ITTO20100904A1 - Sistema di regolazione della velocita' di un veicolo. - Google Patents

Description

TITOLO: SISTEMA DI REGOLAZIONE DELLA VELOCITÀ DI UN VEICOLO.

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di regolazione della velocità per veicoli dotati di un motore elettrico.

Tale sistema à ̈ atto al controllo della velocità di tale veicolo, in modo tale che il motore elettrico lavori sempre alla coppia massima e nel contempo esso sia sempre sotto il pieno controllo del conducente.

Sono noti veicoli, ad esempio autovetture e o motocicli, comprendenti motori elettrici utilizzati, almeno in parte, per la propulsione di tale veicolo.

Per ottenere le prestazioni ottimali da tali veicoli, in termini di resa e consumi, l’alimentazione del motore elettrico deve essere tale da far generare a tale motore sempre la coppia massima disponibile.

Durante la marcia di tali veicoli, totalmente elettrici oppure ibridi, in occasione di una variazione di pendenza della superficie stradale si avrà una variazione di velocità. In particolate, nel caso in cui un veicolo in marcia su una superficie stradale sostanzialmente piana inizi un percorso in salita tale veicolo, a parità di potenza immessa, rallenterà; mentre nel caso di inizio di un percorso in discesa tale veicolo accelererà.

La variazione di velocità del veicolo, a parità di potenza fornita, causa uno spostamento del punto di lavoro del motore stesso sulla curva caratteristica dalla coppia.

Lo spostamento sulla curva caratteristica verso un altro punto di lavoro, può far si che il motore non lavori più nelle condizioni ottimali, comportando un aumento dei consumi di energia da parte del motore stesso.

Inoltre, l’incremento di velocità da parte del motore in particolari condizioni, come ad esempio durante l’impostazione e/o lo svolgimento di una curva, può risultare pericoloso per la stabilità del veicolo diventando potenzialmente incontrollabile da parte del conducente.

Anche l’incremento di velocità in un percorso in discesa può divenire pericoloso oltre che svantaggioso in termini di consumo.

Nelle condizioni di potenziale pericolo sopracitate à ̈ dunque vantaggioso ridurre la velocità per garantire la corretta gestione da parte di un conducente del veicolo. La presente invenzione si propone di risolvere i problemi sopracitati realizzando un sistema per il controllo della velocità di veicoli, dotati di un motore elettrico, che consenta il corretto procedere del veicolo, oltre a mantenere costante la velocità del veicolo stesso in caso di variazione di pendenza del manto stradale, riducendo nel contempo i consumi elettrici.

Un aspetto della presente invenzione riguarda un sistema di regolazione di velocità di veicoli con le caratteristiche dell’allegata rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche accessorie sono contenute nelle allegate rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche e i vantaggi di tale sistema saranno meglio chiari ed evidenti dalla descrizione seguente di una forma di realizzazione con riferimento alle figure allegate, le quali illustrano specificatamente:

• la figura 1 illustra lo schema a blocchi del sistema secondo la presente invenzione;

• le figure 2A, 2B, 2C, e 2D illustrano diverse condizioni in cui agisce il sistema, secondo la presente invenzione, rispettivamente la figura 2A illustra un veicolo che procede lungo un percorso in salita, la figura 2B illustra un veicolo che procede lungo un percorso in discesa, la figura 2C illustra un veicolo mentre compie una curva verso destra, la figura 2D illustra un veicolo che compie una curva verso sinistra;

• la figura 3 illustra una forma di realizzazione del sensore di orientamento secondo la presente invenzione;

• le figure 4A, 4B e 4C illustrano la sezione, in proiezione, del sensore di orientamento secondo la presente invenzione, in diverse condizioni operative rispettivamente: la figura 4A mostra il sensore simulando la condizione di un veicolo completamente in piano, la figura 4B illustra il sensore inclinato simulando la condizione di un veicolo che procede in salita, la figura 4C illustra il sensore simulando la condizione di un veicolo in curva;

• la figura 5 illustra l’andamento in curva di un veicolo.

Con riferimento alle citate figure il sistema di regolazione di velocità di un veicolo à ̈ atto a modificare la potenza applicata ad almeno un motore “M†, preferibilmente elettrico, atto alla propulsione di tale veicolo.

Tale sistema comprende:

• almeno un sensore di orientamento 4 atto alla determinazione dell’orientamento di almeno un asse del veicolo rispetto ad un piano di riferimento;

• almeno un dispositivo di elaborazione dati 3 atto a determinare la potenza da applicare al motore “M†, in modo tale da regolare la velocità di tale veicolo, elaborando i dati provenienti da tale almeno un sensore 4.

La regolazione della velocità attuata dal sistema secondo la presente invenzione viene eseguita sia per mantenere una velocità costante di marcia del veicolo riducendo i consumi, sia per evitare che un conducente possa perdere il controllo del veicolo.

Il sensore di orientamento 4, come illustrato in figura 1, à ̈ in grado di rilevare variazioni dell’inclinazione di almeno un asse del veicolo, preferibilmente lungo due assi: un primo asse “X†sul veicolo, che rileva la pendenza del manto stradale rispetto a tale piano di riferimento; un secondo asse “Y†che determina l’inclinazione del veicolo, ad esempio durante lo svolgimento di una curva, rispetto a tale piano di riferimento, che in questo caso à ̈ il piano stradale.

Tali due assi “X†e “Y†sono preferibilmente perpendicolari fra loro in modo tale da percepire qualsiasi variazione d’inclinazione del piano da essi definito.

Nella forma di realizzazione illustrata in figura 1 i dati prodotti da tale sensore 4 vengono inviati al dispositivo di elaborazione dati 3, il quale li analizza ed implementa un algoritmo di calcolo, il quale restituisce come uscita una pluralità di dati di output, come ad esempio il valore della potenza ottimale con cui deve essere pilotato il motore elettrico “M†.

Tale dato di output viene inviato dal dispositivo di elaborazione dati 3, preferibilmente verso un dispositivo di pilotaggio 5, compreso nel sistema secondo la presente invenzione.

Tale dispositivo di pilotaggio 5 fornisce la potenza ottimale al motore “M†in funzione in funzione dei dati di output forni dal dispositivo di elaborazione 3.

Tale dispositivo di elaborazione dati 3 oltre a ricevere i dati provenienti dal sensore di orientamento 4 monitora, tramite opportuni sensori, una pluralità di parametri, quali ad esempio velocità istantanea “va†del veicolo e angolo di sterzo istantaneo “Ra†con cui vengono spostate le ruote, ad esempio per compiere una curva.

Tali parametri d’ingresso vengono utilizzati dall’algoritmo implementato nel dispositivo di elaborazione dati 3 per determinare le condizioni istantanee del veicolo e poter attuare le contromisure adeguate in ogni singola situazione in cui il veicolo si può trovare.

Ad esempio, nel caso in cui venga rivelata da parte del sensore 4 un incremento della pendenza del manto stradale tale informazione viene trasmessa al dispositivo di elaborazione dati 3 il quale, dopo una fase di elaborazione dei parametri in ingresso, invierà verso il dispositivo di pilotaggio 5 almeno un dato di output contenente le informazioni sull’incremento della potenza da erogare al motore elettrico “M†del veicolo.

Analogamente il dispositivo 3 invierà al dispositivo di pilotaggio 5 i dati di output necessari per ridurre la velocità del veicolo nel caso in cui il sensore 4 percepisca un percorso in discesa.

Il dispositivo di elaborazione 3 invierà dati di output, contenenti le informazioni sul decremento della velocità del veicolo, nel caso in cui il sensore 4 rilevi l’impostazione di una curva ed il veicolo stesso stia procedendo ad una velocità “va†troppo elevata in funzione dell’angolo di sterzo “Ra†.

Il sensore di orientamento 4 à ̈ un trasduttore elettronico in grado di variare almeno un suo parametro elettronico in funzione dell’inclinazione del veicolo.

Preferibilmente tale sensore à ̈ atto a rilevare la variazione d’inclinazione di almeno un asse del veicolo, ad esempio i due assi “X†e “Y†, fra loro perpendicolari.

Il monitoraggio di entrambi gli assi “X†e “Y†sopracitati da parte del dispositivo di elaborazione 3 consente, tramite un’opportuna combinazione lineare, di rilevare qualsiasi tipologia di inclinazione del veicolo.

Il dispositivo di elaborazione 3 à ̈ in grado di distinguere un’inclinazione di angolo α, sia positivo sia negativo, dell’asse “X†, e un’inclinazione di angolo β, sia positivo sia negativo, dell’asse “Y†e tutte le combinazioni lineari dei due angoli, tramite misurazioni su tale sensore 4.

Il sensore 4 nella forma di realizzazione descritta ed illustrata nelle figure ha forma preferibilmente piramidale con base “b†poligonale, preferibilmente regolare, con almeno uno spigolo della stessa base “b†disposto parallelamente ad almeno un asse del veicolo.

Come illustrato in figura 3 e 4 la base “b†à ̈ preferibilmente quadrata con gli spigoli di tale base “b†a due a due perpendicolari rispettivamente con gli assi “X†e “Y†.

L’interno di tale sensore 4 viene riempito di almeno un materiale conduttore “F†sino ad esempio al baricentro “B†della piramide stessa.

Tale materiale conduttore “F†, preferibilmente un fluido conduttore, ad esempio un sale disciolto in acqua, oppure microgranuli di materiale conduttore, ad esempio rame, à ̈ in grado di posizionarsi verso il punto ad energia potenziale minimo della struttura piramidale in funzione dell’inclinazione del veicolo.

In funzione dell’inclinazione di almeno un asse del veicolo tale materiale conduttore “F†andrà a disporsi verso il punto ad energia potenziale minimo.

La base “b†di tale piramide e le facce “f1†, “f2†, “f3†e “f4†sono preferibilmente di materiale conduttore, ad esempio sono realizzate in graffite e sono opportunamente isolate fra loro.

Applicando, ad esempio, un valore di tensione elettrica nota, ed eventualmente conoscendo la resistività dei materiali utilizzati, à ̈ possibile, utilizzando la base “b†come nodo di riferimento, determinare una corrente la quale scorre verso le facce in cui viene eseguita la misura.

Preferibilmente, su ogni singola faccia della piramide, compresa la base “b†, à ̈ compreso un elettrodo “E†, il quale a sua volta à ̈ connesso elettricamente al dispositivo di elaborazione dati 3.

Tali elettrodi “E†sono ad esempio disposti al centro di ogni faccia e vengono utilizzati come punto in cui eseguire le misure.

La tensione nota applicata fra la base “b†e una delle facce fa scorrere una corrente la cui intensità dipende dal quantitativo di materiale conduttore “F†interposto fra la faccia in cui si svolge la misura e la base “b†.

Tale corrente aumenterà tanto più sarà coperta la superficie della faccia in cui si esegue la misura dal materiale conduttore “F†.

Da ogni faccia, nel caso descritto “f1†, “f2†, “f3†e “f4†, rispetto alla base “b†à ̈ quindi visibile un’impedenza, la quale à ̈ funzione del quantitativo di materiale conduttivo “F†interposto fra ogni singola faccia e la base “b†.

Di conseguenza la corrente che scorre da una faccia poco ricoperta dal materiale conduttore “F†sarà minore, poiché l’impedenza vista da tale faccia sarà elevata, rispetto ad una maggiormente ricoperta dal materiale “F†.

Tale dispositivo di elaborazione 3, successivamente alla ricezione dei valori delle correnti misurate, elabora tutti i dati in ingresso, compresi “va†e “Ra†, in modo tale da determinare la condizione operativa in cui si trova il veicolo e di consenseguenza le contromisure adatte ad ogni singola situazione di inclinazione del veicolo.

In una forma di realizzazione alternativa à ̈ possibile misurare il valore di tensione, rispetto alla base “b†, di ogni faccia della piramide mantenendo costante la corrente immessa.

La misura della tensione o corrente su ogni faccia viene preferibilmente eseguita in modo automatico e in modo sequenziale per ogni singola faccia.

Com’à ̈ visibile nelle figure 4A e 4B nel caso in cui il veicolo proceda in salita, il materiale conduttore “F†andrà a disporsi maggiormente in corrispondenza della faccia “f1†rispetto alla faccia “f3†.

Come visibile dalle figure 4A, fra la faccia “f1†e la base “b†à ̈ presente un’impedenza “Z1†e tra la faccia “f3†e la base “b†à ̈ presente invece un’impedenza “Z3†.

Tale impedenza “Z1†nell’esempio illustrato in figura 4B diminuirà rispetto al valore iniziale assunto nella condizione illustrata in figura 4A.

Tale impedenza “Z3†nell’esempio illustrato in figura 4B aumenterà rispetto al valore iniziale assunto nella condizione illustrata in figura 4A.

Nella condizione illustrata in figura 4B la tensione misurata sulle due facce “f1†e “f3†sarà diversa e sarà funzione dell’angolo di inclinazione del manto stradale. Monitorando le facce “f1†e “f3†à ̈ possibile determinare l’inclinazione, con angolo “α†, dell’asse “X†e conseguentemente agire sul motore “M†allo scopo di mantenere costante la velocità del veicolo.

Per tale motivo, analizzando le altre due facce “f2†e “f4†, come illustrato nell’esempio di figura 4C, à ̈ possibile determinare l’inclinazione, con asse “β†, dell’asse “Y†, determinando in tal modo se il veicolo sta compiendo una curva e in che direzione.

Alle facce “f2†e “f4†sarà associata un’impedenza rispettivamente “Z2†e “Z4†.

Le misure svolte su ogni singola faccia consentono di determinare ogni inclinazione possibile del veicolo.

Tali inclinazioni sono riconducibili ad una combinazione lineare dell’inclinazione degli assi “X†e “Y†.

La forma piramidale di tale sensore 4 à ̈ atta a ridurre l’influenza della forza gravitazionale nelle misure.

Il sensore 4, oltre nella forma di realizzazione sin qui descritta, può essere realizzato con sensori di orientamento equivalenti, ad esempio con un giroscopio, mantenendo le caratteristiche del sistema secondo la presente invenzione.

I valori limite di velocità “va†, superata la quale si aziona il sistema secondo la presente invenzione, vengono opportunamente memorizzati, ad esempio su un supporto di memoria compreso nel dispositivo di elaborazione 3.

Tali valori limite di velocità “va†sono funzione dell’inclinazione dell’asse “Y†, dell’angolo di sterzo “Ra†e della massa del veicolo.

Rilevata l’inizio di una curva da parte del sensore 4 il dispositivo di elaborazione dati 3, in funzione dell’angolo di sterzo “Ra†, del valore di velocità “va†istantaneo e dell’inclinazione dell’asse “Y†misurati, compara tali dati in ingresso con i valori limite memorizzati e decide di conseguenza se ridurre la velocità del veicolo.

Il dispositivo di elaborazione dati 3 eventualmente, tramite l’algoritmo di calcolo in esso implementato, à ̈ in grado di valutare il rapporto di trasmissione ottimale per il veicolo nelle diverse condizioni sopracitate in funzione dei parametri d’ingresso.

Il dispositivo di elaborazione 3 trasmetterà i dati di output necessari verso un dispositivo di attuazione del cambio, preferibilmente automatico, del veicolo il quale varierà il rapporto di trasmissione in base alle indicazioni ricevute dal dispositivo di elaborazione 3.

Le variazioni di velocità, ed eventualmente di rapporto di trasmissione, consentono al motore “M†del veicolo quantomeno di ottimizzare o ridurre i consumi di energia.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI: 1. Sistema di regolazione di velocità di un veicolo, atto a modificare la potenza applicata ad almeno un motore (M) atto alla propulsione di tale veicolo, comprendente: • almeno un sensore di orientamento (4) atto alla determinazione dell’orientamento di almeno un asse del veicolo rispetto ad un piano di riferimento; • almeno un dispositivo di elaborazione dati (3) atto a determinare la potenza da applicare al motore (M), in modo tale da regolare la velocità di tale veicolo, elaborando i dati provenienti da tale almeno un sensore (4).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui tale sensore misura l’orientamento del veicolo lungo due assi, un primo asse (X) che rileva la pendenza del manto stradale rispetto a tale piano di riferimento ed un secondo asse (Y) che determina l’inclinazione del veicolo, rispetto a tale piano di riferimento, che in questo caso à ̈ il piano stradale.
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui tale sistema comprende almeno un dispositivo di pilotaggio (5), atto a fornire la potenza ottimale al motore (M) in funzione ad una pluralità di dati di output fornita dal dispositivo di elaborazione (3).
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui tale sensore 4 Ã ̈ di forma piramidale con base (b) poligonale regolare con almeno uno spigolo della stessa base (b) disposto parallelamente ad almeno un asse del veicolo.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui l’interno di tale sensore (4) à ̈ riempito di almeno un materiale conduttore (F) sino ad una quota predeterminata.
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui tale base (b) à ̈ quadrata con gli spigoli di tale base (b) a due a due perpendicolari rispettivamente con un primo asse corrispondente all’asse (X) per la rilevazione della pendenza del manto stradale, ed un secondo asse (Y) perpendicolare la primo.
7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui tale dispositivo di elaborazione dati (3), oltre a ricevere i dati provenienti dal sensore di orientamento (4), monitora una pluralità di parametri comprendenti la velocità istantanea (va) del veicolo e angolo di sterzo istantaneo (Ra).
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui il dispositivo di elaborazione (3) implementa un algoritmo di calcolo, atto a determinare le condizioni istantanee del veicolo e poter attuare le contromisure adeguate in ogni singola situazione in cui il veicolo si può trovare, il quale in ingresso riceve una pluralità di parametri e restituisce come uscita una pluralità di dati di output.
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui tale materiale conduttore (F) à ̈ un fluido conduttore in grado di posizionarsi verso il punto ad energia potenziale minimo della struttura piramidale in funzione dell’inclinazione del veicolo.
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui tale materiale conduttore (F) sono microgranuli di rame in grado di posizionarsi verso il punto ad energia potenziale minimo della struttura piramidale in funzione dell’inclinazione del veicolo.
11. 11. Sistema secondo le rivendicazioni 9 o 10, in cui da ogni faccia, rispetto alla base (b) à ̈ visibile un’impedenza la quale à ̈ funzione del quantitativo di materiale conduttivo (F) interposto fra ogni singola faccia e la base (b).
12. 12. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui tale sensore (4) Ã ̈ riempito di almeno un materiale conduttore (F) sino al baricentro (B) della piramide stessa.