ES2261998T3 - Procedimiento de control de la seleccion de la relacion de desmultiplicacion de una transmision automatica. - Google Patents
Procedimiento de control de la seleccion de la relacion de desmultiplicacion de una transmision automatica.Info
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Abstract
Procedimiento de control de la elección de la relación de desmultiplicación de una transmisión automática de relaciones escalonadas o de variación continua en un vehículo, que comprende medios de gobierno para inhibir/autorizar un alargamiento de la relación de desmultiplicación o activar un acortamiento de la relación de desmultiplicación, caracterizado porque: - se mide el régimen del motor corriente N(r), - se determina el régimen del motor N(r+) que tomaría el motor del vehículo si se procediera a un alargamiento de la relación de desmultiplicación de la citada transmisión, haciendo pasar la relación de desmultiplicación corriente r a una relación r+ superior, - se determina un primer umbral (PMIN-, NMIN-) de una magnitud representativa de la potencia mínima (PRES) que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen (AP-), - se determina un segundo umbral (PMIN+, NMIN+) de la misma magnitud representativa de la potencia mínima (PRES) que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor en la relación r+ para mantener la consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen (AP+), siendo el primer umbral estrictamente inferior al segundo umbral, - se manda un acortamiento de la relación de desmultiplicación de la transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen corriente N(r) es inferior al primer umbral, - se inhibe el alargamiento de la relación de transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es inferior al segundo umbral, - se autoriza el paso de la relación corriente r a la relación superior r+, si la magnitud representativa del esfuerzo que puede ser facilitado por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es superior al citado segundo umbral.
Description
Procedimiento de control de la selección de la
relación de desmultiplicación de una trasmisión automática.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de control de la elección de la relación de
desmultiplicación de una transmisión de un vehículo equipado con
una transmisión automática de relaciones escalonadas o de variación
continua, especialmente, para el funcionamiento del citado vehículo
con un regulador o un limitador de velocidad. Se conoce poner en
práctica estrategias específicas de control de la elección de la
relación de transmisión de una transmisión automática de relaciones
escalonadas para suprimir las inestabilidades de las cajas de
cambio automáticas denominadas fenómeno de bombeo. Este fenómeno se
traduce en una frecuencia excesiva de los cambios de relaciones, de
una relación a otra relación superior e inversamente, cuando el
esfuerzo resistente ejercido sobre el vehículo pasa a ser
importante (carretera en pendiente, viento fuerte, ...). En efecto,
cuando el esfuerzo resistente aumenta, por ejemplo cuando el
vehículo aborda una cuesta, el citado vehículo tiene tendencia a
disminuir de velocidad, y el conductor presiona el pedal del
acelerador para compensar esta pérdida de velocidad. Cuando la
solicitud del conductor (hundimiento del pedal del acelerador)
sobrepasa un cierto umbral, el sistema de gestión automático de la
caja de cambios activa una retrogradación a una relación más corta.
Esta retrogradación permite al vehículo facilitar un esfuerzo
suficiente para acelerar, y el conductor tiene tendencia a levantar
el pie del pedal del acelerador una vez que se ha conseguido la
velocidad deseada.
Habiendo recobrado el vehículo su velocidad
inicial, y habiendo levantado el conductor el pie del pedal del
acelerador, el sistema de gestión automático de la caja de cambios
activa un paso a la relación superior, y se encuentra de nuevo en
las condiciones iniciales, que van a conducir a una pérdida de
velocidad del vehículo (no habiendo disminuido el esfuerzo
resistente). De nuevo, el conductor va a intentar compensar esta
pérdida de velocidad, y activa un paso a la relación inferior y así
sucesivamente... Este fenómeno de oscilación entre dos relaciones
de desmultiplicación de la transmisión, aparece, igualmente, cuando
la velocidad del vehículo está controlada por un regulador
automático de velocidad, gobernando el citado regulador los mismos
medios de mando que el conductor (grado de apertura de la mariposa
de admisión, por ejemplo en el caso de los motores de encendido
controlado) para efectuar su función de regulación de la
velocidad.
Con el fin de eliminar este fenómeno de bombeo
de relaciones, se han propuesto soluciones, especialmente en el
marco de sistemas de regulación automáticos de velocidad, para tomar
el control del sistema automático de gestión de la caja de cambios
y, especialmente, forzar retrogradaciones o inhibir alargamientos de
relaciones en función de criterios específicos. En los documentos
US 4 421 192, US 4 697 478, EP 142 046, US 5 270 934 y US 5 479
349, se encuentra, por ejemplo, la descripción de sistemas de
regulación de velocidad de un vehículo que ponen en práctica
algoritmos de gobierno de transmisiones automáticas de relaciones
escalonadas, previstos específicamente para la eliminación del
fenómeno de bombeo. Estos algoritmos conducen a la activación
forzada de una retrogradación (paso a una relación inferior) con la
constatación de una pérdida de velocidad del vehículo con respecto
a una consigna dada. Según los casos, a consecuencia de una
retrogradación forzada de este tipo, el método consiste en forzar
el mantenimiento del vehículo en la relación inferior durante un
cierto tiempo después de que el vehículo haya recobrado su
velocidad de consigna (véanse los documentos US 4 421 192, US 4 697
478), o a condicionar el paso a la relación superior con respecto a
ciertas condiciones. En el caso del documento US 5 479 349, el paso
a la relación superior está prohibido en tanto que el valor absoluto
de la diferencia de velocidad y el de la aceleración en curso sean
superiores a valores predeterminados. En el documento EP 142 046,
la relación inferior se mantiene en tanto que la velocidad del
vehículo no pueda mantenerse sin abrir la mariposa de admisión de
aire más allá de un límite predeterminado. En el documento US 5 270
934, la condición de mantenimiento en la relación inferior hace
intervenir, a partir de la señal de mando de la apertura de la
mariposa, una estimación predictiva de la velocidad del vehículo si
se engranara la relación superior.
Las soluciones propuestas en los documentos
antes citados, para eliminar el problema del bombeo, están limitadas
al marco de la utilización de un sistema de regulación de
velocidad, y no permiten anticipar suficientemente para evitar las
fluctuaciones de velocidad durante un aumento de la carga resistente
ejercida sobre el vehículo, activándose la retrogradación solamente
después de la constatación de una pérdida de velocidad
sustancial.
Además, el caso de la utilización de un
limitador de velocidad plantea un problema nuevo con respecto a la
técnica anterior citada anteriormente, en la medida en que un
limitador de velocidad sea susceptible de funcionar en una gama de
velocidades y de relaciones más amplia (hacia las bajas velocidades
y las bajas relaciones) que el regulador de velocidad, utilizado
principalmente en autopista, a velocidad elevada y con las
relaciones de transmisión más altas.
Los documentos US 4 709 595 y US 5 012 419
proponen astucias para atenuar el choque ligado a la retrogradación,
pero no aportan solución a la necesidad de anticipación de la
retrogradación.
En los documentos US 5 241 476, FR 2 737 761 y
US 5 738 605, se describen técnicas de eliminación del problema del
bombeo basadas en la inhibición del paso a una relación superior en
función de criterios que llevan a una estimación predictiva de la
aceleración que el vehículo experimentaría en la relación superior.
Estos tres últimos documentos enseñan algunos de los métodos
evolucionados para estimar con una buena precisión la aceleración
disponible en la relación superior, sin embargo sus enseñanzas se
limitan a una estrategia de inhibición del paso a la relación
superior para la eliminación del problema de bombeo, pero no se da
ninguna indicación en lo que concierne a la activación de la
retrogradación.
Para la puesta en práctica de los procedimientos
citados anteriormente, es necesario disponer de medios de gobierno
para inhibir/autorizar el paso a una relación superior o para forzar
una retrogradación a la relación inferior. Para la realización de
tales medios de gobierno se han propuesto soluciones en el marco de
las transmisiones de relaciones escalonadas.
El objeto de la presente invención es proponer
un procedimiento de control de la elección de la relación de
desmultiplicación de una transmisión automática, que permita una
adaptación permanente de la relación de desmultiplicación a las
variaciones del esfuerzo resistente, y que elimine los riesgos de
bombeo en todas las situaciones de la conducción: en todas las
velocidades y en todas las relaciones.
La invención tiene por objeto, igualmente,
proponer una misma estrategia física para autorizar/inhibir el
alargamiento de la relación de transmisión y para solicitar su
acortamiento si es necesario, siendo la citada estrategia
compatible con las transmisiones de relaciones escalonadas o de
variación continua.
Otro objeto de la invención es asegurar una
elección de la relación de transmisión que permita el buen
seguimiento de un objetivo de velocidad por el conductor, un
regulador automático o un limitador de velocidad, sin oscilaciones
de la citada relación de transmisión.
Con este fin, la presente invención tiene por
objeto un procedimiento de control de la elección de la relación de
desmultiplicación de una transmisión automática de relaciones
escalonadas o de variación continua en un vehículo, que comprende
medios de gobierno para inhibir/autorizar un alargamiento de la
relación de desmultiplicación o activar un acortamiento de la
relación de desmultiplicación. De acuerdo con la invención:
- -
- se mide el régimen del motor corriente N(r),
- -
- se determina el régimen del motor N(r+) que adoptaría el motor del vehículo si se procediera a un alargamiento de la relación de desmultiplicación de la citada transmisión, haciendo pasar la relación de desmultiplicación corriente r a una relación r+ superior,
- -
- se determina un primer umbral de una magnitud representativa de la potencia mínima que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen \DeltaP-,
- -
- se determina un segundo umbral de la misma magnitud representativa de la potencia mínima que debe ser facilitada por el grupo motopropulsor en la relación de transmisión r+ para mantener la consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada potencia en un margen \DeltaP+, siendo el primer umbral estrictamente inferior al segundo umbral,
- -
- se manda un acortamiento de la relación de desmultiplicación de la transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen corriente N(r) es inferior al primer umbral,
- -
- se inhibe el alargamiento de la relación de transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es inferior al segundo umbral,
- -
- se autoriza el paso de la relación corriente r a la relación superior r+, si la magnitud representativa del esfuerzo que puede ser facilitado por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+) es superior al citado segundo umbral.
El procedimiento de acuerdo con la invención
asegura que la potencia que puede ser facilitada por el grupo
motopropulsor en la relación en curso es siempre superior a un
umbral representativo del esfuerzo resistente aumentado en un
margen, lo que permite asegurar el mantenimiento de una consigna de
velocidad. Este principio podría ser suficiente para eliminar el
problema de bombeo que aparece cuando la potencia disponible en la
relación en curso es insuficiente para compensar el esfuerzo
resistente. Sin embargo, si el primero y el segundo umbrales fueran
idénticos, se podría asistir a oscilaciones de paso de las
relaciones, debidas a bajas fluctuaciones del esfuerzo resistente.
La histéresis de funcionamiento introducida por la diferenciación
del primer y del segundo umbrales permite liberarse de este
problema.
Estando ligadas las condiciones que determinan
el mando de una retrogradación o la autorización de su alargamiento,
al esfuerzo resistente en curso, por intermedio del primero y del
segundo umbrales, el control de la elección de la relación de
transmisión realizado por el procedimiento de acuerdo con la
invención permite una adecuación de la relación de
desmultiplicación a las evoluciones del esfuerzo resistente.
Además, el procedimiento de acuerdo con la
invención permite anticipar suficientemente la retrogradación cuando
el esfuerzo resistente aumenta, puesto que la citada retrogradación
es controlada desde el momento en que la potencia que puede ser
facilitada por el grupo motopropulsor cae a un valor inferior al
esfuerzo que debe ser facilitado para mantener una consigna de
velocidad, aumentado en un margen. Así, la retrogradación se
produce de manera suficientemente anticipada para evitar cualquier
fluctuación de velocidad debida a un aumento del esfuerzo
resistente, el procedimiento de acuerdo con la invención, por
consiguiente, está particularmente bien adaptado para la
utilización de un regulador de velocidad.
El procedimiento de acuerdo con la invención
podrá aplicarse a cualquier sistema de control de la relación de
transmisión de una transmisión automática gestionado por otros
algoritmos de elección, a reserva de que se disponga de medios de
gobierno que permitan inhibir/autorizar un alargamiento de la
relación y activar un acortamiento de la relación. Las limitaciones
definidas por el procedimiento de acuerdo con la invención,
descrito anteriormente, se aplican añadiéndose a las limitaciones o
criterios obtenidos de otras estrategias. En el caso de las
transmisiones de variación continua, especialmente, la solicitud de
retrogradación puede traducirse, en la práctica, en una consigna de
velocidad de rotación mínima del motor. Basta expresar el primer
umbral en forma de un régimen del motor para tener directamente el
valor de la citada consigna. Así, el procedimiento, no solamente es
compatible con las transmisiones de variación continua, sino que
permite determinar directamente un parámetro de control para su
puesta en práctica en este caso.
De acuerdo con una primera variante de la
invención, las citadas potencias que pueden ser facilitadas por el
grupo motopropulsor en el régimen corriente N(r) y en el
régimen N(r+) son las potencias máximas que pueden ser
facilitadas por el grupo motopropulsor en los regímenes
considerados. Esta variante permite, como se explicó anteriormente,
simplificar la estimación de la potencia que puede ser facilitada
por el grupo motopropulsor en los regímenes N(r) y
N(r+). En efecto, si se desea calcular la potencia que puede
ser facilitada inmediatamente por el grupo motopropulsor en una
relación superior a la relación en curso, se llega con todo rigor a
tener en cuenta el estado del mando de la potencia del motor en el
momento del cambio de relación. En efecto, para un régimen del
motor dado, la potencia motriz depende, por ejemplo, del grado de
apertura de la mariposa de admisión (caso de motores de encendido
controlado) o de las condiciones de inyección del carburante (caso
de los motores diesel). Sin embargo, para el buen funcionamiento del
procedimiento, no es indispensable determinar la disponibilidad
inmediata del grupo motopropulsor, se puede sustituir ésta sin
problema por el valor de la potencia máxima que puede ser
facilitada rápidamente por el grupo motopropulsor mediante un ajuste
del mando de potencia del motor. Esta potencia máxima es
extremadamente simple de determinar a partir del único dato de un
régimen del motor, utilizando, por ejemplo, una modelación de la
curva característica del grupo motopropulsor, que establece una
\hbox{correspondencia entre el régimen del motor y la potencia máxima.}
El esfuerzo resistente ejercido sobre el
vehículo puede expresarse en diferentes formas equivalentes, tales
como la potencia, el par o una fuerza longitudinal. Lo mismo ocurre
con la expresión de la disponibilidad del grupo motopropulsor. Por
este motivo, la magnitud representativa de las potencias tenidas en
cuenta para la determinación de los umbrales y de las potencias que
pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor, podrá elegirse
entre la potencia, el par, o la fuerza longitudinal.
La modelación citada anteriormente de la curva
característica del grupo motopropulsor que da la evolución de la
potencia máxima que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor
en función del régimen del motor, puede utilizarse para hacer
corresponder, respectivamente, al primero y al segundo umbrales,
valores de régimen del motor NMIN- y NMIN+. Expresándose, así, los
umbrales en forma de régimen del motor, se les puede comparar
directamente con los regímenes del motor N(r) y N(r+)
para determinar las condiciones que mandan las acciones de control
de la elección de la relación (mando de retrogradación,
autorización/inhibición del alargamiento de la relación), siendo la
citada comparación equivalente a la comparación de las potencias
representadas por los citados umbrales, y de las potencias máximas
que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor en los
regímenes N(r) y N(r+). Se define, así, un modo
particular de puesta en práctica de la invención en el cual el
primer umbral (NMIN-) y el segundo umbral (NMIN+) se expresan en
forma de régimen del motor, por medio de una modelación que permite
establecer una correspondencia entre las potencias representadas por
los citados primero y segundo umbrales, y los regímenes del motor
correspondientes, siendo la citada modelación la de una curva
característica del grupo motopropulsor que da la evolución de una
magnitud representativa de la potencia máxima que puede ser
facilitada por el citado grupo motopropulsor, en función del régimen
del motor. En consecuencia:
- -
- se manda un acortamiento de la relación de desmultiplicación de la transmisión si el régimen del motor corriente N(r) es inferior al citado primer umbral (NMIN-),
- -
- se inhibe el alargamiento de la relación de transmisión si el régimen del motor N(r+) es inferior al citado segundo umbral (NMIN+),
- -
- se autoriza el paso de la relación corriente r a la relación superior r+ si el régimen del motor N(r+) es superior al citado segundo umbral (NMIN+).
Para calcular el esfuerzo resistente, puede
utilizarse, por ejemplo, la modelación de la dinámica longitudinal
del vehículo expresada por la relación R1 que se indica a
continuación:
(R1)F_{GMP} +
F_{frenos} + F_{res} = MV\
\gamma
donde F_{GMP}, F_{frenos} y
F_{res} representan las fuerza longitudinales aplicadas al
vehículo, siendo F_{GMP} la fuerza facilitada por el grupo
motopropulsor, F_{frenos} la fuerza de frenado producida por el
sistema de frenado del vehículo, y F_{res} la fuerza
representativa del esfuerzo resistente, siendo MV la masa del
vehículo y \gamma su aceleración
corriente.
Esta relación, una vez transformada, permite
expresar la fuerza longitudinal F_{res} en la forma que
seguidamente se indica:
(R2)F_{res} =
MV\ \gamma - F_{GMP} -
F_{frenos}
Esta última relación R2 hace aparecer claramente
que es suficiente que el cálculo del esfuerzo resistente ejercido
sobre el vehículo (representado en la relación R2 por la fuerza
F_{res}), que permite determinar la potencia mínima que debe ser
facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una consigna de
velocidad, comprende una etapa de cálculo del esfuerzo corriente
facilitado por el grupo motopropulsor (pudiendo expresarse el
citado esfuerzo en forma de una fuerza longitudinal F_{GMP}), de
la masa del vehículo (MV) y de su aceleración (\gamma). Solamente
falta, entonces, determinar el esfuerzo ejercido por el sistema de
frenado (siendo éste nulo cuando los frenos no son utilizados),
representado en la relación R2 por la fuerza F_{frenos}.
La relación R2 hace aparecer, igualmente, que
cualquier error de estimación del producto de la masa MV por la
aceleración \gamma, o del valor de la fuerza de frenado
F_{frenos} afecta directamente al cálculo del esfuerzo
resistente. Por esta razón, la masa del vehículo (MV) se determina,
ventajosamente, por una estimación dinámica de la masa del vehículo
(como, por ejemplo, la que se describe más adelante en los
comentarios relativos a la figura 1). Igualmente, durante las fases
de frenado, el cálculo del esfuerzo resistente comprenderá,
ventajosamente, una etapa en la cual se determina el valor del
esfuerzo producido por el sistema de frenado, obteniéndose el
citado valor por una información representativa de la presión de
frenado y de un modelo que establece una correspondencia entre la
citada presión y el citado esfuerzo de frenado. En efecto, este modo
de determinación del esfuerzo de frenado permite obtener resultados
precisos y fiables. Eventualmente, la fuerza de frenado podría
estimarse de manera más grosera (por ejemplo, fuerza supuesta
constante durante los frenados).
Con el fin de evitar cualquier riesgo de error
ligado a la estimación del esfuerzo de frenado, puede utilizarse un
modo particular de puesta en práctica del procedimiento de acuerdo
con la invención, caracterizado porque, durante las fases de
frenado, se suspende el cálculo del esfuerzo resistente.
Es útil disponer de medios para optimizar en
dinámica el funcionamiento del procedimiento de acuerdo con la
invención, por ejemplo jugando con el valor de los márgenes
\DeltaP+ y \DeltaP-. Por esta razón, los márgenes \DeltaP+ y
\DeltaP- podrán determinarse, ventajosamente, teniendo en cuenta
la relación de desmultiplicación de la transmisión en curso (r),
y/o de una magnitud representativa del esfuerzo resistente. Sin
embargo, para simplificar la puesta en práctica del procedimiento
de acuerdo con la invención, y evitar tener dos parámetros que haya
que ajustar, podrá fijarse el margen \DeltaP- en cero, y elegir el
margen \DeltaP+ constante y estrictamente positivo.
La invención se comprenderá mejor refiriéndose a
la descripción que sigue hecha a título de ejemplo no limitativo y a
los dibujos anejos, en los cuales:
- la figura 1 es un diagrama que
ilustra un ejemplo de realización del procedimiento de control de
la elección de la relación de transmisión relativo a la
invención,
- la figura 2 es un ejemplo de
gráficos que ilustran el caso de un vehículo equipado con una
transmisión de relaciones escalonadas que rueda a velocidad estable
por una pendiente ascendente,
- la figura 3 es similar a la figura 2
e ilustra el caso de un vehículo cuya velocidad aumenta en una
pendiente ascendente constante,
- la figura 4 es similar a la figura 2
e ilustra el caso de un vehículo que rueda a velocidad constante
cuando la pendiente disminuye,
- la figura 5 es similar a la figura 2
e ilustra el caso de un vehículo que rueda a velocidad constante
cuando la pendiente aumenta,
- la figura 6 es similar a la figura 2
e ilustra el caso de un vehículo cuya velocidad disminuye en una
pendiente ascendente constante.
En la figura 1 las etapas del procedimiento
relativo a la invención están representadas en forma de bloques
funcionales B1, B2, B3, C1, B4, B5 ligados entre sí por flechas que
representan las transferencias de variables. Las transferencias de
variables no obtenidas del tratamiento por uno de los bloques
funcionales, pero que provienen, por ejemplo, de captadores
situados en el grupo motopropulsor, o de órganos de mando del motor,
están indicadas por flechas cuyo origen no está unido a ningún
bloque funcional.
Los sistemas de control actuales de los motores,
gasolina y diesel, son capaces de estimar el par efectivo
facilitado por el motor a partir de los captadores disponibles
(régimen, presiones, temperaturas, caudal de aire, etc...) y de
magnitudes de mando de los accionadores (tiempo de inyección,
gobierno del turbo, admisión o distribución
variable).
variable).
Conociendo el estado de la transmisión (relación
de desmultiplicación) y del órgano de acoplamiento (acoplador,
embrague o convertidor de par), es posible, a partir del dato del
par efectivo facilitado por el motor, estimar la participación del
grupo motopropulsor en la dinámica longitudinal del vehículo, y
expresarla en forma de esfuerzo longitudinal o de potencia motriz
facilitada al vehículo.
Así, por ejemplo, se podrá realizar la función
del bloque B1, que consiste en estimar el esfuerzo longitudinal
facilitado por el grupo motopropulsor, a partir de un conjunto de
informaciones IGMP que representan el estado de funcionamiento del
citado grupo motopropulsor.
El resultado del tratamiento por el bloque B1,
es transmitido al bloque B2, por ejemplo expresado en forma de una
potencia PGMP. El bloque B2 tiene como función la estimación de la
masa MV del vehículo y del esfuerzo resistente PRES ejercido sobre
el citado vehículo. Esta estimación requiere el dato de la velocidad
instantánea V(t) del vehículo en el instante t, que podrá
ser facilitada al bloque B2, por ejemplo por un captador de
velocidad. En lo que concierne al cálculo de la masa MV, se podrá
utilizar, por ejemplo, el método descrito en el documento FR 2 737
761. Este método consiste en determinar entre dos instantes t y t'
la variación \DeltaC del par en la rueda y la variación
\Delta\gamma de la aceleración del vehículo. El par en la rueda
se determina por el dato del par motor y de la relación de
desmultiplicación de la transmisión, siendo determinado el par
motor gracias al dato del régimen del motor corriente y del ángulo
de apertura de la mariposa de admisión. La aceleración del vehículo
se determina observando las variaciones de la velocidad del
vehículo, viniendo dada la citada velocidad gracias a un captador
de velocidad. Cuando los dos instantes t y t' están suficientemente
alejados para que las variaciones de par y de aceleración sean
significativas, y suficientemente próximos para que los esfuerzos
resistentes varíen poco, la relación que liga \DeltaC y
\Delta\gamma
es:
es:
(R3)MV \cdot
\Delta\gamma = \Delta
C/radio
donde el radio designa el radio de
la
rueda.
La relación (R3) permite calcular la masa del
vehículo, sin embargo, con el fin de minimizar las fluctuaciones de
la estimación de MV, se utiliza una serie de p pares
(\DeltaC(i), \Delta\gamma(i)), determinados en
instantes diferentes, y se efectúa un tratamiento matemático en la
citada serie para determinar el valor M que permita minimizar el
desviación cuadrática J siguiente:
J = E (i=1\ a\
i=p) (M \cdot \Delta\gamma(i) - \Delta C\ (i) /
radio)^{2}
Este valor M se calcula cada vez que se
determina un nuevo "par bueno" (\DeltaC, \Delta\gamma)
(algunos de los pares (\DeltaC, \Delta\gamma) que no
responden a una serie de criterios se eliminan), siendo utilizado
el citado valor M para alimentar un bloque de tratamiento que
realiza una media que tiene en cuenta los valores de M calculados
anteriormente. La media resultante de este tratamiento es
representativa, en cualquier momento, de la masa del vehículo, el
método permite, por consiguiente, realizar una estimación dinámica
de la masa del vehículo. Este método se ha descrito a título de
ejemplo, se podrán utilizar otros métodos para la puesta en práctica
del procedimiento de acuerdo con la
invención.
invención.
Para la identificación del esfuerzo resistente,
se podrá utilizar, por ejemplo, la modelación de la dinámica
longitudinal del vehículo citada anteriormente y que se recuerda a
continuación:
(R2)F_{res} =
MV\ \gamma - F_{GMP} -
F_{frenos}
La aceleración \gamma puede determinarse, por
ejemplo, por observación de la evolución temporal de la velocidad
V(t). La fuerza F_{GMP}, que representa la fuerza de
tracción facilitada por el grupo motopropulsor, se obtiene a partir
del valor de la potencia PGMP transmitida por el bloque B1 gracias a
la relación R3 siguiente:
(R3)F_{res} =
PGMP/V(t)
Para la determinación de la fuerza de frenado
F_{frenos}, podrá utilizarse uno de los métodos citados
anteriormente. Habiendo identificado todos los parámetros del
segundo miembro de la relación R2, puede calcularse la fuerza
longitudinal F_{res}, y expresar ésta en forma de una potencia
PRES, representativa del esfuerzo resistente, que es transmitida al
bloque C1.
La función del bloque B3 es la determinación de
los citados márgenes \DeltaP+ y \DeltaP-. Esta determinación
podrá hacerse en dinámica, eventualmente en función de parámetros
(simbolizados por la flecha en línea de puntos a la cual está
asociada la variable PARA). Podrán utilizarse, también, simplemente,
valores fijos y, especialmente, un valor nulo para \DeltaP-,
siendo \DeltaP+ estrictamente positivo (por ejemplo, \DeltaP+ =
10 kW).
\newpage
El bloque de cálculo C1 determina el valor del
primero y del segundo umbrales, a partir de los valores de
\DeltaP+ y \DeltaP- facilitados por el bloque B3, y del valor
de PRES facilitado por el bloque B2. En el ejemplo elegido, estos
umbrales están expresados en forma de potencia, y se calculan muy
fácilmente como sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
- Primer umbral:
- PMIN- = PRES + \DeltaP-
- Segundo umbral:
- PMIN+ = PRES + \DeltaP+
\vskip1.000000\baselineskip
El bloque B4 recibe los umbrales PMIN- y PMIN+
expresados en forma de potencia, y hace corresponder a estos
valores los regímenes del motor NMIN- y NMIN+, por un método de
acuerdo con el descrito anteriormente (utilización de la modelación
de una curva característica del grupo motopropulsor que da la
evolución de la potencia máxima que puede ser facilitada por el
grupo motopropulsor en función del régimen del motor).
Si se quiere que la estrategia funcione incluso
en el caso en que las características del motor estén degradadas
(por ejemplo, durante un funcionamiento en altitud o a baja
temperatura), podrá utilizarse una modelación más completa de las
características del grupo motopropulsor, teniendo en cuenta estos
factores.
Las variables PGMP, PRES, \DeltaP+,
\DeltaP-, PMIN+ y PMIN-, transmitidas entre los diferentes bloques
pueden expresarse como potencia, como se ha sugerido anteriormente,
pero podrían expresarse en otras magnitudes de salida del grupo
motopropulsor, como el par en la rueda o la fuerza de tracción
longitudinal, sin cuestionar el principio de la invención.
El bloque B5 recibe una información
representativa del régimen del motor corriente N(r), siendo r
la relación corriente de desmultiplicación de la transmisión. A
partir de esta información, se determina el valor N(r+) que
tomaría el régimen del motor si se pasara a una relación de
desmultiplicación superior r+, por ejemplo utilizando la fórmula que
sigue:
N(r\ +)
= N(r) \cdot
(r/r+)
La elección de la relación de desmultiplicación
de la transmisión se determina en el bloque B5 por comparación de
los valores N(r) y N(r+) con los valores NMIN+ y
NMIN-, según las reglas ya citadas anteriormente:
- -
- si N(r) es estrictamente inferior a NMIN-: se activa un acortamiento de la relación de desmultiplicación;
- -
- si N(r+) es estrictamente inferior a NMIN+: se inhibe el alargamiento de la relación;
- -
- si N(r+) es superior o igual a NMIN+: se autoriza el alargamiento de la relación de transmisión r en curso a la relación superior r+.
Las limitaciones relativas al procedimiento
objeto de la invención, expresadas anteriormente en forma de
regímenes del motor, se traducen, en una transmisión de variación
continua, en una evolución continua de la relación de transmisión,
y en una transmisión de relaciones escalonadas, en un paso
ascendente desde el momento en que la velocidad permita hacerlo
fijando un régimen del motor superior a NMIN+, y se activará una
retrogradación en el momento en que el régimen del motor caiga por
debajo de NMIN-.
El funcionamiento del procedimiento de acuerdo
con la invención está ilustrado en los ejemplos de las figuras 2 a
6 descritas anteriormente, en el caso de una transmisión de
relaciones escalonadas. En estos ejemplos, el valor de \DeltaP-
se ha elegido igual a cero (de donde PRES = PMIN-), y el de
\DeltaP+ igual a una constante (positiva). En cada una de las
figuras están representados cinco gráficos que representan la
evolución simultánea de la pendiente (PENDIENTE), de la velocidad
del vehículo (VELOCIDAD), de una magnitud (P) que expresa la
disponibilidad instantánea del grupo motopropulsor (por ejemplo, una
potencia), del régimen del motor (N), y de la relación de
desmultiplicación (RELACIÓN), en función del tiempo (t). Estros
gráficos permiten observar el resultado del procedimiento de
elección de la relación de transmisión de acuerdo con la invención,
aplicada a diferentes casos típicos. Los ejemplos elegidos se
limitan a la cuarta y a la quinta relaciones de desmultiplicación,
pero los resultados podrían ser traspasados a otras dos relaciones
sucesivas.
La figura 2 ilustra el caso de un vehículo que
rueda por una pendiente ascendente constante (del 5%), a velocidad
constante (100 km/h). La transmisión es en cuarta relación, lo que
permite tener una disponibilidad del grupo motopropulsor igual a
PMAX (4) superior a PMIN+. Si se pasara a la quinta relación, la
disponibilidad del grupo motopropulsor caería a PMAX(5),
inferior a PMIN+ y, por tanto, insuficiente para mantener la
velocidad del vehículo. El conductor o el regulador aumentaría su
consigna hasta activar una retrogradación a la cuarta relación
(relación inicial) y así sucesivamente: este sería el fenómeno no
deseable de bombeo de relación.
El gráfico de la evolución de los regímenes en
función del tiempo permite constatar que el régimen en la cuarta
relación (N(4)) es superior a NMIN+, pero que el régimen
correspondiente N(5) si se pasara a la quinta relación es
inferior a NMIN+. En estas condiciones, en aplicación de las reglas
de elección de acuerdo con la invención, el paso de la cuarta a la
quinta relación está inhibido, lo que elimina el problema de bombeo
de relación.
En la figura 3 está ilustrado el caso de un
vehículo que rueda por una pendiente ascendente constante (del 5%),
y cuya velocidad, fijada inicialmente en 50 km/h, aumenta a partir
del instante t1. Inicialmente, como en el caso de la figura 2, el
procedimiento de elección de acuerdo con la invención prohíbe el
paso de la cuarta a la quinta relación, porque el régimen del motor
N(5) al cual conduciría este alargamiento de la relación es
inferior al régimen mínimo NMIN+ calculado. A partir del instante
t1, el aumento de la velocidad produce un aumento del esfuerzo
resistente PRES, por tanto de PMIN- y NMIN+, pero, también, un
aumento de N(5) y de PMAX(5) que se deriva de esto. A
partir de una cierta velocidad, PMAX (5) se hace superior a PMIN+,
por tanto NMIN+ calculado por el procedimiento de elección de
acuerdo con la invención se hace inferior a N(5), a partir de
un instante t2 superior a t1, y se autoriza el paso ascendente a la
quinta relación.
En la figura 4 está ilustrado el caso de un
vehículo que rueda a velocidad constante (100 km/h), por una
carretera ascendente cuya pendiente, inicialmente constante (del
5%), disminuye a partir del instante t3. La transmisión está
inicialmente en la cuarta relación, pero el paso a la quinta
relación está prohibido porque éste conduciría a un régimen
N(5) inferior a NMIN+. Pero como la pendiente disminuye, el
esfuerzo resistente estimado PRES disminuye, conduciendo a una
disminución de PMIN+ y NMIN+. A partir del instante t4, NMIN+ se
hace inferior a N(5), y el paso ascendente de la cuarta a la
quinta relación está autorizado.
En la figura 5 está ilustrado el caso de un
vehículo que rueda inicialmente por una carretera ascendente, cuya
pendiente, inicialmente constante (del 3%), aumenta a partir del
instante t5. Inicialmente en la quinta relación, suficiente para el
mantenimiento del vehículo a velocidad constante en tanto que la
pendiente es del 3%, será necesario proceder a una retrogradación
para mantener la velocidad del citado vehículo cuando la pendiente
aumenta. Siendo la velocidad constante, el régimen del motor
N(5) y la potencia máxima disponible PMAX (5) son
constantes, pero a partir del instante t5, el aumento de la
pendiente produce un aumento del esfuerzo resistente, y de su
estimación PRES. A consecuencia de este aumento de PRES, PMIN- que
es igual a PRES se hace superior a PMX(5), por tanto el
régimen mínimo NMIN- calculado se hace superior al régimen corriente
N(5) (en el instante t6) y, en aplicación de las reglas
relativas al procedimiento de acuerdo con la invención, se activa
una retrogradación a la cuarta relación. Habiendo sido activada la
retrogradación antes de que la potencia máxima disponible en la
quinta relación PMAX(5) se haga inferior al esfuerzo
resistente PRES, ha sido posible mantener el vehículo a velocidad
constante hasta el instante t6, y después del instante t6, habiendo
sido realizada una retrogradación, el grupo motopropulsor dispone de
una potencia suficiente para mantener la velocidad inicial.
Por consiguiente, el procedimiento de elección
de la relación de transmisión de acuerdo con la invención ha
permitido el mantenimiento a velocidad perfectamente constante del
vehículo, aunque éste haya sido sometido a un aumento sensible del
esfuerzo resistente que necesita una retrogradación. Este ejemplo
ilustra bien la ventaja del procedimiento de acuerdo con la
invención combinado con la utilización de un regulador de velocidad:
no ha sido necesario constatar una pérdida de velocidad para
producir la retrogradación necesaria, ésta ha sido suficientemente
anticipada. Se observará, por otra parte, lo mismo sucedería si se
pusiera en práctica un limitador de velocidad, siendo la velocidad
corriente del vehículo la velocidad máxima de consigna. Finalmente,
habiendo sido suficientemente anticipada la retrogradación (desde la
entrada en saturación), ésta no provoca aumento brusco de la
aceleración y, por consiguiente, es más cómoda para los ocupantes
del vehículo que si ésta hubiera tenido lugar después de la
constatación de una pérdida de velocidad. Naturalmente, pueden
ponerse en práctica técnicas conocidas para suavizar la
retrogradación como complemento para optimizar la comodidad.
En la figura 6 está ilustrado el caso de un
vehículo a velocidad inicialmente constante (100 km/h) en una
pendiente ascendente constante, en la quinta relación. Si el
vehículo disminuye de velocidad (por ejemplo, a consecuencia de una
decisión del conductor, que levanta el pedal del acelerador), a
partir de una cierta velocidad, se va a hacer necesaria una
retrogradación.
La caída de velocidad (a partir del instante t7)
produce una disminución del esfuerzo resistente PRES y, por tanto,
de PIMIN+ y PIMIN-, pero, también, una caída del régimen corriente
N(5) y de PMAX(5) que se deriva de esto. Por debajo
de una cierta velocidad, PMAX(5) se hace inferior a PRES, la
velocidad corriente no podría ser mantenida en la quinta relación,
la retrogradación es necesaria. PMIN- (igual a PRES con \DeltaP-=0
en el ejemplo se hace superior a PMAX(5), el régimen mínimo
NMIN- calculado se hace superior al régimen corriente N(5)
(en el instante t8) y, por tanto, respetando las reglas de elección
de acuerdo con la invención, se activa una retrogradación a la
cuarta relación. Como en el caso de la figura 5, esta retrogradación
se activa antes de la entrada en saturación, lo que permite una
retrogradación cómoda.
En el caso típico representado anteriormente, el
vehículo está sometido a un esfuerzo resistente PRES positivo, que
refleja situaciones en las cuales el vehículo rueda por una
pendiente ascendente. El procedimiento de acuerdo con la invención
funciona, también, en el caso en que el esfuerzo resistente se hace
negativo, por ejemplo en una pendiente descendente. Si el valor de
PRES disminuye y cae a un valor negativo, la potencia potencial del
grupo motopropulsor en la relación superior pasa necesariamente a un
valor superior al citado esfuerzo resistente aumentado en un
margen. Por consiguiente, se autorizará un alargamiento de la
relación, lo que está perfectamente adaptado a una situación de este
tipo.
Es fácil comprobar, igualmente, que el
procedimiento de control de acuerdo con la invención se mantiene
perfectamente compatible con cualquier sistema de elección
automática de la relación de desmultiplicación de la transmisión
que active una retrogradación en caso de necesidad de freno motor,
puesto que el citado procedimiento no comprende condición de
inhibición de la retrogradación.
Finalmente, el procedimiento de control de
acuerdo con la invención es igualmente compatible con los sistemas
automáticos de elección de la relación que gestionan de manera
autónoma los límites del régimen del motor.
Claims (12)
1. Procedimiento de control de la elección de la
relación de desmultiplicación de una transmisión automática de
relaciones escalonadas o de variación continua en un vehículo, que
comprende medios de gobierno para inhibir/autorizar un alargamiento
de la relación de desmultiplicación o activar un acortamiento de la
relación de desmultiplicación, caracterizado porque:
- se mide el régimen del motor corriente
N(r),
- se determina el régimen del motor N(r+)
que tomaría el motor del vehículo si se procediera a un alargamiento
de la relación de desmultiplicación de la citada transmisión,
haciendo pasar la relación de desmultiplicación corriente r a una
relación r+ superior,
- se determina un primer umbral (PMIN-, NMIN-)
de una magnitud representativa de la potencia mínima (PRES) que
debe ser facilitada por el grupo motopropulsor para mantener una
consigna de velocidad del vehículo, siendo aumentada la citada
potencia en un margen (\DeltaP-),
- se determina un segundo umbral (PMIN+, NMIN+)
de la misma magnitud representativa de la potencia mínima (PRES) que
debe ser facilitada por el grupo motopropulsor en la relación r+
para mantener la consigna de velocidad del vehículo, siendo
aumentada la citada potencia en un margen (\DeltaP+), siendo el
primer umbral estrictamente inferior al segundo umbral,
- se manda un acortamiento de la relación de
desmultiplicación de la transmisión si la magnitud representativa
de la potencia que puede ser facilitada por el grupo motopropulsor
en el régimen corriente N(r) es inferior al primer
umbral,
- se inhibe el alargamiento de la relación de
transmisión si la magnitud representativa de la potencia que puede
ser facilitada por el grupo motopropulsor en el régimen N(r+)
es inferior al segundo umbral,
- se autoriza el paso de la relación corriente r
a la relación superior r+, si la magnitud representativa del
esfuerzo que puede ser facilitado por el grupo motopropulsor en el
régimen N(r+) es superior al citado segundo umbral.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque las citadas potencias
que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor en el régimen
corriente N(r) y en el régimen N(r+) son las potencias
máximas que pueden ser facilitadas por el grupo motopropulsor en los
regímenes considerados.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la magnitud
representativa de las potencias tenidas en cuenta para la
determinación de los umbrales y de las potencias que pueden ser
facilitadas por el grupo motopropulsor se elige entre la potencia,
el par, o la fuerza longitudinal.
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque el primer umbral
(NMIN-) y el segundo umbral (NMIN+) se expresan en forma de
regímenes del motor, por medio de una modelación que permite
establecer una correspondencia entre las potencias representadas
por los citados primero y segundo umbrales, y los regímenes del
motor correspondientes, siendo la citada modelación la de una curva
característica del grupo motopropulsor que da la evolución de una
magnitud representativa de la potencia máxima que puede ser
facilitada por el citado grupo motopropulsor, en función del régimen
del motor,
- se manda un acortamiento de la relación de
desmultiplicación de la transmisión si el régimen del motor
corriente N(r) es inferior al citado primer umbral
(NMIN-),
- se inhibe el alargamiento de la relación de
transmisión si el régimen del motor N(r+) es inferior al
citado segundo umbral (NMIN+),
- se autoriza el paso de la relación corriente r
a la relación superior r+ si el régimen del motor N(r+) es
superior al citado segundo umbral (NMIN+).
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el cálculo del
esfuerzo resistente ejercido sobre el vehículo, que permite
determinar la potencia mínima (PRES) que debe ser facilitada por el
grupo motopropulsor para mantener una consigna de velocidad,
comprende una etapa de cálculo del esfuerzo corriente facilitado por
el grupo motopropulsor (PGMP), de la masa del vehículo (MV) y de su
aceleración
(\gamma).
(\gamma).
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque la masa del vehículo
(MV) se determina por una estimación dinámica de la masa del
vehículo.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, durante las
fases de frenado, el cálculo del esfuerzo resistente comprende una
etapa en la cual se determina el valor del esfuerzo producido por
el sistema de frenado, obteniéndose el citado valor por una
información representativa de la presión de frenado y un modelo que
establece una correspondencia entre la citada presión y el citado
esfuerzo de frenado.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, durante las
fases de frenado, se suspende el cálculo del esfuerzo
resistente.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los márgenes
\DeltaP+ y \DeltaP- se determinan teniendo en cuenta la relación
de desmultiplicación de la transmisión en curso (r), y/o de una
magnitud representativa del esfuerzo resistente.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el margen
\DeltaP- es igual a cero, y el margen \DeltaP+ se elige
constante y estrictamente positivo.
11. Vehículo equipado con una transmisión
automática de relaciones escalonadas o de variación continua, que
comprende medios de elección automática de la relación de
desmultiplicación de la transmisión, y medios de gobierno para
supervisar los citados medios de elección automática, permitiendo,
especialmente, los citados medios de gobierno inhibir/autorizar un
alargamiento de la relación de desmultiplicación o activar un
acortamiento de la relación de desmultiplicación,
caracterizado porque la elección de la relación de
desmultiplicación de la citada transmisión se controla por un
procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Vehículo de acuerdo con la reivindicación
11, caracterizado porque comprende un sistema automático de
regulación/limitación de la velocidad.
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