e detto secondo stadio di marcia,

in cui il sistema di controllo ? configurato per eseguire un controllo di coppia del propulsore idrostatico (1000) in base alla pressione fornita dalla pompa a portata variabile primaria (101);

detto sistema di controllo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere

un modulo di controllo del cambio (20) che ? configurato per ricevere una richiesta di cambio e valutare se la condizione di guida consente il cambio tra dette due marce sulla base di almeno un segnale di un sensore e per impedire uno spostamento tra detti due stadi di marcia se si valuta che il cambio non ? permesso.

2. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di controllo comprende inoltre un modulo di protezione dal cambio (30), che ? configurato per monitorare detto almeno un segnale di sensore durante il cambio e per interrompere il processo di cambio in base a detto almeno un segnale di sensore se si valuta che il cambio non ? pi? consentito.

3. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, in cui detto segnale di un sensore ? un segnale che fornisce informazioni su una pendenza o un cambiamento della pendenza della strada percorsa da un veicolo su cui detto propulsore idrostatico (1000) ? installato.

4. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 3, in cui il sensore, che fornisce detto almeno un segnale di sensore ? almeno uno tra un sensore di velocit?, un sensore di rilevamento della pendenza e un sensore di coppia, che rileva una differenza tra il valore desiderato e il valore effettivo della coppia fornita dal gruppo propulsore idrostatico (1000).

5. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il sistema di controllo comprende inoltre un modulo di strategia del cambio semiautomatico (13), che ? configurato per determinare quando la richiesta di spostamento tra detti due stadi di marcia deve essere inviata a detto modulo di controllo del cambio (20) in base alla velocit? effettiva del veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico (1000) e alla accelerazione desiderata.

6. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 5, in cui detto modulo di strategia di cambio semiautomatico (13) comprende una funzione, che indica per quali valori della velocit? effettiva del veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico (1000) e dell'accelerazione desiderata la richiesta di cambio tra detti due stadi di cambio deve essere inviata a detto modulo di controllo del cambio (20).

7. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5 o 6, in cui detta accelerazione desiderata viene rilevata per mezzo di un sensore, che rileva l'inclinazione del pedale di guida del veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico (1000).

8. Metodo per controllare la trasmissione idrostatica (1000) di un veicolo durante il cambio, la trasmissione idrostatica (1000) comprendente una pompa a portata variabile primaria (101) e un motore a portata variabile secondario (102), che sono collegati tra loro, in cui detto motore a portata variabile secondario (102) ? collegato con un sistema di trasmissione (103) comprendente almeno un primo e un secondo stadio di marcia, in cui detto motore a portata variabile secondario (102) pu? essere alternativamente accoppiato con detto primo stadio di marcia e detto secondo stadio di marcia,

in cui il metodo comprende le seguenti fasi:

a) ricevere una richiesta di cambio;

b) ricevere un segnale da un sensore che rileva una condizione di guida del veicolo; c) valutare se la condizione di guida consente lo spostamento tra detti due stadi di marcia;

d) prevenire lo spostamento tra detti due stadi di marcia se in detto passaggio c) si valuta che il cambio non ? consentito.

9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui in detta fase b) il segnale ? un segnale che fornisce informazioni su una pendenza o un cambiamento della pendenza della strada percorsa dal veicolo su cui ? installato detto gruppo propulsore idrostatico (1000).

10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 o 9, in cui detto metodo comprende inoltre le seguenti fasi:

e) se in detto passaggio c) ? stato valutato che il cambio si pu? verificare, monitorare continuamente durante il processo di cambio se la condizione di guida consente ancora il cambio tra detti due stadi di cambio;

f) interrompere il processo di cambio se in detto passaggio e) si valuta che il cambio non ? pi? consentito.