La tecnología de medición impulsa el desarrollo de vehículos

May 02, 2023

El desarrollo de vehículos no sería posible sin pruebas exhaustivas de dinámica de vehículos. Proporcionan los datos que informarán la configuración final del chasis y las características de los sistemas de control. Pasar las pruebas ISO para un comportamiento de conducción estable es el requisito fundamental para desarrollar una experiencia de conducción distintiva y una sensación de seguridad durante la conducción, tanto para vehículos de pasajeros en la vía pública como para autos de carreras en deportes de motor. Al mismo tiempo, la máxima comodidad de los pasajeros en términos de ruido y vibraciones también es uno de los principales objetivos.

Hace 25 años surgió una prueba común de dinámica de vehículos, denominada por un periódico alemán como la "prueba del alce". En ese momento, los medios suecos habían demostrado que un nuevo modelo de automóvil se volcaría cuando se le obligara a evadir un alce que aparece repentinamente. Si bien los alces son un problema menor en la mayoría de los países, los conductores pueden enfrentarse a una situación en la que un niño o un automóvil en marcha atrás obstruirán inesperadamente el camino. La maniobra evasiva que realiza entonces el conductor provocará un desplazamiento repentino de la carga. Para que el automóvil se mantenga estable en tales situaciones, debe cumplir con el estándar ISO 3888-2, que requiere pasar la prueba de cambio de carril VDA. Dos pruebas adicionales que deben pasar antes de que un vehículo sea seguro para ponerlo en la carretera son: el comportamiento de conducción circular en estado estable y el frenado en una superficie de pista resbaladiza de un lado mientras se conduce en línea recta. Medir el rendimiento de un vehículo en estas pruebas requiere una tecnología que capture la velocidad longitudinal y lateral del vehículo. Estas pruebas permiten a los ingenieros predecir el comportamiento dinámico de un vehículo y optimizar su equilibrio y manejabilidad.

Kistler Group, Winterthur, Suiza, ofrece el sensor Correvit S-Motion para capturar todos los parámetros de movimiento relevantes. La tecnología óptica mide el ángulo de deslizamiento, la dinámica longitudinal y lateral (la aceleración lateral) para evaluar el comportamiento del vehículo durante la conducción circular en estado estable según ISO 4138. También mide la velocidad de guiñada, los ángulos de balanceo y cabeceo y la aceleración en tres ejes, con pruebas dinámicas vehiculares avanzadas. La solución de sensores ópticos y de movimiento de Correvit es directa, sin fricción, antideslizante y adecuada para condiciones adversas. La tecnología óptica Correvit se combina con datos adicionales de una unidad de medición inercial (IMU) de seis grados de libertad incorporada. Su tecnología de fusión de sensores proporciona señales de bajo ruido. La calidad de los datos resultantes de la velocidad y el ángulo de deslizamiento se debe al robusto núcleo del sensor óptico. A diferencia de los sensores del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), la tecnología de fusión de Kistler tiene la ventaja de no verse afectada por los edificios o árboles circundantes, lo que permite medir datos precisos en todas las condiciones sin pérdida de señal.

El nuevo SF-Motion, que fue desarrollado para aplicaciones de autos de carreras, proporciona esta tecnología en un paquete más pequeño, lo que permite que el sensor se monte fácilmente en la carrocería del vehículo sin adaptaciones voluminosas. También se puede integrar completamente en el monocasco de un coche de carreras. El sensor también se puede montar en cada rueda, lo que permite una medición real del deslizamiento de los neumáticos para una evaluación rápida sin ecuaciones ni cálculos correctivos. La precisión de la medición está garantizada a través de la metodología y certificación de calibración de fábrica.

El desarrollo de vehículos también se basa en transductores de fuerza de rueda (WFT). Estas ruedas reemplazan la llanta estándar para medir las fuerzas y los momentos que actúan sobre el parche de contacto del neumático. Los WFT son sistemas de medición de precisión multiaxiales de 6 componentes que capturan tres fuerzas y momentos en una rueda giratoria. Están diseñados para su uso en el desarrollo y prueba de chasis completos y componentes de chasis de diferentes vehículos, como turismos, SUV, vehículos comerciales, coches de carreras y vehículos industriales. Los datos medidos de las ruedas permiten al desarrollador del vehículo diseñar el vehículo con precisión y seguridad, ya que los sensores se instalan directamente en la interfaz entre el vehículo y la carretera. Solo el neumático y la estructura mecánica de la rueda de medición se encuentran entre la carretera y el cubo de la rueda del vehículo. La alta precisión de los datos es crucial porque los WFT se utilizan para el desarrollo y dimensionado de piezas relevantes para la seguridad. Por lo tanto, se necesitan procedimientos de calibración cuidadosos para garantizar la precisión al medir las fuerzas y los momentos y el ángulo y la velocidad angular de la rueda giratoria. Kistler ofrece un banco de calibración de hexápodos acreditado para garantizar que se cumplan los estándares de alta calidad a largo plazo.

Los objetivos de diseño de vehículos pueden ser muy diferentes cuando se consideran futuros conceptos de movilidad. Con la introducción de la movilidad eléctrica: el ruido, la vibración y la aspereza se convierten en nuevos desafíos. NVH cubre todos los aspectos del comportamiento acústico y vibratorio de un vehículo. Un diseño adecuado de las características de NVH no solo influye en el rendimiento, la durabilidad y la fiabilidad del vehículo, sino que también garantiza la conformidad con las expectativas del cliente en términos de conducción, comodidad e imagen de marca. A medida que evoluciona la tecnología de los vehículos, los paradigmas de las pruebas de NVH también evolucionan. En el pasado, las aplicaciones de motor de combustión interna (ICE) y tren motriz generalmente requerían acelerómetros que pudieran soportar temperaturas de hasta 160 °C. Al mismo tiempo, necesitaban garantizar una sensibilidad térmicamente estable para evitar la necesidad de correcciones de temperatura. Dichos estándares pueden cumplirse con la tecnología PiezoStar de Kistler, que también ofrece una mayor sensibilidad en comparación con las soluciones de cuarzo estándar de la industria. Al cambiar hacia el futuro, y especialmente para los motores eléctricos, se necesitan rangos de frecuencia utilizables más amplios de hasta 10 kHz que aún brinden una alta sensibilidad. El aislamiento eléctrico a tierra es importante para evitar bucles de corriente de medición. Por último, pero no menos importante, un buen sensor de aceleración para aplicaciones automotrices debe garantizar un montaje fácil y flexible para garantizar una configuración de prueba rápida y confiable.

Finalmente, los datos generados en las pruebas de vehículos deben administrarse de manera eficiente y efectiva. Kistler ofrece MaDaM, un sistema de gestión de datos flexible que permite a los usuarios importar y almacenar grandes cantidades de muchos tipos diferentes de datos de medición. Luego, los datos se pueden visualizar y analizar utilizando jBEAM, que es una aplicación independiente de la plataforma que procesa muchos formatos de datos diferentes y se puede integrar en el software existente. Los métodos de evaluación se pueden configurar de manera flexible para garantizar que las ejecuciones de prueba individuales se evalúen con la máxima eficiencia. Kistler ofrece ediciones especiales de jBEAM para áreas de aplicación específicas, incluidas pruebas de durabilidad y análisis del tren motriz, para que los usuarios puedan estar seguros de que obtendrán exactamente las funciones de software que necesitan para su trabajo.

A medida que los ciclos de innovación en la industria automotriz son cada vez más cortos, las pruebas integradas de vehículos, tanto en el banco de pruebas como en el circuito de pruebas, son cada vez más críticas. Las soluciones de medición de Kistler cubren toda la cadena de medición, desde la tecnología de sensores hasta el acondicionamiento de señales, todas las interfaces comunes y el software fácil de usar.

Este artículo fue escrito por Thorsten Beck, Gerente de Producto, Pruebas de Vehículos, Kistler Group. Para mas informacion, visite aqui .

Este artículo apareció por primera vez en la edición de febrero de 2023 de la revista Sensor Technology.

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