IT202100015851A1

IT202100015851A1 - Apparato e procedimento per controllare un assieme di trazione

Info

Publication number: IT202100015851A1
Application number: IT102021000015851A
Authority: IT
Inventors: Christopher Harrison; Stefano Varisco
Original assignee: Ferrari Spa
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-12-17
Also published as: JP2023001072A; CN115489333A; EP4105630A1; US20220402372A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?APPARATO E PROCEDIMENTO PER CONTROLLARE UN ASSIEME DI TRAZIONE?

SETTORE DELLA TECNICA

L?invenzione ? relativa ad un apparato ed un procedimento per controllare un assieme di trazione di un veicolo.

ARTE ANTERIORE

Notoriamente, la trazione dei veicoli avviene mediante assiemi di trazione che includono ciascuno un assale ed una coppia di mozzi ruota portati in modo girevole intorno ai propri assi dall?assale. I mozzi ruota portano a loro volta gli pneumatici in posizione fissa.

L?assale ed i mozzi ruoti sono condotti in rotazione mediante almeno un motore facente parte dell?assieme di trazione. In alcuni casi, il motore ? un motogeneratore elettrico, il quale pu? essere portato in posizione fissa dall?assale o persino da un mozzo ruota.

Inoltre, ciascun assieme di trazione include anche una sospensione che accoppia i mozzi ruota al telaio del veicolo in modo mobile o sospeso lungo pi? direzioni.

Pi? precisamente, il movimento permesso ai mozzi ruota pu? generalmente essere espresso mediante due componenti di moto, di cui una ? diretta longitudinalmente, ossia orizzontalmente lungo la direzione di avanzamento del veicolo, e l?altra ? diretta verticalmente.

La sospensione pu? essere progettata per essere pi? o meno cedevole elasticamente secondo le direzioni delle componenti di moto, in base al tipo di veicolo.

Inoltre, la sospensione solitamente comprende dispositivi ammortizzatori per smorzare le componenti di moto.

Quindi, i mozzi ruota soggetti a sollecitazioni per via del contatto tra penumatici e strada rispondono dinamicamente alle medesime sollecitazioni muovendosi secondo le suddette direzioni in funzione delle caratteristiche della sospensione, ossia in base alla sua rigidezza ed alla configurazione dei dispositivi ammortizzatori.

La risposta dinamica dei mozzi ruota ? dunque una funzione fissa delle sollecitazioni, in base alle condizioni di progetto del veicolo. Ad esempio, la funzione pu? essere descritta o rappresentata tramite un modello matematico dinamico approssimato, pi? precisamente linearizzato. In quest?ultimo caso, la funzione pu? essere anche espressa in un dominio delle frequenze tramite una corrispondente funzione di trasferimento.

In generale, ? sentita l?esigenza di poter regolare la risposta dinamica dei mozzi ruota alle sollecitazioni durante la marcia del veicolo.

Inoltre, ? pure sentita l?esigenza di regolare la risposta dinamica in modo conveniente da un punto di vista energetico, nonch? in modo semplice.

Pi? specificatamente, ? sentita l?esigenza di regolare la risposta dinamica senza modificare la configurazione della sospensione.

Uno scopo dell?invenzione ? quello di soddisfare almeno una delle esigenze sopra esposte.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Lo scopo ? raggiunto da un apparato ed un procedimento per controllare un assieme di trazione come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati nei quali:

- la figura 1 illustra un assieme di trazione di un veicolo comprendente un apparato secondo una particolare forma di attuazione dell?invenzione,

- la figura 2 ? una vista laterale dell?assieme della figura 1,

- la figura 3 ? un diagramma a blocchi che illustra fasi di un procedimento secondo una particolare forma di attuazione dell?invenzione, e

- la figura 4 ? un diagramma a blocchi che illustra uno schema di controllo secondo il procedimento della figura 3.

FORME DI ATTUAZIONE DELL?INVENZIONE

In figura 1, il numero di riferimento 1 ? usato per indicare, nel suo complesso, un veicolo.

Il veicolo 1 comprende un assieme di trazione 2, il quale a sua volta comprende:

- un telaio (non illustrato)

- un?unit? mozzo ruota 3,

- una sospensione 4 che accoppia l?unit? mozzo ruota 3 ad una porzione del telaio,

- un assale di trazione 5 accoppiato all?unit? mozzo ruota 3, ed

- un motogeneratore elettrico 6.

L?assale 5 si estende sostanzialmente lungo un asse H, in particolare ortogonale alla direzione di avanzamento del veicolo 1,

Pi? in dettaglio, l?assale 5 comprende una porzione 8 fissa rispetto al telaio ed un semiasse 9 supportato in modo girevole dalla porzione 8 ed accoppiato all?unit? mozzo ruota 3. Ad esempio, la porzione 8 alloggia una trasmissione di tipo noto e non illustrata, a cui il semiasse 9 ? accoppiato. e da cui riceve il moto rotatorio.

D?altra parte, come illustrato in figura 2, l?unit? mozzo ruota 3 comprende una gabbia esterna 10 ed un mozzo 11 supportato dalla gabbia 10 in modo girevole intorno ad un asse K orizzontale e trasversale ad una direzione di avanzamento del veicolo 1. In particolare, la gabbia esterna 10 porta un dispositivo frenante 13 di tipo noto. Il mozzo 11 porta nello specifico una ruota 14 del veicolo 1 in posizione fissa. La ruota 14 ? disposta a contatto con la strada.

Il semiasse 9 ? collegato all?unit? mozzo ruota 3 ed ? configurato per condurre in rotazione il mozzo 11 e quindi nello specifico la ruota 14, cos? realizzando un avanzamento del veicolo 1; pi? precisamente il semiasse 9 comprende un albero 12 ed un dispositivo di giunzione, ad esempio di tipo noto, che accoppia l?albero 12 al mozzo 11. Il dispositivo di giunzione ? configurato per trasmettere una coppia sull?albero 12 al mozzo 11 intorno all?asse K.

L?unit? mozzo ruota 3 ha un centro definito da un punto O dell?asse K. La coppia trasmessa al mozzo 11 agisce intorno all?asse K ed al punto O.

Il motogeneratore 6 comprende un involucro 16 portato dall?assale 5, pi? precisamente dalla porzione 8 in posizione fissa.

L?involucro 16 contiene uno statore ed un rotore del motogeneratore 6. Il rotore ? accoppiato all?assale 5, pi? in dettaglio al semiasse 9, tramite la trasmissione alloggiata dalla porzione 8. La trasmissione ? parte dell?assieme di trazione 2 ed ? configurata per trasmettere una coppia del rotore all?assale 5, il quale a sua volta trasmette la coppia all?unit? mozzo ruota 3. Pi? precisamente, la trasmissione trasmette la coppia del rotore al semiasse 9, il quale a sua volta trasmette la coppia al mozzo 11.

In questo modo, il motogeneratore 6 ? controllabile per fornire una coppia T all?unit? mozzo ruota 3. La coppia pu? essere positiva, ossia una coppia di trazione quando il motogeneratore 6 funziona da motore, ovvero negativa, ossia una coppia che si oppone all?avanzamento del veicolo 1 quando il motogeneratore 6 funziona da generatore.

L?assieme di trazione 2 comprende inoltre un dispositivo di accumulo di energia elettrica 15, come ad esempio una batteria. Il motogeneratore 6 ? collegato al dispositivo di accumulo 15 per prelevare energia elettrica quando funziona da motore e per stoccare energia elettrica quando funziona da generatore. Nello specifico, il dispositivo di accumulo 15 ? portato in posizione fissa dal telaio.

Secondo una forma di attuazione alternativa non illustrata, il motogeneratore 6 ? portato dall?unit? mozzo ruota 3, pi? precisamente dalla gabbia 10 in posizione fissa. In questo caso, il dispositivo di trasmissione ? configurato per trasmettere la coppia del rotore all?unit? mozzo ruota 3, pi? in dettaglio al mozzo 11, preferibilmente in via diretta, cio? senza necessariamente passare dall?assale 5.

La sospensione 4 ha un?architettura di tipo noto e comprende in particolare un dispositivo di smorzamento 17 tra il telaio e l?unit? mozzo ruota 3, pi? in dettaglio tra il telaio e la gabbia 10. Il dispositivo di smorzamento 17 comprende un ammortizzatore che si estende lungo un asse J sghembo rispetto all?asse K ed avente almeno una componente in verticale. L?ammortizzatore ha due estremit? opposte lungo l?asse J rispettivamente accoppiate al telaio ed all?unit? mozzo ruota 3, in particolare alla gabbia 10. Convenientemente, il dispositivo di smorzamento 17 comprende anche un elemento elastico 18 per sospendere elasticamente l?unit? mozzo ruota 3 rispetto al telaio, ad esempio una molla cilindrica o conica intorno all?asse J.

Durante il funzionamento dell?assieme di trazione 2, la ruota 14 ? a contatto con la strada per cui riceve una sollecitazione, ad esempio dovuta ad un ostacolo disposto dinnanzi alla ruota 14, quale un dosso artificiale. Tale sollecitazione pu? essere scomposta idealmente in una forza Fx diretta lungo la direzione di avanzamento del veicolo 1 ed una forza Fz diretta verticalmente verso l?alto. La forza Fx causa una coppia M intorno all?asse K ed al punto O. Tale coppia M ? pari alla forza Fx per un braccio definito dal raggio della ruota 14.

La coppia T fornita dal motogeneratore 6 si scarica sulla strada attraverso la ruota 14, cos? generando forze che si sommano algebricamente alle forze Fx, Fz. Pertanto, due forze risultanti Fx? e Fz? saranno ottenute in funzione almeno della coppia T (specialmente del suo segno), della conformazione della strada e delle condizioni operative dalla ruota 14.

L?unit? mozzo ruota 3 ed in particolare il punto O hanno una risposta dinamica alle forze Fx? e Fz?, influenzate dal modulo e dal segno della coppia T.

La risposta dinamica ? esprimibile in termini di un vettore accelerazione o accelerazione lineare, ovvero anche soltanto una componente di accelerazione lineare, la quale definisce comunque un?accelerazione lineare. L?accelerazione lineare corrisponde alle forze Fx? e Fz?, o anche solamente alla forza Fx?, in funzione dell?architettura della sospensione 4, in particolare secondo corrispondenti equazioni di Eulero-Lagrange.

L?accelerazione lineare pu? essere scomposta idealmente in una pluralit? di componenti di accelerazione lineare; in particolare, l?accelerazione lineare ha almeno una componente longitudinale Ax, ossia diretta orizzontalmente lungo la direzione di avanzamento del veicolo 1. Inoltre, anche una componente Aj lungo l?asse J pu? essere presente, in base all?architettura della sospensione 4.

Il veicolo 1 comprende un apparato per controllare l?assieme di trazione 2. L?apparato comprende un?unit? di controllo ECU programmata per implementare un procedimento di controllo dell?assieme di trazione 2.

L?unit? di controllo ECU ? collegata al motogeneratore 6 ed ? configurata per controllare quest?ultimo, in particolare per controllare la coppia fornita dallo stesso all?unit? mozzo ruota 3. Alternativamente, l?unit? di controllo ECU potrebbe anche controllare la velocit? angolare del rotore, cos? controllando indirettamente la coppia secondo la caratteristica meccanica del motogeneratore 6 (curva coppia-velocit? o potenza-velocit?).

L?unit? di controllo ECU memorizza un modello matematico che associa una prima grandezza indicativa della coppia T, ad esempio la stessa coppia T o una corrispondente grandezza elettrica (e.g. tensione o corrente), ad una seconda grandezza indicativa di un?accelerazione lineare di un punto dell?unit? mozzo ruota 3, in particolare del punto O, ad esempio considerato come facente parte della gabbia 10.

La seconda grandezza, la quale potrebbe anche essere direttamente l?accelerazione lineare, ? misurabile ad esempio tramite un trasduttore T1, in particolare accoppiato all?unit? mozzo ruota 3, pi? nello specifico alla gabbia 10. Altrimenti, la seconda grandezza potrebbe essere stimata dall?unit? di controllo ECU a partire da altre grandezze misurate, ad esempio da una velocit? del punto, secondo un ulteriore modello o legge fisica memorizzata dall?unit? di controllo ECU. Ad esempio, la stima pu? avvenire tramite un osservatore deterministico o stocastico.

Nello specifico, l?assieme di trazione 2 comprende il trasduttore T1, il quale ? ad esempio un accelerometro o eventualmente un?unit? di misurazione inerziale. Pi? nello specifico, il trasduttore T1 ? direttamente attaccato alla gabbia 10.

Il trasduttore T1 ? configurato per rilevare la seconda grandezza, ad esempio una grandezza elettrica quale una corrente o una tensione, e per generare un segnale S1 relativo alla seconda grandezza. Il segnale S1 ?, in altre parole, un segnale indicativo, nella fattispecie misurato della seconda grandezza.

L?unit? di controllo ECU ? configurata per acquisire il segnale S1, il quale potrebbe anche non essere direttamente misurato tramite il trasduttore T1 ma stimato, come precedentemente spiegato.

In ogni caso, in vista di quanto sopra, la seconda grandezza costituisce convenzionalmente un?uscita del summenzionato modello matematico.

Senza alcuna perdita di generalit?, la seguente descrizione far? riferimento ad un?accelerazione lineare costituita dalla sola componente longitudinale Ax, sebbene i seguenti insegnamenti possano essere applicati in modo analogo rispetto ad una qualsiasi componente di accelerazione laterale o una qualsiasi combinazione di componenti di accelerazione laterale, ossia un qualsiasi vettore di accelerazione laterale. In particolare, la componente longitudinale Ax pu? essere concettualmente sostituita dalla componente Aj, ad esempio.

Pertanto, la seconda grandezza ? nello specifico indicativa della componente longitudinale Ax.

Il modello matematico memorizzato dall?unit? di controllo ECU ? un modello dinamico, ossia nella variabile indipendente tempo, ad esempio esprimibile nello spazio degli stati, nello specifico secondo le seguenti equazioni di stato e di uscita:

ove definiscono le matrici del modello, i cui elementi sono costanti nel tempo e dipendenti dall?architettura della sospensione 4. sono rispettivamente lo stato, l?ingresso, e l?uscita del modello, tutti in funzione del tempo. Preferibilmente, la matrice ? ? una matrice nulla.

Nello specifico, l?ingresso, altres? detto controllo ? definito dalla prima grandezza, in particolare la coppia T. Come accennato precedentemente, l?uscita ? definita dalla seconda grandezza, in particolare l?accelerazione lineare Ax.

In particolare, lo stato comprende la seconda grandezza (accelerazione lineare Ax). Pi? in particolare, lo stato comprende la seconda grandezza ed il suo integrale nel tempo (velocit? lineare Vx). In altre parole, lo stato comprende una terza grandezza indicativa di una velocit? lineare del punto dell?unit? mozzo ruota 3.

Il modello matematico potrebbe essere diverso da quello espresso nello spazio degli stati. Ad esempio, il modello potrebbe essere espresso in un dominio delle frequenze, ad esempio tramite una funzione di trasferimento nel caso lineare. In ogni caso, il modello matematico pu? essere fornito all?unit? di controllo ECU in diversi modi; ad esempio, il modello matematico pu? essere un modello teorico in base alla conoscenza della architettura della sospensione 4 o anche un modello identificato a partire da dati sperimentali, ad esempio mediante tecniche note di identificazione di modelli.

Il modello matematico potrebbe anche includere una modellazione di rumori e disturbi dovuti al contatto ruota strada.

L?unit? di controllo ECU ? configurata per determinare un segnale obiettivo S2 della prima grandezza, ossia dell?ingresso o controllo, tramite il modello matematico in base al segnale S1. Poich? il segnale S2 ? della prima grandezza, lo stesso segnale S2 ? indicativo della coppia T. Inoltre, il segnale S2 ? determinato in modo tale che la coppia T indicata comporti almeno una diminuzione di una differenza tra la seconda grandezza ed un riferimento.

Qui, nello specifico, il riferimento ? uno scalare o un vettore nullo, per cui la coppia T indicata ? tale da provocare una diminuzione del modulo dell?accelerazione lineare. Altrimenti, il riferimento potrebbe essere costruito in base ad una accelerazione lineare desiderata, ossia una risposta dinamica desiderata dell?unit? mozzo ruota 3. In questo caso, lo stato ? potrebbe convenientemente comprendere la differenza tra l?accelerazione lineare Ax ed il riferimento, piuttosto che l?accelerazione lineare Ax di per s?. Preferibilmente, il riferimento ? memorizzato nell?unit? di controllo ECU.

Per chiarezza, in questa descrizione, il termine ?segnale obiettivo? include il concetto di ?set-point? in lingua inglese.

Quindi, in altre parole, l?unit? di controllo ECU utilizza il legame memorizzato o comunque acquisito tra la prima e la seconda grandezza per individuare un segnale nel tempo (il segnale S2) che avvicini la risposta dinamica dell?unit? mozzo ruota 3 ad un comportamento desiderato, possibilmente vantaggioso per l?efficienza della sospensione 4 e/o per la confortevolezza di un guidatore del veicolo 1.

Preferibilmente, il segnale S2 ? determinato per un orizzonte temporale o intervallo di tempo finito.

In questo modo, l?unit? di controllo ECU controlla il motogeneratore 6 secondo il segnale S2 determinato. In particolare, l?unit? di controllo ECU controlla il motogeneratore 6 in anello aperto comandando il motogeneratore 6 direttamente con il segnale S2. Altrimenti, anche un controllo in anello chiuso ? possibile utilizzando il segnale S2 come un riferimento da comparare con un segnale di retroazione della prima grandezza.

Se il segnale S2 ? indicativo di una successione temporale di valori di coppia T negativi, il motogeneratore 6 verr? controllato da generatore, per cui un quantitativo di energia elettrica verr? vantaggiosamente rigenerata e nello specifico stoccata nel dispositivo di accumulo 15. Viceversa, se il segnale S2 indica una successione temporale di valori di coppia T positivi, il motogeneratore 6 verr? controllato da motore, per cui un quantitativo di energia elettrica verr? spesa e nello specifico prelevata dal dispositivo di accumulo 15.

Opzionalmente, l?unit? di controllo ECU ? configurata per verificare preliminarmente, ossia prima di eseguire il controllo del motogeneratore 6 con il segnale S2, se la differenza prevista tra l?energia elettrica rigenerata e spesa nell?intervallo di tempo del segnale S2 ? negativa. In questo caso, preferibilmente, l?unit? di controllo ECU non esegue il controllo del motogeneratore 6 oppure ridetermina un segnale S2 tale che la differenza prevista sia nulla o addirittura positiva.

Preferibilmente, l?unit? di controllo ECU pu? determinare il segnale S2 subordinatamente al soddisfacimento di un vincolo, per cui la stessa differenza prevista sia nulla o positiva. Ci? pu? avvenire direttamente, ossia senza la fase preliminare di verifica.

Ad esempio, il soddisfacimento del vincolo pu? essere imposto definendo in modo appropriato o ridefinendo, nel caso della fase preliminare di verifica, il suddetto riferimento. Altrimenti, come risulter? pi? chiaro nel seguito, il soddisfacimento del vincolo cos? formulato pu? poi essere imposto in molteplici modi noti al tecnico del ramo, sebbene l?idea della formulazione stessa del vincolo non sia banale, rispetto allo stato della tecnica.

La determinazione del segnale S2 pu? avvenire in molti modi specifici e pu? persino non essere necessariamente ottimale, ossia ottenuta mediante un procedimento di ottimizzazione numerica parametrica. Infatti, nel caso di un modello matematico molto semplice, il segnale S2 potrebbe essere determinato persino analiticamente oppure utilizzando metodi euristici, purch? il segnale S2 determinato indichi una coppia T sufficiente per ottenere causalmente una diminuzione della differenza tra la seconda grandezza ed il riferimento.

Nello specifico, il segnale S2 ? determinato risolvendo un problema di controllo ottimo basato sul modello matematico e su una minimizzazione di una funzione di costo, ove la funzione di costo ? crescente con il modulo della differenza tra la seconda grandezza ed il riferimento.

Pi? nello specifico, la funzione di costo comprende un primo contributo di costo o addendo crescente con il detto modulo.

Per esempio, assumendo d?ora in avanti che il riferimento sia nullo (l?estensione al caso con riferimento non nullo ? derivabile direttamente senza ambiguit?), il primo contributo di costo potrebbe essere definito da un integrale nel tempo della seconda grandezza (accelerazione lineare Ax) al quadrato, oppure la radice quadrata di una media della seconda grandezza al quadrato, e simili.

In particolare, la funzione di costo ? crescente almeno o solamente per valori della prima grandezza che corrispondono o indicano valori positivi della coppia T. Ci? potrebbe avvenire anche indipendentemente dall?esistenza del primo contributo.

Pi? in particolare, la funzione di costo comprende un secondo contributo di costo o addendo crescente con i detti valori della prima grandezza. Ad esempio, la funzione di costo potrebbe comprendere un integrale nel tempo della prima grandezza moltiplicata per una funzione segno, la quale ? nulla per valori della prima grandezza corrispondenti a valori negativi della coppia T.

Pi? in generale, la funzione di costo pu? comprendere una pluralit? di contributi di costo. Preferibilmente, la funzione di costo comprende una somma pesata dei contributi di costo. In altre parole, ciascun contributo di costo ? moltiplicato per un relativo peso e poi sommato agli altri contributi di costo moltiplicati per i corrispondenti pesi.

Preferibilmente, il problema di controllo ottimo definisce un problema quadratico lineare (problema LQ), per cui la risoluzione del problema di controllo ottimo ? fornita da un regolatore quadratico lineare (LQR). Qui, il modello matematico memorizzato dall?unit? di controllo ECU ? chiaramente lineare o linearizzato.

In questo caso, la funzione di costo ? ad esempio:

ove e sono gli estremi dell?intervallo di tempo finito, e ove sono le matrici del regolatore. indica la funzione di costo. Le matrici possono essere sintonizzate in modo appropriato, ad esempio a partire da simulazioni del modello o da dati sperimentali.

La soluzione ottima del problema quadratico lineare ? ben nota e non necessita di essere descritta nel dettaglio. Eventualmente, il problema quadratico lineare pu? anche essere definito per un tempo indefinito.

Preferibilmente, l?unit? di controllo ECU ? configurata per filtrare un contributo in frequenza del segnale S1, prima di determinare il segnale S2 o durante la determinazione dello stesso. L?unit? di controllo ECU filtra, ossia attenua il contributo in frequenza che ? al di fuori di una data banda di frequenza, in particolare oltre 5 Hz. Pi? nello specifico, la banda di frequenza ? quella tra 8 Hz e 20 Hz, convenientemente tra 10 Hz e 15 Hz.

Il filtraggio pu? avvenire in diversi modi. Ad esempio, l?unit? di controllo ECU pu? applicare un filtro passabanda direttamente al segnale S1.

Pi? convenientemente, il filtraggio pu? avvenire indirettamente con un?operazione di modellatura in frequenza del problema di controllo ottimo. Infatti, la funzione di costo pu? essere definita nel dominio delle frequenze, ovvero trasformata ad esempio tramite la trasformata di Fourier.

Cos?, almeno uno dei pesi relativi ai contributi di costo pu? essere funzione della frequenza, cos? definendo un filtro per il corrispondente contributo.

Chiaramente, in questo caso, il filtro dovrebbe convenientemente attenuare il contributo in frequenza nella succitata banda di frequenza, allo scopo di penalizzare in termini di costo il contributo in frequenza che ? al di fuori della banda stessa.

Nella fattispecie del problema lineare quadratico, la funzione di costo ? equivalentemente trasformata nel dominio delle frequenze come segue, secondo il noto teorema di Parseval:

ove i rispettivi prodotti di e con le loro trasposte forniscono le matrici e rispettivamente. Pertanto,

ed definiscono rispettivi filtri opportunamente sintonizzabili.

La soluzione ottima del problema lineare quadratico, in questo caso modellato in frequenza, ? altrettanto ben nota e non necessita di essere descritta nel dettaglio.

Tornando nel merito della possibilit? di introdurre il vincolo sulla differenza tra energia elettrica spesa e rigenerata, tale vincolo pu? essere introdotto vincolando il problema di controllo ottimo.

In particolare, la minimizzazione della funzione di costo pu? essere soggetta al vincolo per cui la differenza tra l?energia spesa e l?energia rigenerata dal motogeneratore 6 nell?intervallo di tempo del segnale S2 sia maggiore o uguale a zero.

Il vincolo, la quale ? una funzione della coppia T e perci? dell?ingresso del modello matematico, pu? essere direttamente integrato nella funzione di costo mediante moltiplicatori di Lagrange, ad esempio.

Il legame tra la coppia T e l?energia elettrica ? in particolare definito da un modello matematico del motogeneratore 6, ad esempio memorizzato nell?unit? di controllo ECU. Tale modello matematico ? generalmente noto o comunque ricavabile mediante identificazione da dati sperimentali.

Riassumendo, il procedimento eseguito dall?unit? di controllo ECU comprende le fasi di

a) fornire il modello matematico che associa la prima grandezza alla seconda grandezza,

b) acquisire il segnale S1 indicativo della seconda grandezza,

c) determinare il segnale obiettivo S2 della prima grandezza tramite il modello matematico in base al segnale S1 acquisito, tale che la coppia T indicata dal segnale S2 comporti la diminuzione della differenza tra la seconda grandezza ed il riferimento, e

d) controllare il motogeneratore 6 secondo il segnale S2. Preferibilmente, il procedimento comprende inoltre la fase di

e) filtrare il contributo in frequenza del segnale S1 al di fuori della banda di frequenza selezionata.

La figura 3 ? un diagramma a blocchi che illustra le fasi e) e c) del procedimento in sequenza tramite i rispettivi blocchi 101 e 102. Infatti, la fase e) ? eseguita prima della o durante la fase c).

La figura 4 ? uno schema di una particolare forma di attuazione della fase c). Il blocco 103 rappresenta la dinamica dell?unit? mozzo ruota 3, ossia il modello matematico memorizzato dall?unit? di controllo ECU, in particolare espresso nello spazio degli stati. Il blocco 103 riceve in ingresso la coppia T ed il segnale S1. Il blocco 103 fornisce in uscita lo stato del modello matematico.

Il blocco 104 riceve in ingresso lo stato e calcola in uscita il segnale S2 risolvendo il problema di controllo ottimo. Il segnale S2 ottimo ? il prodotto di una matrice di coefficienti ottimi, minimizzante la funzione di costo, e lo stato in uscita dal blocco 103.

Il blocco 105 rappresenta il controllo del motogeneratore 6. Il blocco 105 riceve in ingresso il segnale S2 ottimo e calcola in uscita la coppia T secondo il modello del motogeneratore 6 e la legge di controllo applicata.

Da quanto precede, risultano evidenti i vantaggi del procedimento e dell?apparato secondo l?invenzione.

Il motogeneratore 6, che in alcuni casi ? gi? previsto nei veicoli ibridi o elettrici per la trazione degli stessi veicoli, ? qui impiegato per ridurre l?ampiezza picco-picco delle vibrazioni dell?unit? mozzo ruota 3, in particolare tramite una riduzione dell?accelerazione lineare. In questo modo, la regolazione della risposta dinamica dell?unit? mozzo ruota 3 ? possibile in modo semplice, senza la necessit? di introdurre numerosi componenti nel veicolo 1.

Ad esempio, il motogeneratore 6 ed il trasduttore T1 sono sufficienti, insieme all?unit? di controllo ECU, per eseguire il procedimento.

Grazie alle operazioni di filtraggio del contributo in frequenza del segnale S1, ? possibile selezionare una banda di frequenza ottimale per assicurare confortevolezza al guidatore del veicolo 1.

Risulta infine chiaro che il procedimento e l?apparato descritti ed illustrati possono subire modifiche e varianti che tuttavia non escono dall?ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.

In particolare, il problema di controllo ottimo pu? essere formulato in qualsiasi modo idoneo, pure utilizzando funzioni non lineari e/o nel dominio delle frequenze.

Claims

RIVENDICAZIONI

1.- Procedimento per controllare un assieme di trazione (2) di un veicolo (1), l?assieme di trazione (2) comprendendo - un?unit? mozzo ruota (3),

- una sospensione (4) che accoppia l?unit? mozzo ruota (3) ad una porzione di telaio del veicolo (1),

- un assale di trazione (5) accoppiato all?unit? mozzo ruota (3), ed

- un motogeneratore elettrico (6) avente un involucro (16) portato dall?assale (5) o dall?unit? mozzo ruota (3), in cui il motogeneratore (6) ? controllabile per fornire una coppia (T) all?unit? mozzo ruota (3); il procedimento comprendendo le fasi di

a) fornire un modello matematico che associ una prima grandezza indicativa della detta coppia (T) ad una seconda grandezza indicativa di una accelerazione lineare (Ax) di un punto (O) dell?unit? mozzo ruota (3),

b) acquisire un primo segnale (S1) indicativo della seconda grandezza,

c) determinare (102) un segnale obiettivo (S2) della prima grandezza tramite il detto modello matematico in base al primo segnale (S1) acquisito, tale che la coppia (T) indicata dal segnale obiettivo (S2) comporti almeno una diminuzione di una differenza tra la seconda grandezza ed un riferimento, e

d) controllare il motogeneratore (6) secondo il segnale obiettivo (S2) determinato.

2.- Il procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il segnale obiettivo (S2) ? determinato risolvendo un problema di controllo ottimo basato sul detto modello matematico e su una minimizzazione di una funzione di costo (?) crescente con il modulo di detta differenza.

3.- Il procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui la funzione di costo (?) ? inoltre crescente almeno per valori della prima grandezza che corrispondono a valori positivi della detta coppia (T).

4.- Il procedimento secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il detto modello matematico ? un modello dinamico rappresentabile in uno spazio degli stati e comprende uno stato (?) che comprende la seconda grandezza.

5.- Il procedimento secondo la rivendicazione 4, in cui il problema di controllo ottimo definisce un problema quadratico lineare, per cui la risoluzione del problema di controllo ottimo ? fornita da un regolatore quadratico lineare.

6.- Il procedimento secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il detto stato comprende una terza grandezza indicativa di una velocit? lineare (Vx) del detto punto (O).

7.- Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui la funzione di costo (?) comprende almeno un contributo di costo moltiplicato per un relativo peso in un dominio delle frequenze per filtrare il relativo contributo.

8.- Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui il problema di controllo ottimo ? definito per un intervallo di tempo finito ed in cui la minimizzazione della funzione di costo (?) ? soggetta ad almeno un vincolo per cui una ulteriore differenza tra un?energia spesa ed un?energia rigenerata dal motogeneratore (6) nell?intervallo di tempo ? nulla o positiva.

9.- Il procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta accelerazione lineare (Ax) ? diretta orizzontalmente secondo una direzione di avanzamento del veicolo (1).

10.- Il procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il detto riferimento ? uno scalare o un vettore nullo.

11.- Il procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre la fase di e) filtrare (101) un contributo in frequenza del primo segnale (S1) prima della o durante la fase c) (102) al di fuori di una banda di frequenza, preferibilmente oltre 5 Hz, pi? preferibilmente tra 8 Hz e 20 Hz.

12.- Un apparato per controllare un assieme di trazione (2) di un veicolo (1), l?assieme di trazione (2) comprendendo - un?unit? mozzo ruota (3),

- un assale di trazione (5) accoppiato all?unit? mozzo ruota (3), ed

- un motogeneratore elettrico (6) avente un involucro (16) portato dall?assale (5) o dall?unit? mozzo ruota (3), ed in cui il motogeneratore (6) ? controllabile per fornire una coppia (T) all?unit? mozzo ruota (3); l?apparato comprendendo un?unit? di controllo (ECU) programmata per implementare il procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni.