3. 1. Campo da invenção
A presente invenção refere-se a um método para carregar permanentemente dados de calibração em uma memória
flash para controle eletrônico de um motor. Mais especificamente, a presente invenção permite ao usuário avaliar
imediatamente o desempenho do motor quando novos dados de calibração foram carregados em uma unidade de
controle eletrônico do motor. Além disso, o método fornece um meio permanente de armazenar os novos dados de
calibração da RAM na memória flash, monitorando os sinais de entrada no nível do veículo.
2. Descrição da arte relacionada
Os motores modernos de combustível injetado são controlados por uma unidade de controle eletrônico (ECU). A
ECU é um computador que executa um programa que controla várias saídas do motor em resposta aos sinais de
entrada no nível do veículo. A ECU contém um microcontrolador que compreende ainda uma memória e uma
pluralidade de pinos de entrada ou saída. A memória é colocada externa ou interna ao microcontrolador. A memória é
conectada ao microcontrolador através de barramentos de endereço ou dados, onde os dados são comunicados entre o
microcontrolador e a memória. O número de pinos de entrada ou saída localizados na ECU depende da linha do
veículo ou do tipo de motor envolvido. Os pinos de entrada e saída são conectados a vários componentes principais
relacionados à operação do motor e são compostos por sinais analógicos ou digitais.
O principal programa de controle de software ou código executável é armazenado em um dispositivo de memória
fixo e geralmente consiste em um dos seguintes tipos; uma memória somente leitura programável apagável por UV
(EPROM), uma memória somente leitura (ROM), uma memória programável somente leitura (EEPROM) apagável
eletricamente e, mais recentemente, o uso de uma memória flash. Os dispositivos de memória fixa são não voláteis, o
que significa que os dados armazenados não são perdidos quando a energia é removida da ECU. Dependendo do tipo
de memória fixa usado, um dispositivo de memória fixo pode ser reprogramado para aceitar um novo programa de
controle de software. Um local de memória temporário, como uma memória de acesso aleatório (RAM), é usado para
armazenar variáveis dinâmicas e para executar cálculos. A RAM é volátil, o que significa que perde seus dados
quando a energia é removida da ECU do motor.
A tendência anterior nos projetos da ECU era usar EEPROMs para armazenar dados de calibração do motor. Os
dados de calibração são compostos de dados usados para controlar emissões, desempenho do motor, dirigibilidade e
consumo de combustível. A EEPROM foi preferida porque poderia ser apagada e reprogramada em bytes muitas
vezes. Se uma única calibração precisar ser alterada, ela poderá ser apagada e reprogramada sem apagar e
reprogramar toda a memória.
Normalmente, ao apagar e reprogramar a EEPROM, o principal programa de controle de software executa uma sub-
rotina localizada dentro do programa que apaga o conteúdo da EEPROM em um loop de segundo plano enquanto o
mecanismo está em execução. Enquanto no modo de reprogramação, o acesso à EEPROM era proibido, como
resultado, um usuário que reprogramasse a EEPROM teria que aguardar o término do procedimento de
reprogramação. Depois que o procedimento de reprogramação foi concluído, o principal programa de controle de
software teve permissão para acessar a EEPROM novamente e só então o usuário pôde avaliar o impacto dos novos
dados de calibração em relação à funcionalidade do motor. O problema de apagar e reprogramar a EEPROM era que
o processo fica lento e aumenta o tempo de desenvolvimento. Além disso, os custos de uso de EEPROM estavam se
tornando proibitivos quando comparados aos custos mais baratos associados ao uso de memória flash. Com a
memória flash, o recurso de armazenamento de memória aumenta consideravelmente. Não é mais inédito para um
programador encontrar um microcontrolador com uma memória flash que permite o armazenamento de dados acima
de oito megabytes. Da mesma forma, a RAM empacotada com microcontroladores equipados com memória flash
permitirá o armazenamento de dados de até vários kilobytes de dados, se necessário.
Embora o uso de memória flash nas ECUs do mecanismo ofereça benefícios comerciais, além do aumento da
capacidade de armazenamento de dados, existem algumas desvantagens. O problema da memória flash,
4. principalmente da memória flash externa ao microcontrolador, é que um único valor localizado nos dados de
calibração não pode ser apagado e reprogramado um byte de cada vez. Se a memória flash for usada, todo o setor da
memória deverá ser apagado e depois reprogramado. Como resultado, um usuário precisaria aguardar a conclusão da
operação de apagar / reprogramar. Esse atraso impede que o usuário avalie imediatamente o desempenho do motor
quando novas alterações são feitas nos dados de calibração.
O objetivo da presente invenção é capitalizar os benefícios associados ao uso de memória flash nas ECUs do motor e
também fornecer ao usuário a capacidade de avaliar imediatamente o desempenho do motor quando um novo dado
de calibração tiver sido baixado em uma ECU.
BREVE RESUMO DA INVENÇÃO E VANTAGENS
O objetivo da presente invenção é permitir que um usuário avalie instantaneamente o desempenho do motor quando
novos dados de calibração forem
Rua Prudência Do Amaral, n 80 - Barra da Tijuca
Rio de Janeiro - RJ, CEP 22620-240
-23.011059, -43.320775
Convencionalmente, um aparelho de controle do tipo mencionado acima foi divulgado p. na publicação japonesa de
patente aberta (Kokai) No. 2001-154704. O aparelho de controle inclui meios de detecção para detectar uma saída de
um objeto controlado (isto é, sistema controlado) e, em seguida, emitir o resultado da detecção como um sinal de
detecção de uma quantidade analógica, meios de cálculo de entradas de referência para calcular uma entrada de
5. referência como um desvio da sinal de detecção de um valor alvo da quantidade analógica de entrada de um sistema
host, meios de conversão para converter a entrada de referência calculada em um sinal digital de 1 bit usando um
algoritmo de modulação ΔΣ e meios de compensação para realizar a compensação do sinal digital de 1 bit entregue a
partir dos meios de conversão e entrada do sinal resultante como uma entrada de controle para o objeto controlado
(ver FIG. 6 da publicação acima mencionada).
Neste aparelho de controle, a entrada de referência (quantidade analógica) como desvio do sinal de detecção do valor
alvo é calculada pelos meios de cálculo da entrada de referência e convertida no sinal digital de 1 bit pelos meios de
conversão e, em seguida, a O sinal digital de 1 bit é compensado pelos meios de compensação, seguido de entrada no
objeto controlado como entrada de controle. No processo acima, a entrada de controle com uma fase oposta à entrada
de referência é gerada de modo a cancelar o desvio da saída do objeto controlado, do valor alvo e entrada no objeto
controlado. A saída do objeto controlado é, portanto, controlada por feedback, de modo que converja para o valor
alvo.
Além disso, no algoritmo de modulação ΔΣ, a integral de um desvio de entrada, ou seja, um desvio de uma saída de
modulação do algoritmo de modulação ΔΣ da entrada de referência para o algoritmo de modulação ΔΣ é calculada e
quantizada, e o valor quantificado do desvio de entrada é saída como a saída de modulação. Mais especificamente, a
saída de modulação é calculada como um valor de 1 quando a integral do desvio de entrada for igual ou maior que 0
e como um valor de -1 quando a mesma for menor que 0.
De acordo com o aparelho de controle acima, dependendo das características do objeto controlado, o valor absoluto
da entrada de referência às vezes se torna maior que o valor absoluto da saída de modulação. Nesse caso, o valor
absoluto da integral do desvio de entrada é excessivamente aumentado. Se o valor absoluto da integral do desvio de
entrada for excessivamente aumentado, mesmo que o sinal do desvio de entrada seja invertido devido à inversão do
sinal (mais ou menos) da entrada de referência, o sinal da saída de modulação é mantido sem inversão até que o valor
absoluto da integral aumentada seja suficientemente reduzido. Em outras palavras, ocorre um tempo morto entre a
inversão do sinal da entrada de referência e a inversão do sinal de saída de modulação, o que diminui a convergência
da saída do objeto controlado para o valor alvo, levando à degradabilidade da controlabilidade. Além disso, em um
caso em que o algoritmo de modulação ΣΔ é usado no lugar do algoritmo de modulação ΔΣ, quando o valor absoluto
da entrada de referência se torna maior que o valor absoluto da saída de modulação, o valor absoluto da integral da
entrada de referência se torna maior que o valor absoluto da integral da saída de modulação, que causa
excessivamente a diferença ou desvio entre a integral da entrada de referência e a integral da saída de modulação.
Portanto, mesmo que o sinal da entrada de referência seja invertido, o sinal do desvio, ou seja, o sinal da saída de
modulação é mantido sem inversão até que o valor absoluto da integral da entrada de referência se torne menor que o
valor absoluto da integral da saída de modulação. Isso levanta o mesmo problema descrito acima.
SUMARIO DA INVENÇÃO
É um objetivo da invenção fornecer um aparelho de controle, um método de controle, uma unidade de controle e uma
unidade de controle do motor, capazes de controlar um objeto controlado usando um algoritmo de modulação ΔΣ e
um algoritmo de modulação ΔΔ, com tempo morto reduzido na inversão de sinal entre a entrada e a saída do
algoritmo de modulação, alcançando assim uma convergência aprimorada da saída do objeto controlado para um
valor alvo e melhor controlabilidade.
Para atingir o objetivo acima, em um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho de controle
compreendendo:
meios de cálculo da entrada de referência para calcular uma entrada de referência;
meios de cálculo do valor limite para calcular um valor limite para limitar a entrada de referência;
meios de cálculo da saída de modulação para introduzir o valor limite calculado em um algoritmo de modulação ΔΣ e
um algoritmo de modulação ΔΔ, calculando assim uma saída de modulação como um