ES2857499T3 - Control de estabilidad y detección de oscilación de remolque adaptable - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de control de estabilidad y oscilación de remolque (10) que comprende: un acelerómetro (12) configurado para medir la aceleración lateral de un remolque (14) y generar las correspondientes señales de aceleración lateral del remolque; un sensor de velocidad angular (16) colocado y configurado para medir la velocidad de desvío angular del remolque alrededor de un punto de pivote de enganche (18) y para generar las correspondientes señales de velocidad de desvío angular del remolque; un discriminador de detección de oscilación (22) acoplado con el acelerómetro (12) y el sensor de velocidad angular (16) y configurado para detectar el movimiento lateral oscilante del remolque en función de las señales de aceleración recibidas del acelerómetro (12) y las señales de velocidad de desvío angular del remolque recibidas del sensor de velocidad angular (16) y para generar datos de eventos oscilatorios correspondientes; en donde dicho discriminador de detección de oscilación (22) está configurado para utilizar datos recibidos del sensor de velocidad angular (16) y el acelerómetro (12) para distinguir entre un evento de oscilación del remolque y una desviación o desvío lateral no oscilatorio del remolque; un controlador de freno (30) configurado para generar una señal de control de frenado del remolque en respuesta a los datos de eventos oscilatorios recibidos desde el discriminador de detección de oscilación (22).
Description
DESCRIPCIÓN
Control de estabilidad y detección de oscilación de remolque adaptable
Antecedentes
Campo
La invención se refiere en general a la detección y el control de la oscilación del remolque de un vehículo.
Descripción de la técnica relacionada
Cuando un vehículo remolcador arrastra un remolque, el remolque puede exhibir un movimiento oscilatorio lateral alrededor de un punto de pivote de enganche, es decir, "cola de pez", debido a factores como, pero sin limitarse a, cómo se carga el remolque, condiciones de la carretera, velocidad del vehículo remolcador y/o ráfagas de viento. El movimiento oscilatorio puede volverse severo hasta el punto en que las oscilaciones del remolque amenazan con perder el control del remolque y, en casos extremos, el vehículo remolcador.
El movimiento oscilatorio del remolque se puede controlar aplicando frenado al remolque, pero condiciones tales como superficies irregulares de carreteras o cruces de ferrocarril pueden causar un movimiento lateral no oscilatorio del remolque alrededor de un punto de pivote de enganche, que puede identificarse erróneamente como un "evento de oscilación" (movimiento oscilatorio). Tal identificación errónea puede resultar en una aplicación innecesaria del freno del remolque, lo que resulta en una economía de combustible reducida para el vehículo remolcador y un desgaste acelerado de los frenos del remolque.
Hay varios sistemas que se conocen en la técnica para su uso en la detección del movimiento oscilatorio del remolque. Algunos de estos sistemas utilizan un solo sensor, como un acelerómetro, para detectar la aceleración lateral. Si dicho sistema recibe entradas de sensor que indican que un remolque ha experimentado una serie de aceleraciones laterales que exceden un valor umbral predeterminado, o si el sistema recibe una entrada de sensor única que indica que un remolque ha experimentado una única aceleración lateral que excede un valor umbral predeterminado más alto, el sistema interpretará las entradas como indicativas del movimiento oscilatorio del remolque. Un problema con los sistemas, como estos, que dependen de las entradas de un solo sensor es que una sola aceleración o una serie de aceleraciones a corto plazo pueden ser simplemente el resultado de los choques impartidos a un remolque por las condiciones de la carretera, como una superficie irregular de carretera o un cruce de ferrocarril. Los sistemas de sensor único pueden interpretar incorrectamente estos choques como eventos de oscilación.
Para poder determinar y aplicar una señal de control de freno que comandará una cantidad de fuerza de frenado que sea óptima para mitigar la oscilación del remolque, es preferible que el sistema conozca el peso del remolque. Sin saber el peso del remolque, un sistema puede determinar y aplicar una señal de control de freno que ordena la aplicación de demasiada o muy poca fuerza de frenado para una mitigación óptima de la oscilación. Para prevenir esto, un sistema puede estar preestablecido o calibrado para funcionar con solo una determinada clase o clases de remolques de un peso conocido, o que se encuentren dentro de un intervalo de peso aceptablemente estrecho.
Otra opción bien conocida para detectar la oscilación del remolque es medir el ángulo que forma un remolque con respecto al eje de la línea central de un vehículo remolcador imaginario que pasa a través de un enganche transportado por el vehículo remolcador, y también medir la velocidad angular o la tasa a la que se desvía el remolque lateralmente alrededor del enganche y la aceleración angular. Si el sistema conoce la longitud del remolque, el sistema puede utilizar la medición del ángulo del remolque para calcular una distancia o ángulo de desplazamiento lateral y, a continuación, puede determinar los umbrales en los que ordenar la activación de los frenos del remolque. Un problema con esto, sin embargo, es que requiere que la longitud correcta del remolque se calibre o ingrese al sistema con anticipación. Los otros sistemas de control y detección de la oscilación del remolque mencionados anteriormente tienen limitaciones similares en el sentido de que cada uno de ellos requiere algún tipo de ajuste o calibración preliminar que tenga en cuenta la dinámica del remolque.
Los sistemas y métodos para detectar y contrarrestar la inestabilidad del remolque conocidos en la técnica se describen en los documentos EP 1167141 A1, US 2012/041659 A1, DE 10225120 A1 y GB 2445649 A.
Sumario
Se proporciona un dispositivo de control de estabilidad y oscilación de remolque que comprende un acelerómetro configurado para medir la aceleración lateral de un remolque y generar las correspondientes señales de aceleración lateral del remolque, y un sensor de velocidad angular colocado y configurado para medir la velocidad de desvío angular del remolque alrededor de un punto de pivote de enganche y para generar las correspondientes señales de velocidad de desvío angular del remolque. Un discriminador de detección de oscilación está acoplado con el acelerómetro y el sensor de velocidad angular y está configurado para detectar el movimiento oscilatorio lateral del remolque en función de las señales de aceleración recibidas del acelerómetro y las señales de velocidad de desvío
angular del remolque recibidas del sensor de velocidad angular, y para generar correspondientes datos de evento oscilatorio. El configurador de detección de oscilación está configurado además para usar los datos recibidos del sensor de velocidad angular y el acelerómetro para distinguir entre un evento de oscilación del remolque y una desviación o desvío lateral no oscilatorio del remolque. Un controlador de freno está configurado para generar una señal de control de frenado del remolque en respuesta a datos de eventos oscilatorios recibidos desde el discriminador de detección de oscilación.
Se proporciona un método de detección de oscilación del remolque que comprende las etapas de obtener un valor de aceleración lateral del remolque a partir de una señal de aceleración recibida de un acelerómetro transportado por el remolque, derivar un valor de desvío angular del remolque a partir de una señal de velocidad de desvío angular del remolque recibida de un sensor de velocidad angular transportado por el remolque, midiéndose dicha velocidad de desvío angular del remolque alrededor de un punto de pivote de enganche; y determinar si el valor de aceleración y el valor de desvío angular exceden los respectivos valores umbral predeterminados, en donde dicha determinación incluye el uso de datos recibidos del sensor de velocidad angular y el acelerómetro para distinguir entre un evento de oscilación del remolque y un desvío o desviación lateral no oscilatoria del remolque.
Descripciones de dibujos
Estas y otras características y ventajas resultarán evidentes para los expertos en la materia en relación con la siguiente descripción detallada y dibujos de una o más realizaciones de la invención, en las que:
la figura 1 es una vista en planta esquemática de una realización ilustrativa de un sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque conectado entre un controlador de freno externo llevado por un vehículo remolcador y los frenos de rueda de un remolque acoplado al vehículo remolcador, con el remolque mostrado colocado con su eje de línea central mostrado alineado con el del vehículo remolcador;
la figura 2 es una vista en planta esquemática del sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque, el vehículo remolcador y el remolque de la figura 1, con el remolque mostrado colocado con su eje de línea central desplazado angularmente de aquel del vehículo remolcador;
la figura 3 es un diagrama de bloques esquemático del sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque de la figura 1;
la figura 4 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de detección de oscilación ejecutable por el sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque de la figura 3;
la figura 5 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de cálculo del porcentaje de salida del freno ejecutable por el sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque de la figura 3;
la figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de control de freno ejecutable por el sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque de la figura 3;
la figura 7 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de asistencia en pendiente ejecutable por el sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque de la figura 3;
la figura 8 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de estimación del desgaste de los frenos del remolque ejecutable por el sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque de la figura 3;
la figura 9 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de frenado antibloqueo del remolque ejecutable por el sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque de la figura 3; y
la figura 10 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de supervisión y visualización de la presión de los neumáticos ejecutable por el sistema de control de estabilidad y detección de oscilación del remolque de la figura 3.
Descripción detallada de la(s) realización(es)
La invención expuesta en las reivindicaciones no está limitada ni restringida por lo que se presenta en la siguiente divulgación ilustrativa de una o más realizaciones de sistemas y métodos de control de estabilidad y detección de oscilación de remolque adaptable. Se pueden construir e implementar otras realizaciones del dispositivo y método reivindicados dentro del alcance de las reivindicaciones. Para los propósitos de esta solicitud, el término "evento de oscilación" incluirá el movimiento del remolque que se produce antes y durante el movimiento oscilatorio del remolque.
Un dispositivo de control de estabilidad y oscilación de remolque adaptable 10 se muestra en 10 en las figuras 1-3. Como se muestra en la figura 3, el dispositivo 10 puede comprender un acelerómetro 12 posicionado para medir la aceleración lateral de un remolque 14 y configurado para generar las correspondientes señales de aceleración lateral
del remolque, y un sensor de velocidad angular 16 colocado y configurado para medir la velocidad de desvío angular del remolque alrededor de un punto de pivote de enganche 18 y para generar las correspondientes señales de velocidad de desvío angular del remolque. El dispositivo 10 puede incluir una unidad de medición inercial (IMU) 20 que puede comprender tanto el acelerómetro 12 como el sensor de velocidad angular 16.
Como también se muestra en la figura 3, el dispositivo 10 también incluye un discriminador de detección de oscilación 22 que está acoplado con el acelerómetro 12 y el sensor de velocidad angular 16. Como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 4, el discriminador de detección de oscilación 22 está configurado para detectar el movimiento oscilante lateral del remolque (u oscilación) en función de las señales de aceleración recibidas del acelerómetro 12 y las señales de velocidad de desvío angular del remolque recibidas desde el sensor de velocidad angular 16, y para generar los correspondientes datos de eventos oscilatorios. Dicho de otra forma, el discriminador de detección de oscilación 22 puede configurarse para usar datos recibidos del sensor de velocidad angular 16 y el acelerómetro 12 para distinguir entre un evento de oscilación del remolque y un desvío o desviación lateral no oscilatoria del remolque. El discriminador de detección de oscilación 22 puede configurarse para detectar el movimiento oscilatorio lateral del remolque obteniendo valores de aceleración del remolque a partir de las señales de aceleración recibidas del acelerómetro 12, derivar los valores de desvío angular del remolque a partir de las señales de velocidad de desvío angular del remolque recibidas desde el sensor de velocidad angular 16, y determinar si los valores de aceleración y los valores de desvío angular superan los respectivos valores umbral predeterminados. Sin embargo, en otras realizaciones, el discriminador de detección de oscilación 22 puede configurarse además para tener en cuenta otras mediciones que pueden derivarse de lecturas sin procesar del sensor de velocidad angular 16 y del acelerómetro, y de criterios predeterminados para esas otras mediciones indicativas de la aparición de un evento de oscilación.
Se puede suponer que la ubicación del dispositivo 10 en relación con un eje de línea central imaginario 28 de un vehículo remolcador 24 forma el radio r de un círculo unitario como se muestra en las figuras 1 y 2. A partir de la información de velocidad de desplazamiento del remolque recibida del sensor de velocidad angular 16, se puede determinar un ángulo del remolque © medido desde un eje de línea central 26 del remolque hasta el eje de línea central 28 del vehículo remolcador, como se muestra en la figura 2. El ángulo del remolque © se puede expresar como un porcentaje de desvío angular de 0 a 100 %, representando el 100 % un desvío angular de 90 grados. Un valor porcentual de desvío angular igual o superior a un umbral de desvío angular porcentual predeterminado puede utilizarse entonces como una indicación de que el remolque 14 está experimentando un movimiento oscilatorio. Sin embargo, usando solo este método, podría producirse una determinación de oscilación falsa donde, por ejemplo, el vehículo remolcador 24 gira lentamente. Los giros lentos pueden dar como resultado un porcentaje de desvíos angulares lo suficientemente grandes como para exceder un valor umbral predeterminado, aunque no se esté produciendo ningún movimiento oscilatorio.
El uso de datos del acelerómetro puede usarse para revelar que tal evento no es oscilatorio porque la aceleración lateral no excederá su valor umbral predeterminado. Los datos del acelerómetro se pueden recopilar configurando y colocando el acelerómetro 12 en una posición en la que pueda medir las aceleraciones angulares laterales de un remolque 14 que se desvía lateralmente alrededor de un punto de pivote de enganche 18 como se muestra en la figura 2. El acelerómetro 12 puede configurarse para detectar aceleraciones del remolque tanto positivas como negativas, es decir, aceleraciones laterales dirigidas perpendicularmente a derecha e izquierda, respectivamente, cuando el eje de línea central 26 del remolque se desplaza angularmente alrededor de un punto de pivote de enganche 18 en relación con el eje de línea central 28 del vehículo remolcador que pasa a través del punto de pivote de enganche 18.
Durante el recorrido sobre terreno accidentado u otras condiciones difíciles en carretera, el acelerómetro 12 percibirá aceleraciones laterales relativamente pequeñas y el sensor de velocidad angular 16 percibirá desvíos angulares o laterales del remolque. Sin embargo, el discriminador de detección de oscilación 22 puede, al recibir esos datos, comparar las pequeñas aceleraciones y desvíos con los valores umbral preestablecidos y, basándose en esa comparación, reconocerlos como indicativos de un movimiento del remolque no oscilatorio.
También se muestra en la figura 3 que el dispositivo 10 incluye además un controlador de freno 30 que aplica una señal de control de frenado a los frenos de rueda, p. ej., frenos de rueda de remolque eléctricos 32, en respuesta a los datos de eventos oscilatorios recibidos desde el discriminador de detección de oscilación 22. El controlador de freno 30 puede configurarse para enviar una señal de activación de freno a los frenos del remolque 32 en respuesta a un solo evento oscilatorio o, como alternativa, en respuesta a la aparición de un número predeterminado de eventos de oscilación dentro de un período de tiempo predeterminado.
El controlador de freno 30 puede ordenar a los frenos de remolque 32 que se activen durante duraciones y magnitudes de aplicación de la fuerza de frenado determinadas de acuerdo con un valor máximo predeterminado de duración de aplicación de freno, un valor mínimo predeterminado de duración de la aplicación de freno, un valor máximo de fuerza de frenado, un valor mínimo de fuerza de frenado, un valor de datos obtenido al menos en parte del sensor de velocidad angular 16, un valor de datos obtenido al menos en parte del acelerómetro 12, y/o un valor de datos obtenido al menos en parte de los sensores de velocidad de las ruedas del remolque mostrados esquemáticamente en 34 en la figura 3.
Como se muestra en la figura 3, el dispositivo 10 también puede incluir un controlador derivado, integral, proporcional (PID) 36 que puede conectarse entre el discriminador de detección de oscilación 22 y el controlador de freno 30 de
modo que, tras la detección de oscilación, el controlador de freno 30 puede aplicar el control de freno usando un control derivado, integral, proporcional como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 5. El controlador PID 36 puede configurarse para completar y modificar las tablas de avance y ganancia utilizando los datos disponibles para el controlador de freno 30, y para configurar la señal de activación de freno para ordenar a un sistema de freno de rueda del remolque que aplique el frenado del remolque durante duraciones y magnitudes de fuerza de frenado calculada al menos en parte haciendo referencia a los valores almacenados en las tablas. El controlador PID 36 puede configurarse para un control dinámico sintonizado de constantes proporcionales ponderadas (Kp), integrales (Ki), derivadas (Kd) y de avance (Ff) del PID en respuesta a las señales de respuesta dinámica del vehículo recibidas desde la IMU 20. Un valor de proceso medido puede basarse en el porcentaje de desplazamiento, con el punto de referencia deseado fijado en un porcentaje nominal. Esto permite que el controlador de freno 30 aplique el control de freno basado en tablas de ganancia apropiadas, dando un control más agresivo con un porcentaje de desplazamiento más grande y un control más ligero en respuesta a un porcentaje de desplazamiento más pequeño.
Como se muestra de nuevo en la figura 3, el dispositivo 10 puede comprender un detector de accionamiento de freno 38 que detecta señales de control de freno del remolque generadas por un controlador de freno externo 40 transportado por un vehículo remolcador 24. El controlador de freno 30 del dispositivo 10 puede configurarse para dejar de enviar señales de control de freno del remolque cuando el detector de accionamiento de freno 38 detecta señales de control de freno del remolque enviadas desde el controlador de freno externo 40.
El dispositivo 10 puede incluir un modulador de salida de freno, que se muestra en 42 en la figura 3, que puede estar conectado al controlador de freno 30 y configurado para modular las señales de control de freno del remolque de acuerdo con el diagrama de flujo de la figura 6 para reducir la aparición y/o severidad del bloqueo del freno permitiendo el deslizamiento mecánico. Como también se muestra en el diagrama de la figura 6, el modulador de salida de freno 42 puede configurarse para establecer espacios de control de freno o "tiempo de inactividad" entre períodos de control de freno. Esto se puede hacer para minimizar el posible bloqueo de las ruedas permitiendo que patine un electroimán de un freno de remolque eléctrico 32.
El dispositivo 10 también puede incluir un detector de giro de rueda, que se muestra en 44 en la figura 3, que puede estar conectado al modulador de salida de freno 42 y configurado para recibir datos de giro de rueda del remolque desde los sensores de velocidad de rueda 34 del remolque. Como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 9, el modulador de freno 42 puede estar configurado para proporcionar control de frenado antibloqueo en respuesta a señales recibidas del detector de giro de rueda 44. Dicho de otra forma, los sensores de velocidad de rueda 34 del remolque se pueden usar para detectar la falta de rotación de la rueda del remolque, y el modulador de freno 42 y/o el controlador de freno 30 pueden configurarse para responder a la falta de rotación detectada reduciendo la señal de control de freno hasta que se reanude la rotación de la rueda.
El dispositivo 10 puede configurarse para determinar si una o más ruedas 46 del remolque están bloqueadas analizando los datos recibidos de los sensores de velocidad de rueda 34 del remolque. El dispositivo 10 también puede estar configurado para evitar que las ruedas 46 del remolque se bloqueen ajustando las señales de control de frenado generadas por el controlador de freno 30.
El dispositivo 10 puede incluir una interfaz hombre-máquina (HMI), que puede, como se muestra en la figura 3, comprender un módulo indicador HMI remoto 48. El módulo indicador HMI 48 puede configurarse para parpadear o iluminar los respectivos indicadores para indicar cuándo se detecta oscilación, cuándo hay problemas con el sistema y/o si la unidad está funcionando correctamente o no. El módulo indicador HMI 48 puede ser uno de varios dispositivos remotos 50 configurados para tener capacidad Bluetooth® (LE), y el dispositivo de control de estabilidad adaptable 10 puede comprender una radio Bluetooth® 52 para permitir las comunicaciones entre el dispositivo 10 y el módulo 48. La HMI puede configurarse para la capacidad de RF de baja energía de Bluetooth® (BLE). Dado que BLE está disponible en muchos dispositivos finales inalámbricos conocidos, se pueden crear características y servicios personalizados para comunicarse con un operador; y configuraciones, eventos y otras notificaciones se pueden comunicar fácilmente.
El dispositivo 10 puede configurarse para realizar una calibración de orientación automática para permitir que el dispositivo 10 se instale en varias ubicaciones.
El dispositivo 10 puede incluir una característica de asistencia en pendiente, que se muestra en 54 en la figura 3, que evita que el vehículo remolcador 24 y el remolque 14 rueden cuesta abajo después de soltar el freno del vehículo remolcador ejecutando el proceso que se muestra en el diagrama de flujo de la figura 7. Mientras un vehículo remolcador 24 está en posición inclinada, hay una tendencia de que el vehículo remolcador 24 y el remolque 14 rueden cuesta abajo cuando se sueltan los frenos 56 del vehículo remolcador 24. El dispositivo de control de estabilidad adaptable 10 puede estar configurado para continuar accionando los frenos de remolque 32 en respuesta a la liberación del freno del vehículo remolcador, y luego para liberar los frenos de remolque 32 cuando la IMU 20 detecte movimiento. La asistencia en pendiente 54 puede estar conectada entre la IMU 20 y el detector de accionamiento de freno 38 y puede configurarse para ordenar al controlador de freno 30 que mantenga el acoplamiento del freno del remolque cuando detecta, basado en entradas IMU, que la inclinación del remolque supera un valor umbral de inclinación predeterminado, y que, basado en las entradas del detector de accionamiento de freno, se han liberado los
frenos 56 del vehículo remolcador. La asistencia en pendiente 54 también puede configurarse para ordenar al controlador de freno 30 que libere los frenos de remolque 32 cuando detecta, basado en entradas IMU, que se ha alcanzado o superado un umbral de aceleración predeterminado.
El dispositivo 10 puede comprender un estimador de desgaste de freno, que se muestra en 58 en la figura 3, que puede estar conectado al detector de accionamiento de freno 38. Como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 8, el estimador de desgaste de freno 58 realiza cálculos estimados del desgaste de freno basándose en los datos de accionamiento de freno recibidos del detector de accionamiento de freno 38. El estimador de desgaste de freno 58 puede configurarse para transmitir una alerta correspondiente al operador de un vehículo remolcador cuando el desgaste estimado de los frenos excede un valor predeterminado.
El dispositivo 10 puede comprender una radio de presión de neumáticos, que se muestra en 60 en la figura 3, configurada para recibir datos de presión de neumáticos de los sensores de presión de neumáticos 62 y para transmitir los datos de RF de supervisión de presión de neumáticos correspondientes a través de un canal de comunicación de RF separado a una pantalla visible para un operador de vehículo remolcador como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 10.
El dispositivo 10 puede incluir un bus de red de área de controlador utilizado como interfaz de bus de campo 64 en una red de bus de campo 66 para comunicarse con uno o más instrumentos de bus de campo y/o dispositivos 68 tales como sensores de chasis inteligente y/o sensores IMU remotos, que están configurados para proporcionar información útil al operador del vehículo remolcador.
El controlador de freno 30 puede configurarse para ordenar a los frenos de remolque 32 que se activen durante duraciones y magnitudes de aplicación de la fuerza de frenado determinadas de acuerdo con un valor predeterminado, tal como la duración máxima de aplicación del freno, duración mínima de aplicación del freno, fuerza máxima de frenado, fuerza mínima de frenado, un valor de datos obtenido al menos en parte del sensor de velocidad angular 16, un valor de datos obtenido al menos en parte del acelerómetro 12, y/o un valor de datos obtenido al menos en parte de los sensores de velocidad de rueda 34 del remolque.
En la práctica, y como se muestra con mayor detalle en la figura 4, un evento de oscilación del remolque puede detectarse obteniendo un valor de aceleración del remolque a partir de una señal de aceleración recibida de un acelerómetro 12 transportado por el remolque 14, derivando un valor de desvío angular del remolque a partir de una señal de velocidad de desvío angular del remolque recibida de un sensor de velocidad angular 16 transportada por el remolque 14, y determinando si el valor de aceleración y el valor de desvío angular exceden los respectivos valores umbral predeterminados.
Un control de estabilidad y oscilación del remolque adaptable construido de acuerdo con la invención proporciona una detección y un control mejorados de los eventos de oscilación, aplicando una presión óptima a los frenos del remolque solo cuando sea necesario y así evitando aplicaciones innecesarias de los frenos del remolque y las reducciones resultantes en la economía de combustible del vehículo remolcador y el desgaste acelerado de los frenos del remolque.
Claims (15)
1. Dispositivo de control de estabilidad y oscilación de remolque (10) que comprende:
un acelerómetro (12) configurado para medir la aceleración lateral de un remolque (14) y generar las correspondientes señales de aceleración lateral del remolque;
un sensor de velocidad angular (16) colocado y configurado para medir la velocidad de desvío angular del remolque alrededor de un punto de pivote de enganche (18) y para generar las correspondientes señales de velocidad de desvío angular del remolque;
un discriminador de detección de oscilación (22) acoplado con el acelerómetro (12) y el sensor de velocidad angular (16) y configurado para detectar el movimiento lateral oscilante del remolque en función de las señales de aceleración recibidas del acelerómetro (12) y las señales de velocidad de desvío angular del remolque recibidas del sensor de velocidad angular (16) y para generar datos de eventos oscilatorios correspondientes;
en donde dicho discriminador de detección de oscilación (22) está configurado para utilizar datos recibidos del sensor de velocidad angular (16) y el acelerómetro (12) para distinguir entre un evento de oscilación del remolque y una desviación o desvío lateral no oscilatorio del remolque;
un controlador de freno (30) configurado para generar una señal de control de frenado del remolque en respuesta a los datos de eventos oscilatorios recibidos desde el discriminador de detección de oscilación (22).
2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el discriminador de detección de oscilación (22) está configurado para detectar el movimiento lateral oscilatorio del remolque obteniendo valores de aceleración del remolque a partir de las señales de aceleración recibidas del acelerómetro (12), derivar los valores de desvío angular del remolque a partir de las señales de velocidad de desvío angular del remolque recibidas desde el sensor de velocidad angular (16) y determinar si los valores de aceleración y los valores de desvío angular exceden los respectivos valores umbral predeterminados.
3. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el controlador de freno está configurado para generar una señal de control de frenado del remolque en respuesta a la aparición de un número predeterminado de eventos de oscilación dentro de un período de tiempo predeterminado.
4. El dispositivo de la reivindicación 1, que incluye además un controlador derivado, integral, proporcional (PID) conectado entre el discriminador de detección de oscilación (22) y el controlador de freno (30) y configurado para:
completar y modificar las tablas de avance y ganancia utilizando los datos disponibles para el controlador de freno; y
configurar la señal de activación de freno para ordenar al sistema de freno de rueda del remolque que aplique el frenado del remolque durante períodos y magnitudes de la fuerza de frenado calculada al menos en parte haciendo referencia a los valores almacenados en las tablas.
5. El dispositivo de la reivindicación 4, en el que:
el dispositivo incluye una unidad de medición inercial (IMU) que comprende el acelerómetro y el sensor de velocidad angular y está conectada al discriminador de detección de oscilación; y
el controlador PID está configurado para un control dinámico sintonizado de constantes proporcionales ponderadas (Kp), integrales (Ki), derivadas (Kd) y de avance (Ff) del PID en respuesta a las señales de respuesta dinámica del vehículo recibidas desde la IMU.
6. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que:
el dispositivo comprende un detector de accionamiento de freno configurado para detectar señales de control de freno del remolque generadas por un controlador de freno externo; y
el controlador de freno está configurado para dejar de enviar señales de control de freno del remolque cuando el detector de accionamiento de freno detecta señales de control de freno del remolque desde el controlador de freno externo.
7. El dispositivo de la reivindicación 1, que incluye un modulador de salida de freno conectado al controlador de freno y configurado para modular las señales de control de freno del remolque; en donde opcionalmente:
el dispositivo incluye un detector de giro de rueda conectado al modulador de salida de freno y configurado para recibir datos de giro de rueda del remolque desde los sensores de velocidad de rueda del remolque; y el modulador de freno está configurado para proporcionar control de frenado antibloqueo en respuesta a las señales recibidas del detector de giro de rueda.
8. El dispositivo de la reivindicación 7, en el que el dispositivo está configurado para determinar si una o más ruedas del remolque están bloqueadas analizando los datos recibidos de los sensores de velocidad de rueda del remolque y para evitar que las ruedas del remolque se bloqueen ajustando las señales de control de frenado generadas por el
controlador de freno.
9. El dispositivo de la reivindicación 1, configurado para realizar la calibración de orientación automática.
10. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el dispositivo comprende:
un detector de accionamiento de freno configurado para detectar señales de control de freno del vehículo remolcador y del remolque generadas por un controlador de freno externo;
una asistencia en pendiente conectada entre la IMU y el detector de accionamiento de freno y configurada para ordenar al controlador de freno que mantenga el acoplamiento del freno del remolque cuando detecta que la inclinación del remolque excede un valor umbral de inclinación predeterminado basado en las entradas de la IMU, y detectar la desconexión de los frenos del vehículo remolcador basado en las entradas del detector de accionamiento de freno; y
configurada además para ordenar al controlador de freno que suelte los frenos del remolque cuando detecte que se alcanza o supera un umbral de aceleración predeterminado en función de las entradas de la IMU.
11. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el dispositivo comprende:
un detector de accionamiento de freno configurado para detectar señales de control de freno del remolque generadas por un controlador de freno externo; y
un estimador de desgaste de freno conectado al detector de accionamiento de freno y configurado para realizar cálculos de desgaste estimado del freno basados en los datos de accionamiento de freno recibidos del detector de accionamiento de freno y para transmitir una alerta correspondiente cuando el desgaste estimado del freno excede un valor predeterminado.
12. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende una radio de presión de neumáticos configurada para recibir datos de presión de neumáticos de sensores de presión de neumáticos y para transmitir los datos de RF correspondientes de supervisión de presión de neumáticos.
13. El dispositivo de la reivindicación 1, que incluye una red de bus de campo que comprende una interfaz de bus de campo configurada para comunicarse con uno o más dispositivos de bus de campo.
14. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el controlador de freno está configurado para ordenar que al menos un freno del remolque se active durante períodos y magnitudes de la aplicación de la fuerza de frenado determinada al menos en parte de acuerdo con al menos un valor seleccionado del grupo de valores predeterminados que consisten en la duración máxima de aplicación del freno, duración mínima de aplicación del freno, fuerza máxima de frenado, fuerza mínima de frenado, un valor de datos obtenido al menos en parte del sensor de velocidad angular, un valor de datos obtenido al menos en parte del acelerómetro y un valor de datos obtenido al menos en parte de los sensores de velocidad de rueda del remolque.
15. Un método de detección de oscilación de un remolque que comprende las etapas de:
obtener un valor de aceleración lateral del remolque a partir de una señal de aceleración recibida de un acelerómetro (12) transportado por el remolque;
derivar un valor de desvío angular del remolque a partir de una señal de velocidad de desvío angular del remolque recibida de un sensor de velocidad angular (16) transportado por el remolque, midiéndose dicha velocidad de desvío angular del remolque alrededor de un punto de pivote de enganche (18); y
determinar si el valor de aceleración y el valor de desvío angular exceden los respectivos valores umbral predeterminados;
en donde dicha determinación incluye el uso de datos recibidos del sensor de velocidad angular (16) y el acelerómetro (12) para distinguir entre un evento de oscilación del remolque y una desviación o desvío lateral no oscilatorio del remolque.
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