ES2232704T3 - Metodo y sistema para controlar la velocidad de crucero de un vehiculo. - Google Patents
Metodo y sistema para controlar la velocidad de crucero de un vehiculo.Info
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Abstract
Método para controlar la velocidad de crucero de un vehículo de motor, en particular un vehículo de motor industrial pesado, comprendiendo dicho método las etapas siguientes: - ajustar una velocidad de crucero deseada para el vehículo de motor; - gestionar el movimiento longitudinal del vehículo de motor con el fin de alcanzar y/o mantener automáticamente la velocidad de crucero deseada; y - detectar o estimar la pendiente o perfil altimétrico de la carretera sobre la que se está desplazando el vehículo de motor; estando caracterizado el método porque comprende además las etapas siguientes: - detectar o estimar el peso del vehículo de motor; y - determinar, en función de la pendiente de la carretera detectada o estimada y del peso del vehículo de motor detectado o estimado, una estrategia de conducción de entre un estrategia de conducción en llano, una estrategia de conducción cuesta arriba y una estrategia de conducción cuesta abajo, incluyendo cada una de dichas estrategias la determinación, en función de dicha pendiente y dicho peso detectados o estimados, de una velocidad de crucero y una relación de transmisión consideradas óptimas, dando preferencia a la reducción del consumo de combustible para la conducción cuesta arriba y a la reducción del desgaste del sistema de frenado del vehículo de motor para la conducción cuesta abajo.
Description
Método y sistema para controlar la velocidad de
crucero de un vehículo.
La presente invención se refiere a un método y a
un sistema para controlar la velocidad de crucero de un vehículo de
motor, en particular un vehículo de motor industrial pesado, del
tipo indicado en el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 9.
Los sistemas del tipo mencionado, conocidos
genéricamente por el nombre de "control de crucero", permiten
al conductor de un vehículo de motor establecer una velocidad de
crucero dada, que se mantiene a continuación automáticamente. A este
fin, los sistemas de control de crucero de un tipo tradicional
comprenden normalmente:
- una interfaz de hombre/máquina, por ejemplo en
forma de un dispositivo de visualización, al que se asocian medios
de selección para permitir al conductor establecer una velocidad de
crucero deseada para el vehículo de motor; y
- un sistema de control electrónico, integrado
usualmente en la llamada unidad de control del motor, que gestiona
el funcionamiento del motor del vehículo de motor para mantener
automáticamente el ajuste de la velocidad de crucero.
El documento
US-A-6.076.036, que muestra las
características previstas en el preámbulo de las reivindicaciones 1
y 9, describe un control de crucero de vehículo en el que un control
de velocidad automático para un vehículo se basa en la utilización
del ajuste de velocidad, la velocidad real, la aceleración y el
cambio de la pendiente de la carretera para ajustar el flujo de
combustible para lograr un kilometraje de combustible mejorado. La
solución proporciona un sistema de sensores y un ordenador
programado que gestiona automáticamente el flujo de combustible al
motor cuando el vehículo se mueve en ráfagas de viento y a través de
transiciones de una pendiente de la carretera a otra. La señal de
flujo de combustible depende de qué cambio de pendiente de la
carretera y de qué aceleración se detecten.
La presente invención se basa en el
reconocimiento del hecho de que, sobre todo en el caso de vehículos
industriales pesados (tales como camiones, remolques de dos ejes y
similares), el mantenimiento de la velocidad de crucero ajustada
manualmente por el conductor se encuentra a veces en el origen de
altos niveles de consumo de combustible y elevado desgaste de los
miembros mecánicos principales del vehículo de motor, en particular
los del sistema de frenado.
Por tanto, el objetivo de la presente invención
es proporcionar un sistema de control de crucero capaz de determinar
y recomendar al conductor una estrategia de conducción considerada
óptima en la perspectiva de contener el consumo de combustión y el
desgaste del vehículo de motor.
El objetivo anterior y otros, que resultarán
evidentes a partir de lo que sigue, se alcanzan de acuerdo con la
presente invención mediante un método para controlar la velocidad de
crucero de un vehículo de motor, en particular un vehículo de motor
industrial pesado, que presenta las características especificadas en
la reivindicación 1 anexa, así como mediante un vehículo de motor
que comprende un sistema para controlar la velocidad de crucero del
mismo que presenta las características especificadas en la
reivindicación
9 anexa.
9 anexa.
Los objetivos, características y ventajas
adicionales de la presente invención se pondrán más claramente de
manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada y de los
dibujos anexos, que se proporcionan únicamente a título de ejemplo
explicativo y no limitativo y en los cuales:
- la figura 1 es un diagrama de bloques
simplificado de una posible implementación del sistema de control de
acuerdo con la presente invención;
- la figura 2 es un diagrama de flujo
simplificado de la lógica de control que supervisa el sistema de
acuerdo con la presente invención.
La idea que subyace a la presente invención es la
de mejorar la función para controlar la velocidad de crucero de un
vehículo de motor por medio de la identificación de una estrategia
de conducción o velocidad de recorrido consideradas óptimas en
función del perfil altimétrico de la carretera.
Dicha función se consigue, de acuerdo con la
presente invención, por medio del procesamiento de dos parámetros
principales, representados por el peso del vehículo de motor y por
la pendiente de la carretera.
En una posible realización de la invención, la
estimación del peso del vehículo de motor se lleva a cabo durante
los primeros instantes de funcionamiento por medio del procesamiento
de parámetros del motor y de señales que proceden de uno o más
subsistemas de control inteligentes del vehículo de motor, en
particular del sistema de control para gestionar el sistema de
frenado.
El valor identificado del peso del vehículo se
utiliza a continuación, sobre la base de las características
específicas del vehículo (par motor, velocidad, aceleración,
resistencia al avance), para estimar la pendiente de la
carretera.
Una vez que se han determinado los dos parámetros
antes mencionados, la lógica de control del sistema de acuerdo con
la invención lleva a cabo un cálculo automático de la estrategia de
conducción considerada óptima, que puede variar dependiendo del
perfil altimétrico de la carretera entre la gestión de la velocidad
de conducción en llano, la gestión de conducción cuesta arriba y la
gestión de conducción cuesta abajo, dando preferencia a la reducción
en el consumo de combustible para los tramos cuesta arriba y a la
reducción en el desgaste de los frenos para los tramos cuesta
abajo.
Cada una de las tres estrategias mencionadas se
caracteriza, en particular, por identificar la velocidad de
conducción y la relación de transmisión consideradas óptimas. Dicha
información puede transmitirse al conductor por medio de una
interfaz de hombre/máquina, o bien el sistema de control de acuerdo
con la invención se ocupará de modificar automáticamente, en el caso
de conducción cuesta arriba o cuesta abajo, la velocidad previamente
ajustada a mano por el conductor y, posiblemente, la relación de
transmisión que el conductor había elegido.
Ha de especificarse que la estimación o detección
de los dos parámetros principales que subyacen a la función que
conforma el objeto de la invención, es decir, el peso del vehículo y
la pendiente de la carretera, puede realizarse utilizando cualquier
técnica conocida.
Para este propósito, por ejemplo, puede ser
posible aprovechar cualesquiera subsistemas de control que puedan
estar ya presentes en el vehículo de motor, tales como, por ejemplo,
un sistema de freno electrónico (EBS), que, cuando está previsto,
calcula ya la información del peso del vehículo de motor y la
pendiente de la carretera para propósitos de optimización de la
eficiencia de frenado.
En cambio, en el caso en que tal información no
se detecte ya directamente por otros subsistemas de a bordo del
vehículo de motor, puede calcularse por la implementación de
algoritmos apropiados de estimación y reconstrucción, sobre la base
de la información en cualquier caso ya disponible para otros
propósitos (r.p.m. del motor, par motor, relación de transmisión
aplicada, velocidad actual, características específicas del
vehículo).
La figura 1 es una representación esquemática,
por medio de un diagrama de bloques simplificado, de una posible
arquitectura del sistema de control que conforma el objeto de la
presente invención.
En dicha figura, el número de referencia 1
designa, como un todo, el sistema de control de la velocidad de
crucero que conforma el objeto de la presente invención,
proporcionado, por ejemplo, por un microcontrolador electrónico al
que se asocia una memoria de tipo no volátil que contiene el
programa para controlar la función de control de crucero de acuerdo
con la invención.
El número de referencia 2 designa, como un todo,
una unidad de control de motor, de un tipo en sí conocido; el número
de referencia 3 designa un sistema para gestionar el cambio de
transmisión automático del vehículo de motor, una vez más de un tipo
en sí conocido; el número 4 designa un sistema para gestionar el
sistema de frenado del vehículo de motor, una vez más de un tipo en
sí conocido; finalmente, el número 5 designa una interfaz de
hombre/máquina que es también de un tipo esencialmente conocido, que
comprende medios de visualización y medios de selección para ajustar
una velocidad de crucero deseada del vehículo de motor.
Los diversos bloques 2-5 están
interconectados, de acuerdo con modalidades conocidas, al sistema de
control 1 de manera que suministren a este último la información
relativa a ciertas características de funcionamiento del vehículo a
motor; concretamente:
- la unidad de control 2 suministra al sistema 1
información que representa las r.p.m. GM del motor y el par motor
CA;
- el sistema de gestión 3 suministra al sistema 1
información que representa la relación de transmisión ya aplicada MI
y/o la relación de transmisión que está siendo aplicada CM;
- el sistema de gestión 4 suministra al sistema 1
la información relativa a la velocidad actual VV del vehículo de
motor.
Finalmente, por medio de la interfaz de
hombre/máquina 5, el sistema de control 1 es provisto de la
información relativa a la velocidad de recorrido deseada, ajustada
manualmente por el conductor a través de dicha interfaz 5.
La lógica de control del sistema 1, sobre la fase
de la información antes mencionada recibida de los bloques 2, 3 y 4,
determina el peso del vehículo de motor y el perfil altimétrico de
la carretera y, por tanto, identifica la estrategia de conducción o
la velocidad de conducción consideradas óptimas en función de dichos
dos parámetros.
En la realización preferida de la invención, el
sistema de control 1 es capaz de funcionar de acuerdo con al menos
dos modos diferentes que pueden ser seleccionados por el conductor,
es decir, la conducción recomendada y la conducción asistida. En el
caso de la conducción recomendada, el sistema 1 únicamente procesa
los datos de entrada y proporciona recomendaciones que se consideran
correctas para un uso más apropiado del control de crucero. Por
tanto, se recomienda al conductor del vehículo de motor, por medio
de la interfaz de hombre/máquina 5, al menos la velocidad de
conducción a ser ajustada VI y posiblemente la relación de
transmisión RC consideradas óptimas.
Por el contrario, en el caso de la conducción
asistida, el sistema 1 modifica automáticamente la velocidad VD
previamente ajustada por el conductor, actuando directamente sobre
los subsistemas inteligentes del vehículo, concretamente:
- sobre la unidad 2 de control del motor, a la
que el sistema 1 indicará el par motor requerido CR;
- sobre el sistema de gestión 3 para gestionar el
cambio de transmisión automático, al que el sistema 1 indicará la
relación de transmisión a ser aplicada MS; y
- sobre el sistema de gestión 4 para gestionar el
sistema de frenado, al que el sistema 1 indicará el grado de
deceleración DR posiblemente requerido para el vehículo de
motor.
Preferiblemente, en el caso del modo de
conducción asistida, el conductor será informado, por medio de la
interfaz de hombre/máquina 5, al menos con respecto a la velocidad
óptima VI, ajustada automáticamente por el sistema de control 1 en
el modo antes mencionado.
La figura 2 representa un diagrama de flujo
destinado a proporcionar una ilustración esquemática de una posible
lógica de control del sistema de acuerdo con la presente
invención.
En la figura anterior, el número de referencia
100 designa el bloque de inicio del programa, correspondiente, por
ejemplo, al encendido del motor del vehículo de motor. El control se
transfiere desde el bloque 100 al bloque 101 que es un bloque de
prueba que comprueba si la función de control de crucero ha sido
activada por el conductor. Si no lo ha sido (salida NO), el control
vuelve al bloque 100, mientras que si lo ha sido (salida SÍ), el
control se transfiere al bloque 102.
El bloque 102 es el bloque que representa la
detección de los parámetros de motor antes mencionados (r.p.m. del
motor y par motor), así como la información con respecto a la
relación de transmisión aplicada o que está siendo aplicada, la
velocidad actual del vehículo y la velocidad de control de crucero
ajustada manualmente por el usuario.
El control pasa del bloque 102 al bloque 103, que
representa el procesamiento de los parámetros y la información
previamente mencionados, con el objetivo de identificar el peso del
vehículo de motor.
El control pasa a continuación al bloque 104,
que, sobre la base del peso del vehículo identificado en el bloque
103 y las características específicas del vehículo (par motor,
velocidad, aceleración, resistencia al avance) determina el grado de
pendiente de la carretera.
El control pasa a continuación al bloque 105, que
es un bloque de prueba, con el objetivo de comprobar si el perfil
altimétrico de la carretera detectado en el bloque 104 corresponde a
la "conducción en llano". Si no es así (salida NO), el control
pasa al bloque 109, mientras que si lo es (salida SÍ), pasa al
bloque 106, con lo que la estrategia de conducción óptima para
conducir en llano se determina de acuerdo con la información sobre
el peso del vehículo y la pendiente de la carretera previamente
determinados.
El control pasa a continuación al bloque 107, que
es un bloque de prueba, el cual comprueba si el sistema de control
de crucero ha sido activado en el modo de conducción recomendada. Si
lo ha sido (salida SÍ), el control pasa al bloque 108 por medio del
cual se controla la visualización, en la interfaz de hombre/máquina
del sistema, de la velocidad recomendada a ser ajustada para el
sistema de control de crucero, así como la relación de transmisión a
ser ajustada. El control vuelve a continuación al bloque
inicial
100.
100.
Si el sistema del control de crucero no se ha
activado en el modo de conducción recomendada (salida NO del bloque
107), una circunstancia que indica el hecho de que el sistema ha
sido activado en el modo de conducción asistida, el control pasa al
bloque 112, por medio del cual el sistema modifica automáticamente
la velocidad y/o la relación de transmisión previamente ajustadas
por el conductor, actuando directamente sobre los diversos
subsistemas inteligentes del vehículo de motor, como se ha
explicado previamente. El control vuelve entonces al bloque inicial
100.
El bloque 109 es un bloque de prueba que recibe
el control del bloque 105 en el caso en que el perfil altimétrico de
la carretera detectado no corresponda a la "conducción en
llano". Dicho bloque 109 es un bloque de prueba que, a su vez,
detecta si el perfil altimétrico de la carretera corresponde a la
"conducción cuesta arriba".
Si corresponde (salida SÍ), se transfiere el
control al bloque 110, con lo que se determina la estrategia de
conducción óptima para la conducción cuesta arriba, de acuerdo con
la información sobre el peso del vehículo y la pendiente de la
carretera previamente determinados. El control pasa a continuación
al bloque 107 y desde este último al bloque 108 ó 112, como se ha
descrito previamente.
Si no corresponde (salida NO del bloque 109), lo
cual es una circunstancia que indica el hecho de que el perfil de la
carretera corresponde a la "conducción cuesta abajo", el
control se transfiere, en cambio, al bloque 111, con lo que se
determina la estrategia óptima para la conducción cuesta abajo de
acuerdo con la información sobre el peso del vehículo y la pendiente
de la carretera previamente determinados. El control pasa a
continuación al bloque 107 y desde allí al bloque 108 o al bloque
112, como se ha descrito previamente.
Por supuesto, la lógica de control simplificada
que se ha descrito con referencia a la figura 2 ha de entenderse en
el sentido de que se ha proporcionado puramente a modo de ejemplo
no limitativo, y es obvio que, en la implementación práctica de la
invención, la lógica de control, si así se requiere, puede ser de un
tipo mucho más sofisticado.
Queda por clarificar que, en términos generales,
la lógica de control que preside sobre el funcionamiento del sistema
de control que conforma el objeto de la presente invención puede
implementarse directamente dentro de la propia unidad de control del
motor o en cualquier otro subsistema de control electrónico del
vehículo de motor.
De la descripción anteriormente presentada
resultan claramente las características del método y del sistema
para controlar la velocidad de crucero de un vehículo de motor, en
particular un vehículo de motor industrial pesado, tal como se
proporcionan de acuerdo con la presente invención, detallándose
dichas características en las reivindicaciones anexas.
De la descripción anterior, resultan igualmente
obvias las ventajas de la invención, que se representan
principalmente por el hecho de que el método y el sistema descritos
permiten, de una manera simple y barata, la mejora de la función del
control de crucero tradicional, por medio de la identificación de
una estrategia de conducción o velocidad de conducción consideradas
óptimas de acuerdo con el perfil altimétrico de la carretera, en la
perspectiva de reducir el consumo de combustible y el desgaste de
los miembros mecánicos principales del vehículo de motor.
Finalmente, es obvio que son posibles numerosas
modificaciones, para la persona experta en esta rama, en el método y
en el sistema descritos aquí puramente a modo de ejemplo, sin
apartarse por ello de las esferas de la novedad inherente a la idea
inventiva.
Por ejemplo, puede mencionarse la posibilidad de
aprovechar la información adicional, que posiblemente puede estar ya
disponible en el vehículo de motor, como entrada al sistema de
control de acuerdo con la invención, con la finalidad de mejorar la
reconstrucción del perfil de la carretera e incrementar así aún más
las prestaciones del sistema de control de crucero. A modo de
ejemplo, dicha información adicional (conducción cuesta arriba,
conducción cuesta abajo, presencia de curvas, estado de la
superficie de la carretera, condiciones medioambientales, etc.)
puede hacerse disponible por un sistema de navegación por satélite o
por medio de sistemas de señalización automática de carreteras.
Para los propósitos de determinación del peso del
vehículo de motor, por supuesto, es posible aprovechar la posible
presencia en este último de un sistema para detectar (medir y/o
calcular) la pendiente en suspensiones activas.
Otra posible variante consiste en prever, en la
lógica de control del sistema, una etapa de almacenamiento (en
medios adecuados de memoria de lectura/escritura no volátil, tales
como un memoria de tipo EEPROM) del perfil altimétrico de la
carretera detectado en el momento de una parada corta o larga del
vehículo de motor, siendo el objetivo hacer que la repuesta del
sistema de acuerdo con la invención sea más rápida en el caso en que
se detenga el desplazamiento del vehículo de motor durante un
periodo de tiempo más o menos largo.
La invención puede aplicarse también a sistemas
de control de crucero adaptativo, de un tipo en sí conocido, en el
que se modifica automáticamente la velocidad ajustada tras la
detección de la aproximación a otro vehículo que viaja de frente por
un detector de radar o similar montado a bordo del vehículo.
Claims (13)
1. Método para controlar la velocidad de crucero
de un vehículo de motor, en particular un vehículo de motor
industrial pesado, comprendiendo dicho método las etapas
siguientes:
- ajustar una velocidad de crucero deseada para
el vehículo de motor;
- gestionar el movimiento longitudinal del
vehículo de motor con el fin de alcanzar y/o mantener
automáticamente la velocidad de crucero deseada; y
- detectar o estimar la pendiente o perfil
altimétrico de la carretera sobre la que se está desplazando el
vehículo de motor;
estando caracterizado el método porque
comprende además las etapas siguientes:
- detectar o estimar el peso del vehículo de
motor; y
- determinar, en función de la pendiente de la
carretera detectada o estimada y del peso del vehículo de motor
detectado o estimado, una estrategia de conducción de entre un
estrategia de conducción en llano, una estrategia de conducción
cuesta arriba y una estrategia de conducción cuesta abajo,
incluyendo cada una de dichas estrategias la determinación, en
función de dicha pendiente y dicho peso detectados o estimados, de
una velocidad de crucero y una relación de transmisión consideradas
óptimas, dando preferencia a la reducción del consumo de combustible
para la conducción cuesta arriba y a la reducción del desgaste del
sistema de frenado del vehículo de motor para la conducción cuesta
abajo.
2. Método según la reivindicación 1, en el que la
detección o estimación de la pendiente de la carretera se lleva a
cabo sobre la base del peso detectado o estimado del vehículo de
motor.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el
que la detección o estimación del peso del vehículo de motor se
lleva a cabo durante los primeros instantes del funcionamiento de
este último, en particular por medio del procesamiento de parámetros
del motor y/o de señales que proceden de un subsistema de control
del vehículo de motor.
4. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el
que la pendiente de la carretera se estima sobre la base del peso
detectado o estimado del vehículo de motor y sobre la base de una o
más de las siguientes características específicas del vehículo de
motor: par motor, velocidad, aceleración, resistencia al avance.
5. Método según la reivindicación 1, que
comprende además señalizarle al conductor del vehículo de motor la
velocidad de crucero y de la relación de transmisión consideradas
óptimas.
6. Método según la reivindicación 1, que
comprende además el ajuste automático de la velocidad de crucero y
de la relación de transmisión consideradas óptimas.
7. Método según la reivindicación 1, en el que la
detección o estimación de la pendiente de la pendiente de la
carretera se obtiene al menos en parte por medio de un sistema
seleccionado de entre un sistema de navegación por satélite, un
sistema para control de frenos, un sistema para el control de
suspensiones activas.
8. Método según la reivindicación 1, que
comprende además el almacenamiento de la pendiente de la carretera
detectada o estimada en el momento de una parada del vehículo de
motor.
9. Vehículo de motor, en particular un vehículo
de motor industrial pesado, que dispone de un sistema para controlar
la velocidad de crucero del mismo, que comprende:
- medios (5) para ajustar una velocidad de
crucero deseada para el vehículo de motor;
- medios (1, 4) para gestionar el movimiento
longitudinal del vehículo de motor, con el fin de alcanzar y/o
mantener automáticamente la velocidad de crucero deseada; y
- medios (1, 2, 3, 4, 5) para detectar o estimar
el perfil altimétrico de la carretera sobre la que se está
desplazando el vehículo de motor;
caracterizado porque dicho sistema
comprende además:
- medios (2, 3, 4) para detectar o estimar el
peso del vehículo de motor, y
- medios de procesamiento (1) para determinar, en
función del perfil altimétrico de la carretera detectado o estimado
y el peso del vehículo de motor detectado o estimado, una estrategia
de conducción de entre una estrategia de conducción en llano, una
estrategia de conducción cuesta arriba y una estrategia de
conducción cuesta abajo, comprendiendo los medios de procesamiento
(1) medios para identificar, para cada una de dichas estrategias y
en función de dicho perfil altimétrico y de dicho peso detectados o
estimados, una velocidad de crucero y una relación de transmisión
consideradas óptimas, dando preferencia a la reducción del consumo
de combustible para la conducción cuesta arriba y a la reducción del
desgaste del sistema de frenado del vehículo de motor para la
conducción cuesta abajo.
10. Vehículo de motor según la reivindicación 9,
caracterizado porque dicho sistema comprende además medios
para la selección de un tipo de funcionamiento del mismo de entre al
menos;
- un primer modo, en el que dichos medios de
procesamiento (1) son operativos para señalizar, sobre una interfaz
de hombre/máquina (5), la velocidad de crucero y la relación de
transmisión consideradas óptimas; y
- un segundo modo, en el que dichos medios de
procesamiento (1) son operativos para ajustar automáticamente la
velocidad de crucero y la relación de transmisión consideradas
óptimas.
11. Vehículo de motor según la reivindicación 9 ó
10, caracterizado porque dicho sistema está integrado en una
unidad de control de motor.
12. Vehículo de motor según la reivindicación 9 ó
10, caracterizado porque dicho sistema está interconectado
con al menos uno de entre los siguientes subsistemas de control
electrónico del vehículo de motor:
- una unidad de control de motor (2);
- un sistema de control para gestionar un cambio
de marchas automático (3); y
- un sistema de control para gestionar un sistema
de frenado (4).
13. Vehículo de motor según la reivindicación 9,
caracterizado porque dicho sistema de control es del tipo
adaptativo, diseñado para modificar la velocidad ajustada después de
la detección de un vehículo que marcha delante por medio de un
dispositivo de detección de a bordo.
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