ITMI992095A1 - Procedimento e dispositivo per stimare la coppia motrice massima trasmissibile in un autoveicolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Stato della tecnica

L’invenzione riguarda un procedimento ed un dispositivo per stimare la massima coppia motri ce trasmissibile in un autoveicolo.

Un procedimento di tale tipo rcspettivamente un dispositivo di tale tipo è noto nell’esempio di un sistema di regolazione dello slittamento in trazione dal DE-A 4430 180. Ivi la massima coppia motrice trasmissibile dell'unità motrice del veicolo viene stimata sulla base del coefficiente di attrito stimato fra le ruote motrici del veicolo e la strada. La coppia motrice prodotta dalla unità motrice viene quindi fissata su questa coppia motrice massima trasmissibile, Con questo procedimento si realizza una , stima soddisfacente della massima coppia motrice trasmissibile , e tuttavia la stima del coefficiente di' attrito può presentare alcune incertezze.

Pertanto l'invenzione si pone il compito di indicare accorgimenti, con l’ausilio dei quali vie ne utilizzata la determinazione della massima coppia motrice trasmissibile.

Dalla pubblicazione

è noto un regolatore dello slittamento e trazione subordinato al regolatore della dinamicadimarcia, in cui si impiega un cosiddetto regolatore del numero di giri . cardanico. Questo regola la velocità media delle ruote motrici su un valore prescritto prestabilito.

Vantaggi dell'invenzione

La soluzione secondo l’invenzione fornisce unastima ottimizzata ed affidabile della massi-, ma coppia motrice trasmissibile (sul piano delle ruote).

E' particolarmente vantaggioso il fatto che la stima risulta relativamente semplice e precisa, laddove nè pendenze oppure salite della strada, massa variabile del veicolo e nemmeno accelerazioni del veicolopregiudicano il risultato della stima.

E' particolarmente vantaggioso il fatto che la stima della massima coppia motrice trasmissibi le non viene adattata sotto determinate condizioni, qualora la stima portasse ad un risultato insoddisfa cente. Situazioni di esercizio di tale tipo sono ad esempiomarcia in curva, uno stato di esercizio in cui si verifica Aquaplaning,durante una operazione di cambio e, oppure nel caso di un intervento attivo del regolatore della dinamica dimarciae, oppure del regolatore dello slittamento in trazione.

E' particolarmente vantaggioso il fatto. che per la stima della massima coppia motrice separa bile èpossibile tener conto anche dellacoppia di inerziadel tratto di trasmissione motrice, per cui la stima risulta ancora più precisa.

Disegno -L'invenzione viene illustrata più dettagliatamente in seguito in base alle forme di realizzazione rappresentate nel disegno.

In particolare:

lafigura 1 mostra uno schema di assieme di una unità di comando per il comando della coppia motrice di una unità motrice di un autoveicolo, in cui è implementata la stima secondol' invenzione della massima coppia motrice separabile,

la figura 2 in base a curve di slittamento rappresenta il principio dellastima, mentre la figura 3 mostra un esempio di realizzazione preferito in base allo schema difunzionamento. Descrizione di esempi di realizzazione

La figura 1 mostra una unità dicomando 10 formatasostanzialmente da almenoun microcomputer 12, da un circuito di entrata 14, da un circuito di u scita 16 e da un sistema di comunicazione 18, collegante i componenti precedentemente menzionati.Tramite linee di entrata 20 fino a 24 all'unità di comando 10 vengono ivi addotti al circuito di entrata 14 seg ali di dispositivi misuratori26 fino a 30, che rappresentano le velocità delle ruote del veicolo. Inoltre tramite una linea 32 da un corrispondente di spositivo misuratore 34 al circuito di entrata 40 vie ne trasmessa gina grandezza di esercizio, rappresentante l’attuale rapporto di trasmissione nel tratto di trasmissione motrice, ad esempio la posizione della marcia attualmente inserita. Inoltre tramite unalinea di entrata 50 ad esempio da un dispositivo misuratore 52, chepuò far parte di unaunità di comando del motore,viene trasmesso un segnale rappresentante la coppiaeffettiva dell'unità motrice dell'auto veicolo. Tramite una linea di entrata 34 da un corrispondente dispositivo misuratore 56 al circuito di entrata 14viene addotta una grandezza rappresentante la velocitàdi imbardata misurata o stimata del veicolo. Inoltre sono previste linee di entrata 36 fino a 40, che da dispositivimisuratori 42 fino a46 adducono ulteriori grandezze diesercizio dell'unità motrice e, oppure del veicolo, necessaria in combina zione con.regolazioni dello slittamento in trazione e, oppure regolazioni della dinamica di marcia. Esempi per grandezze di esercizio di tale tipo sono numero di giri del motore, diverse grandezze di tempe ratura, l'angolo di sterzatura ecc, I dispositivi misuratori in particolare rappresentano sensori, che determinano le grandezze indicate oppure, in altre esecuzioni, dispositivi che determinano le grandezze da 1 oppure più segnali di misurazione possono anche far parte dell'unità di comando 10 rispettivamente del microcomputer 12. Tramite la linea di uscita 48 l'unità di comando 10 influenza un dispositivo di im postazione 58, ad esempio una unità di comando del motore per influenzare l'unità motrice del veicolo.

A seconda dell'esempio di realizzazione per quanto riguarda l'unità motrice si tratta di un motore endotermico, di un motore elettrico ecc. In relazione alla soluzione secondo l'invenzione ciò non è essenziale, in quanto ivi interessa la stima della massima coppia motrice che può essere trasmessa sulla strada.

La conoscenza della massima coppia motrice trasmissibile è importante per regolatori dello slittamento in trazione e, oppure della dinamica di marcia. Ad esempio per regolatori dello slittamen to in trazione, a seconda dello stato di esercizio, sono opportuni differenti fattori di guadagno del regolatore. Su coefficienti di attrito bassi il guadagno ammesso è molto minore che su alti coefficienti di attrito. La conoscenza della coppia motrice massima trasmissibile facilita la variazione dei parametri dei regolatore , poiché anche la coppia motrice trasmissibile su basso coefficiente di attrito è molto minore che su più alto coefficiente di attrito. Corrispondentemente alla massima coppia motrice trasmissibile è possibile quindi scegliere 'fatto ri di guadagno dei regolatori.

Una ulteriore situazione di esercizio, in cui è assai importante la conoscenza della massima coppia motrice trasmissibile, è una situazione di marcia dopo un intervento del regolatore dello slittamento in trazione, rispettivamente del regolatore della dinamica di marcia, in cui è stata ridotta la coppia motrice e, oppure una volta terminata una marcia in curva, che si accompagna parimenti con una riduzione della coppia motrice. In questo caso la massima coppia motrice trasmissibile serve ad impostare la coppia motrice, assai tempestivamente una volta conclusa la situazione di esercizio rappresentata, sul valore finale da ultimo stazionario. Ciò è particolarmente importante in combinazione con il regolatore cardanico, illustrato nello stato della tecnica menzionato all'inizio, di una regolazione dello slittamento in trazione, che contiene un integratore, avente il compito di impostare il valore finale stazionario della coppia motrice. Con la conoscenza della coppia motrice trasmissibile già dopo la fine di una delle situazioni di esercizio precedentemente rappresentate, all'inizio della fase di adduzione di aumento della coppia, èpossibile impostare in modo estremamente preciso ilvalore finale stazionario, cosicché si evitano ritardi indesiderati.

II principio fondamentale della determinazione della coppiamotrice massima trasmissibile viene rappresentata in seguito in base ai diagrammi della figura 2, Ivi rispettivamente la coppia motrice MAnt, che dalle ruote motrici agisce sulla strada, è riportata in funzione dello slittamento medio SlKar di tutte le ruote motrici, Come mostra la figura 2a la coppia motrice massima trasmissibile HMaxAnt rappresenta il massimo della curva di slittamento. Pertanto la coppia motrice massima trasmissibile è determinabile in quanto la coppia motrice viene memorizzata quando lo slittamento medio SlKar delle ruote motrici del veicolo percorre il valore di slittamento ottimale SlOpt, associato al massimo della curva di slittamento, in direzione di slittamento in trazione positivo. Questo principio fondamentale nella realizzazione pratica viene adattato alle con dizioni ivi esistenti, in quanto come rappresentato, in figura 2b al posto dello slittamento ottimale si utilizza la soglia di slittamento siStabGR per deter minare la coppia massima motrice trasmissibile nel modo precedentemente rappresentato. Il motivo di ciò è che lo slittamento ottimale SlOpt in pratica varia ad esempio in dipendenza del coeccifinte di attrito. La soglia di slittamento per determinare la coppia massima motrice trasmissibile viene ricavata sulla base del valore dello slittamento prescritto del regolatore dello slittamento in trazione, che a causa ; della necessaria buona trazione si trova sempre in prossimità dello slittamento ottimale.

Il motivo di ciò è che lo slittamento ot. tintale SlOpt in pratica varia ad esempio in dipendenza del coefficiente di attrito. La soglia di slittamento per determinare la massima coppia motrice trasmissibile viene ricavata sulla base del valore dello slittamento prescritto per il regolatore dello slitta mento in trazione, che a causa della buona trazione necessaria si trova sempre in prossimità dell’optimum di slittamento.

Nell'esempio di realizzazione preferito la coppiamassima trasmissibile viene determinata medi ante un programma di calcolatore del microcomputer 12.Un esempio al riguardo è lo schema di funziò namento rappresentato in figura 3.

Il programma schematizzato in figura 3 viene percorso ad intervalli di tempo preassegnati. Nella prima fase 100 viene determinato il valore di soglia dello slittamento siStabGR alla base delladeterminazione della coppia motrice.A tale scoponell' esempio di realizzazione preferito, in cui si impiega un regolatore dello slittamento in trazione come men zionato all'inizio, viene utilizzato lo slittamento prescritto per ilregolatorecardanico siSoAsR,che per fornire una buona trazione si trova in prossimità del lo slittamento ottimale. In stati di marcia critici, nella nota soluzione questo slittamento prescritto vieneridotto a favore della guida laterale e a carico della trazione. Pertanto aggiuntivamente per deter minare il valore di soglia dello slittamento siStabGR si utilizzaun ulteriore parametro applicabile (K-SlSt. abGR). Il valore di soglia dello slittamento quindi viene formato come selezione di valore massimo di queste due grandezze. Un esempio per il valore del pa rametro applicabile è il 4%.

Dopo la determinazione del valore di soglia dello slittamento nella fase 102 si determina la coppia motrice attuale MEstAnt, formata dalla coppia effettiva Mmot trasmessa dall'apparecchio di comando del motore, e dal rapporto di trasmissione di coppia ϋ nel tratto di trasmissione motrice.

Nella fase successiva 18 viene letto lo slittamento medio slKar di tutte le ruote motrici nonché lo slittamento medioSlharF di tutte leruote motrici dopo la filtrazione ad esempio filtrazione passa-basso. Nella fase successiva 120 viene verificato se sussiste la fase di incremento, ossiase aumenta la coppia motrice. Ciò avviene quando lo slittamento medio delle ruote e lo slittamento medio filtrato delle ruote è inferiore alloslittamento prescritto siSoASE. In questo caso conformemente alla fase 122 la massima coppia motrice trasmissibile vie ne formatacome selezione massima della coppia motrice memorizzata massima trasmissibile e della coppia motrice calcolata nella fase 102. Questo valore conformemente alla fase 124 viene fornito in corrispondenza dell'apparecchio di comando del motore e il programma viene terminato. L'apparecchio di comando del motore imposta questo valore almeno in unostato di esercizio. Se non è soddisfatta la condizione nella fase 120 allorail regolatore si trova nella fase di riduzione , ossia in una fase in cui viene ridotta la coppia motrice.

Nella fase successiva 104 viene stimata la; percentuale delle ruote motricirelativamente alla forza trasversale FQuer. Ciò avviene sulla base della velocità di imbardata misurata o stimata vGier, della velocità del veicolo vFZG, formato sulla base dei segnali di velocità delle ruote, di una velocità massima applicabile K-vFzgMAX per ridurre la sensibilità delcalcolo per alte velocità, nonché un carico assiale costante (KAchslast) formato dalla somma dei carichi statici delle ruote motrici. Nell'esempio di realizzazione preferito si impiegala seguen te relazione:

FQuer = vGier * MIN (vFZGn KvFzgMAX) * KAchslast Nella successiva fase di interrogazione 106 si verifica se la coppia motrice massima trasmissibile MMaxAnt attualmente memorizzata è inferiore al prodotto fra forza trasversale FQuer e raggio della ruota KrRAD. In tdl caso si ha una marcia in curva, in cui risulterebbe troppo piccola la coppia motrice massima trasmissibile determinata come in seguito indicato. Pertanto, quando sussiste la condiizione nella fase 106, non viene effettuato adattamento della massima coppia motrice trasmissibile,ma il programma viene terminato e ripetuto a tempo debito. II motivo di questo accorgimento è che le curve di slittamento rappresentate nella figura 2 hanno andamento tanto più piatto quanto maggiore è l'angolo di deriva, ossia tanto più estrema è la marcia in curva,

Se non è soddisfatta la condizione nella fase 106, allora conformemente alla fase 108 viene letta una marca impostata durante una operazione di cambio, Nella fase 110 in base a questa marca viene verificato se si è in presenza di una operazione di cambio. Durante la operazione di cambio a breve termine possono verificarsi coppie motrici sopraelevate, laddove lo slittamento delle ruote aumenta assai fortemente a breve termine. Ciò soddisferebbe le condizioni previste per l’adattamento della massima coppia motrice trasmissibile, cosicché nella massima coppia motrice trasmissibile compare una irregolarità di bre ve durata. Pertanto, in presenza di una operazione di cambio, l'adattamento della coppia motrice non viene effettuato ed il programma viene terminato.

Se la risposta nella fase 110 è negativa allora nella fase 112 viene letto un Flag indicante uno statodi funzionamento con Aquaplaning. Questo Flag viene impostato adesempio in dipendenza delle velocità delle ruotemotrici e delle ruote non motrici. Se si è in presenza di uno stato di funzionamento con Aquaplaningconformemente alla fase 114 della interrogazione, non viene effettuato l'adattamento. Altrimenti nella fase 116 viene controllato se unregolatore delveicolo interviene stabilizzando il veicodo, ossia se si è in presenza di un intervento del regolatore dello slittamento in trazione e, oppure del regolatore della dinamica di marcia. In una tale situazione di esercizio viene ridotta la coppiamotrice dal regolatore,cosicché lamassima coppia motrice trasmissibile non rappresenterebbe la coppia motrice trasmissibile effettivamente. Pertanto anche nel caso di un intervento attivo il programmaviene terminato e non viene effettuato l'adattamento della coppia motrice massima trasmissibile.

In questa fase di riduzione può verificarsi che lo slittamento prescritto percorre il valore di soglia dello slittamento SIStaWGR in senso di slittamento in trazione positivo.Ciòviene verificato nella fase 126 seguente la fase 116 nel caso di una risposta negativa, laddove questocaso si verifica quando lo slittamento prescritto SlKar è superiore al valore di sogliadello slittamentoe lo slittamento medio filtrato delle ruote è inferiore a questo valore di soglia dello slittamento. In questo caso conformemente alla fase 128 la coppia matrice stimata MEstAnt viene memorizzata come massima coppia m trice trasmissibile. La massima coppia motrice trasmissibile quindi viene impostata come selezione minima formata dalla coppia motrice memorizzata massima tra smissibile e dalla coppia motrice formata nella fase 102. Segue quindi la fase 124 con l'invio della massima coppia motrice trasmissibile alla regolazione del motore. Se non è soddisfatta anche la condizione della fase 126 e se, come riconosciuto in base ad un Flag non rappresentato in figura 3, la determinazione della coppia massima motrice trasmissibile è stata già effettuata nella fase 128, in un esempio di realizzazione durante la fase di riduzione è possibile tener conto aggiuntivamente della coppia di inerzia del tratto di trasmissione motrice. Questa coppia di inerzia MTreg viene formata ad esempio moltiplicando una preassegnata coppia di inerzia di massa del tratto di trasmissione motrice per la derivata di tempo filtrata della differenza fra le velocità medie delle ruote motrici e la velocità di riferimento del veicolo In questo caso conformemente alla fase 130 dalla coppia motrice massima trasmissibile memorizzata viene detratta la coppia di inerzia, quando essa ha assunto il suo massimo. Al riguardo si utilizza una costan te di pesatura K Traeg,che si muove fra zero ed uno (MMaxAnt = MMaxAnt - KTraeg * MTraeg). Dopo la fase 130 la coppia motrice massima trasmissibile determinata viene fornita al comando del motore e il program ma viene terminato.

La coppia motrice massima trasmissibile viene determinata sul piano delle ruote, ossia corri sponde alla coppia di presa di moto esercitata dalle ruote sulla strada. In altri esempi di realizzazione questa viene convertita in un'altra coppia nel tratto di trasmissione motrice, ad esempio in una coppia mo trice massima trasmissibile dell'unità motrice, che si presenta all'uscita dell'unità motrice. Ciò può essere calcolato tenendo conto del rapporto di trasmissione di coppia nel tratto di trasmissione motrice dalla coppia motrice massima trasmissibile, In questo senso va intesa la definizione coppia motrice,

In un altro esempio di realizzazione il calcolo non viene effettuato sulla base della coppia ma sulla base della potenza tenendo conto del numero di giri nel tratto di trasmissione motrice. Anche una soluzione di tale tipo viene intesa con la stima precedentemente descritta della massima coppia motrice trasmissibile.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Precedimento per stimare la coppia motrice massima trasmissibile in un motore endotermico, la cui unità motrice viene comandata in almeno una situazione di esercizio corrispondentemen te alla massima coppia motrice trasmissibile, caratterizzato dal fatto che la coppia motrice viene supposta come la coppia motrice massima trasmissibile, quando lo slittamento almeno di una ruota motrice percorre lo slittamento ottimale nella direzione positiva dello slittamento in trazione.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo slittamento ottimale viene formato dal un valore di soglia dello slittamento corrispondente al valore prescritto dello slittamento e in trazione oppure ad un parametro preassegnabile applicabile.
3. 3. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la coppia motrice viene stimata e la coppia motrice massima trasmissibile viene impostata su questa coppia motrice stimata, quando la coppia motrice stimata è superiore alla coppia motrice massima trasmissi bile memorizzata e lo slittamento delle ruote si muo ve al disotto dello slittamento massimo nel senso dello slittamento in trazione crescente.
4. 4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fattoche la coppia motrice stimata viene memorizzata come coppia motrice massima trasmissibile, quando è inferiore alla coppia motrice massimatrasmissibile memorizzata e lo slittamento della ruota percorre il valore di soglia dello slittamento in direzione di slittamento in trazione positivo.
5. 5.P rocedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la coppia motrice massima trasmissibile viene ridotta in ragione della coppia di inerzia del tratto di trasmissione motrice, rispettivamente in ragione della coppia di inerzia pesata del tratto di trasmissio ne motrice, quando lo slittamento della ruota varia nel senso dello slittamento in trazione decrescente
6. 6. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che non viene effettuato un adattamento della coppia motrice massima trasmissibile, quando si è in presenza di una marcia in curva, si è riconosciuto leffetto Aquaplaining, si è in presenza di una operazione di cambio e, oppure interviene in senso stabilizzatore un regolatore del veicolo.
7. 7. Procedimento secondouna delle riven dicazioni precedenti, caratterizzato dalfatto che lo slittamento della ruota èlo slittamentomediodi tutte le ruote motrici
8. 8. Procedimento secondo una delle riven dicazioni precedenti caratterizaato dal fatto che la massima coppia motrice trasmissibile è lacoppiaf ornita dalle ruote sulla strada, una coppia che compare nel tratto di trasmissione motriceoppure una potenza corrispondente.
9. 9. Dispositivo per stimare la coppia mo trace massima trasmissibile in un autoveicolo, con una unità dì comando che determina la coppia motrice massima trasmissibile e la fornisce per laimpostazione in almeno una situazione di esercizio aduna unità di comando per comandare l'unità motrice dell'aia· toveìcolo , caratterizzato dal fatto che l'unità di comando comprende un dispositivo di stima che assume la coppia motrice come massima coppia motrice trasmissibile , quando lo slittamento della ruota percorre un valore di soglia dello slittamento in senso di slittamento in trazione positivo