ITBO20130446A1 - METHOD OF CONTROL OF A HYBRID VEHICLE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:
“METODO DI CONTROLLO DI UN VEICOLO IBRIDO” "METHOD OF CONTROL OF A HYBRID VEHICLE"
SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR
La presente invenzione è relativa ad un metodo di controllo di un veicolo ibrido. The present invention relates to a control method of a hybrid vehicle.
ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART
Trovano sempre maggiore diffusione i veicoli ibridi comprendenti un motore a combustione interna, che trasmette la coppia alle ruote motrici mediante una trasmissione servoassistita provvista di un cambio meccanico servoassistito, ed almeno una macchina elettrica che è collegata elettricamente ad un sistema di accumulo elettrico ed è collegata meccanicamente alle ruote motrici. Hybrid vehicles including an internal combustion engine, which transmits torque to the drive wheels by means of a servo-assisted transmission equipped with a mechanical servo-assisted gearbox, and at least one electric machine that is electrically connected to an electrical storage system and connected mechanically to the drive wheels.
Tipicamente la macchina elettrica è del tipo reversibile, ovvero può funzionare sia come motore assorbendo energia elettrica e generando lavoro meccanico, sia come generatore assorbendo lavoro meccanico e generando energia elettrica ed è pilotata da un azionamento elettrico collegato al sistema di accumulo elettrico atto ad immagazzinare energia elettrica. Tipicamente, la macchina elettrica è calettata ad un albero secondario del cambio meccanico servoassistito e viene pilotata in modo da sostituirsi al motore a combustione interna ad esempio quando la frizione servoassistita rimane aperta; in altre parole, quando la frizione servoassistita è aperta, la macchina elettrica assorbe energia dal sistema di accumulo per generare una coppia motrice equivalente alla coppia motrice generata dal motore a combustione interna. Tuttavia, in questa configurazione il motore elettrico non può svolgere alcune funzioni (tipicamente non può operare come motorino di avviamento per il motore a combustione interna), mentre si trova in una condizione sfavorevole per effettuare altre funzioni. Typically the electric machine is of the reversible type, i.e. it can work both as a motor absorbing electric energy and generating mechanical work, and as a generator absorbing mechanical work and generating electric energy and is driven by an electric drive connected to the electric storage system designed to store energy. electric. Typically, the electric machine is keyed to a secondary shaft of the mechanical servo-assisted gearbox and is piloted so as to replace the internal combustion engine, for example when the servo-assisted clutch remains open; in other words, when the power assisted clutch is open, the electric machine absorbs energy from the storage system to generate a drive torque equivalent to the drive torque generated by the internal combustion engine. However, in this configuration the electric motor cannot perform some functions (typically it cannot operate as a starter motor for the internal combustion engine), while it is in an unfavorable condition to perform other functions.
Per questo motivo è stato proposta una trasmissione servoassistita comprendente un dispositivo di collegamento che è atto a collegare un albero della macchina elettrica reversibile ad un albero primario del cambio meccanico servoassistito, oppure a collegare l’albero della macchina elettrica reversibile all’albero secondario del cambio meccanico servoassistito, oppure a mantenere l’albero della macchina elettrica reversibile folle (cioè non collegato né all’albero primario, né all’albero secondario). For this reason, a servo-assisted transmission has been proposed comprising a connection device which is suitable for connecting a shaft of the reversible electric machine to a primary shaft of the mechanical servo-assisted gearbox, or for connecting the shaft of the reversible electric machine to the secondary shaft of the gearbox. mechanical power assisted, or to keep the shaft of the reversible electric machine idle (i.e. not connected to either the primary shaft or the secondary shaft).
In questa configurazione, quando l’albero della macchina elettrica reversibile è collegato all’albero primario del cambio meccanico servoassistito, la macchina elettrica reversibile può venire utilizzata come motorino di avviamento per avviare il motore a combustione interna. In this configuration, when the shaft of the reversible electric machine is connected to the primary shaft of the power-assisted mechanical gearbox, the reversible electric machine can be used as a starter motor to start the internal combustion engine.
Tuttavia entrambe le configurazioni fin qui descritte presentano alcune criticità. In particolare, durante il normale funzionamento del veicolo ibrido, quando si verifica attraverso una richiesta del guidatore che interviene sul pedale acceleratore un aumento repentino della coppia motrice da fornire alle ruote motrici, il motore a combustione interna per trasmettere la coppia supplementare necessaria alle ruote motrici è costretto ad un transitorio molto veloce in cui viene esplorata una successione di punti motore non stabilizzati, che non consento di ottimizzare i consumi di combustibile e comportano un sensibile incremento delle emissioni inquinanti. However, both the configurations described up to now present some criticalities. In particular, during normal operation of the hybrid vehicle, when a sudden increase in the drive torque to be supplied to the drive wheels occurs through a request from the driver who intervenes on the accelerator pedal, the internal combustion engine to transmit the additional torque necessary to the drive wheels it is forced to a very fast transient in which a succession of non-stabilized engine points is explored, which do not allow to optimize fuel consumption and lead to a significant increase in polluting emissions.
In particolare, per trasmettere la coppia supplementare necessaria alle ruote motrici si rende necessario arricchire la miscela aria/combustibile e di frequente non è possibile evitare la formazione di umidità dovuta a depositi di combustibile sulle pareti dei condotti del motore a combustione interna stesso(fenomeno noto come “wall wetting”). In particular, to transmit the additional torque necessary to the drive wheels it is necessary to enrich the air / fuel mixture and it is often not possible to avoid the formation of humidity due to fuel deposits on the walls of the ducts of the internal combustion engine itself (known phenomenon such as "wall wetting").
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione è di realizzare un metodo di controllo di un veicolo ibrido che sia esente degli inconvenienti dello stato dell’arte e sia di facile ed economica implementazione. The purpose of the present invention is to provide a control method for a hybrid vehicle that is free from the drawbacks of the state of the art and is easy and economical to implement.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo di un veicolo ibrido secondo quanto rivendicato nelle rivendicazioni allegate. According to the present invention there is provided a control method of a hybrid vehicle according to what is claimed in the attached claims.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
- la figura 1 è una vista schematica di una trasmissione servoassistita per un veicolo ibrido che implementa il metodo di controllo realizzato in accordo con la presente invenzione; e Figure 1 is a schematic view of a power assisted transmission for a hybrid vehicle which implements the control method implemented in accordance with the present invention; And
- la figura 2 illustra diversi andamenti nel tempo di coppia motrice fornita alle ruote motrici del veicolo ibrido della figura 1. Figure 2 illustrates different trends over time of the driving torque supplied to the driving wheels of the hybrid vehicle of Figure 1.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE PREFERRED FORMS OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Nella figura allegate, con il numero 1 è indicata nel suo complesso una trasmissione servoassistita per un veicolo ibrido spinto da un motore 2 a combustione interna, il quale è provvisto di un albero 3 motore che ruota ad una velocità ωmangolare. In particolare, si tratta di un veicolo con motorizzazione ibrida e architettura in parallelo. In the attached figure, the number 1 indicates as a whole a servo-assisted transmission for a hybrid vehicle driven by an internal combustion engine 2, which is provided with a drive shaft 3 which rotates at a ωmangular speed. In particular, it is a vehicle with hybrid powertrain and parallel architecture.
La trasmissione 1 servoassistita comprende un cambio 4 meccanico servoassistito, il quale è provvisto di un albero 5 primario che ruota ad una velocità ω1angolare ed è collegabile all’albero 3 motore mediante una frizione 6 servoassistita e di un albero 7 secondario che ruota ad una velocità ω2angolare ed è collegato ad un differenziale 8 che trasmette il moto alle ruote motrici mediante due semiassi 9. The servo-assisted transmission 1 comprises a mechanical servo-assisted gearbox 4, which is provided with a primary shaft 5 which rotates at an angle speed ω1 and can be connected to the motor shaft 3 by means of a servo-assisted clutch 6 and a secondary shaft 7 which rotates at a single speed. ω2 angle and is connected to a differential 8 which transmits motion to the driving wheels by means of two half-shafts 9.
Il cambio 4 meccanico servoassistito illustrato nella figura 1 comprende sei marce avanti indicate con numeri romani (prima marcia I, seconda marcia II, terza marcia III, quarta marcia IV, quinta marcia V e sesta marcia VI). L’albero 5 primario e l’albero 7 secondario sono tra loro meccanicamente accoppiati mediante una pluralità di coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una rispettiva marcia e comprende un ingranaggio 10 primario montato sull’albero 5 primario ed un ingranaggio 11 secondario montato sull’albero 7 secondario. The mechanical power assisted gearbox 4 illustrated in Figure 1 comprises six forward gears indicated with Roman numerals (first gear I, second gear II, third gear III, fourth gear IV, fifth gear V and sixth gear VI). The primary shaft 5 and the secondary shaft 7 are mechanically coupled to each other by means of a plurality of gear pairs, each of which defines a respective gear and comprises a primary gear 10 mounted on the primary shaft 5 and a secondary gear 11 mounted on the 7 'secondary shaft.
Ciascun ingranaggio 10 primario è montato folle sull’albero 5 primario ed ingrana sempre con il rispettivo ingranaggio 11 secondario; invece ciascun ingranaggio 11 secondario è calettato all’albero 7 secondario per ruotare in modo solidale con l’albero 7 secondario stesso. Inoltre, il cambio 4 meccanico servoassistito comprende tre sincronizzatori 12, ciascuno dei quali è montato coassiale all’albero 5 primario, è disposto tra due ingranaggi 10 primari, ed è atto a venire attuato per innestare alternativamente i due ingranaggi 10 primari all’albero 5 primario (cioè per rendere alternativamente i due ingranaggi 10 primari angolarmente solidali all’albero 5 primario). In altre parole, ciascun sincronizzatore 12 può venire spostato in un verso per innestare un ingranaggio 10 primario all’albero 5 primario, oppure può venire spostato nell’altro verso per innestare l’altro ingranaggio 10 primario all’albero 5 primario. Each primary gear 10 is mounted idle on the primary shaft 5 and always meshes with the respective secondary gear 11; instead each secondary gear 11 is keyed to the secondary shaft 7 to rotate integrally with the secondary shaft 7 itself. Furthermore, the servo-assisted mechanical gearbox 4 comprises three synchronizers 12, each of which is mounted coaxially to the primary shaft 5, is arranged between two primary gears 10, and is adapted to be actuated to alternately engage the two primary gears 10 to the shaft 5 primary (i.e. to alternatively make the two primary gears 10 angularly integral with the primary shaft 5). In other words, each synchronizer 12 can be moved in one direction to engage a primary gear 10 to the primary shaft 5, or it can be moved in the other direction to engage the other primary gear 10 to the primary shaft 5.
Il cambio 4 meccanico servoassistito è azionato da un servocomando idraulico per pilotare i sincronizzatori 12 in modo da innestare e disinserire le marce; anche la frizione 6 servoassistita è azionata da un servocomando idraulico per collegare e scollegare l’albero 3 motore all’albero 5 primario. La trasmissione 1 servoassistita comprende una centralina 13 di controllo (illustrata schematicamente), la quale pilota i servocomandi idraulici del cambio 4 meccanico servoassistito e della frizione 6 servoassistita. The servo-assisted mechanical gearbox 4 is operated by a hydraulic servo control to drive the synchronizers 12 so as to engage and disengage the gears; also the servo-assisted clutch 6 is operated by a hydraulic servo control to connect and disconnect the motor shaft 3 to the primary shaft 5. The servo-assisted transmission 1 comprises a control unit 13 (shown schematically), which drives the hydraulic servo controls of the mechanical servo-assisted gearbox 4 and of the servo-assisted clutch 6.
Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata e perfettamente equivalente alla forma di attuazione sopra descritta, gli ingranaggi 10 primari sono calettati all’albero 5 primario, gli ingranaggi 11 secondari sono montati folli sull’albero 7 secondario, ed i sincronizzatori 12 sono montati sull’albero 7 secondario per innestare ingranaggi 11 secondari all’albero 7 secondario stesso. According to a different embodiment not shown and perfectly equivalent to the embodiment described above, the primary gears 10 are keyed to the primary shaft 5, the secondary gears 11 are idle mounted on the secondary shaft 7, and the synchronizers 12 are mounted on the secondary shaft 7 for engaging secondary gears 11 to the secondary shaft 7 itself.
Inoltre, la trasmissione 1 servoassistita comprende una macchina 14 elettrica reversibile (cioè che può funzionare sia come motore assorbendo energia elettrica e generando lavoro meccanico, sia come generatore assorbendo lavoro meccanico e generando energia elettrica) pilotata da un azionamento 15 elettrico collegato ad almeno una batteria 16 atta ad immagazzinare energia elettrica. Furthermore, the servo-assisted transmission 1 comprises a reversible electric machine 14 (i.e. which can operate both as a motor by absorbing electrical energy and generating mechanical work, and as a generator by absorbing mechanical work and generating electrical energy) driven by an electric drive 15 connected to at least one battery. 16 suitable for storing electrical energy.
La macchina 14 elettrica reversibile comprende un albero 17, il quale è solidale ad un rotore della macchina 14 elettrica reversibile, è normalmente folle (cioè non è meccanicamente collegato in modo permanente né all’albero 5 primario, né all’albero 7 secondario), ed è meccanicamente collegabile all’albero 5 primario. The reversible electric machine 14 comprises a shaft 17, which is integral with a rotor of the reversible electric machine 14, is normally idle (i.e. it is not mechanically permanently connected to either the primary shaft 5 or the secondary shaft 7), and it is mechanically connectable to the primary shaft 5.
La trasmissione 1 servoassistita comprende un dispositivo 18 di collegamento atto a collegare l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile all’albero 5 primario del cambio 4 meccanico servoassistito, oppure a collegare l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile all’albero 7 secondario del cambio 4 meccanico servoassistito, oppure a mantenere l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile folle (cioè non collegato né all’albero 5 primario, né all’albero 7 secondario). The servo-assisted transmission 1 comprises a connection device 18 adapted to connect the shaft 17 of the reversible electric machine 14 to the primary shaft 5 of the mechanical servo-assisted gearbox 4, or to connect the shaft 17 of the reversible electric machine 14 to the secondary shaft 7 of the mechanical servo-assisted gearbox 4, or to keep the shaft 17 of the reversible electric machine 14 idle (i.e. not connected to either the primary shaft 5 or the secondary shaft 7).
Secondo la preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, il dispositivo 18 di collegamento comprende una trasmissione 19 ad ingranaggi interposta tra l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile e l’albero 7 secondario del cambio 4 meccanico servoassistito, una trasmissione 20 a presa diretta interposta tra l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile e l’albero 5 primario, ed un sincronizzatore 21 atto ad innestare alternativamente la trasmissione 19 ad ingranaggi oppure la trasmissione 20 a presa diretta. According to the preferred embodiment illustrated in the attached figures, the connection device 18 comprises a gear transmission 19 interposed between the shaft 17 of the reversible electric machine 14 and the secondary shaft 7 of the mechanical servo-assisted gearbox 4, a socket transmission 20 direct interposed between the shaft 17 of the reversible electric machine 14 and the primary shaft 5, and a synchronizer 21 adapted to alternately engage the gear transmission 19 or the direct drive transmission 20.
La trasmissione 19 ad ingranaggi presenta preferibilmente un rapporto di trasmissione non unitario e comprende un ingranaggio 22 montato folle sull’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile ed un ingranaggio 23 che è calettato sull’albero 7 secondario ed ingrana permanentemente con l’ingranaggio 22; il sincronizzatore 21 è atto ad innestare l’ingranaggio 22 all’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile per collegare l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile all’albero 7 secondario. Il valore del rapporto di trasmissione non unitario della trasmissione 19 ad ingranaggi è tale da ottimizzare i valori di regime di rotazione e coppia della macchina 14 elettrica reversibile rispetto al regime di rotazione e alla coppia trasmessa dall’albero 7 secondario; normalmente la trasmissione 19 ad ingranaggi prevede una riduzione del numero di giri, cioè la macchina 14 elettrica reversibile gira più lentamente dell’albero 7 secondario. The gear transmission 19 preferably has a non-unitary transmission ratio and comprises a gear 22 mounted idle on the shaft 17 of the reversible electric machine 14 and a gear 23 which is keyed on the secondary shaft 7 and permanently meshes with the gear 22; the synchronizer 21 is adapted to engage the gear 22 to the shaft 17 of the reversible electric machine 14 to connect the shaft 17 of the reversible electric machine 14 to the secondary shaft 7. The value of the non-unitary transmission ratio of the gear transmission 19 is such as to optimize the rotation speed and torque values of the reversible electric machine 14 with respect to the rotation speed and the torque transmitted by the secondary shaft 7; normally the gear transmission 19 provides for a reduction in the number of revolutions, that is, the reversible electric machine 14 turns more slowly than the secondary shaft 7.
La trasmissione 20 a presa diretta presenta un rapporto di trasmissione unitario e comprende un elemento 24 di collegamento calettato sull’albero 5 primario; il sincronizzatore 21 è atto ad innestare l’elemento 24 di collegamento all’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile per collegare l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile all’albero 5 primario. The direct drive transmission 20 has a unitary transmission ratio and includes a connection element 24 keyed onto the primary shaft 5; the synchronizer 21 is adapted to engage the connecting element 24 to the shaft 17 of the reversible electric machine 14 to connect the shaft 17 of the reversible electric machine 14 to the primary shaft 5.
Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, la trasmissione 20 a presa diretta è sostituita da una ulteriore trasmissione ad ingranaggi, la quale è interposta tra l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile e l’albero 5 primario, presenta un rapporto di trasmissione non unitario ed è del tutto analoga alla trasmissione 19 ad ingranaggi. Anche in questo caso, il valore del rapporto di trasmissione non unitario della ulteriore trasmissione ad ingranaggi è tale da di ottimizzare i valori di regime di rotazione e coppia della macchina 14 elettrica reversibile rispetto al regime di rotazione e alla coppia trasmessa dall’albero 5 primario; normalmente la ulteriore trasmissione ad ingranaggi prevede una riduzione del numero di giri, cioè la macchina 14 elettrica reversibile gira più lentamente dell’albero 5 primario. According to a different embodiment not shown, the direct drive transmission 20 is replaced by a further gear transmission, which is interposed between the shaft 17 of the reversible electric machine 14 and the primary shaft 5, has a transmission ratio not unitary and is completely analogous to the gear transmission 19. Also in this case, the value of the non-unitary transmission ratio of the further gear transmission is such as to optimize the rotation speed and torque values of the reversible electric machine 14 with respect to the rotation speed and the torque transmitted by the primary shaft 5. ; normally the further gear transmission provides for a reduction in the number of revolutions, that is, the reversible electric machine 14 turns more slowly than the primary shaft 5.
In uso, quando non è in atto un cambio di marcia e il veicolo è in marcia (cioè il motore 2 a combustione interna è acceso e la frizione 6 servoassistita è chiusa) l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile è normalmente collegato all’albero 5 primario e la macchina 14 elettrica reversibile funziona come generatore di energia elettrica per fornire l’energia elettrica richiesta dalle utenze elettriche del veicolo. In caso di rallentamento del veicolo, la macchina 14 elettrica reversibile può massimizzare (compatibilmente con lo stato di carica della batteria 16 e con la dinamica del veicolo) l’assorbimento di energia meccanica per realizzare una frenata rigenerativa del veicolo. In use, when a gear change is not taking place and the vehicle is in gear (i.e. the internal combustion engine 2 is on and the servo-assisted clutch 6 is closed), the shaft 17 of the reversible electric machine 14 is normally connected to the primary shaft 5 and the reversible electric machine 14 functions as an electric power generator to supply the electric energy required by the electric users of the vehicle. If the vehicle slows down, the reversible electric machine 14 can maximize (compatibly with the state of charge of the battery 16 and with the vehicle dynamics) the absorption of mechanical energy to achieve regenerative braking of the vehicle.
In uso, quando la coppia C motrice necessaria alle ruote motrici è generata dal motore 2 a combustione interna e contestualmente si verifica una richiesta di incremento della coppia C motrice da fornire alle ruote motrici da parte del guidatore, la macchina 14 elettrica reversibile è predisposta per funzionare come motore elettrico assorbendo energia elettrica dalla batteria 16 per fornire una coppia motrice supplementare (“boost elettrico”). Ovvero, la macchina 14 elettrica reversibile è predisposta per funzionare come generatore di energia elettrica per fornire l’energia elettrica necessaria a soddisfare la richiesta di incremento della coppia C motrice da fornire alle ruote motrici da parte del guidatore. In use, when the drive torque C necessary for the drive wheels is generated by the internal combustion engine 2 and at the same time there is a request for an increase in the drive torque C to be supplied to the drive wheels by the driver, the reversible electric machine 14 is set up for operate as an electric motor by absorbing electrical energy from the battery 16 to provide additional drive torque (“electric boost”). That is, the reversible electric machine 14 is designed to function as an electricity generator to provide the electricity necessary to meet the demand for increasing the drive torque C to be supplied to the drive wheels by the driver.
Viene di seguito descritta la modalità di controllo attuata dalla centralina 13 di controllo nel caso si verifichi una richiesta di incremento della coppia C motrice da fornire alle ruote motrici da parte del guidatore. The control mode implemented by the control unit 13 in the event of a request for an increase in the driving torque C to be supplied to the driving wheels by the driver is described below.
La centralina 13 di controllo è predisposta per riconoscere una richiesta di incremento della coppia C motrice da fornire alle ruote motrici tipicamente mediante un deciso intervento del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. The control unit 13 is designed to recognize a request to increase the driving torque C to be supplied to the driving wheels typically by means of a decisive intervention of the driver who intervenes on the accelerator pedal.
In particolare, la centralina 13 di controllo è predisposta per determinare una coppia Cm_objmotrice obiettivo che sia tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. In particular, the control unit 13 is designed to determine an objective Cm_objmotrice torque which is such as to ensure that it satisfies the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal.
Successivamente, la centralina 13 di controllo è atta a determinare la coppia ∆Cmmotrice supplementare da fornire alle ruote motrici a partire dall’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore per soddisfare la richiesta stessa mediante la formula che segue: Subsequently, the control unit 13 is adapted to determine the additional torque ΔC to be supplied to the driving wheels starting from the instant in which a request for an increase in the driving torque C is recognized by the driver who intervenes on the accelerator pedal to satisfy the request itself using the following formula:
∆Cm =Cm_obj -Cm[1] ∆Cm = Cm_obj -Cm [1]
In cui: In which:
∆Cm: coppia motrice supplementare da fornire alle ruote motrici a partire dall’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore; ∆Cm: additional drive torque to be supplied to the drive wheels starting from the instant in which a request for an increase in drive torque C is recognized by the driver who intervenes on the accelerator pedal;
Cm_obj: coppia motrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore; e Cm_obj: objective drive torque such as to ensure that the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal is met; And
Cm: coppia motrice fornita dal motore 2 a combustione interna nell’istante in cui viene riconosciuta dalla centralina 13 di controllo la richiesta di un incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. Cm: drive torque supplied by internal combustion engine 2 at the instant in which the request for an increase in drive torque C by the driver who intervenes on the accelerator pedal is recognized by the control unit 13.
La coppia ∆Cmmotrice supplementare da fornire per soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore calcolata attraverso la [1] e viene fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile alle ruote motrici. The additional ∆Cmmotrice torque to be supplied to meet the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal calculated through [1] and is supplied by the reversible electric machine 14 to the drive wheels.
La centralina 13 di controllo è quindi predisposta per comandare la macchina 14 elettrica reversibile in modo che assorba energia elettrica per fornire la coppia meccanica necessaria secondo la formula che segue: The control unit 13 is therefore arranged to control the reversible electric machine 14 so that it absorbs electrical energy to supply the necessary mechanical torque according to the following formula:
Etot= ∆E(Cm)+Ei[2] Etot = ∆E (Cm) + Ei [2]
In cui: In which:
Ei: energia elettrica fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile per il funzionamento delle utenze elettriche del veicolo ibrido nell’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore; Ei: electricity supplied by the reversible electric machine 14 for the operation of the electric utilities of the hybrid vehicle at the instant in which a request for an increase in the drive torque C is recognized by the driver who intervenes on the accelerator pedal;
∆E(∆Cm): energia elettrica supplementare fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile per garantire la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici nell’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore; e ∆E (∆Cm): additional electrical energy supplied by the reversible electric machine 14 to guarantee the additional ∆C drive torque to the drive wheels at the instant in which a request to increase the drive torque C is recognized by the driver who intervenes on the pedal of the 'accelerator; And
Etot: energia elettrica totale richiesta alla macchina 14 elettrica reversibile nell’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. Etot: total electricity required to the reversible electric machine 14 at the instant in which a request for an increase in the drive torque C is recognized by the driver who intervenes on the accelerator pedal.
Chiaramente, la centralina 13 di controllo è predisposta per verificare che lo stato di carica della batteria 16 sia tale da garantire la fornitura della energia ∆E(∆Cm) elettrica supplementare per garantire la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici nell’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. Clearly, the control unit 13 is set up to check that the state of charge of the battery 16 is such as to guarantee the supply of the additional electric energy ∆E (∆Cm) to guarantee the additional torque ∆Cmdrive to the drive wheels at the instant in which a request to increase the drive torque C is recognized by the driver who intervenes on the accelerator pedal.
In altre parole, la centralina 13 di controllo è predisposta per verificare che lo stato di carica della batteria 16 sia sufficiente per fornire l’energia Etotelettrica totale richiesta alla macchina 14 elettrica reversibile nell’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore, ovvero sia tale da garantire sia la fornitura della energia ∆E(∆Cm) elettrica supplementare per garantire la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici sia per poter soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido. In other words, the control unit 13 is arranged to verify that the state of charge of the battery 16 is sufficient to supply the total E-telelectric energy required to the reversible electric machine 14 at the instant in which a request for increasing the torque C is recognized. drive by the driver who intervenes on the accelerator pedal, i.e. both such as to guarantee both the supply of additional electrical energy ∆E (∆Cm) to guarantee the additional torque ∆Cmdrive to the drive wheels and to be able to satisfy the requests from electric users of the hybrid vehicle.
Nel caso in cui questa verifica dia esito negativo (ovvero nel caso in cui lo stato di carica della batteria 16 non sia sufficiente per fornire l’energia Etotelettrica totale richiesta alla macchina 14 elettrica reversibile nell’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore, ovvero per garantire sia la fornitura della energia ∆E(∆Cm) elettrica supplementare necessaria per la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici sia la fornitura per poter soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido), allora la centralina 13 di controllo è predisposta per comandare la macchina 14 elettrica reversibile in modo che funzioni come generatore di energia elettrica per fornire solamente l’energia elettrica necessaria a soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido. In the event that this check gives a negative result (i.e. in the case in which the state of charge of the battery 16 is not sufficient to supply the total E-telelectric energy required by the reversible electric machine 14 at the instant in which a request to increase the drive torque C by the driver, i.e. to ensure both the supply of the additional electrical energy ∆E (∆Cm) necessary for the additional drive torque ∆Cm to the drive wheels and the supply to be able to meet the requests from the electric users of the hybrid vehicle), then the control unit 13 is arranged to control the reversible electric machine 14 so that it functions as an electric energy generator to supply only the electric energy necessary to satisfy the requests from the electric users of the hybrid vehicle.
In altre parole, nel caso in cui la verifica dia esito negativo (ovvero nel caso in cui lo stato di carica della batteria 16 non sia sufficiente per fornire l’energia Etotelettrica totale richiesta alla macchina 14 elettrica reversibile e tale da garantire sia la fornitura della energia ∆E(∆Cm) elettrica supplementare per garantire la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici sia per poter soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido), la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici è fornita dal motore 2 a combustione interna. In other words, in the event that the check gives a negative result (i.e. in the case in which the state of charge of the battery 16 is not sufficient to supply the total E-telelectric energy required by the reversible electric machine 14 and such as to guarantee both the supply of the additional electrical energy ∆E (∆Cm) to guarantee the additional ∆Cdrive torque to the drive wheels and to meet the demands of the electric utilities of the hybrid vehicle), the additional ∆Cmdrive torque to the drive wheels is supplied by the internal combustion engine 2.
Nel caso in cui la verifica dia invece esito positivo (ovvero nel caso in cui lo stato di carica della batteria 16 sia sufficiente per fornire l’energia Etotelettrica totale richiesta alla macchina 14 elettrica reversibile nell’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore ovvero per garantire sia la fornitura della energia ∆E(∆Cm) elettrica supplementare necessaria per la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici sia la fornitura per poter soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido), allora la centralina 13 di controllo è predisposta per comandare la macchina 14 elettrica reversibile in modo che funzioni come generatore di energia elettrica per fornire l’energia Etotelettrica totale. In the event that the check gives a positive result (i.e. if the state of charge of the battery 16 is sufficient to supply the total E-telelectric energy required to the reversible electric machine 14 at the instant in which a request to increase the drive torque C by the driver or to ensure both the supply of the additional electrical energy ∆E (∆Cm) necessary for the additional drive torque ∆C to the drive wheels and the supply to be able to meet the requests from the electric utilities of the hybrid vehicle), then the control unit 13 is arranged to control the reversible electric machine 14 so that it functions as a generator of electric energy to supply the total E-telelectric energy.
In altre parole ancora, nel caso in cui la verifica dia esito positivo (ovvero nel caso in cui lo stato di carica della batteria 16 sia sufficiente per fornire l’energia Etotelettrica totale richiesta alla macchina 14 elettrica reversibile e tale da garantire sia la fornitura della energia ∆E(∆Cm) elettrica supplementare per garantire la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici sia per poter soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido), la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici è fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile che interviene da booster. In other words again, in the event that the verification gives a positive result (i.e. in the case in which the state of charge of the battery 16 is sufficient to supply the total E-telelectric energy required by the reversible electric machine 14 and such as to guarantee both the supply of the additional electrical energy ∆E (∆Cm) to guarantee the additional ∆Cdrive torque to the drive wheels and to meet the demands of the electric utilities of the hybrid vehicle), the additional ∆Cmdrive torque to the drive wheels is supplied by the reversible electric machine 14 which intervenes from booster.
E’ importante evidenziare che, l’azionamento della macchina 14 elettrica reversibile è quasi immediato ed è possibile fornire la coppia ∆Cmmotrice supplementare necessaria per soddisfare le richieste del guidatore che interviene sul pedale acceleratore con un transitorio sostanzialmente trascurabile. It is important to point out that the operation of the reversible electric machine 14 is almost immediate and it is possible to provide the additional ∆Cdrive torque necessary to meet the demands of the driver who intervenes on the accelerator pedal with a substantially negligible transient.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, nell’intervallo di transizione fra gli istanti t1e t2(in cui t1rappresenta l’istante in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore e t2rappresenta l’istante in cui si conclude il periodo di transizione come verrà meglio spiegato nel seguito della trattazione) la coppia Cm_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore è data dalla somma di due contributi secondo l’equazione che segue: As illustrated in Figure 2, in the transition interval between the instants t1 and t2 (in which t1 represents the instant in which a request for an increase in the driving torque C is recognized by the driver who intervenes on the accelerator pedal and t2 represents the 'instant in which the transition period ends, as will be better explained in the rest of the discussion) the target torque Cm_objmotrice such as to guarantee to satisfy the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal is given by the sum of two contributions according to the equation following:
Cm_obj =Cm_iCme_i[3] Cm_obj = Cm_iCme_i [3]
t1< i < t2t1 <i <t2
In cui: In which:
Cm_obj: coppia motrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore; Cm_obj: objective drive torque such as to ensure that the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal is met;
Cm_i: coppia motrice fornita dal motore 2 a combustione interna nell’istante i-esimo; e Cm_i: engine torque supplied by the internal combustion engine 2 at the i-th instant; And
Cme_i: coppia motrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile nell’istante i-esimo. Cme_i: drive torque provided by the reversible electric machine 14 at the i-th instant.
L’andamento della coppia Cme_imotrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile nell’istante i-esimo è indicato con A nella figura 2. La coppia Cme_imotrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile ha valore massimo nell’istante (indicato con t1) in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore; in questo istante, la macchina 14 elettrica reversibile fornisce interamente alle ruote motrici la coppia ∆Cmmotrice supplementare calcolata attraverso la [1]. The trend of the Cme_imotrice torque supplied by the reversible electric machine 14 at the i-th instant is indicated with A in figure 2. The Cme_imotrice torque supplied by the reversible electric machine 14 has a maximum value in the instant (indicated with t1) in which it is recognized a request for an increase in the driving torque C by the driver who intervenes on the accelerator pedal; at this instant, the reversible electric machine 14 supplies the drive wheels entirely with the additional torque ∆Cmmotrice calculated through [1].
L’andamento della coppia Cme_imotrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile ha andamento via via decrescente e valore minimo nell’istante indicato con t2in cui la macchina 14 elettrica reversibile funziona nuovamente solo per la fornitura della energia elettrica necessaria alle utenze elettriche del veicolo ibrido. The trend of the Cme_imotrice torque supplied by the reversible electric machine 14 has a progressively decreasing trend and a minimum value at the instant indicated with t2 in which the reversible electric machine 14 works again only for the supply of electricity necessary for the electric utilities of the hybrid vehicle.
Nell’intervallo di transizione fra gli istanti t1e t2, la coppia Cme_imotrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile è pari ad una frazione (via via decrescente) della coppia Cm_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. In the transition interval between the instants t1 and t2, the torque Cme_imotrice supplied by the reversible electric machine 14 is equal to a fraction (gradually decreasing) of the target torque Cm_objmotrice such as to guarantee to satisfy the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal .
L’andamento della coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna nell’istante i-esimo è indicato con B nella figura 2. The trend of the Cm_imotrice torque provided by the internal combustion engine 2 at the i-th instant is indicated with B in Figure 2.
Tale coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna ha valore minimo nell’istante (indicato con t1) in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. L’andamento della coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna è via via crescente ed assume valore massimo nell’istante indicato con t2in cui è pari alla coppia Cm_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. This Cm_imotrice torque supplied by the internal combustion engine 2 has a minimum value in the instant (indicated with t1) in which a request for an increase in the driving torque C is recognized by the driver who intervenes on the accelerator pedal. The trend of the Cm_imotrice torque supplied by the internal combustion engine 2 is gradually increasing and assumes a maximum value at the instant indicated with t2 in which it is equal to the target Cm_objmotrice torque such as to guarantee to satisfy the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal .
Nell’intervallo di transizione fra gli istanti t1e t2, la coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna è pari ad una frazione (via via crescente) della coppia Cm_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. In the transition interval between the instants t1 and t2, the torque Cm_imotrice supplied by the internal combustion engine 2 is equal to a fraction (gradually increasing) of the target torque Cm_objmotrice such as to guarantee to satisfy the request of the driver who intervenes on the pedal of the accelerator.
Con C nella figura 2 è invece indicato l’andamento della coppia Cm_totmotrice totale alle ruote motrici; in particolare il valore è costante fino all’istante (indicato con t1) in cui viene riconosciuta una richiesta di incremento della coppia C motrice da parte del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore ed è nuovamente costante a partire dall’istante t1 e pari alla coppia Cm_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. With C in figure 2, on the other hand, the trend of the total Cm_totmotrice torque to the driving wheels is indicated; in particular, the value is constant until the instant (indicated with t1) in which a request for an increase in the driving torque C is recognized by the driver who intervenes on the accelerator pedal and is constant again starting from the instant t1 and even to the target torque Cm_objmotrice such as to guarantee to satisfy the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal.
La centralina 13 di controllo è predisposta affinché l’andamento via via crescente della coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna (fino al raggiungimento della coppia Cm_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore) consenta di esplorare una successione di punti motore stabilizzati che garantiscono a loro volta di ottimizzare del prestazioni del motore 2 a combustione interna. The control unit 13 is arranged so that the progressively increasing trend of the Cm_imotrice torque supplied by the internal combustion engine 2 (until the target Cm_objmotrice torque is reached such as to guarantee to satisfy the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal) allows to explore a succession of stabilized engine points which in turn guarantee to optimize the performance of the internal combustion engine 2.
In altre parole, la centralina 13 di controllo è predisposta per comandare il motore 2 combustione interna affinché nell’intervallo di transizione fra gli istanti t1e t2il motore 2 a combustione interna stessa si trovi a funzionare in punti motore stabilizzati (ovvero che consentono di ottimizzare del prestazioni del motore 2 a combustione interna stesso) fino al raggiungimento della coppia Cm_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore. In other words, the control unit 13 is predisposed to control the internal combustion engine 2 so that in the transition interval between the instants t1 and t2 the internal combustion engine 2 itself operates in stabilized engine points (i.e. which allow to optimize the performance of the internal combustion engine 2 itself) until the target torque Cm_objmotrice is reached such as to ensure that the request of the driver who intervenes on the accelerator pedal is satisfied.
Nell’intervallo di transizione fra gli istanti t1e t2,la coppia ∆Cmmotrice supplementare da fornire alle ruote motrici calcolata attraverso la [1] è data quindi dalla somma di due contributi: un primo contributo di ampiezza via via crescente dovuto alla coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna ed un secondo contributo di ampiezza via via decrescente dovuto alla coppia Ce_imotrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile. In the transition interval between the instants t1 and t2, the additional torque ∆Cmmotrice to be supplied to the driving wheels calculated through [1] is therefore given by the sum of two contributions: a first contribution of increasing amplitude due to the torque Cm_imotrice supplied by the internal combustion engine 2 and a second contribution of gradually decreasing amplitude due to the Ce_imotrice torque supplied by the reversible electric machine 14.
E’ importante evidenziare che l’andamento crescente indicato con B nella figura 2 della coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna consente di ottimizzare le prestazioni del motore 2 a combustione interna stesso. Il motore 2 a combustione interna esplora infatti una successione di punti motore stabilizzati che consentono di ottimizzare i consumi di combustibile e ridurre le emissioni inquinanti. It is important to highlight that the increasing trend indicated with B in Figure 2 of the Cm_imotrice torque provided by the internal combustion engine 2 allows to optimize the performance of the internal combustion engine 2 itself. In fact, the internal combustion engine 2 explores a succession of stabilized engine points which make it possible to optimize fuel consumption and reduce polluting emissions.
Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, il dispositivo 18 di collegamento comprende una coppia di frizioni, le quali sostituiscono il sincronizzatore 21 e sono interposte tra l’albero 17 della macchina 14 elettrica reversibile e rispettivamente l’albero 5 primario e l’albero 7 secondario. According to a different embodiment not shown, the connection device 18 comprises a pair of clutches, which replace the synchronizer 21 and are interposed between the shaft 17 of the reversible electric machine 14 and respectively the primary shaft 5 and the shaft 7 secondary.
La trattazione che precede può trovare vantaggiosa applicazione anche in un veicolo ibrido con architettura in serie oppure in un veicolo ibrido con architettura mista serie/parallelo. The above discussion can also find advantageous application in a hybrid vehicle with series architecture or in a hybrid vehicle with mixed series / parallel architecture.
Il metodo di controllo di un veicolo ibrido fin qui descritto presenta il vantaggio di consentire alla macchina 14 elettrica reversibile di svolgere la funzione di booster per ottenere la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici con un transitorio sostanzialmente trascurabile e sempre nelle condizioni più favorevoli, ovvero in modo da ottimizzare i consumi di combustibile e ridurre le emissioni inquinanti. The control method of a hybrid vehicle described up to now has the advantage of allowing the reversible electric machine 14 to perform the function of booster to obtain the additional drive torque to the drive wheels with a substantially negligible transient and always in the most favorable conditions, that is in order to optimize fuel consumption and reduce polluting emissions.
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IT000446A ITBO20130446A1 (en) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | METHOD OF CONTROL OF A HYBRID VEHICLE |
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US20100062896A1 (en) * | 2006-09-21 | 2010-03-11 | Jens-Werner Falkenstein | Method for operating a hybrid drive of a motor vehicle |
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-
2013
- 2013-08-06 IT IT000446A patent/ITBO20130446A1/en unknown
Patent Citations (3)
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