Torque Vectoring - ¿Qué hay detrás y por qué desempeña un papel importante en la e-movilidad?

La seguridad, la "inteligencia" y el confort de conducción de los vehículos son exigencias cada vez mayores. Con la posibilidad de accionar las ruedas por separado, la extrema aceleración de la propulsión eléctrica y el peso de la batería de tracción, los ingenieros se enfrentan a muchos nuevos retos a la hora de afinar el manejo de los vehículos eléctricos. La electrificación de la cadena cinemática permitirá intervenir más rápidamente en el volante y configurar el chasis y las ruedas en distintos modos, como "Sport" o "Eco".

La "vectorización del par" es una tecnología que se utiliza cada vez más en las arquitecturas de los vehículos modernos para ajustar el comportamiento de conducción de un VE. En este caso, los pares de conducción y frenado aplicados a cada rueda se controlan de forma diferente. Un requisito previo y un reto para el uso de tecnologías de vectorización de par en el desarrollo de vehículos son las pruebas de dinámica de vehículos con adquisición de datos precisa y sincrónica.  La dinámica del vehículo se ocupa de la dinámica lateral del vehículo, que se refiere principalmente a la estabilidad de conducción, el deslizamiento lateral, la guiñada y el balanceo. A su vez, se divide en dinámica longitudinal y dinámica vertical, que incluyen la conducción, el frenado y el confort de marcha. El deslizamiento de conducción y el deslizamiento de frenado se estudian en las ruedas en la dirección longitudinal del vehículo, lo que también puede mejorar la eficacia de la conducción y el frenado.

El objetivo es optimizar la distribución del par de las ruedas. Al sintonizar electrónicamente el vehículo, se aplica un par motor para corregir la línea de conducción. Por ejemplo, un vehículo que está sobrevirando al límite puede volver a la línea deseada aplicando más par motor a las ruedas interiores que a las exteriores. Este tipo de intervención puede utilizarse para ajustar la maniobrabilidad del vehículo sin realizar ningún cambio mecánico. El objetivo es optimizar la distribución del par a las ruedas.

El uso de la vectorización del par motor en el desarrollo de vehículos permite aumentar la seguridad del vehículo y lograr una gama más amplia de características de conducción. La misma plataforma puede utilizarse para lograr una amplia gama de características de conducción, de directa a indirecta, o de cómoda a deportiva. Se puede ajustar fácilmente si el vehículo sobrevira, subvira o se comporta de forma neutra.

En los vehículos eléctricos, estos parámetros se miden individualmente en cada rueda mediante transductores de fuerza de rueda. Estos WTF registran las fuerzas en las direcciones x, y y z, así como los momentos en torno a estos ejes. Los ángulos y la velocidad de cada rueda también son importantes para investigar el comportamiento de conducción. Utilizando sensores adicionales, pueden registrarse de forma sincrónica los vectores de velocidad de las ruedas individuales y del vehículo. De este modo, los vectores de fuerza y los pares pueden evaluarse junto con los vectores de velocidad, lo que permite extraer conclusiones sobre los coeficientes de fricción.

La disponibilidad de datos de medición precisos, altamente muestreados y sincronizados es esencial para la adquisición y evaluación completas de fuerzas y pares. Esto permite, entre otras cosas, la evaluación de los lazos de control cada vez más rápidos de los sistemas ADAS y AD. Las simulaciones posteriores también requieren datos de entrada cada vez más precisos y completos, una combinación de velocidades, ángulos, aceleraciones y velocidades angulares del vehículo, así como momentos y fuerzas del vehículo medidos al volante. Al mismo tiempo, la tecnología de medición debe tener un impacto mínimo en el vehículo y ser resistente a las interferencias electromagnéticas (EMC) y a las influencias ambientales.

Un ejemplo de aplicación del Torque Vectoring en I+D es un proyecto de investigación del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad alemana Otto-von-Guericke de Magdeburgo. Aquí se utilizó un WFT imc para evaluar la estimación del coeficiente de fricción en un vehículo todo terreno. El objetivo del proyecto es realizar el control de la dinámica del vehículo para un vehículo con accionamientos individuales eléctricos. Para ello se requieren datos de medición muy precisos y sincronizados.

Las pruebas de dinámica de vehículos basadas en la aplicación de la vectorización del par requieren la adquisición de datos de medición exhaustivos, precisos y sincronizados para evaluar y ajustar el comportamiento de conducción del vehículo y sus intervenciones de control. Los datos de medición de las ruedas son la base de las simulaciones posteriores, así como de los ensayos en el banco de pruebas. Dado que las pruebas móviles en el vehículo son caras y el tiempo en la pista de pruebas es limitado, la tecnología de medición debe ser robusta, de diseño sencillo y segura de manejar, es decir, con pocos requisitos de formación, es deseable un manejo sencillo y que ahorre tiempo durante la instalación en el vehículo, y mecanismos de calibración integrados.

Autor: Florian Sailer, Experto en Desarrollo de Negocio de Dinámica de Vehículos

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