ITMI20011359A1

ITMI20011359A1 - Procedimento per l'ottimizzazione della trasmissione della forza di un motore alle ruote motrici di un veicolo

Info

Publication number: ITMI20011359A1
Application number: IT2001MI001359A
Authority: IT
Inventors: Reinhold Fiess; Juergen Loeffler; Philippe Schweizer
Original assignee: Bosch Robert
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2002-12-28
Also published as: JP2002122221A; FR2811271A1; FR2811271B1; DE10129149B4; ITMI20011359A0; DE10129149A1

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Stato della tecnica

L'invenzione si riferisce ad un procedimento per l'ottimizzazione della trasmissione della forza di un motore alle ruote motrici di un veicolo secondo il tipo della rivendicazione principale. È già noto il fatto di trasmettere la coppia fornita da un motore alle ruote motrici per mezzo di un cambio manuale od automatico della velocità. In genere, si tenta di scegliere il rapporto di trasmissione del cambio in modo tale, per cui il motore operi nel suo campo di potenza ottimale. Inoltre, dal documento EP 0745965 Al è noto un sistema che coadiuva una guida sicura. Nel caso di questo sistema vengono utilizzati anche i dati memorizzati di una cartina stradale e viene inoltre presa in considerazione la momentanea posizione del veicolo, laddove da questi dai viene impostata poi una coppia massima del motore d'azionamento nonché un corrispondente rapporto di trasmissione, per garantire una guida possibilmente sicura. A tale scopo vengono presi in considerazione i grandi complessi abitativi, le zone in prossimità di scuole o le aree pedonali, in cui è d'obbligo guidare con maggiore prudenza, onde evitare di mettere in pericolo i pedoni. A queste condizioni non è assolutamente possibile un comportamento di guida ottimale del veicolo ed una riduzione al minimo del consumo di carburante.

Vantaggi dell'invenzione

Il procedimento secondo l'invenzione avente le caratteristiche caratterizzanti della rivendicazione principale presenta rispetto a ciò il vantaggio che, attraverso i dati implementati della cartina stradale, è possibile scegliere sia la potenza del motore, che il rapporto di trasmissione in modo tale, per cui vengono ottimizzati sia il comportamento di guida del veicolo, che il consumo di carburante. A tale scopo vengono elaborate in particolare delle informazioni sullo sviluppo della strada da percorrere e da questi dati vengono impostati dei corrispondenti valori nominali per il comando del motore e del cambio.

Grazie ai provvedimenti esposti nelle rivendicazioni dipendenti sono possibili dei perfezionamenti vantaggiosi e dei miglioramenti del procedimento indicato nella rivendicazione principale. Particolarmente vantaggioso risulta il fatto che l'apparecchio di comando presenta almeno un' interfaccia, alla quale è connesso il sistema di navigazione e/o l'apparecchio ricevitore per i servizi telematici. In questo modo, non solo è possibile determinare l'attuale situazione stradale, ma anche la densità del traffico ed i pericoli risultanti da ciò.

Risulta inoltre vantaggioso il fatto che per l'ottimizzazione, le informazioni circa il tragitto da percorrere comprendano lo stato della strada e dell'ambiente circostante, come la classe d'appartenenza della strada, la tipologia, la curvatura e/o la pendenza. In questo modo, nel caso di un'imminente forte pendenza della strada è possibile scalare ad una marcia inferiore per mantenere il motore in un campo di potenza ottimale. Risulta inoltre favorevole il fatto che le informazioni vengano trasmesse in un formato dati standardizzato. Grazie all 'utilizzo di un formato dati standard è possibile un campo d'applicazione molto ampio. In questo modo vengono vantaggiosamente evitati dei problemi di adattamento al momento della trasmissione delle informazioni .

Il blocco applicativo IPS viene vantaggiosamente utilizzato per preparare i dati anticipatamente previsti per l'ulteriore utilizzo nella gestione del treno propulsore. Questa preparazione avviene sia per influenzare la determinazione della marcia nominale, che per influenzare l'interdizione al cambio di rapporto .

Una soluzione vantaggiosa è inoltre rappresentata dal fatto di realizzare le interfacce agli apparecchi di comando con un CAN-Bus (Computer Area Network). Questo sistema a bus viene già impiegato negli autoveicoli per eseguire numerosi compiti di comando.

Particolarmente vantaggioso è inoltre considerato il fatto che per determinare i valori nominali da impostare, le informazioni ed i dati vengono anticipatamente calcolati a numerose distanze di previsione. In questo modo, attraverso una tempestiva reazione del comando si può ottenere un confortevole comportamento di guida del veicolo.

Inoltre risulta vantaggioso il fatto che le informazioni vengano trasmesse sotto forma di pacchetti dati attraverso il bus. Questi pacchetti di dati possono essere trasmessi ad intervalli di tempo equidistanti od in base alla velocità veicolare.

Disegni

Un esempio esecutivo dell'invenzione verrà a seguito descritto più dettagliatamente nella seguente descrizione con riferimento ai disegni, nei quali:

la fig. 1 illustra uno schema circuitale a blocchi ,

- la fig. 2 illustra un percorso, sul quale si sposta un veicolo,

la fig. 3 illustra uno schema circuitale a blocchi per l'applicativo IPS,

la fig. 4 illustra un procedimento di elaborazione per la determinazione di un superparametro per mezzo di un dispositivo automatico rilevatore di stato.

Descrizione dell'esempio esecutivo L'idea fondamentale dell'invenzione si riferisce ad un procedimento per lo sfruttamento delle informazioni di un sistema intelligente di previsione IPS (intelligent predictive System) per la gestione ottimizzata del treno propulsore. Questo procedimento di comando comprende l'utilizzo di opportune interfacce per lo scambio dati nonché delle opportune operazioni di calcolo per l'elaborazione dei dati IPS, con i quali viene influenzato il sistema per la gestione del treno propulsore .

Il procedimento si basa su uno schema circuitale a blocchi secondo la fig. 1, in cui l'apparecchio di comando 21 è realizzato con interfacce 31, 32, 34. L'apparecchio di comando 21 presenta un nucleo IPS 20 collegato con un sistema di navigazione 10 per mezzo di un'interfaccia 31. Il sistema di navigazione 10 fornisce in particolare dei dati sull'attuale posizione veicolare ed informazioni sulla rotta prevista. I sistemi di navigazione 10 sono di per sé noti non richiedono quindi una descrizione. Il nucleo IPS 20 è collegato attraverso un'interfaccia 32 con una memoria per una cartina digitale 40, la quale contiene in particolare dei dati topografici in un formato dati standardizzato. Questo formato può essere per esempio il GDF (geographic data file). L'accesso alla base dati geografici può avvenire in alternativa anche attraverso il sistema di navigazione 10. Inoltre è possibile che il nucleo IPS 20 sia collegato attraverso un'interfaccia 32 con un apparecchio ricevitore per i servizi telematici 30, il quale possa fornire per esempio delle informazioni sullo stato, sui cantieri in corso, sulle condizioni atmosferiche, come le gelate, ecc., sul percorso previsto.

Sul lato d'uscita, il nucleo IPS 20 è collegato con un blocco di previsione IPS 50. Quest'ultimo, sulla base dei dati forniti dal nucleo IPS 20, determina delle informazioni sul tragitto da percorrere. I dati forniti dal blocco 20 al blocco 50 comprendono l'attuale posizione veicolare e la descrizione della strada da percorrere, per esempio attraverso dei punti di controllo cosiddetti checkpoints El, E2 , E3, E4, E5 , ,EN ed attraverso particolari attributi che descrivono le caratteristiche della strada e dell'ambiente circostante alla medesima. Gli attributi definiscono in particolare la classe d'appartenenza della strada, come ad esempio strada statale, autostrada, strada secondaria, viale, area pedonale, ecc ., e la tipologia di strada, come per esempio strada principale, piazza, rotatoria, parcheggio, ecc .. Gli attributi sono definiti preferibilmente quale formato dati GDF all'interno della base dati geografici della cartina 40. Si possono tuttavia utilizzare anche altri opportuni formati di dati.

Il blocco di previsione IPS 50 fornisce quindi, secondo la fig. 1, alla gestione 50 del treno propulsore delle informazioni sul tragitto da percorrere, cioè i cosiddetti dati previsti.

La gestione 60 del treno propulsore comprende il blocco applicativo IPS 61 che prepara i dati forniti dal blocco 50. La gestione 60 del treno propulsore pilota per esempio un comando del motore 70 connesso attraverso l'interfaccia 34, un comando della frizione 80 e/o un comando del cambio 90 mediante preimpostazione di opportuni valori nominali. In questo modo, al comando del motore 70 viene impostato fra l'altro un momento torcente nominale, al comando della frizione 80 una regolazione della frizione nominale ed al comando del cambio 90 una marcia nominale od un rapporto di trasmissione nominale. Il comando della frizione può in alternativa essere eseguito quale comando di un trasduttore di coppia idrodinamico, pilotato da corrispondenti istruzioni di comando.

Per la realizzazione dell'hardware per la connessione degli apparecchi di comando, si possono prevedere delle opportune interfacce 34, come risultano già note per esempio sotto forma di CAN-Bus (computer area network) . La realizzazione del sistema può essere descritta vantaggiosamente mediante la seguente funzionalità .

In una forma esecutiva si possono per esempio prevedere un apparecchio di comando per un sistema di navigazione, un sistema IPS ed una gestione del treno propulsore. In alternativa si può prevedere il fatto di raggruppare più apparecchi di comando e prevedere solo il sistema di navigazione, il quale comprende la funzionalità del nucleo IPS 20, ed un apparecchio di comando che realizza la gestione 60 del treno propulsore. La funzionalità della previsione IPS 50 può essere realizzata, nell'ambito di questa variante, sia dall'apparecchio di comando del sistema di navigazione, che dalla gestione 60 del treno propulsore.

La fig. 2 illustra una vista schematica di un tipico tragitto stradale, in cui un veicolo F si trova nella posizione E0 . Ad una distanza E1 nella direzione di marcia davanti al veicolo F, la strada presenta una curvatura ed una determinata pendenza. In riferimento al punto E1 si possono memorizzare anche altri attributi, per esempio concernenti il tipo di strada, la larghezza della strada, il numero delle carreggiate, ecc. . Corrispondentemente a ciò, nella direzione di guida ad una distanza E2 davanti al veicolo vengono definite le informazioni ed i dati della strada insieme ai suoi attributi. Questi dati vengono in genere forniti dal sistema di navigazione 10 al blocco di previsione IPS 50. Allo stesso modo, i punti alle distanze di previsione E3, E4, E5,...,En contengono corrispondenti dati, per cui la gestione 60 del treno propulsore può calcolare, sulla base di questi dati, dei valori nominali ottimali con riferimento al comfort di guida, alla sicurezza, al consumo energetico e/o alla tutela dell'ambiente. In base al procedimento secondo l'invenzione, le informazioni sulla curvatura, sulla pendenza e sugli attributi riferite alle singole distanze di previsione sul tragitto da percorrere vengono prese in considerazione per influenzare la gestione del treno propulsore. A tale scopo risulta particolarmente vantaggioso quando queste informazioni vengono trasmesse in pacchetti dati per esempio attraverso il CAN-Bus. Nella prassi, un tale pacchetto dati K per la determinazione delle informazioni di una curvatura può avere il seguente aspetto:

Informazione di stato

Curvatura strada sulla distanza E1

Curvatura strada sulla distanza E2

Curvatura strada sulla distanza E3

Curvatura strada sulla distanza E4

Curvatura strada sulla distanza E5

Curvatura strada sulla distanza En.

Un corrispondente pacchetto dati S può essere previsto per le informazioni circa la pendenza:

Informazione di stato

Pendenza della strada sulla distanza E1

Pendenza della strada sulla distanza E2

Pendenza della strada sulla distanza E3

Pendenza della strada sulla distanza E4

Pendenza della strada sulla distanza E5

Pendenza della strada sulla distanza En.

Per informazioni circa gli attributi si può prevedere analogamente un pacchetto dati A:

Attributi della strada sulla distanza E1

Attributi della strada sulla distanza E2

Attributi della strada sulla distanza E3

Attributi della strada sulla distanza E4

Attributi della strada sulla distanza E5

Attributi della strada sulla distanza En.

Quando i campi di dati nel pacchetto dati A non sono sufficienti per la determinazione delle informazioni di attributo, si possono prevedere ulteriori pacchetti dati A', A'', ecc.. Allo stesso modo, per i pacchetti dati S e K si può procedere mediante utilizzo di ulteriori pacchetti dati S', S''. ..K', K''.

Il campo di dati 'informazione di stato' indica la qualità delle successive informazioni e codifica le distanze El...E'n, per le quali vengono previste le informazioni inerenti la strada, come per esempio 50m, 100m, 150m, 200m, 300m, 400m, 500m, ecc..

In un'ulteriore realizzazione vantaggiosa delle interfacce fra il modulo di previsione IPS 50 e la gestione 60 del treno d'azionamento, il modulo 50 determina delle informazioni circa la distanza nella direzione di marcia, rispetto alla quale si devono raggiungere una curvatura della strada impostabile, una pendenza della strada impostabile e/o degli attributi della strada. In questo modo è possibile per esempio indicare la distanza al successivo incrocio o la distanza dalla prossima curva che superi una determinata curvatura.

Si prevede inoltre il fatto di trasmettere dei pacchetti dati K, S e A in una griglia di tempo equidistante. Le distanze El...En possono essere applicate in modo fisso nel modulo di previsione IPS 50. In un'ulteriore realizzazione dell'invenzione si prevede di modificare le medesime in modo dipendente dalla velocità veicolare. In un'ulteriore realizzazione vantaggiosa dell'invenzione, la gestione 60 del treno propulsore trasmette delle informazioni di comando al blocco di previsione IPS 50, il quale influenza l'impostazione delle distanze di previsione.

Nel caso dell'interfaccia fra la previsione IPS 50 e la gestione 60 del treno propulsore si può anche prevedere che il blocco di previsione IPS 50 modifichi automaticamente le distanze di previsione e per ogni posizione veicolare stabilita trasmetta una sequenza di corrispondenti pacchetti dati K, S e A con differente distanze di previsione. Quando il sistema di navigazione 10 fornisce per esempio ogni secondo una posizione veicolare attualizzata all'apparecchio di comando 21, allora esso può eseguire nell'ambito di una griglia di tempo di 10 ms delle operazioni di trasmissione con dati previsti, prima che sia presente la successiva posizione veicolare attualizzata.

La fig. 3 illustra uno schema circuitale a blocchi più dettagliato per la gestione del treno d'azionamento 60 con il blocco applicativo IPS 61. Il blocco applicativo IPS 61 è collegato sul lato d'uscita con un blocco interdizione cambio marcia 63 e con un blocco programma di guida 62. Sul lato d'uscita, il blocco programma di guida 62 è collegato con il blocco interdizione cambio marcia 62 e prestabilisce il valore statico per una marcia nominale. Il blocco applicativo IPS 61 comprende, oltre ai dati previsti dei pacchetti dati K, S, A attraverso un corrispondente ingresso anche i valori del veicolo come la velocità, l'angolo di sterzatura e/o l'accelerazione. Attraverso il blocco interdizione cambio marcia 63, sul lato d'uscita viene trasmessa una marcia nominale o una trasmissione nominale al comando del cambio 90 ovvero dei corrispondenti segnali al comando del motore 70 od al comando della frizione 80.

Il blocco interdizione cambio marcia 63 ha il compito di impedire in determinate situazioni il cambio del rapporto di marcia. In questo caso esso pilota il comando del cambio con la marcia nominale ovvero con la trasmissione nominale, prestabilita dal blocco programma di guida 62.

Il blocco applicativo IPS 61 esegue la preparazione dei dati previsti per l'ulteriore sfruttamento nella gestione 60 del treno di propulsione. Questa preparazione avviene in modo specifico sia per influenzare la determinazione della marcia nominale nel blocco programma di guida 62, che per influenzare le interdizioni di cambio marcia. I dati previsti del blocco previsione IPS 50 vengono trasmessi sotto forma di pacchetti dati K, S e A e riprodotti nel blocco applicativo IPS sulla base di super-parametri secondo il seguente schema:

Il super-parametro κ descrive delle caratteristiche del tragitto antistante per quanto riguarda la curvatura per influenzare il programma di guida. σ descrive le caratteristiche del tragitto antistante per quanto riguarda la pendenza e a descrive le caratteristiche del tragitto antistante per quanto riguarda gli attributi della strada. Con questi parametri viene influenzato il programma di guida. Mentre i parametri κ ', σ ' e a ' descrivono delle caratteristiche del tragitto antistante per quanto riguarda la curvatura, la pendenza e gli attributi per provocare delle interdizioni di cambio marcia del blocco 63.

Nell'ambito di una realizzazione vantaggiosa, questi super-parametri assumono dei valori continui entro un intervallo di per esempio -1...+1. In un'ulteriore realizzazione vantaggiosa dell'invenzione si prevede che i super-parametri assumano dei valori discreti da una quantità di valori possibili, per descrivere corrispondentemente le caratteristiche della strada antistante. Questi valori possono essere rilevati empiricamente.

L'acquisizione dei super-parametri

da valori previsti avviene nel blocco applicativo 61 secondo uno dei seguenti procedimenti di elaborazione dati :

classificazione mediante un dispositivo automatico, i cui stati vengono pilotati mediante condizioni di passaggio che corrispondono ad una funzione dei valori previsti o

trasformazione dei dati mediante una rete neuronaie, laddove a tale scopo sono impiegabili sia delle reti neuronali statiche, che delle reti neuronali dinamiche. In questo contesto si fa per esempio riferimento alla pubblicazione Rojas, R: "Teoria delle reti neuronali", editore Springer, Berlino, 1993.

È anche possibile una classificazione con l'ausilio delle cosiddette regole fuzzy.

La fig. 4 illustra un procedimento di elaborazione per la determinazione di un super-parametro κ per mezzo di un dispositivo automatico di stato. Esso dispone di 3 stati, i quali eseguono la seguente rappresentazione: Stato 1: la strada antistante non è curvata o solo leggermente curvata,

Stato 2: la strada antistante è curvata,

Stato 3: la strada antistante è fortemente curvata. Il passaggio fra gli stati viene pilotato da condizioni di passaggio (per esempio B12, B23...) che rappresentano una funzione dei dati previsti e le variabili locali del dispositivo automatico di stato.

In ogni stato può avvenire un'osservazione dei dati previsti ed in modo dipendente da essi si può verificare una variazione delle variabili locali del dispositivo automatico di stato. Inoltre si possono prendere in considerazione degli organi di tempo (timer) per la variazione di variabili locali dei dispositivi automatici di stato.

Nel programma di guida del blocco 62, mediante i parametri κ, σ, a viene provocata la scelta di un programma di guida attivo fra molti programmi di guida memorizzati. Per esempio risultano già determinati e memorizzati i programmi per un tragitto su percorsi montagnosi, collinosi e su strade con molte curve nonché su strade in piano e diritte, ecc..

In alternativa, mediante i parametri κ, σ, a è possibile influenzare continuamente il programma di guida, spostando per esempio delle date linee caratteristiche di cambio marcia o delle linee caratteristiche per la determinazione dell'ottimale numero di giri . Con questo procedimento d'ottimizzazione si può per esempio eseguire anche un adattamento al tipo di guidatore.

Nel blocco interdizione cambio marcia 63 è preimpostata un'interdizione al cambio di marcia, quando i parametri κ', σ',a' e/o una combinazione di questi parametri sono inferiori al valore di una prestabilita soglia. Questa soglia viene applicata preferibilmente per un tipo di motore o di veicolo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per l'ottimizzazione della trasmissione della forza di un motore alle ruote motrici di un veicolo per mezzo di una trasmissione, laddove un sistema di navigazione fornisce dei dati per la posizione momentanea del veicolo nonché dati circa la strada antistante da percorrere ad un apparecchio di comando (21) per il comando del motore e/o del cambio, e laddove l'apparecchio di comando (21) calcola dei valori nominali per il comando del motore e/o del cambio dai dati di posizione e della strada (gestione del treno propulsore), caratterizzato dal fatto che l'apparecchio di comando (21), per l'ottimizzazione del comportamento di guida o del consumo di carburante, forma un blocco IPS (30), in cui vengono preparati i dati ricevuti, che, mediante una previsione IPS (50), dai dati preparati vengono determinate delle informazioni sul tragitto antistante da percorrere e calcolate per la gestione (60) del treno propulsore e che da ciò la gestione (60) del treno propulsore emette delle istruzioni di comando ottimizzate per il comando del cambio e/o del motore.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'apparecchio di comando (21) presenta almeno un'interfaccia (31, 32), alla quale sono connessi il sistema di navigazione (10) e/o un apparecchio di ricezione per i servizi telematici (30).
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che le informazioni sul percorso antistante contengono degli attributi della strada e dell'ambiente circostante alla medesima, in particolare la classe d'appartenenza della strada, il tipo, la curvatura e/o la pendenza e che questi attributi sono memorizzati in una cartina digitalizzata (40).
4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le informazioni sono memorizzate in un formato dati standardizzato.
5. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la gestione (60) del treno propulsore presenta un blocco applicativo IPS (61) che determina i dati previsti.
6. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la gestione (60) del treno propulsore prestabilisce un valore nominale per il momento del motore di un comando (70) del motore, per il comando (90) del cambio e/o per il comando (80) della frizione.
7. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le interfacce (34) per gli apparecchi di comando (70, (80), (90) sono realizzate con un CAN-bus.
8. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la previsione IPS (50) è realizzata quale programma software e fa parte del sistema di navigazione (10) o della gestione (60) del treno propulsore.
9. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la gestione (60) del treno propulsore, per la determinazione dei valori nominali prende in considerazione le informazioni di curvatura, di pendenza e di attributi riferite a differenti distanze di previsione (El, E2...En).
10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che le informazioni vengono trasmesse sotto forma di pacchetti dati (K, S, A).
11. Procedimento secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato dal fatto che i pacchetti dati (K,S, A) vengono trasmessi in una griglia di tempo equidistante.
12. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 9 a 11, caratterizzato dal fatto che i pacchetti dati (K, S, A) vengono trasmessi in modo dipendente dalla velocità veicolare.