ES2212010T3 - Procedimiento para la simulacion basada en modelo de la temperataura del refrigerante en un vehiculo. - Google Patents
Procedimiento para la simulacion basada en modelo de la temperataura del refrigerante en un vehiculo.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA LA REPRODUCCION CON AYUDA DE MODELOS DE LA TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE EN UN VEHICULO. HABITUALMENTE SE UTILIZAN DOS SENSORES DE TEMPERATURA PARA DETERMINAR LA TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE, ESTANDO PREVISTO UNO DE ELLOS SOLO PARA REALIZAR LA DETERMINACION DE LA TEMPERATURA EN EL CASO DE UN MOTOR DESCONECTADO. UN SENSOR ADICIONAL DE ESTE TIPO ES COSTOSO Y DEBE EVITARSE. ESTA MISION ES RESUELTA MEDIANTE LAS CARACTERISTICAS INDICADAS EN LA REIVINDICACION 1. CONFORME A ELLO, ESTO PUEDE PRODUCIRSE POR MEDIO DE QUE LA TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE SE DETECTE EN EL MOMENTO DE LA DESCONEXION DEL MOTOR DE IMPULSION Y SE CALCULE DE FORMA CONTINUA UNA TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE ACTUAL, INTRODUCIENDO UNOS DATOS ESPECIFICOS DEL VEHICULO, EN BASE A UN MODELO DE TEMPERATURA. COMO ALTERNATIVA ES POSIBLE CALCULAR LA TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE NO DE FORMA CONTINUA, SINO EN UN MOMENTO A PARTIR DEL CUAL UNA TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE DETERMINADA TEORICAMENTE DESCIENDE POR DEBAJO DE UN VALOR LIMITE DETERMINADO.
Description
Procedimiento para la simulación basada en modelo
de la temperatura del refrigerante en un vehículo.
La invención concierne a un procedimiento para la
simulación basada en modelo de la temperatura del refrigerante en
un vehículo.
En los vehículos convencionales tiene que ser
conocida la temperatura del refrigerante, por ejemplo para el
funcionamiento del motor, la instalación de climatización o de
calefacción o bien la medición de la temperatura exterior. A este
fin, se capta la temperatura del refrigerante por medio de al menos
un sensor.
En los vehículos más modernos un sensor envía su
señal a aparatos de mando individuales de un vehículo automóvil a
través de un bus de datos. Sin embargo, este bus de datos se hace
funcionar frecuentemente sólo a partir de borne 15 "conectado"
(esto corresponde a encendido "conectado". Sin embargo, ya
antes de borne 15 "conectado" tiene que ser conocida la
temperatura del refrigerante para el funcionamiento de equipos del
vehículo o para determinar otras magnitudes (por ejemplo, de la
instalación de climatización y de calefacción o de la temperatura
exterior). Por este motivo, se prevé convencionalmente un segundo
sensor cuya señal emite ya antes de borne 15 "conectado" (es
decir, antes de la conexión del encendido) una señal correspondiente
a la temperatura del refrigerante. Sobre la base de esta señal se
pueden hacer funcionar después los aparatos correspondientes, por
ejemplo la instalación de climatización y los aparatos de
calefacción.
Son desventajosos aquí los costes adicionales
originados por el empleo de un segundo sensor.
El cometido de la invención consiste en evitar,
por motivos de costes y de espacio, sensores superfluos para captar
la temperatura del refrigerante.
Este problema se resuelve con el procedimiento
indicado en la reivindicación 1 y en la reivindicación 6.
Con arreglo a procedimientos según la
reivindicación 1, se capta la temperatura del refrigerante en el
momento en que se para el motor de accionamiento. Partiendo de este
valor, se efectúa después un cálculo ininterrumpido de la
temperatura actual de refrigerante con incorporación de datos
específicos del vehículo, con ayuda de un modelo de temperatura.
Tales datos específicos del vehículo pueden ser,
por ejemplo, la resistencia a la transmisión del calor de un motor
a un sensor de temperatura virtual, la resistencia a la transmisión
del calor de tal sensor de temperatura virtual al ambiente
exterior, una resistencia a la transmisión del calor entre el motor
y el ambiente exterior y capacidades caloríficas correspondientes
es decir, la capacidad calorífica del motor o del sistema del motor
y/o de sensores de temperatura correspondientes).
Para muchos fines es suficiente ya una
consideración aproximada - por ejemplo, lineal - de las
correspondientes resistencias a la transmisión del calor o
capacidades caloríficas. Una función de transmisión lineal podría
materializarse en un modelo de primer orden. Sin embargo, si deben
tenerse en cuenta también otras influencias, como, por ejemplo,
viento, influencias ambientales, locales, etc., se podrían tener en
cuenta preferiblemente órdenes superiores en los modelos (funciones
de transmisión), es decir, resistencias a la transmisión del
calor/capacidades caloríficas no lineales.
Preferiblemente, los valores de resistencia a la
transmisión del calor y/o capacidad calorífica se calculan por vía
experimental.
Convencionalmente, en los vehículos se ajusta la
captación de la temperatura exterior después de parar el motor y se
congela el valor en el valor últimamente captado. Sin embargo, esto
se efectúa únicamente cuando se modifica hacia arriba el valor de
la temperatura. En caso de que se produzca una variación del valor
de la temperatura exterior hacia abajo, no se efectúa ninguna
congelación. Esto tiene su sentido más profundo en que, por ejemplo,
una regulación de la calefacción se efectúa de manera
correspondiente a la diferencia entre la temperatura exterior y la
temperatura del refrigerante, y la temperatura del refrigerante
aumenta a corto plazo a consecuencia de un proceso de calentamiento
posterior, especialmente después de parar el motor. Si la
temperatura del refrigerante cae entonces por debajo de un valor
límite prefijado después de un tiempo determinado, se anula
nuevamente el bloqueo para captar la temperatura exterior y se
indica su valor de manera correspondiente.
En el procedimiento según la reivindicación 6 se
calcula alternativamente el momento a partir del cual una
temperatura teóricamente determinada del refrigerante queda por
debajo de un valor límite prefijado. Esto se efectúa teniendo en
cuenta datos específicos del vehículo y ayudándose de un modelo de
temperatura. A partir del momento en que se rebasa por abajo el
valor límite teóricamente calculado se puede volver a liberar
entonces un bloqueo, tal como se ha mencionado ya
anteriormente.
El momento puede calcularse preferiblemente
leyéndolo en una tabla en la que condiciones de funcionamiento y/o
ambientales determinadas, así como condiciones específicas del
vehículo están asociadas a los momentos correspondientes.
Asimismo, en tales tablas podrían estar almacenadas también
constantes de tiempo estimadas en función del ambiente y del tipo de
vehículo.
Otra posibilidad consiste también en calcular el
momento incorporando condiciones de funcionamiento, condiciones
ambientales y/o condiciones específicas del vehículo. Este cálculo
es posible por aproximación, por ejemplo con la fórmula indicada en
la reivindicación 9.
Se explica seguidamente la invención con más
detalle haciendo referencia a un único dibujo (aludiendo también a
otras ventajas y características). En el dibujo se ha representado
un modelo de transmisión de calor en forma fuertemente
esquematizada.
Se han representado en el dibujo tres líneas
superpuestas que pretenden representar niveles de calor diferentes;
concretamente, la línea designada con el número de referencia 10
representa el calor de combustión del motor, la línea designada con
el número de referencia 12, la temperatura exterior y la línea
designada con el número de referencia 14, la temperatura de
referencia.
Con el número de referencia 16 se ha representado
a la manera de un esquema de circuito eléctrico una resistencia a
la transmisión del calor entre el motor y el circuito del
refrigerante. Se ha simulado una resistencia térmica variable 18
para la transmisión de calor desde el sistema del motor hacia
fuera.
En paralelo con esta última está conectada -
también a la manera de un esquema de circuito eléctrico - una
capacidad calorífica 20 del motor, la cual comprende la capacidad
de acumulación de calor del bloque del motor, con circuito de
refrigerante y equipo acompañante semejante.
En conjunto, se forma así con la zona 22
encerrada dentro de un círculo un modelo de temperatura con el cual
se puede simular una transmisión de calor de diferentes partes del
vehículo a otras partes de éste o al ambiente exterior y se puede
determinar el comportamiento de la temperatura para zonas
individuales del vehículo.
En particular, se pueden simular en forma de
modelo, incorporando los datos específicos del vehículo
representados en la figura mostrada por medio de las
correspondientes resistencias a la transmisión del calor y
capacidades caloríficas, la temperatura del refrigerante después
de desconectar el motor de un vehículo.
Se puede sustituir aquí un sensor adicional que
va dispuesto convencionalmente junto a otro sensor de la
temperatura del refrigerante previsto para el funcionamiento de
marcha del vehículo.
Hasta ahora, se han utilizado dos sensores debido
a que un primer sensor está unido con un sistema de bus de datos de
un vehículo automóvil que puede transmitir sus datos a equipos
correspondientes del vehículo automóvil únicamente a partir de una
señal "encendido conectado" (borne 15 activo).
Para poder recurrir ya ahora a la temperatura del
refrigerante antes de la conexión del encendido del vehículo
automóvil, se ha empleado hasta ahora un segundo sensor que, aparte
de por motivos de costes, repercute también negativamente en el
espacio del recinto del motor.
La temperatura del refrigerante se necesita ya
antes de la conexión del encendido, dado que, por ejemplo debido a
la diferencia entre la temperatura del refrigerante y la
temperatura exterior, se calcula una amortiguación con la cual un
indicador sigue a la señal de la temperatura y reproduce la
temperatura exterior o la temperatura del refrigerante.
Se explica seguidamente a título de ejemplo una
amortiguación posible para el indicador de la temperatura
exterior:
Si el vehículo está parado, la diferencia entre
la temperatura exterior y la temperatura del refrigerante es
solamente pequeña y se emplea entonces una amortiguación de
aproximadamente 1 hora. Por el contrario, si la diferencia entre la
temperatura exterior y la temperatura del refrigerante es grande
cuando esté parado el vehículo, se emplea un valor de
amortiguación de aproximadamente 11000 horas.
En el procedimiento indicado se sustituye ahora
el sensor activo antes de la conexión del encendido por un sistema
basado en modelo para captar la temperatura del refrigerante.
En un primer paso se describe aquí el
comportamiento térmico del sistema de medida con un modelo
sustitutivo, tal como se ha representado en el dibujo. Este deberá
describir exactamente los fallos sistemáticos originados por el
calentamiento del sensor con el calor del motor.
El comportamiento de refrigeración del motor
puede ser aproximado por medio de una función de transmisión lineal
de primer orden. Se trata aquí solamente de una aproximación para
una situación estándar, ya que no se tienen en cuenta las
influencias exteriores, como viento, ambiente, locales, etc. Para
tener en cuenta tales influencias se pueden emplear posiblemente
funciones de transmisión de orden superior (resistencias
térmicas/capacidades caloríficas no lineales).
En el presente caso, es necesaria solamente una
valoración cualitativa de la diferencia de temperatura entre la
temperatura del refrigerante y la temperatura exterior. Por tanto,
es suficiente esta aproximación.
En la práctica, se ha establecido con ayuda de
ocho ensayos de refrigeración una tabla en la que pueden apreciarse
constantes de tiempo para diferentes condiciones del vehículo y del
ambiente.
El tiempo t_{w} que tiene que esperarse para
alcanzar esta diferencia de temperatura puede calcularse a partir
del tiempo de refrigeración estándar T y la diferencia de
temperatura \DeltaT reinante al comienzo del ensayo estándar según
la fórmula
t_{w} = -T \
ln(10/\Delta
T)
Esto da como resultado el tiempo t_{w} a partir
del cual una temperatura teóricamente calculada del refrigerante
rebasa por abajo un valor límite prefijado.
Como alternativa de esto, se puede aplicar
también, naturalmente, una tabla que, con ayuda de los parámetros
del ambiente y/o de los parámetros específicos del vehículo,
indique el momento a partir del cual la temperatura del
refrigerante rebasa por abajo un valor límite determinado.
Por último, se puede elegir también como
alternativa la vía de calcular continuamente la temperatura del
refrigerante con ayuda de los valores de resistencia a la
transmisión del calor y/o los valores de capacidad calorífica
prefijados según el modelo indicado en el dibujo. La ventaja del
último procedimiento consiste en que se presentaría entonces la
temperatura de refrigerante en cualquier momento (también con motor
desconectado), mientras que en los dos primeros procedimientos
únicamente se indicaría un momento en el que una temperatura
teóricamente calculada del refrigerante rebasa por abajo un valor
límite predeterminado.
Sin embargo, todos los procedimientos antes
citados tienen la ventaja de que puede prescindirse de un sensor,
lo que repercute positivamente tanto en los costes como en la
oferta de espacio en el motor.
Claims (9)
1. Procedimiento para la simulación basada en
modelo de la temperatura del refrigerante en un vehículo, que
comprende los pasos siguientes:
- captar la temperatura del refrigerante en el
momento en que se para el motor de accionamiento,
- partiendo de esta temperatura captada del
refrigerante, calcular ininterrumpidamente la temperatura actual
del refrigerante en un momento posterior después de parar el motor
de accionamiento con incorporación de datos específicos del
vehículo y con ayuda de un modelo de temperatura.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque como datos específicos del vehículo se
tienen en cuenta al menos la resistencia a la transmisión del calor
del motor a un sensor de temperatura virtual, la resistencia a la
transmisión del calor del sensor de temperatura virtual al ambiente
exterior, la resistencia a la transmisión del calor entre el motor y
el ambiente exterior y/o las capacidades caloríficas de partes
correspondientes del vehí-
culo.
culo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se tienen en cuenta solamente funciones
de transmisión de primer orden respecto de las resistencias a la
transmisión del calor y las capacidades caloríficas.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque se tienen en cuenta, además, funciones
de transmisión de orden superior y características no lineales
respecto de la resistencias a la transmisión del calor y las
capacidades caloríficas.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se
calculan experimentalmente los valores de resistencia a la
transmisión del calor y/o los valores de capacidad calorífica.
6. Procedimiento para calcular un momento a
partir del cual una temperatura de refrigerante teóricamente
determinada rebasa por abajo un valor prefijado, empleando una
simulación basada en modelo de la temperatura del refrigerante en
un vehículo, que comprende los pasos siguientes:
- captar la temperatura del refrigerante en el
momento en que se para el motor de accionamiento,
- calcular el momento a partir del cual la
temperatura teóricamente determinada del refrigerante rebasa por
abajo un valor límite prefijado con ayuda de datos específicos del
vehículo y con base en un modelo de temperatura.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque se lee el momento en una tabla en la
que condiciones de funcionamiento y/o de ambiente determinadas, así
como datos específicos del vehículo están asociados a los momentos
correspondientes.
8. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque se calcula el momento incorporando
condiciones de funcionamiento, condiciones ambientales y/o
condiciones específicas del vehículo.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque se realiza el cálculo con ayuda de la
fórmula
t_{w} = -T \
ln(10/\Delta
T)
en la que T es la temperatura del refrigerante en
el instante de desconexión del motor y \DeltaT es la diferencia
de temperatura entre la temperatura del refrigerante y la
temperatura del ambiente exterior.
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