ES2303988T3 - Limitador de aceleracion para un vehiculo de motor. - Google Patents
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Abstract
Limitador de aceleración para un vehículo de motor, que comprende: - una unidad de control (16) del par del motor del vehículo que reduce el par del motor según el valor de un coeficiente de reducción (K) del par del motor, y - un calculador (14) que calcula el valor de dicho coeficiente según la diferencia (a_dif) entre una aceleración (ar) detectada para el vehículo de motor y un umbral de aceleración (a_max), dependiendo el valor del umbral de aceleración (a_max) de la velocidad detectada del vehículo de motor; caracterizado porque comprende: - un módulo calculador (24) que calcula un coeficiente de reducción que limita las variaciones del valor de dicho coeficiente de reducción (K) del par del motor.
Description
Limitador de aceleración para un vehículo de
motor.
La presente invención se refiere a un limitador
de aceleración para un vehículo de motor y a un calculador y a un
proceso adecuados para dicho limitador.
Un limitador de aceleración de este tipo para un
vehículo, según el preámbulo de la reivindicación 1, puede
encontrarse en el documento US 5646850.
La movilidad de determinados vehículos de motor
debe controlarse, y a menudo reducirse. El término "movilidad de
vehículo" significa la capacidad de un vehículo de motor de
acelerar de manera más o menos brusca.
Por ejemplo, se requiere movilidad máxima a
plena carga para los vehículos de transporte público. El término
"plena carga" significa en este documento la situación en la
que el peso de la carga llevada por el vehículo es igual al valor
del peso total del vehículo.
Normalmente, la movilidad de un vehículo de
transporte público se define por lo tanto como el tiempo mínimo que
tarda en cubrir una distancia dada a plena carga desde una salida
parada. Por ejemplo, la movilidad de un autobús puede definirse
como un tiempo mínimo de 24 segundos para cubrir 200 m a plena
carga.
El principal objeto de la presente invención es
proporcionar un limitador de aceleración diseñado para cumplir con
las limitaciones impuestas en la movilidad de los vehículos de
motor.
Se refiere a un limitador de aceleración para un
vehículo de motor que comprende:
- -
- una unidad de control del par del motor del vehículo de motor, diseñada para reducir el par del motor según el valor de un coeficiente de reducción del par del motor, y
- -
- un calculador que calcula el valor de dicho coeficiente según la diferencia entre la aceleración detectada para el vehículo y un umbral de aceleración, dependiendo el valor del umbral de aceleración de la velocidad detectada del vehículo de motor.
Un limitador de aceleración de este tipo ofrece
varias ventajas. En particular, la aceleración limitada reduce el
consumo de combustible del vehículo de motor. Además, el hecho de
que la aceleración del vehículo se limite en relación con un umbral
de aceleración cuyo valor varía según la velocidad permite que la
movilidad del vehículo de motor se adapte según su velocidad.
Las realizaciones de dicho limitador de
aceleración pueden implicar una o más de las siguientes
características:
- -
- una curva de aceleración predefinida que representa el valor del umbral de aceleración según las velocidades detectadas para el vehículo de motor, presentando dicha curva una pendiente ascendente seguida de una pendiente descendente, según los valores crecientes de velocidad detectados,
- -
- en vista de los valores crecientes de velocidad detectados, la pendiente descendente continúa hasta que se alcanza un valor umbral de aceleración de 0,
- -
- la curva de aceleración es independiente del peso de la carga llevada por el vehículo de motor,
- -
- un módulo de cálculo diseñado para calcular un coeficiente de reducción adecuado para limitar las variaciones del valor de dicho coeficiente,
- -
- el valor umbral de aceleración varía solamente según la velocidad detectada del vehículo de motor.
La invención también se refiere a un calculador
diseñado para usarse en el limitador de aceleración descrito
anteriormente.
La invención también se refiere a un proceso de
limitación de la aceleración de un vehículo de motor, que
comprende:
- -
- una etapa de reducción del par del motor del vehículo basada en el valor de un coeficiente de reducción del par motor,
- -
- una etapa en la que el valor del coeficiente de reducción se establece según la diferencia entre la aceleración detectada de un vehículo de motor y una aceleración umbral, y
- -
- una etapa en la que el valor del umbral de aceleración se determina según la velocidad detectada del vehículo de motor.
La invención se hará más evidente mediante la
siguiente descripción, proporcionada a modo de ejemplo pero no de
limitación, con referencia a los dibujos, en los que:
la fig. 1 es una ilustración esquemática de la
arquitectura de un limitador de aceleración para un autobús,
la fig. 2 es una gráfica que representa una
curva de aceleración usada en el limitador mostrado en la figura 1,
y
la fig. 3 es un diagrama de flujo que muestra el
proceso de limitación de la aceleración usado en el limitador
ilustrado en la figura 1.
La figura 1 muestra un autobús 2 equipado con un
motor de combustión interno 4 diseñado para provocar la rotación de
las ruedas motrices 6 del autobús 2 mediante un árbol giratorio
8.
El par motor del motor 4 transmitido al árbol 8
puede ajustarse.
El autobús 2 está equipado con un limitador de
aceleración 10 para limitar la movilidad del autobús 2 según su
velocidad de desplazamiento.
Para este fin, el limitador 10 comprende:
- -
- un sensor de velocidad 12 diseñado para medir la velocidad V_{r} de desplazamiento del autobús 2,
- -
- un calculador 14 diseñado para calcular un coeficiente de reducción K del par del motor, y
- -
- una unidad de control 16 diseñada para controlar el par motor del motor 4 según el valor del coeficiente K.
\vskip1.000000\baselineskip
El sensor 12 y la unidad de control 16 están
conectados al calculador 14 a través de un bus de transferencia de
datos 20. Dicho bus 20 puede ser, por ejemplo, una red CAN
(Controller Area Network, red de área de controlador).
El sensor 12 está diseñado para medir la
velocidad y para transmitir la velocidad medida detectada de este
modo al calculador 14.
El calculador 14 incluye un módulo calculador 22
diseñado para calcular la aceleración detectada a_{r} del autobús
2 empezando a partir de la velocidad V_{r} detectada por el sensor
12.
El calculador 14 también incluye un módulo 24
diseñado para establecer un coeficiente K empezando a partir de la
aceleración a_{r} y una curva de aceleración predefinida 26
grabada en una memoria 28 asociada con el calculador 14. La memoria
28 también incluye los parámetros pregrabados usados por el módulo
24 para calcular el coeficiente K.
La figura 2 muestra un ejemplo de curva 26. El
eje "x" representa la velocidad V_{r} en Km/h y el eje
"y" representa el valor de un umbral de aceleración a_max.
La curva 26 presenta una pendiente ascendente 30
hasta un máximo 32 correspondiente a un valor de velocidad
detectado de V_{1}. Por ejemplo, el valor V_{1} es igual a 18
Km/h.
La pendiente 30 aumenta desde un valor de
aceleración umbral cercano a 0 hasta un máximo de 32. Esto garantiza
que el autobús 2 arranque suavemente, de manera que los pasajeros
no sufran sacudidas cuando se ponga en marcha.
A continuación, la curva 26 presenta una
pendiente descendiente 34 entre el valor V_{1} y un valor máximo
V_{max}. En el valor V_{max'} el valor del umbral de aceleración
es nulo.
La pendiente 34 es una línea recta, de manera
que el conductor del autobús 2 no se ve afectado por cambios
bruscos en la movilidad del vehículo.
Dicha curva 26 se ha construido en este caso con
el fin de garantizar la movilidad de vehículos diseñados para
conducir en el tráfico de una ciudad.
A continuación se describirá el funcionamiento
del limitador 10 en relación con el proceso mostrado en la figura
3.
Durante una etapa 50, el sensor 12 mide la
velocidad del autobús 2 y tramite dicha velocidad al calculador
14.
Durante una etapa 52, el calculador 14 detecta
la velocidad medida, la cual se considerará entonces como la
velocidad V_{r} del vehículo 2.
A continuación, durante una etapa 54, el
calculador 14 comprueba si está presente una situación anormal o
inusual. Por ejemplo, durante la etapa 54, el calculador comprueba
que no se indique ningún mal funcionamiento del motor o de la caja
de cambios, que el bus 20 esté funcionando correctamente y que no se
haya disparado una etapa de regeneración del convertidor
catalítico.
Si no se detecta ninguna situación anormal,
durante una etapa 56 el módulo 22 calculará la aceleración detectada
a_{r} para el autobús 2 según la velocidad V_{r}.
A continuación, durante una etapa 58, el módulo
24 determina el umbral de aceleración a_max según la curva 26
grabada en la memoria 28 y la velocidad V_{r}.
A continuación, durante una etapa 60, el módulo
24 calcula los coeficientes KP y KI de un controlador PI
(proporcional-integral) para limitar las
variaciones del valor del coeficiente K y por tanto para limitar las
variaciones de aceleración que notan los pasajeros o el conductor.
Para esta finalidad, durante una operación 62, el módulo 24 calcula
la diferencia a_dif entre el umbral a_max y la aceleración
a_{r}.
El coeficiente KP, proporcional a la diferencia
a_dif, y el coeficiente KI, proporcional a la integración durante
un periodo dado de los valores de la diferencia a_dif, se calculan
durante una operación posterior 64.
Si se detecta una situación anormal o inusual
durante la etapa 54, el calculador pasa a una etapa 70 que implica
llevar gradualmente el valor de los coeficientes KP y KI al valor 1.
Por ejemplo, durante la etapa 70, los valores anteriores de los
coeficientes KP y KI se incrementan mediante una etapa "e" para
llevarlos, progresivamente, al valor 1.
Después, durante una etapa 66, se establece el
valor del coeficiente K según los valores de los coeficientes KP y
KI, por ejemplo, sumando juntos dichos dos coeficientes.
Después de la etapa 66, el calculador 14 compara
el valor del coeficiente K con el valor 1 durante una etapa 72.
Si el valor del coeficiente K es menor que 1, es
decir, si el valor de aceleración a_{r} supera el valor umbral
a_max, el calculador 14 transmitirá el coeficiente K, calculado
mediante la unidad de control 16, a través del bus 20, durante una
etapa 74.
En respuesta a la recepción de dicho coeficiente
K, la unidad 16 controla el motor 4 durante una etapa 76,
reduciendo su par motor a un valor correspondiente al valor del
coeficiente K recibido. Normalmente, el coeficiente K expresa un
porcentaje de reducción del par motor del motor actual.
Después de la etapa 76, el proceso vuelve a la
etapa 50.
Si durante la etapa 72 el valor del coeficiente
K es mayor que 1, el proceso vuelve directamente a la etapa 50 sin
enviar ningún coeficiente K a la unidad de control. En tal caso, el
par motor del motor 4 se determina, por ejemplo, mediante la
posición de un pedal del acelerador que hace funcionar el conductor
del autobús 2.
Gracias al limitador 10, la aceleración del
autobús 2, y por tanto su movilidad, se limita y esto lleva a una
reducción en el consumo de combustible. Además, como el valor umbral
a_max depende de la velocidad, la movilidad del autobús 2 puede
adaptarse a su velocidad de desplazamiento.
Igualmente, el valor umbral a_max depende
solamente de la velocidad detectada del autobús 2. Por lo tanto, el
limitador 10 es particularmente simple y económico de fabricar.
El uso del control PI en el calculador 14 para
establecer el valor del coeficiente K permite limitar las
variaciones de aceleración del autobús 2, garantizando de ese modo
que los pasajeros y el conductor no sufran sacudidas.
La curva 26 usada por el limitador 10 es siempre
la misma, sea cual sea el peso de la carga llevada por el autobús
2. De este modo, el comportamiento, y específicamente la movilidad
del autobús 2, es independiente del peso de la carga llevada.
Finalmente, el hecho de que la curva de
aceleración corte el eje "x" define una velocidad V_{max} que
este autobús no puede superar.
Son posibles otras numerosas realizaciones del
limitador 10. Por ejemplo, el control PI podría sustituirse por
otro tipo de control o accionamiento mecánico adecuado para
garantizar variaciones suaves en el valor del coeficiente K.
Opcionalmente, por ejemplo, dicho control PI podría sustituirse por
un control PID
(proporcional-integral-derivativo).
En este caso, el valor del umbral de aceleración
a_max se obtiene solamente según la velocidad V_{r}. Como
alternativa, el valor umbral a_max se obtiene empezando a partir de
mediciones de cantidades físicas distintas de la velocidad. Según
otra alternativa, el valor umbral a_max puede ser constante e
independiente de la velocidad y de todas las demás mediciones.
\newpage
El proceso anterior descrito con referencia a la
figura 3 puede implementarse de manera ventajosa a través de un
programa para ordenador que comprende medios de codificación de
programa para la implementación de una o más de las etapas del
procedimiento, cuando este programa se ejecuta en un ordenador. Por
lo tanto, se entiende que el alcance de protección se extiende a un
programa para ordenador de este tipo y además a medios legibles por
ordenador que tengan un mensaje grabado en los mismos, comprendiendo
dichos medios legibles por ordenador medios de codificación de
programa para la implementación de una o más de las etapas del
procedimiento, cuando este programa se ejecuta en un ordenador.
No se describirán detalles de implementación
adicionales, puesto que el experto en la materia puede llevar a
cabo la invención empezando a partir de las enseñanzas de la
descripción anterior.
Muchos cambios, modificaciones, variaciones y
otros usos y aplicaciones de la presente invención se harán
evidentes a los expertos en la técnica después de considerar la
memoria descriptiva y los dibujos adjuntos que desvelan
realizaciones preferidas de la misma. Se considera que todos tales
cambios, modificaciones, variaciones y otros usos y aplicaciones
que no se aparten del alcance de la invención están cubiertos por
esta invención.
Claims (18)
1. Limitador de aceleración para un vehículo de
motor, que comprende:
- -
- una unidad de control (16) del par del motor del vehículo que reduce el par del motor según el valor de un coeficiente de reducción (K) del par del motor, y
- -
- un calculador (14) que calcula el valor de dicho coeficiente según la diferencia (a_dif) entre una aceleración (a_{r}) detectada para el vehículo de motor y un umbral de aceleración (a_max), dependiendo el valor del umbral de aceleración (a_max) de la velocidad detectada del vehículo de motor; caracterizado porque comprende:
- -
- un módulo calculador (24) que calcula un coeficiente de reducción que limita las variaciones del valor de dicho coeficiente de reducción (K) del par del motor.
2. Limitador según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho módulo calculador (24) comprende
medios para calcular dicho coeficiente de reducción según un primer
coeficiente (KP), proporcional a dicha diferencia (a_dif), y un
segundo coeficiente (KI), proporcional a la integración durante un
periodo dado de los valores de dicha diferencia (a_dif).
3. Limitador según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho módulo calculador (24) comprende
medios para calcular el valor de dicho coeficiente de reducción (K)
del par del motor según los valores de dichos primer y segundo
coeficientes (KP, KI).
4. Limitador según la reivindicación 3,
caracterizado porque dichos medios para calcular el valor de
dicho coeficiente de reducción (K) del par del motor suman juntos
dichos primer y segundo coeficientes (KP, KI).
5. Limitador según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende medios para calcular dicho
valor del umbral de aceleración (a_max) según una curva de
aceleración predefinida (26) que representa dicho valor del umbral
de aceleración según las velocidades detectadas del vehículo de
motor, presentando dicha curva una pendiente ascendente seguida de
una pendiente descendente, según los valores crecientes de velocidad
detectados.
6. Limitador según la reivindicación 5,
caracterizado porque, en vista de los valores crecientes de
velocidad detectados, la pendiente descendente continúa hasta que
se alcanza un valor umbral de aceleración de "0".
7. Limitador según la reivindicación 5,
caracterizado porque la curva de aceleración es independiente
del peso de la carga llevada por el vehículo de motor.
8. Limitador según la reivindicación 5,
caracterizado porque el valor del umbral de aceleración
(a_max) varía solamente según la velocidad detectada del vehículo
de motor.
9. Procedimiento de limitación de la aceleración
de vehículo de motor, que comprende las etapas de:
- -
- calcular el valor de un coeficiente de reducción (K) del par del motor, para su envío a una unidad de control (16) del par del motor del vehículo, reducir el par del motor, según la diferencia (a_dif) entre una aceleración (a_{r}) detectada para el vehículo de motor y un umbral de aceleración (a_max), dependiendo el valor del umbral de aceleración (a_max) de la velocidad detectada del vehículo de motor; caracterizado porque comprende las etapas de:
- -
- calcular un coeficiente de reducción que limite las variaciones del valor de dicho coeficiente de reducción (K) del par del motor.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque comprende la etapa de calcular dicho
coeficiente de reducción según un primer coeficiente (KP),
proporcional a dicha diferencia (a_dif), y un segundo coeficiente
(KI), proporcional a la integración durante un periodo dado de los
valores de dicha diferencia (a_dif).
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque comprende la etapa de calcular el valor
de dicho coeficiente de reducción (K) del par del motor según los
valores de dichos primer y segundo coeficientes (KP, KI).
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque dichos primer y segundo coeficientes
(KP, KI) se suman juntos.
13. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque comprende la etapa de calcular dicho
valor del umbral de aceleración (a_max) según una curva de
aceleración predefinida (26) que representa dicho valor del umbral
de aceleración según las velocidades detectadas del vehículo de
motor, presentando dicha curva una pendiente ascendente seguida de
una pendiente descendente, según los valores crecientes de velocidad
detectados.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque, en vista de los valores crecientes de
velocidad detectados, la pendiente descendente continúa hasta que se
alcanza un valor umbral de aceleración de "0".
15. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque la curva de aceleración es independiente
del peso de la carga llevada por el vehículo de motor.
16. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque el valor del umbral de aceleración
(a_max) varía solamente según la velocidad detectada del vehículo
de motor.
17. Programa informático que comprende medios de
código de programa informático adaptados para realizar todas las
etapas de las reivindicaciones 9 a 16, cuando dicho programa se
ejecuta en un ordenador.
18. Medio legible por ordenador que tiene un
programa grabado en el mismo, comprendiendo dicho medio legible por
ordenador medios de código de programa informático adaptados para
realizar todas las etapas de las reivindicaciones 9 a 16, cuando
dicho programa se ejecuta en un ordenador.
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