MXPA05010360A

MXPA05010360A - Metodo de control de una transmision continuamente variable.

Info

Publication number: MXPA05010360A
Application number: MXPA05010360A
Authority: MX
Inventors: Stephen William Murray
Original assignee: Torotrak Dev Ltd
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2006-05-19
Also published as: US20080027614A1; EP1606135A1; BRPI0408795A; WO2004085190A1; WO2004085190A8; US8892315B2; JP4461219B2; US8108108B2; US20120220425A1; CA2520539A1; DE602004002765T2; JP2006521241A; RU2005132989A; EP1606135B1; ATE342187T1; KR101179284B1; DE602004002765D1; KR20060017581A

Abstract

Se describe un metodo para controlar una transmision de relacion continuamente variable del tipo que comprende una unidad de relacion continuamente variable ("variador") la cual tiene miembros de entrada y salida giratorios a traves de los cuales el variador se acopla entre un motor y un componente impulsado, recibiendo el variador una senal de control primario y siendo construido y dispuesto de tal manera para ejercer en sus miembros de entrada y salida torques que, para una relacion de impulsion del variador dada, corresponde directamente a la senal de control, comprendiendo el metodo: determinar una aceleracion de motor objetivo, determinar configuraciones de la senal de control primario del variador y de un control de torque de motor para proporcionar la aceleracion de motor requerida y ajustando la senal de control y/o el control de torque del motor con base en estas configuraciones, predecir un cambio consecuente de velocidad del motor, que permitan las caracteristicas del motor y/o la transmision, y corregir las configuraciones de la senal de control y del torque de motor con base en una comparacion de velocidades de motor reales y predichas.

Description

METODO DE CONTROL DE UNA TRANSMISION CONTINUAMENTE VARIABLE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con el control de una transmisión del tipo relación continuamente variable y de un motor asociado. El término "motor" tal como aquí se emplea se entenderá que abarca cualquier dispositivo adecuado para proporcionar un impulso giratorio incluyendo motores de combustión interna y motores eléctricos. La presente invención ha sido desarrollada en relación con transmisiones para vehículos motrices y está particularmente bien adaptada para esta aplicación. Sin embargo se considera potencialmente aplicable a transmisiones para uso en otros contextos . En cualquier transmisión continuamente variable se encuentra un dispositivo, al cual se le refiere en la presente como un "variador" , el cual proporciona una relación de impulsión continuamente variable. El variador se acopla a otras partes de la transmisión - típicamente engranajes que dan en un lado del variador al motor y el otro lado para impulsar componentes tales como las ruedas impulsadas de un vehículo motriz- a través de miembros giratorios de entrada y salida . La velocidad del miembro de salida dividida entre la velocidad del miembro de entrada es la "relación de impulsión del variador" . El concepto de "control de torque" es conocido en esta Eef.: 167291 técnica pero se explicará a continuación. Es útil para hacer la distinción de la alternativa de "control de relación" . Un variador controlado por la relación recibe una señal de control que representa una relación de impulsión del variador. El variador responde ajustando su relación de impulsión al valor requerido. El ajuste típicamente involucra detectar la posición de un elemento de determinación de la relación del variador (por ejemplo, la separación de las poleas en un variador de banda y polea, o la posición de los rodillos en un variador tipo carrera toroidal) y ajustar la posición real de este elemento a una posición deseada (determinada por la señal de control) usando un ciclo de retroalimentación . Por lo tanto en un variador controlado por la relación, la relación corresponde directamente a la señal de control . Este no es el caso en un variador controlado por torque. En su lugar un variador controlado por torque se construye y dispone de tal manera para ejercer a través de sus miembros de entrada y salida- torques, los cuales, para una relación de impulsión del variador dada, corresponde directamente a la señal de control primario del variador. El torque es la variable de control en lugar de la relación de impulsión. Los cambios en la velocidad de la entrada y salida del variador, y por lo tanto los cambios en la relación de impulsión del variador, resultan de la aplicación de estos torques, agregados a torques que se aplican externamente (por ejemplo, de motores y ruedas) , a las inercias acopladas a la entrada y salida del variador. Correspondientemente se permite cambiar la relación de impulsión del variador. El control del torque a la fecha se ha aplicado en variadores tipo tracción giratoria, de carrera toroidal. En un arreglo descrito por ejemplo en la patente Europea EP444086 de Torotrak (Development) Ltd. , los rodillos variadores sirven para transmitir un impulso entre discos de entrada y salida montados coaxialmente . Los rodillos variadores ejercen los torques respectivos Tentrada y Tsalida mediante los discos de entrada y salida. Correspondientemente los rodillos experimentan un "torque de reacción" Tentrada+Tsaiida en torno del eje del disco. Este torque de reacción está en oposición a un torque igual y opuesto aplicado a los rodillos en torno del eje por medio de un conjunto de actuadores. La geometría es tal que el movimiento de los rodillos en torno del eje del disco está acompañado por la precesión de los rodillos -un cambio en los ángulos de los ejes de los rodillos con respecto al eje del disco, efectuando un cambio correspondiente en la relación de impulsión del variador. Al controlar el torque del actuador, el torque de reacción entrada+ saiida está directamente controlado. La señal de control en este tipo de variador corresponde directamente al torque de reacción.

Los torgues reales ejercidos por el variador debidos a su entrada y salida dependen no solo de la señal de control sino también de la relación de impulsión actual, dado que a pesar de que la suma Tentrada+Tsaiida es determinada de manera única por la señal de control, magnitud de la relación Tentrada/Tsaüda es igual al recíproco de la relación de impulsión del variador, y por lo tanto sujeto a cambio con la relación de impulsión del variador. No obstante puede apreciarse que, para una relación de impulsión dada, tanto Tentrada como saiida están determinadas de manera única por la señal de control . La correspondencia directa entre el torque de reacción y la señal de control no es proporcionada por todos los variadores controlados por torque . Un ej emplo de un variador controlado por torque de un tipo un poco diferente, que utiliza una construcción de banda y polea, se proporciona en la patente Europea 736153 propiedad del solicitante y su contraparte estadounidense 5766105, en donde una polea se monta sobre su eje de impulsión de tal manera que se permite el movimiento de la polea en relación con el eje junto con una trayectoria helicoidal. Por lo tanto cuando se aplica un torque a la polea, se crea una fuerza correspondiente a lo largo del eje. Esta fuerza axial tiene en oposición una fuerza aplicada a la polea por medio de un actuador. Nuevamente, se crea un equilibrio entre las dos fuerzas.

Nuevamente puede decirse de este ejemplo que el torque Tentrada ejercido por las poleas sobre el eje es, para una relación de impulsión del variador dada, determinada de manera única por la señal de control, la cual corresponde a la fuerza aplicada por el actuador. Una característica común a ambos arreglos es que el variador comprende un componente - la polea movible o rodillo variador - cuya posición corresponde a la relación de impulsión del variador y que este componente está sujeto a un torque oblicuo (o fuerza) el cual es determinado por la señal de control y está balanceado por los torques creados en la entrada/salida del variador. La utilización efectiva de las transmisiones controladas por torque depende de la electrónica para regular el motor y la transmisión al unísono. En artículos previos acerca del control electrónico de tal tren de transmisión de potencia, por Stubbs - "The Development of a Perbury Traction Transmission for Motor Car Applications (Desarrollo de una Transmisión de Tracción Perbury para Aplicaciones de Automotores)", ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos) artículo no. 80-GT-22, marzo 1980 y también por Ironside y Stubbs - "Microcomputer Control of an Automotive Perbury Transmission (Control de Microcomputradora de una Transmisión Perbury Automotriz)", IMechE artículo no. C200/81, 1981. Ambos artículos describen un proyecto relacionado con el control electrónico de una transmisión basada en un variador tipo tracción de rodillo de carrera toroidal en el modo controlado por torque. Ambos artículos señalan una ventaja importante asociada con transmisiones continuamente variables : que la economía del combustible puede mejorarse bastante cuando se usan tales transmisiones mediante la operación del motor en o cerca de los niveles de velocidad del motor y el torque del motor al cual es más eficiente el combustible . Para cualquier nivel dado de potencia del motor demandado por el conductor existe una combinación particular de velocidad del motor y torque del motor que proporciona la mejor eficiencia de combustible. Stubbs trazó el sitio de tales puntos de "eficiencia óptima" en una gráfica formando una línea que representa la eficiencia óptima del motor. Las estrategias de control propuestas por Ironside y Stubbs se basaron operando el motor sobre esta línea siempre que fue posible. En los esquemas de control descritos en estos artículos la demanda del conductor se interpretó como un requerimiento para el torque de las ruedas, el cual se convirtió después en un requerimiento para la potencia del motor por la multiplicación de la velocidad rotacional de las ruedas del vehículo. De esta potencia se seleccionó un punto único en la línea de eficiencia óptima, proporcionando valores objetivo para el torque del motor y la velocidad del motor. El motor se fijó para producir el torgue objetivo y la carga aplicada al motor por el variador ajustado para llevar la velocidad del motor al valor objetivo, usando un ciclo cerrado basado en la velocidad del motor. Se comprueba que el enfoque simple de Stubss es inadecuado, para un vehículo motriz de producción, en un número de formas que se relacionan con la estabilidad de la relación de transmisión y a la capacidad de conducción del vehículo . Los retos involucrados en controlar una transmisión controlada por torque son muy diferentes de los involucrados en controlar una transmisión controlada por relación. En éste último, dado que el variador mantiene una relación de impulsión seleccionada, el torque en las ruedas impulsadas se relaciona directamente con el torque del motor. El control de velocidad del motor es un tema directo dado que, al mantener una relación de impulsión establecida, la transmisión proporciona una relación directa entre la velocidad del motor y la velocidad del vehículo. En una transmisión controlada por torque, en la cual la relación de impulsión no es la variable de control y se permite variar, se puede pensar que el motor y las ruedas están desacoplados efectivamente uno del otro. El torque de las ruedas es controlado por el variador en lugar del torque del motor. La velocidad del motor no se limita a seguir la velocidad del vehículo. En su lugar la señal de control aplicada al variador determina un torque de carga aplicado por el variador al motor. La combustión en el motor crea un torque del motor. La suma del torque de carga y el torque del motor actúa con la inercia atribuida al motor (contribuida por masas tanto en el motor y la transmisión) y por tanto determina la aceleración del motor. Mientras que el torque de carga y el torque del motor son iguales y opuestos, la velocidad del motor es constante. Los cambios en la velocidad del motor resultan de una desigualdad entre estos tdrques . La correspondencia dinámica del torque del motor con el torque de carga es por lo tanto fundamental para el manejo de la línea de impulsión como un todo y la velocidad del motor en particular. Una falla en el manejo del balance permitiría cambios indeseables en la velocidad del motor. Algunos problemas relacionados con el manejo de la velocidad del motor se tratan en US 649 7636 (Schleicher et al) en donde, hasta donde el presente solicitante ha sido capaz de entender el lenguaje de este documento, se relaciona con ajustes de transmisión y del motor necesarios para llevar al motor al punto de operación deseado (velocidad del motor y torque del motor) . El perfil de cambios en la velocidad del motor es importante para la "capacidad de conducción" del vehículo. El hecho de que en un tren de transmisión de potencia CVT el motor corre típicamente a baja velocidad y alto torque (para proporcionar una alta economía de combustible) hace que el manejo de la velocidad del motor sea especialmente importante. Cuando el conductor requiere un incremento en potencia el motor, que ya opera cerca de su torque máximo, debe típicamente acelerarse en una forma controlada con el fin de ser capaz de proporcionar la potencia requerida. Un objeto de la presente invención es hacer posible el control efectivo de una línea de impulsión que utiliza una transmisión controlada por torque . De conformidad con un primer aspecto de la presente invención se tiene un método para controlar una transmisión de relación continuamente variable del tipo que comprende una unidad de relación continuamente variable ( "variador" ) la cual tiene miembros de entrada y salida giratorios a través de los cuales el variador se acopla entre un motor y un componente impulsado, recibiendo el variador una señal de control primaria y siendo construido y dispuesto de tal manera para ejercer en sus miembros de entrada y salida torques que, para una relación de impulsión del variador dada, corresponde directamente a la señal de control, comprendiendo el método: determinar una aceleración de motor objetivo, determinar configuraciones de la señal de control primario del variador y de un control de torque de motor para proporcionar la aceleración de motor requerida y ajustando la señal de control y/o el control de torque de motor con base en estas configuraciones, predecir un cambio consecuente de velocidad del motor, y corregir las configuraciones de la señal de control y del torque de motor con base en una comparación de velocidades de motor reales y predichas . De conformidad con un segundo aspecto de la presente invención se tiene un método para controlar una transmisión de relación continuamente variable del tipo que comprende una unidad de relación continuamente variable ("variador") la cual tiene miembros de entrada y salida giratorios a través de los cuales el variador se acopla entre un motor y un componente impulsado, recibiendo el variador una señal de control primaria y siendo construido y dispuesto de tal manera para ejercer en sus miembros de entrada y salida torques que, para una relación de impulsión del variador dada, corresponde directamente a la señal de control, comprendiendo el método: determinar una aceleración de motor objetivo, determinar un exceso de torque TrqAcc requerido para acelerar la inercia del tren de transmisión de potencia para alcanzar la aceleración de motor objetivo, y ajustar la señal de control al variador y/o ajustar un controlador de torque del motor de tal manera que el torque de motor es igual al torque de carga aplicado por la transmisión al motor más el torque de exceso TrqAcc. De conformidad con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un método de control del error de velocidad del motor en un tren de transmisión de potencia de un vehículo motriz que comprende un motor que impulsa al menos una rueda de vehículo por medio de una transmisión que proporciona una relación continuamente variable, estando construida y dispuesta la transmisión para ejercer en el motor un torque de carga seleccionado y para permitir que la relación de transmisión varíe de acuerdo con cambios en la velocidad del motor, de tal manera que la aceleración del motor resulta de aplicaciones de un torque neto, el cual es la suma del torque de carga y el torque de motor creados por el motor, a las inercias que se atribuyen al motor, comprendiendo el método, en un ciclo de retroalimentación, las etapas de determinar el error de velocidad del motor, proporcionar el error de velocidad del motor a un controlador de ciclo cerrado que establece un esfuerzo de control, el cual es una corrección al torque neto requerido para reducir el error de velocidad del motor, establecer, tomando en cuenta el esfuerzo de control, una asignación del esfuerzo de control entre (i) ajuste del torque de motor y (ii) ajuste del torque de carga, y efectuar el ajuste. Modalidades específicas de la presente invención se describirán a continuación, únicamente a manera de ejemplo, con referencia a las figuras anexas en las cuales: La figura 1 es una . ilustración simplificada de un variador de tracción de rodillos de carrera toroidal, de un tipo que se conoce que es adecuado para uso en la implementación de la presente invención; La figura 2 es una representación bastante esquemática de un tren de transmisión de potencia de tipo controlado por torque adecuado para implementar la presente invención; La figura 3 es una representación esquemática del equipo usado en el control de un tren de transmisión de potencia; Las figuras 4a y 4b son gráficas que representan la interpretación de un sistema de entrada de control del conductor en un sistema de control que representa a la presente invención; La figura 5 es un ejemplo de un mapa de torque de motor versus velocidad del motor para un motor de combustión interna ; La figura 6 es un diagrama de flujo que representa una parte de "alimentación de avanzada" de una estrategia de control del tren de transmisión de potencia que representa a la presente invención; La figura 7 es una representación bastante esquemática de una transmisión operable de conformidad con la presente invención; La figura 8 es una gráfica de variación de velocidad del motor y variables relacionadas a través del tiempo en la operación de una transmisión de conformidad con la presente invención; La figura 9 es un diagrama de flujo que proporciona una vista general de una parte de "retroalimentación" de la estrategia de control del tren de transmisión de potencia que representa a la presente invención; Las figuras 10-13 son diagramas de flujo en mayor detalle de partes respectivas de la figura 9. La presente invención se ha desarrollado en relación con una transmisión de vehículo usando un variador controlado por torque del tipo tracción de rodillos de carrera toroidal . La invención se considera potencialmente aplicable a otros tipos de transmisión controlada por torque. Sin embargo el variador de carrera toroidal en cuestión se describirá a continuación brevemente, con el fin de ilustrar ciertos principios relevantes . Más detalles tanto en la construcción como en la función de este tipo de variador se puede encontrar en varias patentes y solicitudes publicadas de Torotrak (Development) Ltd., incluyendo la patente Europea EP444086. La figura 1 ilustra algunos de los componentes principales del variador 10 y la figura 2 ilustra, en un formato bastante esquemático, partes principales de una línea de impulsión que incorpora el variador. En la figura 1 el variador se ve que comprende discos de entrada y salida montados coaxialmente 12, 14 definiendo en conjunto una cavidad toroidal 22 que contiene un rodillo variador 20. El rodillo corre en caras respectivas de los discos de entrada y salida con el fin de transmitir movimiento de uno al otro. El rodillo se monta en una manera que le permite moverse a lo largo de una dirección circunferencial en torno del eje 24 de los discos 12 , 14. El rodillo también permite la "precesión" . Es decir, el eje del rodillo es capaz de girar, cambiando la inclinación del rodillo con respecto al eje del disco. En el ejemplo ilustrado el rodillo está montado en un carro 26 acoplado por medio de un vastago 28 a un pistón 30 de un actuador 32. Una línea del centro del pistón 30 al centro del rodillo 20 constituye un "eje de precesión" en torno del cual puede girar todo el montaje. Los cambios en la inclinación del rodillo resultan en cambios en los radios de las trayectorias trazadas en los discos de entrada y salida 12, 14 por el rodillo. Consecuentemente un cambio en la inclinación del rodillo está acompañado por un cambio en la relación de impulsión del variador. Nótese que el eje de precesión no recae precisamente en un plano perpendicular al eje del disco, sino más bien está a un ángulo con respecto a este plano. Este ángulo, rotulado como CA en la figura 1, se le denomina aquí "ángulo de arrastre" . Al moverse el rodillo hacia atrás y hacia delante sigue una trayectoria circular centrada en el eje del disco. Además, la acción de los discos 12, 14 en los rodillos tiende a mantener los rodillos en una inclinación tal que el eje del rodillo interseca al eje del disco. La intersección de los eje puede mantenerse, a pesar del movimiento del rodillo a lo largo de su trayectoria circular, en virtud del ángulo de arrastre. El resultado es que el movimiento de traslación del rodillo en torno del eje del disco está acompañado por la precesión del rodillo y de la misma manera por un cambio en la relación de impulsión del variador. Si se ignora el deslizamiento entre el rodillo y los discos, la posición del rodillo variador corresponde a la relación de impulsión del variador y por lo tanto a la relación de velocidad entre el motor y las ruedas impulsadas . El actuador 32 recibe presiones de fluido hidráulico opuestas a través de las líneas 34, 36 y la fuerza aplicada al rodillo por el actuador corresponde a la diferencia en presiones en las líneas. Esta diferencia de presiones es la señal de control primario aplicada al variador, en este ejemplo. El efecto de esta fuerza es hacer que el rodillo se mueva a lo largo de su trayectoria circular en torno del eje de los discos. De manera equivalente se puede decir que el actuador ejerce un torque en torno del eje del disco en el rodillo. El torque del actuador está balanceado por el torque creado por la interacción del rodillo con los discos. El rodillo ejerce un torque Tentrada en el disco de entrada 12 y un torque Tsaiida en el torque de salida 14. Correspondientemente los discos ejercen conjuntamente un torque Tentrada+TSalida en el rodillo, en torno del eje del disco. La cantidad Tentrada+Tsaiida (el torque de reacción) es igual al torque del actuador y por lo tanto directamente proporcional a la señal de control formada por la diferencia en presión antes mencionada. Por lo tanto esta señal de control determina el torque de control creado por el variador. La figura 2 pretende ilustrar ciertos principios relacionados con el control del tren de transmisión de potencia. Un motor se representa por el bloque 16 y está acoplado al disco de entrada 12 del variador. Se muestra un acoplamiento directo en esta figura bastante simplificada. En la práctica hay desde luego engranajes intermedios. Las masas acopladas al disco de entrada del variador, incluyendo la masa del mismo motor, proporcionan una inercia del lado del motor Je. Las masas representadas por el bloque 18 y que actúan en el disco de salida del variador 14 proporcionan una inercia del lado del vehículo Jv. Mientras que la tracción es mantenida entre las ruedas impulsadas del vehículo y el camino, la masa del mismo vehículo contribuye a la inercia de salida efectiva Jv. La señal de control del variador determina, a la relación de impulsión del variador actual, el torque Tentrada aplicado al disco de entrada del variador 12 mediante el rodillo. El arreglo simplificado ilustrado en la figura 2 con el disco de entrada del variador 12 acoplado directamente al motor podría resultar en que torque de carga aplicado al motor sea igual al torque Tentrada aplicado al disco de entrada del variador 12 y para simplicidad los dos se considerarán como iguales en la presente invención. Debido al engranaje interpuesto entre el disco de entrada 12 y el motor 16 en una transmisión práctica, el torque de carga experimentado por el motor es igual al torque de entrada del variador Tentrada dividido por la relación del engranaje intermedio (ignorando pérdidas por fricción) . Mientras el motor impulsa al vehículo, el torque de carga Tentrada tiene en oposición el torque de motor Te el cual es el torque creado por la combustión en el motor. Nótese que esto no es necesariamente lo mismo que el torque disponible en el eje de impulsión del motor dado que algo del torque del motor Te está dirigido a superar la inercia del lado del motor Je, mientras cambia la velocidad. La suma del torque del motor Te y el torque de carga Tentrada actúa en la inercia del lado del motor Je (la cual incluye la inercia del motor) de tal manera que una desigualdad entre el torque de carga Ten rada y el torque del motor Te ocasiona un cambio en la velocidad del motor ?ß· El variador acomoda automáticamente el cambio resultante en la relación de transmisión. Similarmente la señal de control determina el torque de salida del variador Tsaiida - Éste se divide entre la relación de los engranajes interpuestos entre el variador y las ruedas del vehículo, y es agregado a los torques aplicados externamente Tv (por ejemplo de las ruedas del vehículo) en la determinación del torque neto disponible para acelerar la inercia del lado de salida Jv. Nuevamente, se ignoran pérdidas por fricción en el engranaje en la presente discusión para simplicidad. En esta forma se producen cambios en la velocidad de salida de la transmisión ?? y nuevamente el cambio en la relación resultante es ajustada automáticamente por el variador. El variador ilustrado 10 está desde luego bastante simplificado para claridad. Por ejemplo un variador práctico típicamente tiene dos pares de discos de entrada/salida que definen dos cavidades toroidales cada una de las cuales contiene un conjunto de rodillos. En tal arreglo el torque de reacción es la suma de los torques aplicados a todos los rodillos del variador. Los principios establecidos arriba están sin embargo esencialmente sin cambio en una transmisión práctica . De lo anterior será claro que con el fin de controlar la velocidad del motor es necesario controlar el balance dinámico entre el torque creado en el motor (el "torque del motor" ) y el torque de carga aplicado al motor por la transmisión ("torque de carga"). Esto debe hacerse mientras que al mismo tiempo se provee al conductor con un torque en las ruedas impulsadas del vehículo ("torque de ruedas") el cual, dentro de cierta tolerancia aceptable, coincide con la demanda del conductor comunicada a través del control del acelerador. El balance dinámico puede ajustarse por medio del sistema de control del tren de transmisión de potencia a través de ajustes a: i. El torque del motor (vía el suministro de controles del motor etc . ) . Como un medio para controlar la velocidad del motor éste tiene la ventaja de que los cambios en el torque del motor no producen directamente (en la transmisión controlada por torque) un cambio en el torque de las ruedas. Sin embargo los ajustes realizados con el acelerador del motor son relativamente lentos . Es decir existe un retraso apreciable entre un ajuste al acelerador y el cambio correspondiente en el torque realmente proporcionado por el motor. Esto es debido a factores incluyendo la dinámica del colector de admisión del motor. Los ajustes al torque del motor también comprometen la economía del combustible. ii. El torque de reacción del variador, que determina el torque de carga aplicado al motor. Este tiene la ventaja de ser relativamente rápido. Sin embargo, cambios en el torque de reacción dan lugar a cambios en el torque de las ruedas, con el problema concurrente de que si se utilizan los ajustes del torque de reacción para controlar la velocidad del motor entonces el conductor no puede experimentar el torque de las ruedas solicitado a través del control del acelerador. El problema es bastante significativo a una relación baja cuando se necesita un cambio grande en el torque de las ruedas para efectuar un pequeño cambio en el torque de carga del motor. Se requiere una estrategia coordinada para controlar el torque de reacción y el torque del motor. Una generalidad amplia de los componentes principales de un sistema de control que representa a la presente invención se proporciona en la figura 3 en donde el motores visto en 300 y mueve una transmisión 302 de tipo controlada por torque, continuamente variable. El diagrama indica esquemáticamente tanto al variador 304 como al engranaje epicíclico 306 a través del cual el variador está acoplado entre la entrada y salida de la transmisión en cada régimen bajo, en el cual se representa el rango de relaciones disponibles del variador sobre un rango bajo de relaciones de transmisiones globales, y un régimen alto, en el cual se representa el rango de relaciones del variador sobre un rango alto de relaciones de transmisión globales. La salida de la transmisión está acoplada a una carga - típicamente las ruedas impulsadas de un vehículo motriz - la cual se representa por el bloque 308 en la figura. El control tanto del motor como de la transmisión se efectúa electrónicamente, sujeto a la dirección del conductor. Convencionalmente los microprocesadores digitales están programados para esta tarea en modalidades actuales . La arquitectura ilustrada sirve solo cómo ejemplo y puede simplificarse más en versiones de producción, pero comprende una Unidad de Control del Tren de Transmisión de Potencia ("PCU" por sus siglas en inglés) electrónica que recibe datos de la instrumentación asociada con el motor, de la transmisión y también del control del conductor 309 (formado por ejemplo, por el pedal del acelerador de un vehículo motriz convencional) . En respuesta la PCU proporciona salidas que controlan el comportamiento tanto del motor como de la transmisión. El control del motor se lleva a cabo a través de un controlador electrónico del motor 310. El control de la transmisión se efectúa en esta modalidad de ejemplo por el control de presiones hidráulicas aplicadas al variador 304 y, con el fin de controlar el régimen de transmisión, para el embrague de sus engranajes asociados 306. En el control del tren de transmisión de potencia de un vehículo motorizado en primer lugar es necesario interpretar la entrada del conductor, la cual desde luego es comunicada típicamente a través de la posición de un control de acelerador tal como un pedal . Lo que hace el sistema de control actual es representar la posición del pedal con respecto a una demanda del conductor por un torque de ruedas y velocidad del motor, tomando en cuenta la velocidad del vehículo. La figura 4a es una gráfica que muestra la velocidad del motor requerida por el conductor (SpdEngDr) versus la velocidad del vehículo (SpdVeh) y las posiciones del pedal (PosPedal) . La figura 4b muestra el torque de ruedas requerido por el conductor (Trq heelDr) una vez más versus la velocidad del vehículo y la posición del pedal. Las dos gráficas están registradas en forma de tablas de búsqueda en el sistema de control. Con base en el torque de ruedas solicitado por el conductor - TrqWheelDr - se usa un modelo matemático de la transmisión (tomando en cuenta factores que incluyen eficiencia de transmisión) para obtener el torque del motor solicitado por el conductor el cual, con untamente con la velocidad del motor solicitada por el conductor, permite que se determine la potencia del motor solicitada por el conductor. El torque del motor y la velocidad del motor solicitados por el conductor pueden usarse sin modificar o alternativamente la potencia del motor solicitada por el conductor puede usarse conjuntamente con un mapa del motor, conjunto de mapas del motor, para determinar la velocidad del motor y el torque del motor óptimos para proveer la potencia del motor solicitada. Únicamente a manera de ejemplo, para ilustrar cómo puede lograrse la optimización con respecto a la eficiencia del motor, la figura 5 es un mapa del motor con velocidades de motor a lo largo del eje horizontal y el torque del motor en el eje vertical. La línea 500 muestra cómo la velocidad del motor solicitada por el conductor y el torque varían al cambiar la posición del pedal. La línea 502 representa la relación entre la velocidad del motor y el torque del motor el cual proporciona una eficiencia del motor óptima. Los asteriscos en las dos líneas corresponden al mismo nivel de potencia del motor, y el sistema puede elegirse entre los dos puntos de operación. El proceso de interpretación de la demanda del conducto resulta en un torque de motor objetivo base, TrqEngBaseReq y una velocidad de motor objetivo base SpdEngBaseReq. La tarea del sistema bajo consideración es controlar el motor y la transmisión de tal manera de alcanzar, o en una situación dinámica al menos ajustar en dirección de, estos valores proporcionando a la vez un torque en las ruedas del vehículo conducido que refleje la demanda del conductor. El proceso de control se describirá en detalle a continuación pero puede resumirse como incluyendo las siguientes etapas, las cuales se repiten en un ciclo. 1. Determinar la diferencia entre las velocidades de motor obj etivo reales y de base . 2. Calcular a partir de esta diferencia una aceleración de motor objetivo, es decir, la velocidad a la cual el motor deberá acelerarse hacia la velocidad del motor objetivo base (se desea un perfil de velocidad del motor controlado) y calcular entonces el torque que se tomará para superar la inercia con el fin de proporcionar la aceleración del motor objetivo (con base en el momento de inercia Je relacionado con el moto . 3. Fij ar el controlador del torque del motor apropiadamente para proporcionar el torque de motor requerido para (1) crear un torque de ruedas apropiado y (2) acelerar el motor, superando la inercia Je. Cuando es posible el torque de las ruedas corresponde a la solicitud del conductor. Sin embargo, siendo finito el torque del motor disponible, es necesario en algunas situaciones aceptar un menor torque de ruedas con el fin de proporcionar el torque requerido para acelerar el motor. . Calcular qué torque instantáneo proporcionará realmente el motor dado esta configuración del controlador del torque del motor, dado que la reacción del motor a su controlador no es instantánea. Los factores que incluyen la dinámica del colector de admisión del motor crean un retraso entre el ajuste y los cambios resultante en el torque del motor. Se conocen en el campo técnicas para modelar el torgue de salida instantáneo y éstas se aplican aquí . 5. Ajustar la señal de control aplicada al variador para cargar el motor con un torque igual al torque del motor instantáneo calculado, derivado del modelo antes mencionado, menos el torque requerido para acelerar el motor, calculado en la etapa 2. La señal puede ajustarse también por medio de una estrategia de cierre, que se explicará más adelante. 6. Calcular qué aceleración del motor se espera realmente. Este valor esperado no coincide precisamente con la aceleración objetivo, dado que el cálculo del valor esperado toma en cuenta (a) el torque instantáneo del motor calculado arriba y (b) un modelo adicional que representa la respuesta de la transmisión al control aplicado en la etapa 5 anterior, teniendo también la transmisión un retraso en su respuesta a la entrada del control. El cálculo se basa también en el momento de inercia Je del motor y de la transmisión relacionada con el motor. 7. Integrar la aceleración del motor obtenida en la etapa 6 para obtener una velocidad del motor predicha, y aplicar entonces una corrección de circuito cerrado de la velocidad del motor real, corrigiéndola para alcanzar el valor predicho. Las etapas 1 a 6 pueden denominarse como estrategia de "alimentación de avanzada" . La etapa 7 es una estrategia de "retroalimentación" usada para corregir desviaciones de la velocidad del motor predichas. Debido a que la corrección de la velocidad del motor de retroalimentación de ciclo cerrado se usa solo para ajustar la velocidad del motor hacia el valor esperado con base en modelos de dinámica del motor y la transmisión, la cantidad de tal corrección está minimizada. El proceso permite que la aceleración del motor se controle y se "perfile" (siendo la velocidad de aceleración una función controlada de la discrepancia entre las velocidades reales y objetivo del motor) en una forma muy efectiva. La parte de alimentación de avanzada del proceso de control se describirá ahora con mayor detalle con referencia a la figura 6, en donde el torque del motor objetivo está representado por la variable de entrada TrqEngBaseReq y la velocidad del motor objetivo por la variable de entrada SpdEngBaseReq. Observando en primer lugar en la parte superior izquierda del diagrama, el torque del motor base TrqEngBaseReq se agrega, en 200, a un torque TrqAcc calculado para proporcionar una aceleración del motor objetivo. La determinación de TrqAcc se considerará más adelante. Desde luego el torque disponible del motor es finito y un limitador 202 asegura que si la entrada al limitador es un torque mayor, o de hecho más negativo, que el que puede proporcionar el motor entonces se modifica para que esté dentro del rango de torque disponible. La salida del limitador 202 va a una estrategia de derivación 203 la cual modifica ligeramente el perfil de cambios del torque del motor, evitando cambios muy abruptos del torque del motor (como podría ocurrir, por ejemplo, cuando el control del acelerador es oprimido rápidamente por el conductor) lo cual de otra manera produciría choques indeseables en el tren de transmisión de potencia. La estrategia de derivación adopta la forma de un integrador (con respecto al tiempo) el cual está normalmente saturado de tal manera que su salida sigue a su entrada. En el caso de cambios abruptos de entradas, sin embargo, le lleva un tiempo finito a la salida del integrador en ser "captado" a la entrada de tal manera que la salida de la estrategia cambia más lentamente que su entrada. El valor del torque requerido resultante, TrqEngReq, se usa en controlar la demanda del torque del motor aplicada al motor, como se explicará más adelante con referencia a la figura 13. Por tanto, cuando sea posible, el motor se fija para proporcionar un torque de motor que corresponde a la suma del torque del motor objetivo base, TrqEngBaseReq, y el torque TrqAcc necesario para acelerar el motor hasta la velocidad de motor objetivo (sujeta a un ajuste basado en la retroalimentación de la velocidad del motor, como se explicará más adelante) .

Como se indica arriba, la respuesta del motor al controlador del toque del motor no es instantánea. Aún ignorando los efectos de la inercia del motor, el torque generado por el motor está retrasado en cierta medida de los ajustes en el acelerador, como es bien conocido por alguien con experiencia. De tal manera que el tiempo de retraso es potencialmente problemático en una transmisión controlada por torque, en donde aún una breve discordancia entre el torque del motor y el torque de reacción del variador (y correspondientemente en el torque de carga aplicado por la transmisión al motor) puede dar lugar a una desviación dramática de la velocidad del motor, como se explicó anteriormente. Para evitar tales problemas el sistema de control ilustrado incorpora un modelo de motor 204 el cual, con base en la entrada de requerimiento de torque al controlador del motor y en un modelo del comportamiento del motor, produce un TrqEngEst estimado del torque instantáneo creado por el motor, permitiendo el tiempo de retraso en la respuesta del motor a su controlador de torque. En 206 el torque TrqAcc necesario para acelerar la inercia Je relacionado con el motor y la transmisión se resta del torque instantáneo del motor TrqEngEst para obtener el torque de carga que va a aplicarse al motor mediante la transmisión, de lo cual se obtiene entonces el torque de reacción requerido del variador. Sin embargo, el torque de reacción es modificado por medio de una estrategia de cierre 208 con el fin de evitar variaciones indeseables en el torque de las ruedas bajo ciertas condiciones. La estrategia de cierre sirve para limitar la desviación del torque de las ruedas del nivel demandado por el conductor. La salida de la estrategia de cierre representa el torque de carga del motor que va a proporcionarse en virtud del variador y ésta es convertida en 210 a una diferencia en presión para aplicar al variador (la señal de control primario del variador) que pasa, como una variable de salida ErqReacVarReq, para controlar lógicamente las presiones de fluidos aplicadas al mismo variador, que se describirá más adelante con referencia a la figura 13. El sistema de control descrito hasta ahora proporciona valores para uso en el control tanto del torque del motor como de la hidráulica de transmisión. Con base en estos dos valores se estiman los cambios consecuentes en la velocidad del motor. Al realizar esto es necesario tener en cuanta no solo el tiempo de retraso en la respuesta del motor (modelado en 204 como se mencionó anteriormente) sino también de tiempos de retraso en la respuesta del variador a su entrada de control. Como ya se explicó la señal de control al variador es proporcionada en forma de dos presiones de aceite controladas por válvulas en la hidráulica asociada con el variador. Los cambios en las configuraciones de la válvula toman un tiempo finito para producir un efecto, permitiéndose este atraso en 212. La conformidad con la hidráulica produce una contribución al retraso, también modelado en 212 para producir una salida que es un estimado del torque de reacción de transmisión instantáneo. El torque disponible para superar la inercia del tren de transmisión de potencia y por lo tanto para acelerar el motor es la diferencia entre el torque de carga instantáneo aplicado al motor (al que se hace referencia en la discusión en la figura 2 como Tentrada, y que podría denominarse en forma equivalente como entrada de torque a la transmisión) y el torque instantáneo del motor (referido anteriormente como Te) . En la figura 6 un comparador 216 extrae el torque de motor instantáneo estimado, que sale del modelo de motor 204, del torque de carga instantáneo estimado. Dividiendo el resultado entre la inercia Je relacionada con el motor en 218 se obtiene un estimado de aceleración del motor e integrando en 221 se proporciona una predicción de la velocidad del motor. En la práctica, dado que la inercia Je no es constante, este cálculo es un tanto más complicado, como se explicará más adelante . El integrador también recibe la velocidad del motor objetivo base SpdEngBaseReq, la cual sirve para saturar el integrador, evitando con ello que la velocidad del motor predicha sobrepase la velocidad del motor obj etivo .

Todavía tiene que explicarse cómo se determina la aceleración del motor. Nótese que la velocidad del motor objetivo base SpdEngBaseReq es proporcionada, vía un limitador 219 al bloque de sustracción 220 que extrae la velocidad del motor predicha SpdEngReq de la velolcidad del motor objetivo limitada SpdEngBaseReqLimi , dando una predicción de la diferencia entre la velocidad del motor real y la velocidad del motor objetivo. El sistema controla la aceleración del motor como una función de esta diferencia. En el ejemplo ilustrado, la aceleración del motor ob etivo se selecciona para que sea proporcional a la diferencia SpdEngBaseReqLimit menos SpdEngReq, introduciéndose una constante de proporcionalidad GainAccEng en 222. Este proceso proporciona un perfil adecuado a la aceleración del motor, el cual es grande cuando la velocidad del motor está lejos del valor objetivo y cae cuando la velocidad del motor se aproxima al valor objetivo. Sin embargo, claramente se puede seleccionar una función diferente para establecer la aceleración del motor objetivo AccEng. Un limitador adicional 224 asegura que la aceleración del motor deseada no exceda límites aceptables . Es necesario calcular entonces TrqAcc, el torque de exceso requerido para alcanzar la aceleración del motor AccEng. En principio, e ignorando pérdidas de energía, TrqAcc es igual a AccEng multiplicado por la inercia de la línea de impulsión Je relacionada con el motor. Sin embargo Je está en una transmisión práctica no constante como se indicó arriba. A continuación se proporcionará un explicación de cómo puede calcularse la relación entre TrqAcc y la aceleración del motor. Esta relación surge de la forma particular del engranaje usado para acoplar el variador al motor y las ruedas y la figura 7 proporciona una ilustración esquemática de un arreglo adecuado. Este es del tipo recirculatorio de potencia de régimen dual ya conocido en la técnica por ejemplo de patentes anteriores de Torotrak (Development) Limited incluyendo EP933284. En la figura 7 el motor se indica en 700, el variador en 702 y una salida de la transmisión para impulsar las ruedas del vehículo en 704. Un arreglo de engranaje de "derivación" epicíclico se indica en 706 y los bloques Ri-R4 representan relaciones de engranajes en varios puntos en la transmisión. El epiciclo comprende, en la manera usual, un soporte planetario CAR, un engranaje planetario SUN y un engranaje anular externo ANN. El soporte planetario CAR es impulsado por el motor a través de los engranajes i, R3. El engranaje planetario es impulsado a través de Rlt R2 y el variador mismo 702. A la relación del variador instantánea se le denominará Rv. Para enganchar un régimen bajo (en el cual se representa el rango disponible de relaciones de impulsión del variador sobre un rango bajo de relaciones de transmisión) se engancha un embrague de régimen bajo LC, acoplando el engranaje anular ANN a la salida 704 a través del engranaje con una relación R4- En régimen bajo la potencia se recircula a través del variador en una forma familiar para la persona experimentada. Para enganchar un régimen alto (en el cual se representa el rango disponible de relaciones de impulsión del variador sobre un rango alto de relaciones de transmisión) se engancha un embrague de régimen alto HC, formando una trayectoria de impulsión de la salida del variador a través del embrague HC al engranaje R4 y por lo tanto a la salida de la transmisión. Las inercias del motor y la transmisión se representan por Ji, las cuales incluyen la inercia del motor; J2, una inercia acoplada al engranaje planetario SUN; y J3, una inercia acoplada al engranaje anular ANN. Las velocidades rotacionales de las tres inercias se representan respectivamente como ??, co2, y o3. Por lo tanto ?? es la velocidad del motor en este diagrama. La relación entre TrqAcc y la aceleración del motor (dcüx/dt) se obtiene usando la conservación de energía. Una potencia de entrada ?? x TrqAcc se refiere a la energía cinética de cambio de la transmisión y resulta en cambios en velocidad . Viendo en primer lugar el caso de régimen bajo, la inercia J3 está acoplada a las ruedas del vehículo y está sujeta al torque de salida de la transmisión, el cual desde luego ha sido tratado separadamente de TrqAcc. De aquí que es necesario considerar solo las energías cinéticas Q y Q2 de Jx Y Ja- Qi = 1/2 J!©!2 y Q2 = 1/2 J2ü)22 y la energía cinética total QTOT = 1/2 (Ji tt»!2 + J2 oo22) (Ecuación 1) y dado que el sistema de control monitorea la relación del variador Rv, se puede establecer <x>2 en términos de ??. ?2 = RxR^RvCOi (Ecuación 2) sustituyendo la ecuación 1 en la ecuación 2: QTOT = (Ji + J2 (RiR2Rv)2) ®i2 y la velocidad de cambio de esta energía cinética es igual a la potencia de entrada de tal manera que: dQT0T/dt = TrqAcc x = (Jx + J2 (R1R2Rv)2)roa da>i/dt + (2 J2Ri2R22Rv dRvTdt) C0i2/2 Por lo tanto es posible determinar el torque de exceso TrqAcc requerido para acelerar el motor, agregándose ente valor al torque del motor objetivo TrqEngBaseReq en 200, como ya se explicó anteriormente . El proceso descrito con referencia a la figura 6 puede describirse como una estrategia de "alimentación de avanzada" . Ésta proporciona valores para dos variables de control importantes TrqEngReq y TrqReacVarReq, la demanda de torque que se usará para controlar el motor y la demanda de torque de reacción que se usará para controlar la transmisión. Éstos se obtienen con base en predicciones de las respuestas del sistema (de aquí el término "alimentación de avanzada" ) . Sin embargo estos valores no se proveen directamente a los dispositivos que controlan el motor y la transmisión. En su lugar son modificados con base en la retroalimentación relacionada con la velocidad del motor (etapa 7 en el resumen proporcionado arriba) . La estrategia de retroalimentación utiliza la velocidad del motor predic a SpdEngReq, la cual es una tercera salida importante de la estrategia de alimentación de avanzada. Para apreciar cómo cooperan las estrategias de alimentación de avanzada y de retroalimentación, refiérase a la figura 8 la cual es una gráfica de la velocidad del motor (en radianes por segundo, en el eje vertical) versus el tiempo (en segundos, en el eje horizontal) . La línea 800 representa la velocidad del motor objetivo base SpdEngBaseReq derivada de la interpretación de la demanda del conductor. Entre 12.5 y 13 segundos el control del acelerador del conductor se oprime abruptamente y la velocidad del motor objetivo base se incrementa instantáneamente desde 100 hasta 250 radianes por segundo, en linea con el mayor requerimiento para la potencia del motor. La linea 802 representa la velocidad del motor predicha SpdEngReq de la estrategia de alimentación de avanzada. Desde luego que este es un retraso detrás de la velocidad del motor objetivo base dado que la aceleración del motor está físicamente limitada. También muestra un perfil controlado. La línea 804 representa la velocidad del motor real y se ve que se desvía un poco de la predicción. Lo que hace la estrategia de retroalimentación es ajustar las demandas aplicadas al motor y a la transmisión con tal de reducir la desviación de la velocidad del motor real 804 de la predicción 802 proporcionada por la estrategia de alimentación de avanzada. En la parte de alimentación de avanzada de la estrategia de control se encuentra el torque del motor que se ajusta preferentemente para crear el torque en exceso necesario para acelerar el motor (o desde luego el déficit de torque necesario para desacelerar el motor) . Los ajustes a la transmisión (que resultan en la desviación del torque de las ruedas del valor requerido por el conductor) se hacen solo si el motor es incapaz de proporcionar el torque necesario. En la parte de retroalimentación de la estrategia, sin embargo, los ajustes se hacen preferentemente a la transmisión, para variar el torque de carga aplicado al motor. El torque del motor es ajustado por la estrategia de retroalimentación sólo cuando el "esfuerzo de control" requerido por esta parte de la estrategia pudiera, si se implementa por ajuste solo a la transmisión, resultar en una desviación inaceptable del torque de las ruedas del solicitado por el conductor. Debido a que los ajustes al torque de carga aplicados por la transmisión pueden hacerse relativamente rápido, la estrategia de retroalimentación es capaz de reaccionar rápidamente a desviaciones de la velocidad del motor del valor deseado. La figura 9 proporciona una vista general de la estrategia de retroalimentación la cual sirve para modificar el torque de reacción del variador requerido TrqReacVarReq, y cuando sea necesario también el torgue del motor requerido TrqEngReq, con el fin de minimizar desviaciones de la velocidad del motor SpdEng del valor predicho SpdEngReq. La mayoría de los rótulos, etc., se omiten en la figura 9 debido a restricciones de espacio y en su lugar las cuatro partes principales de esta figura se muestran amplificadas en las figuras 10, 11, 12 y 13. Los elementos de la estrategia de retroalimentación mostrados en el ciclo punteado 900 de la figura 9 y en más detalle en la figura 10 sirven para generar un "esfuerzo de control" TrqEngCtrl el cual representa el cambio en el balance del torque dinámico entre el torque del motor y el torque de carga requerido por la estrategia de retroalimentación para corregir la desviación de la velocidad del motor SpdEng del valor predicho SpdEngReq. Esta parte de la estrategia recibe tanto SpdEngReq como también datos que representan el punto de operación de la transmisión actual, la velocidad del motor actual SpdEng y el régimen de transmisión actual CurrRegime. El esfuerzo de control se establece con base en el error de la velocidad del motor SpdEngErrTRV el cual es establecido en 1000 sustrayendo SpdEng de SpdEngReq. SpdEngErrTRV es aplicado a un controlador diferencial integral proporcional (PID, por sus siglas en inglés) 1002 de un tipo convencional. La lógica de restablecimiento 1004 recibe tanto el régimen de transmisión actual CurrRegime como el estatus StatusDriverFB del "control del conductor" (mediante el cual el conductor selecciona avanzar, retroceder, neutral, etc.) y, cuando es apropiado, establece una indicación FlagPLSEngDr para restablecer el controlador PID 1002. Por lo tanto, por ejemplo el controlador PID se reestablece cuando el conductor selecciona "estacionar" o "neutral" . El PID también se restablece cuando la transmisión se mueve de un régimen a otro. Esto es porque el cambio de régimen involucra un periodo finito en el cual se enganchan los regímenes bajo y alto, lo cual bloquea efectivamente al variador en la relación sincrónica. En esta condición el variador no es capaz de responder a la entrada de presión y el error de la velocidad del motor no puede ser corregida por la transmisión dado que, a una relación sincrónica fijada, la velocidad del motor es simplemente proporcional a la velocidad del vehículo. El controlador PID puede entonces "detenerse" en esta condición, de aquí la necesidad de restablecerlo. La respuesta del controlador PID 1002 al error de la velocidad del motor depende de dos valores Kp y i (coeficientes proporcional e integral) de una manera conocida. Nótese que en esta modalidad no hay ninguna entrada de coeficiente diferencial y en el hecho de que el diferencial del error de la velocidad del motor no es usado por el controlador PID. Se comprueba que usar un término diferencial es innecesario y es potencialmente problemático debido al ruido. Los coeficientes Kp y Ki son determinados por un módulo de ganancia 1006 el cual recibe la indicación FlagTrqReacVarLim la cual, como se aclarará más adelante, indica una de dos condiciones posibles . En la primera condición el esfuerzo de control puede implementarse por ajuste de solo la transmisión y el controlador PID 1002 controla este ajuste. En la segunda condición el ajuste de transmisión se satura, es decir, se hace el ajuste máximo aceptable a la transmisión y es insuficiente para implementar el esfuerzo de control requerido para corregir el error de velocidad del motor. En esta condición el ajuste se hace adicionalmente al torque del motor y el controlador PID se usa para determinar el valor de este ajuste del torque del motor. La ganancia requerida del controlador PID 1002 es diferente en las dos condiciones debido a las características diferentes del motor y la transmisión, y los actuadores usados para controlarlos, y es determinada por el programa de ganancia 1006 el cual establece los coeficientes Kp y Ki con base en: i. la indicación FlagTrqReacVarLim; ii. una constante de tiempo TcMan del colector de entrada, el cual es relevante en la determinación del retraso de tiempo que afecta los cambios al torque del motor; iii. el propio error de la velocidad del motor SpdEngErrTRV; y iv. la indicación restante FlagPLSEpdEngD. Los valores de los coeficientes pueden encontrarse como funciones matemáticas de las entradas al programa de ganancias o, como en la presente modalidad, de las tablas de bús ueda. Con base en el error de velocidad del motor y en la manera determinada por los coeficientes Kp y Ki, el controlador PID determina el esfuerzo de control TrqEngCtrl . Esta cantidad es un torque y representa el cambio de balances de torque dinámico entre el torque del motor y el torque de carga requeridos por la estrategia de retroalimentación para corregir errores de velocidad del motor.

A continuación se explicará cómo se implementa el esfuerzo de control, es decir, cómo determina la estrategia de retroalimentación qué modificación del torque de la transmisión y del motor usará para proporcionar el cambio requerido en el balance de torque dinámico. La primera etapa es establecer si el esfuerzo de control puede implementarse solamente por ajuste de la transmisión, sin ajuste del torque del motor. Recuérdese que al ajustar el torque de reacción creado por el variador, se ajusta el torque de carga aplicado al motor, pero que esto crea una desviación correspondiente en el torque de las ruedas, lo cual pede ser perceptible -y molesto- para el conductor. Asimismo al aproximarse la relación de impulsión de la transmisión al engranaje neutro, la relación del torque de las ruedas al torque de carga se incrementa de tal manera que un ajuste al torque de carga crea una mayor desviación del torque de las ruedas. De aquí que a bajas relaciones no es apropiado confiar solo en la transmisión para controlar la desviación de la velocidad del motor, dado que al hacerlo puede dar como resultado la creación de un torque de ruedas inapropiado. El enfoque a este problema está en tres etapas: i. determinar el rango del torque de las ruedas (por arriba y por debajo del torque de las ruedas deseado TrqWhlDriverReq fijado con base en la demanda del conductor ( el cual sea aceptable : ii . determinar el rango del torque de carga que corresponde al rango del torque de las ruedas; y iii. establecer entonces si el cambio requerido en el balance dinámico en el motor puede proporcionarse por un ajuste de solo la transmisión, sin alejarse del rango del torque de carga del motor (y por lo tanto del rango del torque de las ruedas) . La primera de estas etapas está representada un el ciclo punteado 902 de la figura 9, y en más detalle en la figura 11. El nivel DeltaTrqWhl de desviación del torque de las ruedas del valor deseado TrqWhlReq que puede aceptarse puede calcularse en varias formas diferentes . Lo que es más deseable es parcialmente un asunto de percepción del conductor. En la figura 11 el cálculo de este valor se lleva a cabo en 1104. De manera más simple, DeltaTrqWhl puede seleccionarse que sea constante. Esto ha demostrado que proporciona un sistema en funcionamiento. Alternativamente DeltaTrqWhl puede calcularse como una función de la posición de control del acelerador y/o la velocidad del vehículo y/o el torque de las ruedas objetivo. Por lo tanto, por ejemplo el torque de las ruedas puede estar más estrechamente restringido para seguir la demanda del conductor cuando la demanda del torque de las ruedas indicado por el conductor es bajo, o la velocidad del vehículo es baja, o el torque de las ruedas objetivo es bajo. Cuando el conductor requiere un torque de las ruedas grande, es tolerable una mayor divergencia entre los valores demandados y reales . La salida DeltaTrqWhl del bloque 1104 es dirigida a un limitador 1106 el cual asegura que el valor del torque de las ruedas no excede los límites DELTATRQWHLMAX y DELTATRQWHLMIN . Entonces en el sumador 1108 y el substractor 1110 se adiciona y se resta respectivamente del torque de las ruedas deseado TrqWhlReq para proporcionar valores máximos y mínimos aceptables del torque de las ruedas total . El orden apropiado de estos valores depende de si los controles del vehículo se fijan en avance o reversa dado que el signo de TrqWhlReq es negativo en la operación de reversa y positivo en la operación de avance. Este aspecto se toma con cuidado por medio de conmutador 1112 el cual, con base en una indicación "DriveSelected" , selecciona ya sea salidas directas del sumador y del substractor 1108, 1110 ó salidas dirigidas a través de un inversor 1114 y a su vez saca las variables TrqWhlMax y TrqWhlMin que representan el rango de torques de las ruedas aceptables . Debido a que el torque de las ruedas y el torque de carga del motor están relacionados, el rango de torques de las ruedas aceptable corresponde a cierto rango del torque de carga del motor. El presente sistema utiliza un modelo matemático de la transmisión para determinar el rango del torque de carga del motor que corresponde al rango de torque de las ruedas aceptable TrqWhlMin a TrqWhlMax (etapa (ii) del resumen anterior) . El bloque funcional relevante está indicado en 904 y se proporcionan más detalles en la figura 12. La velocidad del motor actual SpdEng y la velocidad del vehículo SpdVeh se ingresan al bloque 904 y en conjunto permiten determinar la relación de transmisión actual. Si la transmisión fuera 100% eficiente entonces simplemente dividiendo la relación de transmisión entre el torque de las ruedas daría el torque de carga del motor. Sin embargo en una transmisión real tienen lugar pérdidas de energía y la relación de torque de las ruedas/torque de carga es más compleja. Usando las entradas anteriores y también el régimen de transmisión actual CurrRegime, que tiene una influencia en la eficiencia de la transmisión, se usa el modelo físico 12000 para convertir torques de ruedas máximo, mínimo y objetivo TrqWhlMax, TrqWhlMin y TrqWhlReq respectivamente a torques de carga del motor máximo, mínimo y requerido TrqLoad@TrqWhlMa , TrqLoadOTrqWhlMin y Trqload@TrqWhlReq. Los valores máximo y mínimo representan el rango de torques de carga que pueden aplicarse por medio de la transmisión al motor sin ocasionar una desviación inaceptable del torque de las ruedas a partir de la demanda del conductor. Los torques de carga del motor máximo, mínimo y requerido junto con el esfuerzo de control TrqEngCtrl, pasan a la parte de la estrategia contenida en el ciclo punteado 906 en la figura 9 y representada en una escala mayor en la figura 13, que sirve para determinar los ajustes a las configuraciones del motor y la transmisión para implementar el esfuerzo de control. En 1300 y 1302 el torque de carga del motor requerido Trqload@TrqWhl eq (correspondiente al torque de las ruedas requerido) se extrae del torque de carga del motor máximo aceptable Trqload@TrqWhlMax y del torque de carga del motor mínimo aceptable TrqloadOTrqWhlMin para producir respectivamente los ajustes máximo y mínimos al balance dinámico entre el torque del motor y el torque de carga que pueden crearse por el ajuste de la transmisión sin alejarse del rango de torque de las ruedas aceptable. A éstos se les dan los nombres de las variables respectivas DeltaTrqEng4TrqReacVar ax y DeltaTrqEng4TrqReacVarMin en el diagrama y se ingresan a un limitador 1304 que también recibe un valor del esfuerzo de control TrqEngCtrl el cual se ha invertido (es decir se ha multiplicado por menos uno) en 1306. El limitador, determina si el esfuerzo de control se encuentra entre DeltaTrqEng4TrqReacVarMax y DeltaTrqEng4TrqReacVarMin, es decir si el esfuerzo de control requerido puede implementarse por solamente el ajuste de transmisión sin alejarse del rango de torques de las ruedas aceptables. Si puede, es decir, si el esfuerzo de control TrqEngCtrl cae dentro del rango relevante, entonces se establece la salida TrqEng4Trq eacVarClip igual al valor invertido del esfuerzo de control TrqEngCtrl. Si el esfuerzo de control cae fuera del rango entonces el ajuste de la transmisión se satura y el TrqEng4TrqReacVarClip de salida del limitador se recorta para que sea igual ya sea al ajuste aceptable máximo o mínimo al torque de carga, es decir, a DeltaTrqEng4TrqReacVarMax o a DeltaTrqEng4TrqReacVarMin. Una indicación FlagTrqEng TrqReacVarLim también es extraída por el limitador para indicar si el ajuste de transmisión está saturado. Su función se explicará a continuación. Un sumador 1308 y un limitador de torque del motor 1310 determinan conjuntamente la solicitud de torque TrqEngDes que se aplicará al motor. El sumador recibe el torque del motor requerido TrqEngReq establecido por la estrategia de alimentación de avanzada y suma éste a (a) el esfuerzo de control TrqEngCtrl y (b) la salida TrqEng4TrqReacVarClip del limitador 1304. Recuérdese que el ajuste de transmisión no está saturado (es decir el esfuerzo de control puede implementarse por el ajuste de transmisión por sí solo) . TrqEngCtrl es igual a TrqEng4TrqReacVarClip multiplicado por menos uno. Por lo tanto bajo esta circunstancia TrqEngCtrl y TrqEng4TrqReacVarClip se cancelan entre sí y la salida TrqEngDesS unt del sumador 1308 es igual al torque del motor requerido TrqEngReq. Es decir, la estrategia de retroalimentación no modifica el torque del motor requerido.

Sin embargo si el ajuste de la transmisión está saturado entonces la suma de TrqEngCtrl y TrqEng4TrqReacVarClip no es cero y se adiciona al torque del motor requerido TrqEngReq. El efecto es que cualquier parte del esfuerzo de control TrqEngCtrl que no puede implementarse por el ajuste de la transmisión se suma en cambio al torque que va a demandar el motor. Desde luego existen limitaciones físicas en el torque máximo y mínimo que puede proporcionar el motor. Para tomar en cuenta esto el limitador de demanda de torque del motor 1310 recorta TrqEngDesShunt si cae fuera del rango disponible TrqEngMin a TrqEng axAvail y el resultado es la demanda de torque del motor final TrqEngDes, que pasa al controlador de torque del motor. FlagTrqEngLim indica si el limitador está activo. Se usa un modelo físico 1312 de la transmisión en el establecimiento del valor de control final TrqReacVarDes que va a utilizarse en el control de la transmisión. Refiérase una vez más a la figura 6 y recuérdese que la estrategia de alimentación de avanzada proporciona un valor TrqLoad (la salida de la estrategia de cierre 208) para el torque de carga del motor que será aplicado por variador. Esto se agrega en 1314 al esfuerzo de control recortado TrqEng4TrqReacVarClip, el valor resultante TrqLoad4TrqReacVarDes se introduce al modelo físico 1312.

Este modelo convierte el torque de carga del motor en la demanda de torque de reacción del variador. También lo hace con base en el régimen de transmisión actual y la relación del variador. La salida del modelo TrqReacVarDes es utilizada por el software que controla la transmisión para establecer demandas para presiones aplicadas a los pistones del variador 30 (figura 1) . Existen circunstancias bajo las cuales los ajustes de retroalimentación tanto para el motor como para la transmisión están saturados, cuando la corrección deseada para la velocidad del motor no puede proporcionarse físicamente sin una desviación excesiva en el torque de las ruedas del valor requerido por el conductor. Bajo estas condiciones podría esperarse que se incrementara la magnitud de la salida del controlador PID 1002 (o que se "detenga") a través del tiempo debido al término integral de una manera indeseable. Para evitar esto una unión AND 1316 recibe FlagTrqEng4TrqReacVarLim y FlagTrqEngLim, indicando éstas si los ajuste de la transmisión y el motor están en sus límites. La salida AND de la unión forma una indicación FlagAntiWindup que se introduce al controlador PID 1002 para inhibir su detención. La modalidad anterior sirve solamente como un ejemplo y desde luego la implementación práctica de la invención reivindicada puede ocurrir de otras formas. Por ejemplo, en lugar del controlador PID podría usarse algún otro controlador de ciclo cerrado basado en una teoría de control avanzado tal como un espacio de estado o "infinito H" o controlador de modo deslizante. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo . contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un método para controlar una transmisión de relación continuamente variable del tipo que comprende una unidad de relación continuamente variable ("variador") la cual tiene miembros de entrada y salida giratorios a través de los cuales el variador se acopla entre un motor y un componente impulsado, recibiendo el variador una señal de control primario y siendo construido y dispuesto de tal manera para ejercer en sus miembros de entrada y salida torques que, para una relación de impulsión del variador dada, corresponde directamente a la señal de control, caracterizado porque el método comprende : determinar una aceleración de motor objetivo, determinar configuraciones de la señal de control primario del variador y de un control de torque de motor para proporcionar la aceleración de motor requerida y ajustando la señal de control y/o el control de torque del motor con base en estas configuraciones, predecir un cambio consecuente de velocidad del motor, corregir las configuraciones de la señal de control y del torque de motor con base en una comparación de velocidades de motor reales y predichas . 2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se permite para las características del motor predecir el cambio de velocidad del motor. 3. Un método de conformidad con la reivindicación 1 ó con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende calcular el torque instantáneo que se espera que sea creado por el motor y usar el valor de torque calculado en predecir el cambio de velocidad del motor. . Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se permite para las características de la transmisión predecir el cambio de velocidad del motor. 5. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la construcción y arreglo del variador es tal que los torques ejercidos por el variador mediante sus miembros de entrada y salida son proporcionales a la magnitud de la señal de control primario, para una relación de impulsión del variador dada . 6. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la construcción y arreglo del variador es tal que la suma de los torques ejercidos por el variador mediante sus miembros de entrada y salida giratorios es siempre proporcional a la magnitud de la señal de control primario. 7. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de control adopta la forma de una diferencia entre dos presiones hidráulicas . 8. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aceleración del motor objetivo se calcula con base en una diferencia entre las velocidades del motor actual y objetivo. 9. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la velocidad del motor objetivo se establece dependiendo de una entrada del usuario . 10. Un método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la entrada del usuario se interpreta como una demanda para un torque de salida de la transmisión y la velocidad del motor. 11. Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la demanda del conductor para el torque de salida de la transmisión y la velocidad, del motor se modifican con base en consideraciones de eficiencia del motor. 12. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el torque de salida de la transmisión demandado es convertido a un torque de motor objetivo usando un modelo de las características de la transmisión. 13. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se sujeta a limitaciones del motor, se establece una solicitud de torque al controlador del torque del motor a la suma del torque del motor objetivo y al torque de exceso "TrqAcc" requerido para acelerar la inercia del tren de transmisión de potencia acelerado . 14. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la respuesta del motor al controlador del torque es modelado para proporcionar un estimado de torque instantáneo del motor. 15. Un método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el torque de exceso "TrqAcc" requerido para acelerar el motor se substrae del torque del motor instantáneo estimado para obtener un torque de carga requerido para ser aplicado por la transmisión al motor, ajustándose la señal de control del variador para proporcionar el torque de carga requerido. 16. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los valores instantáneos de torque del motor y del torque de carga aplicados al motor por medio la transmisión se estiman y se usan para calcular la aceleración del motor, integrándose la aceleración del motor con respecto al tiempo para proporcionar una predicción de la velocidad del motor, y aplicándose un control de ciclo cerrado a la velocidad del motor para corregirla para que alcance el valor predicho . 17. ün método para controlar una transmisión de relación continuamente variable del tipo que comprende una unidad de relación continuamente variable ( "variador" ) la cual tiene miembros de entrada y salida giratorios a través de los cuales el variador se acopla entre un motor y un componente impulsado, recibiendo el variador una señal de control primaria y siendo construido y dispuesto de tal manera para ejercer en sus miembros de entrada y salida torques que, para una relación de impulsión del variador dada, corresponde directamente a la señal de control, caracterizado porque el método comprende: determinar una aceleración de motor objetivo, determinar un exceso de torque "TrqAcc" requerido para acelerar la inercia del tren de transmisión de potencia para alcanzar la aceleración de motor objetivo, y ajustar la señal de control al variador y/o ajustar un controlador de torque del motor de tal manera que el torque de motor es igual al torque de carga aplicado por la transmisión al motor más el torque de exceso "TrqAcc" , de tal manera que el torque de exceso actúa por la inercia del tren de potencia relevante y ocasiona la aceleración del motor. 18. Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la construcción y arreglo del variador es tal que los torques ejercidos por el variador en sus miembros de entrada y salida es siempre proporcional a la magnitud de la señal de control primario, para una relación de impulsión del variador dada. 19. Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la construcción y arreglo del variador es tal que la suma de los torques ejercidos por el variador en sus miembros de entrada y salida jes siempre proporcional a la magnitud del control de la señal primaria. 20. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la señal de control adopta la forma de una diferencia entre dos presiones hidráulicas . 21. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque la aceleración del motor objetivo se calcula con base en una diferencia entre las velocidades del motor actual y objetivo. 22. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque la velocidad del motor objetivo se establece dependiendo de una entrada del usuario. 23. Un método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porgue la entrada del usuario se interpreta como- una demanda para un torgue de salida de la transmisión y para una velocidad del motor . 24. Un método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la demanda del conductor para el torgue de salida de la transmisión y la velocidad del motor se modifican con base en consideraciones de eficiencia del motor. 25. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque el torque de salida de la transmisión demandado es convertido a un torque de motor objetivo usando un modelo de las características de la transmisión. 26. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque la respuesta del motor al controlador de torque es modelado para proporcionar un estimado del torque instantáneo del motor. 27. Un método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el torque de exceso "TrqAcc" requerido para acelerar el motor se substrae del torque del motor instantáneo estimado para obtener un torque de carga requerido para ser aplicado por la transmisión al motor, ajustándose la señal de control del variador para corresponder al torque de carga requerido. 28. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 27, caracterizado porque los valores instantáneos de torque del motor y del torque de carga aplicados al motor por medio la transmisión se estiman usando modelos del motor y de la transmisión y se usan para calcular la aceleración del motor, integrándose la aceleración del motor con respecto al tiempo para proporcionar una predicción de la velocidad del motor, y aplicándose un control de ciclo cerrado a la velocidad del motor para corregirla en torno al valor predicho. 29. Un método de control del error de velocidad del motor en un tren de transmisión de potencia de un vehículo motriz que comprende un motor que impulsa al menos una rueda de vehículo por medio de una transmisión que proporciona una relación continuamente variable, estando construida y dispuesta la transmisión para ejercer en el motor un torque de carga controlado y para permitir que la relación de transmisión varíe de acuerdo con cambios en la velocidad del motor, de tal manera que la aceleración del motor resulta de aplicaciones de un torque neto, el cual es la suma del torque de carga y del torque de motor creados por el motor, a las inercias que se atribuyen al motor, caracterizado porque el método comprende, en un ciclo de retroalimentación, las etapas de determinar el error de velocidad del motor, proporcionar el error de velocidad del motor a un controlador de ciclo cerrado que establece un esfuerzo de control, el cual es una corrección . al .-torque neto requerido para reducir el error de velocidad del motor, establecer, tomando en cuenta el esfuerzo de control, una asignación del esfuerzo de control entre (i) ajuste del torque de motor y (ii) ajuste del torque de carga, y efectuar el o los ajustes. 30. Un método de conformidad con la reivindicación 29 caracterizado porque el esfuerzo de control se asigna preferentemente al ajuste del torque de carga. 31. Un método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la implementación del esfuerzo de control involucra el ajuste del torque del motor solo cuando el esfuerzo de control excede un umbral, implementándose en otra forma el esfuerzo de control mediante el ' ajuste al torque de carga por sí solo. 32. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31, caracterizado porque adicionalmente comprende limitar el ajuste al torque de carga con base en la desviación en el torque en la rueda impulsada ("torque de la rueda") que el mismo crea. 33. Un método de conformidad con la reivindicación 32 caracterizado porque se establece una desviación máxima aceptable del torque de las ruedas como función de cualquiera de uno o más de: la posición del control del acelerador del conductor, la velocidad del vehículo y el torque de las ruedas objetivo. 34. Un método de conformidad con la reivindicación 32 o con la reivindicación 33, caracterizado porque comprende la etapa adicional de calcular un ajuste de torque de carga máximo a partir de una desviación del torque de las ruedas máxima aceptable. 35. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 34, caracterizado porque el ajuste del torque del motor se establece sustrayendo el ajuste del torque de carga del esfuerzo de control. 36. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 35, caracterizado porque el error de la velocidad del motor se determina usando una velocidad del motor predicha. 37. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 36, caracterizado porque el error de la velocidad del motor se establece por la comparación de la velocidad del motor actual con una velocidad del motor predicha establecida calculando la aceleración del motor con base en las configuraciones del motor y la transmisión e integrando la aceleración del motor a través del tiempo. 38. Un método para controlar la velocidad del motor, caracterizado porque comprende establecer requerimientos de base para las configuraciones del motor y la transmisión tomando en cuenta la entrada del conductor, predecir la velocidad del motor con base en las configuraciones reales del motor y la transmisión, y modificar los requerimientos de base para las configuraciones del motor y la transmisión mediante un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 37, en donde el error de la velocidad del motor se obtiene por comparación de valores de velocidad actuales y predichos . 39. Un método de control de la velocidad del motor, caracterizado porque los requerimientos de base para las configuraciones del motor y la transmisión se establecen mediante un método de alimentación de avanzada y se ajustan por medio de un método de retroalimentación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 38. 40. Un método de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque el método de alimentación de avanzada preferentemente controla la velocidad del motor usando el motor y el método de retroalimentación preferentemente controla el error de la velocidad del motor usando la transmisión. 41. Un método de conformidad con la reivindicación 39 ó la reivindicación 40, caracterizado porque el método de alimentación de avanzada preferentemente selecciona configuraciones de transmisión base para proporcionar un torque de las ruedas demandado por el conductor y selecciona configuraciones del motor base para alcanzar una velocidad del motor deseada. 42. Un dispositivo caracterizado porgue es adaptado para implementar el método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 41. 43. Un método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el método de retroalimentación involucra ajustar preferentemente las configuraciones de transmisión para controlar el error de la velocidad del motor.