ITBO20130574A1

ITBO20130574A1 - Metodo di controllo di un veicolo ibrido provvisto di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore durante una fase di cambio marcia

Info

Publication number: ITBO20130574A1
Application number: IT000574A
Authority: IT
Inventors: Daniele Benassi; Andrea Leoni; Francesco Monacelli; Massimo Zanotti
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-04-18
Also published as: JP6430776B2; CN104554250B; JP2015083457A; CN104554250A; EP2862740B1; EP2862740A1

Description

DESCRIZIONE

“METODO DI CONTROLLO DI UN VEICOLO IBRIDO PROVVISTO DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA SOVRALIMENTATO MEDIANTE UN TURBOCOMPRESSORE DURANTE UNA FASE DI CAMBIO MARCIA”

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad un metodo di controllo di un veicolo ibrido provvisto di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore durante una fase di cambio marcia.

ARTE ANTERIORE

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.

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. Solitamente, 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.

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).

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.

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.

Ulteriore inconveniente si verifica quando il motore a combustione interna è sovralimentato mediante un sistema di sovralimentazione a turbocompressore. In questo caso, infatti, durante una fase di cambio marcia la catena dell’aria aspirata dal motore a combustione interna viene corretta per consentire il cambio di marcia (in particolare, la massa di aria aspirata dal motore a combustione interna viene ridotta per consentire il cambio di marcia) con l’effetto che il turbocompressore risulta svuotato di parte dell’aria necessaria per il suo funzionamento ottimale innescando il fenomeno del ritardo del turbo (anche noto come “turbo-lag”) ovvero la tendenza del turbocompressore nel mancare di risposta in potenza quando da una condizione di coppia motrice modesta (bassi regimi di rotazione e velocità contenuta) si verifica una richiesta di aumento della coppia motrice a causa della inerzia della turbina.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è di realizzare un metodo di controllo di un veicolo ibrido provvisto di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore durante una fase di cambio marcia che sia esente degli inconvenienti dello stato dell’arte e sia di facile ed economica implementazione.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo di un veicolo ibrido provvisto di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore durante una fase di cambio marcia secondo quanto rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento al disegno annesso, che ne illustra un esempio di attuazione non limitativo, in cui la figura allegata 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.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

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 sovralimentato, 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Il motore 2 a combustione interna è sovralimentato mediante un sistema di sovralimentazione a turbocompressore. Il motore 2 a combustione interna comprende un numero variabile di cilindri, ciascuno dei quali è collegato ad un collettore di aspirazione tramite almeno una rispettiva valvola di aspirazione e ad un collettore di scarico tramite almeno una rispettiva valvola di scarico (non illustrata). Il collettore di aspirazione riceve aria fresca (cioè aria proveniente dall’ambiente esterno) attraverso un condotto di aspirazione, il quale è provvisto di un filtro aria ed è regolato da una valvola a farfalla.

Il sistema di sovralimentazione del motore 2 a combustione interna comprende un turbocompressore provvisto di una turbina, che è disposta lungo il condotto di scarico per ruotare ad alta velocità sotto l’azione dei gas di scarico espulsi dai cilindri, ed un compressore, il quale è disposto lungo il condotto di aspirazione ed è collegato meccanicamente alla turbina per venire trascinato in rotazione dalla turbina stessa così da aumentare la pressione dell’aria alimentata nel condotto di alimentazione.

Lungo il condotto di scarico è previsto un condotto di bypass, il quale è collegato in parallelo alla turbina in modo da presentare le proprie estremità collegate a monte e a valle della turbina stessa; lungo il condotto di bypass è disposta una valvola wastegate, la quale è atta a regolare la portata dei gas di scarico che fluiscono attraverso il condotto di bypass ed è controllata da un attuatore pneumatico. Lungo il condotto di aspirazione è previsto un condotto di bypass, il quale è collegato in parallelo al compressore in modo da presentare le proprie estremità collegate a monte e a valle del compressore stesso; lungo il condotto di bypass è disposta una valvola Poff, la quale è atta a regolare la portata dell’aria che fluisce attraverso il condotto di bypass ed è pilotata da un attuatore elettrico.

Anche il motore 2 a combustione interna è controllato dalla centralina 13 di controllo, la quale sovrintende al funzionamento di tutte le componenti del motore 2 a combustione interna tra le quali il sistema di sovralimentazione. In particolare, la centralina 13 di controllo pilota gli attuatori della valvola wastegate e della valvola Poff.

Viene di seguito descritta la modalità di controllo implementata dalla centralina 13 di controllo durante una fase di cambio marcia per ridurre il fenomeno del ritardo del turbo (anche noto come “turbo-lag”) ovvero per ridurre la tendenza del turbocompressore nel mancare di risposta in potenza quando da una condizione di coppia motrice modesta (bassi regimi di rotazione e velocità contenuta) si verifica una improvvisa e rapida richiesta di aumento considerevole della coppia motrice (cioè quando il guidatore affonda decisamente il pedale dell’acceleratore ad esempio per eseguire un sorpasso) a causa della inerzia della turbina.

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.

La centralina 13 di controllo è predisposta per riconoscere quando si verifica una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione 6 servoassistita.

In questo caso, quando la coppia C motrice necessaria alle ruote motrici è generata dal motore 2 a combustione interna e successivamente si verifica una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione 6 servoassistita, 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 generare la coppia C motrice da fornire alle ruote motrici per la durata dell’intero intervallo di ritardo del turbo. Con intervallo di ritardo del turbo si vuole di seguito indicare l’intervallo di tempo durante il quale, per effetto di un cambio di marcia, la catena dell’aria aspirata dal motore 2 a combustione interna viene corretta per consentire il cambio di marcia (in particolare, la massa di aria aspirata dal motore 2 a combustione interna viene ridotta per consentire il cambio di marcia) con l’effetto che il turbocompressore risulta svuotato di parte dell’aria necessaria per il suo funzionamento ottimale innescando il fenomeno del ritardo del turbo (anche noto come “turbo-lag”).

Poiché la centralina 13 di controllo è configurata per ridurre la tendenza del turbocompressore nel mancare di risposta in potenza quando da una condizione di coppia motrice modesta (bassi regimi di rotazione e velocità contenuta) si verifica una richiesta di aumento della coppia motrice a causa della inerzia della turbina, l’intervallo di ritardo del turbo termina solo nel momento in cui il turbocompressore è nuovamente riempito con la quantità d’aria necessaria per il suo funzionamento ottimale (come meglio descritto in seguito).

In particolare, l’intervallo di ritardo del turbo termina solo nel momento in cui il turbocompressore si trova nello stesso punto di efficienza che aveva nel momento in cui si è verificata l’interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia. Il punto di efficienza rappresenta il punto motore in cui il turbocompressore presenta la stessa efficienza che aveva nel momento in cui si è verificata l’interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia.

La centralina 13 di controllo è predisposta per determinare una coppia Cm_objmotrice obiettivo da fornire a seguito della interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici per effetto di un cambio di marcia durante l’intervallo di ritardo del turbo.

La centralina 13 di controllo è quindi predisposta per comandare la macchina 14 elettrica reversibile in modo che funzioni come generatore di coppia motrice per fornire l’energia elettrica necessaria secondo la formula che segue:

Ctot_e= ∆E(Cm_obj)+Ce[1]

In cui:

Ce: energia elettrica fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile per il funzionamento delle utenze elettriche del veicolo ibrido nell’istante in cui si verifica una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione 6 servoassistita;

∆E(Cm_obj): energia elettrica supplementare fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo da fornire a seguito della interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici per effetto di un cambio di marcia durante l’intervallo di ritardo del turbo; e

Etot: energia elettrica totale richiesta alla macchina 14 elettrica reversibile nell’istante in cui si verifica una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione 6 servoassistita.

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_obj) elettrica supplementare per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo da fornire a seguito della interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici per effetto di un cambio di marcia durante l’intervallo di ritardo del turbo.

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 si verifica una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia, ovvero sia tale da garantire sia la fornitura della energia ∆E(Cm_obj) elettrica supplementare per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo alle ruote motrici sia per poter soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido.

Secondo una prima variante, 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 si verifica una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia, ovvero per garantire sia la fornitura della energia ∆E(Cm_obj) elettrica supplementare per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo 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 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_obj) elettrica supplementare per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo alle ruote motrici sia la fornitura per poter soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido), allora non verrà trasmessa la coppia Cm_objmotrice obiettivo alle ruote motrici.

Secondo una alternativa, 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 si verifica una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia, ovvero per garantire sia la fornitura della energia ∆E(Cm_obj) elettrica supplementare per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo 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 comunque l’energia Eavelettrica disponibile al momento, che sarà un valore minore della energia ∆E(Cm_obj) elettrica supplementare per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo e presumibilmente non sarà sufficiente per l’intero intervallo di ritardo del turbo ma permetterà comunque di migliorare il confort del guidatore.

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 si verifica una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia, ovvero per garantire sia la fornitura della energia ∆E(Cm_obj) elettrica supplementare per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo 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 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_obj) elettrica supplementare per garantire la coppia Cm_objmotrice obiettivo alle ruote motrici sia la fornitura per poter soddisfare le richieste dalle utenze elettriche del veicolo ibrido), la coppia Cm_objmotrice obiettivo alle ruote motrici è fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile.

E’ importante evidenziare che, l’azionamento della macchina 14 elettrica reversibile è praticamente immediato ed è possibile fornire la coppia Cm_objmotrice obiettivo a seguito della interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici per effetto di un cambio di marcia durante l’intervallo di ritardo del turbo con un transitorio sostanzialmente trascurabile.

Successivamente, a seguito della conclusione della fase di cambio marcia, la centralina 13 di controllo è atta a verificare che l’intervallo di ritardo del turbo sia terminato, ovvero se il turbocompressore sia nuovamente riempito con la quantità d’aria necessaria per il suo funzionamento ottimale e se il turbocompressore si trovi nello stesso punto di efficienza che aveva nel momento in cui si è verificata l’interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia.

Nel caso in cui la verifica dia esito positivo, allora la coppia C motrice necessaria sarà fornita alle ruote motrici solo dal motore 2 a combustione interna.

Nel caso in cui la verifica dia esito negativo, allora la coppia C motrice necessaria sarà fornita alle ruote motrici dal motore 2 a combustione interna e integrata dalla macchina 14 elettrica fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo.

In particolare, la centralina 13 di controllo è atta a determinare la coppia ∆Cmmotrice supplementare da fornire alle ruote motrici a partire dall’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia mediante la formula che segue:

∆Cm =C’m_obj -Cm[2]

In cui:

∆Cm: coppia motrice supplementare da fornire alle ruote motrici a partire dall’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo;

C’m_obj: coppia motrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta del guidatore che interviene sul pedale dell’acceleratore; e

Cm: coppia motrice fornita dal motore 2 a combustione interna a partire dall’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia.

La coppia ∆Cmmotrice supplementare da fornire a partire dall’istante in cui conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo calcolata attraverso la [2] viene fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile alle ruote motrici.

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:

Etot= ∆E(Cm)+Ei[3]

In cui:

Ei: energia elettrica fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile per il funzionamento delle utenze elettriche del veicolo ibrido nell’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo;

∆E(∆Cm): energia elettrica supplementare fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile per garantire la coppia ∆Cmmotrice supplementare alle ruote motrici nell’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo; e

Etot: energia elettrica totale richiesta alla macchina 14 elettrica nell’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo.

Chiaramente, anche in questo caso 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 si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo.

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 si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo, 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.

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 si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo, 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 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.

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 si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo 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 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.

E’ importante evidenziare che, anche in questo caso, l’azionamento della macchina 14 elettrica reversibile è quasi immediato ed è possibile fornire la coppia ∆Cmmotrice supplementare nell’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo con un transitorio sostanzialmente trascurabile.

Nell’intervallo di transizione fra gli istanti t1e t2(in cui t1rappresenta l’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e t2rappresenta l’istante in cui si conclude l’intervallo di ritardo del turbo) la coppia C’m_objmotrice obiettivo è data dalla somma di due contributi secondo l’equazione che segue:

C’m_obj =Cm_iCme_i[4]

t1< i < t2

In cui:

C’m_obj: coppia motrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta di coppia C motrice nell’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo;

Cm_i: coppia motrice fornita dal motore 2 a combustione interna nell’istante i-esimo; e

Cme_i: coppia motrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile nell’istante i-esimo.

La coppia Cme_imotrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile ha valore massimo nell’istante t1,in cui si conclude la fase di cambio marcia; in questo istante, la macchina 14 elettrica reversibile fornisce interamente alle ruote motrici la coppia ∆Cmmotrice supplementare calcolata attraverso la [2].

L’andamento della coppia Cme_imotrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile ha andamento via via decrescente e valore minimo nell’istante t2in cui la macchina 14 elettrica reversibile funziona nuovamente solo per la fornitura della energia elettrica necessaria alle utenze elettriche del veicolo ibrido.

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 C’m_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta di coppia C motrice.

La coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna ha invece valore minimo nell’istante t1in cui si conclude la fase di cambio marcia. L’andamento della coppia Cm_imotrice fornita dal motore 2 a combustione interna è via via crescente ed assume valore massimo nell’istante t2in cui è pari alla coppia C’m_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta di coppia C motrice.

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 C’m_objmotrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta di coppia C motrice.

Secondo una preferita variante, 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 di coppia C motrice) consenta di esplorare una successione di punti motore stabilizzati che garantiscono a loro volta di ottimizzare del prestazioni del motore 2 a combustione interna.

Nell’intervallo di transizione fra gli istanti t1e t2,la coppia ∆Cmmotrice supplementare da fornire alle ruote motrici calcolata attraverso la [2] 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 fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo ed un secondo contributo di ampiezza via via decrescente dovuto alla coppia Ce_imotrice fornita dalla macchina 14 elettrica reversibile fino al termine dell’intervallo di ritardo del turbo.

La centralina 13 di controllo è quindi configurata per riconoscere la condizione in cui il turbocompressore si trovi nello stesso punto di efficienza dell’istante t1in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia C motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione 6 servoassistita. Questa condizione sarà verificata in un istante t2, a partire dal quale si può considerare concluso l’intervallo di ritardo del turbo e a partire dal quale la centralina 13 di controllo è configurata per comandare la macchina 14 elettrica reversibile nuovamente solo per la fornitura della energia elettrica necessaria alle utenze elettriche del veicolo ibrido.

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.

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.

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 durante tutto l’intervallo di ritardo del turbo.

Inoltre, Il metodo di controllo di un veicolo ibrido fin qui descritto evita che il guidatore percepisca una mancata risposta del motore 2 a combustione interna a fronte di una richiesta di un incremento della C coppia motrice a seguito di un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione 6 servoassistita. In altre parole, il metodo di controllo di un veicolo ibrido fin qui descritto permette che la fase di cambio marcia sia sostanzialmente trasparente (ovvero percepita in modo ridotto) al guidatore e consentire di ridurre in modo significativo il fenomeno del ritardo del turbo (anche noto come “turbo-lag”).

Claims

RIVENDICAZIONI 1.- Metodo di controllo di un veicolo ibrido provvisto di un motore (2) a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore, di una trasmissione (1) servoassistita e di una macchina (14) elettrica reversibile predisposta per generare una coppia (C) motrice da trasmettere alle ruote motrici; il metodo prevede le fasi di: riconoscere una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura di una frizione (6) servoassistita; calcolare una coppia (Cm_obj) motrice obiettivo da fornire alle ruote motrici nell’istante (t1) in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione (6) servoassistita; comandare la macchina (14) elettrica reversibile per fornire alle ruote motrici la coppia (Cm_obj) motrice obiettivo nell’istante (t1) in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione (6) servoassistita fino all’istante (t2) in cui viene riconosciuta la condizione in cui il turbocompressore presenta la stessa efficienza che aveva nell’istante (t1) in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia. 2.- Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui la macchina (14) elettrica reversibile è collegata ad un sistema (16) di accumulo atto ad immagazzinare energia elettrica; il metodo prevede le ulteriori fasi di: apprendere lo stato di carica del sistema (16) di accumulo; e comandare la macchina (14) elettrica reversibile per fornire alle ruote motrici la coppia (Cm_obj) motrice obiettivo solo nel caso in cui lo stato di carica del sistema (16) di accumulo sia sufficiente a fornire la coppia (Cm_obj) motrice obiettivo. 3.- Metodo di controllo secondo la rivendicazione 2 e comprendente le ulteriori fasi di riconoscere l’istante in cui si conclude la fase di cambio di marcia; e determinare una coppia (∆Cm) motrice supplementare da fornire alle ruote motrici a partire dall’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia mediante la formula che segue: ∆Cm =C’m_obj -Cm[2] In cui: ∆Cm: coppia motrice supplementare da fornire alle ruote motrici attraverso la macchina (14) elettrica reversibile a partire dall’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino all’istante (t2) in cui viene riconosciuta la condizione in cui il turbocompressore presenta la stessa efficienza che aveva nell’istante (t1) in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia; C’m_obj: coppia motrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta di coppia (C) motrice nell’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino all’istante (t2) in cui viene riconosciuta la condizione in cui il turbocompressore presenta la stessa efficienza che aveva nell’istante (t1) in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia; e Cm: coppia motrice fornita dal motore 2 a combustione interna a partire dall’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia. 4.- Metodo di controllo secondo la rivendicazione 3, in cui la coppia (C’m_obj) motrice obiettivo è data dalla l’equazione che segue: C’m_obj =Cm_iCme_i[4] t1< i < t2 In cui: C’m_obj: coppia motrice obiettivo tale da garantire di soddisfare la richiesta di coppia (C) motrice nell’istante in cui si conclude la fase di cambio marcia e fino all’istante (t2) in cui viene riconosciuta la condizione in cui il turbocompressore presenta la stessa efficienza che aveva nell’istante (t1) in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia; Cm_i: coppia motrice fornita dal motore (2) a combustione interna nell’istante i-esimo; Cme_i: coppia motrice fornita dalla macchina (14) elettrica reversibile nell’istante i-esimo; t1: istante in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia per effetto della posizione di apertura della frizione (6) servoassistita; e t2: istante in cui viene riconosciuta la condizione in cui il turbocompressore presenta la stessa efficienza che aveva nell’istante (t1) in cui viene riconosciuta una interruzione nella trasmissione della coppia (C) motrice alle ruote motrici durante un cambio di marcia.