ES2316315B1 - Dispositivo limitador de velocidad para vehiculos y metodo de funcionamiento. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo limitador de velocidad para
vehículos y método de funcionamiento.
El dispositivo limitador de velocidad de
vehículos de la presente invención es de aplicación tanto en los
vehículos impulsados por un motor de combustión interna como por un
motor eléctrico y que básicamente se estructura a partir de un
módulo de captación de velocidad (9), que se encarga de detectar la
velocidad real del vehículo, un módulo de ajuste de la velocidad
(10) límite deseada, un módulo tacométrico (11), conectado al
módulo de captación de la velocidad real del vehículo y al módulo
de ajuste de la velocidad límite, un módulo de generación de señal
de pedal o mando de aceleración (12), un módulo de dosificación de
combustible y un módulo de control electrónico (14) que envía como
salida señales a un módulo de dosificación de combustible o de
control de motor eléctrico (13).
Description
Dispositivo limitador de velocidad para
vehículos y método de funcionamiento.
La presente invención tiene por objeto un
dispositivo limitador de velocidad de vehículos, de aplicación en
los vehículos impulsados por un motor de combustión interna o un
motor eléctrico y, en particular, en los vehículos en los que la
alimentación de combustible al motor se realiza mediante un pedal de
aceleración o dispositivo similar, en el caso de un motor de
combustión interna, o bien el control de la potencia del motor se
efectúa por un mando de aceleración análogo, en el caso de un motor
eléctrico.
Se conocen en la técnica dispositivos
limitadores de la velocidad de los vehículos impulsados por motores
de combustión interna, que permiten limitar la velocidad máxima del
vehículo a un valor predeterminado previamente ajustado en el
dispositivo, con independencia de la potencia desarrollada por el
motor. Así, por ejemplo, en el documento US 4.671.235 se describe un
sistema de control de la velocidad de un vehículo mediante el
control de la posición angular de la válvula de mariposa de su motor
de combustión interna. El sistema se sirve del acelerador del
vehículo para generar una señal representativa de la velocidad de la
salida que se exige o requiere del motor. Por otra parte, la
velocidad real de la salida del motor se mide por medio de un sensor
de velocidad, y esta velocidad real se compara con la velocidad
exigida en la salida, deducida de la señal del acelerador, para
obtener la diferencia entre ellas. Se lleva a cabo un control de
realimentación basándose en la diferencia calculada, que actúa sobre
la posición angular de la válvula
de mariposa del vehículo con el fin de aumentar o reducir la velocidad de salida real y acercarla al valor pretendido.
de mariposa del vehículo con el fin de aumentar o reducir la velocidad de salida real y acercarla al valor pretendido.
En el documento US 20010056544 A1 se describe un
sistema de seguridad global para vehículos y otras máquinas en el
que se contempla, entre otras funciones de seguridad, la limitación
de la velocidad máxima del vehículo o máquina a un valor
preestablecido, mediante el uso de controles automatizados.
Estos dispositivos del estado de la técnica dan
respuesta al problema fundamental de limitar la velocidad de un
vehículo, con las ventajas asociadas de evitar costosas sanciones
por exceso de velocidad; reducir las emisiones de gases tóxicos o
perjudiciales para el medioambiente, como el CO, el CO_{2} y los
NO_{x}, éstos últimos apreciablemente al suprimir las sobrecargas
térmicas; aumentar la vida del motor, al preservarlo de esfuerzos
térmicos y mecánicos excesivos y de velocidades de revolución
demasiado altas; ahorrar combustible, al mantener la velocidad del
vehículo en márgenes para los que el rendimiento del motor es
elevado, etc.
Sin embargo, tales dispositivos adolecen
todavía, en general, de un gran número de desventajas que plantean
la necesidad de mejoras adicionales.
En algunos de ellos, la limitación de la
velocidad implica, en ocasiones, una limitación asociada y no
deseada de la entrega de potencia del motor, que resulta entonces
insuficiente para las exigencias de la marcha del vehículo, en
particular durante los adelantamientos, el transporte de cargas
elevadas, la subida de rampas acusadas y otras situaciones
imprevistas.
Otros dispositivos incorporan en su estructura
piezas mecánicas o móviles, como cables de transmisión, poleas de
acoplamiento, ruedas de engranajes, motores eléctricos...,
susceptibles de sufrir averías y sometidas a desgaste y
envejecimiento, o bien medios de programación o dispositivos físicos
de soporte informático que implican la descarga de programas o su
modificación para el cambio de parámetros de funcionamiento, con la
consiguiente complejidad y coste añadido de su mantenimiento.
Por último, algunos son de difícil montaje o
estructura compleja que ha de integrarse con otros componentes del
motor, y requieren, por tanto, la intervención de personal
especializado.
La presente invención soluciona los problemas
del estado de la técnica antes descrito, pues por un lado constituye
un dispositivo que limita la velocidad de un vehículo y, en
particular, de un vehículo propulsado por un motor de combustión
interna o un motor eléctrico, sin por ello reducir la potencia
entregada por el motor, de manera que se pueda disponer de toda ella
cuando sea necesario.
Asimismo, el dispositivo y método descritos en
la presente invención permiten limitar la velocidad de un vehículo
mediante una sencilla estructura, de forma independiente a otros
componentes o circuitos del vehículo, y constituye, por tanto, un
sistema de instalación y mantenimiento autónomos.
Adicionalmente, la presente invención describe
un dispositivo limitador de velocidad de vehículos esencialmente
electrónico, sin componentes mecánicos móviles o sometidos a
solicitaciones mecánicas, y, además, compatible y susceptible de
trabajar en combinación con sistemas legales de detección de
radares, sistemas GPS u otras fuentes de información para la
conducción.
Así pues, de manera global, el dispositivo de la
presente invención proporciona un dispositivo limitador de velocidad
en vehículos, con la utilización de componentes estándar, baratos y
de fácil adquisición, y cuyo montaje, regulación y mantenimiento son
tan sencillos como rápidos y poco costosos.
Concretamente, el dispositivo limitador de
velocidad de la presente invención, se estructura de forma que,
básicamente, comprende:
- un módulo de captación de velocidad, que se
encarga de detectar la velocidad real del vehículo;
- un módulo de ajuste de la velocidad límite
deseada;
- un módulo tacométrico, conectado al módulo de
captación de la velocidad real del vehículo y al módulo de ajuste de
la velocidad límite;
- un módulo de generación de señal de pedal o
mando de aceleración, asociado a dicho pedal o mando de aceleración
y que genera una señal en función de la posición de dicho pedal o
mando de aceleración;
- un módulo de dosificación de combustible o de
control de motor eléctrico, que regula la potencia del motor en
función de las señales que recibe; y
- un módulo de control electrónico conectado al
modulo de generación de señal de pedal o mando de aceleración y al
módulo tacométrico, que recibe señales de ambos módulos y envía como
salida señales de dosificación o control al módulo de dosificación
de combustible o de control de motor eléctrico, al que también está
conectado.
Así, en una primera fase de ajuste de la
velocidad límite deseada, se selecciona dicha velocidad
introduciéndola como dato en el módulo de ajuste de la velocidad
límite y, cuando se alcanza durante la marcha del vehículo este
valor real de velocidad límite seleccionada, medido en el módulo de
captación de la velocidad real del vehículo, se asocia dicho dato de
velocidad límite deseada a la señal generada en ese momento en el
módulo de generación de señal de pedal o mando de aceleración, que
puede ser, por ejemplo, una tensión eléctrica generada en un
potenciómetro asociado a dicho pedal o mando y que se mueve con
él.
Se obtiene así una señal eléctrica de referencia
que se empleará en la segunda fase de limitación de la velocidad del
vehículo. En esta segunda fase de limitación de la velocidad del
vehículo, cuando se detecta, durante la marcha del vehículo, en el
módulo de captación de la velocidad real del vehículo la velocidad
límite establecida, el módulo de control electrónico, conectado a
este módulo a través del módulo tacométrico, convierte o transforma,
por medio del dispositivo adecuado, la señal enviada en ese momento
por el módulo de generación de señal de pedal o mando de aceleración
en la señal de referencia fija, que se aplica al módulo de
dosificación de combustible o de control del motor eléctrico, según
el caso.
Así, de acuerdo con lo anteriormente expuesto,
la invención se refiere también a un método de funcionamiento del
dispositivo limitador de velocidad de acuerdo con la invención, que
comprende las etapas de:
a) ajustar una velocidad límite deseada, que, a
su vez, comprende:
- -
- introducir un dato seleccionado de velocidad límite deseada en el módulo de ajuste de la velocidad límite;
- -
- asociar dicho dato de velocidad límite deseada a la señal generada en el módulo de generación de señal de pedal o mando de aceleración en el momento en que se mide en el módulo de captación de la velocidad real del vehículo el valor de dicha velocidad límite deseada, de manera que se obtiene una señal de referencia correspondiente a la posición del pedal o mando de aceleración en el momento en que el vehículo alcanza dicha velocidad límite deseada; y
b) limitar la velocidad del vehículo utilizando
dicha señal de referencia, al convertir o transformar la señal
generada en el módulo de generación de señal de pedal o mando de
aceleración en dicha señal de referencia, cuando el valor de
velocidad que se mide en el módulo de captación de la velocidad real
del vehículo coincide con el dato de velocidad límite deseada
introducido en el módulo de ajuste de velocidad límite, y aplicar
dicha señal convertida en la señal de referencia al módulo de
dosificación de combustible o de control de motor eléctrico.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de esta descripción un juego de dibujos en donde,
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La Figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra la estructura modular del dispositivo de la presente
invención y las interrelaciones entre los distintos módulos de que
consta;
La Figura 2 es una representación esquemática de
un circuito eléctrico para llevar a cabo una realización preferida
del dispositivo de la presente invención.
A la vista de las figuras reseñadas, puede
describirse aquí, a modo de ejemplo únicamente y sin carácter
limitativo, una realización práctica de la invención.
La Figura 1 es un diagrama de bloques en el que
se han ilustrado los diversos módulos de que consta el dispositivo
de la invención. La unidad principal es el módulo electrónico de
control ó ECM (14) (Electronic Control Module en su versión
anglosajona), que recibe señales de un módulo taquimétrico (11) y de
un módulo de generación de señal de pedal o mando de aceleración
(12), y envía, en función de las señales recibidas, una señal de
dosificación o control a un módulo de dosificación de combustible o
de control de motor eléctrico del vehículo (13). El módulo
taquimétrico (11) está conectado a un módulo de captación de
velocidad (9), que mide la velocidad real del vehículo, y a un
módulo de ajuste de velocidad límite (10), en el que se introduce el
dato de la velocidad máxima que se desea para el vehículo. En una
primera etapa de funcionamiento, el ECM (14) recibe tanto el dato de
velocidad límite seleccionada como el valor de velocidad real en
cada instante, indicado por el módulo de captación de la velocidad
(9), y, cuando ambos valores coinciden, fija la señal que recibe en
ese momento del módulo de generación de señal de pedal o mando de
aceleración (12), en una señal de referencia fija, que asocia al
dato de la velocidad límite deseada.
De esta forma, en una segunda etapa de
funcionamiento, cuando se pretende limitar efectivamente la
velocidad del vehículo, el ECM (14) aplica en el módulo de
dosificación de combustible o control de motor eléctrico (13),
mientras la velocidad real medida es inferior al valor de velocidad
límite, directamente la señal generada en el módulo de generación de
señal de pedal o mando de aceleración (12), y, cuando la velocidad
real medida alcanza o supera dicho valor límite, convierte la señal
procedente de dicho módulo de generación de señal de pedal o mando
de aceleración (12) en la señal de referencia fija, que aplica
entonces al módulo de dosificación de combustible o control de motor
eléctrico (13). Así, la velocidad del vehículo permanece en todo
momento controlada, al sustituir la señal que llega del pedal a los
dispositivos de dosificación de combustible o control del motor, por
una señal fija de referencia cuando el vehículo empieza a ir
demasiado deprisa.
Este dispositivo y su funcionamiento se ilustran
a modo de ejemplo en la Figura 2, que es una representación
esquemática de un circuito según una posible realización de la
presente invención, aplicada en un vehículo de motor controlado por
un pedal de aceleración. En ella, el módulo taquimétrico (11)
comprende un tacómetro (2) de relé, y el módulo de captación de
velocidad comprende en un sensor inductivo (1), como por ejemplo un
sensor de proximidad de los denominados NAMUR, que mide las
revoluciones en el eje del vehículo.
Se ha incorporado, además, un interruptor de
contacto (8), situado en el pedal y conectado al tacómetro (2) a
través de un circuito inductivo de amortiguación, de manera que,
cuando se levanta el pie del pedal, el interruptor desactiva el
circuito y devuelve el sistema a su estado inicial. Dicho circuito
inductivo incorpora, además, un relé de bloqueo (3) para eludir las
oscilaciones del motor, especialmente si éste es diésel.
Por su parte, el módulo de generación de señal
de pedal o mando de aceleración (12) es un potenciómetro (6)
asociado al pedal, que genera una señal de tensión en función de la
posición instantánea del pedal de aceleración, y el módulo de
dosificación de combustible o de control de motor eléctrico (13) es
otro potenciómetro (7) que recibe una señal de tensión y acciona, en
función de ésta, un dispositivo de dosificación o control adecuado
que acelera o ralentiza el motor.
El ECM (14) incluye, en esta realización
concreta, un conmutador de transferencia (4) en forma de relé, que
se conecta al potenciómetro (6) o al otro potenciómetro (7) en
función de la señal que recibe. De esta forma, cuando la velocidad
medida en el sensor inductivo (1) llega al límite seleccionado, el
relé del conmutador de transferencia (4) desconecta el potenciómetro
(6) del pedal y selecciona el otro potenciómetro (7), al que envía
la tensión de referencia correspondiente al valor de la velocidad
límite establecida.
Claims (11)
1. Dispositivo limitador de velocidad para
vehículos propulsados por un motor de combustión interna controlado
por medio de un mando en forma de pedal de aceleración o similar
para regular el paso de combustible al motor, o vehículos
propulsados por un motor eléctrico cuya potencia se controla por
medio de un mando de aceleración análogo, caracterizado
porque comprende:
- un módulo de captación de velocidad (9), que
se encarga de detectar la velocidad real del vehículo;
- un módulo de ajuste de la velocidad (10)
límite deseada;
- un módulo tacométrico (11), conectado al
módulo de captación de la velocidad real del vehículo y al módulo de
ajuste de la velocidad límite;
- un módulo de generación de señal de pedal o
mando de aceleración (12), asociado a dicho pedal o mando de
aceleración y que genera una señal en función de la posición de
dicho pedal o mando de aceleración;
- un módulo de dosificación de combustible o de
control de motor eléctrico (13), que regula la potencia del motor en
función de las señales que recibe;
- un módulo de control electrónico ó ECM (14),
conectado al modulo de generación de señal de pedal o mando de
aceleración (12) y al módulo tacométrico (11), que recibe señales de
ambos módulos y envía como salida señales de dosificación o control
al módulo de dosificación de combustible o de control de motor
eléctrico (13), al que también está conectado.
2. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de captación
de velocidad (9) comprende un sensor inductivo (1).
3. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el módulo
tacométrico (11) comprende un tacómetro (2) de relé.
4. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque además comprende un
interruptor de contacto (8), situado en el pedal o mando de
aceleración y conectado al tacómetro (2) de relé a través de un
circuito inductivo de amortiguación, de manera que, cuando se
levanta el pie del pedal, el interruptor desactiva el circuito y
devuelve el sistema a su estado inicial.
5. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque el circuito inductivo
de amortiguación incorpora un relé de bloqueo (3) para eludir las
oscilaciones del motor.
6. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
módulo de generación de señal de pedal o mando de aceleración (12)
es un potenciómetro (6) asociado al pedal o mando de aceleración,
que genera una señal de tensión en función de la posición
instantánea del pedal o mando de aceleración.
7. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
módulo de dosificación de combustible o de control de motor
eléctrico (13) es otro potenciómetro (7), que recibe una señal de
tensión y acciona, en función de ésta, un dispositivo de
dosificación o control adecuado que acelera o ralentiza el
motor.
8. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 6 y 7, caracterizado porque el ECM (14)
incorpora un conmutador de transferencia (4) en forma de relé, que
se conecta a uno u otro potenciómetros (6,7) en función de si la
velocidad medida en el módulo de captación de velocidad (9) es
inferior o igual a la velocidad seleccionada en el módulo de ajuste
de velocidad límite (10).
9. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque el conmutador de
transferencia (4) es un relé.
10. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque el sensor inductivo
(1) es un sensor de proximidad.
11. Un método de funcionamiento del dispositivo
limitador de velocidad de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende las etapas de:
a) ajustar una velocidad límite deseada, que, a
su vez, comprende:
- -
- introducir un dato seleccionado de velocidad límite deseada en el módulo de ajuste de la velocidad límite (10);
\newpage
- -
- asociar dicho dato de velocidad límite deseada a la señal generada en el módulo de generación de señal de pedal o mando de aceleración (12) en el momento en que se mide en el módulo de captación de la velocidad (9) real del vehículo el valor de dicha velocidad límite deseada, de manera que se obtiene una señal de referencia correspondiente a la posición del pedal o mando de aceleración en el momento en que el vehículo alcanza dicha velocidad límite deseada; y
b) limitar la velocidad del vehículo utilizando
dicha señal de referencia, al convertir o transformar la señal
generada en el módulo de generación de señal de pedal o mando de
aceleración (12) en dicha señal de referencia, cuando el valor de
velocidad que se mide en el módulo de captación de la velocidad (9)
real del vehículo coincide con el dato de velocidad límite deseada
introducido en el módulo de ajuste de velocidad límite (10), y
aplicar dicha señal convertida en la señal de referencia al módulo
de dosificación de combustible o de control de motor eléctrico
(13).
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| ES200802270A ES2316315B1 (es) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Dispositivo limitador de velocidad para vehiculos y metodo de funcionamiento. |
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