ES2281771T3 - Procedimiento y sistema para controlar uno o mas accionadores con memoria de forma. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para controlar uno o más accionadores con memoria de forma (1), comprendiendo cada uno de los mismos por lo menos un elemento con memoria de forma, que puede cambiar su forma después de una variación de su temperatura más allá de un valor de transición, en el que se disponen unos medios para suministrar una corriente eléctrica a través del elemento con memoria de forma de cada accionador con memoria de forma, en el que dicho procedimiento comprende las etapas siguientes: detectar las condiciones ambientales de cada accionador con memoria de forma vigilando o evaluando uno o más parámetros seleccionados de entre: temperatura ambiente, temperatura del elemento con memoria de forma, voltaje del suministro eléctrico, y controlar la intensidad y/o la duración de la corriente eléctrica suministrada a cada elemento con memoria de forma como una función de las condiciones ambientales detectadas, caracterizado porque la temperatura del elemento con memoria de forma: se detecta de acuerdo con la impedancia del elemento con memoria de forma antes de la activación del mismo, o se detecta vigilando la impedancia del accionador durante el accionamiento, o se estima de acuerdo con: - un patrón de intercambio de calor que incluye la duración de los pulsos de accionamiento y de los tiempos de descanso de enfriamiento, y - la potencia eléctrica suministrada al accionador, y - la temperatura de inicio del accionador.
Description
Procedimiento y sistema para controlar uno o más
accionadores con memoria de forma.
La presente invención se refiere al ámbito de
los accionadores con memoria de forma del tipo que comprende por lo
menos un elemento con memoria de forma, que puede cambiar su forma
después de una variación de su temperatura más allá de un valor de
transición, y unos medios para el suministro de una corriente
eléctrica a través de dicho elemento con memoria de forma con el fin
de provocar una variación de su temperatura.
Los elementos con memoria de forma se han
conocido y utilizado durante mucho tiempo en varios campos técnicos.
Dichos elementos aprovechan la propiedad de algunas aleaciones
metálicas que pueden experimentar un cambio en su estado cuando
varía la temperatura más allá de un valor de transición. El
solicitante posee varias patentes y solicitudes de patente con
respecto a las aplicaciones de accionadores con memoria de forma en
muchos campos, por ejemplo en el campo automovilístico, para
controlar los cierres de las puertas de un vehículo automóvil,
distribuir dispositivos en sistemas de aire acondicionado de
vehículos automóviles, regular dispositivos para los espejos
retrovisores, etc. El solicitante ha propuesto en particular
accionadores de cable con memoria de forma (bien accionadores de
cable flexible o rígido), es decir, dispositivos independientes que
se pueden utilizar en varios campos para controlar cualquier
elemento móvil (véase por ejemplo el documento WO 03/003137 A1).
A partir de las patentes US nº 4 930 494 y US nº
6 323 459 se conocen unos procedimientos y sistemas del tipo
indicado en los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 10.
La ventaja de los accionadores con memoria de
forma consiste en que presentan una estructura relativamente
sencilla y con un coste reducido, presentan un tamaño pequeño y un
bajo consumo de energía. Los estudios y las pruebas llevados a cabo
por el solicitante para conseguir una amplia aplicación de los
accionadores con memoria de forma, por ejemplo para controlar una
serie de elementos de funcionamiento en un vehículo automóvil, han
constatado la necesidad y la ventaja de desarrollar sistemas y
procedimientos de control que permitan una mejora adicional de la
eficiencia y las ventajas de dichos accionadores.
Con el fin de alcanzar dicho objetivo, la
presente invención se refiere a un procedimiento y a un sistema
según las reivindicaciones 1 y 9.
En el marco de dicho principio básico,
obviamente se pueden llevar a cabo distintas estrategias ventajosas.
Se puede considerar, por ejemplo el caso de un cierre de un vehículo
automóvil cuya abertura se puede controlar tanto manualmente,
accionando una palanca, como de forma eléctrica, activando un
elemento con memoria de forma (véase por ejemplo el documento WO
03/003137 A1). En una forma de realización que el solicitante ya ha
puesto en práctica, el elemento con memoria de forma del accionador
se inicia mediante una corriente eléctrica durante un periodo de
tiempo dado de unos pocos ms. La detección de la abertura del cierre
tiene como resultado la interrupción automática del pulso de
corriente. Dicho procedimiento no asegura una racionalización y
optimización del sistema, ni desde el punto de vista del consumo de
energía, ni desde el punto de vista de la protección del accionador
ante posibles daños. Al contrario, de acuerdo con la invención dicho
procedimiento se proporciona para regular por ejemplo la duración
del pulso de corriente suministrado al elemento con memoria de forma
como una función de la temperatura ambiente detectada. Si, por
ejemplo, dicha temperatura ambiente es más elevada, el pulso de
corriente requerido para llevar al elemento con memoria de forma a
su temperatura de transición será menor y/o más corto. Además, si
por ejemplo la temperatura de dicho elemento con memoria de forma
según detecta el sistema es más elevada, el pulso de corriente
requerido volverá a ser más corto, proporcionando, si resulta
necesario, un pequeño retraso (de aproximadamente unos pocos ms) en
la activación del pulso de corriente, cuando la temperatura
detectada del elemento accionador es tal, que pueda provocar un daño
a dicho elemento debido a un sobrecalentamiento. Todavía según otra
posible estrategia, si por ejemplo el motor de un vehículo automóvil
se arranca a una temperatura muy baja, la detección de una
temperatura baja del elemento accionador puede activar
automáticamente un dispositivo de precalentamiento para el elemento
con memoria de forma, de modo que se asegure que, cuando se activa
dicho accionador, ya no se encuentre a una temperatura demasiado
baja.
Obviamente, estos son posibles ejemplos de las
distintas estrategias que se pueden utilizar de acuerdo con la
invención en el marco del principio básico que se ha dado a conocer
anteriormente. Además, si la invención se aplica a un sistema que
comprenda una pluralidad de accionadores con memoria de forma, por
ejemplo en el mismo vehículo automóvil, se puede cambiar el voltaje
de suministro eléctrico a los distintos accionadores dependiendo de
sus condiciones de funcionamiento.
Gracias al control del tipo de pulso que se va a
suministrar a los accionadores con memoria de forma a través de la
evaluación de las condiciones ambientales, se puede conseguir una
serie de resultados:
mejorar la vida del accionador,
reducir el consumo de energía con la misma
función,
mejorar y obtener una percepción constante de
las características de funcionamiento por parte del usuario.
La evaluación de las condiciones ambientales se
puede llevar a cabo bien justo antes del accionamiento o
periódicamente, utilizando en caso de accionamiento los parámetros
calculados y listos para su uso en la memoria (se debería definir
el periodo dependiendo de los requisitos que conciernen
accionamientos específicos, la capacidad de cálculo del sistema y
los requisitos de gestión del vehículo en general).
A continuación se describirá la invención
haciendo referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan a
título de ejemplo no limitativo y en los que:
las Figuras 1, 2 y 3 son tres diagramas que se
refieren a tres estrategias diferentes para utilizar el sistema
según la invención, y
las Figuras 4, 5, 6, 7 y 8 son unos diagramas
que también muestran el criterio de control que se puede poner en
práctica por medio del sistema y el procedimiento según la
invención.
La Figura 1 es un diagrama que muestra la
aplicación de un sistema según la invención para el control de una
pluralidad de accionadores con memoria de forma 1 instalado en el
interior de un vehículo automóvil 2. Los accionadores 1 pueden
incluir accionadores para actuar sobre los cierres de las puertas
del vehículo automóvil, accionadores para controlar los elementos
móviles para la distribución de aire en un sistema de aire
acondicionado de un vehículo automóvil, accionadores para controlar
los elementos móviles como por ejemplo los espejos retrovisores
exteriores del vehículo automóvil, etc. Se suministran pulsos de
corriente eléctrica a los accionadores 1 por medio de la batería de
suministro del circuito eléctrico de a bordo, con la intervención de
una unidad de control central 3, que recibe como entrada una
pluralidad de señales 4 provenientes de los medios de detección,
detectando una pluralidad de parámetros ambientales, como la
temperatura exterior, la temperatura de los elementos con memoria
de forma de los accionadores 1, el voltaje de suministro eléctrico
disponible de la batería. De acuerdo con las señales 4, la unidad
de control central 3 regula la intensidad y la duración de los
pulsos de corriente suministrados a los accionadores 1 utilizando
varias estrategias posibles.
El sistema según la invención también se puede
poner en práctica con una estructura centralizada o descentralizada,
de acuerdo con varias arquitecturas posibles del sistema que se dan
a conocer más adelante. La Figura 2 es un diagrama de una primera
arquitectura posible del sistema según la invención. La transmisión
de datos tiene lugar en cualquier línea de datos, que puede ser,
para todos los casos descritos anteriormente una línea Bluetooth,
CAN o LIN, o cualquier otra línea inalámbrica o similar. Haciendo
referencia a la Figura 2, el número 5 se refiere a una unidad
central electrónica que actúa como un nódulo central que recibe una
o más señales 4 de un detector 6 y envía pulsos de suministro 7 a
una pluralidad de accionadores con memoria de forma 1. Estos
últimos están asociados con otros medios de detección (que detectan,
por ejemplo la temperatura de material del que están fabricados los
elementos con memoria de forma por medio de una evaluación de
características intrínsecas, como la resistencia antes de un
accionamiento), que, por lo tanto, envían a la unidad central 5
unas señales 8 como salida de dichos detectores asociados a los
elementos con memoria de forma. El número de referencia 9 se refiere
a la línea de datos y el número 10, a la línea de suministro.
De este modo, en el sistema según la Figura 2
únicamente se prevé una unidad central 5 que adquiere y/o calcula
los parámetros ambientales y la realimentación periférica o señales
de seguridad y transmite el pulso de potencia correspondiente
directamente a todos los accionadores.
La Figura 3 muestra una segunda forma de
realización del sistema. En dicha figura se utilizan los mismos
números de referencia para los mismos elementos que en la Figura 2.
La diferencia principal con respecto a la arquitectura de la Figura
1 consiste en que aquí, además de la unidad central 5, también se
prevén unidades periféricas electrónicas 11. Una vez más, el
control está centralizado, con la
transmisión-recepción de datos a través de la línea
de datos. El pulso de inicio se genera por medio de las unidades
periféricas 11, que agrupan series de accionamientos con series de
detectores y accionadores asociados. La lógica de accionamiento y la
coordinación en el vehículo automóvil (por ejemplo para bloquear
simultáneamente los cierres de las puertas) se ponen en práctica por
medio del nódulo central.
La arquitectura de la Figura 4 es básicamente la
misma que en la Figura 3, pero presenta unos nódulos locales 11
(nódulo de puerta) que coordinan únicamente la lógica de gestión
local de varios accionadores, mientras que el pulso de potencia se
genera por medio del sistema electrónico del accionador (nódulo
accionador) conectado a la batería, a la línea de datos y a
detectores locales, si los hubiese.
Las estrategias que se pueden poner en práctica
para el control de accionamiento se pueden clasificar según
distintos tipos, tanto haciendo referencia al modo de accionamiento,
como al pulso de suministro. Se pueden poner en práctica varios
tipos de accionamientos como una función del tiempo y de la
realimentación.
- pulso temporizado, independiente de una señal
de realimentación de posición: se mantiene el pulso de suministro
del accionador durante un tiempo determinado y se interrumpe al
final de dicho tiempo, sin comprobar la posición alcanzada por el
accionador. Esto se prefiere en el caso de tener que controlar
accionadores que actúan como enganches mecánicos o conmutadores
biestables. La Figura 5 muestra el diagrama correspondiente de dicho
accionamiento. La línea A se refiere al desplazamiento del elemento
controlado por el accionador en el tiempo, y la línea B se refiere
al pulso de suministro temporizado por la unidad de control
electrónico. El punto C de la línea A corresponde a la posición del
accionamiento conseguido. Después de alcanzar el punto C, el pulso
de suministro se extiende durante un intervalo de tiempo D, que, de
este modo, tiene como resultado un sobrecalentamiento limitado del
elemento con memoria de forma.
- un segundo modo de accionamiento incluye
también un pulso temporizado, independiente de cualquier señal de
realimentación de posición, como en la Figura 5, pero con la
presencia de un conmutador de seguridad. Este accionamiento se
puede aplicar a los accionadores que actúan como un enganche
mecánico o conmutadores biestables mecánicos. La Figura 6 muestra el
diagrama correspondiente, en el que la línea A hace referencia a un
desplazamiento del accionador, el punto C de dicha línea hace
referencia a la posición conseguida del accionamiento, la línea B
hace referencia al pulso de suministro temporizado por la unidad
central de control,
la línea E hace referencia al estado de un
conmutador de control, que se activa mecánicamente una vez que el
accionador ha alcanzado una carrera máxima, de modo que se
interrumpa el suministro, mientras que la línea F hace referencia
al suministro concreto al elemento con memoria de forma
correspondiente al pulso de la línea B, interrumpido sin embargo
después de la intervención del conmutador de seguridad.
Un criterio de suministro adicional hace
referencia a un pulso de suministro de temporización indefinido, sin
temporización, pero con una señal de realimentación de posición.
Dicha estrategia se utilizará en el caso de accionadores
proporcionales de conmutadores biestables eléctricos. Haciendo
referencia a dicha estrategia, la Figura 7 muestra un diagrama que
representa la línea que hace referencia al desplazamiento de
accionadores, una línea E hace referencia al estado de un
conmutador de control, y una línea F hace referencia al pulso de
suministro eléctrico al cable, que está controlado después de
conseguir un equilibrio que se corresponde con el punto C en el
diagrama A.
El pulso de suministro también puede ser de un
tipo diferente. Como ejemplo, se pueden prever los siguientes tipos
de pulsos:
- de voltaje constante correspondiente al
voltaje de batería máximo;
- de voltaje correspondiente a una fracción de
voltaje de batería máximo (en el caso de batería de 42V o uso con
voltajes inferiores a 12V) obtenida por PWM con corriente directa
constante como control para el dispositivo de potencia utilizado
(MOS u otros);
- introducción de filtros electrónicos HW con el
fin de evitar picos de voltaje en la PWM (inductancia en serie o
condensador en paralelo);
- uso de frecuencia PWM fuera de la banda
acústica, con el fin de evitar la emisión acústica en accionadores
de confort;
- voltaje variable de modulación de corriente
directa PWM durante el accionamiento para mejorar el control, por
ejemplo para el accionamiento inmediato de alta potencia, de modo
que se acelere la etapa de calentamiento con la reducción de
potencia siguiente, de manera que se reduzca cuando se encuentre
próxima a los puntos de control (en el caso de accionamiento
proporcional o con gestión dependiente del tiempo).
- pulsos de preaccionamiento, después de los
puntos establecidos previamente, de manera que se calienten los
accionadores sin movimiento mecánico (por ejemplo para precalentar
los accionadores de las puertas desde el control remoto o entrada
pasiva).
Por lo que respecta a la evaluación de los
parámetros ambientales exteriores utilizados para la gestión óptima
de los elementos con memoria de forma, se pueden evaluar varios
parámetros:
- la temperatura exterior con detectores
dispuestos a bordo del vehículo automóvil y lectura de información
de la línea de datos.
- la temperatura in situ del accionador
mediante la evaluación de las propiedades físicas del material
(impedancia del accionador, componente resistivo y no
resistivo),
- la temperatura in situ estimada del
accionador en dependencia de accionamientos anteriores,
accionamientos múltiples y tiempos de descanso reales,
- el voltaje de la batería de las unidades
centrales exteriores en la línea de datos o del sistema electrónico
específico.
A continuación se describirán algunos ejemplos
de estrategias de suministro para uno o más accionadores con memoria
de forma que pertenecen al sistema según la invención, instalados en
un vehículo automóvil.
Se pueden proporcionar pulsos de
precalentamiento a través de una PWM con un ciclo de funcionamiento
dispuesto del modo adecuado, de manera que se suministre una
potencia insuficiente para el accionamiento del elemento controlado
(por ejemplo, para la abertura del cierre de una puerta controlado
por el accionador), pero suficiente como para obtener las
temperaturas adecuadas para el accionamiento concreto en los tiempos
adecuados. Por ejemplo, en el caso de accionamiento de cierres de
puertas de "entrada pasiva", cuando el usuario se acerca al
vehículo con su propio control remoto, el sistema libera los cierres
y éstos están listos para su abertura sin utilizar la llave. En
este caso, se puede precalentar el accionador del sistema de
abertura eléctrico de puertas. El establecimiento del ciclo de
trabajo del pulso tiene en cuenta la temperatura ambiente y el
voltaje de la batería, así como las características del accionador
específico. Como una alternativa, se puede utilizar una señal de
realimentación de posición correspondiente a una posición de no
accionamiento diferente de la posición de descanso, que permite
interrumpir el pulso de precalentamiento antes de conseguir la
condición de accionamiento.
En el caso específico de abertura simultánea de
cierres de puerta desde el exterior según el modo "entrada
pasiva", en el que el sistema detecta automáticamente la
proximidad del control remoto del usuario, se pueden prever dos
referencias de posición en el accionador, una señalando el
accionamiento concreto y la otra correspondiente a una posición que
representa un porcentaje determinado con respecto a la posición de
accionamiento final. En los sistemas actuales, cuando el
dispositivo de identificación que lleva el usuario (un
transpondedor) está cerca del vehículo, la unidad central
electrónica del mismo primero identifica la presencia de dicho
transpondedor, luego inicia la identificación del transpondedor
específico con el fin de comprobar si se trata del usuario
autorizado o no. Una vez se ha llevado a cabo la autorización, se
liberan los cierres. Con el sistema de precalentamiento, el
vehículo automóvil puede iniciar un precalentamiento del accionador
tan pronto como detecta la presencia de un transpondedor en su
rango de acción, de modo que el tiempo para identificar y
descodificar el transpondedor específico se utiliza también para
precalentar el accionador y, después, si resulta necesario, llevar
a cabo el accionamiento muy rápidamente. De forma diferente a los
sistemas actuales, este procedimiento permite una apertura mucho
más rápida, debido a que con los accionadores tradicionales el
precalentamiento no resulta necesario y no ayuda a anticipar el
accionamiento que, sin embargo, tiene lugar con los accionadores
con memoria de forma. Tal como se puede apreciar, en dicha
aplicación específica los accionadores con memoria de forma se
utilizan para controlar la liberación del cierre. Sin embargo, la
invención también incluye una aplicación que prevé el uso de
accionadores con memoria de forma que no se utilizan para el bloqueo
o la liberación de los cierres, o no sólo para eso, sino para
controlar, después de la liberación del cierre, la abertura de
dicho cierre (útil, por ejemplo para la puerta posterior o el
maletero) en lugar de abrir el cierre manualmente accionando el
cierre en una maneta de control o utilizando una llave.
El accionador requiere una etapa de
calentamiento de una duración variable dependiendo de la temperatura
exterior, de la temperatura del accionador y del voltaje de la
batería (la potencia eléctrica intercambiada por el efecto Joule es
proporcional al cuadrado del voltaje (V^{2}/R)). De todas formas,
por motivos de fiabilidad en la gestión de las señales eléctricas,
el conmutador que interrumpe el pulso de suministro se gestiona
preferentemente con sistemas con supresión de rebotes y filtros
paso bajo con el fin de limitar los ruidos; esto tiene como
resultado que, a partir de la consecución real de la posición final
al final del pulso eléctrico, puede transcurrir un intervalo de
tiempo de unos 50 ms. Para accionamientos largos (>
200-250 ms) o con temperatura ambiente exterior
baja, 50 ms de suministro adicional no dañan el accionador, ya que
provocan un sobrecalentamiento. Para accionamientos cortos con
temperatura elevada (por ejemplo 12 V para controlar la
liberación de un cierre con una carrera de 4 mm y con una
temperatura ambiente sobre el accionador de 60ºC), la adición de 50
ms de pulso puede corresponder a un 30% de pulso adicional; en este
caso el sobrecalentamiento se convierte en consistente.
Por estos motivos, el uso de un pulso de tiempo
constante sin realimentación de posición o realimentación de
accionamiento alcanzado tiene como resultado una duración del pulso
que puede no resultar adecuada ni a temperaturas bajas ni a altas.
El uso de una realimentación de accionamiento alcanzado permite
desconectar el suministro del accionador tan pronto como se haya
completado la función de accionamiento.
Si el accionamiento se pone en práctica mediante
un pulso sin realimentación de posición, dicho pulso será un pulso
de duración definida. De todos modos, también con la posición de
realimentación debe existir un tiempo máximo durante el que se
debería interrumpir el pulso por motivos de seguridad. En todos
estos casos, la duración del pulso de accionamiento (pulso de
tiempo de seguridad máximo) se debería definir como una función de
la temperatura ambiente, de la temperatura real o determinada del
accionador y del voltaje de suministro de la batería (si el voltaje
de suministro del accionador no se regula aguas arriba
independientemente de la variabilidad del voltaje de la batería).
La modulación de la duración del pulso de suministro permite, tanto
proteger el accionador de daños debidos al sobrecalentamiento, como
mantener las condiciones requeridas para un enfriamiento rápido del
accionador durante el retorno con la posterior renovación de la
función en tiempos cortos, es decir, para mejorar el accionamiento
para el uso repetido en tiempos cortos.
En el caso de pulsos repetidos, el accionador se
puede sobrecalentar si el tiempo de descanso entre los
accionamientos previos no es suficiente para enfriarse.
Un procedimiento para proteger el accionador
según la invención, en caso de accionamientos repetidos, consiste
en introducir tiempos de descanso establecidos entre un
accionamiento y el siguiente. Como protección adicional, dicho
tiempo de descanso puede tener una duración variable como una
función de la temperatura del material con memoria de forma en el
accionador tal como se mide o estima (dependiendo de los
accionamientos anteriores) antes del accionamiento. Un
procedimiento de control electrónico puede establecer un tiempo de
descanso de enfriamiento mínimo ente un accionamiento y el
siguiente. Dichos tiempos de descanso se pueden establecer en
valores apenas apreciables para los primeros accionamientos, de modo
que no se ponga en peligro la percepción de la función durante el
uso del accionador normal, pero pueden tener una duración mayor
después de cada pulso, de modo que se permita un mejor enfriamiento
del accionador.
Además, cada accionamiento se puede caracterizar
por un valor de tiempo de descanso y un tiempo de control: el
primero es el tiempo mínimo entre un accionamiento y el siguiente,
considerado como tiempo en el que no se permite el segundo
accionamiento (tiempo de descanso de inhibición); el segundo, es el
tiempo mínimo de enfriamiento más allá del cual el accionamiento
previo no afecta a los accionamientos nuevos (tiempo de comprobación
o tiempo de descanso). Una vez que se lleva a cabo la abertura, se
generan un pulso de tiempo de descanso de inhibición y un pulso de
tiempo de comprobación. Durante el tiempo de descanso de inhibición
se ignoran otras peticiones de accionamiento o, si resulta
necesario, se posponen hasta el final del tiempo de descanso de
inhibición. Si se da una petición de accionamiento durante el tiempo
de descanso de comprobación, pero después del tiempo de descanso de
inhibición, dicho accionamiento tiene lugar y los valores de ambos
tiempos de descanso se incrementan de acuerdo con valores tabulados
o calculados. Si no se da ninguna petición durante el tiempo de
descanso de comprobación, la duración de ambos tiempos de descanso
no varía, dado que ya corresponde al tiempo de descanso posible
mínimo, o se reduce de acuerdo con valores calculados o tabulados.
Dicha estrategia de control se representa en la Figura 8 adjunta,
en la que los diagramas A, B, C muestran el desarrollo de tiempo de
los accionamientos (A), de los tiempos de descanso de inhibición (B)
y de los tiempos de descanso de comprobación (C). Tal como se puede
apreciar, después de un primer accionamiento A_{1} de una serie de
accionamientos repetidos A_{1}, A_{2}, A_{3}, existe un
intervalo de tiempo D correspondiente al tiempo de descanso de
inhibición. Si durante el intervalo de tiempo D tuviese lugar una
nueva petición de accionamiento, ésta sería ignorada. Por lo tanto,
el intervalo de tiempo D corresponde a un tiempo de descanso de
enfriamiento obligatorio. Después del intervalo de tiempo D vuelve
a existir un intervalo de tiempo E correspondiente al tiempo de
descanso de comprobación. Si durante el intervalo de tiempo E no
tiene lugar ninguna otra petición de accionamiento, los valores de
ambos tiempos de descanso (inhibición y comprobación) descienden a
un grado inferior en una serie de valores tabulados.
Sin embargo, dicho descenso no puede reducir el
tiempo de descanso E por debajo de un intervalo de tiempo mínimo.
Haciendo referencia todavía a la Figura 8, se puede observar que
después de un segundo accionamiento A_{2}, solicitado después de
transcurrir los tiempos de descanso D y E, tiene lugar una tercera
petición de accionamiento A_{3} cuando aún no ha finalizado el
tiempo de descanso de comprobación (diagrama C) después del
accionamiento A_{2}. Esto tiene como resultado la extensión
consiguiente de la duración tanto del tiempo de descanso de
inhibición, como del tiempo de descanso de comprobación, de acuerdo
con un algoritmo determinado o con una tabla de valor
predeterminado.
El sistema también puede comprender una tercera
duración más larga que la otra, más allá de la cual la duración de
los tiempos de descanso se regula de algún modo al valor mínimo
admitido en ausencia de accionamientos durante el periodo de
validez de la cuenta y sin utilizar el mecanismo definido en los
tiempos de descanso de comprobación, de acuerdo con los cuales
descienden los tiempos de forma secuencial.
El recuento estadístico de los accionamientos
que han tenido lugar recientemente también puede permitir una
modulación adecuada del pulso de suministro (reducción de tiempo de
dicho pulso y/o reducción de voltaje de suministro, de manera que
se reduzcan las inercias térmicas). De cualquier modo, existe la
necesidad de modulación por impulsos siempre que el accionador esté
caliente. Esto ocurre si la temperatura ambiente es alta, o en el
caso de accionamientos repetidos. Si se conoce la temperatura
ambiente, se puede estimar la temperatura en el accionador, aunque
la temperatura en un punto únicamente no resulta suficiente.
Si el vehículo automóvil está aparcado al sol,
la temperatura interior aumenta debido a los rayos del sol hasta
valores mucho más elevados que la temperatura exterior. En este
caso, se puede estimar la temperatura alcanzada teniendo en cuenta
también los rayos solares. Para este objetivo, se pueden usar
detectores del tipo que se utiliza actualmente para aparatos de
aire acondicionado automáticos, de manera que se integre al mismo
tiempo la contribución de las radiaciones y el intercambio de calor
entre el vehículo automóvil y el entorno.
Por lo que respecta a los accionamientos
anteriores del accionador que se está examinando, se podría
considerar un patrón de intercambio de calor que tenga en cuenta la
duración de los pulsos y los tiempos de descanso de enfriamiento,
la potencia eléctrica que se suministra al accionador y los
intercambios de calor con el ambiente que rodea al accionador. Esta
información, junto con el conocimiento de la temperatura de inicio,
permite estimar la temperatura alcanzada por el accionador.
Dependiendo de dicha temperatura, el sistema puede establecer
tiempos de descanso de enfriamiento máximo cada vez más largos y
cada vez más cortos.
El conocimiento de la temperatura en el
accionador se puede conseguir mediante:
- la detección de la temperatura directa con un
detector local adecuado,
- la detección de la temperatura directa
mediante los valores de impedancia de la posición activa del
accionador antes del accionamiento,
- la vigilancia de la impedancia del accionador
durante el accionamiento con sistemas de impedancia elevados o
similares, dispuestos paralelos al accionador, o con la alternancia
de adquisiciones y suministros con el uso de suministro cortado de
pulsos PWM,
- la estimación del tiempo de accionamiento del
último accionamiento llevado a cabo junto con el tiempo de descanso.
Dicha solución aplicada al accionamiento con realimentación de
posición. Cuando tiene lugar un primer accionamiento, se detecta el
tiempo de accionamiento concreto. Dicho tiempo, con el voltaje
determinado, es proporcional a la temperatura de inicio del
accionador y, de este modo, permite una estimación de la temperatura
local.
Teniendo en cuenta también el tiempo de descanso
siguiente, con patrones de intercambio de calor con el entorno, se
puede estimar la temperatura de inicio del accionador. Sin embargo,
dicha estrategia no permite la estimación de la temperatura para el
primer accionamiento después de tiempos de descanso largos con
variación de las condiciones ambientales. Además, las últimas dos
estrategias mencionadas anteriormente requieren el uso de una
memoria para tener en cuenta el comportamiento histerético del
material.
La información sobre el calentamiento del
accionador local se puede utilizar para:
- modular la duración de un pulso de suministro
constante, por ejemplo para reducir la duración del pulso si la
temperatura es elevada o extenderla si la temperatura es baja;
- modular la duración de un pulso de suministro
máximo en casos de realimentación.
Si el voltaje de la batería es suficiente para
permitir la modulación del voltaje de suministro del accionador
(control de la corriente del accionador), es decir, para cables
finos, en el caso de accionamientos lentos o de voltaje alto (12 V
o 42 V), el voltaje de suministro del accionador se puede modular de
manera que permita un calentamiento mejorado, reduciendo al máximo
las dispersiones de calor innecesarias, de acuerdo con varias
estrategias posibles:
- más corriente a temperatura baja, de modo que
se acelere el accionamiento;
- menos corriente a temperatura elevada;
- corriente variable para un control de
proporción rápido (más elevado inmediatamente, reducido tras
aproximarse a la posición solicitada, que requiere un control de
posición continuo);
- corriente variable de manera que se mantenga
una velocidad constante en accionamientos lentos (tiempo > 1s),
si el accionador requiere más energía inmediatamente, debido a un
intercambio de calor más intenso con el entorno que lo rodea, y
después cada vez menos energía debido al calentamiento del
entorno;
- corriente continua baja (por debajo del umbral
de accionamiento) para el precalentamiento;
- corriente variable a dos niveles para
accionamientos cortados manteniendo la posición (más corriente para
desplazamientos, menos corriente para mantener la posición).
Obviamente, aunque la idea básica de la
invención permanece igual, los detalles de construcción y las formas
de realización pueden variar ampliamente con respecto a lo que se
ha descrito y mostrado únicamente a título de ejemplo, sin apartarse
por ello del alcance de la presente invención.
Claims (14)
1. Procedimiento para controlar uno o más
accionadores con memoria de forma (1), comprendiendo cada uno de los
mismos por lo menos un elemento con memoria de forma, que puede
cambiar su forma después de una variación de su temperatura más
allá de un valor de transición, en el que se disponen unos medios
para suministrar una corriente eléctrica a través del elemento con
memoria de forma de cada accionador con memoria de forma,
en el que dicho procedimiento comprende las
etapas siguientes:
detectar las condiciones ambientales de cada
accionador con memoria de forma vigilando o evaluando uno o más
parámetros seleccionados de entre: temperatura ambiente, temperatura
del elemento con memoria de forma, voltaje del suministro eléctrico,
y
controlar la intensidad y/o la duración de la
corriente eléctrica suministrada a cada elemento con memoria de
forma como una función de las condiciones ambientales
detectadas,
caracterizado porque la temperatura del
elemento con memoria de forma:
se detecta de acuerdo con la impedancia del
elemento con memoria de forma antes de la activación del mismo,
o
se detecta vigilando la impedancia del
accionador durante el accionamiento, o
se estima de acuerdo con:
- -
- un patrón de intercambio de calor que incluye la duración de los pulsos de accionamiento y de los tiempos de descanso de enfriamiento, y
- -
- la potencia eléctrica suministrada al accionador, y
- -
- la temperatura de inicio del accionador.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
en el que de acuerdo con las condiciones ambientales detectadas, se
permiten una o más de las operaciones siguientes: variación de la
duración del pulso de suministro al elemento con memoria de forma,
precalentamiento del elemento con memoria de forma, variación del
voltaje de suministro, establecimiento de tiempos de descanso de
enfriamiento en los que se inhibe la activación del elemento con
memoria de forma.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se proporcionan unos pulsos de
precalentamiento al elemento con memoria de forma con una potencia
insuficiente como para provocar su activación, pero de manera que
lleven el elemento con memoria de forma a temperaturas adecuadas
para una activación posterior en un periodo de tiempo relativamente
corto.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque se detecta la consecución del elemento
con memoria de forma de la configuración de accionamiento, y se
interrumpe el suministro tan pronto como se detecta esta
configuración.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se establece un tiempo máximo después
del cual se interrumpe el pulso de suministro al elemento con
memoria de forma.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicho tiempo máximo se regula como una
función de los parámetros ambientales, incluyendo la temperatura
ambiente y la temperatura real o supuesta del accionador, así como,
si resulta necesario, del voltaje de suministro de la batería.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque después de cada accionamiento se
establece un tiempo de descanso de enfriamiento (D), durante el
cual se inhibe el suministro al elemento con memoria de forma.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque después de dicho tiempo de descanso de
inhibición (D) se establece otro tiempo de descanso de comprobación
(E), durante el cual se permite el suministro al elemento con
memoria de forma, reduciéndose dicho tiempo de descanso de
comprobación (E) hasta un valor mínimo admisible, si no tiene lugar
ninguna petición de activación del elemento con memoria de forma
durante dicho tiempo, e incrementándose otra vez si tiene lugar
dicha petición.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se modula la corriente de suministro al
elemento con memoria de forma de acuerdo con una de las estrategias
siguientes:
- más corriente a temperaturas bajas, de manera
que se acelera el accionamiento, y menos corriente a temperaturas
altas;
- corriente más alta inmediatamente después del
accionamiento, con una reducción después del acercamiento de la
posición solicitada, para un control de posición continuo;
- corriente variable de manera que se mantenga
una velocidad constante en los accionamientos lentos (tiempo >
1s) proporcionando más corriente inmediatamente, cuando se requiere
un intercambio de calor más intenso con el ambiente que lo rodea, y
a continuación, cada vez menos corriente, debido al calentamiento
del entrono;
- corriente baja, por debajo del umbral de
accionamiento, para el precalentamiento;
- más corriente para el desplazamiento, menos
corriente para mantener la posición.
10. Sistema para controlar uno o más
accionadores con memoria de forma (1), comprendiendo cada uno de los
mismos por lo menos un elemento con memoria de forma, que puede
cambiar su forma después de una variación de su temperatura más
allá de un valor de transición, comprendiendo unos medios para
suministrar una corriente eléctrica a través del elemento con
memoria de forma de cada accionador con memoria de forma,
en el que dicho sistema comprende:
unos medios para detectar las condiciones
ambientales de cada accionador con memoria de forma, vigilando uno
o más parámetros seleccionados de entre: temperatura ambiente,
temperatura del elemento con memoria de forma, voltaje del
suministro eléctrico, accionamientos anteriores o peticiones de
accionamiento, y
unos medios para controlar la intensidad y/o
duración de la corriente eléctrica suministrada a cada elemento con
memoria de forma como una función de las condiciones ambientales
detectadas,
caracterizado porque dicho sistema
comprende asimismo unos medios para detectar o evaluar la
temperatura del elemento con memoria de forma, bien de acuerdo con
la impedancia del elemento con memoria de forma antes de su
activación, o de acuerdo con la vigilancia de la impedancia del
accionador durante su accionamiento, o de acuerdo con:
- el patrón de intercambio de calor que incluye
la duración de los pulsos de accionamiento y de los tiempos de
descanso de enfriamiento, y
- la potencia eléctrica suministrada al
accionador, y
- la temperatura de inicio del accionador.
11. Sistema según la reivindicación 10,
caracterizado porque comprende unos medios de control
electrónico programados para recibir unas señales (4) referentes a
las condiciones ambientales y para controlar los elementos con
memoria de forma de uno o más accionadores con memoria de forma
pertenecientes al sistema.
12. Vehículo automóvil que comprende una
pluralidad de elementos de funcionamiento móviles, como por ejemplo
los cierres de las puertas, unos elementos de suministro en una
unidad de aire acondicionado, unos elementos móviles regulables como
los espejos retrovisores, comprendiendo asimismo dicho vehículo
automóvil una pluralidad de accionadores con memoria de forma para
accionar dichos elementos de funcionamiento, caracterizado
porque dicho vehículo automóvil está equipado con un sistema según
la reivindicación 10.
13. Vehículo automóvil según la reivindicación
12, caracterizado porque por lo menos uno de dichos
accionadores con memoria de forma puede activar la liberación de un
cierre de una puerta del vehículo automóvil, porque dicho vehículo
automóvil está equipado con unos medios para identificar un elemento
autorizado para abrir la puerta y que transporta el usuario, con el
fin de permitir la liberación del cierre, caracterizado
porque el sistema de control con el que está equipado el vehículo
automóvil suministra una corriente eléctrica al elemento con
memoria de forma del elemento con memoria de forma con una potencia
insuficiente como para provocar su activación, con el fin de
precalentar dicho elemento con memoria de forma tan pronto como se
detecte la proximidad de dicho elemento autorizado, con el fin de
permitir una intervención rápida del accionador con memoria de forma
cuando se lleve a cabo su control.
14. Vehículo automóvil según la reivindicación
13, caracterizado porque el sistema de control permite la
función de precalentamiento mencionada anteriormente únicamente si
se detecta una temperatura ambiente por debajo de un valor de umbral
determinado.
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