MX2012005119A

MX2012005119A - Sistemas de traccion para vehiculos impulsados electricamente.

Info

Publication number: MX2012005119A
Application number: MX2012005119A
Authority: MX
Inventors: Bassam D Jalbout
Original assignee: Lsi Industries Inc
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-10-01
Also published as: WO2011053514A3; US20110106350A1; AU2010313581A1; CA2777759A1; WO2011053514A2; JP2013509857A; JP5559890B2; EP2493717A2; NZ599317A; US20150051777A1; IL219323A0; AU2014203155A1; CA2777759C; AU2010313581B2; CN102844216A; US8903577B2; JP2014197979A

Abstract

Se describen las corrientes pulsátiles de frecuencia fija y duración fija que se utilizan para controlar los interruptores para uno o más motores eléctricos de los vehículos impulsados eléctricamente o híbridos que tienen uno o más motores eléctricos. Las ventajas de un sistema pulsátil son el aumento del rendimiento energético y simplicidad del sistema con respecto a los sistemas análogos. La capacidad de la calibración del sistema con un solo pulso permite que el sistema sea utilizado bajo cualquier condición, y la adaptación en tiempo real a los cambios de las condiciones. Tal sistema y métodos proporcionan una aceleración mejorada con respecto a otros sistemas eléctricos, haciendo mejor uso del coeficiente inicial o fricción estática. Los sistemas y métodos proporcionan un sistema de control de tracción antideslizamiento, y el uso de un estado de apagado en la corriente pulsátil es superior al uso de los sistemas de frenos para el mismo propósito, que desperdician energía y causan el desgaste mecánico. Además, se describen los productos de programa de computadora relacionados.

Description

SISTEMAS DE TRACCION PARA VEHICULOS IMPULSADOS ELECTRICAMENTE Referencia Cruzada a la Solicitud Relacionada Esta solicitud se basa en y reclama la prioridad de la Solicitud Norteamericana Serie No. 12/609,545, presentada el 30 de octubre de 2009, cuyo contenido es incorporado en la presente por referencia.

Antecedentes de la Invención Los motores eléctricos pueden exhibir una producción de alto esfuerzo de torsión de muy pocas revoluciones por minuto (RPM, por sus siglas en inglés). Los motores de combustión interna, tienen un esfuerzo de torsión muy bajo a pocas RPM, su esfuerzo de torsión aumenta con el incremento de las RPM hasta un pico a un máximo, generalmente de más de 1000 RPM. Sin embargo, el alto esfuerzo de torsión de los motores eléctricos no puede utilizarse eficientemente puesto que el alto esfuerzo de torsión hará que la rueda motriz del automóvil derrape o deslice. La aceleración máxima posible de un automóvil sobre las ruedas es limitada debido a las leyes de la física, específicamente, el coeficiente de fricción.

El coeficiente de fricción entre dos superficies tiene dos partes distintas: el coeficiente de fricción de deslizamiento (también conocido como solamente coeficiente de fricción), y el coeficiente de fricción inicial (también conocido como coeficiente de fricción estática). Para facilidad de discusión, el coeficiente de fricción de deslizamiento se puede designar como Cruzamiento y el coeficiente de fricción inicial como Cin¡c¡ai. El coeficiente de fricción de deslizamiento, CdeSi¡2am¡ento. define la fuerza requerida para evitar que un objeto se deslice en una superficie, específicamente, F= (W)X(CdeSi¡zam¡ento) , donde F es la fuerza requerida para evitar que un objeto de peso W se deslice en una superficie que tenga un CdesMzamiento (coeficiente de fricción de deslizamiento) para los dos materiales que componen el objeto y la superficie sobre los cuales se desliza. El CdeSi¡zam¡ento es dependiente en los dos materiales y es independiente de las velocidades moderadas, aunque disminuye por lo general un poco de aproximadamente 30 a 40 pies por segundo (9.1 a 12.1 metros por segundo). El CdeSi¡zamiento es menor de 1.0 y es siempre más bajo que el Ciniciai para el mismo objeto en la misma superficie, es decir para cualquier material dado en cualquier superficie dada, Cjnicial ^ ^deslizamiento- El coeficiente de fricción inicial, C¡n¡c¡_i, se refiere a la fuerza requerida para hacer que un objeto en reposo comience a deslizarse sobre una superficie. La fuerza requerida para iniciar un deslizamiento del objeto es: F = (C¡n¡ciai)X(W). El C¡n¡c¡ai es mayor que el CdeSi¡zamiento. por lo tanto, una vez que el objeto comience a deslizarse, requiere menos fuerza para evitar el deslizamiento del objeto.

La aceleración impartida sobre un automóvil es limitada por el coeficiente de fricción, es decir, A=F/M, donde: A = aceleración, F = fuerza aplicada al automóvil, y M = masa del automóvil. Puesto que la fuerza para la aceleración F es limitada por el coeficiente de fricción, por lo tanto, la aceleración es limitada por el Cdesiizam¡ento y Oficial- Una rueda de deslizamiento puede impartir una fuerza de avance en el automóvil igual a la fuerza debido al coeficiente de fricción de deslizamiento, es decir, F = (W)X(CdeS|izamiento), donde F es la fuerza de aceleración impartida, CdeSi¡zamiento es el coeficiente de fricción de deslizamiento entre el neumático de la rueda motriz y la carretera, (que varía considerablemente con el tipo de superficie de la carretera, y condiciones tal como temperatura, humedad, etc.), y W es el peso total combinado del neumático sobre la superficie de la carretera.

Si la rueda no se derrapa, entonces la fuerza de avance de la aceleración puede ser tan alta como F = (W)X(Cin¡ciai) · Puesto que Ciniciai > Cdesiizamiento, la aceleración posible es mayor mientras la rueda no se derrape ni deslice. Por lo tanto, la tracción de un neumático en la carretera es significativamente más alta cuando la superficie del neumático está en reposo con relación a la superficie de la carretera, en comparación cuando la superficie del neumático se desliza o derrapa con relación a la superficie de la carretera. Esto no significa que el neumático no se está moviendo; de hecho, el neumático puede viajar a una gran velocidad, pero si el neumático está girando a la velocidad correcta, la superficie inferior del neumático iguala la velocidad a la cual la superficie de la carretera entra en contacto con el neumático; es decir, cuando el neumático está rodando en la carretera. Lo importante es que las dos superficies, neumático y carretera, estén momentáneamente en reposo con respecto entre sí, donde las dos superficies entran en contacto. Por lo tanto, la tracción en ese caso es limitada por el CiniC¡ai- Si las dos superficies, neumático y carretera, se están moviendo con relación entre sí, entonces la tracción es limitada por el CdBsiizamiento- Puesto que Ciniciai > CdeSi¡zam¡ento- la tracción en el primer caso excede ampliamente el segundo caso. Exactamente este es el principio el cual es la base para muchos sistemas antibloqueo de frenos (ABS, por sus siglas en inglés), que disminuyen la acción de frenado cuando se detecta el derrape de la rueda, que permite que el neumático ruede, y restablezca a cero la velocidad relativa y proporcione así las condiciones para el C inicial · Las técnicas de tracción anteriores para los vehículos que tienen motores de combustión interna o motores eléctricos, se han limitado debido a la capacidad de aplicar el esfuerzo de torsión a las ruedas motrices bajo varias condiciones de la carretera y con rendimiento energético óptimo.

Breve Descripción de la Invención Se debe entender que la sinopsis anterior de la presente descripción y la siguiente descripción detallada son ejemplares y explicativos y no están pensados para limitar el alcance de la presente descripción. Por otra parte, con respecto a la terminología usada en la presente, una referencia a un elemento en singular no se piensa para significar "uno y solamente uno" a menos que se indique específicamente, sino solamente "uno o más". El término "algunos" refiere a uno o más. Los títulos y subtítulos subrayados y/o en cursivas se utilizan por conveniencia solamente, no limitan la presente descripción, y no son referidos con respecto a la interpretación de la explicación de la presente descripción.

Los aspectos y modalidades de la presente descripción trata los problemas anteriores de las técnicas de tracción anteriores para los vehículos impulsados eléctricamente y se dirigen a las corrientes pulsátiles de frecuencia fija y duración fija para controlar los interruptores de electricidad para los motores eléctricos de un automóvil eléctrico (o automóvil híbrido). Las ventajas de tales técnicas basadas en pulsos incluyen el aumento del rendimiento energético y simplicidad del sistema con respecto a los sistemas análogos. La capacidad de calibración con un solo pulso permite que tales técnicas sean utilizadas bajo cualquier condición, y también para la adaptación en tiempo real a los cambios de las condiciones de la superficie de carretera y necesidades de aceleración. Estas técnicas pulsátiles de frecuencia fija y duración fija pueden proporcionar una aceleración muy mejorada con respecto a otros sistemas eléctricos, al hacer mejor uso del coeficiente de fricción inicial (o estática). Los pulsos de frecuencia fija y duración fija (FFFD, por sus siglas en inglés) pueden ser superiores a la modulación de la anchura de pulso (PWM, por sus siglas en inglés) y a los pulsos de frecuencia variable al proporcionar pulsos eléctricos muy exactos para el control de precisión. Los pulsos de FFFD suministran los paquetes casi exactos de energía con cada pulso, permitiendo así una medición exacta de la energía en las ruedas en paquetes casi idénticos, y de tal modo hacer uso completo de la fuerza en la rueda antes de que se separe de la condición de Ciniciai- Los sistemas y métodos de la presente descripción pueden proporcionar un control de tracción antideslizante. El uso de un estado apagado en la corriente pulsátil es muy superior al uso de los sistemas de frenos ABS para el mismo propósito, los cuales desperdician energía y causan el desgaste mecánico, puesto que la técnica ABS hace uso de fuerzas de frenado en lugar de fuerzas de aceleración.

Un experto apreciará que las modalidades y/o porciones de las modalidades de la presente descripción se puedan implementar en/con los medios de almacenamiento legibles por computadora (por ejemplo, hardware, software, firmware, o cualquier combinación de los mismos), y se pueda distribuir en uno o más redes. Las etapas descritas en la presente, que incluyen las funciones de procesamiento para derivar, aprender, o calcular la fórmula y/o modelos matemáticos utilizados y/o producidos por las modalidades de la presente descripción, se pueden procesar por uno o más procesadores convenientes, por ejemplo, unidades de procesamiento central (CPU, por sus siglas en inglés), que implementan el código/instrucciones convenientes en cualquier lenguaje conveniente (máquina dependiente de la máquina independiente).

Además, las modalidades de la presente descripción pueden incorporarse en las señales y/o portadores, por ejemplo, señales de control enviadas en un canal de comunicaciones. Además, el software que incorpora los métodos, procesos, y/o algoritmos de la presente descripción, se puede implementar o llevarse a cabo por las señales eléctricas, por ejemplo, mediante una descarga de Internet. Aunque los aspectos de la presente descripción se describen en la presente con respecto a ciertas modalidades, se debe observar que las variaciones se pueden hacer por un experto en la técnica aplicable dentro del espíritu de la presente descripción.

Otras características de modalidades de la presente descripción serán evidentes a partir de la descripción, dibujos, y reivindicaciones en la presente.

Breve Descripción de los Dibujos Los aspectos de la descripción se pueden entender más completamente a partir de la siguiente descripción cuando son leídos junto con los dibujos anexados, que son considerados ilustrativos por naturaleza, y no limitantes. Los dibujos no son necesariamente a escala, y en su lugar el énfasis se hace a los principios de la descripción. En los dibujos: La figura 1 representa esquemáticamente las vistas seccionadas transversalmente de un neumático y rueda en diferentes estados de carga y deslizamiento con relación a una superficie subyacente; La figura 2 representa cuatro gráficas de las dinámicas de rueda y neumático para diferentes condiciones de carga y giro de acuerdo con las modalidades de la presente descripción: (A) Fuerza contra Tiempo, (B) RPM de Rueda contra Tiempo, (C) Esfuerzo de Torsión Aplicado, y (D) Fuerza contra Tiempo; La figura 3 representa dos conjuntos de diagramas (A)-(B) que ilustran cómo las modalidades de la presente descripción pueden proporcionar la fuerza de impulso máxima en la aceleración mediante la sincronización del esfuerzo de torsión en los pulsos para las cuatro ruedas de un vehículo; La figura 4 representa un algoritmo o diagrama de flujo ejemplar para establecer una corriente pulsátil de frecuencia fija y duración fija para controlar la energía para un motor eléctrico que suministra la energía a una o más ruedas; La figura 5 representa un algoritmo o diagrama de flujo ejemplar para el suministro de energía con las corrientes pulsátiles de frecuencia fija y duración fija para los vehículos impulsados por cuatro ruedas; y La figura 6 representa un diagrama de bloque de un sistema ejemplar, de acuerdo con las modalidades de la presente descripción.

Aunque ciertas modalidades se representan en los dibujos, el experto apreciará que las modalidades representadas son ilustrativas y que son mostradas las variaciones de las mismas, así como otras modalidades descritas en la presente, se pueden contemplar y practicar dentro del alcance de la presente descripción. Por consiguiente, los dibujos y descripción detallada son considerados como ilustrativos por y no restrictivos.

Descripción Detallada de la Invención En la siguiente descripción detallada, numerosos detalles específicos se especifican para proporcionar una comprensión completa de los aspectos y modalidades de la presente descripción. Será evidente, sin embargo, para un experto en la técnica que los aspectos y modalidades de la presente descripción se pueden practicar sin algunos de estos detalles específicos. En otros casos, las estructuras y técnicas bien conocidas no se han mostrado detalladamente por facilidad de comprensión.

Las modalidades de la presente descripción acomodan y consideran todas las variables en condiciones de carretera/neumático, al medir el primer pulso con deslizamiento de rueda, y después al proporcionar las corrientes pulsátiles de frecuencia fija y duración fija para controlar los interruptores de energía para los motores eléctricos de un automóvil eléctrico (o automóvil híbrido). El giro de rueda resultante se supervisa continuamente, y en cualquier discrepancia del patrón previsto, una sola medición del pulso se utiliza para restaurar la corriente pulsátil FFFD con nuevos valores de sincronización. Asi los cambios en la superficie de la carretera, carga de neumático del giro, o cualquier otra variación, se compensan rápida y automáticamente.

La figura 1 representa esquemáticamente las vistas seccionadas transversalmente de un neumático y rueda en diferentes estados de carga y deslizamiento con relación a una superficie subyacente mientras que la figura 2 representa cuatro gráficas de las dinámicas de rueda y neumático para diferentes condiciones de carga y giro de acuerdo con las modalidades de la presente descripción: (A) Fuerza contra Tiempo, (B) RPM de Rueda contra Tiempo, (C) Esfuerzo de Torsión Aplicado, y (D) Fuerza contra Tiempo.

La figura 1 muestra una rueda 110 y neumático 112, en reposo con relación a un carretera, 120, y bajo diferentes grados de tensión y carga (A)-(C). Puesto que el neumático no se está moviendo con relación a la carretera (nota: estas condiciones se aplican incluso cuando el automóvil está en movimiento, las ruedas en modo de rodamiento) no hay fatiga de avance sobre el neumático, como se muestra por la condición de fatiga de neumático (o tensión) 130. Aunque un esfuerzo de torsión de aceleración grande 140 se aplica a la rueda, éste causa que el neumático y la estructura relacionada están bajo fatiga, como se muestra por la condición de fatiga 150. Mediante la primera aproximación, la estructura reacciona como un resorte, que significa que la relación entre la distorsión y fuerza es principalmente lineal en términos matemáticos.

La figura 2 representa cuatro gráficos de las dinámicas de rueda y neumático para diferentes condiciones de carga y giro de acuerdo con las modalidades de la presente descripción: (A) Fuerza contra Tiempo, (B) RPM de Rueda contra Tiempo, (C) Esfuerzo de Torsión Aplicado, y (D) Fuerza contra Tiempo. La figura 2 ilustra la dinámica implicada para una situación donde una rueda y un neumático que entran en contacto con una superficie subyacente, tal como pavimento, experimentan una condición donde el esfuerzo de torsión disponible para girar es suficientemente alto que supera el C La fuerza de aceleración en el automóvil causada por esta rueda se muestra en la figura 2A. La fuerza 220, muestra el aumento a partir de cero (en tiempo 225), lineal, como el esfuerzo de torsión aplicado a la rueda; esta continuaría aproximadamente lineal, salvo que el automóvil comenzará a acelerar, como se muestra por el giro de rueda 242 y 244. Esto libera un poco la tensión en el neumático, y la curva 220 comienza a disminuir. Sin embargo, puesto que el esfuerzo de torsión disponible del motor eléctrico es mayor que lo permitida por el C 250, cuando la curva 220 alcanza inevitablemente el valor 250, la rueda comenzarán a deslizarse, o derraparse, en el tiempo 230, con el giro de neumático aumentando muy rápidamente, 246, en lugar del aumento previsto, 248.

El derrape o deslizamiento significa que la fricción entre el neumático y carretera es determinada por el Cdesi¡zamient0 l y según lo considerado por la curva 235, la fuerza de aceleración disminuye al nivel 255 de manera suficientemente rápida. Siempre y cuando la rueda esté derrapándose (o esté girando), la tracción máxima posible es el nivel 255, según lo indicado por 215. Sin embargo, apagando el esfuerzo de torsión tan pronto como se detecte el giro de rueda, la rueda se recupera a su estado no sometido a tensión justo tan rápidamente como 247. El final de la recuperación 247 se utiliza para marcar el tiempo 240, que define el final del periodo de tiempo 295, el tiempo de recuperación. Es importante observar que los valores para CÍniclai, CdeSi¡Zam¡ento, y así las formas de las curvas, y así los tiempos 230 y 240, todos varían con el cambio de las condiciones tal como humedad, temperatura de carretera y neumático, tipo de superficie de la carretera, etc. Los valores de Cin¡c¡ai. CdeSi¡Zam¡ento, pueden también cambiar con la carga de peso del automóvil sobre ese neumático, resistencia al aire en el automóvil y neumático, e incluso si la rueda tiene fuerzas laterales (giro, o carga lateral) al mismo tiempo. También es importante que bajo todas estas variaciones, si C¡n¡c¡ai sea siempre más alto que el CdeS|¡zarn¡ent0, de modo que los principios generales se mantengan equilibrados.

Según lo observado previamente, las modalidades de la presente descripción pueden adaptar y considerar todas las variables de las condiciones de la carretera/neumático, al medir el primer pulso con el deslizamiento de rueda, es decir, al supervisar y registrar la duración de tiempo 292 y 295. Los pulsos que se utilizarán en la aceleración subsecuente de esta rueda son los repetidos, para un dominio de tiempo (o un periodo de tiempo dado o especificado), al usar el tiempo (anchuras de pulso) 295 y 292 para generar el tren de pulso mostrado por el esfuerzo de torsión máximo aplicado encendido durante un periodo de tiempo 260, y el esfuerzo de torsión apagado durante un período de tiempo 265, que se repite, 267, mientras el conductor evite indicar un aumento deseado de la velocidad o hasta que ocurra una condición o comando de intervención, por ejemplo, ocurre un deslizamiento o frenado de rueda.

Por lo tanto, una fuerza de aceleración es suministrada a la rueda y neumático, como se muestra por la curva 290. Observar que el promedio de esta fuerza de aceleración está en el nivel 275, que es más bajo que el nivel máximo absoluto 280, pero más alto que el nivel de rueda girando 270.

Nuevamente con referencia a la figura 1, se puede ser observado que el estado no sometido a tensión, 130, no depende del automóvil que se detendrá, sólo del neumático que está en reposo con relación a la carretera; es decir el automóvil puede estar en movimiento a cualquier velocidad. Por lo tanto, mientras el esfuerzo de torsión del período apagado 265 de la figura 2 sea suficientemente largo para permitir que la curva 290 disminuya momentáneamente debajo del nivel de CdeS|¡za m¡ento 270, y establezca a cero la velocidad relativa entre las superficies del neumático y carretera, entonces se restablece la condición inicial 130 de la figura 1. Se debe observar que el tiempo de recuperación no necesita ser exactamente el período T2, 295. No es necesario que la fuerza del esfuerzo de torsión disminuya a cero; solamente que disminuya por debajo del Cdesnzam¡ento, 255, que restablece a cero la condición de deslizamiento. El periodo T2, 295, se puede utilizar en el software de sistema para la recuperación, o un periodo de tiempo ligeramente más largo o más corto asignado para la recuperación, para modificar el funcionamiento "sensación".

Al usar el primer pulso para determinar las longitudes del período de tiempo T1 292 y T2 295, son comprendidas todas las variaciones de las condiciones ambientales. Una vez que se establezcan T1 292 y T2 295, el tren de pulso 267 es de frecuencia fija y duración fija. El sistema responde en tiempo real. El giro de rueda se puede supervisar en los momentos deseados o continuamente, (por ejemplo, según lo mostrado en la figura 4 en 480 y en la figura 5 en 575) y si el deslizamiento de rueda es más largo que el tiempo de recuperación 295, o si está totalmente ausente, entonces después el sistema se reinicia en el siguiente pulso. Esto se puede hacer puesto que solamente un pulso se requiere para reajustar la sincronización de pulso para cambiar las condiciones de carretera o para cambiar el funcionamiento del sistema (un esfuerzo de torsión de motor disponible más bajo, cambio en la distribución de peso, etc.) mientas el automóvil aumenta la velocidad.

Aunque la aceleración promedio 275 mostrada en la figura 2D es menor que el máximo teórico de 280, el método para usar la energía pulsada de acuerdo con la presente descripción tiene varias ventajas prácticas con relación a los métodos anteriores. Por ejemplo, los sistemas pulsátiles de acuerdo con la presente descripción pueden compensar automáticamente los valores variantes de C¡n¡c¡ai y CdeSi¡2am¡ento al medir el primer pulso en una aceleración requerida; los sistemas análogos deben determinar de alguna manera estos valores exacta y rápidamente. Los sistemas de control de energía análogos electrónicos son menos eficientes que los sistemas pulsátiles con respecto al rendimiento energético, un factor crítico cuando los automóviles eléctricos son limitados en la capacidad de batería. Además, los sistemas de control de energía análogos son más complejos en diseño y fabricación.

También, los sistemas y métodos pulsátiles de acuerdo con la presente descripción pueden ser autocorrectivos. Cuando el automóvil se está moviendo a una cierta velocidad y el motor eléctrico está funcionando a ciertas RPM más altos y la capacidad del esfuerzo de torsión no es mayor que el Cin¡c¡ai impuesto, entonces la curva 220 disminuye más considerablemente, y nunca rebasa el nivel de C¡n¡Ciai 250. Por lo tanto, no existe el final para el pulso inicial, y la energía disponible máxima del motor eléctrico se mantiene en el estado encendido durante un cierto periodo de tiempo. Observar que este sistema de aceleración máxima está impuesto solamente cuando la computadora del automóvil detecta un requisito para una aceleración más rápida, es decir, el ajuste complicado del acelerador; sin embargo, el mismo sistema se puede activar por la computadora del automóvil para asegurar que haya un deslizamiento mínimo de la rueda, proporcionando así un sistema pulsátil activo de control de tracción.

Para ciertas situaciones se requiere la fuerza máxima de aceleración. Por ejemplo, una situación en la cual un vehículo de ruedas motrices impulsado por cuatro ruedas (4WD, por sus siglas en inglés) se debe mover de una condición atascada, es muy deseable tener la fuerza de avance máxima aplicada al vehículo. Para un vehículo 4WD, es preferible que las cuatro ruedas aceleran simultáneamente; no soló casi simultáneamente, sino con exactitud simultáneamente. Si, por ejemplo, cuatro personas están intentando empujar un automóvil de una acumulación de nieve, entonces las cuatro personas aplicarían idealmente su empuje en sincronía, para maximizar el impulso en el vehículo atascado; si una persona está fuera de sincronía con las otras, entonces su empuje no se agregaría al impulso máximo de las otras tres personas, y no se observa la fuerza de avance pico máxima.

La figura 3 representa dos conjuntos de diagramas (A)-(B) que ilustran cómo las modalidades de la presente descripción pueden proporcionar la fuerza de impulso máxima en la aceleración sincronizando los pulsos de encendido del esfuerzo de torsión para las cuatro ruedas de un vehículo.

La figura 3 muestra cómo una modalidad 300 del método de la presente descripción se puede utilizar para proporcionar la fuerza de impulso máxima en la aceleración sincronizando los pulsos de encendido del esfuerzo de torsión para las cuatro ruedas. 310, 315, 320, y 325 representan los estados de encendido/apagado del esfuerzo de torsión para las cuatro ruedas que no están sincronizadas. El esfuerzo de torsión total resultante para las cuatro ruedas es representado por 330. 330 muestra que la fuerza total máxima es, en este ejemplo, 3. En contraste, 340, 345, 350, y 355 muestran cuatro ruedas similares con ciclos de trabajo de esfuerzo de torsión similares, que están sincronizadas. La fuerza total 360 alcanza un valor de 4 en cada ciclo de pulso. Utilizando los mismos pulsos de frecuencia fija/duración fija en cada una de las cuatro ruedas sincronizadas, la fuerza de avance máxima posible se imparte al automóvil.

La figura 4 representa un algoritmo ejemplar 400 o diagrama de flujo para establecer una corriente pulsátil de frecuencia fija y duración fija para controlar la energía en un motor eléctrico que suministra energía a una o más ruedas.

La figura 4 muestra que una lógica de subrutina común para establecer el de corriente pulsátil de frecuencia fija/duración fija qué controla la energía en el motor eléctrico. Cuando se recibe el requisito de aceleración adicional de la computadora en el automóvil, el sistema se inicia, 410. Se indican los datos para la velocidad giratoria de rueda, y el sistema inicia con la calibración del pulso de encendido, 420. El cronómetro se inicia para medir la longitud del pulso iniciado por 420. El giro de rueda se supervisa para el deslizamiento, 430, y si no se detecta ninguno, el pulso continúa en el modo de encendido; el requisito para la aceleración adicional también es supervisado continuamente, por 440, "no completo". Este ciclo 430, 440, puede continuar hasta el deslizamiento de rueda o hasta que el requisito para la aceleración se termina o ya no se necesita.

Si hay un deslizamiento de rueda detectado, entonces el pulso de encendido se puede terminar, 445, y la longitud del pulso (T2, figura 2, 292) se almacena y el estado de apagado se envía al control de energía del motor. El deslizamiento de rueda se supervisa para la recuperación a la condición antideslizante, y se almacena el tiempo de recuperación transcurrido (figura 2, 295), 450. El sistema entonces genera la secuencia del pulso de frecuencia fija/duración fija en el ciclo 460, 470, 480, hasta el requisito de aceleración si se cumple según la computadora del automóvil, o si se detecta una condición de deslizamiento inusual (demasiado larga, o completamente ausente), en cuyo caso el sistema se reinicia, 490. Cuando no hay deslizamiento de rueda, este sistema mantiene el estado de energía de encendido constante cuando se requiere la aceleración máxima, y cuando cambian las condiciones de giro de rueda, el sistema se reinicia y vuelve a calibrarse en un solo pulso. La computadora a bordo del vehículo puede iniciar este sistema en cualquier momento sin requerir la aceleración, solo para mantener las ruedas en condiciones antideslizantes, es decir, un sistema antiderrape de control de tracción activo, figura 4, entrada a 410, 440, bajo el control de la CPU del automóvil.

La figura 5 representa un algoritmo ejemplar 500 o diagrama de flujo para suministrar la energía con las corrientes pulsátiles de frecuencia fija y duración fija para los vehículos impulsados por cuatro ruedas, tal como lo mostrado como requerido en la figura 3. Aunque no se muestre, una variación para los vehículos impulsados por dos ruedas se puede derivar, y no se discute. También, todos los principios de la figura 4 se asumen para la figura 5, pero por simplicidad, no se muestran. En la figura 5, 510 muestra la aceleración máxima requerida por la CPU. Según lo mencionado previamente, la CPU del automóvil puede impulsar simplemente este sistema de una manera sin aceleración, para cambiar de un sistema de aceleración máxima a un sistema de control de tracción. Puesto que cualquiera de una o más ruedas pueden estar en un estado de tracción muy deficiente, por ejemplo, hielo, donde el C¡n¡c¡ai es muy bajo, un período de duración mínimo del pulso se establece, en el orden de 15 milisegundos, 520. Este pulso mínimo se puede ajustar por software para adaptar varias configuraciones del automóvil o "funcionamiento de sensación". Después del período mínimo del pulso, si cualquiera de las ruedas se deslizan, 530, no se utilizan para determinar la longitud del pulso de encendido, 540. El procesador de la CPU ejecuta sus instrucciones en microsegundos, mientras que el giro de rueda y detección de deslizamiento están en el intervalo de milisegundos, así el procesamiento digital de los datos y el software son irrelevantes para los elementos mecánicos del sistema.

Posteriormente, 550 y 560 determinan las longitudes del pulso de frecuencia fija y duración fija para las ruedas con tracción significativa, 570 usa esta corriente pulsátil para impulsar las cuatro ruedas simultáneamente; incluso si una o más rueda puede deslizarse, una vez que el automóvil se mueve incluso muy lentamente, las ruedas deslizantes puede ganar tracción, es importante mantener la sincronía para alcanzar la fuerza de impulso de avance máxima. El ciclo 580, 585, y 575 continúa la lógica del sistema hasta que se elimine el requisito de aceleración (es decir, el automóvil se mueve o los aceleradores impulsores se restablecen).

Será entendido que el algoritmo 500 se puede almacenar en cualquier medio legible por computadora conveniente, por ejemplo, memoria Flash, ROM, EEPROM, RAM, discos duros, etc., y se puede codificar en cualquier lenguaje conveniente (dependiente de la máquina o independiente de la máquina). Por otra parte, tal algoritmo puede ser un componente funcional del software conveniente y se puede almacenar en el firmware y/o hardware. Además, tal algoritmo o software se puede ejecutar u operar por cualquier procesador conveniente.

La figura 6 representa un diagrama de bloque de un sistema ejemplar 600, de acuerdo con las modalidades de la presente descripción. La energía puede ser eléctrica, y puede se CA o DC, 610. Esta energía se puede apagar o encender, 620, y este estado de encendido/apagado se debe controlar por una señal exterior, 670. La energía conmutada puede impulsar un motor eléctrico 630, que a su vez impulsa las ruedas de los automóviles, 640. El giro de las ruedas se debe supervisar por el servomotor u otros métodos, con suficiente determinación para nuestros propósitos, 650. La CPU del sistema, 660, puede recibir los comandos de la CPU del automóvil, 680 para el modo de ajuste de acelerador y control de tracción. La CPU puede utilizar estas entradas 680, 650, para generar las señales de control de pulso, 670 que a su vez puede encender y apagar la energía del motor, 620. Las variaciones de esta configuración son posibles, incluyendo la incorporación de los sistemas eléctricos híbridos (asistidos por gasolina), que serán compensadas automáticamente por el primer método de calibración pulsátil de esta presente descripción bajo todas las condiciones. Por otra parte, un motor eléctrico puede suministrar energía a un eje, con o sin un mecanismo diferenciado. Para las modalidades ejemplares, un motor eléctrico separado se proporciona para impulsar cada rueda del vehículo.

La figura 6 también muestra los interruptores de energía respectivos adicionales 620 y los motores eléctricos 630 para las ruedas adicionales (2)-(4) de los vehículos representativos. Para tales usos, el sistema de detección relacionado detectaría el movimiento de rueda de cualquiera de las ruedas adicionales y el controlador o controladores adicionales controlarían el esfuerzo de torsión y la energía suministrada a la rueda adicional mediante el suministro de una señal de control de frecuencia fija y duración fija según lo descrito previamente.

Aunque algunas descripciones específicas de los aspectos y modalidades de la presente descripción se han proporcionado, puede haber muchas otras maneras de implementar varios aspectos y modalidades de la presente descripción. Varias funciones y elementos descritos en la presente se pueden dividir diferentemente a partir de los mostrados sin apartarse del espíritu y alcance de la presente descripción. Varias modificaciones a estas modalidades serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos en la presente se pueden aplicar a otras modalidades. Así, muchos cambios y modificaciones se pueden hacer, por un experto en la técnica, sin apartarse del espíritu y alcance de la presente descripción y de las modalidades reivindicadas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para controlar la energía aplicada a una o más ruedas motrices de un vehículo, que comprende: un motor eléctrico configurado y colocado para suministrar la energía para impulsar una rueda; una rueda configurada y colocada para recibir la energía del motor eléctrico; un controlador configurado y colocado para (i) recibe los comandos de aceleración y la información de deslizamiento de rueda para la rueda como entradas, y (ii) producir como salida una señal de control para el motor eléctrico que impulsa la rueda, en donde la señal de control incluye un ciclo de sincronización con una serie de pulsos de duración fija y frecuencia fija dentro del ciclo de sincronización para hacer que la corriente fluya al motor eléctrico durante un componente de encendido del ciclo de sincronización; y un interruptor de corriente conectado con el motor eléctrico que incluye una entrada para recibir la señal de control para colocar el interruptor en uno de un estado de encendido y apagado de acuerdo con el ciclo de sincronización.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el controlador se configura y coloca para ajustar el ciclo de sincronización de los pulsos de frecuencia fija y duración fija.

3. El sistema de la reivindicación 2, en donde el controlador se configura y coloca para ajustar el ciclo de sincronización basado en un coeficiente de fricción detectado de la rueda motriz.

4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el controlador se configura y coloca para proporcionar el ajuste en tiempo real de la energía suministrada a la rueda, en donde las condiciones de tracción cambiantes se pueden adaptar.

5. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema se configura y coloca para la medición, almacenamiento, y uso automáticos de la longitud de pulso para el pulso de encendido.

6. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema se configura y coloca para la medición, almacenamiento, y uso automáticos de la longitud de pulso para el pulso de apagado.

7. El sistema de la reivindicación 1, en donde la información de deslizamiento de rueda comprende un coeficiente de fricción inicial y/o un coeficiente de fricción de deslizamiento.

8. El sistema de la reivindicación 1, que adicionalmente comprende un segundo motor eléctrico, una segunda rueda, y un segundo interruptor de corriente, en donde el controlador se configura y coloca para (i) recibir los comandos de aceleración y información de deslizamiento de rueda para la segunda rueda como entradas, y (¡i) producir como salida una señal de control para el segundo motor eléctrico que impulsa la segunda rueda, en donde la señal de control incluye un ciclo de sincronización con una serie de pulsos de duración fija y frecuencia fija dentro del ciclo de sincronización para hacer que la corriente fluya al segundo motor eléctrico durante un componente de encendido del ciclo de sincronización, y en donde el segundo interruptor de corriente está conectado con el segundo motor eléctrico e incluye una entrada para recibir la señal de control para colocar el segundo interruptor de corriente en uno de un estado de encendido y apagado de acuerdo con el ciclo de sincronización.

9. El sistema de la reivindicación 1, que adicionalmente comprende un tercer motor eléctrico, una tercera rueda, y un tercer interruptor de corriente, en donde el controlador se configura y coloca para (i) recibir los comandos de aceleración y la información de deslizamiento de rueda para la tercera rueda como entradas, y (ii) producir como una salida una señal de control para el tercer motor eléctrico que impulsa la tercera rueda, en donde la señal de control incluye un ciclo de sincronización con una serie de pulsos de duración fija y frecuencia fija dentro del ciclo de sincronización para hacer que la corriente fluya al tercer motor eléctrico durante un componente de encendido del ciclo de sincronización, y en donde el tercer interruptor de corriente está conectado con el tercer motor eléctrico e incluye una entrada para recibir la señal de control para colocar el tercer interruptor de corriente en uno de un estado de encendido y apagado de acuerdo con el ciclo de sincronización .

10. El sistema de la reivindicación 1, que adicionalmente comprende un cuarto motor eléctrico y una cuarta rueda, en donde el controlador se configura y coloca para (i) recibir los comandos de aceleración y la información de deslizamiento de rueda para la cuarta rueda como entradas, y (ii) producir como una salida una señal de control para el cuarto motor eléctrico que impulsa la cuarta rueda, en donde la señal de control incluye un ciclo de sincronización con una serie de pulsos de duración fija y frecuencia fija dentro del ciclo de sincronización para hacer que la corriente fluya al cuarto motor eléctrico durante un componente de encendido del ciclo de sincronización, y en donde el cuarto interruptor de corriente está conectado con el cuarto motor eléctrico e incluye una entrada para recibir la señal de control para colocar el cuarto interruptor de corriente en uno de un estado de encendido y apagado de acuerdo con el ciclo de sincronización.

11. El sistema de la reivindicación 1, en donde la duración de cada pulso de la señal de control de interrupción de corriente es igual al periodo de tiempo entre los pulsos en el ciclo de sincronización.

12. El sistema de la reivindicación 1, en donde la duración de cada pulso de la señal de control es inferior o igual al periodo de tiempo entre los pulsos en el ciclo de sincronización.

13. El sistema de la reivindicación 1, en donde el número de pulsos en un ciclo de sincronización varía de cero a un número máximo que corresponde a un nivel de aceleración del motor eléctrico de cero a una aceleración máxima.

14. El sistema de la reivindicación 1, que adicionalmente comprende un sistema de procesamiento para generar la señal de control de interrupción de corriente proporcionada al interruptor de corriente y para medir el tiempo de inicio y finalización de cada pulso dentro del ciclo de sincronización.

15. El sistema de la reivindicación 1, en donde la longitud del ciclo de sincronización es constante y la aceleración del vehículo es variado mediante el cambio del número de pulsos de un ciclo de sincronización a otro ciclo de sincronización.

16. El sistema de la reivindicación 10, en donde el controlador se configura y coloca proporcionar la sincronización de los pulsos proporcionados a los cuatro motores eléctricos para la operación sincronizada de la impulsión de cuatro ruedas.

17. El sistema de la reivindicación 8, en donde el controlador se configura y coloca para detectar qué ruedas tienen una tracción aceptable mínima para la inclusión en un pulso eléctrico sincronizado proporcionado a las ruedas.

18. El sistema de la reivindicación 17, en donde la detección de la tracción aceptable mínima se basa en un tiempo mínimo antes de que un deslizamiento comience a ocurrir.

19. El sistema de la reivindicación 18, en donde el tiempo mínimo es de aproximadamente 15 milisegundos.

20. El sistema de la reivindicación 10, en donde el controlador se configura y coloca para detectar qué ruedas tienen una tracción aceptable mínima para la inclusión en un pulso eléctrico sincronizado proporcionado a las ruedas.

21. El sistema de la reivindicación 20, en donde la detección de la tracción aceptable mínima se basa en un tiempo mínimo antes de que un deslizamiento comience a ocurrir.

22. El sistema de la reivindicación 21, en donde el tiempo mínimo es de aproximadamente 15 milisegundos.

23. Un método para controlar la energía aplicada a uno o más motores eléctricos acoplados a una o más ruedas de un vehículo impulsado eléctricamente, que comprende: suministra un ciclo de sincronización; determinar una velocidad de aceleración deseada para un vehículo impulsado por una o más ruedas impulsadas eléctricamente; generar una señal de control que incluye una serie de pulsos de duración fija y frecuencia fija dentro del ciclo de sincronización que corresponde a la velocidad de aceleración deseada; y suministrar la señal de control a una entrada de un interruptor de corriente conectado a uno o más motores eléctricos, cada uno conectado con una o más ruedas respectivas, para colocar el interruptor en uno de un estado de encendido durante cada pulso y un estado de apagado después de cada pulso para hacer que la corriente fluya al motor eléctrico respectivo conectado con cada rueda impulsada eléctricamente durante el estado de encendido y hacer que el motor eléctrico respectivo suministre una energía deseada a cada rueda impulsada eléctricamente durante el ciclo de sincronización.

24. El método de la reivindicación 23, en donde una o más ruedas impulsadas eléctricamente comprenden dos ruedas.

25. El método de la reivindicación 23, en donde una o más ruedas impulsadas eléctricamente comprenden cuatro ruedas.

26. El método de la reivindicación 23, en donde el suministro de un ciclo de sincronización incluye el establecimiento de un ciclo de sincronización de una longitud constante y la energía aplicada a cada rueda es variada mediante el cambio del número de pulsos generados de un ciclo de sincronización a otro ciclo de sincronización.

27. El método de la reivindicación 24, en donde la duración de cada pulso de la señal de control es igual al periodo de tiempo entre los pulsos en el ciclo de sincronización.

28. El método de la reivindicación 24, en donde la duración de cada pulso de la señal de control es inferior o igual al periodo de tiempo entre los pulsos en el ciclo de sincronización.

29. El método de la reivindicación 24, en donde el número de pulsos en un ciclo de sincronización varía de cero a un número máximo que corresponde a un nivel de energía de un motor eléctrico de cero a un nivel de energía máximo.

30. El método de la reivindicación 23, que adicionalmente comprende ajustar el ciclo de sincronización de los pulsos de frecuencia fija y duración fija.

31. El método de la reivindicación 30, en donde el ajuste del ciclo de sincronización se basa en un coeficiente de fricción detectado de la rueda motriz.

32. El método de la reivindicación 31, en donde el ajuste del ciclo de sincronización comprende el ajuste en tiempo real, en donde las condiciones de tracción cambiantes pueden ser adaptadas.

33. El método de la reivindicación 23, que adicionalmente comprende la medición, almacenamiento, y uso automáticos de la longitud de pulso para el pulso de encendido.

34. El método de la reivindicación 23, que adicionalmente comprende la medición, almacenamiento, y uso automáticos de la longitud de pulso para el pulso de encendido.

35. El método de la reivindicación 23, que adicionalmente comprende detectar la información de deslizamiento de rueda, en donde la información de deslizamiento de rueda comprende un coeficiente de fricción inicial y/o un coeficiente de fricción de deslizamiento.

36. El método de la reivindicación 23, en donde la señal de control de suministro comprende proporcionar la sincronización de los pulsos proporcionados a dos o más motores eléctricos para la operación sincronizada de impulsión de dos rueda o cuatro ruedas.

37. El método de la reivindicación 23, que adicionalmente comprende detectar qué ruedas tienen una tracción aceptable mínima para la inclusión en un pulso eléctrico sincronizado proporcionado a las ruedas.

38. El método de la reivindicación 37, en donde la detección de la tracción aceptable mínima se basa en un tiempo mínimo antes de que un deslizamiento comience a ocurrir.

39. El método de la reivindicación 38, en donde el tiempo mínimo es de aproximadamente 15 milisegundos.

40. Un producto de programa de computadora que reside en un medio de almacenamiento legible por computadora que tiene una pluralidad de instrucciones almacenadas en el mismo, que cuando se ejecutan por un sistema de procesamiento, hacen que el sistema de procesamiento: proporcione un ciclo de sincronización; determine una velocidad de aceleración deseada para un vehículo impulsado por una o más ruedas impulsadas eléctricamente; genere una señal de control que incluye una serie de pulsos de duración fija y frecuencia fija dentro del ciclo de sincronización que corresponde a la velocidad de aceleración deseada; y suministre una señal de control a una entrada de un interruptor de corriente conectado a uno o más motores eléctricos, cada uno conectado con una o más ruedas respectivas, para colocar el interruptor en uno de un estado de encendido durante cada pulso y un estado de apagado después de que cada pulso para hacer que la corriente fluya al motor eléctrico respectivo conectado con cada rueda impulsada eléctricamente durante el estado de encendido y hacer que el motor eléctrico respectivo suministre una energía deseada a cada rueda impulsada eléctricamente durante el ciclo de sincronización.

41. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde el medio de almacenamiento legible por computadora comprende una memoria Flash.

42. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde el medio de almacenamiento legible por computadora comprende una memoria ROM.

43. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde una o más ruedas impulsadas eléctricamente comprenden dos ruedas.

44. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde una o más ruedas impulsadas eléctricamente comprenden cuatro ruedas.

45. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde el suministro de un ciclo de sincronización incluye el establecimiento de un ciclo de sincronización de una longitud constante y la energía aplicada a cada rueda es variada mediante el cambio del número de pulsos generados de un ciclo de sincronización a otro ciclo de sincronización.

46. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde la duración de cada pulso de la señal de control es igual al periodo de tiempo entre los pulsos en el ciclo de sincronización.

47. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde la duración de cada pulso de la señal de control es inferior o igual al periodo de tiempo entre los pulsos en el ciclo de sincronización.

48. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde el número de pulsos en un ciclo de sincronización varía de cero a un número máximo que corresponde a un nivel de energía de un motor eléctrico de cero a un nivel de energía máximo.

49. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, que adicionalmente comprende la instrucción de ajustar el ciclo de sincronización de los pulsos de frecuencia fija y duración fija.

50. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, que adicionalmente comprende la instrucción de ajustar el ciclo de sincronización basado en un coeficiente de fricción detectado de la rueda motriz.

51. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, que adicionalmente comprende la instrucción de ajustar el ciclo de sincronización para el ajuste en tiempo real, en donde las condiciones de tracción cambiantes pueden ser adaptadas.

52. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, que adicionalmente comprende la instrucción para la medición, almacenamiento, y uso automáticos de la longitud de pulso para el pulso de encendido.

53. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, que adicionalmente comprende la instrucción para la medición, almacenamiento, y uso automáticos de la longitud de pulso para el pulso de apagado.

54. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, en donde la información de deslizamiento de rueda comprende un coeficiente de fricción inicial y/o coeficiente de fricción de deslizamiento.

55. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, que adicionalmente comprende la instrucción para proporcionar la sincronización de pulsos proporcionados a dos o más motores eléctricos para la operación de impulsión sincronizada de dos ruedas o cuatro ruedas.

56. El producto de programa de computadora de la reivindicación 40, que adicionalmente comprende la instrucción para detectar qué ruedas tienen una tracción aceptable mínima para la inclusión en un pulso eléctrico sincronizado proporcionado a las ruedas.

57. El producto de programa de computadora de la reivindicación 56, en donde la detección de la tracción aceptable mínima se basa en un tiempo mínimo antes de que un deslizamiento comience a ocurrir,

58. El producto de programa de computadora de la reivindicación 57, en donde el tiempo mínimo es de aproximadamente! 5 milisegundos.