ES2677898T3

ES2677898T3 - Procedimiento y sistema para influir en el movimiento de una estructura de vehículo en un automóvil y vehículo controlado y regulado en sus procesos de movimiento

Info

Publication number: ES2677898T3
Application number: ES08018570.5T
Authority: ES
Inventors: Andrea Arenz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2018-08-07
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: EP2052887B1; EP2052887A2; DE102007051213A1; EP2052887A3

Abstract

Procedimiento para generar señales para influir en el movimiento de una estructura de vehículo (20), controlable o regulable en sus procesos de movimiento, de un automóvil (10), en el que el movimiento de la estructura de vehículo (20) se calcula por sensor, las señales de sensor correspondientes a los valores de sensor calculados son alimentados a un regulador de amortiguación y el regulador de amortiguadores suministra al menos una señal de control para activar amortiguadores semi-activos o activos, por medio de los cuales se puede influir en el movimiento de la estructura de vehículo (20), en el que durante el cálculo de la al menos una señal de control se tiene en cuenta la influencia de influjos externos de interferencia, especialmente de una excitación de la carretera, en el que en virtud de las influencias de interferencia se calculan variables energéticas de estado de las masas móviles del vehículo (10), y la influencia del movimiento de la estructura del vehículo (20) se realiza teniendo en cuenta las variables energéticas de estado, caracterizado por que durante el cálculo de las variables energéticas de estado de las masas móviles del vehículo (10) se tienen en cuenta estados de energía cinética y potencial, en el que los estados de energía cinética y potencial se agrupan a través de una unidad de combinación (114) en una energía general.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y sistema para influir en el movimiento de una estructura de vehiculo en un automovil y vehiculo controlado y regulado en sus procesos de movimiento

La invencion se refiere a un procedimiento para generar senales para influir en el movimiento de un estructura de vehiculo en un automovil controlable o regulable en sus procesos de movimiento, en el que se determina por sensor el movimiento de la estructura de vehiculo, las senales de sensor correspondientes a los valores de sensor determinados son alimentados a un regulador de amortiguacion, el regulador de amortiguacion suministra al menos una senal de control para la activacion de actuadores, especialmente de amortiguadores semiactivos o activos, por medio de los cuales se puede influir en el movimiento de la estructura de vehiculo. La invencion se refiere, ademas, a un sistema para realizar el procedimiento y a un vehiculo, especialmente un automovil, con un sistema para influir en el movimiento de una estructura de vehiculo controlable y regulable en sus procesos de movimiento.

Se conocen procedimientos y sistemas del tipo indicado al principio. Asi, por ejemplo, se conocen a partir del documento DE 39 18 735 A1 un procedimiento y un dispositivos para la amortiguacion de procesos de movimiento en bastidores de automoviles y de vehiculos comerciales, en los que a partir de un movimiento determinado por sensor de dos masas de vehiculo por medio de un circuito de procesamiento de senales se forma una senal de control para un actuador controlable, que incide en las masas de vehiculo. Para una determinacion comoda y a pesar de todo segura del bastidor, esta previsto conducir las senales determinadas con sensor a traves de una disposicion de circuito, que pertenece al circuito de procesamiento de senales con comportamiento de transmision dependiente de la frecuencia. De esta manera, debe conseguirse que, en funcion del procesamiento dependiente de la frecuencia de las senales de sensor no se emplee ninguna curva caracteristica estatica para el control del actuador o bien para la regulacion del actuador, sino que se realiza un control del actuador o bien una regulacion del actuador dependiente del contenido de la frecuencia del proceso de movimiento. De esta manera, debe conseguirse el objetivo de una comodidad de la marcha lo mas alta posible con un diseno seguro del bastidor tambien en zonas limites del estado de la marcha. Este principio se basa en la idea de que debe responderse al conflicto objetivo entre la comodidad deseada de la marcha, es decir, el diseno confortable y suave, y la dinamica de la marcha, es decir, ajuste deportivo y terso, por una parte, y una seguridad suficiente de la marcha, por otra parte. Para la comodidad de la marcha y la dinamica de la marcha es decisiva una amortiguacion del movimiento de la estructura, mientras que para una seguridad de la marcha es decisiva una carga de la rueda o bien la oscilacion de la carga de la rueda.

Se conoce a partir del documento DE 39 30 517 un dispositivo para la regulacion del bastidor de un vehiculo en funcion de la calzada con sensores que detectan el estado dinamico de la marcha. Las senales de sensor son conducidas a un circuito de evaluacion, que genera una senal caracteristica para la planeidad de la calzada y con actuadores que colabora con una disposicion de suspension del vehiculo. En este caso se calcula para cada rueda el valor momentaneo de la irregularidad de la calzada presente alli y/o la velocidad de la irregularidad de la calzada a partir de los datos de los sensores dispuestos en cada zona de la rueda y se conducen a un circuito de regulacion que pertenece a cada rueda como variable actual.

Se conoce a partir del documento WO 03/035417 A1 un procedimiento para generar senales para influir en el movimiento de una estructura de vehiculo de un automovil controlable o regulable en sus procesos de movimientos, en el que se determina con sensor el movimiento de la estructura de vehiculo, las senales de sensor correspondientes a los valores de sensor determinados son conducidos a un regulador de amortiguador y el regulador de amortiguador suministra al menos una senal de control para la activacion de amortiguaciones semi- activas o activas, por medio de las cuales se puede influir en el movimiento de la estructura de vehiculo. En este caso, durante la determinacion de la al menos una senal de control se tiene en cuenta la influencia de flujos de interferencia externos, especialmente de una excitacion de la carretera. En este caso, se mide una densidad de energia espectral de las influencias de interferencia y se tiene en cuenta en la senal de control.

Se conoce a partir del documento DE 100 16 896 A1 un dispositivo para estimar la variable cinetica de estado para la utilizacion con un vehiculo con un amortiguador, que genera una fuerza de amortiguacion que corresponde a un grado de apertura del diafragma del amortiguador, en el que el dispositivo estima, para la estimacion de una variable cinetica de estado, una variable cinetica vertical de estado de un elemento amortiguado con relacion a un elemento no amortiguado utilizando: una instalacion para la deteccion de una variable cinetica absoluta de estado, que detecta una variable cinetica vertical de estado del elemento amortiguado con relacion al espacio absoluto; un observador, que estima la variable cinetica vertical de estado y una componente no lineal de la fuerza de amortiguacion determinada a traves del grado de apertura del diafragma del amortiguador como entrada de regulacion, en el que el dispositivo para la estimacion de una variable cinetica de estado presenta una primera instalacion de compensacion para determinar una fuerza de resorte de un estabilizador sobre la base de un importe de un desplazamiento relativo del elemento amortiguado con relacion al elemento no amortiguado y para compensar la entrada de regulacion del observador sobre la base de la fuerza de resorte determinada.

Se conoce a partir del documento DE 100 19 763 A1 un dispositivo de regulacion de la fuerza de amortiguacion para

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regular fuerzas de amortiguacion de amortiguadores, que estan dispuestos entre una carroceria de vehiculo y ruedas respectivas de un vehiculo. En este caso, esta previsto un regulador, que calcula para cada una de las ruedas una primera fuerza de amortiguacion teorica, que suprime vibraciones de la carroceria del vehiculo en una direccion de vaiven, sobre la base de un modelo de rueda individual del vehiculo; para cada una de las ruedas se calcula una segunda fuerza de amortiguacion teorica, que suprime vibraciones de la carroceria del vehiculo en una direccion de guinada, sobre la base de un modelo de ruedas delanteras y traseras del vehiculo; se determina una fuerza de amortiguacion teorica definitiva para cada una de las ruedas sobre la base de las primeras y segundas fuerzas de amortiguacion teoricas; y se emite una senal de regulacion, que corresponde a la fuerza de amortiguacion definitiva determinada, de tal manera que una senal de regulacion, que se ejerce desde cada uno de los amortiguadores, se fija sobre la fuerza de amortiguacion teorica definitiva determinada.

Se conocen esencialmente tres sistemas de amortiguacion para vehiculos, en los que en paralelo con una disposicion de resorte entre la rueda y la estructura esta conectado un actuador. Se conocen sistemas de amortiguacion pasivos, semi-activos y activos. En los sistemas de amortiguacion pasivos no esta prevista una modificacion de la fuerza del amortiguador durante la operacion de la marcha. En los sistemas de amortiguacion semi-activos, la fuerza de amortiguacion se puede modificar a traves de una modificacion de una corriente de fluido de aceite utilizando una o varias valvulas. De esta manera, se pueden modificar las propiedades de amortiguacion. Los sistemas de amortiguacion semi-activos trabajan puramente absorbiendo energia. En los sistemas de amortiguacion activos se puede preparar una fuerza de amortiguacion deseada tanto amortiguadora como tambien introductora de energia en cada direccion.

Las irregularidades de la calzada representan en la gama de frecuencia hasta aproximadamente 30 Hz la mas intensiva de las fuentes para el sistema oscilante del automovil. La calzada excita, por una parte, a traves de las irregularidades unos movimientos verticales y, por otra parte, se solicita como su actuacion a traves de oscilaciones de la carga de la rueda. En general, las irregularidades de la calzada aparecen como excitaciones con diferente amplitud y longitud de onda a intervalos irregulares. Se habla de una excitacion estocastica del vehiculo. Para investigar la actuacion de las irregularidades de la calzada sobre el sistema de oscilacion del automovil es necesario un gasto matematico mas considerable, como cuyo resultado se han establecido finalmente representaciones de la densidad de potencia espectral en funcion de la frecuencia del circuito de recorrido.

La invencion tiene el cometido de indicar un procedimiento y un sistema del tipo indicado al principio, por medio de los cuales es posible de una manera sencilla y segura una regulacion del movimiento de una estructura de vehiculo con actuadores (amortiguadores) controlables electronicamente, pudiendo tenerse en cuenta facilmente la actuacion de influencias de interferencia, especialmente a partir de una excitacion de la carretera.

De acuerdo con la invencion, este cometido se soluciona por medio de un procedimiento con las caracteristicas mencionadas en la reivindicacion 1. Puesto que durante el calculo de la al menos una senal de control se tiene en cuenta la influencia de influjos de interferencias externas, especialmente a partir de una excitacion de la carretera, siendo calculadas las variables de estado energeticas en virtud de las influencias de interferencia de la masa movil del vehiculo, y la influencia del movimiento de la estructura del vehiculo se realiza a traves de la consideracion de las variables energeticas de estado, es posible de manera ventajosa tener en cuenta influencias de interferencias externas, especialmente excitaciones de la carretera, sobre el movimiento del vehiculo, especialmente de la estructura del vehiculo, de manera sencilla. A traves de la consideracion de las influencias de interferencia durante la preparacion de las senales de control para los actuadores, es decir, por lo tanto, durante el ajuste de la amortiguacion del movimiento de la estructura del vehiculo, se tienen en cuenta, ademas de los requerimientos de comodidad, tambien los estados de marcha dinamicos del vehiculo, especialmente tambien teniendo en cuenta estados criticos para la seguridad.

En el marco de la presente invencion se hacen indicaciones sobre consideraciones de energia. Por lo tanto, debe explicarse previamente en detalle la definicion de la energia. La energia es una variable fisica de estado y significa en la fisica el trabajo acumulado en el sistema o la capacidad del sistema para prestar trabajo. Una variable de estado es una variable fisica o un parametro en una ecuacion de estado, que depende solo del estado momentaneo del sistema fisico considerado y, por lo tanto, es independiente del recorrido sobre el que se ha alcanzado este estado. Describe una propiedad del sistema en este estado. A este respecto es especialmente interesante el estado energetico en virtud de influencias (externas) de interferencia, como por ejemplo una excitacion de la carretera.

Para el calculo de la energia (o bien de su importe) se miden variables auxiliares, puesto que la energia propiamente dicha no es medible. La energia es, independientemente de su forma de energia, una variable caracteristica para el estado de un sistema, es decir, una variable de estado.

La energia de un sistema mecanica se puede representar siempre como suma de energia cinetica y potencial:

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La energia cinetica se determina a traves del movimiento de un sistema frente a otro sistema y a traves de su masa (m) o bien su momento de inercia (J) y se compone de velocidades de traslacion (v) y/o de velocidades de rotacion/angulares (w):

imagen2

Como energia potencial se designa la energia, que un sistema posee a traves de su posicion en el campo de fuerza, por ejemplo tambien en el campo de gravitacion de la tierra, y se determina a traves de su posicion (s) y su aceleracion (a) o bien la aceleracion terrestre (g):

imagen3

Como trabajo se designa en la fisica una cantidad de energia, que se transmite desde un sistema a otro, siendo realizada la transmision en el sentido clasico a traves de la actuacion de una fuerza a lo largo de un recorrido. Las causas mas importantes para modificaciones de energia son campos de fuerza. De esta manera, por ejemplo, el trabajo de la carrera corresponde a la energia potencial en el campo de gravitacion. El trabajo de aceleracion corresponde a la energia cinetica, que se necesita, por ejemplo, para acelerar un cuerpo desde la velocidad v1 a la velocidad v2.

Por lo tanto, la invencion consiste, en principio, en calcular solo las variables energeticas de estados, que resultan en virtud de la excitacion de interferencia, y estas son tenidas en cuenta en el sistema de regulacion. En lugar de variables de estado relacionadas con la carretera o variables relacionadas exclusivamente con la velocidad relativa del amortiguador, se evaluan variables energeticas de estado para tener en cuenta las influencias de la carretera. Estas ultimas variables de estado mencionadas se puede calcular de manera comparativamente facil, puesto que los sensores necesarios para ello estan disponibles, en general, de todos modos.

A tal fin, esta previsto tener en cuenta tanto estados de energia cinetica como tambien potencial. Esta caracteristica parte del principio de que, en efecto, a una velocidad de cero por ejemplo con respecto a la estructura no existe en si ningun motivo para activar el amortiguador a traves de la instalacion de regulacion. Esta configuracion del caso corresponde al estado en el que la energia cinetica es igualmente cero. Por otra parte, es concebible que en este instante la energia potencial de la estructura sea especialmente alta (la estructura esta, en efecto, en reposo, pero los muelles estan fuertemente bajo tension), de manera que es conveniente ajustar el amortiguador de manera que durante su movimiento disipe mucha energia, cuando loa muelles tratan de poner la estructura en movimiento.

Ademas, esta previsto agrupar el estado de energia potencial y cinetica a traves de una unidad de combinacion en una energia general. De esta manera, se obtienen dos ventajas. Por una parte, el regulador conectado a continuacion recibe una unica senal de entrada que contiene los dos estados de energia. Por otra parte, es posible ponderar los dos estados de energia en su importancia para la amortiguacion del vehiculo, por ejemplo solo sumandolos simplemente o, en cambio, enlazandolos entre si tambien en una relacion determinada para formar una senal general.

En configuracion preferida de la invencion, esta previsto aplicar las variables energeticas de estado establecidas como variables de entrada o variables de salida para reguladores siguientes o, en cambio, tambien a los llamados elementos de decision, que en virtud de criterios de seleccion predeterminados evaluan y procesan las variables de estado alimentadas a ellos.

Para adaptar el sistema de regulacion a los diferentes requerimientos con respecto a la regulacion del movimiento giratorio del vehiculo, esta previsto en otra configuracion preferida de la invencion que se tengan en cuenta estados de energia cinetica y/o potencial de cuerpos individuales. Si se establece, por ejemplo, que la energia total alimentada a la rueda es insignificante, pero la energia asociable a la estructura es muy alta, entonces la fuerza disponible del amortiguador se opondra esencialmente al movimiento de la estructura. Algo diferente sucede cuando se establece al mismo tiempo que tambien la energia absorbida por la rueda es muy alta. En este caso, se trata de mantener la rueda lo mejor posible sobre la carretera, aunque en este caso deba reducirse la comodidad de los pasajeros que se encuentran en la estructura. Por lo tanto, se trata el amortiguador de manera que se opone principalmente al movimiento de la rueda. Ademas, esta previsto con preferencia agrupan los estados energeticos de los cuerpos individuales en una senal general, para poder formar mas facilmente el regulador conectado a continuacion.

En otra configuracion preferida de la invencion esta previsto agrupar los diferentes estados energeticos de los cuerpos individuales del vehiculo como, por ejemplo, rueda, estructura o amortiguadores, para uno o varios reguladores conectados a continuacion en diferente combinacion, de manera que cada uno de estos reguladores conectados a continuacion recibe su propia senal de entrada optimizada. La agrupacion se puede realizar con preferencia a traves de una unidad de combinacion.

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Ademas, en configuracion preferida de la invencion, hay que tener en cuenta otras variables de entrada, como estado de la marcha, actividad del conductor, velocidad de la marcha, comportamiento de la marcha o similares. Con preferencia, estas variables adicionales se utilizan para corregir las variables las variables energeticas de estado. Esta unidad de correccion puede estar dispuesta en este caso en lugar discrecional de la componente de regulacion.

Si los estados energeticos individuales no pueden ser tratados ya de forma separada unos de otros (debido a fuentes de senales correspondientes formadas por sensores), en otra configuracion preferida de la invencion esta previsto que los filtros posibiliten expresiones (de frecuencia) especiales de las variables de entrada de la unidad de calculo de las variables energeticas de estado. Los filtros configurados de forma correspondiente se ocupan de la separacion de los estados energeticos individuales, lo que se puede realizar, en general, a traves de la consideracion de las frecuencias inmanentes en estos estados. Ademas, se prefiere tratar de manera diferente las senales asociables por sus frecuencias propias a la estructura y a la rueda.

En resumen, la invencion se puede describir como sigue. En un vehiculo, como "variable de interferencia externa" especialmente la carretera tiene una influencia muy grande. Esto se debe a que los movimientos armonicos del vehiculo, determinados en virtud de las frecuencias propias, son dominados por las excitaciones forzadas impresas por la carretera. Por lo tanto, para la regulacion efectiva de un vehiculo, la influencia de la carretera es una variable muy importante.

En el estado de la tecnica se analiza la carretera con respecto a sus frecuencias de excitacion y de esta manera se calcula la calidad de una carretera.

El presente principio nuevo parte de que la calidad de la carretera no es primordialmente la variable relevante, sino el estado energetico del sistema, que resulta en virtud de la excitacion de la carretera, y de sus componentes. Es decir, que el estado "exterior" de la carretera repercute de manera diferente en cada tramo y provoca, por lo tanto, un estado energetico o estado "interior" de la carretera.

Esto es relativamente evidente tambien para cualquier conductor normal, cuando circula con un vehiculo de la clase alta sobre una carretera, ya que obtendra una impresion muy diferente de la carretera que cuando circula con un vehiculo de la clase baja.

De esta manera, se tienen en cuenta implicitamente las frecuencias propias del trayecto de regulacion, es decir, del vehiculo con sus cuerpos o masas individuales (como estructura, rueda, amortiguadores). Ademas, tiene lugar automaticamente una adaptacion la modificacion de las masas, por ejemplo en virtud de otros estados de carga o, expresado de otra manera, la variable de estado se adapta por si misma.

Ademas, es ventajoso que se puedan determinar diferentes variables energeticas de estado tambien para los cuerpos o bien masas individuales, como por ejemplo estructura, rueda o amortiguadores. De esta manera, se puede establecer explicitamente que influencia tiene una variable de interferencia como la excitacion de la carretera sobre los diferentes componentes y existe la posibilidad de reaccionar individualmente a las diferentes impresiones.

A traves de la representacion de variables de interferencia en forma de variables de estado es posible tener en cuenta esta influencia sobre el comportamiento de regulacion dependiente del estado. De este modo se suprime la necesidad de la conexion de variables de interferencia o procedimientos similares.

Es especialmente ventajoso tener en cuenta odas las influencias energeticas, formando tanto las energias potenciales como tambien las cineticas y estas son agrupadas en una energia total.

De esta manera se consigue, ademas, una continuidad de las variables energeticas de estado, que solo se puede implementar, por ejemplo, en una simple consideracion de vR, como en procedimientos convencionales, a traves de filtros adicionales, que presentan demoras de tiempo muy grandes.

Es especialmente ventajoso que las variables energeticas de estado encuentran aplicacion para la evaluacion/consideracion del estado en modulos de regulacion siguientes. En este caso, esto se puede realizar en forma de variables de entrada, variables de salida. Ademas, estas variables se pueden utilizar para dispositivos de decision o ponderadores o similares dependientes del estado o, en cambio, se pueden anteponer filtros.

A menudo es conveniente determinar los estados energeticos de cuerpos individuales, por ejemplo de la estructura, de las ruedas o de los amortiguadores y sub-variables energeticas de estado. Por lo demas, se puede realizar una ponderacion dependiente de la frecuencia (por ejemplo, a traves de estructuras de filtros o, en cambio, a traves de la seleccion de las variables de entrada), de manera que se pueden ponderar especialmente zonas de frecuencia interesantes. En vehiculos es ventajoso tener en cuenta especialmente la zona de frecuencia propia de la estructura y de la rueda, puesto que se plantean diferentes requerimientos a los reguladores siguientes, segun las porciones que sean dominantes.

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Para facilitar la aplicacion de los reguladores es ventajoso que las sub-variables energeticas de estado sean agrupadas en una variable.

Ahora existe, ademas, la posibilidad de realizar en la combinacion diferentes impresiones para los modulos de regulador individuales. Por ejemplo, para la dinamica vertical de sentido, con una porcion elevada de la frecuencia de la estructura se requiere una variable de control mayor y con una porcion elevada de la frecuencia de la rueda se puede invertir esta tendencia. En cambio, con dinamica transversal o longitudinal es interesante sobre todo la zona de frecuencia de la rueda. Aqui para una oscilacion optima de la carga de la rueda no debe amortiguarse en exceso ni en defecto. En cambio, en las posiciones finales, tanto las porciones de la rueda como tambien las porciones de la estructura son importantes, puesto que ambas pueden conducir a que se alcancen topes. En el caso de la agrupacion de las variables de control en una variable de salida general del regulador, por ejemplo en el modulo de calculo de la corriente, la variable energetica de estado puede servir para determinar que requerimiento de modulo de regulador se conmuta con que porcion.

En otra configuracion es posible realizar una correccion de las variables de estado sobre otras variables de estado. Por ejemplo, pueden encontrar aplicacion el estado de la marcha (como la velocidad del vehiculo) o la influencia del conductor (por ejemplo, la seleccion de las teclas de Confort o Sport o, en cambio, marcha deportiva o tranquila) u otras variables para modificar de manera correspondiente las variables energeticas de estado. La instalacion de correccion puede estar dispuesta en este caso en la entrada de las senales o en la salida de las senales. Tambien es posible la disposicion delante o detras o la integracion en la combinacion de la energia general. La correccion se puede integrar tambien en el calculo de la energia cinetica y potencial o en la evaluacion del modulo.

Ademas, el cometido se soluciona por medio de un sistema para influir en el movimiento de una estructura de vehiculo de un automovil, controlable o regulable en sus procesos de movimiento con las caracteristicas mencionadas en la reivindicacion 10. Puesto que al regulador de los amortiguadores se asocia al menos un miembro de correccion, por medio del cual se puede calcular el estado energetico de al menos una masa movil del vehiculo, donde la al menos una senal de control tiene en cuenta el estado energetico de la al menos una masa, es posible con ventaja formar el regulador de amortiguadores de forma modular e integrarlo en sistemas existentes en el vehiculo, por ejemplo en un aparato de control, de manera sencilla y tener en cuenta de manera sencilla variables de interferencia, especialmente de excitaciones de la carretera.

Otras configuraciones ventajosas resultan a partir de las restantes caracteristicas mencionadas en las reivindicaciones dependientes.

A continuacion se explica la invencion en ejemplos de realizacion con la ayuda de los dibujos correspondientes.

La figura 1 muestra esquematicamente un automovil con una regulacion de amortiguadores.

La figura 2 muestra un esbozo de principio de un automovil con velocidades verticales de la estructura angular.

La figura 3 muestra un esbozo de principio de un automovil con velocidades verticales de la estructura modular.

La figura 4 muestra un esbozo de principio de un automovil con sensores dispuestos en el sistema de amortiguadores y las velocidades resultantes de la rueda, la estructura y de los amortiguadores.

La figura 5 muestra una estructura general de los modulos funcionales de una regulacion de amortiguadores.

La figura 6 muestra un diagrama de bloques de un circuito de regulacion estandar.

La figura 7 muestra un diagrama de bloques de un circuito de regulacion ampliado.

La figura 8 muestra una regulacion con una correccion de la variable de entrada sobre el estado energetico de la carretera.

La figura 9 muestra la regulacion con una correccion de la variable de salida sobre el estado energetico de la carretera.

La figura 10 muestra una correccion de las variables de entrada del filtro sobre el estado energetico de la carretera.

La figura 11 muestra un procedimiento de decision sobre el estado energetico de la carretera para la seleccion de la variable de salida adecuada del regulador.

La figura 12 muestra un calculo general de la variable energetica de estado incluida la unidad de evaluacion de variables de estado para el modulo regulador.

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La figura 13 muestra un ciclo de calculo ejemplar para determinar la variable de estado eges_xx para el modulo xx, y

La figura 14 muestra un ciclo de calculo ejemplar para determinar la variable de estado eges con una correccion adicional de las variables de entrada sobre el estado de marcha, actividad del conductor y modo/tipo de marcha.

La figura 1 muestra esquematicamente en una vista en planta superior un automovil designado, en general, con 10. La estructura y la funcion de automoviles se conocen en general, de manera que no se describen en detalle en el marco de la presente descripcion.

El automovil 10 posee cuatro ruedas 12, 14, 16 y 18. Las ruedas 12, 14, 16 y 18 estan fijadas sobre una suspension de rueda conocida en una estructura 20 del automovil 10. Por estructura 20 se entiende en el marco de la invencion, en general, la carroceria del vehiculo con la celula de pasajeros. Entre las ruedas 12, 14, 16 y 18, por una parte, y la estructura 20 esta dispuesto, respectivamente, un amortiguador 22, 24, 26 o bien 28. Los amortiguadores 22, 24, 26 y 28 estan dispuestos paralelos a muelles no representados. Los amortiguadores 22, 24, 26 y 28 estan configurados, por ejemplo, como amortiguadores semi-activos, es decir, que a traves de la aplicacion de una senal de control en un medio de ajuste de los amortiguadores se puede variar la fuerza del amortiguador. El medio de ajuste esta configurado normalmente como valvula electromagnetica, de manera que la senal de ajuste es una corriente de control para la valvula.

A cada rueda o bien a cada amortiguador esta asociado un sensor de recorrido 30, 32, 34 o bien 36. Los sensores de recorrido estan configurados como sensores de recorrido relativo, es decir, que estos miden una modificacion de la distancia de la estructura 20 desde la rueda 12, 14, 16 o bien 18 respectiva. Tipicamente, aqui se emplean los llamados sensores de recorrido del angulo de giro, cuya estructura y funcion se conocen en general.

La estructura 20 comprende, ademas, tres sensores de aceleracion vertical 38, 40 y 42 dispuestos en puntos definidos. Estos sensores de aceleracion vertical 38, 40 y 42 estan dispuestos fijamente en la estructura 20 y miden la aceleracion vertical de la estructura en la zona de las ruedas 12, 14 o bien 18. En la zona de la rueda trasera izquierda 16 se puede determinar por calculo la aceleracion a partir de los otros tres sensores de aceleracion, de manera que aqui se puede prescindir de la disposicion de un sensor de aceleracion propio.

La disposicion de los sensores es aqui solo ejemplar. Tambien se pueden emplear otras disposiciones de sensor, por ejemplo un sensor de aceleracion vertical de la estructura y dos sensores del angulo de giro o similar.

El automovil 10 comprende, ademas, un aparato de control 44, que esta conectado a traves de lineas de senales o bien de control con los medios de ajuste de los amortiguadores 22, 24, 26 y 28, los sensores de recorrido 30, 32, 34 y 36 y los sensores de aceleracion 38, 40 y 42.

El aparato de control 44 asume la regulacion de los amortiguadores que se explica todavia en detalle a continuacion. Ademas, el aparato de control 44 puede asumir evidentemente tambien otras funciones que no se consideran aqui dentro del automovil 10. El automovil 10 comprende, ademas, un medio de conmutacion 46, por ejemplo una tecla, una rueda giratoria o similar, por medio de las cuales se puede seleccionar por un conductor del vehiculo una demanda de movimiento de la estructura 20. Aqui se puede seleccionar, por ejemplo, entre la demanda "Confort", la demanda "Sport" y la demanda "Base". La seleccion es posible o bien de forma escalonada entre los tres modos o sin escalonamiento con modos intermedios correspondientes.

El medio de conmutacion 46 esta conectado igualmente con el aparato de control 44.

La figura 2 muestra un esbozo de principio del automovil 10, en el que se indica aqui la estructura 20 como superficie plana. En las esquinas de la estructura 20 estan dispuestas, respectivamente, las ruedas 12, 14, 16 y 18 sobre una combinacion de muelle-amortiguador de manera conocida en si. La combinacion de muelle-amortiguador esta constituida por los amortiguadores 22, 24, 26 y 28 y por muelles 48, 50, 52 y 54 conectados en paralelo, respectivamente. En las esquinas de la estructura 20 estan dispuestos sensores de aceleracion 38, 40 o bien 42 representados en la figura 1, por medio de los cuales se puede determinar la velocidad vertical en las esquinas de la estructura 20. En este caso se trata de las velocidades vA_vl (velocidad en la estructura delantera izquierda), vA_vr (velocidad en la estructura delantera derecha), vA_hl (velocidad en la estructura trasera izquierda) y vA_hr (velocidad en la estructura trasera derecha). La velocidad se puede calcular a partir de las aceleraciones medidas por medio de los sensores de aceleracion a traves de integracion.

La figura 3 muestra de nuevo un esbozo de principio del automovil 10, en el que las partes iguales que en las figuras anteriores estan provistas con los mismos signos de referenda y no se explican otra vez. En un centro de gravedad 56 se ilustran los movimientos modales de la estructura 20. Estos son, por una parte, una carrera 58 en direccion vertical (direccion-z), un a guinada 61, es decir, un movimiento giratorio alrededor de un eje transversal que se encuentra en el eje-y, y una oscilacion 63, es decir, un movimiento giratorio alrededor de un eje longitudinal que se encuentra en el eje-x del automovil 10.

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La figura 4 muestra otro esbozo de principio del automovil 10, en el que aqui, como complemento de la representacion en la figura 2, se representan otras senales. Adicionalmente se representan aqui las velocidades de los amortiguadores vD, siendo vD_vl la velocidad para el amortiguador 22 (delantero izquierdo), vD_vr la velocidad para el amortiguador 24 (delantero derecho) vD_hl la velocidad para el amortiguador 26 (trasero izquierdo) y vD_hr la velocidad para el amortiguador 28 (trasero derecho). Las velocidades de los amortiguadores se pueden calcular a traves de una diferencia de las senales de los sensores de recorrido 30, 32, 34 o bien 36 (figura 1). En la figura 4 se indican, ademas, las velocidades de las ruedas vR. Aqui la velocidad vR_vl representa la rueda 12 (delantera izquierda), vR_vr la rueda 14 (delantera derecha), vR_hl a rueda 16 (trasera izquierda) y vR_hr la rueda 18 (trasera derecha). Las velocidades vR se pueden calcular, por ejemplo, a traves de sensores de aceleracion de la rueda.

Puesto que tanto las velocidades de la estructura (vA), las velocidades de los amortiguadores vD y las velocidades de las ruedas vR poseen todas el mismo vector de direccion (en direccion Z), existe la relacion vD = vA - vR. De esta manera, no tienen que estar presentes todas las variables en forma de senales de medicion, sino que se pueden calcular a partir de las otras variables de medicion.

Con la ayuda de las explicaciones anteriores se muestra claramente que para una regulacion efectiva del ciclo del movimiento de la estructura es importante la preparacion de una corriente de ajuste para el medio de control de los amortiguadores. A continuacion se describe en detalle la preparacion de una corriente de ajuste teniendo en cuenta la aplicacion de las soluciones segun la invencion.

La figura 5 muestra en un diagrama de bloques una estructura global de los modulos funcionales para la regulacion de los amortiguadores segun la invencion. Los modulos individuales se representan encapsulados por razones de claridad y compresion. Toda la estructura esta constituida con ventaja jerarquicamente sobre varios planos. Los modulos funcionales estan integrados en un regulador de amortiguadores, con preferencia en el aparato de control 44 (figura 1). La regulacion de los amortiguadores comprende un modulo de entrada de senales 60, un modulo funcional auxiliar 62, un modulo regulador 64, un modulo de evaluacion 66 y un modulo de salida de senales 68. En el modulo de entrada de senales 60 se inscriben las senales de los sensores de recorrido 30, 32, 34 o bien 36 y de los sensores de aceleracion 38, 40 y 42 asi como otras senales disponibles a traves a traves del Bus-CAN del automovil. El modulo funcional 62 comprende un modulo de interfaz hombre-maquina 70, un modulo de filtro 72 y un modulo de reconocimiento de la carga 74.

El modulo de regulacion 64 comprende un modulo de reconocimiento de la carretera 76, un modulo de amortiguacion de las posiciones finales 78, un modulo dinamico transversal 80, un modulo dinamico longitudinal 82 asi como un modulo dinamico vertical 84. El modulo logico de valuacion 66 comprende un modulo de calculo de la corriente 86. Los modulos de regulacion 76, 78, 80, 82 y 84 generan con ventaja una corriente, o una variable, que es proporcional a la corriente. En el modulo de calculo de la corriente 86 tiene lugar el calculo de la corriente de todas las variables de salida del regulador para variables de control para los amortiguadores 22, 24, 26 o bien 28. A traves del modulo de salida de la senal 68 se proporcionan estas corrientes de ajuste a los amortiguadores. Tanto el modulo de entrada de la senal 60 como tambien el modulo de salida de la senal 68 pueden recibir o bien emitir opcionalmente evidentemente tambien otras senales, segun el equipamiento del automovil respectivo.

En la figura 6 se representa un circuito de regulacion estandar. Este esta constituido por un recorrido 90, un regulador 92 y un reacoplamiento negativo de la variable de regulacion, es decir, del valor real sobre el regulador 92. La diferencia de regulacion se calcula a partir de la diferencia entre el valor teorico (variable de guia) y la variable de regulacion. La variable de ajuste actua sobre el recorrido 90 y, por lo tanto, sobre la variable de regulacion. La variable de interferencia provoca una modificacion normalmente no deseada de la variable de regulacion, que debe compensarse. La variable de entrada del regulador 92 es la diferencia del valor real medido de la variable de regulacion y el valor teorico. El valor teorico debe reproducirse por el valor real medido. Puesto que el valor real se puede modificar a traves del valor real medido, el valor real debe seguir el valor teorico. Una desviacion del valor real, establecida en un comparador 94, respecto del valor teorico, la llamada diferencia de regulacion, sirve como variable de entrada para el regulador 92. A traves del regulador 92 se establece como reacciona el sistema de regulacion a las desviacion es establecidas, por ejemplo de forma rapida, inerte, proporcional, integradora o similar. Como variable de partida del regulador 92 resulta una variable de ajuste, que influye sobre el recorrido de regulacion 90. La regulacion sirve principalmente para la eliminacion de variables de interferencia, para corregirlas.

En la figura 7 se representa una representacion mas detallada del circuito de regulacion segun la figura 15. Es un circuito de regulacion ampliado con los elementos adicionales miembro de ajuste 96 y miembro de medicion 98. En el ejemplo de la regulacion de amortiguadores segun la invencion, la instalacion de ajuste o bien el miembro de ajuste 96 estan compuestos por un componente electronico y un componente electro-hidraulico. El componente electronico corresponde al regulador de la corriente en el aparato de control 44, mientras que el componente electro- hidraulico corresponde a la valvula controlable electricamente de los amortiguadores 22, 24, 26 o bien 28. Sin embargo, en las explicaciones siguientes, estos no se consideran en detalle. Estos se suponen como ideales o bien se omite su influencia. De esta manera idealizada, la salida del regulador, que suministra la variable de control, coincide con la variable de ajuste o al menos es proporcional a esta. El regulador 92 segun la figura 15 esta dividido

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

en este caso en el regulador 92 propiamente dicho y el miembro de ajuste 96. El regulador 92 sirve para determinar una variable, con la que debe reaccionarse a una diferencia de regulacion establecida a traves del comparador 94 sobre el miembro de ajuste 96. El miembro de ajuste 96 suministra la energia necesaria en la forma fisica adecuada para actuar sobre el proceso o bien el recorrido de regulacion. En el miembro de medicion 98 se mide el valor real. La variable de interferencia puede basarse en una regulacion del movimiento de la estructura del vehiculo 20 en irregularidades de la calzada, en fuerzas que actuan lateralmente, como por ejemplo viento o similar, o influencias similares.

Las figuras 8 y 9 muestran que el estado energetico establecido de la carretera e_str puede actuar tanto sobre la variable de entrada como tambien sobre la variable de salida de un regulador 92. En la figura 8, una instalacion de correccion 100 es impulsada por una senal que corresponde al estado energetico de la carretera e_str, de manera que la senal de entrada u se transforma en una senal de salida u* modificada, que actua sobre la entrada del regulador 92 y, por lo tanto, influye sobre su senal de salida y.

En la figura 9, la senal de entrada u conduce en el regulador 92 a su senal de salida-y, que se modifica entonces en la instalacion de correccion 100 en funcion de una senal, que corresponde al estado energetico de la carretera e_str, en la senal y*.

La figura 10 corresponde en gran medida a la figura 8, solo que delante del regulador 92 no representado aqui esta conectado todavia un filtro 102, que esta en condiciones de procesar la senal de salida u* de la instalacion de correccion 100. En el filtro 102 se conecta entonces el regulador 92, cuya senal de salida se forma por la senal de salida del filtro 102.

En la figura 11 se representa que un dispositivo redecision 104 combina o selecciona en funcion de una senal e_str, que corresponde al estado energetico de la carretera, las dos senales de salida y1, y2 de dos reguladores 106, 108 de manera adecuada. En este caso, se puede preferir, por ejemplo, la regulacion del movimiento de la rueda (regulador 106) a la regulacion del movimiento de la estructura (regulador 108), cuando se ofrece esto como consecuencia de la senal e_str.

En la figura 12 se esboza como se pueden calcular las diferentes variables de la energia y se pueden combinar entre si. En virtud de la velocidad v de uno de los cuerpos a regular de un vehiculo (por ejemplo, rueda, amortiguador, estructura) se puede determinar, segun una regla descrita mas arriba y el conocimiento de una senal m, que corresponde a la masa del cuerpo respectivo, la energia cinetica en una calculadora 110. En cambio, una calculadora 112 calcula a partir del recorrido (del muelle) s desviado y de la aceleracion opuesta al cuerpo, o bien la aceleracion terrestre a y la masa m de este cuerpo, su energia potencial actual. Las senales ekin y epot, que corresponden a las dos formas de energia, son combinadas en una unidad de combinacion 114 de manera adecuada entre si en una senal general eges, que se puede evaluar en un modulo de evaluacion 116, donde el modulo de evaluacion 116 emite entonces una senal de salida eModul. La unidad de combinacion 114 tiene la posibilidad de evaluar las dos senales ekin y epot de una manera adecuada y de combinarlas convenientemente entre si.

El procedimiento esbozado en la figura 12 se aplica en la figura 13 sobre dos cuerpos diferentes del vehiculo, por ejemplo la estructura A y el amortiguador D. En este caso, a partir de las senales vA, sA, aA o bien vD, sD, aD se calcula en las calculadoras 110, 112, respectivamente, la senal que corresponde a la energia potencial o bien cinetica del cuerpo respectivo y se manera similar a la figura 12 la suministra a una unidad de combinacion 118 o bien 120. Las unidades de combinacion 118, 120 combinan de manera adecuada las dos senales de entrada ekin_A, epot_A o bien ekin_R, epot_R (siendo R para rueda) que se aplican en sus entradas, para formar las senales de salida combinadas eges_A, eges_R, que se pueden evaluar entonces en una evaluacion 122 segun los reguladores conectados a continuacion. La evaluacion 122 se realiza en este caso desde diferentes puntos de vista, por ejemplo con respecto a la dinamica longitudinal LD, dinamica transversal QD, dinamica vertical VD, posiciones finales EL, calculo de la corriente IB, filtros FT.

Delante de las calculadores 110, 112 estan conectados dos filtros 124, 126, que preparan en caso necesario las senales de entrada que se encuentran en sus entradas, tal vez en el caso de que las senales asociadas a la estructura A o al amortiguador D deban ser desplazadas a traves de filtro de frecuencia. Pero tales filtros no son necesarios cuando los sensores que sirven como fuente para todas las senales de entrada estan asociados directamente a los cuerpos respectivos, es decir, por ejemplo, a la estructura y el amortiguador y, por consiguiente, no es necesaria una separacion a traves de filtracion. Por lo demas, la estructura segun la figura 13 es similar a la estructura segun la figura 12.

En la figura 14 se representa un complemento de la figura 12 o bien 13 en forma de un miembro de correccion 128. De esta manera, se realiza una influencia de variables de estado adicionales como, por ejemplo, estado de la marcha ‘Marcha’ (dinamica longitudinal, transversal), actividad del conductor Actividad (acelerador, freno, direccion) asi como modo/tipo de marcha Modo (deportivo/comodo).

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Por lo tanto, la invencion se refiere a un procedimiento o componentes del sistema de regulacion, en el que se calculan variables energeticas de estado, que resultan en virtud de la excitacion de interferencia.

Lista de signos de referencia

10 Automovil

12 Rueda

14 Rueda

16 Rueda

18 Rueda

20 Estructura

22 Amortiguador

24 Amortiguador

26 Amortiguador

28 Amortiguador

30 Sensor de recorrido

32 Sensor de recorrido

34 Sensor de recorrido

36 Sensor de recorrido

38 Sensores de aceleracion

40 Sensores de aceleracion

42 Sensores de aceleracion

44 Aparato de control

46 Aparato de control

48 Muelle

50 Muelle

52 Muelle

54 Muelle

56 Curva caracteristica

58 Carrera

60 Modulo de entrada de senales

61 Guinada

62 Modulo funcional auxiliar

63 Oscilacion

64 Modulo regulador

66 Modulo de salida de senales

68 Modulo de salida de senales

70 Modulo interfaz hombre-maquina

72 Modulo de filtro

74 Modulo identificador de carga

76 Modulo identificador de carga

78 Modulo amortiguador de posiciones extremas

80 Modulo de dinamica transversal

82 Modulo de dinamica longitudinal

84 Modulo de dinamica vertical

86 Modulo de calculo de corriente

90 Recorrido

92 Regulador

94 Comparador

96 Miembro de ajuste

98 Miembro de medicion

100 Instalacion de correccion

102 Filtro

104 Elemento de decision

106 Regulador

108 Regulador

110 Calculadora

112 Calculadora

114 Unidad de combinacion

116 Modulo de evaluacion

118 Unidad de combinacion

120 Unidad de combinacion

122 Evaluacion

124 Filtro A

126 Filtro_R

128 Miembro de correccion

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

REIVINDICACIONES

1. - Procedimiento para generar senales para influir en el movimiento de una estructura de vehiculo (20), controlable o regulable en sus procesos de movimiento, de un automovil (10), en el que el movimiento de la estructura de vehiculo (20) se calcula por sensor, las senales de sensor correspondientes a los valores de sensor calculados son alimentados a un regulador de amortiguacion y el regulador de amortiguadores suministra al menos una senal de control para activar amortiguadores semi-activos o activos, por medio de los cuales se puede influir en el movimiento de la estructura de vehiculo (20), en el que durante el calculo de la al menos una senal de control se tiene en cuenta la influencia de influjos externos de interferencia, especialmente de una excitacion de la carretera, en el que en virtud de las influencias de interferencia se calculan variables energeticas de estado de las masas moviles del vehiculo (10), y la influencia del movimiento de la estructura del vehiculo (20) se realiza teniendo en cuenta las variables energeticas de estado, caracterizado por que durante el calculo de las variables energeticas de estado de las masas moviles del vehiculo (10) se tienen en cuenta estados de energia cinetica y potencial, en el que los estados de energia cinetica y potencial se agrupan a traves de una unidad de combinacion (114) en una energia general.
2. - Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las variables energeticas de estado son utilizadas como variables de entrada y/o variables de salida y/o variables de decision para regulaciones siguientes.
3. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se calculan los estados energeticos para cuerpos individuales, siendo los cuerpos la estructura del vehiculo (20), las ruedas (12, 14, 16, 18) y los amortiguadores (22, 24, 26, 28).
4. - Procedimiento segun la reivindicacion 3, caracterizado por que los estados energeticos de los cuerpos individuales se agrupan en un estado general.
5. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los estados energeticos de los cuerpos individuales para uno o varios reguladores conectados a continuacion se agrupan en combinacion igual o diferente.
6. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como otras variables de entrada se utilizan el estado de la marcha, actividad del conductor, velocidad de la marcha y/o comportamiento de la marcha.
7. - Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que estas otras variables de entrada sirven como correccion para las variables energeticas de estado resultantes y/o para la agrupacion de la variables energeticas de estado.
8. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los filtros posibilitan impresiones (de frecuencia) especiales de las variables de entrada de la unidad de calculo de las variables energeticas de estado.
9. - Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que se realizan impresiones especiales para la frecuencia propia de la estructura del vehiculo y/o la frecuencia propia de la rueda.
10. - Sistema para influir en el movimiento de una estructura de vehiculo (20), controlable o regulable en sus procesos de movimiento, de un automovil (10), con sensores, que detectan el movimiento de la estructura de vehiculo (20), con amortiguadores semi-activos o activos controlables o regulables, que estan dispuestos entre la estructura del vehiculo (20) y las ruedas del vehiculo (12, 14, 16, 18), con un regulador de amortiguadores, por medio del cual se procesan las senales de sensor y se acondiciona al menos una senal de activacion para los amortiguadores (22, 24, 26, 28), en el que al excitador de amortiguador esta asociado al menos un miembro de correccion, por medio del cual se puede calcular el estado energetico de al menos una masa movil del vehiculo, en el que la al menos una senal de control tiene en cuenta el estado energetico de la al menos una masa, caracterizado por que el sistema esta configurado de tal manera que durante el calculo del estado energetico de la al menos una masa movil del vehiculo (10) se tienen en cuenta estados de energia cinetica y potencial, en el que los estados de energia cinetica y potencial se agrupan a traves de una unidad de combinacion (114) en una energia general.
11. Vehiculo, especialmente automovil, con un sistema para influir en el movimiento de una estructura de vehiculo controlable o regulable en sus procesos de movimiento segun la reivindicacion 10.