ES2201591T3 - Sistema de control de cambio de engranaje segun el estilo de conduccion en un vehiculo automovil provisto con engranajes servoasistidos. - Google Patents

Sistema de control de cambio de engranaje segun el estilo de conduccion en un vehiculo automovil provisto con engranajes servoasistidos.

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ES2201591T3 ES99107256T ES99107256T ES2201591T3 ES 2201591 T3 ES2201591 T3 ES 2201591T3 ES 99107256 T ES99107256 T ES 99107256T ES 99107256 T ES99107256 T ES 99107256T ES 2201591 T3 ES2201591 T3 ES 2201591T3
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Abstract

EL SISTEMA (1) INCLUYE UNA MEMORIA (8) EN LA QUE SE ALMACENAN CURVAS (A, B) QUE DEFINEN LAS CONDICIONES PARA CADA CAMBIO DE MARCHA, QUE CORRESPONDEN AL MENOS A DOS ESTILOS DE REFERENCIA DE CONDUCCION, UNOS SENSORES (S1 - S6) PARA LOS PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO DEL VEHICULO DEL MOTOR, Y UNOS SEGUNDOS DISPOSITIVOS DE PROCESO (5, 6, 7) REGULADOS A FIN DE CALCULAR EL VALOR DE UN PRIMER INDICE (I M ) QUE IDENTIFICA EL TIPO DE CONDUCCION DEL VEHICULO DE MOTOR Y, RESPECTIVAMENTE, EL VALOR DE UN SEGUNDO INDICE (I S ) QUE DEFINE LA MANERA O ESTILO DE CONDUCIR DEL CONDUCTOR, ASI COMO UNA UNIDAD DE PROCESO Y CONTROL (ECU). ESTA UNIDAD (ECU) SE AJUSTA DE MANERA QUE EJECUTE UN PROCEDIMIENTO DE APRENDIZAJE, EN EL QUE ADQUIERE Y MEMORIA EL VALOR DEL SEGUNDO INDICE (I S ), CORRESPONDIENTE A LA MANERA O ESTILO DE CONDUCIR DEL CONDUCTOR DURANTE UN ENSAYO DE CONDUCCION CON CONTROL MANUAL DE LOS CAMBIOS, Y GENERA Y MEMORIZA MAPAS DE CURVAS MODIFICADAS (C), QUE DEFINEN LAS CONDICIONES PARA LOS CAMBIOS DE MARCHA, SEGUN EL ESTILO PERSONALIZADO DE CONDUCIR DE ENTRE LOS CITADOS METODOS DE REFERENCIA Y UN PROCEDIMIENTO AUTOMATICO DE CONTROL EN EL QUE CONTROLA LOS ACCIONADORES (3, 4) A FIN DE EFECTUAR AUTOMATICAMENTE EL CAMBIO DE MARCHA DE ACUERDO CON LAS CURVAS MODIFICADAS (C) GENERADAS DURANTE EL PROCEDIMIENTO DE APRENDIZAJE.

Description

Sistema de control de cambios de engranaje según el estilo de conducción en un vehículo automóvil provisto con engranajes servoasistidos.
La presente descripción se refiere a un sistema para controlar los cambios de engranaje en un vehículo automóvil que tiene un motor de combustión interna con un mecanismo servoasistido de engranajes de relación definida controlado manualmente, y un embrague automático, controlado mediante unos medios actuadores primero y segundo, respectivamente, bajo control eléctrico.
Se han desarrollado de forma relativamente reciente vehículos automóviles que tienen relaciones de engranaje definidas (como los engranajes convencionales) con control manual servoasistido. En estos vehículos automóviles, el cambio de engranaje es controlado manualmente por el conductor que acciona los miembros adecuados para este fin tales como una palanca o botón pulsador o similar en asociación con los cuales existen sensores que proporcionan información a una unidad de control sobre el cambio de engranaje o de relación que el conductor desea llevar a cabo. La unidad de control impulsa entonces adecuadamente los actuadores controlados eléctricamente asociados a los engranajes para seleccionar la relación de engranajes deseada. En algunos sistemas, el engranaje y liberación del embrague que controla el acoplamiento del motor a la trasmisión se controla automáticamente mediante la unidad que controla los engranajes servoasisitidos, y se elimina el pedal convencional para controlar el engranaje.
El documento WO 97/29307 A describe las características del preámbulo de la reivindicación 1.
El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema para controlar los cambios de engranaje en un vehículo automóvil provisto de relaciones de engranajes definidas bajo control manual servoasistido y un embrague automático asociado, sistema que permite que los cambios de engranaje sean controlados de una manera completamente automática y personalizada basándose en los hábitos de conducción de un usuario concreto.
Este y otros objetos se consiguen de acuerdo con la invención mediante un sistema cuyas características esenciales están definidas en la reivindicación 1 adjunta.
Otras características específicas del sistema de acuerdo con la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.
Características y ventajas adicionales de la presente invención quedarán claras a partir de la siguiente descripción detallada, dada a modo de ejemplo no limitativo y con referencia a las figuras adjuntas en las que:
la figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de control de acuerdo con la invención;
las figuras 2 y 3 son dos gráficos que muestran la relación entre las cantidades o parámetros controlados en el sistema de acuerdo con la invención con objeto de identificar el tipo de conducción o viaje para el que se emplea el vehículo automóvil; y
la figura 4 es un gráfico que muestra la forma de la curva que define las condiciones para el cambio de engranajes de acuerdo con los diferentes estilos de conducción.
En la figura 1, la referencia numérica 1 generalmente indica un sistema de control de acuerdo con la invención. El sistema incluye una pluralidad de sensores eléctricos S1-S6 conectados a una sección de proceso y control generalmente indicada como 2.
Esta sección 2 de proceso y control está conectada a los actuadores 3 de un mecanismo de engranajes de relación definida que tiene un control manual servoasistido de un tipo conocido, por lo cual no se muestra. Los actuadores 3 pueden ser electromagnéticos, electrohidráulicos, electroneumáticos o cualquier otro tipo de actuador.
La sección 2 de proceso y control del sistema 1 de control está también conectada a un actuador adicional 4 controlado eléctricamente asociado al embrague (no mostrado) que controla el acoplamiento entre el motor de combustión interna y la trasmisión del vehículo automóvil.
En una disposición preferida, pero no limitativa, el sistema 1 de control tiene los siguientes sensores:
- un sensor S1 que proporciona señales que indican la velocidad del vehículo;
- un sensor S2 que proporciona señales que tienen dos estados que indican si los frenos del vehículo automóvil están activados o no; el sensor S2 puede estar constituido por un simple conmutador asociado al pedal de control del freno;
- un sensor S3 que proporciona señales eléctricas que indican el ángulo de rotación del volante de dirección o, alternativamente, la aceleración transversal a_{y} del vehículo automóvil;
- un sensor S4 que proporciona señales que indican la posición del pedal acelerador;
- un sensor S5 que proporciona señales que indican la velocidad de rotación , o el número de revoluciones del motor de combustión interna del vehículo automóvil; y
- un dispositivo sensor S6 que proporciona señales eléctricas que indican la relación de engranaje seleccionada por el conductor a través del miembro o miembros de control manual del cambio de engranajes servoasistido.
Todos los sensores descritos anteriormente son bien conocidos y por tanto no se describirán adicionalmente.
La sección 2 de proceso y control del sistema 1 de control incluye una unidad 5 para recoger y procesar las señales de salida de los sensores S1-S6. Esta unidad se configura de una forma conocida para calcular, basándose en la información proporcionada por los sensores, el valor de ciertas cantidades o parámetros que se utilizan entonces para el control automático personalizado del cambio de engranajes servoasistido.
En una disposición preferida, pero no limitativa, la unidad 5 se configura para calcular las siguientes cantidades:
-
la velocidad media \upbar{V} del vehículo automóvil;
-
la velocidad media de rotación (el número de revoluciones) \upbar{n} del motor;
-
el valor medio del módulo de la derivada temporal de la posición del pedal acelerador;
-
el tiempo medio \upbar{t}_{b} durante el que se accionan los frenos por kilómetro recorrido por el vehículo automóvil;
-
la aceleración transversal media \upbar{a}_{y} del vehículo automóvil;
-
el número de cambio de engranajes por kilómetro recorrido por el vehículo automóvil;
-
el número de veces por kilómetro que se accionan los frenos;
-
la velocidad máxima del vehículo automóvil;
-
el número medio de revoluciones del motor por cada cambio de cambio de engranaje;
-
la distancia recorrida por el vehículo automóvil.
La salida de la unidad 5 de recogida y proceso se conecta a dos bloques 6 y 7 de proceso formados, por ejemplo, como bloques de lógica "confusa".
El bloque 6 de proceso está dispuesto para determinar, o bien para estimar, de forma predeterminada el valor de un primer índice predefinido I_{M} que identifica el tipo de conducción o viaje del vehículo automóvil de entre una pluralidad de tipos definidos de viajes o desplazamientos. El tipo de conducción o viaje puede ser, por ejemplo, el siguiente:
- conducción por ciudad;
- conducción por montaña/cuesta;
- conducción fuera de ciudad.
El bloque 6 de proceso determina el valor del índice I_{M} basándose en el valor de las cantidades o parámetros proporcionados por la unidad 5 de recogida y proceso.
En una primera disposición, el bloque 6 de proceso se configura para determinar el valor del índice I_{M} basándose en el valor medio \upbar{V} de la velocidad del vehículo automóvil y el tiempo medio \upbar{t}_{b} de actuación del freno. La figura 2 muestra un gráfico en el que, en el plano \upbar{t}_{B}, V muestra tres "nubes" de puntos obtenidos experimentalmente con un vehículo automóvil dado durante ensayos de conducción en la ciudad, en cuestas/montañas y, respectivamente, en carreteras fuera de ciudad. Se puede ver que las tres nubes de puntos están claramente separadas de modo que, basándose en la información de la velocidad media \upbar{V} del vehículo automóvil y el tiempo medio \upbar{t}_{b} de actuación del freno del vehículo automóvil, es fácil determinar el tipo de conducción del vehículo automóvil en cualquier instante de tiempo.
La figura 3 es un diagrama similar a la figura 2, y muestra, en el plano \upbar{V} (la velocidad media del vehículo automóvil), \upbar{a}_{y} (la aceleración transversal media del vehículo automóvil),los valores detectados para un vehículo automóvil durante ensayos de conducción en ciudad, en cuestas/ montañas y en carreteras fuera de ciudad. La separación de las "nubes" de puntos para los tres tipos conducción es, en el caso de la figura 3, incluso más clara que en el gráfico de la figura 2.
Por lo cual, en una segunda disposición, el bloque 6 de proceso puede configurarse para detectar el estilo de conducción del vehículo automóvil basándose en el análisis de los valores medios de la velocidad y la aceleración transversal del vehículo automóvil.
Las dos formas de detectar el tipo de conducción del vehículo automóvil se pueden integrar o combinar entre sí para una determinación más precisa y fiable.
Por consiguiente, con objeto de reconocer el tipo de conducción del vehículo automóvil, se pueden monitorizar y evaluar parámetros adicionales además de aquellos parámetros principales descritos
anteriormente.
El bloque 6 de proceso se configura para generar un señal que indica el valor del índice I_{M} que toma diferentes valores dependiendo del tipo de conducción o viaje del vehículo automóvil.
La salida del bloque 6 de proceso está conectada a una entrada del bloque 7 de proceso y a una entrada de una unidad de ECU de proceso y control.
El bloque 7 de proceso recibe señales/información desde la unidad 5 de recogida y proceso que indica varias cantidades y/o parámetros, con base a los cuales el bloque calcula o estima de una forma predeterminada el valor de un segundo índice I_{s} que determina la manera o estilo de conducción del conductor de entre una pluralidad de maneras o estilos predefinidos.
Las diferentes maneras o estilos de conducción de un conductor se pueden definir, por ejemplo, a partir de la correlación entre los valores medios del número de revoluciones n del motor del vehículo y del módulo o valor absoluto de la derivada temporal de la posición del pedal acelerador (o cualquier otra cantidad equivalente que indica el momento angular solicitado por el conductor). Dependiendo de los valores medios de dichas cantidades y del correspondiente valor del índice I_{M}, se pueden distinguir una pluralidad de maneras o estilos de conducción, tales como conducción "económica" con bajo consumo de combustible, conducción "deportiva" que requiere una alta velocidad/aceleración del vehículo automóvil, y una o varias maneras o estilos intermedios de conducción.
El bloque 7 de proceso da salida a una señal que indica el valor del índice I_{s} calculado de acuerdo con criterios predeterminados basándose en los valores de los parámetros monitorizados. En relación a estos últimos, también vale la pena observar que además de los parámetros analizados, se pueden monitorizar y evaluar parámetros adicionales para una determinación más precisa de la manera o estilo de conducción.
Se conecta una memoria 8 a la unidad ECU de proceso y control, memoria que almacena curvas caracterizadoras de datos que definen las condiciones para los cambios de engranaje correspondientes a al menos dos estilos de conducción de referencia.
Por medio de un ejemplo, la figura 4 ilustra las curvas A y B que, en el plano T% (momento angular producido por el motor, como un porcentaje), V (la velocidad del vehículo automóvil), define las condiciones para el cambio del segundo al tercer engranaje de acuerdo con una manera de conducción destinada a minimizar el consumo de combustible (curva A) y, respectivamente, una manera de conducir destinada a obtener el mayor rendimiento posible (curva B). Las curvas de referencia A y B correspondientes a todos los cambios de engranaje posibles se almacenan en la memoria 8.
También se pueden "trazar mapas" de curvas intermedias adicionales entre las curvas A y B para cada cambio de engranajes en la memoria 8, correspondientes a otras maneras o estilos de conducción de referencia predeterminados.
La salida de la unidad ECU de proceso y control se conecta a los actuadores 3 asociados al mecanismo de engranajes y al actuador 4 asociado al embrague.
La unidad ECU se selecciona selectivamente de forma predeterminada para activar un procedimiento de aprendizaje y un procedimiento de control automático.
El procedimiento de aprendizaje se puede activar, por ejemplo, por medio de un selector 9 conectado a la unidad ECU.
En el procedimiento de aprendizaje, la unidad ECU de proceso y control activa la unidad 5 de recogida y proceso y los bloques asociados 6 y 7 de proceso, y recoge y almacena el valor del índice I_{s} que indica la manera o estilo de conducción del conductor durante un ensayo de conducción en el cual los cambios de engranaje se controlan manualmente por el conductor. Una vez que se ha adquirido el valor del índice I_{s} de estilo, la unidad ECU de proceso y control genera durante el proceso de aprendizaje, utilizando un método predeterminado de interpolación y dependiendo del valor adquirido del índice I_{s}, mapas de curvas modificadas, que definen las condiciones para activar los cambios de engranaje para un estilo personalizado de conducción en algún punto entre los estilos de referencia correspondientes a las curvas A y B almacenadas en la memoria 8.
Por medio de un ejemplo, sobre la base de un valor dado para el índice I_{s}, para el cambio del segundo al tercer engranaje la unidad ECU define una curva modificada ("personalizada") indicada como C en la figura 4, interpolando a partir de las curvas A y B de la misma figura.
Las curvas modificadas C que definen las condiciones para los cambios de engranaje de acuerdo con el estilo personalizado de conducción se almacenan de modo que se pueden usar en ocasiones subsiguientes cuando está activo el procedimiento de control automático.
En el procedimiento de control automático, la unidad ECU controla los actuadores 3 y 4 para cambiar el engranaje automáticamente basándose en las curvas modificadas C generadas durante el proceso de aprendizaje.
Cuando el sistema 1 actúa en el modo de control automático, el conductor del vehículo automóvil ya no acciona la palanca u otros miembros de control manual para cambiar el engranaje, siendo los cambios de engranaje controlados de forma completamente automática por la unidad ECU del sistema, como se describió anteriormente.
Ventajosa, aunque no necesariamente, la unidad ECU puede corregir o alterar durante el procedimiento de control automático las curvas modificadas C generadas durante la etapa de aprendizaje, estando dichas alteraciones basadas en el valor actualmente estimado del índice I_{M} que indica el estilo de conducción del vehículo automóvil en ese momento.
Una unidad interfaz 10 de lectura/escritura puede estar ventajosamente conectada a la unidad ECU de proceso y control, unidad 10 que escribe sobre un soporte 11 de memoria portátil no volátil, tal como una tarjeta magnética, datos que identifican el tipo personalizado de conducción definido durante el procedimiento de aprendizaje anteriormente mencionado, siendo estos datos de identificación cargados subsiguientemente desde el soporte 11 de memoria con objeto de activar el estilo personalizado de conducción durante el procedimiento de control automático.
El sistema se puede configurar para permitir la escritura/lectura desde/sobre el soporte 11 de memoria de datos de identificación para una pluralidad de estilos personalizados de conducción definidos durante varios procedimientos de aprendizaje llevados a cabo mientras el vehículo es conducido por un conductor diferente, por ejemplo, una persona distinta de la familia o cualquier otra susceptible de usar el vehículo automóvil.
Naturalmente, manteniendo igual el principio de la invención, se pueden variar ampliamente las realizaciones y detalles de fabricación con respecto a los descritos e ilustrados enteramente a modo de ejemplo no limitativo, sin alejarse por ello del alcance de la invención según se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

1.Un sistema (1) para controlar cambios de engranaje en un vehículo automóvil provisto de un motor de combustión interna y que tiene engranajes de relación definida bajo control manual servoasistido y un embrague automático, respectivamente controlados por unos medios actuadores (3;4) primero y segundo controlados eléctricamente; que comprenden:
-
medios (8) de memoria en los que las curvas (A,B) se trazan en correspondencia con al menos dos estilos de conducción de referencia, cuyas curvas definen las condiciones para cada cambio de engranaje;
-
una pluralidad de sensores (S1-S6) que proporcionan señales eléctricas que indican los valores o estados de una pluralidad de parámetros de operación del vehículo automóvil;
-
primeros medios (5,6) de proceso conectados a al menos algunos de dichos sensores (S1-S6) y configurados para estimar de acuerdo con métodos predeterminados el valor de un primer índice predefinido (I_{M}) que identifica el tipo de conducción o de viaje del vehículo automóvil de entre una pluralidad de tipos de viaje o desplazamiento predefinidos;
-
segundos medios (5,7) de proceso conectados al menos a algunos de dichos sensores (S1-S6) y a dichos primeros medios (5,6) de proceso y configurados para estimar de acuerdo con métodos predeterminados, dependiendo de las señales emitidas desde dichos sensores y del valor estimado del primer índice (I_{M}), el valor de un segundo índice predefinido (I_{s}) que identifica la manera o estilo de conducción del conductor de entre una pluralidad de maneras o estilos de conducción; y
-
una unidad (ECU) de proceso y control conectada a dichos primeros y segundos medios (5,6; 5,7) de proceso, a dichos medios (8) de memoria y a los medios actuadores (3,4) asociados a los engranajes y al embrague; estando el sistema (1) caracterizado porque la unidad (ECU) de proceso y control está configurada para ejecutar:
-
un procedimiento de aprendizaje en el que por medio de los primeros y segundos medios (5,6; 5,7) de proceso se adquiere y almacena el valor de dicho segundo índice (I_{s}) correspondiente a la manera o estilo de conducción del conductor durante un ensayo de conducción con cambio manual de engranajes, y utilizando métodos predefinidos de interpolación basados en dicho valor del segundo índice (I_{s}), se generan mapas de las curvas modificadas (C) que definen las condiciones para los cambios de engranaje de acuerdo con un estilo personalizado de conducción en algún punto entre dichos estilos de referencia, y se almacenan dichos mapas de las curvas modificadas; y
-
un procedimiento de control automático en el cual dichos medios actuadores (3,4) primero y segundo se controlan de modo que efectúen automáticamente los cambios de engranaje con base a las curvas modificadas (C) generadas en el procedimiento de aprendizaje.
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante dicho procedimiento de control automático la unidad (ECU) de proceso y control electrónico se configura para controlar los cambios de engranaje con base a dichas curvas modificadas (C) que se alteran dependiendo del valor instantáneo estimado del primer índice (I_{M}) anteriormente mencionado.
3. Un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dichos sensores incluyen
un sensor (S1) para la velocidad del vehículo automóvil,
un sensor (S2) para detectar el accionamiento de los frenos del vehículo automóvil,
y porque dichos primeros medios (5,6) de proceso se configuran para calcular, basándose en las señales proporcionadas por los sensores (S1, S2) descritos anteriormente, el valor medio de la velocidad del vehículo automóvil (\upbar{V}) y el valor medio del tiempo total (\upbar{t}_{b})de accionamiento del freno, y para estimar el valor del primer índice (I_{M}) anteriormente mencionado junto con dichos valores medios calculados (\upbar{V}, \upbar{t}_{b}).
4. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque dichos sensores incluyen
un sensor (S1) para detectar la velocidad del vehículo automóvil y un sensor (S3) para detectar el ángulo del volante de dirección, conectados a dichos primeros medios (5,6) de proceso, que están configurados para calcular los valores medios de la velocidad (V) y la aceleración transversal (ay) del vehículo automóvil, y para estimar el valor del primer índice (I_{m}) anteriormente mencionado como una función de dichos valores medios calculados (V, a_{y}).
5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, caracterizado porque dichos sensores incluyen adicionalmente
un sensor (S6) para el engranaje o relación seleccionada por el conductor, y un sensor (S5) para detectar la velocidad de rotación del motor del vehículo automóvil, que están conectados a dichos segundos medios (5,7) de proceso que están configurados para calcular el valor medio de la velocidad de rotación del motor y el valor medio del módulo de la derivada temporal de la velocidad de rotación del motor, y estimar el valor de dicho segundo índice (I_{s}) basándose en el valor adquirido de dicho primer índice (I_{M}), a los citados engranajes engranados por el conductor, y el valor medio de la velocidad de rotación y en el módulo de la derivada de dicha velocidad de rotación del motor.
6. Un sistema de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque se trazan mapas de al menos el primer y segundo grupo de curvas (A; B) en los medios (8) de memoria anteriormente mencionados, curvas que definen las condiciones para efectuar los cambios de engranaje de acuerdo con los estilos de referencia de conducción primero y, respectivamente, segundo correspondientes a un bajo consumo de combustible y, respectivamente, al máximo rendimiento del vehículo automóvil.
7. Un sistema de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque se almacenan las curvas en dichos medios (8) de memoria que definen las condiciones para efectuar los cambios de engranaje y que correlacionan el momento angular (T) requerido por el motor como una función de la velocidad (V) del vehículo automóvil.
8. Un sistema de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque adicionalmente incluye una unidad interfaz (10) que transcribe a un soporte (11) de memoria portátil no volátil datos de identificación de al menos un estilo personalizado de conducción definido en el procedimiento de aprendizaje anteriormente mencionado, y que adquiere dichos datos de identificación de este soporte (11) de memoria con objeto de llevar a cabo dicho estilo de conducción personalizado durante el procedimiento de conducción automático.
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