ITTO980325A1 - Sistema per il controllo automatico personalizzato del cambio di marcia in un autoveicolo provvisto di un cambio di velocita' - Google Patents

Sistema per il controllo automatico personalizzato del cambio di marcia in un autoveicolo provvisto di un cambio di velocita'

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ITTO980325A1
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IT
Italy
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speed
vehicle
sensors
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IT98TO000325A
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Renato Gianoglio
Pandeli Bordani
Massimo Lupo
Fulvio Giuliano
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C R F Societa Conosrtile Per A
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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sistema per il controllo automatico personalizzato del cambio di marcia in un autoveicolo provvisto di un cambio di velocità servoassistito",
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un sistema per il controllo del cambio di marcia in un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna con un cambio di velocità a rapporti discreti a comando manuale servoassistito e di un innesto a frizione automatico, controllati tramite primi e rispettivamente secondi mezzi attuatori a comando elettrico .
In tempi relativamente recenti sono stati sviluppati autoveicoli provvisti di un cambio di velocità a rapporti discreti (quali i tradizionali cambi ad ingranaggi) a comando manuale servoassistito. In tali autoveicoli il cambio di marcia viene comandato manualmente dal guidatore azionando a tale scopo appositi organi, quali una leva o pulsanti e simili, cui sono associati sensori che forniscono ad un'unità di controllo informazioni sulla marcia o rapporto che il guidatore intende inserire. L'unità di controllo pilota quindi appositi attuatori a comando elettrico associati al cambio di velocità, i quali provvedono a determinare l'inserimento del rapporto di velocità desiderato. In alcuni sistemi l'apertura e la richiusura dell'innesto a frizione che controlla l'accoppiamento del motore alla trasmissione è comandato automaticamente dall'unità di controllo del cambio servoassistito, e il tradizionale pedale di comando dell'innesto è eliminato.
Lo scopo della presente invenzione è di realizzare un sistema di controllo del cambio di marcia in un autoveicolo provvisto di un cambio di velocità a rapporti discreti a comando manuale servoassistito e di un associato innesto a frizione automatico, atto a consentire un comando del cambio di velocità totalmente automatico secondo modalità personalizzate in base alle abitudini di guida di uno specifico utilizzatore.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione con un sistema le cui caratteristiche essenziali sono definite nell'annessa rivendicazione 1.
Altre caratteristiche peculiari del sistema secondo l'invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1 è uno schema a blocchi di un sistema di controllo secondo l'invenzione;
le figure 2 e 3 sono due grafici che mostrano relazioni fra grandezze o parametri controllati nel sistema secondo l'invenzione per l'identificazione del tipo di percorso o missione in cui è impegnato l'autoveicolo ; e
la figura 4 è un grafico esemplificativo che mostra l'andamento di curve che definiscono le condizioni per l'attuazione di un cambio di marcia secondo diverse modalità di guida.
Nella figura 1 con 1 è complessivamente indicato un sistema di controllo secondo l'invenzione. Tale sistema comprende una pluralità di sensori elettrici S1-S6 collegati ad una sezione di elaborazione e comando complessivamente indicata con 2.
Tale sezione di elaborazione e comando 2 è collegata agli attuatori 3 di un cambio di velocità a rapporti discreti a comando manuale servoassistito, di tipo per sé noto e pertanto non rappresentato. Gli attuatori 3 possono essere attuatori elettromagnetici, elettroidraulici, elettropneumatici, o di altri tipi ancora.
La sezione di elaborazione e comando 2 del sistema di controllo 1 è inoltre collegata ad un ulteriore attuatore a comando elettrico 4 associato all'innesto a frizione {non illustrato) che controlla l 'accoppiamento fra il motore a combustione interna e la trasmissione dell'autoveicolo .
In una realizzazione preferita, peraltro non limitativa, il sistema di controllo 1 comprende i seguenti sensori:
un sensore S1 atto a fornire segnali indicativi della velocità del veicolo,
- un sensore S2 atto a fornire segnali a due stati indicativi della condizione attivata o meno dell'impianto frenante dell'autoveicolo; il sensore S2 può essere costituito da un semplice interruttore associato al pedale di comando della frenatura ;
un sensore S3 atto a fornire segnali elettrici indicativi dell'angolo di rotazione del volante di sterzo, o - in alternativa dell'accelerazione trasversale ay dell'autoveicolo;
un sensore S4 atto a fornire segnali indicativi della posizione del pedale acceleratore;
un sensore S5 atto a fornire segnali indicativi della velocità di rotazione o numero di giri del motore a combustione interna dell'autoveicolo; e
- un dispositivo sensore S6 atto a fornire segnali elettrici indicativi del rapporto di velocità o marcia inserito dal guidatore mediante l'organo o gli organi di comando manuale del cambio di velocità servoassistito.
Tutti i sensori sopra elencati sono noti, e pertanto essi non verranno ulteriormente descritti.
La sezione di elaborazione e comando 2 del sistema di controllo 1 comprende un'unità di acquisizione e trattamento dei segnali 5 cui sono collegate le uscite dei sensori S1-S6. Tale unità è predisposta in modo per sé noto, per calcolare, sulla base delle informazioni provenienti dai sensori, i valori di alcune grandezze o parametri che vengono utilizzati successivamente per l'attuazione del controllo automatico personalizzato del cambio di velocità servoassistito .
In una realizzazione preferita, peraltro non limitativa, l'unità 5 è predisposta per calcolare le seguenti grandezze:
- velocità media Vdell'autoveicolo;
- velocità di rotazione (numero di giri) media
n del motore;
- il valore medio del modulo della derivata temporale della posizione del pedale acceleratore;
- tempo medio tb di azionamento dell'impianto frenante per chilometro di percorso dell'autoveicolo;
l'accelerazione trasversale ay media dell'autoveicolo;
- il numero di cambi di marcia per chilometro di percorso dell'autoveicolo;
il numero di attivazioni dell'impianto frenante per chilometro di percorso;
- la velocità massima dell'autoveicolo;
il numero di giri medio del motore in corrispondenza di ciascun cambio di marcia;
- lo spazio percorso dal veicolo.
L'unità di acquisizione e trattamento 5 è collegata in uscita a due blocchi di elaborazione 6 e 7 realizzati ad esempio come blocchi a logica "fuzzy" .
Il blocco di elaborazione 6 è predisposto per determinare ovvero stimare secondo modalità prestabilite il valore di un primo indice predefinito IM atto ad identificare il tipo di percorso o missione dell'autoveicolo fra una pluralità di tipi di percorso o missione predefiniti. I tipi di percorso o missione possono essere ad esempio i seguenti:
- percorso in città;
- percorso in collina/montagna;
- percorso extraurbano.
Il blocco di elaborazione 6 determina il valore dell'indice IM sulla base dei valori di grandezze o parametri fornitigli dall'unità di acquisizione ed elaborazione 5.
In un primo modo di realizzazione, il blocco di elaborazione 6 è predisposto per determinare il
valore dell'indice I„ in base al valore medio V della velocità dell'autoveicolo e del tempo medio
rb di azionamento dell'impianto frenante. Nella figura 2 è presentato un grafico che nel piano tB/V mostra tre "nuvole" di punti individuati sperimentalmente con un dato autoveicolo nel corso dell'effettuazione di percorsi di prova in città, in collina/montagna e, rispettivamente, su strade extraurbane . Come si può constatare, le tre nuvole di punti sono abbastanza chiaramente separate, per cui sulla base delle informazioni sulla velocità
media V dell'autoveicolo e del tempo medio tB di frenatura dell'autoveicolo è agevole discriminare il tipo di percorso o missione in cui risulta di volta in volta impegnato l'autoveicolo.
Nella figura 3 è presentato un diagramma analogo a quello della figura 2, che mostra, nel
piano V (velocità media dell'autoveicolo)/α Y (accelerazione trasversale media dell'autoveicolo) i valori rilevati per un autoveicolo nel corso dell'effettuazione di percorsi di prova in città, in collina/montagna e su strade extraurbane. La separazione delle "nuvole" di punti per i tre tipi di percorso o missione è, nel caso della figura 3, forse ancor più netta ed evidente che nel grafico secondo la figura 2.
Pertanto, in un secondo modo di realizzazione, il blocco di elaborazione 6 può essere predisposto per individuare il tipo di percorso o missione in cui è impegnato l'autoveicolo in base all'analisi dei valori medi della velocità e dell'accelerazione trasversale dell'autoveicolo.
Le due modalità di individuazione del tipo di percorso o missione in cui è impegnato l'autoveicolo possono essere fra loro integrate o combinate per una determinazione più precisa ed affidabile .
Peraltro, al fine del riconoscimento del tipo di percorso o missione in cui è impegnato l'autoveicolo, possono essere monitorati e valutati i valori di ulteriori parametri, oltre a quelli principali sopra descritti.
Il blocco di elaborazione 6 è predisposto per fornire in uscita un segnale indicativo del valore assunto dall'indice IM, che assume valori diversi a seconda del. tipo di percorso o missione in cui l'autoveicolo è impegnato.
L'uscita del blocco di elaborazione 6 è collegata ad un ingresso del blocco di elaborazione 7 e ad un ingresso di un'unità di elaborazione e comando ECU.
Il blocco di elaborazione 7 riceve dall'unità di acquisizione ed elaborazione 5 segnali/informazioni indicativi di alcune grandezze e/o parametri, sulla base dei quali tale blocco calcola ovvero stima secondo modalità prestabilite il valore di un secondo indice Is atto ad individuare il modo o stile di guida del guidatore, fra una pluralità di modi o stili predefiniti.
I diversi modi o stili di guida di un guidatore possono essere definiti ad esempio in base alla correlazione fra i valori medi del numero di giri n del motore dell'autoveicolo e del modulo o valore assoluto della derivata temporale della posizione del pedale acceleratore (o di altra grandezza equivalente, atta ad indicare la richiesta di coppia da parte del guidatore). A seconda dei valori medi assunti da dette grandezze, e dal valore corrispondentemente attribuito all'indice IM, è possibile distinguere una pluralità di modi o stili di guida, quali un modo "economico" a basso consumo di carburante, un modo "sportivo" volto ad ottenere elevate prestazioni di velocità/accelerazione dall'autoveicolo, ed uno o più modi o stili di guida intermedi.
Il blocco di elaborazione 7 fornisce in uscita un segnale indicativo del valore dell'indice Is calcolato secondo criteri predefiniti in base ai valori dei parametri sorvegliati. In relazione a questi ultimi, vale anche in questo caso l'osservazione che oltre ai parametri indicati, ulteriori parametri possono essere monitorati e valutati per una più precisa determinazione del modo o stile di guida.
All'unità di elaborazione e comando ECU è collegata una memoria B in cui sono immagazzinati dati che individuano curve definenti le condizioni per l'attuazione dei cambi di marcia corrispondenti ad almeno due modalità di guida di riferimento.
Nella figura 4 sono illustrate a titolo di esempio una curva A ed una curva B che nel piano T% (coppia erogata dal motore, in percentuale)/V (velocità dell'autoveicolo) definiscono le condizioni per l'attuazione del cambio dalla seconda alla terza marcia, secondo una modalità di guida finalizzata alla minimizzazione del consumo di carburante (curva A) e, rispettivamente, una modalità di guida finalizzata all'ottenimento delle massime prestazioni possibili (curva B). Nella memoria 8 sono mappate corrispondenti curve di riferimento A e B per ciascuno dei possibili cambi di marcia.
Per ciascun cambio di marcia nella memoria 8 possono peraltro essere "mappate" anche ulteriori curve intermedie fra le curve A e B, e corrispondenti ad altre modalità di guida di riferimento predefinite.
L'unità di elaborazione e controllo ECU è collegata in uscita agli attuatori 3 associati al cambio di velocità ed all'attuatore 4 associato all'innesto a frizione.
L'unità ECU è predisposta per attuare, selettivamente, una procedura di apprendimento e una procedura di controllo automatico.
La procedura di apprendimento può essere attivata ad esempio a mezzo di un selettore 9 collegato all'unità ECU.
Nella procedura di apprendimento l'unità di elaborazione e controllo ECU attiva l'unità di acquisizione ed elaborazione 5 e gli associati blocchi di elaborazione 6 e 7, ed acquisisce e memorizza il valore dell'indice Ia indicativo del modo o stile di guida del guidatore durante l'effettuazione di un percorso di prova in cui il cambio di velocità viene comandato manualmente dall'utilizzatore. Acquisito il valore dell'indice di stile Is, nella procedura di apprendimento l'unità di elaborazione e controllo ECU genera, secondo modalità di interpolazione predefinite, e in funzione del valore acquisito dell'indice Is, mappe di curve modificate, definenti le condizioni per l'attuazione dei cambi di marcia secondo una modalità di guida personalizzata, intermedia fra le modalità di riferimento corrispondenti alle curve A e B mappate nella memoria 8.
A titolo di esempio, sulla base di un dato valore dell'indice Is, l'unità ECU in relazione al cambio dalla seconda alla terza marcia determina una curva modificata ("personalizzata") indicata con C nella figura 4, mediante interpolazione fra le curve A e B della stessa figura.
Le curve modificate C definenti le condizioni per l'attuazione dei cambi di marcia secondo la modalità di guida personalizzata vengono memorizzate, in .vista del loro utilizzo nelle successive occasioni di attuazione della procedura di controllo automatico.
Nella procedura di controllo automatico, l'unità ECU pilota gli attuatori 3 e 4 in modo tale da realizzare automaticamente i cambi di marcia in base alle curve modificate C generate nella procedura di apprendimento.
Quando il sistema 1 opera nella procedura di controllo automatico, il guidatore dell'autoveicolo non agisce più sulla leva od altro organo di comando manuale del cambio di velocità, ma il cambio di marcia viene controllato in modo totalmente automatico dall'unità ECU del sistema, nel modo sopra descritto.
Convenientemente, sebbene non necessariamente, nella procedura di controllo automatico l'unità ECU può attuare una correzione od alterazione delle curve modificate C generate nella procedura di apprendimento, tale alterazione essendo attuata in funzione del valore stimato istantaneo dell'indice I„ indicativo del tipo di percorso o missione in cui è momentaneamente impegnato l'autoveicolo.
All'unità di elaborazione e controllo ECU può essere convenientemente collegata un'unità di interfaccia di scrittura/lettura 10 atta a scrivere su un supporto portatile di memoria non volatile 11, quale una carta magnetica, dati identificativi della modalità personalizzata di guida definita nella suddetta procedura di apprendimento, e per acquisire successivamente tali dati identificativi dal supporto di memoria 11, per l'attuazione di tale modalità personalizzata di guida nella procedura di controllo automatico.
Il sistema può essere predisposto per consentire la scrittura/lettura sul/dal supporto di memoria 11 di dati identificativi di una pluralità di modalità personalizzate di guida definite in diverse procedure di apprendimento attuate mentre alla guida dell'autoveicolo vi è un diverso guidatore, ad esempio un diverso componente di una famiglia od altra cerchia di persone suscettibile di utilizzare l'autoveicolo.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione e particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo d'esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definita nelle annesse rivendicazioni.

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema (1) per il controllo del cambio di marcia di un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna con un cambio di velocità a rapporti discreti a comando manuale servoassistito e di un innesto a frizione automatico controllati tramite primi e rispettivamente secondi mezzi attuatori a comando elettrico (3; 4); il sistema (1) essendo caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di memoria (8) in cui sono mappate curve (A, B) che definiscono le condizioni per l'attuazione di ciascun cambio di marcia, corrispondenti ad almeno due modalità di guida di riferimento; una pluralità di sensori (S1-S6) atti a fornire segnali elettrici indicativi dei valori o stati di una pluralità di parametri di funzionamento dell'autoveicolo; primi mezzi di elaborazione (5, 6) collegati ad almeno alcuni di detti sensori (S1-S6), e predisposti per stimare secondo modalità prestabilite il valore di un primo indice predefinito (I„) atto ad identificare il tipo di percorso o missione dell'autoveicolo fra una pluralità di tipi di percorso o missione predefiniti; secondi mezzi di elaborazione (5, 7) collegati ad almeno alcuni di detti sensori (S1-S6) e ai primi mezzi di elaborazione (5, 6) e predisposti per stimare secondo modalità prestabilite, in funzione dei segnali emessi da detti sensori e del valore stimato del primo indice (IM), il valore di un secondo indice predefinito (Ia) atto ad individuare il modo o stile di guida del guidatore fra una pluralità di modi o stili di guida predefiniti, e un'unità di elaborazione e comando (ECU) collegata a detti primi e secondi mezzi di elaborazione (5, 6; 5, 7), a detti mezzi di memoria (8) ed ai mezzi attuatori (3, 4) associati al cambio di velocità e all'innesto a frizione; l'unità di elaborazione e comando (ECU) essendo predisposta per attuare - una procedura di apprendimento, in cui tramite i primi ed i secondi mezzi di elaborazione (5, 6; 5, 7) acquisisce e memorizza il valore di detto secondo indice (Is) corrispondente al modo p stile di guida del guidatore durante l'effettuazione di un percorso di prova con comando manuale del cambio di velocità, e genera secondo modalità di interpolazione predefinite, in funzione di detto valore acquisito del secondo indice .(Is) , mappe di curve modificate (C) definenti le condizioni per l'attuazione dei cambi di marcia secondo una modalità di guida personalizzata intermedia fra dette modalità di riferimento, e memorizza dette mappe di curve modificate (C); e - una procedura di controllo automatico in cui comanda detti primi e secondi mezzi attuatori (3, 4) in modo tale da realizzare automaticamente i cambi di marcia in base alle curve modificate (C) generate nella procedura di apprendimento.
  2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'unità elettronica di elaborazione e controllo (ECU) è predisposta per comandare, in detta procedura di controllo automatico, i cambi di marcia in base a dette curve modificate (C), alterate in funzione del valore stimato istantaneo del suddetto primo indice (IM).
  3. 3. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti sensori comprendono un sensore di velocità del veicolo (SI), un sensore di azionamento dell'impianto frenante del veicolo (S2), e dal fatto che detti primi mezzi di elaborazione (5, 6) sono predisposti per calcolare, in base ai segnali fom iti dai sensori sopra definiti (SI, S2), il valore medio della velocità di avanzamento del veicolo ( V ) e il valore medio del tempo complessivo di azionamento dell'impianto frenante ( t B) , e per stimare il valore del suddetto primo indice (IM) in unzione di detti valori medi calcolati (v;tB).
  4. 4 . Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti sensori comprendono un sensore di velocità del veicolo (SI) e un sensore (S3) dell'angolo di sterzatura del volante, collegati a detti primi mezzi di elaborazione (5, 6), i quali sono predisposti per calcolare i valori medi della velocità (V) e dell'accelerazione trasversale (ay) del veicolo e per stimare il valore del suddetto primo indice (I„) in funzione di detti valori medi calcolati (V, ay) .
  5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detti sensori comprendono inoltre un sensore (S6) della marcia o rapporto inserito dal guidatore, e un sensore della velocità di rotazione del motore dell'autoveicolo (S5), collegati a detti secondi mezzi di elaborazione (5, 7) i quali sono predisposti per calcolare il valore medio della velocità di rotazione del motore e il valore medio del modulo della derivata temporale della velocità di rotazione del motore, e per stimare il valore di detto secondo indice (IJ in base al valore acquisito di detto primo indice (I„), delle marce inserite dal guidatore, e del valore medio della velocità di rotazione e del modulo della derivata di detta velocità di rotazione del motore .
  6. 6. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che nei suddetti mezzi di memoria (8) sono mappati almeno un primo ed un secondo gruppo di curve (A; B) che definiscono le condizioni per l'attuazione dei cambi di marcia secondo una prima e rispettivamente una seconda modalità di guida di riferimento a cui corrispondono un consumo ridotto di carburante e, rispettivamente, massime prestazioni dell'autoveicolo.
  7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in detti mezzi di memoria (8) sono mappate curve che definiscono le condizioni per l'attuazione dei cambi di marcia come curve che correlano la coppia richiesta (T) al motore in funzione della velocità del veicolo (V).
  8. 8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un'unità di interfaccia (10) atta a trascrivere su un supporto portatile di memoria non volatile (11) dati identificativi di almeno una modalità personalizzata di guida definita nella suddetta procedura di apprendimento, e per acquisire detti dati identificativi da tale supporto di memoria (11) per l'attuazione di detta modalità personalizzata di guida nella procedura di controllo automatico.
  9. 9. Sistema per il controllo automatico personalizzato del cambio di marcia in un autoveicolo provvisto di un cambio di velocità a rapporti discreti a comando manuale servoassìstito, sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.
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