ES2355801T3 - Vehículo que comprende medios para determinar la pendiente en la que se mueve. - Google Patents

Vehículo que comprende medios para determinar la pendiente en la que se mueve. Download PDF

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Abstract

Un vehículo que comprende un motor (12), un embrague (E), ruedas (22), medios de control de la velocidad de rotación de las ruedas y medios de medición de la pendiente del vehículo que miden la aceleración del vehículo que rueda dicha pendiente, a motor (12) desembragado, caracterizado porque comprende medios de tratamiento (24) que calculan la pendiente con respecto a la horizontal que se determina por la fórmula: = Arc sen (( - g K roll - K v 2 / me) / g) en la que es la aceleración medida del vehículo, g = 9,8 ms -2 , K roll es la resistencia del vehículo al rodamiento, K es la resistencia aerodinámica del vehículo, v es la velocidad del vehículo y me es la masa calculada del vehículo.

Description

Campo de la Invención
Esta invención se refiere a un vehículo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Un vehículo de este tipo se conoce del documento DE 197 28769 A1.
Los vehículos automóviles actuales están equipados con sistemas de ayuda a la conducción, particularmente 5 de anti-bloqueo de ruedas (ABS), de control de la trayectoria (ESP) y/o de anti-derrape de las ruedas motrices (ASR), que, en función de las circunstancias, son susceptibles de modular el esfuerzo de frenado aplicado a cada rueda del vehiculo o de generar un esfuerzo de frenado.
Los sistemas de control de la trayectoria se diseñan, en particular, para calcular en tiempo real y durante el rodaje, la carga del vehículo, es decir, su peso total, para tener en cuenta la carga calculada en el ajuste de las 10 intervenciones realizadas.
No obstante, el cálculo de la carga depende del cálculo de la pendiente de la vía de la carretera sobre la que circula el vehículo y actualmente este cálculo de la pendiente es poco preciso, siendo un medio conocido equipar al vehículo con un sensor de inclinación, lo que presenta el inconveniente de aumentar el coste del sistema y su complejidad. 15
La invención tiene por objeto evitar estos inconvenientes, gracias a un procedimiento de determinación de la pendiente que sea simple, eficaz y económico.
En este sentido, la invención tiene por objeto un vehículo de acuerdo con la reivindicación 1.
La determinación de la pendiente consiste en medir la variación de la velocidad del vehículo sobre la pendiente con motivo de un desacoplamiento entre el motor y la transmisión unida a las ruedas motrices del vehículo y descontar 20 de esta variación un valor calculado de la pendiente por comparación de esta variación con curvas de calibración pre-establecidas o, ventajosamente, por cálculo a partir de un módulo matemático.
Este procedimiento permite una determinación relativamente precisa y rápida de la pendiente de la vía de la carretera a partir de informaciones que están disponibles y cuya adquisición no requiere la instalación de un sensor suplementario. 25
Ventajosamente, la variación de la velocidad del vehículo sobre la pendiente se determina con motivo de un cambio de relación de transmisión, durante el intervalo de tiempo correspondiente al desacoplamiento entre el motor y las ruedas motrices.
De acuerdo con otra característica de la invención, este procedimiento también consiste en determinar, ventajosamente por cálculo, la masa del vehículo que se desplaza sobre la pendiente. 30
Ventajosamente, este valor calculado de la pendiente se utiliza después para corregir el valor calculado de la carga del vehículo.
Este mejor cálculo de la carga del vehículo, combinado con el cálculo de la pendiente, permite un funcionamiento de los sistemas de tipo ABS, ESP y ASR, que es más preciso y está mejor adaptado a las condiciones de desplazamiento del vehículo. 35
En el modo de realización preferida de la invención, la variación de la velocidad del vehículo se determina a partir de informaciones proporcionadas por el velocímetro de ese vehículo, o ventajosamente por los sensores de velocidad de rotación de las ruedas.
El procedimiento también consiste en determinar los momentos en los que el motor de desacopla de las ruedas motrices a partir de información proporcionada por el calculador del dispositivo de control de la trayectoria ESP, el 40 calculador del motor de inyección u otro.
La presente invención tiene por objeto un vehículo que comprende un motor, un embrague (E), ruedas y medios de control de la velocidad de rotación de las ruedas caracterizado por que comprende medios de medición de la pendiente  del vehículo que miden la aceleración  del vehículo que rueda sobre dicha pendiente, a motor desembragado y porque comprende medios de tratamiento que calculan la pendiente  con respecto a la horizontal que 45 se determina por la fórmula
= Arc sen (( - g K roll – K v2 / me) / g)
en la que  es la aceleración medida del vehículo, g = 9,8 ms-2, K roll es la resistencia del vehículo al rodamiento, K es la resistencia aerodinámica del vehículo, v es la velocidad del vehículo y me es la masa calculada del vehículo.
La presente invención también tiene por objeto un vehículo caracterizado por que comprende medios de determinación de la masa m del vehículo en función de la pendiente medida.
La presente invención también tiene por objeto un vehículo caracterizado por que comprende una unidad hidráulica de mando de frenos hidráulicos dispuestos a nivel de las ruedas, que garantiza la disminución individual de la velocidad de rotación de las ruedas cuando esta sobrepasa la velocidad deseada para que el vehículo siga la trayectoria 5 deseada por el conductor.
La invención se comprenderá mejor, y en la lectura de la siguiente descripción, aparecerán más claramente otras características, detalles y ventajas de la misma , realizada como ejemplo en referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 representa, en forma de diagramas de bloque, la estructura de un vehículo automóvil provisto de un 10 medio de determinación de la pendiente de acuerdo con la invención;
La figura 2 es un organigrama que representa las diferentes etapas del procedimiento de acuerdo con invención.
En la figura 1, la referencia 10 representa, de manera general, un vehículo automóvil, cuyo motor de combustión interna 12 acciona, por medio de un embrague E que une su árbol de salida 14 con el árbol de entrada 16 15 de una caja de cambios 18 y de una transmisión 20, las ruedas 22 del vehículo.
Los medios de determinación de la pendiente de acuerdo con la invención comprenden medios 24 de tratamiento de la información, que reciben una señal de entrada 26 de la velocidad del vehiculo proporcionada por un sensor 28 de velocidad de rotación de las ruedas 22, una señal 34 de apertura del embrague, proporcionada por medios 36 de cambio de relación de la transmisión (que el conductor del vehículo puede controlar o que pueden automatizarse 20 en el caso de una caja de cambios automática) y/o una señal 38 de velocidad de rotación del árbol de salida del motor, proporcionada por un sensor apropiado 40.
Ventajosamente, el calculador ESP, asociado por otro lado a una unidad hidráulica provista, de manera conocida, de una bomba hidráulica y de válvulas unidas a los frenos, desempeña la función de los medios 24 de tratamiento de información. 25
La determinación de un intervalo de tiempo durante el cual el motor está desacoplado de las ruedas motrices puede realizarse en efecto, a partir de informaciones relativas al estado de los medios 16 del cambio de relación de la transmisión, o por comparación de la velocidad 26 del vehículo y de la velocidad de rotación del motor, indicando una relación no lineal de la variación de estas velocidades que el motor está desacoplado de las ruedas motrices de vehículo. 30
La variación de la velocidad del vehículo durante el intervalo de tiempo en el que el embrague E está abierto, es un dato que permite calcular la pendiente de la vía de la carretera sobre la que se desplaza el vehículo.
De hecho, la suma de las fuerzas aplicadas al vehículo F es igual al producto de la masa m del vehículo en carga por la aceleración :
F = m.  35
La suma de las fuerzas es igual a la suma de la resistencia al rodamiento F roll drag, de la resistencia aerodinámica F aero y la fuerza F slope (pendiente) resultante de la aceleración de la gravedad sobre una pendiente de ángulo  con respecto a la horizontal.
F = mg K roll
siendo g igual a 9,8 m-2 40
siendo K roll una constante del vehículo que puede medirse durante el diseño del vehículo.
F aero = Kv2
siendo K una constante aerodinámica del vehículo y v la velocidad del vehículo
F slope = mgsen
Se deduce que 45
 = arc sen (( - g K roll – K v2 / m) / g)
A primera vista, se trata de una indeterminación en la medida en que  depende de la masa m del vehículo, de la que solo se conocen los valores extremos, es decir, la masa en vacio y la masa a plena carga del vehículo.
Examinando los valores de desaceleración en función de la velocidad, se detecta que, de manera sorprendente, a partir de una pluralidad de pendientes de la siguiente tabla, para velocidades reducidas, la masa tiene una influencia despreciable sobre la desaceleración:
Velocidad (km/h)
Modelo: carga (kg): 1650 -pendiente(%):0 Modelo: carga (kg): 1930 -pendiente(%):0 Modelo: carga (kg): 1650 -pendiente(%):5 Modelo: carga (kg): 1930 -pendiente(%):5
0
0,14 0,14 0,63 0,63
18
0,14 0,14 0,63 0,63
36
0,16 0,16 0,65 0,65
54
0,19 0,19 0,68 0,68
72
0,24 0,22 0,73 0,71
90
0,29 0,27 0,79 0,76
108
0,36 0,33 0,85 0,82
Por lo tanto, la pendiente  puede calcularse con precisión suficiente, tomando un valor medio para m. 5
En una variante, la pendiente  se determina comparando los valores medidos con los valores de una tabla de calibración análoga a la tabla 1 pero incluyendo información sobre todas las pendientes susceptibles de tener que medirse.
A partir del valor de la pendiente  se calcula la masa efectiva del vehículo que corresponde a la masa al vacio aumentada de la carga del vehículo. 10
El conocimiento de la masa efectiva del vehículo permite mejorar el control de la trayectoria del vehículo.
En un primer ejemplo de realización, el valor real de la resistencia que se opone al avance del vehículo para aumentar el valor del par de frenado para los frenos hasta el límite real del derrape, se deduce de la masa.
De esta manera, de acuerdo con la invención, se reducen las distancias de frenado del vehículo.
En un segundo ejemplo de realización, el umbral de intervención del dispositivo de control de la trayectoria 15 ESP funciona más eficazmente en una curva de baja adherencia, por ejemplo sobre un suelo mojado o helado.
En un tercer ejemplo de realización, los umbrales de activación del ESP se modifican en función de la masa del vehículo.
En la figura 2, se representan esquemáticamente las etapas principales del procedimiento de acuerdo con la invención. 20
La primera etapa 44 es la detección de un desembrague.
La siguiente etapa 46 comprende la adquisición de la variación de la velocidad del vehículo durante el intervalo de tiempo en el que el motor está desembragado. También puede medirse, por ejemplo, la velocidad del vehículo en dos instantes diferentes y dividir la diferencia de la velocidad por el intervalo de tiempo entre estos dos instantes o bien proceder derivando la señal de velocidad del vehículo. 25
De manera simultánea, la etapa 48 consiste en un cálculo de la pendiente .
A partir del valor de la pendiente, se calcula la masa total del vehículo en rodamiento.
A continuación, el valor de la carga corregido se tiene en cuenta para los sistemas del tipo ABS, ESP y ASR para ajustar sus intervenciones 52.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un vehículo que comprende un motor (12), un embrague (E), ruedas (22), medios de control de la velocidad de rotación de las ruedas y medios de medición de la pendiente  del vehículo que miden la aceleración  del vehículo que rueda dicha pendiente, a motor (12) desembragado, caracterizado porque comprende medios de tratamiento (24) que calculan la pendiente  con respecto a la horizontal que se determina por la fórmula:
    = Arc sen (( - g K roll – K v2 / me) / g) 5
    en la que  es la aceleración medida del vehículo,
    g = 9,8 ms-2, K roll es la resistencia del vehículo al rodamiento, K es la resistencia aerodinámica del vehículo, v es la velocidad del vehículo y me es la masa calculada del vehículo.
  2. 2. Un vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de determinación de la masa m del vehículo en función de la pendiente medida. 10
  3. 3. Un vehículo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque comprende una unidad hidráulica de mando de frenos hidráulicos dispuestos a nivel de las ruedas (22), que garantiza la disminución individual de la velocidad de rotación de las ruedas (22) cuando esta sobrepasa la velocidad deseada para que el vehículo siga la trayectoria deseada por el conductor.
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