ES2346272T3

ES2346272T3 - Procedimiento de ayuda a la conduccion de un vehiculo automovil.

Info

Publication number: ES2346272T3
Application number: ES08158895T
Authority: ES
Inventors: Bruno Lecointre; Yves Francais
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2028-06-24
Also published as: DE602008001334D1; EP2011696A1; FR2918325A1; ATE469005T1; EP2011696B1; FR2918325B1

Abstract

Procedimiento de ayuda a la conducción de un vehículo automóvil en un recorrido de distancia (d) en el que el vehículo presenta una velocidad (vmoy) media, caracterizado por que comprende las etapas siguientes: - calcular la energía (ekJ/km) kilométrica del vehículo correspondiente a la energía (Edépensée) consumida por el motor integrado en el vehículo referida a la distancia (d) del recorrido, - calcular los valores de la energía (emin) kilométrica mínima y la energía (emax) kilométrica máxima del vehículo en el recorrido, - normalizar la energía (ekJ/km) kilométrica calculada comparándola con los valores de las energías (emin) y (emax) kilométricas mínima y máxima,respectivamente, calculadas a fin de obtener el índice (i) de rigor, y - difundir este índice (i) de rigor al conductor y/o a medios de memorización de información para una comunicación diferida.

Description

Procedimiento de ayuda a la conducción de un vehículo automóvil.

El invento se refiere a un procedimiento de ayuda a la conducción de un vehículo automóvil especialmente para el cálculo del índice de rigor de la conducción. El invento tiene especialmente por objeto informar, inmediatamente o en diferido, al conductor y/o a los sistemas de control del vehículo o de sus componentes del rigor de su conducción, teniendo en cuenta dicho rigor de conducción, a la vez, el perfil de rodadura seguido por el conductor (nerviosismo de la conducción), pero también el rigor de la utilización de los órganos de confort (climatización, ventilación, dirección asistida, sistema de audio/vídeo, sistema de navegación).

El invento encuentra una aplicación particularmente ventajosa en el ámbito de los vehículos automóviles de todo tipo, de motor térmico o híbrido y de caja de cambios de tipo manual o automático.

El documento US 5.916.298 describe un procedimiento de ayuda a la conducción según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los vehículos modernos ofrecen cada vez más funciones de ayuda a la conducción, tanto par mejorar la comodidad de utilización de los vehículos como para aumentar la seguridad de los ocupantes y otros usuarios. Entre dichas funciones, algunas tienden a mejorar la comodidad adaptándose lo más posible al comportamiento del conductor. Es, por ejemplo, el caso de las estrategias autoadaptativas respecto de las cajas de cambio automáticas y conducidas, que consisten en cambiar de marcha de manera que se aproxime lo más posible al comportamiento del conductor, tanto tenga este último una conducción "más bien económica" como "más bien deportiva".

Conociendo el perfil del conductor (por ejemplo, "económico" o "deportivo"), estas estrategias adaptan no solamente los regímenes de cambio de marchas, sino también un cierto número de modos de funcionamiento específicos, como la prohibición de cambiar una marcha ascendente cuando el conductor levanta bruscamente el pie del pedal del acelerador. Esta prohibición es, por ejemplo, más larga para un conductor "deportivo", que prefiere conservar su relación de cambio para disponer del máximo de aceleración cuando reposa su pie sobre el pedal del acelerador. Por el contrario, el conductor "eco" manifiesta más bien el deseo de cambiar a una marcha superior para disminuir el nivel acústico y su consumo levantando el pie, de donde una temporización mucho más débil.

Ciertas estrategias de gestión del motor pueden tener igualmente en cuenta el perfil del conductor. Es el caso, por ejemplo, de la conversión de la pisada del pedal en par motor de consigna: para un estilo de conducción deportiva, una pisada débil provoca una demanda de par más importante que para un estilo de conducción económica, y esto a fin de aumentar la reactividad para los conductores deportivos.

Actualmente, el reconocimiento del perfil del conductor puede efectuarse de dos modos diferentes:

\bullet: Sea por un botón que el conductor acciona para elegir entre diferentes modos, por ejemplo, "deportivo" o "económico".

\bullet: Sea que el reconocimiento del perfil se efectúa automáticamente por un algoritmo de aprendizaje integrado en el calculador del motor o en el calculador de caja de cambio. Este algoritmo se basa en el análisis de la actividad del pedal del acelerador (frecuencia y amplitud de los movimientos del pie), en la velocidad del vehículo, la pendiente estimada y en un índice de virada (calculado a partir de las velocidades de las ruedas izquierdas y derechas). El perfil se expresa entonces por una variable normalizada llamada generalmente "índice de deportividad".

El primer modo lleva simplemente a una adaptación de ciertos reglajes del vehículo en función de la elección del conductor y no aporta ayuda alguna, que permita al conductor mejorar su conducción para reflejar el estilo deseado. El segundo modo es automático, de modo que el conductor no tiene intervención especial alguna que efectuar para su realización. Por el contrario, requiere el análisis de numerosos parámetros y su calibración es poco fácil pues recurre a parámetros, que no tienen equivalencia directa sobre la conducción adoptada (aceleraciones, consumo, conducción discontinua o no, etc.).

El presente invento pretende un método para medir el rigor de la conducción automáticamente, sin analizar numerosas variables ligadas más o menos directamente con la evolución del vehículo, tales como la velocidad, la posición del pedal del acelerador o la pendiente.

El invento se refiere con mayor precisión a un procedimiento de ayuda a la conducción de un vehículo automóvil durante un recorrido de una distancia, en el cual presenta el vehículo una velocidad media, que incluye al menos una etapa de cálculo de la energía kilométrica del vehículo, correspondiente a la energía consumida por el motor integrado en el vehículo referida a la distancia del recorrido, una etapa de cálculo de los valores de energía kilométrica mínima y máxima para la velocidad media del vehículo durante el recorrido, una normativa de la energía kilométrica calculada comparándola con los valores de energía kilométrica mínima y máxima calculados a fin de obtener el índice de rigor y la emisión de este índice de rigor al conductor y/o a los medios de memorización de la información para una comunicación diferida.

La energía consumida por el motor se obtiene preferentemente por integración del producto del par motor por el régimen del motor durante la duración del recorrido, efectuándose preferentemente este cálculo únicamente en el conjunto de los periodos en los que el par suministrado por el motor es positivo. Según una característica del invento, estos valores del par y del régimen motor pueden ser suministrados por el calculador del motor.

Según una realización del invento, para normalizar el índice de rigor, se calcula la relación entre la desviación de la energía kilométrica calculada y la energía mínima, y la desviación entre las energías mínima y máxima.

Las energías kilométricas máxima y mínima se calculan, por ejemplo, estableciendo un modelo de la energía kilométrica consumida por un vehículo, suponiéndolo dependiente de la suma de un primer término función de la masa del vehículo, de la aceleración media del vehículo, y de un coeficiente de ponderación representativo del estilo de conducción, siendo k un coeficiente (comprendido entre 0 y 1) igual al porcentaje de la distancia total realizada en fase de aceleración, de un segundo término dependiente de las características aerodinámicas del vehículo y de la velocidad media durante el recorrido, y de un tercer término dependiente de la relación entre la potencia media consumida por los accesorios, que equipan el vehículo, y la velocidad media durante el recorrido, correspondiendo los diferentes parámetros a situaciones extremas de utilización de este vehículo. Un modelo de energía kilométrica conveniente puede ser tal como que la energía kilométrica esté definida por la fórmula siguiente:

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1

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siendo:

-: M la masa máxima del vehículo,

-: k el coeficiente (comprendido entre 0 y 1) igual al porcentaje de la distancia total realizada en fase de aceleración,

-: \gamma la aceleración media del vehículo en m/s^{2},

-: \rho_{air} la masa volumétrica del aire en kg/m^{3},

-: S la superficie frontal del vehículo en m^{2},

-: C_{x} el coeficiente de penetración en el aire,

-: P_{auxilaire} la potencia media en watios (W) consumida por los accesorios, que equipan el vehículo, especialmente por la radio, los faros, la climatización.

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En estos modelos, para calcular la energía consumida máxima, se elige preferentemente una k correspondiente a una utilización del vehículo, constituida únicamente por aceleraciones y frenadas, sea, por ejemplo, k = 0,5 para baja velocidad media (< 50 km/h), y k = 0,1 para elevada velocidad media (> 100 km/h), una potencia media consumida por los accesorios, que equipan el vehículo máximo, y una masa del vehículo máximo, incluyendo entonces dicho vehículo el conductor, varios pasajeros y los equipajes. Para la energía mínima, se supondrá, por el contrario, una aceleración media nula, una potencia media mínima (correspondiente a la potencia disipada por los únicos accesorios que no pueden ser desconectados) y una masa del vehículo mínima (con el conductor como carga única).

Según una realización del invento, el cálculo de la energía kilométrica se efectúa de modo continuo, calculándose su valor e_{k+1} en el instante t_{k+1} realizando la suma del valor de dicha energía e_{k} kilométrica en el instante t_{k} y el valor de la relación entre la energía E_{k+1} consumida por el motor en el instante t_{k+1} y la distancia d_{k+1} recorrida en el instante t_{k+1}, siendo ponderados los términos de esta suma por coeficientes de filtrado (a, b). Se obtiene ventajosamente el valor de la energía E_{k+1} consumida por el motor en el instante t_{k+1} haciendo la suma de la energía E_{k} consumida por el motor en el instante t_{k} y del producto entre el par motor en el instante t_{k+1}, el régimen del motor en el instante t_{k+1} y la variación del tiempo entre los instantes t_{k} y t_{k+1}.

El cálculo de la velocidad media del vehículo se efectúa preferentemente de modo continuo por muestreo, su valor en el instante t_{k+1} se calcula dividiendo la distancia d_{k+1} recorrida en el instante t_{k+1} por la duración para recorrer dicha distancia, obteniéndose la distancia d_{k+1} recorrida en el instante t_{k+1} sumando a la distancia d_{k}, recorrida en el instante t_{k}, el producto de la velocidad en el instante t_{k+1} por la variación del tiempo entre t_{k} y t_{k+1}.

Según otra realización del invento, el cálculo de la energía kilométrica y de la velocidad media del vehículo se efectúa de modo continuo según las ecuaciones siguientes:

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: 2

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siendo:

-: \Deltat el paso de cálculo en s,

-: k, k+1 representan los instantes t_{k}, t_{k+1} (habiendo tenido lugar el cálculo a una frecuencia fija 1/\Deltat,

-: E la energía disipada en J,

-: C el par motor en N.m,

-: \Omega el régimen motor en rad/s,

-: e la energía kilométrica en kJ/km,

-: v la velocidad del vehículo en m/s,

-: v_{moy} la velocidad media en m/s,

-: d la distancia recorrida en m, y

-: a, b constantes de filtrado de la energía kilométrica.

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Cualquiera que sea la realización del invento, el índice de rigor se podrá comunicar al conductor por medio de un indicador visual y/o de audio, por ejemplo, con la ayuda de un disco graduado, que lleva un cursor colocado sobre una escala de valores normalizados, correspondiendo respectivamente los dos extremos de esta escala a los valores mínimo y máximo de la energía para la velocidad media del vehículo. En esta variante, acumulada o alternativa, el índice se memorizará para una emisión diferida, por ejemplo, una vez que el vehículo se pare o para ser descargada, por ejemplo, a un ordenador situado fuera del vehículo, por ejemplo, para su análisis por un gestor de una flota de vehículos.

Según una realización del invento, el índice de rigor se podrá calcular según un periodo de una duración prefijada, tras cuya finalización se vuelve a iniciar según al menos se produzca un suceso tal como el arranque del motor, apertura del cierre centralizado de las puertas, duración prefijada del cálculo transcurrido.

La ayuda a la conducción según el invento, se funda así en un estimador que se basa en un análisis energético de la evolución del vehículo. El invento traduce así el rigor de la utilización del vehículo por el conductor, tanto en la conducción como en la utilización de los órganos de confort.

En efecto, la energía consumida por el motor sintetiza a la vez el comportamiento del conductor (número y amplitud de las aceleraciones) y la utilización más general del vehículo, especialmente el consumo de los auxiliares (órganos de confort o de ocio tales como la climatización, el sistema de audio/vídeo). La energía producida por el motor corresponde al gasto de carburante; se puede pues hablar de energía "consumida" en el sentido de que esta energía es pagada por el conductor cuando va al surtidor.

En una realización, el consumo de energía se calcula fácilmente a partir del par motor, del régimen motor y de la velocidad. El invento permite pues limitar las necesidades de cálculo necesario y de ganar tiempo durante la realización de dicho cálculo.

En una realización, el algoritmo calcula un índice normalizado, por ejemplo, comprendido entre 0 y 1. A este efecto, se calculan previamente los valores mínimos y máximos de energía consumible en función de la velocidad media del vehículo. Se efectúa el cálculo del índice de rigor normalizado comparando la energía kilométrica calculada en el recorrido con los valores mínimo y máximo leídos en las tablas para la velocidad media correspondiente a la del recorrido. Una interpolación lineal entre los valores calculados permite determinar el índice de rigor normalizado.

Se entiende por recorrido en el sentido del invento un recorrido físico, que presenta una distancia dada sobre la cual puede estimarse una velocidad media del vehículo, pudiendo estimarse dicha velocidad media, por ejemplo, dividiendo la distancia del recorrido por el tiempo transcurrido para efectuar dicho recorrido, siendo consignados la distancia y el tiempo especialmente por el calculador del motor. Sin embargo, la distancia del recorrido y la velocidad media del vehículo sobre dicho recorrido se podrían calcular también por simulación mediante un sistema de navegación no embarcado o por un gestor de itinerarios propuesto en Internet.

Las energías máxima y mínima se calculan a partir de un modelo de la energía kilométrica consumida por el vehículo. Este modelo podría utilizarse igualmente para calcular la energía consumida por el vehículo, en el caso de que no se dispusiese de informaciones de par y de régimen dados por el calculador del motor, por ejemplo, en una aplicación no emprendida.

El índice de rigor calculado puede ponerse a disposición de diferentes calculadores asegurando el control de órganos del vehículo tales como el motor o la caja de cambios, de modo que dichos calculadores adapten el comportamiento de dichos órganos en función de este índice que caracteriza el tipo de conducción. En el ejemplo relativo a los vehículos equipados con caja automática, dichos calculadores pueden, por ejemplo, adaptar el régimen del motor determinando un cambio de relación en función del índice calculado.

Por lo demás, en los sistemas existentes, el índice que caracteriza la conducción se mantiene como un dato interno de los calculadores y no es registrado por ningún medio cualquiera que sea. El conductor no puede pues saber cómo estima el vehículo su tipo de conducción.

En el invento, se propone igualmente informar al conductor sobre su conducción, por ejemplo, por medio de un indicador visual y/o por medio de un indicador de audio.

El estimador según el invento se remite a cero regularmente, por ejemplo, en el momento de volver a arrancar el motor, de una apertura de puertas o al final de una duración elegida a fin de adaptarse a todo cambio del conductor o de la conducción.

El invento puede permitir además el cálculo de subíndices, por ejemplo, un subíndice de rigor incluyendo únicamente la energía cinética o también un subíndice de rigor de los consumidores auxiliares, basado únicamente en el consumo eléctrico o mecánico de los órganos de confort (climatización, autorradio, calefacción, etc.).

Los procedimientos conocidos no permiten esta segmentación del índice de rigor porque su cálculo no está ligado a los parámetros físicos del gasto energético.

En una realización, el índice de rigor se almacena en una memoria cuyo contenido puede descargarse a un ordenador no colocado en el vehículo, pudiendo efectuarse la descarga vía una conexión por cable o por radio. En un ejemplo, la memoria no puede borrarse más que por un operador, que tiene una palabra clave que le permite acceder a allí.

El índice se puede transmitir así a un gestor de flota de vehículos, que podrá analizar el comportamiento de los conductores y comprender, por ejemplo, por qué el consumo de la flota presenta un nivel elevado. Además, será posible identificar a los conductores que tengan necesidad de una formación de conducción para aprender a limitar el consumo.

Por supuesto, el invento puede realizarse sin que el índice de rigor se ponga necesariamente a disposición del conductor.

El invento se comprenderá mejor con la lectura de la descripción, que sigue, y el examen de las figuras que la acompañan. Dichas figuras no se dan más que a título ilustrativo, pero en ningún caso limitativo del invento. Las figuras muestran:

Figura 1 una representación esquemática funcional del calculador del índice de rigor según el invento;

Figura 2 una representación gráfica del índice de rigor normalizado según el invento en función de la energía kilométrica consumida; y

Figuras 3a-3b representaciones esquemáticas de medios de visualización según el invento, respectivamente a escala de valores continuo y discreto, que comunican al conductor el índice de rigor calculado.

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Los elementos idénticos conservan la misma referencia de una figura a otra.

La figura 1 muestra una representación esquemática funcional del calculador 1 según el invento.

Este calculador 1 comprende módulos 2 a 5, que permiten calcular el índice i de rigor según el invento a partir de un consumo energético del vehículo, y módulos 7 a 9, que permiten comunicar al conductor dicho índice i de rigor.

Con mayor precisión, el módulo 2 calcula la energía disipada E_{depensée}, que contiene la energía cinética E_{cinétique} consumida para acelerar el vehículo, la energía E_{dépensée} disipada para superar los esfuerzos de resistencia al avance, la energía E_{auxiliaire} consumida para alimentar los órganos mecánicos no ligados al avance del vehículo, y la energía E_{pertes} perdida durante la transmisión de la potencia mecánica del motor a las ruedas.

La energía E_{cinétique} cinética depende directamente de la masa del vehículo y de las variaciones de velocidad en el conjunto de las fases de aceleración y vale:

3

siendo:

-: M la masa del vehículo en kg,

-: v_{finale} la velocidad final del vehículo en m/s,

-: v_{initiale} la velocidad inicial del vehículo en m/s.

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La energía E_{résistance} cubre la resistencia aerodinámica a la que se enfrenta el vehículo así como los rozamientos localizados en el contacto entre los neumáticos y el suelo, y vale:

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siendo:

-: F_{aéro} la fuerza de resistencia aerodinámica en N,

-: F_{frottement} la fuerza de rozamiento en el contacto neumático/suelo en N, y

-: v la velocidad del vehículo en m/s.

-: La integral se calcula únicamente para los instantes en los que el par C suministrado por el motor es estrictamente positivo.

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La energía E_{auxiliaire} agrupa el consumo de los accesorios eléctricos (autorradio, dirección asistida eléctrica), que toman un par mecánico del motor por medio de un alternador, así como los accesorios mecánicos (compresor de climatización, por ejemplo), que toman el par directamente del cigüeñal:

5

siendo:

-: C_{auxmécanique} el par tomado del motor por los auxiliares mecánicos en N,

-: C_{auxélectrique} el par tomado del motor por el alternador por efecto de los consumidores eléctricos en N, y

-: \Omega el régimen del motor en rad/s.

-: La integral se calcula únicamente en los instantes en que el par C suministrado por el motor es estrictamente positivo.

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La energía E_{pertes} perdida durante la transmisión de la potencia mecánica del motor a la rueda engloba las pérdidas por rendimiento del embrague, de la caja de cambios, así como las pérdidas debidas fugas en los frenos:

6

siendo:

-: C_{pertes \ mécaniques} el par mecánico de pérdidas expresado en el cigüeñal en N,

-: \Omega el régimen del motor en rad/s.

-: La integral se calcula únicamente para los instanyes en que el par C suministrado por el motor es estrictamente positivo.

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La suma de las energías consumidas (cinética, resistente, auxiliares, pérdidas) es igual a la energía disipada al nivel del motor:

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La estimación de cada una de estas energías es delicada y requiere una instrumentación compleja y costosa. Como en el invento lo que se busca es la energía E_{dépensée} total disipada, es muy fácil calcular la suma de las energías disipadas al nivel del motor:

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siendo:

-: C el par motor en N.m,

-: \Omega el régimen motor en rad/s.

-: La integral se calcula únicamente para los instantes en que la potencia C.\Omega suministrada por el motor es estrictamente positiva.

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El cálculo de la energía E_{dépensée} disipada se hace en el conjunto de los periodos en los que el par suministrado por el motor es positivo (C>0), lo que garantiza que esta energía corresponde perfectamente a un gasto de carburante, contrariamente a los instantes en los que el conductor levanta el pie (el par es entonces negativo y el consumo nulo).

El régimen \Omega y el par C motor están disponibles en todos los calculadores de motor actuales, no hay necesidad de instrumentación específica.

Para el análisis del rigor, se calcula la energía e_{kJ/km} kilométrica, que corresponde a la energía disipada para recorrer 1 km. A este efecto, el módulo 3 calcula la distancia d en la cual se ha consumido dicha energía, integrando la velocidad v del vehículo durante el periodo de tiempo dt en el que se ha calculado la energía E_{dépensée} disipada.

La distancia d calculada y la energía E_{dépensée} disipada se transmiten al módulo 11 de división, que calcula entonces la energía e_{kJ/km} kilométrica dividiendo la energía E_{dépensée} disipada por la distancia d:

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La energía e_{kJ/km} disipada referida a la distancia d recorrida es homogénea con el esfuerzo medio de tracción expresado en la rueda en N, y es representativa del rigor de la conducción, porque es la imagen del consumo energético total medio sobre su rodadura.

Tómese, por ejemplo, el efecto de una conducción nerviosa: el conductor acelera y frena repetidamente. Esto va a traducirse en un aumento de la energía cinética gastada para una distancia dada, de donde resulta una energía e_{kJ/km} kilométrica elevada.

Por el contrario, un conductor tranquilo, que no acelera más que una sola vez, después estabiliza su velocidad, habrá gastado poca energía cinética con respecto al conductor nervioso sobre la misma distancia, de donde resulta una energía e_{kJ/km} kilométrica mas baja.

Para suministrar el índice i de rigor, se compara la energía e_{kJ/km} kilométrica en los recorridos con referencias conocidas.

A este efecto, se señala que la energía e_{kJ/km} kilométrica está acotada por un límite inferior (energía e_{min} kilométrica mínima) y un límite superior (energía e_{max} kilométrica máxima), que pueden determinarse por modelos de fenómenos físicos.

La energía e_{min} kilométrica mínima se obtiene para una energía cinética nula, es decir, para un conductor que rueda a velocidad constante sin acelerar jamás. Esta energía e_{min} depende, pues, de la velocidad del vehículo, porque la energía de resistencia al avance depende mucho de la velocidad de rodadura.

Para obtener esta energía e_{min} mínima, se considera además que el consumo de los auxiliares es mínimo (climatización y sistema de audio parados, faros apagados) y que el vehículo está con su masa mínima (únicamente el conductor y sin equipaje).

Aunque esta energía e_{min} mínima pueda determinarse finamente por medios de simulación precisos, se prefiere darle una formulación simplificada en función de la velocidad v_{moy} media del vehículo:

10

siendo:

-: \rho_{air} la masa volumétrica del aire en kg/m^{3},

-: S la superficie frontal del vehículo en m^{2},

-: Cx el coeficiente de penetración en el aire, y

-: P_{auxiliaire \ min} la potencia mínima de los auxiliares consumida en watios (W), especialmente por la radio, los faros y la climatización.

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Por otro lado, la energía e_{max} kilométrica máxima es función de las prestaciones máximas del vehículo para una utilización constituida únicamente de aceleración y de frenado con una utilización máxima de los auxiliares y una masa elevada, es decir, para un vehículo que incluye varios pasajeros y equipajes.

En este caso también, aunque esta energía e_{max} máxima se pueda determinar finamente por medios de simulación precisos, se prefiere darle una formulación simplificada en función de la velocidad v_{moy} media:

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siendo:

-: M la masa del vehículo,

-: k un coeficiente (comprendido entre 0 y 1) igual al porcentaje de la distancia total realizada en fase de aceleración. k se elige en función de la velocidad media del vehículo (será más importante a baja velocidad donde las fases de aceleración no se repiten más que en la autopista). Se podrá elegir, por ejemplo, k = 0,5 a velocidad media baja (< 50 km/h) y k = 0,1 a velocidad media alta (> 100 km/h),

-: \gamma la aceleración media del vehículo en m/s^{2},

-: \rho_{air} la masa volumétrica del aire en kg/m^{3},

-: S la superficie frontal del vehículo en m^{2},

-: Cx el coeficiente de penetración en el aire, y

-: P_{auxiliaire \ max} la potencia máxima de los auxiliares consumida en watios (W), especialmente por la radio, los faros y la climatización.

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Debe hacerse mención a que los parámetros S y Cx son propios del vehículo estudiado y pueden elegirse en toda la oferta comercial.

Las energías e_{min} mínima y e_{max} máxima se almacenan en tablas para diferentes valores de velocidad v_{moy} media del vehículo. Estas tablas están contenidas en los módulos 13 y 14.

Para calcular el índice i de rigor, el módulo 4 calcula la velocidad v_{moy} media del vehículo y la transmite a los módulos 13 y 14. Con la ayuda de las tablas que contienen, los módulos 13, 14 efectúan entonces una correlación entre la velocidad v_{moy} media calculada y los valores de energías e_{min} mínima y e_{max} máxima, que le corresponden. Los módulos 13 y 14 transmiten estos valores e_{min} y e_{max} de energías kilométricas extremas al módulo 5.

El módulo 5 calcula entonces el índice i normalizado por comparación de la energía e_{kJ} kilométrica y los valores e_{min} mínimo y e_{max} máximo, que le han sido transmitidos.

A este efecto, el módulo 5 efectúa una interpolación lineal entre estos valores e_{min} mínimo y e_{max} máximo en el punto real de valor de energía kilométrica. Para ello, el módulo 5 realiza la fórmula siguiente:

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La figura 2 muestra la representación gráfica del índice i de rigor en función de la energía e_{kJ/km} kilométrica según la fórmula de arriba. El índice i de rigor está comprendido entre 0 y 1, siendo i = 0 para el valor e_{min} mínimo de energía kilométrica e i = 1 para el valor e_{max} máximo de energía kilométrica.

El cálculo de la energía e_{kJ/km} kilométrica disipada y de la velocidad v_{moy} media se puede realizar continuamente hasta la próxima fase de reinicialización. Este cálculo es muy sencillo y requiere poca memoria. Se puede realizar, por ejemplo, con ayuda de las fórmulas siguientes:

: 13

siendo:

-: \Deltat el paso de cálculo en s,

-: k, k+1 los instantes t_{k}, t_{k+1} (teniendo lugar el cálculo a una frecuencia fija 1/\Deltat),

-: E la energía disipada en J,

-: C el par motor en N.m,

-: \Omega el régimen motor en rad/s,

-: e la energía kilométrica en kJ/km,

-: v la velocidad del vehículo en m/s,

-: v_{moy} la velocidad media en m/s,

-: d la distancia recorrida en m, y

-: a, b constantes de filtrado de la energía kilométrica.

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El índice i de rigor puede ponerse luego a disposición de los controladores 7, que utilizan esta información para adaptar su comportamiento al conductor. El índice i puede transmitirse también al controlador de la caja de cambios, que adapta los tiempos de cambio de velocidad en función del nerviosismo del conductor.

Por otro lado, como el invento se basa en un enfoque físico del rigor (por la energía consumida) y como es capaz de limitar dicho rigor con respecto a comportamientos extremos de referencia (las energías e_{min} y e_{max} kilométricas mínima y máxima), el índice tiene un sentido físico y puede ser comprendido por el conductor. Se puede prever, pues, poner esta información a disposición del conductor vía un medio 8 de visualización o de un medio 9 de audio.

A este efecto, como se ha representado en la figura 3a, el medio 8 de visualización comprende un cursor 17, que indica el nivel de rigor normalizado de su conducción sobre una escala 18 normalizada de valores, correspondiendo los extremos 20 y 21 respectivamente a los valores mínimo e_{min} y máximo e_{max} de la energía kilométrica para la velocidad v_{moy} media del vehículo calculada.

El cursor 17 puede tener, por ejemplo, la forma de una flecha, que se desplaza de modo continuo entre dichos dos extremos. La zona próxima al extremo 20, correspondiente a la energía e_{min} mínima, podría presentar, por ejemplo, un color azul claro o verde, mientras que la zona próxima al extremo 21, correspondiente a la energía e_{max} máxima, podría presentar, por ejemplo, un color oscuro tal como el rojo a fin de llamar la atención del conductor sobre su conducción muy consumidora de carburante.

En una variante como la representada en la figura 3b, se hace discreta la escala 18 de valores, utilizando una visualización de indicadores 19.1 a 19.5 luminosos discretos. Los indicadores 19.1 y 19.5 extremos corresponden respectivamente a los valores e_{min} mínimo y e_{max} máximo de la energía kilométrica para la velocidad v_{moy} media calculada. El indicador luminoso correspondiente al índice de rigor calculado (aquí el indicador 10.4) pudría tener, por ejemplo, un color diferente del de los otros pilotos para indicar al conductor dónde está situado sobre la escala del rigor de conducción.

Obviamente, son posibles otras formas gráficas.

Además, el calculador 1 según el invento puede comprender igualmente un indicador 9 de audio del índice i de rigor. Este indicador 9 difunde un mensaje vocal indicando al conductor el rigor de su conducción desde el último arranque del motor. Para no molestar al conductor, el mensaje se difunde preferiblemente cuando apaga su motor o más generalmente cuando está en parada del motor en marcha o en detención.

En una realización, varios mensajes pregrabados correspondientes a diferentes niveles del índice (i) de rigor normalizado se memorizan y se pueden utilizar para informar al conductor. Por ejemplo, el mensaje podría ser: "Su conducción en este recorrido ha sido muy económica/económica/deportiva/muy deportiva".

Correspondiendo los calificativos a:

-: "muy económica" si el índice normalizado entre 0 y 1 es inferior a 0,25,

-: "económica" si el índice normalizado entre 0 y 1 está comprendido entre 0,25 y 0,50,

-: "deportiva" si el índice normalizado entre 0 y 1, está comprendido entre 0,5 y 0,75, y

-: "muy deportiva" si el índice normalizado entre 0 y 1 es superior a 0,75.

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Como variante, la energía e_{kJ/km} kilométrica puede comunicarse directamente al conductor para informarle del rigor de su conducción.

Como el comportamiento del conductor puede evolucionar en el tiempo, y como varios conductores diferentes pueden utilizar el mismo vehículo, preferiblemente se pone al día regularmente el módulo 5 de cálculo del índice i de rigor, así como los módulos 2 a 4, por medio de un módulo 15 de inicialización representado en la figura 1.

A este efecto, el módulo 15 reinicializa los módulos 2 a 4 en cada arranque del motor. Como variante, el módulo 15 efectúa la puesta a cero en cada apertura del seguro centralizado de las puertas o al final de una cierta duración de cálculo.

Claims

1. Procedimiento de ayuda a la conducción de un vehículo automóvil en un recorrido de distancia (d) en el que el vehículo presenta una velocidad (v_{moy}) media, caracterizado por que comprende las etapas siguientes:

- calcular la energía (e_{kJ/km}) kilométrica del vehículo correspondiente a la energía (E_{dépensée}) consumida por el motor integrado en el vehículo referida a la distancia (d) del recorrido,

- calcular los valores de la energía (e_{min}) kilométrica mínima y la energía (e_{max}) kilométrica máxima del vehículo en el recorrido,

- normalizar la energía (e_{kJ/km}) kilométrica calculada comparándola con los valores de las energías (e_{min}) y (e_{max}) kilométricas mínima y máxima,respectivamente, calculadas a fin de obtener el índice (i) de rigor, y

- difundir este índice (i) de rigor al conductor y/o a medios de memorización de información para una comunicación diferida.

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2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que, para calcular la energía (E_{dépensée}) consumida por el motor, se integra el producto del par (C) del motor por el régimen (\Omega) motor para la duración del recorrido.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el cálculo de la energía (E_{dépensée}) consumida por el motor se efectúa para el conjunto de los periodos en los que el par (C) suministrado por el motor es positivo.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado por que el par (C) y el régimen (\Omega) motor son suministrados por el calculador del motor.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que para normalizar el índice (i) de rigor se calcula la relación entre:

- la diferencia entre la energía (e_{kJ/km}) kilométrica calculada y la energía (e_{min}) mínima, y

- la diferencia entre las energías (e_{min}) y (e_{max}) mínima y máxima, respectivamente.

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6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que para calcular las energías (e_{min}) y (e_{max}) kilométricas mínima y máxima, respectivamente,

se establece un modelo de la energía (e_{kJ/km}) kilométrica consumida por el vehículo suponiéndolo dependiente de la suma:

- de un primer término dependiente de la masa (M) del vehículo, de la aceleración (\gamma) media del vehículo, y de un coeficiente (k) de ponderación representativo del estilo de conducción, siendo k un coeficiente (comprendido entre 0 y 1) igual al porcentaje de la distancia total realizada en fase de aceleración,

- de un segundo término dependiente de las características aerodinámicas del vehículo y de la velocidad (\gamma) media en el recorrido,

- de un tercer término dependiente de la relación entre la potencia (P_{auxiliaire}) media, consumida por los accesorios que equipan el vehículo, y la velocidad (v_{moy}) media en el recorrido, y

- se eligen los parámetros (k, M, \gamma, P_{auxiliaire}) de este modelo que corresponden a situaciones extremas de utilización de este vehículo.

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7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que el modelo de energía kilométrica se define según la siguiente fórmula:

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siendo:

- M la masa máxima del vehículo,

- k el coeficiente (comprendido entre 0 y 1) igual al porcentaje de la distancia total realizada en fase de aceleración,

- \gamma la aceleración media en m/s^{2},

- \rho_{air} la masa volumétrica del aire en kg/m^{3},

- S la superficie frontal del vehículo en m^{2},

- Cx el coeficiente de penetración en el aire,

- P_{auxiliaire} la potencia media en watios (W) consumida por los accesorios que equipan el vehículo, especialmente por la radio, los faros, la climatización.

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8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado por que para calcular la energía (e_{max}) consumida máxima se elige

- k correspondiente a una utilización del vehículo constituida únicamente por aceleraciones y frenadas, sea, por ejemplo, k = 0,5 a baja velocidad media (< 50 km/h), y k = 0,1 a alta velocidad media (> 100 km/h),

- una potencia (P_{auxiliaire}) media consumida por los accesorios que equipan el vehículo máximo, y

- una masa (M) del vehículo máximo, incluyendo entonces el vehículo al conductor, varios pasajeros y los equipajes.

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9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que para calcular la energía (m_{min}) consumida mínima, se elige

- una aceleración media nula, sea k = 0,

- una potencia (P_{auxiliaire}) media consumida por los accesorios, que equipan el vehículo mínimo, y

- una masa (M) del vehículo mínima, incluyendo entonces el vehículo únicamente el conductor.

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10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el cálculo de la energía kilométrica se efectúa de modo continuo, calculándose su valor e_{k+1} en el instante t_{k+1} haciendo la suma del valor de esta energía e_{k} kilométrica en el instante t_{k} y del valor de la relación entre la energía E_{k+1} consumida por el motor en el instante t_{k+1} y la distancia d_{k+1} recorrida en el instante t_{k+1}, ponderándose los términos de esta suma por coeficientes (a, b) de filtrado.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que el valor de la energía E_{k+1}, consumida por el motor en el instante t_{k+1}, se obtiene haciendo la suma de la energía E_{k}, consumida por el motor en el instante t_{k}, y del producto del par motor en el instante t_{k+1}, del régimen del motor en el instante t_{k+1} y de la variación del tiempo entre los instantes t_{k} y t_{k+1}.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que el cálculo de la velocidad media se efectúa de modo continuo por muestreo, calculándose su valor en el instante t_{k+1} dividiendo la distancia d_{k+1} recorrida en el instante t_{k+1} por la duración necesaria para recorrer dicha distancia, obteniéndose la distancia d_{k+1} recorrida en el instante t_{k+1} sumando a la distancia d_{k}, recorrida en el instante t_{k}, el producto de la velocidad en el instante t_{k+1} y la variación de tiempo entre t_{k} y t_{k+1}.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el cálculo de la energía kilométrica y de la velocidad media del vehículo se efectúa de modo continuo según las ecuaciones siguientes:

: 15

siendo:

- \Deltat el paso de cálculo en s,

- k, k+1 representan los instantes t_{k} y t_{k+1} (habiendo tenido lugar el cálculo a una frecuencia fija 1/\Deltat),

- E la energía gastada en J,

- C el par motor en N.m,

- \Omega el régimen motor en rad/s,

- e la energía kilométrica en kJ/km,

- v la velocidad del vehículo en m/s,

- v_{moy} la velocidad media en m/s,

- d la distancia recorrida en m, y

- a, b constantes de filtrado de la energía kilométrica.

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14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que el índice de rigor se comunica al conductor para informarle del rigor de su conducción por medio de un indicador (8) visual y/o de audio (9).

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que el índice (i) de rigor se visualiza por medio de un cursor posicionado sobre una escala (18) de valores normalizados, correspondiendo respectivamente los dos extremos (20, 21) de dicha escala a los valores mínimo (e_{min}) y máximo (e_{max}) de la energía para la velocidad (v_{moy}) media del vehículo.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que el cálculo del índice (i) de rigor se reinicializa después de ocurrir al menos uno de los sucesos siguientes: arranque del motor, apertura del seguro centralizado de las puertas, duración prefijada de cálculo transcurrido.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por que el índice (i) de rigor se puede descargar a un ordenador no situado en el vehículo.