MÉTODO Y SISTEMA PARA LA COMPENSACIÓN ADAPTATIVA DE LA DERIVA TÉRMICA DE UN SENSOR.

Método para la compensación adaptativa de la deriva térmica de un sensor,

diseñado para medir el par de torsión de un árbol o un tren de transmisión o la fuerza en un equipo mecánico, durante el funcionamiento, que comprende las etapas de: - medir de forma recurrente la señal del sensor y determinar una temperatura asociada, - calcular un valor de desviación en función de la temperatura basándose en datos medidos y almacenados, - compensar el valor de la señal medida usando dicho valor de desviación calculado, caracterizado por, - detectar cuándo no está cargado el sensor o prácticamente no cargado y si es así almacenar el valor de la señal del sensor y el valor de la temperatura asociada en una memoria y actualizar un modelo de desviación del sensor

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2005/002063.

Solicitante: ABB AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: KOPPARBERGSVÄGEN 2 721 83 VÄSTERÀS SUECIA.

Inventor/es: WALLIN, CHRISTER.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 30 de Diciembre de 2005.

Clasificación PCT:

  • G01L25/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01L MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA MECANICA, RENDIMIENTO MECANICO O DE LA PRESION DE LOS FLUIDOS (pesado G01G). › Ensayo o calibrado de los aparatos para la medida de fuerzas, par, trabajo, potencia o rendimiento mecánico.
  • G01L3/10 G01L […] › G01L 3/00 Medida del par, del trabajo, de la potencia o del rendimiento mecánico en general. › que implican medios eléctricos o magnéticos de indicación.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.

PDF original: ES-2374926_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método y sistema para la compensación adaptativa de la deriva térmica de un sensor Campo de la invención La presente invención se refiere a un método y a un sistema para la compensación adaptativa de la deriva térmica de un sensor en un equipo mecánico, y preferiblemente para un sensor de par de torsión diseñado para un árbol accionado por un motor en un proceso, una línea de producción o un vehículo. Más específicamente, la invención se refiere a un sistema de compensación para minimizar las variaciones de desviación en un sensor de par de torsión en tren de potencia de automóvil. Antecedentes de la Invención Debido a los niveles cada vez mayores de contaminación por tráfico provocada por las emisiones de gases escape de los vehículos, a las nuevas legislaciones gubernamentales que establecen límites de emisión de gases escape más bajos, a las demandas de los clientes de un menor consumo de combustible y al aumento de la suavidad de la transmisión, hay una necesidad urgente de mejorar la eficacia de los motores y las transmisiones. Además en el campo de los deportes de motor, la competencia es muy alta y es de suma importancia aplicar la mejor tecnología para los motores y los trenes de transmisión de los coches de carreras. Los sistemas de control electrónicos para motores de combustión incluyen varios sensores y sistemas para determinar diversas condiciones operativas del motor. Muchos de estos sensores funcionan en entornos adversos y están sometidos a condiciones operativas que varían ampliamente y los requisitos en un sensor son muy exigentes en cuanto a la durabilidad, estabilidad a largo plazo y la capacidad para funcionar a lo largo de un gran intervalo de temperatura. Los intervalos de temperatura típicos que se encuentran en aplicaciones de automoción oscilan desde -40ºC hasta +150ºC. En este intervalo de temperatura se requiere que el sensor produzca una señal de salida fiable a lo largo de toda su vida. Una solución al problema de la estabilidad a la temperatura es diseñar un sensor que sea lo suficientemente estable en todo el intervalo de temperatura y a lo largo de toda la vida útil del sensor. El problema de un sensor de este tipo es que o bien es demasiado costoso de producir para fines de automoción o bien es demasiado voluminoso para integrarse en el tren de potencia. Otra solución es añadir una etapa de calibración en temperatura en la producción, en la que se compensan las características de temperatura del sensor mediante ajustes del sensor o en la electrónica. Puesto que esta operación ha de realizarse en cada sensor individual en la producción esto añade un coste adicional al componente. Una complicación adicional es que un sensor de par de torsión para aplicaciones de automoción se diseña habitualmente por motivos prácticos mediante dos partes independientes, siendo una parte el árbol de soporte de carga y siendo la otra parte una culata circundante, combinándose las partes por primera vez cuando el sensor se monta en la caja de cambios. Ha de realizarse una etapa de calibración en temperatura de la deriva de desviación del sensor en el sensor completo y no puede realizarse en las partes independientes. Un problema adicional de la solución de calibración en temperatura es que no tiene en cuenta los efectos a largo plazo sobre las características de temperatura. Una manera sencilla de calibrar la desviación del sensor en la aplicación es realizar un reajuste a cero del sensor durante cambios de marchas, cuando el tren de transmisión no está cargado. Una limitación de ese enfoque es que el reajuste a cero sólo es válido a ese nivel de temperatura particular. Cuando la temperatura cambia debe realizarse un nuevo reajuste a cero/calibración para lograr datos de sensor fiables. El documento US 6.658.345 describe cómo pueden compensarse las características de temperatura de un sensor tras la instalación en una aplicación. Un problema de este enfoque es que requiere la introducción de un sensor de temperatura independiente. Se basa además en una llave de contacto para el arranque y la detención y sólo puede actualizar el modelo de sensor en el arranque o la detención del motor. El documento US5412998 da a conocer un método y un dispositivo para la compensación de la deriva térmica de un sensor, diseñados para medir el par de torsión de un árbol que comprende las etapas de medir de forma recurrente la señal del sensor y determinar una temperatura asociada, compensar el valor de la señal medida usando valores de desviación almacenados calculados durante un modo de corrección cuando el árbol no está cargado. El documento EP1283414 presenta un método y un dispositivo para la compensación de la deriva térmica de un sensor. De forma preliminar, se mide la característica de temperatura de la desviación de par de torsión cuando el árbol no está cargado. Combinada con la medición de la temperatura durante el funcionamiento, puede compensarse la medición del par de torsión. 2   Sumario de la presente invención El objeto de la presente invención es resolver los problemas indicados anteriormente y proporcionar un método y un sistema, que compensan eficazmente la dependencia respecto a la temperatura del valor de la señal del sensor usando un valor de desviación calculado y mejorando de ese modo el valor de la señal del sensor. Un objeto importante adicional de la presente invención es proporcionar tales componentes de automoción a un coste bajo. Estos y otros objetos se logran según la presente invención mediante un método descrito y caracterizado por la reivindicación 1 y un sistema descrito y caracterizado por la reivindicación 12, y un producto de programa informático descrito y caracterizado por la reivindicación 13. La invención usa puntos operativos que se producen de forma natural de la aplicación en los que se conoce el estado de carga del árbol o tren de transmisión y el sensor. Los datos de sensor procedentes de estos puntos operativos se almacenan en una memoria/base de datos y se usan para actualizar un modelo de características de sensor. Tales puntos operativos que están fácilmente disponibles se producen durante el cambio de marchas cuando se desembraga un tren de transmisión y se sabe que el sensor no está cargado o al menos cerca de estar no cargado. Se recopilan datos de sensor y datos de temperatura, tras un filtrado adecuado, cuando el árbol o tren de transmisión no está cargado y se usan como información sobre la desviación del sensor a esa temperatura particular. Cuando se recopilan datos de al menos dos niveles de temperatura, se usa esta información para determinar parámetros en un modelo de sensor que describe la dependencia respecto a la temperatura de la desviación del sensor. El modelo de sensor se usa para calcular de manera continua la desviación del sensor basándose en la señal de temperatura. Una señal de temperatura se obtiene preferiblemente a partir de la unidad de suministro/excitación del sensor midiendo los cambios en las propiedades eléctricas del sensor, pero también puede obtenerse a partir de un sensor de temperatura externo o mediante otros medios del sistema de supervisión. Puede obtenerse información acerca de cuándo no está cargado el tren de transmisión o el sensor de diferentes maneras. En el caso de una transmisión automática o transmi- sión manual automatizada, puede obtenerse una señal a partir del sistema de supervisión cuando el tren de transmisión está desembragado. Para una transmisión manual, puede obtenerse una señal a partir de una posición de conmutación del pedal del embrague y/o la palanca de cambios. También puede obtenerse esta señal monitorizando características específicas de la señal de par de torsión. En una realización adicional de la invención, puede lograrse una señal de activación para un tren de transmisión desembragado analizando características de la señal del sensor tales como el cambio repentino en la derivada de la señal del sensor o la amplitud de la información de ondulación del par de torsión, que cambian ambas cuando el sensor de par de torsión está desembragado estructuralmente del tren de transmisión, debido al juego en la transmisión. La característica más importante de la invención es usar puntos operativos, al menos dos, cuando el tren de transmisión no está cargado / está desembragado para determinar/actualizar un modelo de la dependencia respecto a la temperatura de la desviación del sensor. Otra característica importante de la invención es usar las propiedades eléctricas del sensor como medida de la temperatura operativa, lo que elimina la necesidad de un sensor de temperatura externo. Una característica de la invención importante adicional es analizar las características de la señal del sensor para obtener una señal de activación para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para la compensación adaptativa de la deriva térmica de un sensor, diseñado para medir el par de torsión de un árbol o un tren de transmisión o la fuerza en un equipo mecánico, durante el funcionamiento, que comprende las etapas de: - medir de forma recurrente la señal del sensor y determinar una temperatura asociada, - calcular un valor de desviación en función de la temperatura basándose en datos medidos y almacenados, - compensar el valor de la señal medida usando dicho valor de desviación calculado, caracterizado por, - detectar cuándo no está cargado el sensor o prácticamente no cargado y si es así almacenar el valor de la señal del sensor y el valor de la temperatura asociada en una memoria y actualizar un modelo de desviación del sensor. 2. Método según la reivindicación 1, caracterizado además por, - detectar cuándo no está cargado el sensor basándose en una señal procedente de una unidad de control o un sistema de control. 3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además por, - detectar cuándo no está cargado el sensor basándose en la posición de un conmutador. 4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además por, - detectar cuándo no está cargado el sensor monitorizando características de la señal del sensor. 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además por, - detectar cuándo no está cargado el sensor monitorizando el cambio/la transición en el par de torsión y/o la pendiente del par de torsión. 6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además por, - detectar cuándo no está cargado el sensor monitorizando el cambio en el contenido en ondulación de la señal de par de torsión. 7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además por, - detectar cuándo no está cargado el sensor monitorizando cuándo se aplana el cambio en el par de torsión en la transmisión. 8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque, - se determina la señal de temperatura basándose en propiedades del circuito primario del sensor. 9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque, - se determina la señal de temperatura basándose en la corriente, tensión y/o impedancia del circuito primario del sensor o una combinación de las mismas. 10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque, - se usan señales de temperatura procedentes de sensores de temperatura externos. 11. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además por, - filtrar los datos para reducir las perturbaciones en las señales tales como ruido, ondulación del par de torsión y/u oscilaciones del par de torsión. 12. Sistema para la compensación adaptativa de la deriva térmica de un sensor, diseñado para medir el par de torsión de un árbol o un tren de transmisión o la fuerza en un equipo mecánico, durante el funcionamiento, que comprende: - medios (1) para medir el par de torsión del sensor y una temperatura asociada, - medios (6,7) para calcular un valor de desviación del sensor en función de la temperatura basándose en los datos medidos y almacenados, 9   - medios (6,7) para compensar el valor de la señal del sensor usando dicho valor de desviación calculado, caracterizado por, - medios (6,7) para detectar cuándo no está cargado el sensor (1) y/o el tren (2) de transmisión y si es así almacenar estos data en una memoria (7) y - medios (6,7) para actualizar un modelo de sensor minimizando de ese modo la desviación de la señal del sensor. 13. Programa informático que comprende medios de código de programa informático para llevar a cabo las etapas de un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-11. 14. Medio legible por ordenador que comprende un programa informático según la reivindicación 13. 15. Circuito lógico configurado para llevar a cabo las etapas de las reivindicaciones 1 a 11.   11   12   13   14     16   17   18   19     21

 

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