ES2637919T3 - Procedimiento y sistema para influir en el movimiento de una carrocería cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automóvil y vehículo - Google Patents

Procedimiento y sistema para influir en el movimiento de una carrocería cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automóvil y vehículo Download PDF

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Abstract

Procedimiento para generar señales para influir en el movimiento de una carrocería cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automóvil, en el que se determina mediante sensores el movimiento de la carrocería, las señales de sensor que corresponden a los valores de sensor determinados se suministran a un regulador de amortiguador y el regulador de amortiguador proporciona al menos una señal de control para activar actuadores, en particular amortiguadores semiactivos o activos, por medio de los cuales puede influirse en el movimiento de la carrocería, en el que a partir de las señales de sensor teniendo en cuenta estados de conducción y/o estados de carga y/o estados de energía y/o actividades del conductor momentáneos y esperados en función de requisitos seleccionables del movimiento de la carrocería y requisitos de seguridad de conducción por medio de algoritmos de regulación dependientes del estado se determina la al menos una señal de control para activar los actuadores, caracterizado porque los algoritmos de regulación dependientes del estado tienen en cuenta mensajes de mayor relevancia, en el que como mensajes de mayor relevancia se tienen en cuenta señales de diagnóstico y/o señales de valores de sustitución y/o señales de marcha de emergencia.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y sistema para influir en el movimiento de una carrocena cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automovil y vehnculo
La invencion se refiere a un procedimiento para generar senales para influir en el movimiento de una carrocena cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automovil, segun el preambulo de la reivindicacion 1. La invencion se refiere ademas a un sistema para la realizacion de este procedimiento.
Un procedimiento y un sistema de tipo generico se conocen por el documento WO 2007/034102 A. Ademas, por ejemplo por el documento DE 39 18 735 A1 se conocen un procedimiento y un dispositivo para amortiguar desarrollos de movimiento en chasis de vehuculos de pasajeros y vehuculos industriales, en los que a partir de un movimiento determinado mediante sensores de dos masas de vehnculo por medio de un circuito de procesamiento de senales se forma una senal de control para un actuador controlable, que actua sobre las masas de vehnculo. Para una adaptacion de chasis confortable y aun asf segura esta previsto conducir las senales determinadas mediante sensores a traves de una disposicion de conexion que pertenece al circuito de procesamiento de senales con un comportamiento de transmision dependiente de la frecuencia. De este modo se pretende conseguir que debido al procesamiento dependiente de la frecuencia de las senales de sensor no se utilice ninguna curva caractenstica estatica para el control del actuador o la regulacion del actuador, sino que tenga lugar un control del actuador o una regulacion del actuador dependiente del contenido frecuencial del desarrollo de movimiento. De este modo se pretende conseguir el objetivo de una comodidad de conduccion lo mas alta posible en el caso de un diseno seguro del chasis tambien en las zonas lfmite del estado de conduccion. Este planteamiento se basa en la idea de que debe satisfacerse el conflicto objetivo entre una comodidad de conduccion deseada, es decir un diseno confortable y suave, y una dinamica de conduccion, es decir una adaptacion deportiva y rigurosa, por un lado y una seguridad de conduccion suficiente por otro lado. Para una comodidad de conduccion y una dinamica de conduccion es decisiva una amortiguacion del movimiento de la carrocena, mientras que para una seguridad de conduccion es decisiva una carga de rueda o fluctuacion de la carga de rueda.
Se conocen esencialmente tres sistemas de amortiguador para vehnculos, en los que a una disposicion de resorte entre la rueda y la carrocena esta conectado en paralelo un actuador. Se conocen sistemas de amortiguador pasivos, semiactivos y activos. En los sistemas de amortiguador pasivos no esta prevista una variacion de la fuerza de amortiguador durante la marcha. En los sistemas de amortiguador semiactivos puede variarse la fuerza de amortiguador mediante una variacion de una corriente de fluido de aceite usando una o varias valvulas. De esta manera pueden variarse las propiedades de amortiguacion. Los sistemas de amortiguador semiactivos funcionan de manera que meramente absorben energfa. En los sistemas de amortiguador activos puede proporcionarse una fuerza de amortiguador deseada en cualquier direccion tanto de manera amortiguada como con aporte de energfa.
En los procedimientos y sistemas conocidos para influir en el movimiento del chasis resulta desventajoso que como magnitud de partida de modulos de regulacion utilizados se requiere una fuerza. Esto tiene la desventaja de que adicionalmente se necesita una velocidad de amortiguador como magnitud adicional, para llegar a traves de un calculo de diagrama caractenstico a la verdadera magnitud de ajuste, la corriente de control. Ademas, tambien en el caso de un requisito de fuerza constante puede variarse la corriente en funcion de la velocidad de amortiguador. Dado que un calculo de diagrama caractenstico es propenso a errores, la fuerza de amortiguador resultante se vuelve tambien inestable de manera correspondiente. Precisamente en el intervalo de velocidades de amortiguador reducidas, que se producen en particular con frecuencia en el caso de procesos de dinamica transversal, esto resulta desventajoso dado que en este caso existen las mayores no linealidades e imprecisiones en el diagrama caractenstico. Ademas, se conoce que en el paso por cero de la velocidad en el diagrama caractenstico el amortiguador por regla general se pone suave. Precisamente en el caso de velocidades de amortiguador, que oscilan alrededor de cero, se ajusta entonces en el caso de un requisito de fuerza constante una corriente oscilante de manera constante, que es contraproducente para la verdadera regulacion.
Por tanto, la invencion se basa en el objetivo de indicar un procedimiento y un sistema de tipo generico, por medio de los cuales es posible de manera sencilla y segura una regulacion del movimiento de una carrocena con actuadores que pueden activarse electronicamente (amortiguadores) solucionando al mismo tiempo el conflicto objetivo entre la comodidad de conduccion, la dinamica de conduccion y la seguridad de conduccion.
Segun la invencion, este objetivo se alcanza mediante un procedimiento con las caractensticas mencionadas en la reivindicacion 1. Debido a que por medio del regulador de amortiguador a partir de las senales de sensor teniendo en cuenta estados momentaneos y/o esperados, en funcion de requisitos seleccionables del movimiento de la carrocena y requisitos de seguridad de conduccion, por medio de algoritmos de regulacion dependientes del estado se determina la al menos una senal de control para activar los actuadores, es posible de manera ventajosa solucionar en su mayor parte el conflicto objetivo entre la comodidad de conduccion y la dinamica de conduccion por un lado y la seguridad de conduccion por otro lado mediante la integracion especial de los algoritmos de regulacion dependientes del estado. Teniendo en cuenta los estados momentaneos y/o esperados al proporcionar las senales de control para los actuadores, es decir por tanto al ajustar la amortiguacion del movimiento de la carrocena,
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ademas de los requisitos de comodidad del conductor de un vehnculo tambien se consideran los estados de conduccion dinamicos del vehnculo, en particular tambien teniendo en cuenta los estados cnticos para la seguridad.
En una configuracion preferida de la invencion, esta previsto que como la al menos una senal de control se proporcione una corriente de control que influye directamente en los actuadores. De este modo se prescinde por un lado de la necesidad de proporcionar una velocidad de amortiguador como magnitud adicional y por otro lado ya no es necesario el calculo de diagrama caractenstico conocido del estado de la tecnica para la verdadera magnitud de ajuste.
En una configuracion preferida adicional de la invencion esta previsto que como requisito seleccionable del movimiento de la carrocena pueda seleccionarse al menos entre comodidad y deportividad, teniendo lugar en particular la seleccion gradualmente y/o de manera escalonada entre alta comodidad y alta deportividad. De este modo se hace posible de manera sencilla una adaptacion de la influencia del movimiento de la carrocena a las necesidades individuales del conductor de un vehnculo.
En la invencion esta previsto que durante la determinacion de la al menos una senal de control como estados momentaneos y/o esperados se tengan en cuenta estados de conduccion y/o estados de carga y/o estados de energfa y/o actividades del conductor. De este modo pueden tenerse en cuenta de manera muy ventajosa como estados de conduccion la dinamica vertical y/o la dinamica longitudinal y/o la dinamica transversal del vehnculo. Ademas, de manera muy ventajosa como estados de energfa pueden tenerse en cuenta los estados de energfa de la carrocena y/o de las ruedas y/o de la carretera y/o del actuador. Ademas, como actividades del conductor pueden tenerse en cuenta de manera ventajosa el estado de accionamiento del pedal de aceleracion y/o del pedal de freno y/o de la direccion y/o del mando de cambio de velocidades. Una senal de control determinada a partir de estos estados posibles individualmente o en cualquier combinacion conduce a una adaptacion muy comoda del movimiento de la carrocena a los requisitos planteados realmente por el conductor del vehnculo. Por tanto, en general puede ajustarse un desarrollo de movimiento muy armonico de la carrocena, que se percibe por el conductor del vehnculo o el pasajero del vehnculo como agradable y comodo.
Ademas, en una configuracion preferida de la invencion esta previsto que se implemente una exigencia de comodidad en los algoritmos de regulacion, en particular mediante el uso de al menos un filtro dependiente del estado y/o al menos de modulo de dinamica vertical en funcion del estado para el movimiento de una rueda individual y/o el movimiento total de la carrocena (elevacion, balanceo y cabeceo) y/o al menos un modulo de posiciones finales dependiente del estado, en particular teniendo en cuenta los estados de energfa de la carrocena, del amortiguador, de la rueda y/o de la carretera. De este modo se hace posible de manera ventajosa una regulacion del movimiento de la carrocena, muy sensible, que considera la exigencia de comodidad deseada y que tiene en cuenta los estados dados o esperados.
Ademas, en una configuracion preferida de la invencion esta previsto que se implemente una exigencia de deportividad y/o de seguridad de conduccion en los algoritmos de regulacion en particular mediante el uso de filtros dependientes del estado y modulos de dinamica longitudinal y transversal dependientes del estado para procesos cuasiestacionarios y para procesos dinamicos, en particular teniendo en cuenta los estados de energfa de la carrocena, del amortiguador, de la rueda y/o de la carretera. Tambien se cumplen de este modo de manera muy ventajosa los requisitos del conductor del vehnculo en cuanto a un ajuste deportivo del amortiguador, teniendose en cuenta estados de conduccion cnticos desde el punto de vista de la seguridad. Por tanto, un conductor del vehnculo puede satisfacer su modo de conduccion deportivo deseado, sin que de este modo se provoquen situaciones cnticas desde el punto de vista de la seguridad adicionales.
Ademas, preferiblemente esta previsto que los algoritmos de regulacion dependientes del estado de los estados y requisitos se realicen individualmente o de manera combinada. De este modo se hace posible de manera ventajosa un ajuste de la amortiguacion del movimiento de la carrocena mediante todas las influencias concebibles, tambien influencias perturbadoras.
En la invencion esta previsto que los algoritmos de regulacion dependientes del estado tengan en cuenta mensajes de mayor relevancia, teniendose en cuenta como mensajes de mayor relevancia preferiblemente senales de diagnostico y/o senales de valores de sustitucion y/o senales de marcha de emergencia. De este modo, durante la determinacion de las senales de control para activar los actuadores se tienen en cuenta estados erroneos y la determinacion de las senales de control en el regulador de amortiguador mediante los algoritmos de regulacion dependientes del estado se adapta tanto que se consiguen los objetivos de regulacion necesarios mmimos, a pesar de eventuales estados erroneos. En particular, a pesar de la aparicion de un error hasta una subsanacion del error puede mantenerse la regulacion del amortiguador de manera correspondiente a los requisitos o los estados dados y esperados a traves de la proporcion de magnitudes de sustitucion o funciones de emergencia tanto que puede seguir conduciendose el vehnculo sin limitacion o con una comodidad dado el caso limitada. Por tanto, las perdidas de comodidad para el conductor del vehnculo o los pasajeros del vehnculo se evitan en su mayor parte a pesar de que se produzcan errores.
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Ademas, en una configuracion preferida de la invencion esta previsto que las senales de diagnostico, las senales de valores de sustitucion y/o las senales de marcha de emergencia se consulten y/o se generen de manera automatica mediante los algoritmos de regulacion dependientes del estado, teniendose en cuenta preferiblemente senales de identificacion y/o senales de estado de un software funcional que realiza los algoritmos de regulacion y/o de un software basico subordinado o asociado en paralelo. El diagnostico comprende preferiblemente los sensores y/o los actuadores y/o los medios de control de los actuadores, es decir los componentes implicados en la influencia del movimiento de la carrocena. De este modo se garantiza que en el caso de producirse realmente un error el movimiento de la carrocena sobre el que puede influirse puede realizarse de la manera mas proxima posible al movimiento deseado, hasta que tiene lugar o se hace posible la eliminacion del error.
El objetivo se alcanza ademas mediante un sistema para influir en el movimiento de una carrocena cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automovil, segun la reivindicacion 12.
Puede estar previsto que el regulador de amortiguador comprenda una interfaz de entrada, un modulo de entrada de senales, un modulo de regulador, un modulo de salida de senales y una interfaz de salida. De este modo puede implementarse de manera sencilla una determinacion estructurada dado el caso de manera jerarquica entre sf de las senales de control para los actuadores. Preferiblemente, el modulo de salida de senales comprende un modulo de calculo de corriente, con lo que se hace posible proporcionar una senal de corriente que activa directamente los medios de control de los actuadores mediante el regulador de amortiguador. Una asociacion de modulos parciales individuales es posible de manera variable dentro de la estructura modular del regulador de amortiguador segun puntos de vista funcionales y/o jerarquicos.
El sistema de la invencion presenta un modulo de gestion de errores. Ademas, el modulo de entrada de senales puede comprender un modulo de filtro, un modulo de interfaz hombre-maquina (modulo Man-Machine-Interface) y un modulo de reconocimiento de carga.
El modulo de regulador puede comprender igualmente un modulo de reconocimiento de carretera, un modulo de amortiguacion de posiciones finales, un modulo de dinamica transversal, un modulo de dinamica longitudinal y un modulo de dinamica vertical.
El modulo de gestion de errores comprende en el sentido de la invencion un modulo de diagnostico, un modulo conceptual de valores de sustitucion y un modulo de marcha de emergencia de regulacion.
El modulo de salida de senales puede comprender ademas un modulo de calculo de corriente.
Se obtienen configuraciones preferidas a partir de las caractensticas restantes, mencionadas en las reivindicaciones dependientes.
A continuacion se muestra mas detalladamente la invencion en ejemplos de realizacion mediante los dibujos correspondientes. Muestran:
la Figura 1 esquematicamente un automovil con una regulacion de amortiguador;
la Figura 2 un diseno esquematico de un automovil con velocidades de carrocena de esquina verticales;
la Figura 3 un diseno esquematico de un automovil con velocidades de carrocena modales verticales;
la Figura 4 un diseno esquematico de un automovil con sensores dispuestos en el sistema de amortiguador y
las velocidades de rueda, de carrocena y de amortiguador resultantes;
la Figura 5 un diagrama caractenstico de ejemplo de un amortiguador regulado;
la Figura 6 una estructura aproximada de los modulos funcionales de una regulacion de amortiguador;
las Figuras 7 -14 diagramas de bloques esquematicos de modulos de regulacion individuales;
la Figura 15 un diagrama de bloques de un circuito de regulacion convencional;
un diagrama de bloques de un circuito de regulacion ampliado;
la Figura 16 la Figura 17
la Figura 18
un diseno esquematico de una unidad de combinacion para determinar una corriente resultante usando estados/magnitudes de estado;
un diseno esquematico de una division de una unidad de combinacion en elementos de modulo y un elemento completo;
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la Figura 19
un diagrama de
la Figura 20
un diagrama de
la Figura 21
un diagrama de
la Figura 22
un diagrama de y de estados.
flujo de senales de un sistema completo de la regulacion de amortiguador; bloques de un sistema de regulacion tolerante a los errores; flujo de senales de la regulacion de amortiguador con gestion de errores y bloques esquematico de un modulo de regulador inclusive informacion de errores
La Figura 1 muestra esquematicamente en una vista en planta un automovil designado en total con 10. La estructura y el funcionamiento de los automoviles se conocen en general, de modo que en el marco de la presente descripcion no se entrara en mas detalle en esto.
El automovil 10 presenta cuatro ruedas 12, 14, 16 y 18. Las ruedas 12, 14, 16 y 18 estan sujetas a traves de una suspension de las ruedas conocida en una carrocena 20 del automovil 10. Por carrocena 20, en el contexto de la invencion, se entiende en general la carrocena del vehnculo con el habitaculo. Entre las ruedas 12, 14, 16 y 18 por un lado y la carrocena 20 esta dispuesto en cada caso un amortiguador 22, 24, 26 o 28. Los amortiguadores 22, 24, 26 y 28 estan dispuestos en paralelo a resortes no representados. Los amortiguadores 22, 24, 26 y 28 estan configurados por ejemplo como amortiguadores semiactivos, es decir mediante la aplicacion de una senal de control a un medio de ajuste del amortiguador puede variarse la fuerza de amortiguador. El medio de ajuste esta configurado habitualmente como valvula electromagnetica, de modo que la senal de ajuste es una corriente de control para la valvula.
A cada rueda o a cada amortiguador esta asociado un sensor de recorrido 30, 32, 34 o 36. Los sensores de recorrido estan configurados como sensores de recorrido relativo, es decir estos miden una variacion de la separacion de la carrocena 20 con respecto a la respectiva rueda 12, 14, 16 o 18. Normalmente, en este caso se utilizan los denominados sensores de recorrido de angulo de giro, cuya carrocena y funcionamiento se conocen en general.
La carrocena 20 comprende ademas tres sensores de aceleracion vertical 38, 40 y 42 dispuestos en puntos definidos. Estos sensores de aceleracion 38, 40 y 42 estan dispuestos de manera firme en la carrocena 20 y miden la aceleracion vertical de la carrocena en la zona de las ruedas 12, 14 o 18. En la zona de la rueda trasera izquierda 16 puede determinarse mediante calculo la aceleracion a partir de los otros tres sensores de aceleracion, de modo que en este caso puede prescindirse de la disposicion de un sensor de aceleracion propio.
La disposicion de los sensores es en este caso unicamente a modo de ejemplo. Tambien pueden utilizarse otras disposiciones de sensores, por ejemplo un sensor de aceleracion de carrocena vertical y dos sensores de angulo de giro o similares.
El automovil 10 comprende ademas un aparato de control 44, que esta conectado a traves de lmeas de senalizacion o de control con los medios de ajuste de los amortiguadores 22, 24, 26 y 28, los sensores de recorrido 30, 32, 34 y 36 y los sensores de aceleracion 38, 40 y 42. El aparato de control 44 asume la regulacion de amortiguador que se explicara a continuacion aun mas detalladamente. Ademas, el aparato de control 44 puede asumir naturalmente tambien funciones adicionales, que no se tendran en cuenta en este caso, dentro del automovil 10. El automovil 10 comprende ademas un medio de conmutacion 46, por ejemplo un boton, una rueda giratoria o similar, por medio del que puede seleccionarse por parte del conductor de un vetnculo un requisito del movimiento de la carrocena 20. En este caso puede seleccionarse, por ejemplo, entre el requisito “comodidad”, el requisito “deportivo” y el requisito “basico”. La seleccion es posible o bien de manera escalonada entre los tres modos o gradualmente con modos intermedios correspondientes.
El medio de conmutacion 46 esta conectado igualmente con el aparato de control 44.
La Figura 2 muestra un diseno esquematico del automovil 10, indicandose en este caso la carrocena 20 como superficie plana. En las esquinas de la carrocena 20 estan dispuestas en cada caso las ruedas 12, 14, 16 y 18 a traves de una combinacion de resorte-amortiguador de una manera en sf conocida. La combinacion de resorte- amortiguador esta compuesta por los amortiguadores 22, 24, 26 y 28 y resortes conectados en cada caso en paralelo 48, 50, 52 y 54. En las esquinas de la carrocena 20 estan dispuestos los sensores de aceleracion 38, 40 o 42 representados en la Figura 1, por medio de los cuales puede determinarse la velocidad vertical en las esquinas de la carrocena 20. A este respecto, se trata de las velocidades vA_vl (velocidad de la carrocena delante a la izquierda), vA_vr (velocidad de la carrocena delante a la derecha), vA_hl (velocidad de la carrocena detras a la izquierda) y vA_hr (velocidad de la carrocena detras a la derecha). La velocidad puede calcularse mediante integracion a partir de las aceleraciones medidas por medio de los sensores de aceleracion.
La Figura 3 muestra a su vez el diseno esquematico del automovil 10, estando dotadas las piezas iguales que en las figuras anteriores de los mismos numeros de referencia y no explicandose de nuevo. En un centro de gravedad 56 se ilustran los movimientos modales de la carrocena 20. Estos son, por un lado una elevacion 58 en la direccion
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vertical (direccion z), un cabeceo 61, es decir un movimiento giratorio alrededor de un eje transversal que se encuentra en el eje y, y un balanceo 63, es decir un movimiento giratorio alrededor de un eje longitudinal del automovil 10 que se encuentra en el eje x.
La Figura 4 muestra un diseno esquematico adicional del automovil 10, representandose en este caso, de manera complementaria a la representacion en la Figura 2, senales adicionales. Adicionalmente, en este caso se representan las velocidades de amortiguador vD, siendo vD_vl la velocidad de amortiguador para el amortiguador 22 (delante a la izquierda), vD_vr la velocidad de amortiguador para el amortiguador 24 (delante a la derecha), vD_hl la velocidad de amortiguador para el amortiguador 26 (detras a la izquierda) y vD_hr la velocidad de amortiguador para el amortiguador 28 (detras a la derecha). Las velocidades de amortiguador pueden determinarse a traves de una diferenciacion a partir de las senales de los sensores de recorrido 30, 32, 34 o 36 (Figura 1). En la Figura 4 se indican ademas las velocidades de rueda vR. En este caso, la velocidad vR_vl representa la rueda 12 (delante a la izquierda), vR_vr la rueda 14 (delante a la derecha), vR_hl la rueda 16 (detras a la izquierda) y vR_hr la rueda 18 (detras a la derecha). Las velocidades de rueda vR pueden determinarse por ejemplo a traves de sensores de aceleracion de rueda.
Dado que tanto las velocidades de carrocena vA, las velocidades de amortiguador vD como las velocidades de rueda vR presentan todas el mismo vector de direccion (en la direccion z), existe la relacion vD=vA-vR. De este modo no todas las magnitudes de medicion tienen que existir en forma de senales de medicion, sino que pueden calcularse a partir de las otras magnitudes de medicion.
En la Figura 5 se representa a modo de ejemplo un diagrama caractenstico de fuerza-velocidad de un amortiguador regulado. En general se conoce la estructura y el funcionamiento de amortiguadores regulados, de modo que en el marco de la presente descripcion no se entrara mas detalladamente en ello. A este respecto se utilizan o bien amortiguadores semiactivos o bien amortiguadores activos. Resulta decisivo que a traves de una influencia en la velocidad de amortiguador puede ajustarse la fuerza de amortiguador. La fuerza de amortiguador actua en paralelo a las fuerzas de los resortes (veanse las Figuras 2 a 4), de modo que a traves de esto puede influirse en el movimiento de la carrocena 20 en sus desarrollos de movimiento. Para influir en la velocidad de amortiguador, en los amortiguadores esta dispuesta una valvula electromagnetica u otra valvula adecuada, con la que mediante la aplicacion de una corriente de control correspondiente se influye en una seccion transversal de flujo para un medio, en particular un aceite hidraulico. El diagrama caractenstico representado en la Figura 5 muestra diferentes diagramas caractensticos, representandose la fuerza de amortiguador en Newton a traves de la velocidad de amortiguador vD en mm/s para diferentes corrientes de ajuste. Los amortiguadores presentan una gran apertura, es decir segun la corriente de ajuste aplicada pueden ajustarse grandes variaciones entre las velocidades de amortiguador y la fuerza de amortiguador. Para la ilustracion se representa una curva caractenstica 57, que corresponded a un amortiguador pasivo. Mediante esta gran apertura del amortiguador se hace posible por primera vez una regulacion eficaz, encontrandose una caractenstica suave por debajo de la curva caractenstica pasiva 57 y encontrandose una caractenstica dura claramente por encima de la curva caractenstica 57. Se vuelve clara tambien la apertura ya grande a velocidades de amortiguador vD reducidas asf como la evolucion esencialmente lineal de las lmeas de corriente en el diagrama caractenstico.
Mediante las explicaciones hasta la fecha se vuelve claro que para una regulacion eficaz del desarrollo del movimiento de la carrocena es decisivo proporcionar una corriente de ajuste para el medio de control de los amortiguadores. A continuacion se entrara mas en detalle en la proporcion de esta corriente de ajuste teniendo en cuenta la implementacion de las soluciones segun la invencion.
La Figura 6 muestra en un diagrama de bloques una estructura aproximada de los modulos funcionales para la regulacion de amortiguador segun la invencion. Los modulos individuales se representan encapsulados por motivos de claridad y facilidad de comprension. La estructura total se estructura de manera ventajosa jerarquicamente en varios niveles. Los modulos funcionales estan integrados en un regulador de amortiguador, preferiblemente el aparato de control 44 (Figura 1). La regulacion del amortiguador comprende un modulo de entrada de senales 60, un modulo de funcion auxiliar 62, un modulo de regulador 64, un modulo de evaluacion 66 y un modulo de salida de senales 68. En el modulo de entrada de senales 60 se leen las senales de sensor de los sensores de recorrido 30, 32, 34 o 36 y de los sensores de aceleracion 38, 40 y 42 asf como senales adicionales, disponibles a traves del bus CAN del automovil. El modulo de funcion auxiliar 62 comprende un modulo de interfaz hombre-maquina 70, un modulo de filtro 72 y un modulo de reconocimiento de carga 74.
El modulo de regulador 64 comprende un modulo de reconocimiento de carretera 76, un modulo de amortiguacion de posiciones finales 78, un modulo de dinamica transversal 80, un modulo de dinamica longitudinal 82 asf como un modulo de dinamica vertical 84. El modulo de logica de evaluacion 66 comprende un modulo de calculo de corriente 86. Los modulos de regulacion 76, 78, 80, 82 y 84 generan de manera ventajosa una corriente, o una magnitud que es proporcional a la corriente. En el modulo de calculo de corriente 86 tiene lugar el calculo de corriente de todas las magnitudes de salida de regulacion a magnitudes de control para los amortiguadores 22, 24, 26 o 28. A traves del modulo de salida de senales 68 se ponen a disposicion estas corrientes de ajuste para los amortiguadores. Tanto el modulo de entrada de senales 60 como el modulo de salida de senales 68 pueden recibir o emitir de manera opcional naturalmente tambien senales adicionales, segun la equipacion del automovil en cuestion.
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La Figura 7 muestra un diagrama de bloques esquematico del modulo de interfaz hombre-maquina 70. A traves del medio de conmutacion 46 el conductor del vehnculo puede seleccionar un modo. Este es, por ejemplo, el modo “comodidad”, el modo “deportivo” o el modo “normal”. El modulo 70 calcula una corriente di_mmi para conmutaciones de modo con el objetivo de notificar al conductor del vehnculo y a los pasajeros el comportamiento de comodidad modificado durante el cambio del modo de conduccion. Ademas, un vector de disparo trigger_mmi reproduce el estado de los tres modos de conduccion posibles. Este vector de disparo puede usarse entonces como senal de conmutacion en los modulos adicionales. Ademas, una senal mdl_mmi_out emite el modo de conduccion seleccionado actualmente.
La Figura 8 muestra un diagrama de bloques esquematico del modulo de filtro 72. En el modulo de filtro 72 se aplican por un lado los valores de medicion aA proporcionados por los sensores de aceleracion de la carrocena 38, 40 y 42 (Figura 1) y las senales zD proporcionadas por los sensores de recorrido relativo 30, 32, 34 y 36. A partir de estas magnitudes de entrada se calculan mediante el modulo de filtro 72 las velocidades de carrocena vA en las esquinas de la carrocena 20. Ademas se determinan las velocidades de amortiguador vD en las esquinas de la carrocena 20. Ademas se calculan las velocidades de carrocena modales vModal para el cabeceo y el balanceo. Las velocidades de carrocena vA en las esquinas de la carrocena 20 sirven principalmente como magnitudes de entrada para la regulacion de rueda individual en el modulo de regulacion vertical 84. Las velocidades de carrocena modales vModal son necesarias para una atenuacion adicional de movimientos de cabeceo y de balanceo de la carrocena 20 en la regulacion modal en el modulo de regulacion vertical 84.
La Figura 9 muestra un diagrama de bloques esquematico del modulo de reconocimiento de carga 74. A partir de las senales zD aplicadas en la entrada, proporcionadas por los sensores de recorrido relativo 30, 32, 34, 36 se forman las masas de carrocena mA en el eje delantero VA y el eje trasero HA. Ademas se determinan los factores de amplificacion V para ajustar la distribucion de masas.
La Figura 10 muestra un diagrama de bloques esquematico del modulo de reconocimiento de carretera 76. Por medio de este modulo 76 se realiza un calculo de la calidad de la calzada como estado energetico. En la entrada del modulo 76 se aplican las velocidades relativas de carrocena/rueda vD proporcionadas por el modulo de filtro 72 asf como las velocidades de carrocena vA y la distribucion de cargas por eje mA proporcionada por el modulo 74. Adicionalmente, el modulo 70 aplica la senal Trigger_mmi como estado de los modos de conduccion. El modulo 76 proporciona senales, para tener en cuenta el estado de la calzada actual (regular/irregular) dentro de la regulacion de amortiguador. Para ello se determinan en el modulo 76 magnitudes de estado de la carretera energetica eR (energfa de la rueda) y se representa con factores de amplificacion correspondientes para modulos posteriores. Ademas se generan lfmites de corriente mmimos y maximos, para que pueda impedirse de manera satisfactoria un salto de la rueda debido a una amortiguacion excesiva o una amortiguacion insuficiente.
La Figura 11 muestra un diagrama de bloques esquematico del modulo de amortiguacion de posiciones finales 78. En el modulo 78 se aplican como senales de entrada las velocidades relativas vD de la carrocena/rueda del modulo 72 asf como las senales zD de los sensores de recorrido relativo 30, 32, 34 y 36. Ademas se procesan la velocidad del vehnculo vF y una senal de conmutacion aq (encendido/apagado) a partir del modulo de dinamica transversal 80 (Figura 13). A partir de estas senales se calculan corrientes de amortiguador para cada uno de los amortiguadores 22, 24, 26 o 28 el_i_min. Con ayuda de estas corrientes de amortiguador se implementa una amortiguacion de posiciones finales electronica, selectiva para cada rueda.
La Figura 12 muestra un diagrama de bloques esquematico del modulo de dinamica vertical 84. En senales de entrada, en el modulo 84 se aplican la senal de estado de carretera energetica eR, eA proporcionada por el modulo 76 asf como los factores de amplificacion v-str. correspondientes y las sales de corriente minima y maxima i_min, i_max del modulo 76. Ademas, la velocidad del vehnculo vF, las velocidades de carrocena vA del modulo 72, las velocidades de balanceo y cabeceo vModal del modulo 72 y los factores de amplificacion V se aplican a las masas de carrocena del modulo 74. Ademas, el estado se proporciona a los modos de conduccion por medio de la senal trigger_mmi. El modulo 84 contiene una regulacion dependiente del modo del comportamiento de comodidad de la dinamica vertical y con ello una funcion central de la regulacion de amortiguador. El objetivo de este modulo de regulacion vertical 84 es regular, con ayuda de la funcion “regulacion de rueda individual” en primer lugar cada una de las esquinas de la carrocena 20 por separado, para desacoplar por tanto la carrocena 20 en su mayor parte del estimulo de la carretera. Con ayuda de una funcion “regulacion modal” se influye directamente en los movimientos modales cabeceo, balanceo y elevacion acoplados a traves de la carrocena 20 (Figura 3). El modulo 84 proporciona una corriente de regulacion i_vd para la amortiguacion vertical.
La Figura 13 muestra un diagrama de bloques esquematico del modulo de dinamica transversal 80. Como senales de entrada se aplican la velocidad del vehnculo vF, una senal de angulo de volante wL, una senal de aceleracion transversal y una senal de reconocimiento de carretera del modulo 76. Ademas se proporciona la senal de estado a los modos de conduccion trigger_mmi. Mediante el modulo 80 se calculan en cada caso corrientes imin_qd para los amortiguadores 22, 24, 26 y 28 para influir en la dinamica transversal del vehnculo. De este modo se reduce por ejemplo el movimiento de balanceo de la carrocena 20 debido a aceleraciones transversales, por ejemplo en el caso de conducciones en curva, un cambio de carril o similares. Ademas, de este modo puede influirse en el propio
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comportamiento de direccionamiento del automovil 10 mediante distribuciones de momento de balanceo dirigidas en el eje delantero y el eje trasero. Ademas se tiene en cuenta el estado de la calzada mediante la incorporacion de las enemas cineticas de rueda-carrocena. El modulo de regulacion transversal 80 proporciona ademas una senal de conmutacion aq_SW (apagado/encendido), con cuya ayuda pueden activarse o desactivarse otros modulos, en particular orientados a la comodidad. De este modo puede conseguirse que en el caso de una regulacion de la dinamica transversal para dominar situaciones relevantes desde el punto de vista de la seguridad puedan desactivarse las regulaciones de comodidad para el momento.
La Figura 14 muestra un diagrama de bloques esquematico del modulo de dinamica longitudinal 82. En el modulo 82, como senales de entrada se aplican la senal de reconocimiento de carretera eR del modulo 76, un momento de deseo del conductor Mw, la velocidad del vetuculo vF, una presion de frenado P asf como senales de la intervencion de ABS y la intervencion de ESP. Ademas se proporciona la senal trigger_mmi para el estado momentaneo de los modos de conduccion. El modulo de dinamica longitudinal 82 calcula corrientes de amortiguador i.min_Lv e i.max_LV para los amortiguadores 22, 24, 26 y 28, para reducir procesos de cabeceo durante procesos de frenado y de aceleracion. Al mismo tiempo se tienen en cuenta intervenciones relevantes desde el punto de vista de la seguridad en la dinamica de conduccion mediante el sistema ESP o el sistema ABS.
La asociacion explicada mediante las Figuras 6 a 14 de los modulos individuales 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86 con los modulos principales 62, 64, 66 es unicamente a modo de ejemplo. Son posibles otras asociaciones adecuadas dentro del regulador de amortiguador.
En la Figura 15 se representa un circuito de regulacion convencional. Este consiste en un trayecto 90, un regulador 92 y una retroalimentacion negativa de la magnitud de regulacion, es decir del valor real en el regulador 92. La diferencia de regulacion se calcula a partir de la diferencia entre el valor teorico (magnitud de referencia) y la magnitud de regulacion. La magnitud de ajuste actua sobre el trayecto 90 y con ello sobre la magnitud de regulacion. La magnitud perturbadora provoca una modificacion, normalmente indeseada, de la magnitud de regulacion, que tiene que compensarse. La magnitud de entrada del regulador 92 es la diferencia entre el valor real medido de la magnitud de regulacion y el valor teorico. El valor teorico se denomina tambien magnitud de referencia, cuyo valor debe reproducirse mediante el valor real medido. Dado que el valor real puede modificarse mediante magnitudes perturbadoras, el valor real debe seguir el valor teorico. Una desviacion establecida en un comparador 94 del valor real con respecto al valor teorico, la denominada diferencia de regulacion, sirve como magnitud de entrada para el regulador 92. Mediante el regulador 92 se establece como reacciona el sistema de regulacion a las desviaciones establecidas, por ejemplo rapidamente, con retardo, de manera proporcional, de manera integradora o similar. Como magnitud de partida del regulador 92 se obtiene una magnitud de ajuste, que influye en un tramo de regulacion 90. La regulacion sirve principalmente para eliminar magnitudes perturbadoras, para eliminarlas mediante regulacion.
En la Figura 16 se representa una representacion detallada del circuito de regulacion segun la Figura 15. Se muestra un circuito de regulacion ampliado con los elementos adicionales elemento de ajuste 96 y elemento de medicion 98. En el ejemplo de la regulacion de amortiguador segun la invencion, el mecanismo de ajuste o el elemento de ajuste 96 esta compuesto de un componente electronico y un componente electrohidraulico. El componente electronico corresponde al regulador de corriente en el aparato de control 44, mientras que el componente electrohidraulico corresponde a la valvula que puede activarse electricamente de los amortiguadores 22, 24, 26 o 28. Sin embargo, en las realizaciones siguientes, no se pretende que se tengan en cuenta adicionalmente. Estos se asumen como ideales o se desprecia su influencia. Por tanto, de manera idealizada, la salida de regulador, que proporciona la magnitud de control, coincide con la magnitud de ajuste o es al menos proporcional a la misma. A este respecto, el regulador 92 segun la Figura 15 esta dividido en el verdadero regulador 92 y el elemento de ajuste 96. El regulador 92 sirve para determinar una magnitud, con la que se pretende reaccionar a una diferencia de regulacion establecida mediante el comparador 94 a traves del elemento de ajuste 96. El elemento de ajuste 96 proporciona la energfa necesaria en la forma ffsica adecuada, para actuar sobre el proceso o el tramo de regulacion. En el elemento de medicion 98 se mide el valor real. La magnitud perturbadora puede estar basada en el caso de una regulacion del movimiento de una carrocena 20 en irregularidades de la calzada, fuerzas que actuan lateralmente, tal como por ejemplo el viento o similares, o influencias similares.
Teniendo en cuenta el modo de funcionamiento conocido en general mediante las estructuras de regulacion explicadas en las Figuras 15 y 16, la Figura 17 muestra una posibilidad del calculo de corriente en el modulo de calculo de corriente 86. En una unidad de combinacion 100 para determinar una corriente resultante i_res, esta se determina a partir de las diferentes corrientes de entrada i1, i2, i3, proporcionadas por reguladores individuales 102, usando estados/magnitudes de estado. A este respecto, las corrientes de entrada i pueden ser las corrientes proporcionadas por los modulos de regulacion 76, 78, 80, 82 o 84. La corriente resultante i_res es entonces la corriente de control para los amortiguadores.
En el modulo de calculo de corriente 86 se generan estas corrientes teoricas para el software basico. Estas se transmiten a la interfaz (modulo de salida de senales 68). El software basico transmite estas corrientes teoricas a traves del regulador de corriente, por ejemplo un regulador de dos caractensticas, regulador PID con una activacion PWM, a los amortiguadores. Se regula de manera correspondiente a la corriente teorica preestablecida.
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Segun la variante mostrada en la Figura 18, el modulo de calculo de corriente 86 tambien puede contener una division en elementos de modulo y elemento total. A este respecto estan previstos, por ejemplo, elementos de modulo 104 y 106, que comprenden en cada caso un modulo de regulador y una unidad de combinacion. Desde estos modulos ya se proporcionan, teniendo en cuenta magnitudes de estado, corrientes de salida de regulador i*_1 o i*_2. La unidad de combinacion 108 evalua las magnitudes de salida de regulacion de los modulos 104 y 106, como por ejemplo el modulo de reconocimiento de carretera 76, el modulo de amortiguacion de posiciones finales 78, el modulo de dinamica transversal 80, el modulo de dinamica longitudinal 82 y el modulo de dinamica vertical 84, para emitir las corrientes teoricas de amortiguador i_res mas adecuadas para el estado de conduccion momentaneo.
La Figura 19 muestra en una vision general un diagrama de flujo de senales de toda la regulacion de amortiguador. El modulo de entrada de senales 60 contiene magnitudes de sensor de entrada de los sensores de recorrido o de los sensores de aceleracion, senales CAN, bits erroneos asf como magnitudes adicionales. Como magnitudes de sensor se usan a modo de ejemplo las senales proporcionadas por los sensores de recorrido relativo 30, 32, 34 y 36 (duty cycle, ciclo de trabajo) asf como las magnitudes de aceleracion de carrocena de los sensores de aceleracion que miden en vertical 38, 40 y 42. A estas magnitudes pertenecen los bits erroneos correspondientes err_pwm_dc_vl/vr/hl/hr y err_adc_aA_vl/vr/hl, que proporcionan informacion sobre si las senales son correctas (valor 0) o son erroneas (valor 1). Como magnitudes CAN deben usarse a modo de ejemplo el interruptor de luz de freno can_bls, el estado ABS can_ABS, el estado ESP can_ESP, el estado EDS can_EDS, el estado EBV can_EBV, la velocidad del vefnculo can_vF, la aceleracion transversal can_aq, la velocidad de angulo de guinada can_dwg, el angulo del volante can_wlges (que se compone por ejemplo por el angulo de direccion del conductor, el angulo de la rueda o el angulo de direccion compuesto en el caso de direccionamientos electricos), la presion de frenado can_p, el momento de deseo del conductor can_Mfw, la aceleracion longitudinal del ACC can_al_acc y la aceleracion longitudinal can_al_epb. Tambien con respecto a estas senales se necesitan los bits erroneos err_can_xx. Ademas se usa la posicion actual del medio de conmutacion 46 mmi_in. Resulta ademas razonable la lectura de las corrientes adc_i_vl/vr/hl/hr medidas de manera retroactiva a partir de los amortiguadores 22, 24, 26 y 28, asf como los valores de error de amortiguador err_D_vl/vr/hl/hr y la tension del borne 30 del aparato de control 44.
Ademas se transmite una senal dgn_i_bypass, que contiene si el software de aparato de control (software basico) evita directamente el sistema de regulacion (software funcional), es decir ignora o sobrescribe el requisito de corriente del software funcional. Una senal adicional dgn_i_lim contiene informacion sobre si el software de aparatos de control reduce el intervalo de ajuste de la corriente. Para el calculo correcto de las magnitudes de recorrido relativo debe indicarse ademas el valor de ajuste inicial bdi_pwm_dc_vl/vr/hl/hr o bdi_z_anp_vl/vr/hl/hr. Este se aprende de manera correspondiente durante la puesta en marcha de los aparatos de control mediante un procedimiento de aprendizaje bdi_modus. Opcionalmente tambien es posible integrar informacion para la utilizacion del sistema de funcionamiento como senales osk_ausl_xx.
El modulo de salida de senales 68 esta compuesto por la corriente teorica mdl_i determinada en el sistema de regulacion, la emision de modo mdl_mmi_out asf como valores del diagnostico funcional mdl_err_xx. Ademas se indica un intervalo de valores, dentro del cual los sensores pueden aprender. Este son las senales mdl_pwm_max/min_vl/vr/hl/hr asf como mdl_z_anp_min/max_vl/vr/hl/hr. Magnitudes razonables adicionales son el estado de funcionamiento del sistema de regulacion mdl_fkt asf como ID, que describen el codigo, el conjunto de datos asf como las interfaces mdl_xx/id, asf como una indicacion de si el conjunto de datos coincide con el codigo mdl_param_io y por tanto el sistema puede hacer funcionar de manera razonable el sistema de regulacion.
El modulo de entrada de senales 60 asume por tanto una normalizacion, una conversion y un calculo de todas las entradas de senal (que se aplican en la interfaz) en un formato ffsico estandar en unidades si.
El modulo de salida de senales 68 implementa una normalizacion, una conversion y un calculo de todas las salidas de senal al formato definido en la interfaz para el software basico.
El modulo de filtro 72 sirve para determinar las velocidades de esquina de carrocena verticales, las velocidades modales verticales (para balanceo y cabeceo) y las velocidades de amortiguador de los sensores para la aceleracion de la carrocena y el movimiento relativo entre la carrocena y la rueda. Para ello se filtran las magnitudes de manera correspondiente.
El modulo de interfaz hombre-maquina 70 asigna los modos de regulador comodidad, normal, deportivo a la representacion de teclas correspondiente mmi del medio de conmutacion 46 del software basico. Ademas se comunica al software basico, que modo esta activo en el regulador.
El proposito del modulo de reconocimiento de carretera 76 es reconocer el estado de la carretera. Para ello se determinan los porcentajes de energfa correspondientes para la rueda y la carrocena. Ambos porcentajes se suman finalmente para dar una energfa de rueda-carrocena comun, que se introduce entonces en todos los modulos, que tienen en cuenta la influencia de la carretera.
El modulo de reconocimiento de carga 74 determina a partir de la informacion de recorrido relativo del eje trasero mediante una filtracion de onda larga de manera correspondiente la posicion cuasiestatica del recorrido relativo. Esta
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puede procesarse en los siguientes modulos para dar una modificacion dependiente de la carga del requisito de corriente. El proposito del modulo de dinamica vertical 84 con los componentes rueda individual (ve) y modal (vm) es la armonizacion y minimizacion de las vibraciones de la carrocena teniendo en cuenta estados tales como la velocidad de conduccion y el estado de la carretera y similares. El regulador de rueda individual sirve para provocar una puesta en horizontal de la carrocena mediante una atenuacion de las esquinas de vehnculo individuales. Resulta ventajoso que tanto los sensores como los actuadores (amortiguadores) esten dispuestos en las esquinas de vetnculo, de modo que en estas posiciones sea posible una intervencion local y temporalmente correcta/sin perdidas. La velocidad de carrocena sirve como magnitud de regulacion esencial. Una minimizacion del movimiento de la carrocena a las esquinas individuales no es suficiente, dado que un conductor percibe ademas el acoplamiento del movimiento, que conduce por ejemplo a procesos de cabeceo o de balanceo. Esta tranquilizacion de la carrocena 20 puede tener lugar solo mediante la atenuacion correspondiente de los movimientos modales. A este respecto, el modo de accion de la regulacion vertical puede variar a traves de la parametrizacion, de modo que por ejemplo en el modo de comodidad la carrocena 20 se desacopla en su mayor parte de la calzada, mientras que en el modo deportivo se facilita un contacto directo con la calzada.
El modulo de dinamica transversal 80 permite un ajuste optimo de la amortiguacion en situaciones de conduccion con un requisito de dinamica y/o de seguridad aumentado. El objetivo es minimizar un movimiento de la carrocena debido a movimientos de direccionamiento. En paralelo tiene que garantizarse que no se produzcan oscilaciones de la carga de rueda aumentadas, que conduzcan a una adherencia al suelo correspondientemente menor de las ruedas. En cuanto a la dinamica transversal se diferencia entre movimientos cuasiestacionarios y dinamicos. Los primeros pueden respaldarse por el amortiguador solo de manera condicionada, dado que no puede aplicar ninguna fuerza de manera estacionaria. En el caso de que tenga lugar una intervencion de ESP, existe ya una situacion relevante desde el punto de vista de la seguridad de conduccion, que solo depende de una amortiguacion lo mas optima posible de la rueda. Esta puede ajustarse de manera variable segun el estado de la carretera, de modo que se evite un salto de una rueda debido a una amortiguacion insuficiente y/o excesiva.
En el modulo de dinamica longitudinal 82 se tienen en cuenta los requisitos de amortiguacion en procesos de arranque y de frenado. Se reducen los movimientos de cabeceo de la carrocena durante los procesos de frenado y de aceleracion. Tambien se tiene en cuenta en este caso (como en la dinamica transversal) una combinacion de los requisitos en cuanto a la comodidad (con movimientos de la carrocena reducidos) y la seguridad (con oscilaciones de la carga de rueda reducidas). En el caso de intervenciones de ABS se aplica como en la intervencion de ESP una amortiguacion optima de la rueda adaptada a la carretera.
El objetivo del modulo de amortiguacion de posiciones finales 78 es evitar ruidos de choque mediante choques mecanicos en el amortiguador en el lado de traccion o de presion. Esto se consigue porque en las zonas de posiciones finales se reduce de manera correspondiente la velocidad de amortiguador mediante la alimentacion de corriente.
En el modulo de calculo de corriente 86 se resumen los requisitos de los modulos de regulacion y de control anteriores a traves de evaluaciones de estado correspondientes. A este respecto, basicamente durante la activacion de los amortiguadores 22, 24, 26 y 28 se ajusta la seguridad de conduccion a traves de la comodidad de conduccion. En maniobras de conduccion relevantes desde el punto de vista de la dinamica de conduccion o limitaciones de sistema, por ejemplo errores, se ajusta por ejemplo por medio de los algoritmos de regulacion siempre un estado de amortiguador seguro desde el punto de vista de la conduccion.
Queda claro que por medio del modulo de filtro 72, del modulo de dinamica vertical 84 y del modulo de posiciones finales 78 se implementa en particular la exigencia de comodidad. Los requisitos de deportividad y/o de seguridad de conduccion se implementan en particular mediante el modulo de filtro 72 y el modulo de dinamica longitudinal 82 asf como el modulo de dinamica transversal 80 en funcion del estado para procesos cuasiestacionarios y para procesos dinamicos.
El modulo de calculo de corriente 86 es responsable del desacoplamiento de las diferentes exigencias de regulacion y la seleccion de las magnitudes de control optimas.
Para los modulos individuales de la regulacion de amortiguador se obtienen diferentes requisitos con respecto a los tiempos de muestreo. En el caso de una capacidad de calculo suficiente pueden calcularse todos los modulos en la trama mas rapida, por ejemplo una trama de 1 ms. Sin embargo, esto tampoco puede implementarse en los aparatos de control 44 de ultima generacion. Por tanto, es razonable la realizacion en el lado de control de los modulos por motivos de tiempo de calculo con diferentes tiempos de muestreo, por ejemplo 1 ms, 5 ms, 10 ms o 100 ms.
En la Figura 20 se muestra un circuito de regulacion, que esta ampliado en un nivel de monitorizacion. De este modo puede implementarse un sistema de regulacion tolerante a los errores. En este caso, el circuito de regulacion convencional mostrado en la Figura 15 esta complementado mediante un modulo de diagnostico de errores 110. Este modulo de diagnostico de errores 110 observa las magnitudes de entrada y de salida del trayecto 90 y por tanto monitoriza el circuito de regulacion y determina el estado de error del tramo de regulacion. La estimacion del error
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determinado se transmite a un modulo 112 para la adaptacion del regulador. A traves del modulo 112 se recurre al regulador 92 de manera correspondiente al estado de error determinado, de modo que pueden conseguirse objetivos de regulacion necesarios mmimos.
Por tanto, por medio de los modulos de diagnostico de errores 110 o modulos de adaptacion de regulador 112 puede mantenerse en la fase desde la aparicion de un error hasta un eventual paso por el taller en la regulacion de amortiguador la proporcion de la amortiguacion a traves de magnitudes de sustitucion y funciones de emergencia tanto que puede seguir conduciendose con una comodidad limitada. En el caso de un error reconocido de una senal de entrada, el algoritmo sustituye la informacion que falta por un valor de sustitucion, que por regla general puede calcularse a partir de un procesamiento de otras senales. Este valor de sustitucion debe caracterizar lo mejor posible la respectiva propiedad de la senal y es de manera ventajosa dinamico para proporcionar resultados satisfactorios. En el caso de un fallo de uno o varios sensores o actuadores se toman medidas de marcha de emergencia individuales en funcion del patron de errores. Los procedimientos de regulacion se siguen realizando ahora con el valor de sustitucion, con lo que se garantiza una funcionalidad minima de la regulacion tambien en el caso de la aparicion de un error.
El tratamiento de los errores sigue el siguiente esquema. Se produce un error, se reconoce un error, se notifica un error, se impiden consecuencias adicionales del error, se trata el error (por ejemplo tolerancia de errores), se elimina el error (reparacion), se sigue trabajando. Es deseable reconocer los errores y tratarlos, antes de que muestren consecuencias visibles, debiendo sin embargo que tener en cuenta siempre un compromiso entre esfuerzo y utilidad, es decir entre costes, rendimiento, transparencia, grado de tolerancia de errores y similares.
En la tecnica, la tolerancia de errores significa la propiedad de un sistema tecnico de mantener su modo de funcionamiento tambien cuando aparecen introducciones imprevistas o errores, por ejemplo en el hardware o el software. La tolerancia de errores aumenta la fiabilidad del sistema.
La tolerancia de errores se utiliza en el caso de un sistema no relevante desde el punto de vista de la seguridad a menudo para aumentar la disponibilidad del sistema o para garantizar la seguridad de sistemas de seguridad. Se diferencia entre seguridad con respecto a los errores (fail safe) y una degradacion suave (fail graceful). En el caso de la seguridad con respecto a los errores, el sistema, en el caso de reconocer errores o fallos pasa a un estado de funcionamiento seguro y estable y se mantiene en el mismo hasta que el motivo se ha eliminado o reparado. En los amortiguadores semiactivos, por ejemplo a menudo sin alimentacion de corriente, se abre una valvula de derivacion, que conecta una curva caractenstica fail safe, que no es cntica en cuanto a los aspectos de seguridad de conduccion. En el caso de una degradacion, el sistema sigue funcionando en el caso de reconocer una anomalfa, pero ya no pone a disposicion toda la gama de sus funciones o velocidad, hasta que se ha eliminado el error.
El hecho de tener en cuenta mensajes de error puede tener lugar mediante la integracion de un nivel de diagnostico en los algoritmos de regulacion, explicados mediante las Figuras anteriores. Esto puede incorporarse tanto horizontalmente a lo largo de las trayectorias de flujo de datos, pero tambien verticalmente en la jerarqrna de modulos.
En la interfaz de entrada 60 deben completarse las senales de entrada en cada caso con una senal de error o una senal de estado de error. Esto es necesario en particular en el caso de magnitudes, que tienen una influencia directa en la regulacion, tal como por ejemplo las magnitudes de sensor, inclusive las magnitudes CAN.
Adicionalmente puede completarse tanto la interfaz de entrada 60 como la interfaz de salida 68 con informacion general. A esta pertenece por ejemplo la informacion relativa al estado del respectivo componente, tal como software basico y regulador. Ademas debe intercambiarse informacion de identificacion sobre si los componentes encajan entre sf, de modo que solo se acoplan entre sf niveles asociados unos a otros. En el caso de una desviacion, el aparato de control 44 pasa a la marcha de emergencia.
Ademas pueden transferirse valores de sustitucion estadfsticos a las interfaces, dado que en un gestor de errores en la mayona de los casos los errores y los valores de sustitucion estan acoplados entre sf. En este caso es posible transferir los valores de sustitucion en lugar de los verdaderos valores de senal o sin embargo ponerlos a disposicion en una entrada de senales separada. Una entrada de senales separada es ventajosa por los siguientes motivos. Por un lado, en la denominada fase pendiente, en la que aun no se conoce si realmente existe un error, puede decirse que valor se usa en la siguiente regulacion. Por otro lado existen los valores de senal reales para un diagnostico funcional o si no para una nueva comprobacion de correccion de errores. Precisamente el aspecto de la nueva comprobacion de correccion tiene un alto valor de ajuste, dado que aumenta la disponibilidad del sistema. Por lo demas puede ser ventajoso en ciclos de inicializacion, que por ejemplo se transfieran valores iniciales como senal y no valores de sustitucion.
Tambien la interfaz de salida 68 esta complementada con senales de error correspondientes. Estas tienen que proporcionar al menos informacion sobre en que medida la magnitud de regulacion requerida es susceptible a errores o en que estado se encuentra el regulador. Estos estados pueden ser “en orden”, “en orden con limitacion”,
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“marcha de emergencia”, “fail safe" o similares. Ademas, las senales de salida estan previstas con un estado de error. Tambien en este caso puede determinarse en el caso de necesidad un valor de sustitucion.
A este respecto, el estado de error puede tener los estados mas diversos, tal como por ejemplo “en orden”, “no en orden”, “pendiente de error” (error reconocido, pero aun no cualificado), “no corregido”, etcetera.
Ademas esta previsto un modulo de errores 114 en el modulo de entrada de senales 62, que evalua los estados de error de las senales de entrada. En este caso pueden determinarse por ejemplo tambien indices de error. De manera correspondiente, un modulo de errores 116 tambien puede completarse en el modulo de salida de senales 66, para proporcionar las senales de salida a la interfaz 68.
Ademas esta prevista una formacion de valores de sustitucion. Esto puede tener lugar en un modulo independiente 118, que tambien puede estar dispuesto por ejemplo en la entrada de senales, pero que tambien puede estar integrado en el modulo de errores 114. En este caso tambien tiene que decidirse, entre otros, si y en que forma se retrocede a valores de sustitucion.
De manera complementaria puede estar previsto un modulo de marcha de emergencia 120, que lleva a cabo evaluaciones generales para la estrategia de marcha de emergencia y las transmite de manera correspondiente a los siguientes modulos. En este caso puede tener lugar una integracion en el modulo de entrada de senales 62 y/o en el modulo de salida de senales 66. En el modulo de entrada de senales 62 puede tener lugar, por ejemplo, un calculo de la informacion de estado de regulador o de marcha de emergencia para el regulador individual. En el modulo de salida de senales puede estar implementada por ejemplo la aplicacion de lfmites de corrientes o de bandas de corriente.
Ademas de estos modulos de error es ademas ventajosa la integracion de un diagnostico funcional. Este esta dispuesto igualmente de manera preferible en el modulo de entrada de senales 62. Su transmision de errores puede estar entonces marcada directamente como en el caso de los errores de senales de entrada. Tambien es posible integrar este modulo de diagnostico 122 en un gestor de errores. Sin embargo, dado que el diagnostico funcional con frecuencia esta estructurado basado en modelos o basado en conocimientos, se recomienda una incorporacion en la estructura de regulador.
Los modulos individuales 76, 78, 80, 82, 84 del modulo de regulador 64 pueden dotarse, en caso de necesidad igualmente con magnitudes de entrada adicionales, tales como por ejemplo estados de error de senales individuales, el mdice de error o indices de error asf como el estado de regulador o de marcha de emergencia o estado de marcha de emergencia. Las senales de valores de sustitucion pueden alimentarse en este caso o bien en lugar del verdadero valor de senal o si no como entrada de senales independiente. Precisamente durante la fase pendiente de un error puede ser ventajoso proporcionar tanto del verdadero valor de senal como un valor de sustitucion correspondiente.
La posibilidad explicada ahora mismo de la asociacion de los modulos individuales o las etapas de procesamiento son unicamente a modo de ejemplo. Naturalmente son posibles otras asociaciones, que cumplen con las respectivas funciones.
Los modulos de error o de diagnostico o de valor de sustitucion pueden incorporarse en la estructura de regulador correspondiente, tal como se ilustra en la Figura 6 o la Figura 19.
Para ello, en las Figuras 21, 22 y 23 se representan las estructuras de regulador adaptadas correspondientes.
La Figura 21 muestra una complementacion de manera correspondiente a la Figura 6, alimentandose conjuntamente en este caso a la interfaz de entrada 60 en cada caso la senal de estado de error y la senal de valor de sustitucion de una senal. En la interfaz de salida 68 se emite de manera correspondiente a cada senal una senal de estado de error y una senal de valor de sustitucion. Ademas, en la interfaz de entrada 60 se leen tanto senales de identificacion como senales de estado de sistema y en la interfaz de salida 68 se emiten senales de identificacion y senales de estado de sistema correspondientes. En el modulo de entrada de senales 62 y el modulo de regulador 64 o modulo de salida 66 estan incorporados los modulos explicados correspondientes.
La Figura 22 muestra un unico modulo, por ejemplo el modulo de reconocimiento de carretera 76, el modulo de posiciones finales 78, el modulo de dinamica transversal 80, el modulo de dinamica longitudinal 82 o el modulo de dinamica vertical 84. En cada uno de los modulos se ponen entonces a disposicion conjuntamente a traves de entradas adicionales correspondientes las senales de estado de error o senales de estado de regulador correspondientes a los valores de senal.
Por tanto, para la gestion de errores es aplicable que estos modulos de diagnostico comprenden modulos de valores de sustitucion y/o modulos de marcha de emergencia. Mediante la gestion de errores se aumenta la calidad de regulacion y se mejora la disponibilidad del regulador de amortiguador. La interfaz entre software basico y software funcional (regulador de amortiguador) esta ampliada con senales de identificacion, de modo que la comprobacion
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puede tener lugar en una interaccion concreta. Por ejemplo, asf puede garantizarse que una determinada version de software basico solo puede comunicarse con la version del regulador de amortiguador existente. La interfaz entre el software basico y el software funcional contiene tanto la verdadera senal como una segunda senal paralela sobre el estado y/o el valor de sustitucion del valor de senal. Este puede contener por ejemplo los mensajes “correcto”, “erroneo”, “inicial”, “valor de sustitucion” o similares. Tambien puede estar previsto un modulo de errores independiente, que evalua los estados de error individuales y los agrupa en un estado de errores global. Puede estar previsto un modulo de evaluacion de sustitucion, que segun el estado de error calcula valores de sustitucion para las entradas de senal de los modulos de regulador, con ello tambien puede trabajar de manera razonable tambien en el caso de una avena. A partir de esto puede estar previsto un estado de regulacion/modulo de marcha de emergencia, que notifica a los modulos de regulador cual es el estado de regulador y que eventualmente inicia otras estrategias de regulacion. Ademas esta previsto un diagnostico funcional, que basandose en la evaluacion del funcionamiento de los sensores y/o actuadores implicados, determine un estado de error. Los propios modulos de regulacion contienen ademas de las verdaderas entradas para las senales entradas adicionales, los valores de sustitucion, el estado de regulador y similares como informacion adicional.
La invencion se refiere tambien a un procedimiento o sistema para la regulacion del movimiento de un vetuculo con amortiguadores de choque que pueden activarse electronicamente, teniendo que tenerse en cuenta en el sistema de regulacion todos los requisitos posibles en paralelo segun la “realizacion de comodidad” y la “alta deportividad” asf como la seguridad del conductor y desacoplarse en su mayor parte mediante el uso de modulos de regulacion dependientes del estado, en particular para estados de conduccion (dinamica vertical, longitudinal y transversal), estados de carga, estados de energfa (carrocena, amortiguador, rueda, carretera) y actividades del conductor (acelerador, freno, direccionamiento, etapa de conmutacion, seleccion del modo de amortiguador).
Lista de numeros de referencia
10 automovil
12 rueda
14 rueda
16 rueda
18 rueda
20 carrocena
22 amortiguador
24 amortiguador
26 amortiguador
28 amortiguador
30 sensor de recorrido
32 sensor de recorrido
34 sensor de recorrido
36 sensor de recorrido
38 sensores de aceleracion
40 sensores de aceleracion
42 sensores de aceleracion
44 aparato de control
46 medio de conmutacion
48 resorte
50 resorte
52 resorte
54 resorte
56 centro de gravedad
57 curva caractenstica
58 elevacion
60
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62
63
64
66
68
70
72
74
76
78
80
82
84
86
90
92
94
96
98
100
102
104
106
108
110
112
114
116
118
120
122
modulo de entrada de senales cabeceo
modulo de funcion auxiliar balanceo
modulo de regulador modulo de salida de senales modulo de salida de senales modulo de interfaz hombre-maquina modulo de filtro
modulo de reconocimiento de carga
modulo de reconocimiento de carretera
modulo de amortiguacion de posiciones finales
modulo de dinamica transversal
modulo de dinamica longitudinal
modulo de dinamica vertical
modulo de calculo de corriente
trayecto
regulador
comparador
elemento de ajuste
elemento de medicion
unidad de combinacion
regulador individual
elementos de modulo
elementos de modulo
unidad de combinacion
modulo de diagnostico de errores
modulo de adaptacion de regulador
modulo de errores
modulo de errores
modulo
modulo de marcha de emergencia modulo de diagnostico

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. - Procedimiento para generar senales para influir en el movimiento de una carrocena cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automovil, en el que se determina mediante sensores el movimiento de la carrocena, las senales de sensor que corresponden a los valores de sensor determinados se suministran a un regulador de amortiguador y el regulador de amortiguador proporciona al menos una senal de control para activar actuadores, en particular amortiguadores semiactivos o activos, por medio de los cuales puede influirse en el movimiento de la carrocena, en el que a partir de las senales de sensor teniendo en cuenta estados de conduccion y/o estados de carga y/o estados de energfa y/o actividades del conductor momentaneos y esperados en funcion de requisitos seleccionables del movimiento de la carrocena y requisitos de seguridad de conduccion por medio de algoritmos de regulacion dependientes del estado se determina la al menos una senal de control para activar los actuadores, caracterizado porque los algoritmos de regulacion dependientes del estado tienen en cuenta mensajes de mayor relevancia, en el que como mensajes de mayor relevancia se tienen en cuenta senales de diagnostico y/o senales de valores de sustitucion y/o senales de marcha de emergencia.
  2. 2. - Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque como la al menos una senal de control se proporciona una corriente de control que influye directamente en los actuadores.
  3. 3. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como requisitos seleccionables del movimiento de la carrocena puede seleccionarse al menos entre comodidad y deportividad.
  4. 4. - Procedimiento segun la reivindicacion 3, caracterizado porque la seleccion puede tener lugar gradualmente o de manera escalonada entre alta comodidad y alta deportividad.
  5. 5. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como estados de conduccion se tienen en cuenta la dinamica vertical y/o la dinamica longitudinal y/o la dinamica transversal del vetuculo.
  6. 6. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como estados de energfa se tienen en cuenta los estados de energfa de la carrocena y/o de la rueda y/o de la carretera y/o del actuador.
  7. 7. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como actividad del conductor se tiene en cuenta el estado de accionamiento del pedal de aceleracion y/o del pedal de freno y/o de la direccion y/o del mando de cambio de velocidades.
  8. 8. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se implementa una exigencia de comodidad en los algoritmos de regulacion en particular mediante el uso de al menos un filtro dependiente del estado y/o al menos un modulo de dinamica vertical dependiente del estado para el movimiento de una rueda individual y/o el movimiento total de la carrocena (elevacion, balanceo y cabeceo) y/o al menos un modulo de posiciones finales dependiente del estado, en particular teniendo en cuenta los estados de energfa de la carrocena, del amortiguador, de la rueda y/o de la carretera.
  9. 9. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la exigencia de deportividad y/o exigencia de seguridad de conduccion se implementa en los algoritmos de regulacion, en particular mediante el uso de filtros dependientes del estado y modulos de dinamica longitudinal y transversal dependientes del estado para procesos cuasiestacionarios y para procesos dinamicos, en particular teniendo en cuenta los estados de energfa de la carrocena, del amortiguador, de la rueda y/o de la carretera.
  10. 10. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los algoritmos de regulacion dependientes del estado de los estados y las exigencias se realizan individualmente o de manera combinada.
  11. 11. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el codigo de los algoritmos de regulacion se ejecuta en diferentes tramas de tiempo en el regulador de amortiguador, en el que existen al menos una trama rapida con una trama de tiempo de entre 0,5 ms y 5 ms, preferiblemente una trama de 1 ms y una trama de 5 ms, y al menos una trama mas lenta con una trama de tiempo >5 ms, preferiblemente una trama de 10 ms y una trama de 100 ms.
  12. 12. - Sistema para influir en el movimiento de una carrocena cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automovil, con sensores, que detectan el movimiento de la carrocena, con actuadores que pueden controlarse o regularse, en particular amortiguadores semiactivos o activos, que estan dispuestos entre la carrocena y las ruedas del vetuculo, con un regulador de amortiguador, por medio del que se procesan las senales de sensor y se proporciona al menos una senal de activacion para los actuadores, en el que el regulador de amortiguador y/o un aparato de control comprende o comprenden modulos, por medio de los cuales a partir de las senales de sensor teniendo en cuenta estados de conduccion y/o estados de carga y/o estados de energfa y/o actividades del conductor momentaneos y esperados, en funcion de requisitos seleccionables del movimiento de la carrocena y requisitos de seguridad de conduccion, puede generarse al menos una senal de control para los actuadores, caracterizado porque el sistema presenta un modulo de gestion de errores, que comprende un modulo de
    diagnostico, un modulo conceptual de valores de sustitucion y un modulo de estado de regulacion, con lo que el sistema es adecuado para realizar un procedimiento segun una
  13. 11.
    marcha de emergencia de de las reivindicaciones 1 a
ES08841892.6T 2007-10-26 2008-10-23 Procedimiento y sistema para influir en el movimiento de una carrocería cuyos desarrollos de movimiento pueden controlarse o regularse de un automóvil y vehículo Active ES2637919T3 (es)

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DE102007051226A DE102007051226A1 (de) 2007-10-26 2007-10-26 Verfahren oder System zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs mit elektronisch ansteuerbaren Stoßdämpfern unter spezieller Berücksichtigung von Zustandsgrößen
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