ES2252652T3 - Procedimiento para simular el comportamiento de marcha de vehiculos. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para simular el comportamiento de marcha de vehículos sobre un banco de pruebas, en el que el motor (1) del vehículo sobre el banco de pruebas es acoplado a un dispositivo de frenado (2) controlable electrónicamente y un primer modelo de simulación (5) calcula valores de simulación de variables, que representan el estado de marcha del vehículo, calculándose para ello la reacción del vehículo al comportamiento del motor (1) y los valores de las variables determinados justo antes, en donde, sobre la base de los valores medidos en el banco de pruebas para variables mensurables, como el número de revoluciones del motor (n) y el par de giro del motor (M) y los valores para variables no mensurables, calculados a partir de éstos con el modelo de simulación (5), como la velocidad del vehículo (v), etc., se calcula al menos una magnitud de valoración (w), caracterizado porque en un modelo de simulación adicional (9) se calculan variaciones de mayor frecuencia de variables mensurables por sí mismas y se tienen éstas en cuenta en superposición a los valores de medición reales a la hora de calcular la magnitud de valoración.

Description

Procedimiento para simular el comportamiento de marcha de vehículos.

La invención se refiere a un procedimiento para simular el comportamiento de marcha de vehículos conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce simular el comportamiento de vehículos de motor en bancos de pruebas, ya que de este modo es posible una investigación bastante más rápida, eficiente y económica del comportamiento de un vehículo de motor que en el caso de pruebas con el vehículo real en la calle. El documento US-A-6079258 hace patente una simulación de este tipo. Sin embargo, debido a que en el banco de pruebas sólo pueden medirse directamente pocas variables, es decir, fundamentalmente el número de revoluciones del motor y el par de giro del motor, es necesario calcular las restantes variables, no mensurables, a través de un modelo de simulación. En el modelo de simulación se introducen las particularidades relevantes del vehículo de motor simulado, como por ejemplo masa, resistencia al aire, relaciones de multiplicación en el ramal de propulsión, elasticidades en el ramal de propulsión y muchas otras. Con un modelo de simulación elaborado cuidadosamente y calibrado con base en un vehículo real pueden obtenerse de forma sencilla informaciones cercanas a la realidad y fiables sobre el comportamiento del vehículo real, en diferentes condiciones. El resultado de los ensayos en el banco de pruebas se designa en la presente descripción en general como magnitud de valoración. Según la tarea concreta impuesta de la simulación en el banco de pruebas puede determinarse una gran multitud de magnitudes de valoración. Tales magnitudes de valoración son, por ejemplo, el consumo de combustible en determinadas situaciones o en determinados ciclos de marcha, determinadas clases de emisión de gases o, por ejemplo, la amplitud de vibraciones por sacudidas como consecuencia de llevar a cabo determinadas maniobras de marcha. También es posible utilizar magnitudes de valoración más complejas, como por ejemplo índices de posibilidad de marcha o similares.

Ahora ha quedado demostrado que, incluso en el caso de la mejor configuración posible del modelo de simulación para el vehículo, no en todos los casos existe la posibilidad de determinar una magnitud de valoración con tanta precisión y fiabilidad, que sea posible una información correspondiente sobre el vehículo simulado. Esto afecta en especial a fenómenos transitorios con mayores frecuencias, lo que viene condicionado porque los bancos de pruebas disponibles presenten una inercia mayor que el ramal de propulsión de un vehículo de motor.

La misión de la presente invención consiste en evitar este inconveniente e indicar un procedimiento, con el que puedan configurarse de forma correspondiente incluso fenómenos que se producen con mayor frecuencia o repentinamente.

Conforme a la invención se ha previsto en una primera variante de ejecución de la invención que, en un modelo de simulación adicional, se calculen variaciones de mayor frecuencia de variables mensurables por sí mismas y se tengan en cuenta en superposición a los valores de medición reales a la hora de calcular la magnitud de valoración. La idea básica de esta variante de ejecución es que el propio banco de pruebas se haga funcionar de forma usual, pero que para el cálculo de la magnitud de valoración se utilice un modelo de simulación adicional, en el que a las variables mensurables por sí mismas se superpongan las oscilaciones de mayor frecuencia que no pueden aplicarse en realidad. Un campo de aplicación de la invención estriba por ejemplo en que pueden reproducirse de forma correspondiente sacudidas en el ramal de propulsión, que son causadas por una carga por momentos de tipo golpe, si bien el banco de pruebas no es adecuado a causa de su dinámica defectuosa para aplicar correctamente las oscilaciones correspondientes del número de revoluciones del motor y del par del motor. En el caso de la valoración se tiene sin embargo en cuenta, de forma correspondiente, la repercusión de un llamado golpe de carga, en donde pueden tenerse en cuenta de forma correspondiente también variables derivadas, como por ejemplo el ruido interior.

En una variante de ejecución especialmente favorable se ha previsto que el motor esté guiado por un mecanismo de control electrónico, que se corresponda con el del vehículo real y que el mecanismo de control se alimente con los valores medidos en el banco de pruebas para variables mensurables y con los valores, calculados en el primer modelo de simulación, para variables no mensurables. Con ello es en especial ventajoso que el mecanismo de control sea adaptativo y que para la adaptación se utilice la magnitud de valoración. Los motores modernos se controlan mediante un mecanismo de control electrónico tal, que trabaja sobre la base de campos característicos y que encaja de múltiples formas en la gestión del motor, por ejemplo determinándose el punto de inyección y la cantidad de inyección. En el caso de los llamados mecanismos de control adaptativos los campos característicos utilizados no están determinados de forma invariable, sino que se modifican lentamente en el transcurso del tiempo en dependencia de diferentes magnitudes de valoración, para compensar por ejemplo variaciones a causa del desgaste. Ha quedado demostrado que para el funcionamiento lineal del mecanismo de control es totalmente suficiente con usar los valores originales de las variables medidas y los restantes valores procedentes del primer modelo de simulación. Para la adaptación del mecanismo de control es sin embargo muy ventajoso tener también en cuenta las oscilaciones de mayor frecuencia, que se obtienen mediante superposición en otro modelo de simulación de un modo conforme a la invención. De este modo la adaptación del mecanismo de control del motor puede llevarse a cabo de tal forma que, tras producirse varias veces golpes de carga, se produzca una variación de los campos característicos tal que un fenómeno de este tipo se impida en el futuro.

En otra variante de ejecución alternativa del procedimiento conforme a la invención está previsto que en el modelo de simulación se calculen variaciones de mayor frecuencia de variables mensurables por sí mismas y se tengan en cuenta en superposición a los valores de medición reales a la hora de calcular la magnitud de valoración. A diferencia de la variante de ejecución descrita anteriormente, aquí también se utilizan para el control del banco de pruebas los valores enriquecidos con las variaciones de mayor frecuencia de las variables, de tal modo que sea posible una simplificación de la estructura. En el caso de esta ejecución se aprovecha el hecho de que el banco de pruebas, a causa de su inercia, prácticamente filtra automáticamente las porciones de mayor frecuencia, de tal manera que no se produce una interferencia o sólo en una medida reducida. Para reducir todavía más el riesgo de un fenómeno tal, puede estar previsto que los valores de las variables utilizados para el control del banco de pruebas se sometan a un filtrado de paso bajo.

Asimismo la presente invención se refiere a un banco de pruebas para simular el comportamiento de marcha de vehículos, con un dispositivo de frenado al que debe acoplarse el motor del vehículo, con aparatos de medición para variables mensurables, como número de revoluciones del motor y par de giro del motor y con un mecanismo de control electrónico del banco de pruebas para controlar el dispositivo de frenado, en el que está archivado un primer modelo de simulación que calcula valores de simulación de variables, que representan el estado de marcha del vehículo, calculándose la reacción del vehículo al comportamiento del motor y los valores de las variables determinados justo antes, en donde está prevista una unidad de valoración que, sobre la base de los valores medidos en el banco de pruebas y de los valores para variables no mensurables calculados con el modelo de simulación a partir de ellos, como la velocidad del vehículo, etc., calcula al menos una magnitud de valoración.

Conforme a la invención se ha previsto que esté prevista una unidad de superposición, en la que esté archivado un modelo de simulación adicional que calcule variaciones de mayor frecuencia de variables mensurables por sí mismas y que superponga los valores de medición reales a la hora de calcular la magnitud de valoración.

Conforme a una variante de ejecución la unidad de superposición es adaptativa y sirve directamente para activar el mecanismo de control electrónico del banco de pruebas y/o el dispositivo de frenado.

El procedimiento conforme a la invención y el dispositivo conforme a la invención también pueden usarse para tener por ejemplo en cuenta oscilaciones de mayor frecuencia, que están causadas por programas de regulación de resbalamiento, etc., que están instalados en vehículos de motor modernos.

Una idea básica fundamental de la invención consiste en que, al contrario que en procedimientos y dispositivos conocidos, se anula el enlace rígido del número de revoluciones con la velocidad del chasis del vehículo y, de este modo, se implanta un grado de libertad adicional en el sistema, que es cubierto por el modelo de simulación adicional. De este modo es posible reproducir y tener en cuenta de forma correspondiente incluso fenómenos de mayor frecuencia que, a causa de la inercia del banco de pruebas, no podrían representarse de otro modo.

A continuación se explica con más detalle la invención con base en los ejemplos de ejecución representados en las figuras. Aquí muestran:

la fig. 1 una primera variante de ejecución de la invención en un diagrama en bloques esquemático;

la fig. 2 un detalle de una variante de ejecución adicional de la invención; y

la figura 3 un diagrama que compara el desarrollo del número de revoluciones medido en el banco de pruebas del motor y el desarrollo del número de revoluciones calculado en la unidad de superposición.

El diagrama en bloques de la fig. 1 muestra un motor 1, que está configurado como motor de combustión interna y que está conectado en un banco de pruebas a un dispositivo de frenado 2 eléctrico. En el árbol del motor se miden a través de aparatos de medición 3 el número de revoluciones del motor n y el par de giro del motor M. Un mecanismo de control 4 del banco de pruebas sirve para controlar de tal modo el banco de pruebas, que el número de revoluciones del motor n y el par de giro del motor M se corresponden en lo posible con los valores correspondientes en un vehículo real, en las condiciones simuladas. Con este fin se ha previsto un modelo de simulación 5, que forma parte del mecanismo de control 4 del banco de pruebas y está instalado en el mismo a través del software. El mecanismo de control 4 del banco de pruebas está unido bidireccionalmente al dispositivo de frenado 2 y se alimenta con los valores de medición correspondientes mediante los aparatos de medición 3. El primer modelo de simulación 5 puede estar formado por modelos parciales, como por ejemplo un modelo del ramal de propulsión, un modelo de la suspensión, un modelo aerodinámico, etc. Mediante el mecanismo de control 4 del banco de pruebas se calculan, con el uso del primer modelo de simulación 5, todas las variables que son necesarias para el funcionamiento de la simulación. De este modo se calculan por ejemplo las variables no mensurables directamente, como velocidad del vehículo v, para introducir las mismas en un mecanismo de control 6 que controla el motor 1. En el caso de este mecanismo de control 6 se trata del mismo mecanismo de control que está previsto también en el vehículo real para controlar el motor 1. En caso necesario es necesario que el mecanismo de control 4 del banco de pruebas también calcule y simule todas las señales del sensor, como p.ej. del sensor de ángulos de dirección o de sensores de inclinación, ya que éstos no están disponibles en caso contrario en el banco de pruebas. Asimismo el mecanismo de control 4 del banco de pruebas indica valores de medición o valores calculados a una unidad de valoración 7, que calcula los valores que se necesitan como resultado de la simulación. De la unidad de valoración 7 forma parte una unidad de superposición 8, en la que el número de revoluciones simulado n_{sim} conforme a la ecuación 1 a partir del número de revoluciones medido n_{m}:

(1)n_{sim} = n_{m} + \Deltan

De forma análoga se calcula el par de giro simulado M_{sim} según la siguiente fórmula 2:

(2)M_{sim} = M_{m} + \DeltaM

En el caso de \Deltan y \DeltaM se trata de las porciones de mayor frecuencia calculadas con una frecuencia de por ejemplo más de 8 Hz. Para sintonizar la unidad de superposición 8 es necesario llevar a cabo el cálculo de \Deltan y \DeltaM de tal modo, que la frecuencia límite inferior sea igual a la frecuencia límite superior del banco de pruebas. De la unidad de superposición 8 forma parte un modelo de simulación adicional 9, que sirve para calcular estos valores \Deltan y
\DeltaM.

En el caso de la variante de ejecución de la fig. 2 está contenido en el mecanismo de control 4 del banco de pruebas un modelo de simulación general 15. Este modelo de simulación 15 interactúa con una unidad de superposición 8, que calcula las porciones de más frecuencia del número de revoluciones y del par y las devuelve al modelo de simulación 15.

En la fig. 3 se ha representado en un diagrama el número de revoluciones del motor n, a lo largo del tiempo t, con una línea 20 de trazo continuo. La línea interrumpida 21 representa con ello el valor medido n_{m}, que se establece mediante los aparatos de medición 3. En el modelo de simulación 9 de la unidad de superposición 8 se calcula \Deltan, que está representado por la línea 22. Mediante la adición de n_{m} y \Deltan se obtiene n_{sim} conforme a la curva 20.

Claims (12)

1. Procedimiento para simular el comportamiento de marcha de vehículos sobre un banco de pruebas, en el que el motor (1) del vehículo sobre el banco de pruebas es acoplado a un dispositivo de frenado (2) controlable electrónicamente y un primer modelo de simulación (5) calcula valores de simulación de variables, que representan el estado de marcha del vehículo, calculándose para ello la reacción del vehículo al comportamiento del motor (1) y los valores de las variables determinados justo antes, en donde, sobre la base de los valores medidos en el banco de pruebas para variables mensurables, como el número de revoluciones del motor (n) y el par de giro del motor (M) y los valores para variables no mensurables, calculados a partir de éstos con el modelo de simulación (5), como la velocidad del vehículo (v), etc., se calcula al menos una magnitud de valoración (w), caracterizado porque en un modelo de simulación adicional (9) se calculan variaciones de mayor frecuencia de variables mensurables por sí mismas y se tienen éstas en cuenta en superposición a los valores de medición reales a la hora de calcular la magnitud de valoración.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los valores de simulación, que se calculan en el primer modelo de simulación (5) sobre la base de los valores medidos realmente en el banco de pruebas para variables mensurables, se utilizan para activar el banco de pruebas, pero los valores de simulación calculados en el modelo de simulación adicional (9) se utilizan exclusivamente para el cálculo de la magnitud de valoración, sobreponiéndose para ello a los valores para variables mensurables medidos en el banco de pruebas las variaciones de mayor frecuencia calculadas.

3. Procedimiento según una de las variaciones 1 ó 2, caracterizado porque el motor es controlado por un mecanismo de control (6) electrónico, que se corresponde con el del vehículo real, y porque el mecanismo de control (6) se alimenta con los valores medidos en el banco de pruebas para variables mensurables y con los valores, calculados en el primer modelo de simulación (5), para variables no mensurables.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el mecanismo de control (6) es adaptativo y porque para la adaptación se utiliza la magnitud de valoración (w).

5. Procedimiento para simular el comportamiento de marcha de vehículos sobre un banco de pruebas, en el que el motor (1) del vehículo sobre el banco de pruebas es acoplado a un dispositivo de frenado (2) controlable electrónicamente y un modelo de simulación (5) calcula valores de simulación de variables, que representan el estado de marcha del vehículo, calculándose para ello la reacción del vehículo al comportamiento del motor (1) y los valores de las variables determinados justo antes, en donde, sobre la base de los valores medidos en el banco de pruebas para variables mensurables, como el número de revoluciones del motor (n) y el par de giro del motor (M) y los valores para variables no mensurables, calculados a partir de éstos con el modelo de simulación, como la velocidad del vehículo (v), etc., se calcula al menos una magnitud de valoración (w), caracterizado porque en el modelo de simulación (15) se calculan variaciones de mayor frecuencia de variables mensurables por sí mismas y se tienen éstas en cuenta en superposición a los valores de medición reales a la hora de calcular la magnitud de valoración (w).

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque los valores de las variables utilizados para el control del banco de pruebas se someten a un filtrado de paso bajo.

7. Banco de pruebas para simular el comportamiento de marcha de vehículos, con un dispositivo de frenado (2) al que debe acoplarse el motor (1) del vehículo, con aparatos de medición (3) para variables mensurables, como número de revoluciones del motor (n) y par de giro del motor (M) y con un mecanismo de control electrónico (4) del banco de pruebas para controlar el dispositivo de frenado (2), en el que está archivado un primer modelo de simulación (5) que calcula valores de simulación de variables, que representan el estado de marcha del vehículo, calculándose para ello la reacción del vehículo al comportamiento del motor (1) y los valores de las variables determinados justo antes, en donde está prevista una unidad de valoración (7) que, sobre la base de los valores medidos en el banco de pruebas y de los valores para variables no mensurables calculados en el modelo de simulación a partir de ellos, como la velocidad del vehículo (v), etc., calcula al menos una magnitud de valoración (w), caracterizado porque está prevista una unidad de superposición (8), en la que está archivado un modelo de simulación adicional (9) que calcula variaciones de mayor frecuencia de variables (n, M) mensurables por sí mismas y que las superpone a los valores de medición reales a la hora de calcular la magnitud de valoración (w).

8. Banco de pruebas según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de superposición (8) es adaptativa y sirve para activar el mecanismo de control electrónico (4) del banco de pruebas y/o el dispositivo de frenado (2).

9. Banco de pruebas según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la unidad de superposición (8) está prevista en la unidad de valoración (7).

10. Banco de pruebas según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la unidad de superposición (8) está prevista en el mecanismo de control (4) del banco de pruebas.

11. Banco de pruebas según una de las variaciones 7 a 10, caracterizado porque está previsto un mecanismo de control (6) electrónico para controlar el motor (1), que se corresponde con el del vehículo real y está unido al mecanismo de control (4) del banco de pruebas, para ser alimentado con los valores de medición para variables mensurables y con los valores, calculados en el primer modelo de simulación (5), para variables no mensurables.

12. Banco de pruebas según la reivindicación 11, caracterizado porque el mecanismo de control (6) es adaptativo y porque para la adaptación se utiliza la magnitud de valoración.