ITTO960521A1 - Sistema di controllo per un cambio servocomandato di un autoveicolo, e relativo procedimento - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sistema di controllo per un cambio servocomandato di un autoveicolo, e relativo procedimento"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale ai sistemi ed ai procedimenti di controllo di cambi servocomandati e/o automatici per autoveicoli. Più specificamente la presente invenzione si riferisce ad un sistema e ad un procedimento di controllo atti a riprodurre ed ottimizzare i comandi per il cambio marcia di un guidatore umano.

Le strategie di gestione di tale sistema devono adattarsi alle condizioni operative dell'autoveicolo al fine di mantenere la sensazione di guida richiesta dall'utente.

In particolare è necessario che il cambio servocomandato reagisca ai comandi del guidatore in modo corretto anche nel corso di manovre di emergenza, nella guida sportiva e in tratti stradali particolarmente impegnativi quali i percorsi di montagna.

I cambi automatici e servocomandati secondo la tecnica nota presentano infatti l'inconveniente di impiegare strategie differenti da quelle che un guidatore umano adotterebbe. Ciò fa sì che il guidatore di un autoveicolo, dotato di uno di tali cambi automatici, provi una sensazione di disagio nella guida e sia insicuro delle reazioni del cambio con conseguente riduzione della sicurezza di guida. Tale disagio psicologico del guidatore può inoltre provocare una diminuzione della sua concentrazione nella guida.

Un esempio classico degli inconvenienti riscontrabili nell'impiego di cambi automatici di tipo tradizionale è il seguente. Affrontando una discesa il guidatore solitamente solleva il piede dall'acceleratore per compensare l'effetto della forza di gravità che tende a far accelerare il veicolo. Spesso il sistema dì controllo del cambio automatico interpreta tale azione come l'intenzione da parte del guidatore a procedere ad un'andatura più economica, cioè come una richiesta di minore potenza/accelerazione, e quindi inserisce un rapporto più lungo del precedente. In tal modo il guidatore sente mancare l’effetto del freno motore su cui contava per limitare la velocità del veicolo. Egli è quindi costretto a frenare oppure a forzare manualmente il cambio automatico in un rapporto più corto se egli non desidera usare i freni (o non deve surriscaldarli). In un tratto di strada montana tuttavia ciò fa sì che la guida diventi disagevole, in quanto richiede al guidatore di scavalcare il sistema di controllo (sostituendosi ad esso) del cambio automatico usandolo come un cambio manuale.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di controllo, ed il relativo procedimento di controllo, per un cambio servocomandato che permetta di risolvere in modo soddisfacente tutti i problemi sopra indicati.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un sistema di controllo, ed al relativo procedimento di controllo, per un cambio servocomandato avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono la presente descrizione.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente dettagliata descrizione, effettuata con l'ausilio degli annessi disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 è uno schema a blocchi illustrante le componenti principali di un sistema di propulsione di un autoveicolo comprendente un cambio servocomandato controllato da un sistema secondo la presente invenzione,

la figura 2 è una rappresentazione in prospettiva di un cambio servocomandato atto ad essere impiegato in associazione con il sistema secondo l'invenzione,

la figura 3 è un diagramma temporale illustrante il funzionamento del sistema secondo l'invenzione, le figure 4 a 7 sono schemi a blocchi illustranti i principi di funzionamento del sistema secondo l'invenzione,

la figura 8 è un diagramma cartesiano illustrante il principio di funzionamento del sistema secondo l'invenzione, e

le figure 9 a 17 sono diagrammi temporali rilevati illustranti il funzionamento del sistema secondo 1'invenzione.

Per una migliore comprensione in figura 1 è illustrato un sistema di propulsione di un autoveicolo comprendente un cambio servocomandato con associato un sistema di controllo secondo l'invenzione. Il sistema di propulsione è di tipo convenzionale e comprende un motore a combustione interna MT il quale trasmette l'energia meccanica sviluppata alle ruote motrici WH del veicolo tramite un cambio di velocità ad ingranaggi C, un albero di trasmissione TR ed un differenziale DIF. Il cambio di velocità C, come detto in precedenza, è un cambio servocomandato.

A scopo puramente illustrativo in figura 2 è rappresentato un cambio servocomandato C. Un cambio di questo tipo è in pratica un tradizionale cambio meccanico C azionato mediante servocomandi o attuatori. In figura 2 sono illustrati un attuatore ATFR per il comando dell'apertura e della chiusura della frizione, un attuatore ATSE per il comando della selezione delle marce ed un attuatore ATIN per il comando dell'innesto delle marce. Questi ultimi due agiscono su un'asta di comando interno unica CIM. I cambi servocomandati sono ampiamente noti nella tecnica per cui non verranno ulteriormente dettagliati.

Tali cambi servocomandati sono quindi in grado di svolgere tutte le operazioni necessarie per un cambio marcia (apertura/chiusura frizione, disinnesto/selezione/innesto marcia) senza l'intervento del guidatore. E' naturalmente necessaria, tuttavia, un'unità di controllo, tipicamente una centralina elettronica ECU, che controlli gli attuatori ATFR, ATSE, ATIN. Sono possibili due modalità differenti di controllo di un cambio servocomandato. In una prima modalità, semi-automatica, il cambio C funziona su comando del guidatore, cioè effettua un cambio marcia solamente quando richiesto dal guidatore. In questo caso le strategie di controllo si occupano solamente di gestire le varie operazioni relative al cambio marcia, in una seconda modalità il cambio funziona come un cambio automatico. In questo caso le strategie di controllo sono più complesse e decidono anche come e quando effettuare i cambi marcia mentre il guidatore non comunica più alcun comando al cambio C.

Tornando alla figura 1 si può quindi notare la centralina elettronica di controllo ECU che costituisce il cuore del sistema di controllo secondo la presente invenzione. Tale centralina ECU è naturalmente collegata agli attuatori, indicati complessivamente con AT, del cambio servocomandato C. Essa è anche collegata con una pluralità di sensori, indicati genericamente con SENS, posti a bordo del veicolo mediante i quali acquisisce le informazioni necessarie ad effettuare il controllo del cambio servocomandato C. Tali sensori SENS verranno descritti più dettagliatamente nel seguito. Essa è inoltre collegata ad una leva di comando, o di selezione marce, LC del cambio mediante la quale il guidatore può inviare dei comandi alla centralina elettronica ECU. Vi sono alcune decisioni, infatti, che possono essere prese solo dal guidatore, come ad esempio: mettere in folle o innestare la retromarcia, inoltre, nel caso della modalità semi-automatica, il guidatore utilizza la leva di comando LC per comunicare alla centralina ECU come e quando effettuare i cambi marcia.

Principio di funzionamento

Le richieste di cambio marcia possono provenire dal guidatore tramite la leva di comando LC, nota anche come selettore UP/DOWN in quanto consente di "salire" o di "scendere" di una marcia, o essere determinate dalla strategia di cambio automatico (attivabile tramite un apposito pulsante).

Il sistema, come si è detto, utilizza attuatori idraulici AT per il comando della frizione e per effettuare la selezione e l'innesto della marcia ed è inoltre in grado di regolare l'apertura della farfalla motore, cioè di controllare la potenza erogata dal motore termico MT, tramite un attuatore elettrico. Il motore termico MT è quindi provvisto di una farfalla motorizzata DBW. Tale configurazione è nota con il nome di drive-by-wire in quanto il collegamento tra farfalla e pedale dell'acceleratore PA non è più meccanico ma elettronico.

L'operazione di cambio marcia può essere suddivisa nelle seguenti fasi:

riduzione coppia motore ed apertura frizione, disinnesto della marcia precedente, selezione e innesto della nuova marcia, adeguamento giri motore, richiusura frizione e ripristino graduale della trazione al livello richiesto dal guidatore.

Il sistema è inoltre configurato per gestire lo spunto {partenza da fermo) in automatico del veicolo, in funzione del livello prestazionale impostato dal guidatore tramite il pedale acceleratore.

Il sistema secondo l'invenzione è costituito, in una forma di attuazione al momento considerata preferenziale, dai seguenti componenti:

Gruppo integrato di attuazione cambio e frizione Realizza le funzioni di disinnesto, selezione, innesto della marcia e comando dell'attuatore frizione mediante tre attuatori idraulici pilotati da elettrovalvole, gli attuatori ATFR, ATSE e ATIN visibili in figura 2.

L'attuatore di innesto ATIN è del tipo a doppio effetto e consente di realizzare tre posizioni meccanicamente determinate corrispondenti a marce pari, marce dispari e cambio in folle. Il comando di questo attuatore ATIN avviene per mezzo di due elettrovalvole.

La scelta dell'asta a forcella da manovrare avviene attraverso il pistone di selezione ATSE che muove l'alberino marce del cambio C. L'attuatore di selezione ATSE, analogamente a quello di innesto ATIN, è del tipo a doppio effetto e realizza tre posizioni meccanicamente definite corrispondenti ai tre ranghi di selezione del cambio (l<a>-2<a>, 3<a>-4<a>, 5<a>-RM). Il comando avviene, in questo caso, tramite due elettrovalvole on-off.

La frizione è azionata da un attuatore ATFR a pistone a semplice effetto comandato da una elettrovalvola .

Il gruppo integrato comprende, inoltre, un accumulatore idraulico a membrana ed un trasduttore di pressione collegato alla centralina elettronica di controllo ECU.

Farfalla motorizzata DBW

Questo dispositivo permette di impostare la posizione della farfalla motorizzata DBW tramite un comando remoto, allo scopo di consentire la gestione integrata del motore MT e del cambio C durante il cambio marcia. E' costituito da un attuatore elettrico comandato dalla centralina elettronica di controllo ECU. La posizione della farfalla FAR viene misurata per mezzo di un apposito sensore collegato alla centralina ECU.

Gruppo elettropompa

Fornisce l'energia idraulica necessaria per le attuazioni realizzate dal servocomando cambio.

E' costituito da una elettropompa attivabile per mezzo di un relè pilotato dalla centralina ECU, da una valvola di ritegno, dalla valvola di sovrapressione, da un filtro di aspirazione e dal serbatoio olio .

Comandi guidatore

Il guidatore comunica con il sistema per mezzo dei seguenti comandi acquisiti dalla centralina di controllo ECU:

Pedale acceleratore PA.

La posizione del pedale PACC è rilevata da un sensore potenziometrico SENS integrato con un interruttore di inizio corsa (minimo).Nella fase di cambio marcia la farfalla motorizzata DBW viene gestita soltanto dai comandi provenienti dalla centralina elettronica di controllo ECU. Pedale freno PF.

La condizione di pedale freno PF premuto è rilevata per mezzo dell'interruttore SW-FRE che comanda le luci freni del veicolo.

Leva di selezione marce UP/DOWN LC.

Permette al guidatore di richiedere il passaggio alla marcia superiore, o UP, (leva LC spinta in avanti), o a quella inferiore, o DOWN, (leva LC spinta indietro), di innestare la marcia dal folle, di inserire la marcia e di comandare la messa in folle del cambio.

Selettore modalità operativa.

Il passaggio dal funzionamento in semi-automatico (cambio marcia richiesto dal guidatore tramite leva di comando UP/DOWN LC) alla modalità cambio automatico avviene agendo su un apposito pulsante. Ogni volta che il guidatore preme il pulsante, il sistema commuta da una modalità di funzionamento all'altra.

Chiave veicolo.

Consente l'attivazione e disattivazione dell'interno sistema servocomando cambio e l'avviamento del motore.

Sistema informativo di bordo

Un visualizzatore alfanumerico indica la marcia innestata e le modalità di funzionamento impostata (automatica oppure semi-automatica).

Un segnalatore acustico segnala al guidatore il verificarsi di condizioni operative anomale quali l'avanzamento del veicolo in direzione opposta a quella corrispondente alla marcia innestata o il surriscaldamento del disco frizione.

Centralina elettronica di controllo ECU

Durante prove eseguite dalla richiedente il tempo di ciclo, Tc, necessario per l'esecuzione di tutte le operazioni richieste per la gestione del servocomando è stato di circa 8 ms. Tale tempo Tc rappresenta quindi, nel caso specifico, il periodo di campionamento per il sistema di controllo digitale implementato nella centralina ECU.

La centralina ECU, tipicamente basata su un microprocessore, riceve in ingresso i seguenti tipi di segnali provenienti dalle varie parti del sistema:

Ingressi analogici.

Sono trasformati dal microprocessore in grandezze di tipo digitale per mezzo di convertitori analogico/digitali.

Questi segnali provengono da:

- sensori SENS collegati agli attuatori di frizione ATFR, selezione ATSE e innesto ATIN, - potenziometri SENS che misurano la posizione PACC del pedale acceleratore PA, della farfalla FAR, della leva LC e del volante VOL, - sensore SENS che misura la pressione di linea del circuito idraulico,

- accelerometro SENS che rileva l'accelerazione longitudinale Ax del veicolo,

- sensore SENS della depressione del collettore di aspirazione,

- sensori SENS per la misura della temperatura deLl'olio del servocomando e dell'aria in prossimità dello spingidisco frizione, Ingressi digitali.

Possono assumere i valori logici 0 e 1.

Provengono da:

- chiave veicolo,

- pulsanti di richiesta folle e retromarcia, - pulsante di selezione della modalità di funzionamento,

- interruttore luci freno SW-FRE,

- interruttore di minimo del pedale acceleratore PA.

Ingressi digitali in frequenza.

Sono i segnali di uscita dei sensori SENS utilizzati per misurare le velocità di rotazione dell'albero motore e degli alberi primario e secondario del cambio C. Nel seguito queste grandezze verranno definite, per semplicità di notazione, giri motore GMOT, giri ingresso cambio GING, giri uscita cambio GUSC. Il valore di GUSC risulta proporzionale alla velocità V del veicolo e quindi viene utilizzato per ricavare questa ulteriore informazione.

La centralina ECU elabora le informazioni ricevute dai sensori SENS e, in base alle strategie di gestione impostate, invia i segnali di comando a tutti i dispositivi attuatori AT ad essa collegati. Questi segnali di uscita si possono suddividere in:

Uscite analogiche.

Sono costituite da:

- comandi proporzionali in corrente per le elettrovalvole di innesto ATIN e per l'elettrovalvola frizione ATFR,

- riferimento di posizione per attuatore farfalla motorizzata DBW costituito da una tensione continua,

- posizione effettiva farfalla FAR da fornire in ingresso alla centralina controllo motore (uscita in tensione).

Uscite digitali.

Sono segnali che possono assumere soltanto i valori di 0 (tensione o corrente nulla) e 1 (tensione o corrente massima). Si utilizzano per: - comandi on-off in corrente per le elettrovalvole di selezione ATSE,

- attivazione relè di abilitazione avviamento motore MT, comando elettropompa, comando luci retromarcia,

- comando visualizzatore e segnalatore acustico. Tutti i segnali in ingresso, prima di essere elaborati dal sistema di controllo,vengono sottoposti ad operazioni di filtraggio e validazione allo scopo di ridurre gli effetti del rumore e delle incertezze di misura e di riconoscere eventuali guasti di sensori SENS e attuatori AT.

La circuiteria elettronica del sistema comprende una serie di filtri passa-basso utilizzati per attenuare il contributo del rumore ed eliminare i disturbi presenti sui segnali.

Nella programmazione della centralina elettronica ECU sono inoltre implementati filtri digitali ed algoritmi di stima in grado di effettuare la validazione dei segnali e il recupero di alcuni guasti dei sensori SENS (ad esempio l'avaria del potenziometro dell'acceleratore PA o di un altro sensore SENS).

Oltre alle grandezze misurate direttamente dai sensori SENS, ve ne sono altre che devono essere determinate in modo indiretto per mezzo di semplici operazioni di derivazione e integrazione numerica o tramite modelli matematici. Le principali variabili stimate sono le seguenti:

accelerazioni angolari dell'albero motore e degli alberi di ingresso e uscita del cambio C (calcolate come derivate dei corrispondenti segnali di velocità angolare misurati),.

derivata della posizione PACC del pedale acceleratore (necessaria per riconoscere in modo corretto le intenzioni del guidatore),

coppia CMOT erogata dal motore MT (calcolata a partire dai segnali di posizione farfalla FAR e giri motore GMOT, per mezzo di tabelle ricavate da rilievi sperimentali) .

Strategie di gestione del sistema

Il programma di controllo del sistema, implementato nella centralina ECU, è in grado di riconoscere le principali condizioni operative del veicolo in base ai segnali provenienti da tutti i sensori ed ai valori delle grandezze stimate.

Le principali condizioni di funzionamento previste sono:

attivazione del sistema,

veicolo in fase di spunto,

richiesta di cambio marcia da parte del guidatore,

effettuazione del cambio marcia,

riapertura della frizione in frenata, modalità cambio automatico.

Nei paragrafi successivi vengono descritte più in dettaglio tali strategie di gestione.

Attivazione del sistema

L'attivazione avviene portando la chiave veicolo in posizione di on. Si noti che questa posizione non coincide con quella che comanda l'accensione del motore.

Con motore spento e chiave in on la centralina ECU è completamente operativa, acquisisce tutti gli ingressi e gestisce i comandi agli attuatori AT. La disattivazione della centralina ECU avviene soltanto portando la chiave veicolo in posizione di off (in questo caso vengono comunque terminate le attuazioni ancora in corso).

Utilizzando la leva di selezione marce LC con motore MT spento è possibile:

verificare l'innesto di tutte le marce oppure inserire la marcia di parcheggio desiderata, effettuare l'avviamento a spinta del motore MT. Per motivi di sicurezza la normale procedura di avviamento del motore MT (comandata tramite la chiave veicolo) viene abilitata soltanto se il cambio C si trova in folle (in caso contrario si attende che il guidatore selezioni la posizione di folle tramite la leva di comando LC).

Veicolo in fase di spunto

Quando il veicolo è fermo con il motore MT acceso (giri di uscita cambio GUSC nulli) e la l<a >marcia inserita, viene mantenuta aperta la frizione in attesa che il guidatore prema il pedale acceleratore PA per richiedere al veicolo di mettersi in movimento .

Il comando sul pedale acceleratore PA attiva la procedura di spunto durante la quale l'attuatore frizione ATFR modula la coppia motrice trasmessa CFRI alle ruote motrici WH e consente al veicolo di riprendere velocità.

La modulazione della coppia CFRI varia in funzione della posizione del pedale acceleratore PA e dei giri motore GMOT misurati.

Lo spunto del veicolo è possibile soltanto in 1<a >ed in retromarcia. Quando il veicolo si ferma e non è inserita una marcia di spunto, il sistema comanda automaticamente l'innesto della l<a>.

Quando i giri motore GMOT e i giri di ingresso cambio GING diventano uguali tra loro (condizione di sincronismo) viene comandata la chiusura completa della frizione e la manovra si considera terminata.

Richiesta di cambio marcia mediante leva UP/DOWN LC Nella modalità semi-automatica il guidatore richiede l'innesto delle marce per mezzo della leva UP/DOWN LC.

Il sistema deve riconoscere in modo corretto i comandi UP, DOWN, folle e retromarcia e la posizione di riposo della leva LC. Inoltre deve essere verificata l'effettiva possibilità di accettare il comando.

La leva di selezione marce LC si trova, in condizione di riposo, in una posizione centrale stabile. Un sensore di posizione, il cui segnale di uscita è acquisito dalla centralina ECU, permette di rilevare il movimenti della leva LC. Sull'impugnatura della leva LC sono presentì due pulsanti: un primo pulsante, abbinato alla richiesta di DOWN, permette la richiesta della retromarcia,mentre un secondo pulsante permette la messa in folle del cambio.

Il sistema gestisce i seguenti comandi:

Allungamento marcia (UP)

Viene riconosciuta la richiesta di allungamento marcia (cambio ascendente) quando la leva LC partita dalla posizione centrale, oltrepassa la posizione UP (spostamento in avanti oltre una soglia prestabilita).

in base a questo comando viene avviata la procedura di passaggio alla marcia superiore soltanto se la nuova marcia non porta il motore MT ad un regime di giri GMOT troppo basso che comprometterebbe la guidabilità del veicolo.

A motore MT spento il cambio UP è sempre abilitato.

Scalamento di marcia (DOWN)

La richiesta di scalamento di un rapporto marcia (cambio discendente) è riconosciuta quando la leva LC partita dalla posizione centrale oltrepassa la posizione DOWN (spostamento all'indietro oltre una soglia prestabilita) .

il cambio marcia viene effettuato se il nuovo rapporto non impone un valore di giri GMOT superiore al limite di fuorigiri (ad esempio 6500 rpm).

Per limitare l'usura dei sincronizzatori è possibile impostare soglie di fuorigiri più basse nei passaggi di marcia più critici (2<a>-l<a >e 3<a>-2<a>).

Innesto della retromarcia

Quando la leva LC è in posizione DOWN ed il primo pulsante viene premuto, il sistema rileva la richiesta di innesto della retromarcia. La manovra viene eseguita soltanto se il veicolo è fermo.

Messa in folle del cambio

Viene comandata dal guidatore premendo il secondo pulsante sulla leva LC. Questa richiesta è prioritaria rispetto a qualsiasi altra ed è accettata soltanto se la velocità del veicolo è inferiore ad una soglia predefinita. Questa verifica è legata a motivi di sicurezza per evitare manovre non corrette da parte del guidatore.

Effettuazione del cambio marcia

Quando il sistema riconosce ed accetta una richiesta di cambio marcia, inizia la procedura di attuazione del comando. L'intera operazione è costituita da tre fasi successive ben distinte.

Riduzione della coppia motrice ed apertura frizione Prima di avviare il disinnesto della marcia e il successivo innesto della nuova marcia è necessario disaccoppiare il cambio C dall'albero motore mediante l'apertura della frizione. Inoltre occorre ridurre progressivamente la coppia motore CMOT fino ad annullarla in prossimità dell'istante di apertura della frizione. La riduzione della coppia CMOT avviene regolando l'apertura della farfalla motorizzata DBW per mezzo del segnale di comando che la centralina ECU invia all'attuatore elettrico della farfalla motorizzata DBW. In figura 3 sono visibili l'apertura della frizione e la riduzione della coppia CMOT effettuata tramite il controllo della farfalla DBW.

La riduzione della coppia trasmessa dalla frizione CFRi e della coppia motore CMOT avviene per mezzo di una legge lineare.

La mancanza di trazione si verifica quando la frizione in apertura raggiunge il punto di incipiente slittamento .

Disinnesto della marcia

In questa fase la frizione viene mantenuta aperta e le elettrovalvole dell'attuatore di innesto ATIN vengono comandate in modo da disinnestare la marcia ancora inserita e riportare il cambio C in folle. Selezione e innesto della nuova marcia

Quando il cambio C si trova in posizione di folle, viene fornita corrente'alle elettrovalvole on-off che spostano 1'attuatore di selezione ATSE nella posizione corrispondente al rango di selezione della nuova marcia.

A questo punto se è stato richiesto un cambio discendente (DOWN), la farfalla motorizzata DBW viene comandata in modo da fornire al motore MT la coppia CMOT necessaria per portare i giri motore GMOT ad un valore prossimo a quello a cui si dovrà arrivare al termine della cambiata. Questo adeguamento di giri è molto importante, soprattutto quando il pedale acceleratore PA è rilasciato, poiché permette di ridurre il tempo di cambio marcia.

Il successivo innesto della marcia avviene comandando nuovamente le elettrovalvole dell'attuatore di innesto ATIN, in modo da portarlo nella posizione corrispondente alla nuova marcia.

La corrente di comando delle elettrovalvole viene regolata in modo da impostare la forza di innesto ottimale, in grado di inserire con sicurezza il nuovo rapporto, senza applicare un carico eccessivo che potrebbe danneggiare i sincronizzatori.

Il carico viene aumentato del 30% rispetto al valore ottimale nel cambio marcia prestazionale.

La corretta impostazione della forza di innesto consente al sistema di salvaguardare l'integrità dei sincronizzatori anche nelle condizioni più critiche e permette di allungare la vita di questi componenti.

Ripristino della trazione

Al termine della fase di sincronizzatore e dopo avere verificato l'effettivo innesto della nuova marcia viene avviata la procedura di ripristino della trazione durante la quale la coppia motore CMOT viene riportata al valore corrispondente alla posizione PACC del pedale acceleratore PA impostata dal guidatore. Anche in questo caso la centralina ECU comanda la farfalla motorizzata DBW tramite un segnale linearmente crescente nel tempo.

Contemporaneamente la coppia trasmessa CFRI dalla frizione viene modulata per riportare gradualmente il livello di accelerazione dei veicolo ad un valore coerente con le richieste del guidatore.

Quando i giri motore GMOT ed i giri del primario cambio GING risultano sincronizzati la frizione viene chiusa completamente.

Nella figura 3 è riportata la successione temporale delle varie fasi sopra descritte.

Come si può notare, in figura 3, è rappresentato l'andamento dei giri motore GMOT e dei giri all'ingresso del cambio GING; e della coppia motore CMOT e della coppia trasmessa dalla frizione CFRI nel corso delle varie fasi di un cambio marcia effettuato in un intervallo Tcambio. Durante la prima fase Tu, che va dall'istante tO all'istante tl, la coppia motore CMOT viene ridotta, la frizione viene aperta e, nella parte finale, la marcia precedente viene disinserita. In una seconda fase Tm, che va dall'istante tl all'istante t2, la nuova marcia viene selezionata. Nella terza fase Ti, che va dall'istante t2 all'istante t3, la nuova marcia viene inserita, nell'intervallo di tempo Tsinc in cui avviene la sincronizzazione degli ingranaggi, e successivamente la frizione viene richiusa. Simultaneamente la coppia motore CMOT, e quindi anche la coppia trasmessa dalla frizione CFRI, viene incrementata ripristinando così la trazione.

I parametri del controllo variano sempre in funzione del livello di prestazione, ricercando un accettabile compromesso tra comfort e rapidità della manovra .

Un parametro molto importante per analizzare il comportamento del sistema durante il cambio marcia è il tempo di mancanza trazione.

Questo tempo misura la durata della fase durante la quale la coppia trasmessa CFRI dalla frizione risulta nulla, e di conseguenza, si annulla l'accelerazione longitudinale Ax del veicolo.

I tempi ottenibili vanno da 250 ms (cambio prestazionale) a circa 350 ms (cambio comfort).

Riapertura frizione in frenata

Quando i giri motore GMOT tendono a scendere rapidamente al di sotto del regime di minimo (ad esempio circa 850 rpm) la frizione viene aperta per evitare lo spegnimento del motore MT. L'apertura viene anticipata ad una soglia di giri motore GMOT più elevata (ad esempio fino a 1100 rpm) quando la decelerazione del veicolo è molto rapida come nel caso di brusche frenate. In tal modo viene bilanciata la rapida diminuzione dei giri motore GMOT provocata dalla coppia frenante.

La frizione viene in seguito lentamente richiusa quando il veicolo riprende velocità, ad esempio in discesa. Se invece il guidatore preme l'acceleratore PA viene eseguita la richiusura modulata della frizione per il ripristino della trazione.

Risultati sperimentali

Le prove effettuate dalla richiedente hanno permesso di verificare il corretto funzionamento del sistema. Per confrontare i tempi medi di mancanza trazione che si rilevano in un cambio manuale di normale produzione con quelli ottenibili utilizzando il cambio secondo l'invenzione è<’ >stata effettuata una serie di prove comparative.

I risultati rilevati dimostrano che mediamente i tempi relativi ad un cambio manuale sono circa doppi rispetto a quelli che si ottengono con un prototipo realizzato secondo la presente invenzione.

Un problema da risolvere, per 1'implementazione di una corretta strategia di cambio marcia in modalità automatica, è quello del riconoscimento del contesto operativo che deve essere effettuato elaborando le informazioni provenienti da sensori SENS montati a bordo del veicolo.

Le procedure implementate nel sistema secondo la presente invenzione permettono di stimare le seguenti grandezze :

accelerazione laterale Ay (consente al sistema di riconoscere le situazioni in cui la mancanza di coppia motrice dovuta all'apertura della frizione durante il cambio marcia potrebbe alterare la stabilità del veicolo in curva),

pendenza stradale,

decelerazione del veicolo in frenata.

Nel seguito verranno descritti schematicamente le procedure utilizzate per stimare tali grandezze.

Stima dell'accelerazione laterale

Quando il veicolo percorre una curva le forze laterali generate per effetto del contatto tra pneumatici e terreno eguagliano la forza centrifuga consentendo il mantenimento della traiettoria impostata dal guidatore per mezzo del volante VOL.

In condizioni stazionarie esiste una relazione ben definita tra l'accelerazione laterale Ay, l'angolo volante AVOL impostato e la velocità V del veicolo.

Le informazioni complessivamente necessarie per effettuare tale stima sono le seguenti:

angolo volante AVOL misurato tramite un sensore potenziometrico rotativo SENS montato sul piantone dello sterzo,

velocità del veicolo V ricavabile dalla media delle velocità di rotazione delle ruote non motrici WHN misurate tramite ruote foniche, o dai giri uscita cambio GUSC.

parametri caratteristici del veicolo: passo L, massa concentrata sull'assale anteriore Ma, massa concentrata sull'assale posteriore Mp, rigidezza in deriva dei pneumatici anteriori Ca, rigidezza in deriva pneumatici posteriori Cp, rapporto di sterzo τ.

La relazione che permette di determinare il valore dell'accelerazione laterale è la seguente:

Ay = (AVOL/T) / (Ma/Ca-Mp/Cp) + L/V<2 >(1) L'accuratezza della stima è buona per valori di Ay inferiori ai 4 m/s<2 >per i quali è valido il modello lineare utilizzato per ricavare la relazione (1).

Stima della pendenza stradale

Indicando con M ed Ax la massa e l'accelerazione longitudinale del veicolo, Fmot la forza motrice trasmessa a terra dalle ruote, Rav le resistenze all'avanzamento e a la pendenza stradale espressa in gradi, si può utilizzare la seguente relazione:

in condizioni di bassa aderenza in cui lo scorrimento (rilevato confrontando le velocità di rotazione delle ruote motrici WH e non motrici WHN) risulta troppo elevato il valore della pendenza non viene aggiornato poiché il modello matematico utilizzato non fornisce informazioni corrette in tali condizioni.

Si deve tenere conto, inoltre, del fatto che la coppia motrice CMOT è ricavata dalle curve caratteristiche del motore MT, le quali forniscono informazioni sufficientemente corrette soltanto in condizioni stazionarie. La stima della pendenza deve, quindi, essere aggiornata soltanto quando la richiesta di coppia da parte del guidatore è costante (posizione PACC del pedale acceleratore PA fissa) e non vi sono cambi di marcia in corso. L'aggiornamento del valore della pendenza viene inibito anche quando viene premuto il pedale del freno PF poiché non vi sono a bordo del veicolo i sensori necessari per misurare l'entità della coppia frenante generata.

L'accelerazione longitudinale Ax viene calcolata a partire dalla velocità del veicolo V tramite un'operazione di derivazione numerica:

Ax = dv/dt (4) La resistenza all'avanzamento è funzione della velocità V e viene calcolata per mezzo della relazione seguente:

Rav = Cr Ca*V<2 >(5) in cui cr e Ca rappresentano rispettivamente le resistenze di rotolamento e il coefficiente relativo alle caratteristiche aerodinamiche del veicolo.

Essendo l'angolo a normalmente inferiore a 30 gradi si ottiene una buona precisione utilizzando l'approssimazione seguente:

sin (2π*α/180) = 2*π*α/180 La stima dell'angolo a viene effettuata tramite una relazione semplificata rispetto alla (2):

α = (180/2π)*(Fmot - Rav - M*Ax) / (M*g) (6) La pendenza risulta positiva in condizioni di marcia in salita e negativa in discesa, in figura 9 viene riportato un esempio di stima in condizioni di salita. Nella figura 9 è rappresentato l'andamento della pendenza reale PEND-EFF e di quella stimata PEND-STI, espresse in percentuale, in funzione dello spazio percorso SPA.

Stima della decelerazione in frenata

Per una corretta gestione del sistema in una situazione critica quale la frenata, è importante non soltanto analizzare il comportamento dinamico del veicolo, ma anche riconoscere il tipo di manovra eseguito dal guidatore, al fine di garantire una risposta del cambio servocomandato C coerente con le richieste del guidatore.

Occorre quindi realizzare una stima della decelerazione di tipo predittivo, in modo da permettere al sistema di controllo di generare con il necessario anticipo i comandi necessari per ottenere dal veicolo la risposta che il guidatore si attende.

La procedura di stima è attivata quando il pedale del freno PF viene premuto (indicazione proveniente dall'apposito interruttore SW-FRE) e tiene conto dei seguenti parametri:

accelerazione longitudinale Ax,

variazione della velocità v del veicolo rispetto al valore iniziale misurato all'inizio della frenata, durata della manovra.

Sulla base delle suddette informazioni si possono riconoscere le principali condizioni operative in cui il veicolo si viene a trovare nel corso della frenata. Le situazioni che il sistema è in grado di distinguere sono le seguenti:

manovra di emergenza (decelerazioni elevate in tempi molto brevi),

azionamento leggero del pedale freno PF in prossimità di una curva,

frenata progressiva effettuata per adeguare la velocità alle esigenze del traffico stradale.

Le indicazioni fornite dalla stima della decelerazione sono particolarmente importanti per il funzionamento in modalità automatica.

Tecniche di controllo utilizzate per il cambio La centralina di controllo ECU che gestisce il cambio servocomandato C ha una struttura del tipo impiegante un modello di riferimento (nota anche come model reference) in cui i segnali di comando degli attuatori di innesto ATIN e selezione marcia ATSE, frizione ATFR e farfalla motorizzata DBW sono determinati da un modello matematico della condotta di guida che, nelle varie fasi del cambio marcia, imposta il comportamento del veicolo in termini di comfort e prestazioni in funzione dei comandi dati dal guidatore. Quest'ultimo interagisce con il sistema per mezzo del pedale acceleratore PA, del pedale freno PF e della leva di comando LC per la richiesta di marcia UP/DOWN.

L'obiettivo del sistema di controllo è rappresentato da un profilo di accelerazione longitudinale Ax del veicolo assegnato.

Particolarmente importante dal punto di vista del comfort di marcia è l'andamento della derivata di Ax, ossia la variazione di accelerazione longitudinale (il cosiddetto jerk).

In funzione del tipo di manovra compiuto dal guidatore (riconosciuto tramite la posizione PACC del pedale acceleratore PA e lo stato dell'interruttore del freno SW-FRE) e delle condizioni operative del veicolo il sistema di controllo imposta un determinato profilo di accelerazione.

Per ogni fase del cambio marcia i parametri e le relazioni matematiche utilizzate dal modello di riferimento devono essere modificati poiché la struttura del sistema muta in modo significativo.

Il modello di riferimento determina i segnali di comando ad anello aperto per i vari attuatori AT. A questi segnali si sommano i contributi ad anello chiuso generati da un sistema di controllo di tipo L.G.Q .

Lo schema a blocchi della struttura utilizzata è riportato in figura 4.

Le figure 10 e 11 illustrano il funzionamento del sistema in condizioni di modalità comfort e di modalità prestazionale. Tali figure 10 e 11 comprendono entrambe una serie di diagrammi cartesiani, in funzione del tempo t, in cui è rappresentato l'andamento dei giri motori GMOT-RIF impostato dalla centralina ECU e quello reale GMOT, l'andamento dei giri GING-RIF all'ingresso del cambio C impostato dalla centralina ECU e quello reale GING, l'andamento della coppia frizione CFRI e della posizione FAR della farfalla motorizzata DBW espressi in percentuale, l'andamento dell'accelerazione longitudinale Ax espresso in g.

In particolare, in figura 10 è rappresentato un cambio marcia da l<a>-2<a >eseguito in modalità comfort mentre in figura 11 è rappresentato lo stesso cambio marcia eseguito in modalità sportiva.

Strategie di gestione automatica del cambio marcia Il cambio C è in grado di operare in modalità completamente automatica selezionabile dall'utente tramite apposito pulsante. In tali condizioni di funzionamento non è richiesto alcun intervento del guidatore sulla leva LC di selezione marce. {Fanno eccezione naturalmente i comandi di folle e retromarcia e di innesto della prima marcia con veicolo fermo ed in folle).

Se il.veicolo non si trova in condizioni di manovra a bassa velocità, ogni comando da leva di selezione marce LC ripristina la normale modalità semiautomatica .

La gestione automatica del cambio marcia utilizza le seguenti informazioni provenienti dall'interfacciamento tra il guidatore e la centralina elettronica ECU che controlla il servocomando:

richiesta di coppia (proporzionale alla posizione PACC del pedale acceleratore PA misurata tramite sensore potenziometrico SENS),

derivata della richiesta di coppia determinata numericamente,

stato dell'interruttore freno SW-FRE, angolo di rotazione AVOL del volante VOL misurato con apposito sensore SENS (utilizzato per la stima dell'accelerazione laterale Ay).

Le strategie implementate utilizzano anche le grandezze che permettono di analizzare il comportamento dinamico del veicolo e lo stato dei vari attuatori AT. Le variabili considerate sono:

velocità del veicolo V,

accelerazione longitudinale Ax,

coppia motrice CMOT stimata,

pendenza strada PEND-STI calcolata come descritto in precedenza,

stima della decelerazione in frenata,

giri motore GMOT,

posizione frizione.

Le strategie di cambio automatico utilizzano un procedimento di decisione basato su regole (o rule based) in cui le informazioni sul contesto operativo del veicolo vengono confrontate con i comandi del guidatore per giungere alla determinazione della marcia da innestare.

La scelta del rapporto richiesto avviene principalmente attraverso due fasi:

calcolo della marcia di riferimento in funzione della richiesta di coppia e della velocità del veicolo V per mezzo di mappe costruite empiricamente analizzando le manovre compiute da un gruppo di guidatori esperti e non, in modalità semiautomatica e le curve caratteristiche del motore termico MT,

verifica della coerenza richiesta elaborata nella fase precedente con le condizioni operative del veicolo e il tipo di manovra in corso ed eventuale modifica della decisione.A questo livello il sistema può comandare quando necessario un cambio marcia di riduzione del rapporto (o DOWN) in modo completamente indipendente dalle mappe. Ciò avviene, ad esempio, nel caso di forti decelerazioni del veicolo.

L'algoritmo di decisione imposta la disabilitazione e riabilitazione del cambio marcia UP e le richieste di cambio DOWN in frenata come descritto nel seguito .

Lo schema a blocchi riportato nella figura 7 mostra la struttura del gestore cambio automatico.

Il livello di accelerazione longitudinale Ax al quale avvengono i cambi marcia e la durata del transitorio di cambiata variano in funzione della prestazione richiesta dal guidatore come illustrato nelle figure 12 e 13. In tali figure sono rappresentati una serie di cambi marcia UP in accelerazione eseguiti nelle due modalità, comfort e prestazionale, in modo del tutto analogo alle figure 10 e 11.

Disabilitazione del cambio UP

La richiesta di UP proveniente dalle mappe di riferimento non viene accettata se si verifica una delle seguenti condizioni:

pedale acceleratore PA completamente rilasciato o freno PF premuto. In questo caso viene riconosciuta una richiesta di coppia frenante. L'allungamento del rapporto avrebbe come conseguenza la mancanza dell'effetto frenante del motore MT,

derivata della posizione PACO del pedale acceleratore PA negativa e inferiore ad una soglia limite al di sotto della quale la manovra viene interpretata come volontà del guidatore di ridurre in modo significativo la coppia motore CMOT (ad esempio in prossimità dell'entrata in curva),

coppia motrice (o frenante) della nuova marcia calcolata non adeguata alla pendenza stradale, elevata accelerazione laterale Ay. in queste condizioni la mancanza di trazione durante il transitorio di cambiata potrebbe modificare la traiettoria del veicolo in curva creando una situazione di pericolo per il guidatore (la figura 14 illustra il funzionamento del sistema di controllo del cambio automatico in questa situazione, in tale figura sono rappresentati l'angolo volante AVOL, la variabile ST-CURV identificante la condizione operativa "in curva" nella centralina ECU, e la marcia MAR, oltre a GMOT e GING) ,

cambio marcia in corso.

La riabilitazione del cambio UP avviene se le suddette condizioni non risultano verificate per un certo tempo.

La disabilitazione del cambio marcia in condizioni di elevata accelerazione laterale Ay è attiva anche per il cambio DOWN tranne nella situazione in cui viene richiesta la massima coppia motore CMOT.

Gestione cambio DOWN in frenata

In condizioni di frenata le mappe di riferimento (studiate per garantire il comfort di marcia) non consentono di sfruttare nel modo migliore la coppia frenante del motore MT. In questa situazione viene forzato un cambio DOWN per favorire la decelerazione del veicolo e consentire in casi particolari, quali l'ingresso in curva, di adeguare il rapporto di marcia alle caratteristiche del percorso stradale.

La stima della decelerazione descritta in precedenza consente di anticipare vantaggiosamente il cambio marcia, quando la manovra del guidatore lo richiede. Il passaggio forzato in prima marcia non viene effettuato poiché risulta sgradevole agli effetti del comfort e inutile dal punto di vista della dinamica del veicolo. Inoltre il passaggio in prima a velocità V troppo alte potrebbe essere dannoso per la trasmissione. Nelle figure 15 e 16 sono rappresentati i cambi marcia in decelerazione in caso di frenata brusca e normale in cui è visibile lo stato dell'interruttore freni SW-FRE oltre a Ax, MAR, GMOT e GING. In caso di frenata brusca (figura 15) il cambio DOWN viene notevolmente anticipato rispetto a quanto avviene in condizioni normali (figura 16).

Controllo dello scorrimento ruote

In condizioni di bassa aderenza in cui lo scorrimento diventa elevato e le ruote motrici WH slittano, lo spunto da fermo del veicolo e il cambio marcia possono divenire manovre critiche e quindi il sistema deve essere in grado, in queste condizioni operative, di modificare corrispondentemente le strategie di controllo .

Misurando tramite ruote foniche la velocità di rotazione media ωρ delle ruote non motrici WHN e quella eoa delle ruote motrici WH è possibile riconoscere lo slittamento delle ruote motrici WH che si verifica quando esse trasmettono a terra soltanto una parte della coppia motrice CMOT generata dal motore termico MT o trasmessa dalla frizione CFRI in spunto e nel transitorio di cambio marcia.

Infatti sulle ruote non motrici WHN non si ha mai slittamento e quindi ωρ dipende soltanto dalla velocità di avanzamento del veicolo, mentre <oa può divenire molto più elevata rispetto ad top quando le ruote motrici WH vengono rapidamente accelerate per effetto della coppia CFRI che non viene trasferita a terra .

Per bloccare lo slittamento occorre ridurre la coppia motore CMOT fino a riportarla al di sotto del massimo valore di coppia trasmissibile consentito dal coefficiente di aderenza.

L'algoritmo di controllo utilizza le informazioni di velocità top e eoa e di accelerazione ap (derivata di <op) e opera in modo da ripristinare le normali condizioni di marcia del veicolo in cui si ha:

Il sist

ema regola la Coppia CMOT del motore termico MT agendo sulla farfalla motorizzata DBW. La figura 17 mostra l'intervento del sistema di controllo in una condizione di spunto del veicolo su una superficie avente coefficiente di aderenza pari a circa 0,3. In figura sono rappresentati, oltre a GMOT, GING e FAR, i giri delle ruote motrici eoa e delle ruote non motrici cop.

Sistema a regole (Rule Based System)

La gestione automatica del cambio marcia è gestita da un sistema a regole gerarchico di tipo deterministico. Tale tipo di sistema consente di implementare le strategie programmate in modo efficiente, consentendo alla centralina ECU di prendere le decisioni di cambio marcia corrette nelle differenti condizioni operative riscontrate nel tempo.

Nelle figure 5, 6 e 7 sono rappresentati, a titolo esemplificativo, tre schemi a blocchi illustranti la struttura ed il funzionamento del sistema di controllo implementato nella centralina ECU.

In figura 8 è inoltre rappresentata, sempre a titolo esemplificativo, una tabella riportante le condizioni di cambio marcia, ad esempio per una data modalità operativa, impiegate nell'attuazione delle strategie implementate nella centralina ECU,

La tabella di figura 8 rappresenta quindi, a titolo esemplificativo,una mappa di cambio standard, di cui si è accennato in precedenza, impiegata dal sistema di controllo secondo la presente invenzione. Come si può notare nella mappa sono riportate le condizioni per effettuare i cambi marcia (mediante linee punteggiate per i cambi marcia a salire o UP, e mediante linee tratteggiate per i cambi marcia a scendere o DOWN) in funzione della coppia motore CMOT, dei giri motore GMOT e dei giri di uscita del cambio GUSC o, il che è equivalente, della velocità V del veicolo .

Di seguito vengono enunciate, a titolo esemplificativo, alcune regole, ed i relativi parametri e metodologie di taratura.

Regola riconoscimento "MINIMO"

Enunciato della regola

Se il-pedale acceleratore è completamente rilasciato viene riconosciuta una richiesta di coppia frenante. In queste condizioni un cambio UP avrebbe come conseguenza la mancanza dell'effetto frenante del motore MT.

Metodologia di taratura

Acquisizione del segnale di pedale acceleratore PACO in condizioni di completo rilascio (pacc__min). Il "MINIMO" è da considerarsi come soglia di pedale acceleratore PACO tale per cui il motore MT sia in grado di erogare una minima coppia motrice.

Regola riconoscimento "FUORI GIRI"

Enunciato della regola

Se le richieste del guidatore sono tali da portarsi vicino al limite del fuori giri motore il cambio UP viene abilitato.

Metodologia di taratura

Acquisire i segnali di giri motore (gmot_fil) e marcia richiesta (ngear) nelle seguenti condizioni di utilizzo:

<• >modalità semi-automatica,

<• >veicolo in curva (Ay > 0,20 g),

<■ >giri motore GMOT prossimi all'intervento del limitatore di giri del motore MT.

La soglia di giri motore GMOT per il riconoscimento della condizione "FUORl_GIRi" è tarata in modo da non fare intervenire il limitatore giri motore.

Parametri di taratura

S_gmot_nosidable = 6500 rpm. Soglia di GMOT per riconoscimento "FUORI_GIRI "

Regola riconoscimento "CAMBIO-MARCIA-IN-CQRSO" Enunciato della regola

Il sistema di controllo della modalità UP/DOWN del cambio, segnala alla gestione automatica la condizione di cambio marcia in corso attraverso una variabile, o flag:

CAMBIOMARC IA IN CORSO

Regola riconoscimento "COPPIA-COSTANTE" Enunciato della regola

Se la derivata della posizione PACC del pedale acceleratore PA è compresa tra la soglia di "RILA-SCIO", ed una soglia superiore (f(gmot)) confermata per un tempo minimo, ed il pedale acceleratore PA è premuto oltre la soglia di "MINIMO" la manovra viene interpretata come richiesta di coppia costante.

Metodologia di taratura

Acquisire i segnali di ngear, dpacc_n_passi, pacc_det, gmot_fil in modalità UP/DOWN e nelle fasce di utilizzo descritte nella taratura delle mappe di cambio standard.Verificare, in corrispondenza della richiesta di cambio marcia, l'andamento dei segnali di derivata del pedale acceleratore (dpacc_n_passi) corredata con il regime motore (gmot_fil). La fascia di riconoscimento di coppia costante, deve essere stretta a bassi regimi motore, dove la coppia è molto sensibile a piccole variazioni di farfalla, e più ampia ad alti regimi motore, dove la coppia è meno sensibile a variazioni di farfalla, RAM_DPACC_FERMO.

La fascia di riconoscimento di coppia costante è inoltre confermata per un tempo minimo, tabulato in funzione dei giri motore GMOT, RAM_TIME_PACCFERMO.

Il tempo di conferma, è inversamente proporzionale al regime motore GMOT, (più lungo a bassi giri) in modo da tenere conto della diversa dinamica di risposta del motore MT.

Regola riconoscimento "FRENATA-IN-CURVA" Enunciato della regola

La disabilitazione del cambio marcia in condizioni di accelerazione laterale Ay è attiva anche in caso di cambio DOWN tranne nelle condizioni in cui viene richiesta coppia frenante

IF ( CURVA AND

FRENO AND

MINIMO AND

dgusc__lhz < s_dgusc__dwanto)

THEN FRENATA_IN_CURVA = TRUE

ELSE FRENATA_IN_CURVA = FALSE

Metodologia di taratura

Acquisire il segnale elaborato di decelerazione del veicolo (dgusc_lhz) nelle seguenti condizioni: • modalità semiautomatica (UP/DOWN)

■ veicolo in curva (Ay > 0,2 g),

■ pedale acceleratore PA rilasciato,

• pedale fxeno PF premuto.

La soglia di dgusc_JLhz da tarare è il minimo valore significativo del segnale elaborato di decelerazione, dovuto ad un effettivo intervento sul pedale freno PF, corrispondente a circa 0,1 g.

Parametri di taratura

s_dgusc__dwauto = 30 (0,lg) soglia di decelerazione per riconoscimento "FRENATA_IN_CURVA"

Regola riconoscimento "FUORI-GIRI-DOWN" Enunciato della regola

Nelle condizioni di frenata, viene verificato che il decremento marcia sia ammissibile e cioè che i giri motore obiettivo del nuovo rapporto siano inferiori alle soglie di giri massimi tabulate in funzione della marcia.

Il decremento marcia è consentito se verificata la seguente regola:

IF (_gincobo(ngear-1)<ram_gmot_max[ngear-1] AND FRENATA) THEN FUORI_GIRI_DOWN = TRUE

ELSE FUORI_GIRI_DOWN = FALSE

Metodologia di taratura

I valori inseriti nella tabella RAM_GMOT_MAX devono consentire l'innesto delle marce 2a, 3a, 4a fino al valore in cui interviene il limitatore giri motore (circa 7000 rpm).

Per la prima marcia il valore tabulato è inferiore, onde evitare un eccessivo lavoro del sincronizzatore che potrebbe comprometterne la durata. Parametri di taratura

Stimatore richiesta coppia frenante

Per una corretta gestione automatica del cambio marcia in frenata è importante analizzare il comportamento dinamico e riconoscere il tipo di frenata al fine di garantire una risposta coerente con le richieste del guidatore.

L'algoritmo di stima della decelerazione richiesta in frenata è basato su tre contributi: contributo dovuto alla decelerazione calcolata del veicolo,

contributo dovuto all'azionamento del pedale freno PF,

contributo dovuto al decremento effettivo dei giri motore GMOT.

Lo stimatore, attraverso i precedenti contributi, permette il riconoscimento delle seguenti situazioni principali:

azionamento leggero del pedale freno PF in prossimità di una curva,

media frenata effettuata per adeguare la velocità alle esigenze del traffico stradale,

frenata di emergenza {decelerazioni o elevate in tempi molto brevi).

Si noti che l'algoritmo di stima è attivato solo quando il pedale freno PF’viene premuto.

Condizione di attivazione dell'algoritmo di stima e sue condizioni iniziali

Agingo_freno = ø; // iniziaiizza giri ingresso al valore iniziale _intfreno = ø; // reset contributo funzione pedale freno Contributo dovuto alla decelerazione calcolata del veicolo

Questa stima calcola il contributo Aging_dec_veic" che rappresenta il delta giri motore obiettivo in funzione della decelerazione calcolata del veicolo.

Questo contributo consente di mantenere il motore ad un regime di giri che garantisce una coppia frenante significativa.

Contributo funzione dell·'azionamento pedale freno Questa stima serve a garantire un minimo contributo di freno motore per il solo intervento dell'interruttore freno SW-FRE.

La stima calcola il contributo "Aging_sw_freno" che tiene conto della marcia innestata e della decelerazione minima del veicolo, senza azionamento del pedale freno PF

Contributo dovuto al decremento effettivo dei airi motore

Questa stima calcola il contributo Aging_effettivi" proporzionale alla discesa reale dei giri motore GMOT, conseguente all'azionamento del pedale freno PF.

L'intervento di questo contributo è attivo solo per velocità V elevate del veicolo.

Si noti che ging0_fren è posto al valore di ging_fil quando non è premuto il pedale freno PF e durante i transitori di cambio marcia (CAMBIO_MAR-CIA_IN_CORSO) .

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo per un cambio dì velocità servocomandato (C), installato a bordo di un autoveicolo, comprendente: mezzi di elaborazione (ECU), mezzi sensori (SENS), operativamente connessi a detti mezzi di elaborazione (ECU), atti a rilevare una pluralità di grandezze fisiche relative al funzionamento di detto veicolo, mezzi attuatori (AT), operativamente connessi a detti mezzi di elaborazione (ECU), atti a controllare il funzionamento di detto cambio servocomandato (C), caratterizzato dal fatto che: è configurato in modo da rilevare una pluralità di condizioni operative di impiego di detto veicolo ed implementare differenti ètrategie di controllo di detto cambio servocomandato (C) in funzione di dette condizioni operative di impiego rilevate.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1,caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per rilevare una pluralità di condizioni operative, scelte nel gruppo costituito da: marcia a velocità costante, accelerazione normale, accelerazione elevata, decelerazione normale, decelerazione elevata, pendenza strada, marcia in rettilineo, marcia in curva, partenza da fermo, slittamento ruote motrici (WH).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o la 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per operare selettivamente in una delle seguenti due modalità: modalità semi-automatica, in cui i cambi marcia sono decisi dal guidatore di detto veicolo e comunicati a detti mezzi di elaborazione (ECU) mediante un dispositivo di comando (LC), modalità automatica,'in cui i cambi marcia sono decisi da detti mezzi di elaborazione (ECU).
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per operare, in detta modalità automatica, selettivamente: in una prima modalità a priorità di comfort, in cui detti cambi marcia sono effettuati da detti mezzi di elaborazione (ECU) minimizzando variazioni (jerk) di accelerazione longitudinale (Ax) di detto veicolo, in una seconda modalità a priorità di prestazioni, in cui detti cambi marcia sono effettuati da detti mezzi di elaborazione (ECU) massimizzando detta accelerazione longitudinale (Ax) di detto veicolo.
5. 5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per rilevare dette condizioni operative in base ad una pluralità di segnali indicativi di dette grandezze fisiche, rilevati mediante detti mezzi sensori (SENS), scelte nel gruppo costituito da: azionamento (PACC) pedale acceleratore (PA), azionamento (SW-FRE) pedale freno (PF), angolo volante (AVOL), giri motore (GMOT), giri ingresso cambio (GING), giri uscita cambio (GUSC), giri ruote motrici (eoa), giri ruote non motrici (ωρ), posizione farfalla (FAR), posizione frizione, modalità impostata dal guidatore.
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per modulare la coppia erogata (CMOT) da detto motore (MT) e la posizione di detta frizione, in una condizione operativa di partenza da fermo di detto veicolo, in modo da minimizzare uno slittamento di dette ruote motrici (WH), rilevato mediante detti mezzi sensori (SENS), ed ottenere un'accelerazione longitudinale (Ax) di detto veicolo corrispondente a detto azionamento del pedale acceleratore (PA-) da parte di detto guidatore.
7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 6, caratterizzato dal fatto che, in detta modalità automatica, detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati in modo da effettuare detti cambi marcia in base ad informazioni predeterminate memorizzate definenti condizioni di cambio marcia.
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7,caratterizzato dal fatto che dette informazioni predeterminate memorizzate comprendono almeno una mappa di cambio marcia definente dette condizioni di cambio marcia in funzione di: giri motore (GMOT), coppia motore (CMOT), giri uscita cambio (GUSC).
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 7 o la 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per ignorare dette informazioni predeterminate memorizzate in funzione di dette condizioni operative di detto veicolo.
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 9,caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati in modo da ignorare dette informazioni predeterminate memorizzate in base ad un sistema a regole definente combinazioni predeterminate di dette condizioni operative di detto veicolo tali da richiedere di ignorare dette informazioni predeterminate memorizzate.
11. 11. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 10, caratterizzato dal fatto che dette informazioni predeterminate memorizzate sono ricavate in base a rilevazioni sperimentali di cambi marcia effettuati da guidatori umani in modalità manuale.
12. 12. Sistema una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per ignorare dette informazioni predeterminate memorizzate in funzione di almeno una di dette condizioni operative di detto veicolo, scelta nel gruppo costituito da: decelerazione, pendenza strada elevata, marcia in curva, slittamento ruote motrici (WH), in vista di non pregiudicare la guidabilità di detto veicolo .
13. 13. Procedimento di controllo per un cambio di velocità servocomandato (C), installato a bordo di un autoveicolo, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di: rilevare una pluralità di condizioni operative di impiego di detto veicolo, controllare il funzionamento di detto cambio servocomandato (C) in funzione di dette condizioni operative di impiego rilevate, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 12. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.