ITBO20090221A1 - Metodo di controllo di un veicolo provvisto di una trasmissione manuale automatica durante un cambio marcia oppure durante uno spunto - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

“METODO DI CONTROLLO DI UN VEICOLO PROVVISTO DI UNA TRASMISSIONE MANUALE AUTOMATICA DURANTE UN CAMBIO MARCIA OPPURE DURANTE UNO SPUNTOâ€

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di controllo di un veicolo provvisto di una trasmissione manuale automatica durante un cambio marcia oppure durante uno spunto (cioà ̈ una partenza da fermo).

ARTE ANTERIORE

Trovano sempre maggiore diffusione le trasmissioni manuali automatiche (denominate comunemente “AMT†), le quali sono strutturalmente simili ad un cambio manuale di tipo tradizionale ad eccezione del fatto che il pedale della frizione e la leva di selezione delle marce azionabili dall’utente vengono sostituiti da corrispondenti servocomandi elettrici o idraulici.

Una trasmissione manuale automatica à ̈ provvista di una centralina di controllo della trasmissione che durante un cambio marcia oppure durante uno spunto pilota i servocomandi associati a frizione e cambio; inoltre, durante un cambio marcia oppure durante uno spunto la centralina di controllo della trasmissione dialoga con una centralina di controllo del motore per effettuare una opportuna regolazione della coppia motrice erogata dal motore in modo da adattare il funzionamento del motore al cambiamento del rapporto di trasmissione e per evitare un indesiderato aumento/diminuzione temporaneo del numero giri del motore quando la frizione à ̈ aperta o comunque in apertura o chiusura. Tale modalità di controllo si applica sia ad un cambio a singola frizione tradizione, sia ad un cambio a doppia frizione; l’unica differenza tra le due tipologie di cambio risiede nel fatto che durante un cambio marcia in un cambio a singola frizione si ha anche un intervallo di tempo centrale in cui la frizione à ̈ completamente aperta (cioà ̈ il motore gira a vuoto senza alcun carico) mentre in un cambio a doppia frizione le due frizioni si incrociano e quindi durante tutto il cambio marcia si à ̈ in una situazione di frizione in apertura/chiusura.

In una fase di progettazione viene determinato un modello del motore che permette di prevedere il comportamento del motore e quindi permette di determinare come pilotare il motore per ottenere la generazione di una coppia motrice desiderata. Inoltre, in una fase di progettazione viene determinato un modello della trasmissione che prevede la conoscenza della funzione di trasmissibilità della frizione, la quale fornisce la coppia che viene trasmessa dalla frizione in funzione del grado di apertura (cioà ̈ della posizione nel caso di controllo in posizione in una frizione a secco o della pressione idraulica nel caso di controllo in pressione in una frizione in bagno d’olio) della frizione stessa.

Nelle trasmissioni manuali automatiche note attualmente in commercio, durante il cambio marcia oppure durante lo spunto la centralina di controllo della trasmissione determina un obiettivo di coppia che deve venire trasmessa attraverso la frizione ed un obiettivo di velocità di rotazione dell’albero motore del motore in funzione dell’evoluzione desiderata del cambio marcia oppure dello spunto; in altre parole, l’evoluzione desiderata del cambio marcia oppure dello spunto à ̈ descritta da un obiettivo di velocità e da un obiettivo di accelerazione longitudinale e da tali obiettivi di velocità e di accelerazione longitudinale à ̈ possibile determinare un obiettivo di coppia che deve venire trasmessa attraverso la frizione ed un obiettivo di velocità di rotazione dell’albero motore.

Conoscendo come dato di partenza l’obiettivo di coppia che deve venire trasmessa attraverso la frizione, la centralina di controllo della trasmissione utilizza la funzione di trasmissibilità della frizione per determinare come pilotare l’attuatore della frizione in modo da inseguire tale obiettivo di coppia. Inoltre, la centralina di controllo della trasmissione comunica alla centralina di controllo del motore un obiettivo di coppia che deve venire generata dal motore in funzione dell’obiettivo di coppia che deve venire trasmessa attraverso la frizione; la centralina di controllo del motore utilizza il modello del motore per determinare come pilotare il motore in modo da inseguire l’obiettivo di coppia che deve venire generata dal motore.

Tuttavia, sia la funzione di trasmissibilità della frizione, sia il modello del motore sono relativamente imprecisi; in particolare, entrambi i modelli sono affetti dagli errori dovuti all’invecchiamento dei componenti, dagli errori dovuti alla dispersione delle caratteristiche dei componenti, e dagli inevitabili errori intrinseci del modello. Inoltre, vi sono molti fattori esterni che possono influire in modo più o meno casuale ed imprevedibile sulla trasmissione della coppia attraverso la frizione e soprattutto sulla generazione della coppia motrice.

A causa delle imprecisioni della funzione di trasmissibilità della frizione e del modello del motore, il controllo della coppia può risultare impreciso e quindi si possono verificare scostamenti più o meno rilevanti tra la coppia motrice effettivamente generata dal motore e la coppia effettivamente trasmessa dalla frizione; tali scostamenti determinano delle variazioni indesiderate (crescite o cali temporanei) della velocità di rotazione del motore che sono particolarmente fastidiosi in quanto vengono chiaramente percepiti dal guidatore (e dagli eventuali passeggeri) sia acusticamente sentendo il rumore generato dal motore, sia fisicamente in quanto possono provocare discontinuità (cioà ̈ variazioni impulsive) nella accelerazione longitudinale del veicolo. Di conseguenza, le variazioni indesiderate della velocità di rotazione del motore trasmettono al guidatore (e agli eventuali passeggeri) la sensazione che la trasmissione manuale automatica non operi in modo corretto o comunque in modo efficiente.

Le sopra descritte variazioni indesiderate della velocità di rotazione del motore durante un cambio marcia oppure durante uno spunto possono venire attenuate mediante un controllo di retroazione sulla velocità di rotazione del motore; in altre parole, viene utilizzato un controllore PID che modifica la coppia generata dal motore per cercare di annullare un errore di velocità, cioà ̈ uno scostamento tra la velocità di rotazione effettiva del motore ed una velocità di rotazione desiderata del motore. Tuttavia, il controllore PID non à ̈ in grado di eliminare completamente le variazioni indesiderate della velocità di rotazione del motore particolarmente quanto le variazioni sono rilevanti. Inoltre, il controllore PID può introdurre delle oscillazioni nella velocità di rotazione del motore (che tende ad oscillare attorno al valore desiderato) e può introdurre dei ritardi che peggiorano la dinamica complessiva del controllo del cambio marcia oppure dello spunto.

Le variazioni indesiderate della velocità di rotazione del motore durante un cambio marcia oppure durante lo spunto sono molto attenuate e quindi poco percepibili nei motori di cilindrata (quindi potenza) medio-piccola presentanti una inerzia meccanica abbastanza elevata, ma sono molto amplificate e quindi molto evidenti nei motori sportivi ad alte prestazioni che presentano una cilindrata (quindi potenza) elevata abbinata ad una inerzia meccanica molto bassa. Di conseguenza, la necessità di limitare il più possibile le variazioni indesiderate della velocità di rotazione del motore durante un cambio marcia oppure durante uno spunto à ̈ molto sentita nei motori sportivi ad alte prestazioni, mentre à ̈ meno importante nei motori di cilindrata medio-piccola.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo di controllo di un veicolo provvisto di una trasmissione manuale automatica durante un cambio marcia oppure durante uno spunto, il quale metodo di controllo sia privo degli inconvenienti sopra descritti e sia nel contempo di facile ed economica implementazione.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo di un veicolo provvisto di una trasmissione manuale automatica durante un cambio marcia oppure durante uno spunto secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

• la figura 1 à ̈ una vista schematica ed in pianta di un veicolo a trazione posteriore provvisto di una trasmissione manuale automatica che viene controllata secondo il metodo di controllo della presente invenzione;

• la figura 2 à ̈ una vista schematica della trasmissione manuale automatica della figura 1 provvista di un cambio a doppia frizione;

• la figura 3 illustra l’evoluzione temporale delle coppie trasmesse dalle due frizioni del cambio a doppia frizione, della velocità di rotazione di un albero motore del motore, e della accelerazione longitudinale del veicolo durante un cambio marcia; e • la figura 4 à ̈ un grafico che illustra un esempio di una funzione di trasmissibilità di una frizione del cambio a doppia frizione.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicato nel suo complesso un veicolo (in particolare una automobile) provvisto di due ruote 2 anteriori e di due ruote 3 posteriori motrici; in posizione anteriore à ̈ disposto un motore 4 a combustione interna, il quale à ̈ provvisto di un albero 5 motore e produce una coppia motrice che viene trasmessa alle ruote 3 posteriori motrici mediante una trasmissione 6 automatica manuale. La trasmissione 6 comprende un cambio 7 a doppia frizione disposto al retrotreno ed un albero 8 di trasmissione che collega l’albero 5 motore ad un ingresso del cambio 7. In cascata al cambio 7 à ̈ collegato un differenziale 9 autobloccante, dal quale partono una coppia di semiassi 10, ciascuno dei quali à ̈ solidale ad una ruota 3 posteriore motrice.

Il veicolo 1 comprende una centralina 11 di controllo del motore 4, la quale sovraintende al controllo del motore 4, una centralina 12 di controllo della trasmissione 6, la quale sovraintende al controllo della trasmissione 6, ed una linea 13 BUS, la quale à ̈ realizzata secondo il protocollo CAN (Car Area Network), à ̈ estesa a tutto il veicolo 1 e permette alle centraline 11 e 12 di controllo di dialogare tra loro. In altre parole, la centralina 11 di controllo del motore 4 e la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 sono collegate alla linea 13 BUS e quindi possono comunicare tra loro mediante messaggi inoltrati sulla linea 13 BUS stessa. Inoltre, la centralina 11 di controllo del motore 4 e la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 possono essere tra loro direttamente collegate mediante un cavo 14 di sincronizzazione dedicato, il quale à ̈ in grado di trasmettere direttamente dalla centralina 12 di controllo della trasmissione 6 alla centralina 11 di controllo del motore 4 un segnale senza i ritardi introdotti dalla linea 13 BUS.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, il cambio 7 a doppia frizione comprende una coppia di alberi 15 primari tra loro coassiali, indipendenti ed inseriti uno all’interno dell’altro. Inoltre, il cambio 7 a doppia frizione comprende due frizioni 16 coassiali, ciascuna delle quali à ̈ atta a collegare un rispettivo albero 15 primario all’albero 5 motore del motore 4 a combustione interna mediante l’interposizione dell’albero 8 di trasmissione. Il cambio 7 a doppia frizione comprende un singolo albero 17 secondario collegato al differenziale 9 che trasmette il moto alle ruote 3 posteriori motrici; secondo una alternativa ed equivalente forma di attuazione, il cambio 7 a doppia frizione comprende due alberi 17 secondari entrambi collegati al differenziale 9.

Il cambio 7 a doppia frizione presenta sette marce avanti indicate con numeri romani (prima marcia I, seconda marcia II, terza marcia III, quarta marcia IV, quinta marcia V, sesta marcia VI e settima marcia VII) ed una retromarcia (indicata con la lettera R). L’albero 15 primario e l’albero 17 secondario sono tra loro meccanicamente accoppiati mediante una pluralità di coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una rispettiva marcia e comprende un ingranaggio 18 primario montato sull’albero 15 primario ed un ingranaggio 19 secondario montato sull’albero 17 secondario. Per permettere il corretto funzionamento del cambio 7 a doppia frizione, tutte le marce dispari (prima marcia I, terza marcia III, quinta marcia V, settima marcia VII) sono accoppiate ad uno stesso albero 15 primario, mentre tutte le marce pari (seconda marcia II, quarta marcia IV, e sesta marcia VI) sono accoppiate all’altro albero 15 primario.

Ciascun ingranaggio 18 primario à ̈ calettato ad un rispettivo albero 15 primario per ruotare sempre in modo solidale con l’albero 15 primario stesso ed ingrana in modo permanente con il rispettivo ingranaggio 19 secondario; invece, ciascun ingranaggio 19 secondario à ̈ montato folle sull’albero 17 secondario. Inoltre, il cambio 7 a doppia frizione comprende quattro sincronizzatori 20 doppi, ciascuno dei quali à ̈ montato coassiale all’albero 17 secondario, à ̈ disposto tra due ingranaggi 19 secondari, ed à ̈ atto a venire attuato per innestare alternativamente i due rispettivi ingranaggi 19 secondari all’albero 17 secondario (cioà ̈ per rendere alternativamente i due rispettivi ingranaggi 19 secondari angolarmente solidali all’albero 17 secondario). In altre parole, ciascun sincronizzatore 20 può venire spostato in un verso per innestare un ingranaggio 19 secondario all’albero 17 secondario, oppure può venire spostato nell’altro verso per innestare l’altro ingranaggio 19 secondario all’albero 17 secondario.

Vengono di seguito descritte le modalità di esecuzione di un cambio marcia da una marcia A corrente ad una marcia B successiva. Per semplicità verrà descritto un cambio marcia ascendente durante la progressione delle marce, quindi la marcia A corrente presenta un rapporto di trasmissione maggiore rispetto alla marcia B successiva.

In una situazione iniziale (cioà ̈ prima del cambio marcia), una frizione 16A à ̈ chiusa per trasmettere il moto ad un albero 15A primario che a sua volta trasmette il moto all’albero 17 secondario mediante la marcia A corrente che à ̈ innestata; una frizione 16B à ̈ invece aperta ed isola quindi un albero 15B primario dall’albero 8 di trasmissione. Prima di iniziare il cambio marcia ascendente viene innestata la marcia B successiva per collegare attraverso la marcia B stessa l’albero 15B primario all’albero 17 secondario; tale operazione viene svolta in automatico indipendentemente dalla volontà del guidatore non appena la frizione 16B viene aperta al termine del precedente cambio marcia. Quando il guidatore invia il comando di cambio marcia, viene eseguito il cambio marcia aprendo la frizione 16A per scollegare l’albero 15A primario (quindi la marcia A) dall’albero 8 di trasmissione (cioà ̈ dall’albero 5 motore del motore 4) e contemporaneamente chiudendo la frizione 16B per collegare l’albero 15B primario (quindi la marcia B) all’albero 8 di trasmissione (cioà ̈ all’albero 5 motore del motore 4).

Le modalità sopra descritte del cambio marcia sono schematicamente illustrate nella figura 3, in cui all’istante T0viene generato il comando di cambio marcia. Non appena la centralina 12 di controllo della trasmissione riceve il comando di cambio marcia (istante T0), la centralina 12 di controllo della trasmissione inizia immediatamente la chiusura della frizione 16B associata alla marcia B successiva; tuttavia, prima che la frizione 16B associata alla marcia B successiva possa iniziare a trasmettere coppia alle ruote 3 posteriori motrici à ̈ necessario attendere un certo intervallo di tempo di riempimento TR(tipicamente compreso tra 100 e 250 millesimi di secondo) durante il quale viene completato il riempimento dell’olio all’interno della frizione 16B.

Dall’istante T0in cui la centralina 12 di controllo della trasmissione inizia immediatamente la chiusura della frizione 16B all’istante T1in cui, trascorso il tempo di riempimento TR, la frizione 16B à ̈ piena di olio ed à ̈ pronta ad iniziare a trasmettere coppia non accade niente alla dinamica del veicolo 1, cioà ̈ tutta la coppia motrice generata dal motore 4 viene trasmessa interamente dalla frizione 16A come prima dell’inizio del cambio marcia. All’istante T1viene comandata l’apertura della frizione 16A; à ̈ importante osservare che l’apertura della frizione 16A associata alla marcia A corrente avviene senza alcun ritardo, in quanto la frizione 16A à ̈ già piena di olio in pressione ed in questa fase deve unicamente venire svuotata di parte dell’olio.

Tra gli istanti T1e T2avviene il trasferimento di coppia tra le due frizioni 16, cioà ̈ la coppia trasmessa dalla frizione 16A scende progressivamente e nello stesso tempo sale progressivamente la coppia trasmessa dalla frizione 16B determinando un incrocio tra le due frizioni 16. Preferibilmente, la frizione 16A viene aperta nello stesso tempo necessario a chiudere completamente la frizione 16B in modo tale da realizzare un incrocio simmetrico che permette di mantenere costante la coppia complessiva trasmessa alle ruote 3 posteriori motrici (e quindi la coppia generata dal motore 4). All’instante T2la frizione 16A à ̈ completamente aperta (quindi non trasmette più coppia) mentre la frizione 16B à ̈ completamente chiusa (quindi trasmette tutta la coppia motrice).

La velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore del motore 4 à ̈ pari alla velocità ωAdi rotazione imposta dal rapporto di trasmissione della marcia A corrente prima del cambio marcia, scende progressivamente verso la velocità ωBdi rotazione imposta dal rapporto di trasmissione della marcia B successiva durante il cambio marcia, ed à ̈ pari alla velocità ωBdi rotazione dopo il cambio marcia. Come illustrato nella figura 3, fino all’istante T2in cui la frizione 16A à ̈ completamente aperta la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore viene mantenuta costante e pari alla velocità ωAdi rotazione e quindi viene diminuita solo dopo che la frizione 16A à ̈ completamente aperta; tale modalità di controllo della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore à ̈ finalizzata ad evitare che la frizione 16A diventi frenante, cioà ̈ generi una coppia frenante alle ruote 3 posteriori motrici. Per diminuire la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore del motore 4 dopo la completa apertura della frizione 16A la centralina 11 di controllo del motore 4, su indicazione della centralina 12 di controllo della trasmissione 6, diminuisce temporaneamente la coppia motrice generata dal motore 4 stesso; tale diminuzione temporanea della coppia motrice generata dal motore 4 ha come effetto la diminuzione della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore che dal valore iniziale ωAimposto dal rapporto di trasmissione della marcia A corrente passa al valore finale ωBimposto dal rapporto di trasmissione della marcia B successiva. In altre parole, per un breve periodo alle ruote 3 posteriori motrici viene trasferita sia l’energia meccanica generata dal motore 4, sia parte dell’energia cinetica posseduta dall’albero 5 motore che di conseguenza rallenta. E’ importante osservare che la diminuzione temporanea della coppia TEmotrice generata dal motore 4 non ha alcun effetto sulla accelerazione α longitudinale del veicolo 1, in quanto la coppia trasmessa dalla frizione 16B alle ruote 3 posteriori motrici rimane costante.

L’accelerazione α longitudinale del veicolo 1 à ̈ in prima approssimazione costante e pari al valore αAimmediatamente prima del cambio marcia, scende progressivamente verso il valore αBdurante il cambio marcia, ed à ̈ in prima approssimazione costante e pari al valore αBdurante immediatamente dopo il cambio marcia. La diminuzione della accelerazione α longitudinale del veicolo 1 durante il cambio marcia à ̈ dovuta al fatto che la coppia motrice generata dal motore 4 che rimane sostanzialmente costante viene trasmessa con un rapporto di trasmissione progressivamente decrescente (la marcia A à ̈ più corta della marcia B) e quindi alle ruote 3 posteriori motrici viene applicata una coppia motrice progressivamente decrescente.

Le sopra descritte modalità di esecuzione di un cambio marcia vengono in parte utilizzate anche per uno spunto, cioà ̈ per una partenza da fermo in cui una frizione 16 viene progressivamente chiusa (mentre l’altra frizione 16 rimane aperta) per innestare una marcia (tipicamente la prima marcia I associata alla frizione 16A, ma anche la seconda marcia II associata alla frizione 16B ad esempio quando il fondo stradale à ̈ particolarmente scivoloso). In sostanza, durante uno spunto la frizione 16 associata alla marcia da innestare per la partenza da fermo viene chiusa come descritto in precedenza, mentre l’altra frizione 16 rimane aperta.

In una fase di progettazione, viene determinato un modello della trasmissione 6 che prevede la conoscenza della funzione FT di trasmissibilità di ciascuna frizione 16, la quale fornisce la coppia che viene trasmessa dalla frizione 16 in funzione del grado di apertura (cioà ̈ della pressione idraulica se la frizione 16 à ̈ idraulica oppure della posizione se la frizione 16 à ̈ a secco) della frizione 16 stessa. Un esempio di una funzione FT di trasmissibilità di una frizione 16 à ̈ illustrato nella figura 4 che in ascissa riporta la pressione P idraulica all’interno della frizione 16 ed in ordinata riporta la coppia T trasmessa dalla frizione 16; in particolare, nella figura con linea tratteggiata à ̈ illustrata una funzione FT di trasmissibilità standard, mentre con linea continua à ̈ illustrata una funzione FT di trasmissibilità aggiornata in accordo con la presente invenzione e secondo le modalità descritte di seguito. Le funzioni FT di trasmissibilità delle due frizioni 16 vengono memorizzate in una memoria della centralina 12 di controllo della trasmissione 6 e vengono utilizzate dalla centralina 12 di controllo per tradurre un obiettivo di coppia in un corrispondente obiettivo di pressione (o di posizione nel caso di frizioni 16 a secco) con cui pilotare gli attuatori delle frizioni Inoltre, in una fase di progettazione viene determinato un modello del motore 4 che permette di prevedere il comportamento del motore 4 e quindi permette di determinare come pilotare il motore 4 per ottenere la generazione di una coppia motrice desiderata. Il modello del motore 4 viene memorizzato in una memoria della centralina 11 di controllo del motore 4 e viene utilizzato dalla centralina 11 di controllo per determinare come pilotare il motore 4 ad anello aperto per inseguire un obiettivo di coppia.

Prima di iniziare un cambio marcia oppure uno spunto, la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 determina un obiettivo TC-TARdi coppia che deve venire trasmessa attraverso le frizioni 16 ed un obiettivo ωE-TARdi velocità di rotazione dell’albero 5 motore del motore 4 in funzione dell’evoluzione desiderata del cambio marcia oppure dello spunto; in altre parole, l’evoluzione desiderata del cambio marcia oppure dello spunto à ̈ descritta da un obiettivo di velocità durante il cambio marcia oppure durante lo spunto e da un obiettivo di accelerazione longitudinale durante il cambio marcia oppure durante lo spunto e da tali obiettivi di velocità e di accelerazione longitudinale à ̈ possibile determinare un obiettivo TC-TARdi coppia che deve venire trasmessa attraverso le frizioni 16 ed un obiettivo ωE-TARdi velocità di rotazione dell’albero 5 motore. Inoltre, la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 determina un obiettivo TE-TARdi coppia motrice che deve venire generata dal motore 4 in funzione dell’obiettivo TC-TARdi coppia che deve venire trasmessa attraverso le frizioni 16 e lo trasmette alla centralina 11 di controllo del motore 4.

Durante il cambio marcia oppure durante lo spunto, la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 utilizza le funzioni FT di trasmissibilità per determinare come pilotare la pressione idraulica delle frizioni 16 in modo da inseguire con un controllo ad anello aperto l’obiettivo TC-TARdi coppia che deve venire trasmessa attraverso le frizioni 16. Inoltre, durante il cambio marcia oppure durante lo spunto la centralina 11 di controllo del motore 4 utilizza il modello del motore 4 per determinare come pilotare il motore 4 in modo da inseguire con un controllo ad anello aperto l’obiettivo TE-TARdi coppia motrice che deve venire generata dal motore 4.

Quando almeno una frizione 16 à ̈ attuata in apertura o in chiusura, la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 riceve dalla centralina 11 di controllo del motore 4 una stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 effettuata mediante il modello del motore 4 ed una misura della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore; quindi la centralina 12 di controllo calcola una coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 applicando la seguente equazione:

TC= TE– JE* dωE/dt

TCcoppia trasmessa dalle frizioni 16;

TEcoppia motrice generata dal motore 4;

JEmomento di inerzia dell’albero 5 motore;

dωE/dt derivata prima nel tempo della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore.

Secondo una preferita forma di attuazione la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore oppure la derivata dωE/dt prima nel tempo della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore vengono sottoposta ad un filtraggio di tipo passa-basso per eliminare i disturbi ad alta frequenza. In altre parole, la derivata dωE/dt prima nel tempo della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore à ̈ un segnale "sporco" che normalmente necessita di filtraggio di tipo passa-basso.

Preferibilmente, la centralina 12 di controllo, oltre a filtrare con un filtro di tipo passa-basso la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore oppure la derivata dωE/dt prima nel tempo della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore, applica lo stesso tipo di filtro di tipo passabasso anche alla coppia TEmotrice generata dal motore 4 stimata dal modello del motore 4 ed alla coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 derivante dalle funzioni FT di trasmissibilità originali. Sottoponendo tutte le grandezze in gioco allo stesso tipo di filtraggio di tipo passa-basso à ̈ possibile recuperare l’errore di fase (ovvero il ritardo) proprio di un algoritmo di filtraggio di tipo passa-basso che deve operare in tempo reale; in altre parole, sottoponendo tutte le grandezze in gioco allo stesso tipo di filtraggio di tipo passa-basso tutte le grandezze in gioco presentano lo stesso errore di fase e quindi una rispetto all’altra sono perfettamente fasate.

La centralina 12 di controllo aggiorna la funzione FT di trasmissibilità di ciascuna frizione 16 utilizzando la coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4, cioà ̈ la coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 secondo il “punto di vista†del modello del motore 4 utilizzato dalla centralina 11 di controllo del motore 4.

Secondo una preferita forma di attuazione, per il calcolo della coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 alla coppia TEmotrice generata dal motore 4 viene sottratta una coppia di pompaggio assorbita dalla pompa dell'olio di un circuito idraulico delle frizioni 16; tale coppia di pompaggio viene determinata in una fase di progettazione ed à ̈ generalmente variabile al variare della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore. Inoltre, alla coppia TEmotrice generata dal motore 4 vengono sottratte anche tutte le coppie assorbite dai servizi ausiliari del veicolo 1 come ad esempio il compressore dell’aria condizionata, l’alternatore che alimenta i carichi elettrici del veicolo 1, e, nel caso di veicolo 1 ibrido, la macchina elettrica reversibile preposta alla trazione elettrica.

Per aggiornare la funzione FT di trasmissibilità di ciascuna frizione 16, la centralina 12 di controllo cerca di utilizzare solo i momenti in cui una frizione 16 à ̈ completamente aperta e quindi sostanzialmente tutta la coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 à ̈ trasmessa dall’altra frizione 16 (una frizione 16 a bagno d'olio non ha mai coppia nulla, ma trasmette, anche quando à ̈ completamente aperta, una coppia parassita dovuta alla presenza dell'olio tra i dischi della frizione 16 stessa, tuttavia, tale coppia parassita à ̈ modesta à ̈ nota a priori e quindi à ̈ relativamente semplice tenerne conto). Di conseguenza, per aggiornare la funzione FT di trasmissibilità di ciascuna frizione 16, la centralina 12 di controllo utilizzare principalmente gli spunti, in cui una frizione 16 à ̈ sempre aperta. Tuttavia, la maggior parte degli spunti (cioà ̈ delle partenze da fermo) prevede l’innesto della prima marcia I associata alla frizione 16A, quindi l’aggiornamento della funzione FT di trasmissibilità della frizione 16B potrebbe risultare problematico (cioà ̈ meno affidabile in quanto le tecniche statistiche richiedono un certo numero di dati per ridurre in modo sostanziale gli errori accidentali); per rimediare a tale inconveniente, la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 potrebbe eseguire un certo numero di spunti innestando la seconda marcia II associata alla frizione 16B invece della prima marcia I associata alla frizione 16A al solo fine di avere un maggior numero dai dati sulla funzione FT di trasmissibilità della frizione 16B (ovviamente solo in caso di guida confortevole senza alcuna ricerca delle prestazioni).

Secondo una alternativa forma di attuazione, quando entrambe le frizioni 16 sono contemporaneamente parzialmente aperte/chiuse sarebbe teoricamente possibile suddividere la coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 tra le due frizioni 16 stesse; tuttavia, la suddivisione della coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 per ricavare la coppia trasmessa da ciascuna frizione 16 non viene generalmente eseguita a causa degli elevati errori insiti in tale suddivisione. Per effettuare tale suddivisione, la centralina 12 di controllo potrebbe utilizzare le funzioni FT di trasmissibilità delle due frizioni 16 per determinare una proporzione tra le coppie trasmesse da ciascuna frizione 16 e quindi applicare tale proporzione alla coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4. In altre parole, in funzione del corrispondente grado di apertura la centralina 12 di controllo determina le coppie trasmesse dalle frizioni 16 che vengono fornite dalle corrispondenti funzione FT di trasmissibilità e quindi eseguendo un rapporto tra tali coppie trasmesse determina la proporzione tra le coppie trasmesse da ciascuna frizione 16.

Secondo una possibile forma di attuazione, la centralina 12 di controllo determina un coefficiente K di correzione in funzione del rapporto tra la coppia TCtrasmessa da una frizione 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 ed una corrispondente coppia trasmessa dalla frizione 16 fornita dalla funzione FT di trasmissibilità originale determinata in fase di progetto (illustrata con linea tratteggiata nella figura 4); una volta che il coefficiente K di correzione à ̈ stato determinato, la centralina 12 di controllo utilizza il coefficiente K di correzione per correggere una coppia trasmessa da ciascuna frizione 16 fornita dalla corrispondente funzione FT di trasmissibilità. Preferibilmente, il coefficiente K di correzione à ̈ funzione del grado apertura di ciascuna frizione 16, in quanto diverse prove sperimentali hanno evidenziato che il coefficiente K di correzione presenta una variabilità non trascurabile al variare del grado apertura della frizione 16.

Per ridurre l’incidenza degli errori accidentali, la centralina 12 di controllo determina, per ciascun grado di apertura di ciascuna frizione 16, una pluralità di coefficienti K di correzione, ed elabora statisticamente (ad esempio mediante medie pesate), per ciascun grado di apertura di ciascuna frizione 16, la pluralità di coefficienti K di correzione.

Preferibilmente, la centralina 12 di controllo scarta (cioà ̈ non considera) una coppia TCtrasmessa da una frizione 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 se tale coppia TCtrasmessa dalla frizione 16 rende la funzione FT di trasmissibilità localmente non crescente al crescere della pressione dell’olio (oppure della posizione nel caso di frizione 16 a secco). In altre parole, viene assunto che la funzione FT di trasmissibilità debba essere sempre crescente e quindi non considera (cioà ̈ rifiuta) una stima della coppia TCtrasmessa da una frizione 16 (o meglio un coefficiente K di correzione ricavato da tale stima della coppia TCtrasmessa da una frizione 16) che rende la funzione FT di trasmissibilità localmente non crescente.

Preferibilmente, la centralina 12 di controllo scarta (cioà ̈ non considera) una coppia TCtrasmessa da una frizione 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 se la differenza tra tale coppia TCtrasmessa dalla frizione 16 ed una corrispondente coppia trasmessa dalla frizione 16 fornita dalla funzione FT di trasmissibilità à ̈ troppo elevata. In altre parole, viene assunto che la differenza tra una coppia TCtrasmessa da una frizione 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 ed una corrispondente coppia trasmessa dalla frizione 16 fornita dalla funzione FT di trasmissibilità deve essere inferiore ad una soglia di accettabilità (tipicamente espressa in percentuale); in alternativa, un coefficiente K di correzione à ̈ accettabile solo se à ̈ all’interno di un intervallo di accettabilità predeterminato.

Preferibilmente, la centralina 12 di controllo non aggiorna la funzione FT di trasmissibilità utilizzando la coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 in presenza di violenti transitori della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore (cioà ̈ quando la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore cambia in modo rilevanti in tempi brevi, cioà ̈ con una elevata accelerazione angolare), in quanto il filtraggio di tipo passa-basso che viene effettuato sulla velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore oppure sulla derivata dωE/dt prima nel tempo della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore potrebbe determinare una perdita di informazione “utile†. In altre parole, in caso di violenti transitori della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore, parte del segnale “utile†contenuto nella derivata dωE/dt prima nel tempo della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore si manifesta a frequenze elevate tipiche dei disturbi e quindi viene eliminata dal filtraggio di tipo passa-basso; quindi la centralina 12 di controllo scarta le informazioni ottenute in corrispondenza di violenti transitori della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore.

La centralina 12 di controllo aggiorna la funzione FT di trasmissibilità utilizzando la coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 solo in presenza di determinate condizioni di funzionamento del motore 4 e/o della trasmissione 6, cioà ̈ quanto à ̈ più probabile che la stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 sia affidabile. In particolare, la centralina 12 di controllo aggiorna la funzione FT di trasmissibilità utilizzando la coppia TCtrasmessa dalle frizioni 16 determinata in funzione della stima della coppia TEmotrice generata dal motore 4 solo quando il motore 4 e/o la trasmissione 6 hanno raggiunto una temperatura di funzionamento minima e/o hanno raggiunto una temperatura di funzionamento stabile (in particolare il modello del motore 4 à ̈ molto sensibile alla temperatura del liquido di raffreddamento).

Secondo una alternativa forma di attuazione non illustrata il cambio 7 à ̈ a singola frizione e quindi comprende una unica frizione 16 ed un unico albero 15 primario; anche in questo caso il metodo di controllo sopra descritto à ̈ pienamente utilizzabile ed anzi trova una applicazione più semplice in quanto à ̈ presenta una unica frizione 16 e quindi una unica funzione FT di trasmissibilità.

Secondo quanto sopra descritto, la funzione FT di trasmissibilità di ciascuna frizione 16 viene aggiornata (cioà ̈ corretta) in funzione del “punto di vista†del modello del motore 4 secondo una logica “master-slave†; in altre parole, il modello del motore 4 viene considerato “master†(cioà ̈ dominante) e quindi al modello del motore 4 vengono adattate le funzione FT di trasmissibilità delle frizioni 16 che quindi vengono considerate “slave†(cioà ̈ asservite). Tale modalità di controllo parte dal presupposto che non à ̈ necessario che il modello del motore 4 e le funzione FT di trasmissibilità delle frizioni 16 siano perfette (condizione ideale, ma non raggiungibile praticamente), ma à ̈ sufficiente che il modello del motore 4 e le funzione FT di trasmissibilità delle frizioni 16 siano “sbagliate†nello stesso modo; cioà ̈, non à ̈ necessario che il modello del motore 4 e le funzione FT di trasmissibilità delle frizioni 16 dicano la verità, ma à ̈ sufficiente che il modello del motore 4 e le funzione FT di trasmissibilità delle frizioni 16 dicano la stessa bugia. Ad esempio, se in certe condizioni il modello del motore 4 sottostima la coppia TEmotrice generata dal motore 4 (quindi il motore genera una coppia TEmotrice superiore all’obiettivo TE-TARdi coppia motrice che deve venire generata dal motore 4) allora anche le funzione FT di trasmissibilità delle frizioni 16 devono sottostimare la coppia trasmessa dalle frizioni 16 (quindi le frizioni 16 trasmettono una coppia superiore l’obiettivo TC-TARdi coppia che deve venire trasmessa attraverso le frizioni 16); in questo modo, l’eccesso di coppia TEmotrice generata dal motore 4 non determina alcuna discontinuità nell’accelerazione α longitudinale del veicolo 1 e quindi non viene avvertita dai passeggeri del veicolo 1.

Per riassumere, la condizione peggiore si verifica quando il modello del motore 4 sbaglia in modo opposto rispetto alle funzione FT di trasmissibilità delle frizioni 16, perché gli errori si sommano amplificano il loro effetto. Per scongiurare questo rischio ed anzi per cercare di fare sempre in modo che gli errori si annullino eliminando il loro effetto, secondo la presente invenzione le funzioni FT di trasmissibilità delle frizioni 16 vengono aggiornate (corrette) secondo il “punto di vista†del modello del motore 4 in modo tale che le funzioni FT di trasmissibilità delle frizioni 16 si adattino al modello del motore 4 presentando delle imprecisioni uguali alle imprecisioni del modello del motore 4.

E’ importante osservare che quando i controlli ad anello aperto sono efficienti ed efficaci (cosa resa possibile dal fatto che le funzioni FT di trasmissibilità delle frizioni 16 si adattano al modello del motore 4 presentando delle imprecisioni che compensano le imprecisioni del modello del motore 4), l’intervento del controllo ad anello chiuso che “sorveglia†la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore à ̈ assente o comunque limitato con un deciso miglioramento della dinamica complessiva del controllo del cambio marcia oppure dello spunto.

In conclusione, il metodo di controllo sopra descritto presenta numerosi vantaggi. In primo luogo, il metodo di controllo sopra descritto permette annullare o comunque ridurre notevolmente le discontinuità nell’accelerazione α longitudinale del veicolo 1 durante un cambio marcia oppure durante uno spunto, in quanto permette di compensare le imprecisioni del modello del motore 4 con analoghe imprecisioni delle funzioni FT di trasmissibilità delle frizioni 16. In secondo luogo, il metodo di controllo sopra descritto à ̈ di semplice ed economica implementazione, in quanto non richiede l’installazione di componenti fisici aggiuntivi, e non comporta un potenziamento della centralina 11 di controllo del motore 4 o della centralina 12 di controllo della trasmissione 6 in quanto non richiede una rilevante potenza di calcolo aggiuntiva.

Claims (12)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Metodo di controllo di un veicolo (1) provvisto di una trasmissione (6) manuale automatica durante un cambio marcia oppure durante uno spunto; la trasmissione (6) manuale automatica comprende un cambio (7) provvisto di almeno un albero (15) primario e di almeno un albero (17) secondario collegato a delle ruote (3) motrici, ed almeno una frizione (16) interposta tra l’albero (15) primario del cambio (7) ed un albero (5) motore di un motore (4); il metodo di controllo comprende le fasi di: determinare, in una fase di progettazione, una funzione (FT) di trasmissibilità della frizione (16), la quale fornisce la coppia che viene trasmessa dalla frizione (16) in funzione del grado di apertura della frizione 16 stessa; determinare, in una fase di progettazione, un modello del motore (4); determinare un obiettivo (TC-TAR) di coppia che deve venire trasmessa attraverso la frizione (16) durante il cambio marcia oppure durante lo spunto; pilotare la frizione (16) per inseguire l’obiettivo (TC-TAR) di coppia che deve venire trasmessa attraverso la frizione (16) utilizzando la funzione (FT) di trasmissibilità; determinare un obiettivo (TE-TAR) di coppia motrice del motore (4) in funzione dell’obiettivo (TC-TAR) di coppia che deve venire trasmessa attraverso la frizione (16); e pilotare il motore (4) per inseguire l’obiettivo (TE- TAR) di coppia motrice del motore (4) utilizzando un controllo ad anello aperto basato sul modello del motore (4); il metodo di controllo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere, quando la frizione (16) viene attuata in apertura o in chiusura, le ulteriori fasi di: stimare una coppia (TE) motrice generata dal motore (4) mediante il modello del motore (4); misurare una velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore; calcolare una coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) applicando la seguente equazione: TC= TE– JE* dωE/dt TCcoppia trasmessa dalla frizione (16); TEcoppia motrice generata dal motore (4); JEmomento di inerzia dell’albero (5) motore; dωE/dt derivata prima nel tempo della velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore; ed aggiornare la funzione (FT) di trasmissibilità utilizzando la coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) determinata in funzione della stima della coppia (TE) motrice generata dal motore (4).
2. 2) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare un coefficiente (K) di correzione in funzione del rapporto tra la coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) determinata in funzione della stima della coppia (TE) motrice generata dal motore (4) ed una corrispondente coppia trasmessa dalla frizione (16) fornita dalla funzione (FT) di trasmissibilità originale determinata in fase di progetto; ed utilizzare il coefficiente (K) di correzione per correggere una coppia trasmessa dalla frizione (16) fornita dalla funzione (FT) di trasmissibilità.
3. 3) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 2, in cui il coefficiente (K) di correzione à ̈ funzione del grado apertura della frizione (16).
4. 4) Metodo secondo la rivendicazione 2 o 3 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare, per ciascun grado di apertura della frizione (16), una pluralità di coefficienti (K) di correzione; ed elaborare statisticamente, per ciascun grado di apertura della frizione (16), la pluralità di coefficienti (K) di correzione.
5. 5) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 e comprendente l’ulteriore fase di scartare una coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) determinata in funzione della stima della coppia (TE) motrice generata dal motore (4) se tale coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) rende la funzione (FT) di trasmissibilità localmente non crescente.
6. 6) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 e comprendente l’ulteriore fase di scartare una coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) determinata in funzione della stima della coppia (TE) motrice generata dal motore (4) se la differenza tra tale coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) ed una corrispondente coppia trasmessa dalla frizione (16) fornita dalla funzione (FT) di trasmissibilità à ̈ troppo elevata.
7. 7) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente l’ulteriore fase di aggiornare la funzione (FT) di trasmissibilità utilizzando la coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) determinata in funzione della stima della coppia (TE) motrice generata dal motore (4) solo in presenza di determinate condizioni di funzionamento del motore (4) e/o della trasmissione (6).
8. 8) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 7 e comprendente l’ulteriore fase di aggiornare la funzione (FT) di trasmissibilità utilizzando la coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) determinata in funzione della stima della coppia (TE) motrice generata dal motore (4) solo quando il motore (4) e/o la trasmissione (6) hanno raggiunto una temperatura minima di funzionamento.
9. 9) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 7 e comprendente l’ulteriore fase di aggiornare la funzione (FT) di trasmissibilità utilizzando la coppia (TC) trasmessa dalla frizione (16) determinata in funzione della stima della coppia (TE) motrice generata dal motore (4) solo quando il motore (4) e/o la trasmissione (6) hanno raggiunto una temperatura funzionamento stabile.
10. 10) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9 e comprendente l’ulteriore fase di effettuare un filtraggio di tipo passa-basso alla velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore oppure alla derivata (dωE/dt) prima nel tempo della velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore.
11. 11) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 10 e comprendente l’ulteriore fase di applicare alla coppia (TE) motrice generata dal motore (4) stimata dal modello del motore (4) e/o alla coppia (TC) trasmessa dalle frizioni (16) derivante dalla funzione (FT) di trasmissibilità originale lo stesso tipo di filtro di tipo passa-basso applicato alla velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore oppure alla derivata (dωE/dt) prima nel tempo della velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore.
12. 12) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 10 o 11 e comprendente l’ulteriore fase di scartare le informazioni ottenute in corrispondenza di violenti transitori della velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore.