BR102017013262A2 - Aparelho de controle para veículo híbrido e método de controle para veículo híbrido - Google Patents

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BR102017013262A2
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BR
Brazil
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mode
series
control unit
threshold
motor mechanism
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BR102017013262-5A
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English (en)
Inventor
Oba Hidehiro
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Abstract

aparelho de controle para veículo híbrido e método de controle para veículo híbrido. uma unidade de controle eletrônico (100) é configurada para selecionar um dentre um modo em série, um modo em série-paralelo e um modo em paralelo como um modo de funcionamento. um nível de carga de um veículo híbrido (1) é definido como um valor que é alto na ordem de um nível de carga em que o modo em paralelo é selecionado, um nível de carga em que o modo em série-paralelo é selecionado e um nível de carga em que o modo em série é selecionado. isto é, a unidade de controle eletrônico (100) seleciona o modo em série-paralelo em uma região de carga intermediária, seleciona o modo em série em uma região de carga baixa e seleciona o modo em paralelo em uma região de carga alta.

Description

(54) Título: APARELHO DE CONTROLE PARA VEÍCULO HÍBRIDO E MÉTODO DE CONTROLE PARA VEÍCULO HÍBRIDO (51) Int. Cl.: B60K 6/24; B60K 6/365 (30) Prioridade Unionista: 29/06/2016 JP 2016128980 (73) Titular(es): TOYOTA JIDOSHA
KABUSHIKI KAISHA (72) Inventor(es): HIDEHIRO OBA (74) Procurador(es): DANNEMANN, SIEMSEN, BIGLER & IPANEMA MOREIRA (57) Resumo: APARELHO DE CONTROLE PARA VEÍCULO HÍBRIDO E MÉTODO DE CONTROLE PARA VEÍCULO HÍBRIDO. Uma unidade de controle eletrônico (100) é configurada para selecionar um dentre um modo em série, um modo em série-paralelo e um modo em paralelo como um modo de funcionamento. Um nível de carga de um veículo híbrido (1) é definido como um valor que é alto na ordem de um nível de carga em que o modo em paralelo é selecionado, um nível de carga em que o modo em série-paralelo é selecionado e um nível de carga em que o modo em série é selecionado. Isto é, a unidade de controle eletrônico (100) seleciona o modo em sérieparalelo em uma região de carga intermediária, seleciona o modo em série em uma região de carga baixa e seleciona o modo em paralelo em uma região de carga alta.
Figure BR102017013262A2_D0001
1/46
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO DE CONTROLE PARA VEÍCULO HÍBRIDO E MÉTODO DE CONTROLE PARA VEÍCULO HÍBRIDO.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
1. CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A invenção refere-se a um aparelho de controle para um veículo híbrido que é configurado para selecionar um dentre um modo em série, um modo em série-paralelo e um modo em paralelo como um modo de funcionamento, e um método de controle para o veículo híbrido.
2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA [0002] Um veículo híbrido é equipado com um mecanismo motor e um motor como fontes de força motriz. Convencionalmente, funcionamento em série, funcionamento em série-paralelo e funcionamento em paralelo são conhecidos como métodos em que o veículo híbrido funciona com o uso tanto da energia motriz do mecanismo motor como da energia motriz do motor. Esses três métodos de funcionamento são diferentes em trajeto de transmissão de energia motriz do mecanismo motor entre si.
[0003] O funcionamento em série é um método em que o mecanismo motor é conectado a um gerador, a energia motriz do mecanismo motor é transmitida para o gerador e temporariamente convertida em uma energia elétrica, e o motor é acionado pela energia elétrica. Isto é, em funcionamento em série, a energia motriz do mecanismo motor é transmitida para o gerador e convertida em uma energia elétrica.
[0004] O funcionamento em série-paralelo é um método em que o mecanismo motor é conectado ao gerador e rodas motrizes por meio de um mecanismo de divisão de energia motriz (um mecanismo de engrenagem planetária ou similar), e a energia motriz do mecanismo
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2/46 motor é dividida e transmitida para o gerador e as rodas motrizes. Isto é, em funcionamento em série-paralelo, parte da energia motriz do mecanismo motor é transmitida para o gerador e convertida em uma energia elétrica, e a energia motriz remanescente é transmitida mecanicamente para as rodas motrizes.
[0005] O funcionamento em paralelo é um método em que o mecanismo motor e o motor são conectados em paralelo às rodas motrizes, e tanto a energia motriz do mecanismo motor como a energia motriz do motor são transmitidas para as rodas motrizes. Consequentemente, em funcionamento em paralelo, a energia motriz do mecanismo motor é transmitida mecanicamente para as rodas motrizes.
[0006] Um veículo híbrido, que é configurado para ter a capacidade de fazer uma comutação entre os três modos de funcionamento mencionados acima (funcionamento em série, funcionamento em série-paralelo e funcionamento em paralelo) conforme necessário é revelado, por exemplo, na Publicação de Pedido de Patente no JP 201286725 (JP 2012-86725 A).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0007] Na Publicação de Pedido de Patente Japonesa no 201286725 (JP 2012-86725 A), no entanto, não é revelado como um dos três métodos de funcionamento mencionados acima é selecionado. Os três métodos de funcionamento mencionados acima são diferentes entre si em características tais como eficiência térmica do mecanismo motor e eficiência de transmissão de energia motriz (a taxa em que a energia motriz do mecanismo motor e a energia motriz do motor são transmitidas para as rodas motrizes) ou similares, como um resultado das diferenças no trajeto de transmissão de energia motriz do mecanismo motor. Na Publicação de Pedido de Patente Japonesa 201286725 (JP 2012-86725 A), no entanto, nada é revelado em relação às diferenças em características entre os respectivos métodos de funcioPetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 114/165
3/46 namento e o método de seleção de um método de funcionamento considerando-se as diferenças.
[0008] A presente descrição seleciona um modo de funcionamento ideal considerando-se as diferenças em características entre um modo em série, um modo em série-paralelo e um modo em paralelo em um veículo híbrido que é configurado para selecionar um dos respectivos modos de funcionamento.
[0009] Um primeiro aspecto da invenção é um aparelho de controle para um veículo híbrido. O veículo híbrido inclui um mecanismo motor, uma primeira máquina elétrica rotativa, um eixo de saída, uma segunda máquina elétrica rotativa, um mecanismo de engrenagem planetária, um dispositivo de comutação e uma unidade de controle eletrônico. O eixo de saída é conectado a uma roda motriz. A segunda máquina elétrica rotativa é conectada ao eixo de saída. O mecanismo de engrenagem planetária acopla mecanicamente o mecanismo motor, a primeira máquina elétrica rotativa e o eixo de saída entre si. O dispositivo de comutação é configurado para mudar um estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária em relação ao mecanismo motor e ao eixo de saída. A unidade de controle eletrônico é configurada para controlar o dispositivo de comutação de modo que o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária seja mudado. A unidade de controle eletrônico é configurada para selecionar um dentre três modos de funcionamento mudando-se o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária de acordo com um nível de carga do veículo híbrido. Os três modos de funcionamento são um modo em série, um modo em série-paralelo e um modo em paralelo. O modo em série é um modo em que uma energia motriz do mecanismo motor é transmitida para a primeira máquina elétrica rotativa e convertida em uma energia elétrica. O modo em série-paralelo é um modo no qual parte de uma energia motriz do mecanismo motor é
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4/46 transmitida mecanicamente para o eixo de saída por um torque da primeira máquina elétrica rotativa, a energia motriz remanescente do mecanismo motor é transmitida para uma dentre a primeira máquina elétrica rotativa e a segunda máquina elétrica rotativa e convertida em uma energia elétrica. O modo em paralelo é um modo em que uma energia motriz do mecanismo motor é transmitida mecanicamente para o eixo de saída com uma razão de desaceleração fixada mecanicamente a uma razão predeterminada. A razão de desaceleração é uma razão de uma velocidade rotativa do mecanismo motor para uma velocidade rotativa do eixo de saída. O nível de carga do veículo híbrido torna-se inferior a um primeiro nível de carga, um segundo nível de carga e um terceiro nível de carga. O primeiro nível de carga é um nível de carga em que o modo em paralelo é selecionado. O segundo nível de carga é um nível em que o modo em série-paralelo é selecionado. O terceiro nível de carga é um nível de carga em que o modo em série é selecionado.
[0010] De acordo com a configuração mencionada acima, o modo de funcionamento pode ser mudado para um dentre o modo em série, o modo em série-paralelo e o modo em paralelo mudando-se o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária através do controle do dispositivo de comutação. Os três modos de funcionamento mencionados acima são comuns entre si pelo fato de que o veículo híbrido funciona com o mecanismo motor em operação. Por outro lado, os três modos de funcionamento são diferentes em características (eficiência térmica do mecanismo motor e eficiência de transmissão de energia motriz) entre si como um resultado de diferenças em um trajeto de transmissão de energia motriz, conforme será descrito abaixo. [0011] O modo em série é um modo em que a transmissão mecânica da energia motriz entre o mecanismo motor e o eixo de saída é desligada devido a uma mudança no estado de acoplamento do mePetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 116/165
5/46 canismo de engrenagem planetária. Portanto, a velocidade rotativa do mecanismo motor pode ser ajustada para um valor ideal sem estar vinculada à velocidade do veículo. Por outro lado, o modo em série tem como premissa o acionamento da segunda máquina elétrica rotativa pela energia elétrica gerada pela primeira máquina elétrica rotativa. No modo em série, portanto, uma certa porcentagem de perda de conversão elétrica é provocada em cada uma das máquinas elétricas rotativas. Consequentemente, o modo em série tem características tais que a eficiência de transmissão de energia motriz cai pela perda de conversão elétrica enquanto a eficiência térmica do mecanismo motor pode ser otimizada.
[0012] O modo em série-paralelo é um modo em que a velocidade rotativa do mecanismo motor pode ser ajustada para um valor ideal sem estar vinculada à velocidade do veículo, ajustando-se apropriadamente a velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa de acordo com a velocidade do veículo (a velocidade rotativa do eixo de saída). Por outro lado, no modo em série-paralelo, a eficiência de transmissão de energia motriz muda de acordo com o nível de carga do veículo. Em termos concretos, a razão de desaceleração (a razão da velocidade rotativa do mecanismo motor para a velocidade rotativa do eixo de saída) é pequena quando a carga é baixa. Então, quando a primeira máquina elétrica rotativa assume um estado de rotação negativa devido à pequena razão de desaceleração, a energia motriz do mecanismo motor é convertida em uma energia elétrica pela segunda máquina elétrica rotativa. Então, ocorre um fenômeno em que a energia elétrica é suprida para a primeira máquina elétrica rotativa (que será denominado doravante como circulação de energia motriz), e uma perda grande é provocada devido a essa circulação de energia motriz. Portanto, a eficiência de transmissão de energia motriz é inferior em uma região de carga baixa a em uma região de carga intermediária.
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Por outro lado, a razão de desaceleração é grande em uma região de carga alta. Então, quando a primeira máquina elétrica rotativa assume um estado de alta rotação devido à grande razão de desaceleração, a perda de conversão elétrica se torna grande. Portanto, a eficiência de transmissão de energia motriz é inferior quando a carga é alta do que quando a carga é intermediária, pela perda de conversão elétrica. Consequentemente, o modo em série-paralelo tem características em que a eficiência de transmissão de energia motriz tem um pico de acordo com o nível de carga do veículo (alta na região de carga intermediária e baixa na região de carga baixa e na região de carga alta) enquanto a eficiência térmica do mecanismo motor pode ser otimizada da mesma maneira que no modo em série.
[0013] No modo em paralelo, a razão de desaceleração é fixada mecanicamente à razão predeterminada, e o mecanismo motor e o eixo de saída são conectados diretamente entre si, assim, a energia motriz do mecanismo motor pode ser transmitida de forma mais eficiente para o eixo de saída do que nos outros modos. Além disso, o modo em paralelo não tem como premissa a conversão de energia elétrica por cada uma das máquinas elétricas rotativas. Portanto, a perda de conversão elétrica também é pequena no modo em paralelo. Consequentemente, o modo em paralelo é mais excelente em eficiência de transmissão de energia motriz do que os outros modos. Por outro lado, no modo em paralelo, a velocidade rotativa do mecanismo motor é vinculada à velocidade do veículo uma vez que a razão de desaceleração é fixada à razão predeterminada, assim, pode ser impossível operar o mecanismo motor em uma linha de operação de consumo de combustível ideal. No entanto, a eficiência térmica do mecanismo motor é originalmente alta quando a carga é alta. Conforme descrito até aqui, o modo em paralelo é mais excelente em eficiência de transmissão de energia motriz do que os outros modos, mas, por outro
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7/46 lado, pode ser menos excelente em eficiência térmica do mecanismo motor do que os outros modos. Deve ser observado, no entanto, que a eficiência térmica do mecanismo motor pode ser mantida em um valor bastante alto quando a carga é alta.
[0014] Considerando-se as diferenças nas características conforme descrito acima, de acordo com a configuração mencionada acima, o nível de carga do veículo híbrido é definido de modo a cair na ordem do nível de carga em que o modo em paralelo é selecionado, o nível de carga em que o modo em série-paralelo é selecionado e o nível de carga em que o modo em série é selecionado. Isto é, na região de carga intermediária, o modo em série-paralelo, que é excelente em eficiência térmica do mecanismo motor e eficiência de transmissão de energia motriz, é selecionado. Na região de carga baixa, o modo em série é selecionado, assim, a queda de eficiência de transmissão de energia motriz pode ser contida, ao mesmo tempo em que mantém um mérito de ser excelente em eficiência térmica do mecanismo motor. Na região de carga alta, o modo em paralelo, que é mais excelente em eficiência de transmissão de energia motriz do que os outros modos e também é bastante alto em eficiência térmica do mecanismo motor, é selecionado.
[0015] A configuração mencionada acima torna possível selecionar um modo de funcionamento ideal considerando-se as características do modo em série, do modo em série-paralelo e do modo em paralelo em um veículo híbrido que é configurado para ser capaz de selecionar um dentre os respectivos modos de funcionamento.
[0016] No aparelho de controle para o veículo híbrido, a unidade de controle eletrônico pode ser configurada para determinar o nível de carga com o uso de um primeiro valor previsto como um parâmetro quando é assumido que o mecanismo motor deve ser operado em uma linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em
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8/46 série-paralelo. O primeiro valor previsto pode ser um valor previsto da razão de desaceleração determinada, pela unidade de controle eletrônico, a partir de uma força motriz exigida pelo condutor e de uma velocidade do veículo. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em série quando o primeiro valor previsto é menor do que um primeiro limiar. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em série-paralelo quando o primeiro valor previsto é maior do que o primeiro limiar e menor do que um segundo limiar. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em paralelo quando o primeiro valor previsto é maior do que o segundo limiar.
[0017] De acordo com a configuração mencionada acima, quando é assumido que o mecanismo motor deve ser operado na linha de operação de consumo de combustível ideal (uma linha obtida ligandose pontos de eficiência térmica máxima, em relação à velocidade rotativa do mecanismo motor, entre si) no modo em série-paralelo, a unidade de controle eletrônico determina o nível de carga, com o uso do valor previsto da razão de desaceleração, que é determinado a partir da força motriz exigida pelo condutor e pela velocidade do veículo, como um parâmetro. Quando o valor previsto da razão de desaceleração é menor do que o primeiro limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga baixa em que a circulação de energia motriz pode ocorrer no modo em série-paralelo, e o modo em série é selecionado. Quando o valor previsto da razão de desaceleração é maior do que o primeiro limiar e menor do que o segundo limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga intermediária, e o modo em série-paralelo, que é mais adequado para a região de carga intermediária, é selecionado. Quando o valor previsto da razão de desaceleração é maior do que o segundo limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga alta, e o modo em paralelo,
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9/46 que é mais adequado para a região de carga alta, é selecionado. Desse modo, o modo de funcionamento ideal que corresponde ao nível de carga pode ser selecionado.
[0018] No aparelho de controle para o veículo híbrido, o primeiro limiar pode ser definido como um valor que é menor do que uma razão de desaceleração ideal por um primeiro valor predeterminado. A razão de desaceleração ideal pode ser a razão de desaceleração quando é assumido que o mecanismo motor deve ser operado na linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em série-paralelo e é assumido que uma velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa deve ser 0. O segundo limiar pode ser definido como um valor que é maior do que a razão de desaceleração ideal por um segundo valor predeterminado.
[0019] No modo em série-paralelo, quando o mecanismo motor é operado na linha de operação de consumo de combustível ideal e a velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa é igual a 0, a eficiência térmica do mecanismo motor é otimizada, a perda de conversão elétrica da primeira máquina elétrica rotativa é minimizada, e a eficiência de transmissão de energia motriz é maximizada. Portanto, de acordo com a configuração mencionada acima, o primeiro limiar é definido como o valor que é menor do que a razão de desaceleração ideal (a razão de desaceleração quando o mecanismo motor é operado na linha de operação de consumo de combustível ideal e a velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa é igual a 0) pelo primeiro valor predeterminado. Então, o segundo limiar é definido como o valor que é maior do que a razão de desaceleração ideal pelo segundo valor predeterminado. Desse modo, a região em que o modo em série-paralelo é selecionado inclui a região em que a razão de desaceleração é igual à razão de desaceleração ideal. Como um resultado, quando o modo em série-paralelo é selecionado, a eficiência de
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10/46 transmissão de energia motriz pode ser aprimorada fazendo-se a razão de desaceleração igual ou próxima à razão de desaceleração ideal, ao mesmo tempo em que se otimiza a eficiência térmica do mecanismo motor.
[0020] No aparelho de controle para o veículo híbrido, a unidade de controle eletrônico pode ser configurada para determinar o nível de carga com o uso de um segundo valor previsto como um parâmetro. O segundo valor previsto pode ser um valor previsto de uma velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa, e deve ser alcançado quando o mecanismo motor é operado em uma linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em série-paralelo. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em série quando o segundo valor previsto é menor do que um terceiro limiar. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em série-paralelo quando o segundo valor previsto é superior ao terceiro limiar e inferior a um quarto limiar. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em paralelo quando o segundo valor previsto é superior ao quarto limiar. [0021] De acordo com a configuração mencionada acima, a unidade de controle eletrônico determina o nível de carga com o uso, como o parâmetro, do valor previsto da velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa, e deve ser alcançado quando o mecanismo motor é operado na linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em série-paralelo. Então, quando o valor previsto da velocidade rotativa é inferior ao primeiro limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga baixa em que a circulação de energia motriz pode ocorrer no modo em série-paralelo, e o modo em série é selecionado. Quando o valor previsto da velocidade rotativa é superior ao terceiro limiar e inferior ao quarto limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga intermediária, e o modo em sériePetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 122/165
11/46 paralelo, que é mais adequado para a região de carga intermediária, é selecionado. Quando o valor previsto da velocidade rotativa é superior ao quarto limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga alta, e o modo em paralelo, que é mais adequado para a região de carga alta, é selecionado. Desse modo, o modo de funcionamento ideal que corresponde ao nível de carga pode ser selecionado.
[0022] No aparelho de controle para o veículo híbrido, o terceiro limiar pode ser definido como um valor negativo que é inferior a 0 por um terceiro valor predeterminado. O quarto limiar pode ser definido como um valor positivo que é superior a 0 por um quarto valor predeterminado.
[0023] No modo em série-paralelo, quando o mecanismo motor é operado na linha de operação de consumo de combustível ideal e a velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa é igual a 0, a eficiência térmica do mecanismo motor é otimizada, a perda de conversão elétrica da primeira máquina elétrica rotativa é minimizada e a eficiência de transmissão de energia motriz é maximizada. Portanto, de acordo com a configuração mencionada acima, o terceiro limiar é definido como o valor que é menor do que 0 pelo terceiro valor predeterminado, e o quarto limiar é definido como o valor que é maior do que 0 pelo quarto valor predeterminado. Desse modo, a região em que o modo em série-paralelo é selecionado inclui a região em que a velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa é igual a 0. Como um resultado, quando o modo em série-paralelo é selecionado, a eficiência de transmissão de energia motriz pode ser aprimorada fazendose a velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa igual ou próxima a 0, ao mesmo tempo em que se otimiza a eficiência térmica do mecanismo motor.
[0024] No aparelho de controle para o veículo híbrido, a unidade de controle eletrônico pode ser configurada para determinar o nível de
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12/46 carga com o uso de um torque de acionamento exigido do veículo híbrido como um parâmetro. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em série quando o torque de acionamento exigido é menor do que um terceiro limiar. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em série-paralelo quando o torque de acionamento exigido é maior do que o terceiro limiar e menor do que um quarto limiar. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para selecionar o modo em paralelo quando o torque de acionamento exigido é maior do que o quarto limiar.
[0025] De acordo com a configuração mencionada acima, a unidade de controle eletrônico determina o nível de carga com o uso do torque de acionamento exigido do veículo híbrido como o parâmetro. Então, quando o torque de acionamento exigido é menor do que o terceiro limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga baixa em que a circulação de energia motriz ocorre no modo em sérieparalelo, e o modo em série é selecionado. Quando o torque de acionamento exigido é maior do que o terceiro limiar e menor do que o quarto limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga intermediária, e o modo em série-paralelo, que é mais adequado para a região de carga intermediária, é selecionado. Quando o torque de acionamento exigido é maior do que o terceiro limiar, é determinado que o nível de carga está na região de carga alta, e o modo em paralelo, que é mais adequado para a região de carga alta, é selecionado. Desse modo, o modo de funcionamento ideal que corresponde ao nível de carga pode ser selecionado.
[0026] Um segundo aspecto da invenção é um método de controle para um veículo híbrido. O veículo híbrido inclui um mecanismo motor, uma primeira máquina elétrica rotativa, um eixo de saída, uma segunda máquina elétrica rotativa, um mecanismo de engrenagem planetáPetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 124/165
13/46 ria, um dispositivo de comutação e uma unidade de controle eletrônico. O eixo de saída é conectado a uma roda motriz. A segunda máquina elétrica rotativa é conectada ao eixo de saída. O mecanismo de engrenagem planetária acopla mecanicamente o mecanismo motor, a primeira máquina elétrica rotativa e o eixo de saída entre si. O dispositivo de comutação é configurado para mudar um estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária em relação ao mecanismo motor e ao eixo de saída. O método de controle inclui: controlar, pela unidade de controle eletrônico, o dispositivo de comutação de modo que o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária seja mudado, e selecionar, pela unidade de controle eletrônico, um dentre três modos de funcionamento, mudando-se o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária de acordo com um nível de carga do veículo híbrido. Os três modos de funcionamento são um modo em série, um modo em série-paralelo e um modo em paralelo. O modo em série é um modo em que uma energia motriz do mecanismo motor é transmitida para a primeira máquina elétrica rotativa e convertida em uma energia elétrica. O modo em sérieparalelo é um modo no qual parte de uma energia motriz do mecanismo motor é transmitida mecanicamente para o eixo de saída por um torque da primeira máquina elétrica rotativa, a energia motriz remanescente do mecanismo motor é transmitida para uma dentre a primeira máquina elétrica rotativa e a segunda máquina elétrica rotativa e convertida em uma energia elétrica. O modo em paralelo é um modo em que uma energia motriz do mecanismo motor é transmitida mecanicamente para o eixo de saída com uma razão de desaceleração fixada mecanicamente a uma razão predeterminada. A razão de desaceleração é uma razão de uma velocidade rotativa do mecanismo motor para uma velocidade rotativa do eixo de saída. O nível de carga do veículo híbrido torna-se inferior a um primeiro nível de carga, um sePetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 125/165
14/46 gundo nível de carga e um terceiro nível de carga. O primeiro nível de carga é um nível de carga em que o modo em paralelo é selecionado. O segundo nível de carga é um nível de carga em que o modo em série-paralelo é selecionado. O terceiro nível de carga é um nível de carga em que o modo em série é selecionado.
[0027] A configuração mencionada acima torna possível selecionar um modo de funcionamento ideal considerando-se as características do modo em série, o modo em série-paralelo e o modo em paralelo em um veículo híbrido que é configurado para selecionar um dos respectivos modos de funcionamento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0028] Os recursos, vantagens e a significância técnica e industrial de uma modalidade exemplificativa da invenção serão descritos abaixo em referência aos desenhos em anexo, em que numerais semelhantes denotam elementos semelhantes, e em que:
Figura 1 é uma vista que mostra esquematicamente um exemplo da configuração geral de um veículo híbrido;
Figura 2 é um diagrama de blocos que mostra um exemplo de uma configuração de um aparelho de controle;
Figura 3 é um gráfico de engajamento que mostra estados de controle nos respectivos modos de funcionamento;
Figura 4 é uma vista que mostra esquematicamente curvas de eficiência isotérmica e uma linha de operação de consumo de combustível ideal de um mecanismo motor;
Figura 5 é uma vista que mostra uma imagem de um nível de carga em que cada um dos modos de funcionamento é selecionado;
Figura 6 é uma vista que mostra esquematicamente uma relação correspondente entre o nível de carga e uma eficiência de transmissão de energia motriz em cada um dos modos de funcionaPetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 126/165
15/46 mento;
Figura 7 mostra um gráfico de alinhamento no caso em que uma razão de desaceleração γ é igual a uma razão de desaceleração ideal gc durante um modo em série-paralelo;
Figura 8 mostra um gráfico de alinhamento no caso em que a razão de desaceleração γ é menor do que a razão de desaceleração ideal gc durante o modo em série-paralelo;
Figura 9 é um fluxograma (parte 1) que mostra um procedimento de processamento exemplificativo do aparelho de controle;
Figura 10 é um fluxograma (parte 2) que mostra um procedimento de processamento exemplificativo do aparelho de controle;
Figura 11 é um fluxograma (parte 3) que mostra um procedimento de processamento exemplificativo do aparelho de controle;
Figura 12 é uma vista (parte 1) que mostra esquematicamente um dispositivo de acionamento;
Figura 13 é uma vista (parte 2) que mostra esquematicamente o dispositivo de acionamento;
Figura 14 é uma vista (parte 3) que mostra esquematicamente o dispositivo de acionamento; e
Figura 15 é uma vista (parte 4) que mostra esquematicamente o dispositivo de acionamento.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADE [0029] Doravante no presente documento, a modalidade da invenção será descrita em detalhes em referência aos desenhos. A propósito, componentes semelhantes ou equivalentes nos desenhos são denotados por símbolos de referência semelhantes, e a descrição dos mesmos não será repetida.
[0030] A Figura 1 é uma vista que mostra esquematicamente um exemplo da configuração geral de um veículo 1 de acordo com a presente modalidade da invenção. O veículo 1 inclui um dispositivo de
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16/46 acionamento 2, rodas motrizes 90, uma unidade de controle eletrônico 100 e um circuito hidráulico 500. O dispositivo de acionamento 2 inclui um mecanismo motor 10, um primeiro motor-gerador (um primeiro MG) 20, um segundo motor-gerador (um segundo MG) 30, um primeiro dispositivo de engrenagem planetária (um dispositivo de divisão de energia motriz) 40, um segundo dispositivo de engrenagem planetária 50, uma embreagem C1, uma embreagem C2 e um freio B1. O segundo dispositivo de engrenagem planetária 50, as embreagens C1 e C2, o freio B1 e o circuito hidráulico 500 funcionam como um dispositivo de comutação. Conforme será descrito posteriormente, o dispositivo de comutação muda com o estado de conexão do mecanismo motor 10 e do primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40.
[0031] O veículo 1 é um veículo híbrido que funciona com o uso da energia motriz de pelo menos um dentre o mecanismo motor 10, o primeiro MG 20 e o segundo MG 30. O mecanismo motor 10 é, por exemplo, um mecanismo motor de combustão interna tal como um mecanismo motor a gasolina, um mecanismo motor a diesel ou similar. Cada um dentre o primeiro MG 20 e o segundo MG 30 é uma máquina elétrica rotativa (por exemplo, uma máquina elétrica rotativa de CA trifásica do tipo de imã permanente) que funciona tanto como um motor quanto como um gerador. O primeiro MG 20 e o segundo MG 30 são conectados eletricamente a uma bateria para acionamento (não mostrada). O primeiro MG 20 é acionado por pelo menos uma dentre a energia elétrica gerada pelo segundo MG 30 e a energia elétrica suprida a partir da bateria para acionamento. O segundo MG 30 é acionado por pelo menos uma dentre a energia elétrica gerada pelo primeiro MG 20 e a energia elétrica suprida a partir da bateria para acionamento. [0032] Um eixo giratório 22 é fixado a um rotor do primeiro MG 20, e um eixo giratório 31 é fixado a um rotor do segundo MG 30. A propósito, o eixo giratório 22 é disposto em um primeiro eixo geométrico 12,
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17/46 e o eixo giratório 31 é disposto em um segundo eixo geométrico 14 que é paralelo ao primeiro eixo geométrico 12.
[0033] O primeiro MG 20, o segundo dispositivo de engrenagem planetária 50, o primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40, a embreagem C2, a embreagem C1 e o mecanismo motor 10 são dispostos sequencialmente no primeiro eixo geométrico 12.
[0034] O segundo dispositivo de engrenagem planetária 50 inclui uma engrenagem solar S2, uma pluralidade de pinhões P2, um transportador CA2 que conecta os respectivos pinhões P2 entre si, e uma coroa R2. O segundo dispositivo de engrenagem planetária 50 é uma engrenagem planetária única.
[0035] A engrenagem solar S2 é fixada ao eixo giratório 22. A coroa R2 é fornecida em um lado de periferia externa da engrenagem solar S2, e é disposta de modo que um centro de rotação da mesma seja coaxial com o primeiro eixo geométrico 12. O transportador CA2 é fornecido giratoriamente ao redor do primeiro eixo geométrico 12, e sustenta giratoriamente os respectivos pinhões P2. Os respectivos pinhões P2 são dispostos entre a engrenagem solar S2 e a coroa R2. Os pinhões P2 são fornecidos giratoriamente ao redor da engrenagem solar S2 e giratoriamente ao redor de seus próprios eixos geométricos centrais.
[0036] Conforme será descrito posteriormente, é estabelecida uma relação em que a velocidade rotativa da engrenagem solar S2, a velocidade rotativa do transportador CA2 e a velocidade rotativa da coroa R2 são ligadas entre si por uma linha reta em um gráfico de alinhamento (uma relação em que caso as velocidades rotativas de quaisquer dois dos elementos giratórios sejam determinadas, a velocidade rotativa do outro elemento giratório também é determinada, que será denominada doravante também como a relação do gráfico de alinhamento).
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18/46 [0037] O primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40 inclui uma engrenagem solar S1, uma pluralidade de pinhões P1, um transportador CA1 que conecta os respectivos pinhões P1 entre si, e uma coroa R1. O primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40 é uma engrenagem planetária única.
[0038] A engrenagem solar S1 é fixada ao eixo giratório 22, e é fornecida giratoriamente ao redor do primeiro eixo geométrico 12. Portanto, o eixo giratório 22, a engrenagem solar S1 e a engrenagem solar S2 giram de forma integrada entre si.
[0039] A coroa R1 é disposta em um lado de periferia externa da engrenagem solar S1, e é fornecida giratoriamente ao redor do primeiro eixo geométrico 12. O transportador CA2 é conectado à coroa R1. A coroa R1 e o transportador CA2 giram de forma integrada entre si. [0040] Os respectivos pinhões P1 são dispostos entre a engrenagem solar S1 e a coroa R1, e engrenam com a engrenagem solar S1 e a coroa R1. Os pinhões P1 são fornecidos giratoriamente ao redor da engrenagem solar S1, e são fornecidos giratoriamente ao redor de seus próprios eixos geométricos. O transportador CA1 sustenta giratoriamente os respectivos pinhões P1, e é fornecido giratoriamente ao redor do primeiro eixo geométrico 12.
[0041] Conforme será descrito posteriormente, é estabelecida uma relação em que a velocidade rotativa da engrenagem solar S1, a velocidade rotativa do transportador CA1 e a velocidade rotativa da coroa R1 são ligadas entre si por uma linha reta em um gráfico de alinhamento (a relação do gráfico de alinhamento).
[0042] O freio B1 é fornecido em um lado de periferia externa da coroa R2, e é fornecido em um revestimento 25 do dispositivo de acionamento 2. O freio B1 é um elemento de engate de atrito hidráulico que pode impedir a coroa R2 de girar. Quando o freio B1 é engatado, a coroa R2 é fixada ao revestimento 25, e é impedida de girar. Quando
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19/46 o freio B1 é liberado, a coroa R2 é permitida a girar.
[0043] A embreagem C2 é um elemento de engate de atrito hidráulico que pode acoplar um virabrequim 21 do mecanismo motor 10 e o transportador CA1 entre si. Quando a embreagem C2 é engatada, o virabrequim 21 e o transportador CA1 são acoplados entre si, e giram de forma integrada entre si. Quando a embreagem C2 é liberada, o transportador CA1 é desacoplado do virabrequim 21.
[0044] A embreagem C1 é um elemento de engate de atrito hidráulico que pode acoplar o eixo giratório 22 (a engrenagem solar S1 e a engrenagem solar S2) e o virabrequim 21 entre si. Quando a embreagem C1 é engatada, o eixo giratório 22 e o virabrequim 21 são acoplados entre si, e a energia motriz do mecanismo motor 10 pode ser transmitida diretamente para o primeiro MG 20. Por outro lado, quando a embreagem C1 é liberada, o virabrequim 21 do mecanismo motor 10 é desacoplado do eixo giratório 22.
[0045] Os dentes periféricos externos que engrenam com uma engrenagem acionada 71 são formados em uma superfície periférica externa da coroa R1. A engrenagem acionada 71 é fixada a um lado de extremidade de um contraeixo (que será denominado doravante também como um eixo de saída) 70. A energia motriz do mecanismo motor 10 e a energia motriz do primeiro MG 20 são transmitidas para o eixo de saída 70 através da coroa R1 e da engrenagem acionada 71. [0046] O eixo de saída 70 é disposto paralelo ao primeiro eixo geométrico 12 e ao segundo eixo geométrico 14. Uma engrenagem de acionamento 72 é fornecida no outro lado de extremidade do eixo de saída 70. A engrenagem de acionamento 72 engrena com um coroa de diferencial 81 de uma engrenagem de diferencial 80. Um eixo de acionamento 82 é conectado à engrenagem de diferencial 80. As rodas motrizes 90 são conectadas ao eixo de acionamento 82. Portanto, a rotação do eixo de saída 70 é transmitida para as rodas motrizes 90
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20/46 através da engrenagem de diferencial 80.
[0047] Uma engrenagem de redução 32 é fixada ao eixo giratório 31 do segundo MG 30. A engrenagem de redução 32 engrena com a engrenagem acionada 71. Portanto, a energia motriz do segundo MG 30 é transmitida para o eixo de saída 70 através da engrenagem de redução 32.
[0048] A Figura 2 é um diagrama de blocos que mostra um exemplo da configuração de uma unidade de controle eletrônico 100 mostrada na Figura 1. A unidade de controle eletrônico 100 inclui uma unidade de controle eletrônico de HV (ECU) 150, uma MGECU 160 e uma ECU de mecanismo motor 170. Cada uma dentre a HVECU 150, a MGECU 160 e a ECU de mecanismo motor 170 é configurada para incluir um computador.
[0049] A MGECU 160 ajusta o valor de uma corrente que é suprida para o primeiro MG 20 com base em um comando de torque de MG1 da HVECU 150, e controla a saída do primeiro MG 20. Além disso, a MGECU 160 ajusta o valor de uma corrente que é suprida para o segundo MG 30 com base em um comando de torque de MG2 da HVECU 150, e controla a saída do segundo MG 30.
[0050] A ECU de mecanismo motor 170 controla a saída do mecanismo motor 10 através do controle do grau de abertura de uma borboleta eletrônica do mecanismo motor 10, o sincronismo de ignição do mecanismo motor 10, a quantidade de injeção de combustível do mecanismo motor 10 e similares, com base em um comando de torque de mecanismo motor da HVECU 150.
[0051] A HVECU 150 controla de forma abrangente o veículo inteiro. Um sensor de velocidade do veículo, um sensor de quantidade de depressão do acelerador, um sensor de velocidade rotativa do mecanismo motor, um sensor de velocidade rotativa do MG1, um sensor de velocidade rotativa do MG2, um sensor de velocidade rotativa do eixo
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21/46 de saída, uma unidade de monitoramento de bateria e similares são conectados à HVECU 150. Através do uso desses sensores, a HVECU 150 adquire uma velocidade do veículo, uma quantidade de depressão do acelerador, uma velocidade rotativa do mecanismo motor 10, uma velocidade rotativa do primeiro MG 20, uma velocidade rotativa do segundo MG 30, uma velocidade rotativa do eixo de saída 70, um estado da bateria para acionamento (não mostrada), e similares.
[0052] A HVECU 150 calcula uma força motriz exigida do veículo, uma potência exigida do veículo, um torque exigido do veículo ou similares, com base nas informações adquiridas. A HVECU 150 determina um torque de saída do primeiro MG 20, um torque de saída do segundo MG 30 e um torque de saída do mecanismo motor 10, com base no valor exigido calculado dessa forma. A HVECU 150 emite um valor de comando de um torque de MG1 e um valor de comando de um torque de MG2 para a MGECU 160. Além disso, a HVECU 150 emite um valor de comando de um torque de mecanismo motor para a ECU de mecanismo motor 170.
[0053] A HVECU 150 emite valores de comando (PbC1, PbC2) de pressões de óleo supridas para as embreagens C1 e C2 respectivamente, e um valor de comando (PbB1) de uma pressão de óleo suprida para o freio B1, para o circuito hidráulico 500 da Figura 1. O circuito hidráulico 500 supre pressões de óleo que correspondem aos valores de comando PbC1, PbC2 e PbB1 para as embreagens C1 e C2 e para o freio B1 respectivamente. Dessa forma, os estados (engate/liberação) das embreagens C1 e C2 e do freio B1 são mudados. [0054] A propósito, a Figura 1 mostra um exemplo em que a ECU é dividida em três ECU's, a saber, a HVECU 150, a MGECU 160 e a ECU de mecanismo motor 170, mas o número de ECU's não precisa ser necessariamente três. A ECU pode ser dividida em duas, quatro ou mais ECU's.
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22/46 [0055] Além disso, essas ECU's podem ser integradas em uma ECU única como um todo. A HVECU 150, a MGECU 160 e a ECU de mecanismo motor 170 serão descritas doravante como a unidade de controle eletrônico 100, em vez de serem distinguidas entre si.
[0056] O modo de funcionamento do veículo 1 inclui um modo de funcionamento de motor (que será denominado doravante como um modo de funcionamento de EV) e um modo de funcionamento híbrido (que será denominado doravante como funcionamento de HV).
[0057] O modo de funcionamento de EV é um modo em que o mecanismo motor 10 é parado e o veículo 1 funciona pela energia motriz de pelo menos um dentre o primeiro MG 20 e o segundo MG 30. Na presente modalidade da invenção, o modo de funcionamento de EV inclui um modo de acionamento individual de MG2 em que a energia motriz do segundo MG 30 isolada é usada, e um modo de acionamento duplo em que tanto a energia motriz do primeiro MG 20 quanto a energia motriz do segundo MG 30 são usadas.
[0058] O modo de funcionamento de HV é um modo em que o mecanismo motor 10 é operado e o veículo 1 funciona pela energia motriz do mecanismo motor 10 e pela energia motriz de pelo menos um dentre o primeiro MG 20 e o segundo MG 30. Na presente modalidade da invenção, o modo de funcionamento de HV inclui um modo de funcionamento em série (que também será denominado doravante simplesmente como um modo em série), um modo em série-paralelo de funcionamento (que também será denominado doravante simplesmente como um modo em série-paralelo), e um modo em paralelo de funcionamento (que também será denominado doravante simplesmente como um modo em paralelo).
[0059] No modo em série, toda a energia motriz do mecanismo motor 10 é transmitida para o primeiro MG 20 e convertida em uma energia elétrica, e o segundo MG 30 é acionado pela energia elétrica.
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23/46 [0060] No modo em série-paralelo, parte da energia motriz do mecanismo motor 10 é transmitida mecanicamente para o eixo de saída 70, e a energia motriz remanescente é transmitida para o primeiro MG 20 e convertida em uma energia elétrica. O segundo MG 30 é acionado pela energia elétrica.
[0061] No modo em paralelo, a energia motriz do mecanismo motor 10 é transmitida mecanicamente para o eixo de saída 70, e a energia motriz de pelo menos um dentre o primeiro MG 20 e o segundo MG 30 é transmitida para o eixo de saída 70 conforme necessário. [0062] A propósito, em qualquer um dentre o modo em série, o modo em série-paralelo e o modo em paralelo, uma energia elétrica pode ser gerada por pelo menos um dentre o primeiro MG 20 e o segundo MG 30 conforme necessário, e a bateria para acionamento pode ser carregada com a energia elétrica.
[0063] A unidade de controle eletrônico 100 seleciona um dentre a pluralidade de modos de funcionamento mencionados acima através do controle dos estados de controle (engate/liberação) das embreagens C1 e C2 e do freio B1 e do acionamento do mecanismo motor 10, do primeiro MG 20 e do segundo MG 30.
[0064] A Figura 3 é um gráfico de engajamento que mostra os estados de controle das embreagens C1 e C2 e do freio B1 nos respectivos modos de funcionamento. Na Figura 3, C1, C2, B1, MG1 e MG2 denotam a embreagem C1, a embreagem C2, o freio B1, o primeiro MG 20 e o segundo MG 30. Cada círculo nas respectivas seções de C1, C2 e B1 indica engate, e cada vazio indica liberação. [0065] No modo de acionamento individual de MG2, a embreagem C1 é engatada, e a embreagem C2 e o freio B1 são liberados. Nesse estado, a unidade de controle eletrônico 100 para o mecanismo motor 10, e opera o segundo MG 30 como um motor. Desse modo, as engrenagens solares S1 e S2, que são acopladas ao mecanismo motor
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10, não giram. Por outro lado, a coroa R2 não é impedida de girar, desse modo, o eixo de saída 70 gira de acordo com o torque do segundo MG 30.
[0066] No modo de acionamento duplo, o freio B1 é engatado, e as embreagens C1 e C2 são liberadas. Nesse estado, a unidade de controle eletrônico 100 para o mecanismo motor 10, e opera o primeiro MG 20 e o segundo MG 30 como máquinas motrizes. O freio B1 é engatado, e a coroa R2 é impedida de girar, desse modo, o torque do primeiro MG 20 é transmitido para o eixo de saída 70 com a coroa R2 servindo como um ponto de apoio. Além disso, o torque do segundo MG 30 também é transmitido para o eixo de saída 70.
[0067] No modo em série, a embreagem C1 é engatada, e a embreagem C2 e o freio B1 são liberados. Desse modo, o mecanismo motor 10 é acoplado ao primeiro MG 20, e a coroa R2 não é impedida de girar, assim, o mecanismo motor 10 pode girar livremente sem estar vinculado à velocidade do veículo (a velocidade rotativa do eixo de saída 70). Nesse estado, a unidade de controle eletrônico 100 opera o mecanismo motor 10, opera o primeiro MG 20 como um gerador, e opera o segundo MG 30 como um motor. Desse modo, a energia motriz do mecanismo motor 10 é transmitida para o primeiro MG 20 e convertida temporariamente em uma energia elétrica, e o segundo MG 30 é acionado pela energia elétrica.
[0068] No modo em série-paralelo, a embreagem C2 é engatada, e a outra embreagem C1 e o freio B1 são liberados. Desse modo, o mecanismo motor 10 é acoplado ao transportador CA1 do primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40. Portanto, o mecanismo motor 10 é acoplado ao primeiro MG 20 (a engrenagem solar S1) e ao eixo de saída 70 (a coroa R1) por meio do primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40. Nesse estado, a unidade de controle eletrônico 100 opera o mecanismo motor 10, e opera o segundo MG 30 como
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25/46 um motor. Nesse caso, a unidade de controle eletrônico 100 opera o primeiro MG 20 de modo que o torque do primeiro MG 20 atue em uma direção negativa. Desse modo, o torque do mecanismo motor 10 é transmitido para a coroa R1 (o eixo de saída 70) com o torque do primeiro MG 20 servindo como uma força reativa. Desse modo, no modo em série-paralelo, parte da energia motriz do mecanismo motor 10 é transmitida para o primeiro MG 20 e convertida em uma energia elétrica, e a energia motriz remanescente é transmitida mecanicamente para o eixo de saída 70 através do uso do torque do primeiro MG
20.
[0069] No modo em paralelo, uma das velocidades de deslocamento, a saber, primeira a quarta velocidades que são diferentes em uma razão de desaceleração γ (a razão da velocidade rotativa do mecanismo motor 10 para a velocidade rotativa do eixo de saída 70) entre si é formada de acordo com uma combinação dos estados de controle das embreagens C1 e C2 e do freio B1. Quando a primeira velocidade é formada, a embreagem C1 e o freio B1 são engatados, e a embreagem C2 é liberada. Quando a segunda velocidade é formada, a embreagem C2 e o freio B1 são engatados, e a embreagem C1 é liberada. Quando a terceira velocidade é formada, a embreagem C1 e a embreagem C2 são engatadas, e o freio B1 é liberado.
[0070] Quando a quarta velocidade é formada, a embreagem C2 é engatada, e a embreagem C1 e o freio B1 são liberados. Além disso, quando a quarta velocidade é formada, a corrente do primeiro MG 20 é submetida a controle de retroalimentação de modo que a velocidade rotativa do primeiro MG 20 seja fixada a zero (esse controle será denominado doravante também como bloqueio elétrico).
[0071] Conforme descrito até aqui, no modo em paralelo, uma das velocidades de deslocamento, a saber, a primeira a quarta velocidades é formada, e a razão de desaceleração γ é, desse modo, fixada mecaPetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 137/165
26/46 nicamente a um valor predeterminado que corresponde a cada uma das velocidades de deslocamento. Nesse estado, a unidade de controle eletrônico 100 opera o mecanismo motor 10. Portanto, a energia motriz do mecanismo motor 10 pode ser transmitida de forma eficiente mecanicamente para o eixo de saída 70. Além disso, a unidade de controle eletrônico 100 opera pelo menos um dentre o primeiro MG 20 e o segundo MG 30 como um motor, através do uso da energia elétrica da bateria para acionamento, conforme necessário. Desse modo, a energia motriz do primeiro MG 20 e a energia motriz do segundo MG 30 bem como a energia motriz do mecanismo motor 10 podem ser transmitidas mecanicamente para o eixo de saída 70.
[0072] A Figura 4 é uma vista que mostra esquematicamente linhas de eficiência isotérmica e uma linha de operação de consumo de combustível ideal do mecanismo motor 10. Na Figura 4, o eixo geométrico de abscissa representa a velocidade rotativa do mecanismo motor 10, e o eixo geométrico de ordenada representa o torque do mecanismo motor 10. Na Figura 4, as linhas de eficiência isotérmica são indicadas por linhas tracejadas substancialmente elípticas, e a linha de operação de consumo de combustível ideal é indicada por uma linha sólida.
[0073] As curvas de eficiência isotérmica (as linhas tracejadas) indicam que a eficiência térmica do mecanismo motor 10 (que será denominada doravante também como uma eficiência térmica do mecanismo motor) melhora e a taxa de consumo de combustível (o consumo de combustível por unidade de trabalho) diminui (melhora) conforme a área de uma elipse que forma cada uma das curvas de eficiência isotérmica diminui. Consequentemente, a região circundada pela curva de eficiência isotérmica formada pela elipse mais interna é uma região com a melhor eficiência térmica do mecanismo motor (a região com a melhora taxa de consumo de combustível).
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27/46 [0074] A linha de operação de consumo de combustível ideal (a linha sólida) é uma linha de operação do mecanismo motor 10 que é determinada previamente por um projetista com o uso de, como uma referência, uma linha obtida ligando-se pontos de operação em que a eficiência térmica do mecanismo motor é maximizada (a taxa de consumo de combustível é minimizada) em relação à velocidade rotativa do mecanismo motor 10. Consequentemente, a eficiência térmica do mecanismo motor é boa quando o mecanismo motor 10 é operado na linha de operação de consumo de combustível ideal.
[0075] Conforme descrito acima, o veículo 1 pode fazer uma comutação entre o modo de funcionamento de EV em que o veículo 1 funciona com o mecanismo motor 10 parado e o modo de funcionamento de HV em que o veículo 1 funciona com o mecanismo motor 10 em operação. Além disso, no modo de funcionamento de HV, uma comutação entre o modo em série, o modo em série-paralelo e o modo em paralelo pode ser feita. A unidade de controle eletrônico 100 de acordo com a presente modalidade da invenção seleciona um desses modos de funcionamento de acordo com o nível de carga do veículo 1. [0076] A Figura 5 é uma vista que mostra uma imagem dos níveis de carga em que os respectivos modos de funcionamento são selecionados. A propósito, o eixo geométrico de ordenada representa o torque de acionamento exigido do veículo 1 como um parâmetro que indica o nível de carga. O eixo geométrico de abscissa da Figura 5 representa a velocidade do veículo. Uma linha K1 indica que o nível de carga é igual a um valor de primeiro nível L1. Uma linha K2 indica que o nível de carga é igual a um valor de segundo nível L2. Uma linha K3 indica que o nível de carga é igual a um valor de terceiro nível L3. Conforme mostrado na Figura 5, cada um dos valores de nível L1 a L3 é um valor variável que é mudado em uma maneira decrescente conforme a velocidade do veículo sobe.
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28/46 [0077] Conforme mostrado na Figura 5, em uma região em que o nível de carga (o torque de acionamento exigido) é inferior ao valor de primeiro nível L1, a eficiência térmica do mecanismo motor é baixa, portanto, o modo de funcionamento de EV é selecionado. Em uma região em que o nível de carga é superior ao valor de primeiro nível L1, o modo de funcionamento de HV em que o veículo funciona com o mecanismo motor 10 em operação é selecionado.
[0078] No modo de funcionamento de HV, um dentre o modo em série, o modo em série-paralelo e o modo em paralelo é selecionado. Na presente modalidade da invenção, conforme mostrado na Figura 5, o nível de carga do veículo 1 cai na ordem do nível de carga em que o modo em paralelo é selecionado, o nível de carga em que o modo em série-paralelo é selecionado e o nível de carga em que o modo em série é selecionado. Isto é, em uma região de carga baixa em que o nível de carga é superior ao valor de primeiro nível L1 e inferior a um valor de segundo nível L2 (L2 > L1), o modo em série é selecionado. Em uma região de carga intermediária em que o nível de carga é superior ao valor de segundo nível L2 e inferior a um valor de terceiro nível L3 (L3 > L2), o modo em série-paralelo é selecionado. Em uma região de carga alta em que o nível de carga é superior ao valor de terceiro nível L3, o modo em paralelo é selecionado.
[0079] Conforme descrito até aqui, no caso em que o modo de funcionamento de HV é selecionado, a unidade de controle eletrônico 100, de acordo com a presente modalidade da invenção, seleciona o modo em série quando a carga é baixa, seleciona o modo em sérieparalelo quando a carga é intermediária e seleciona o modo em paralelo quando a carga é alta. Desse modo, o modo de funcionamento ideal pode ser selecionado considerando-se as diferenças em características entre os respectivos modos de funcionamento. A razão para isso será descrita doravante em detalhes.
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29/46 [0080] Embora os três modos de funcionamento, a saber, o modo em série, o modo em série-paralelo e o modo em paralelo sejam idênticos entre si pelo fato de que o veículo funciona com o mecanismo motor 10 em operação, os mesmos são diferentes entre si em eficiência de transmissão de energia motriz (a taxa em que a energia motriz do mecanismo motor 10, a energia motriz do MG 20 e a energia motriz do MG 30 são transmitidas para o eixo de saída 70) e em eficiência térmica do mecanismo motor (a taxa de consumo de combustível do mecanismo motor 10). Desse modo, as diferenças em eficiência de transmissão de energia motriz e em eficiência térmica do mecanismo motor entre os respectivos modos de funcionamento serão descritas. [0081] Antes de tudo, as diferenças em eficiência de transmissão de energia motriz entre os respectivos modos de funcionamento serão descritas.
[0082] A Figura 6 é uma vista que mostra esquematicamente uma relação correspondente entre o nível de carga e a eficiência de transmissão de energia motriz em cada um dos modos de funcionamento no caso em que a velocidade do veículo é constantemente igual a um valor predeterminado V0 (consultar a Figura 5). A propósito, na Figura 6, o eixo geométrico de abscissa representa a razão de desaceleração γ como um parâmetro que indica o nível de carga, e o eixo geométrico de ordenada representa uma eficiência de transmissão teórica η (uma eficiência de transmissão de energia motriz teórica). A propósito, entende-se que o nível de carga sobe conforme a razão de desaceleração γ aumenta. Na Figura 6, a eficiência de transmissão teórica η no modo em série-paralelo é indicada por uma linha tracejada, a eficiência de transmissão teórica η no modo em série é indicada por uma linha de traço longo e traço curto alternados, e a eficiência de transmissão teórica η no modo em paralelo é indicada por uma linha de traço longo e dois traços curtos alternados. Os respectivos limiares γ1 e γ2
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30/46 (que serão descritos posteriormente) mostrados na Figura 6 correspondem ao valor de segundo nível L2 e ao valor de terceiro nível L3 respectivamente quando a velocidade do veículo é igual ao valor predeterminado V0, conforme mostrado na Figura 5. Consequentemente, os respectivos limiares γ1 e γ2 são valores variáveis que são mudados em uma maneira decrescente conforme a velocidade do veículo sobe. [0083] A eficiência de transmissão teórica η no modo em sérieparalelo (indicada pela linha tracejada) é maximizada quando a razão de desaceleração γ é igual a uma razão de desaceleração ideal gc. Então, em uma região em que a razão de desaceleração γ é menor do que a razão de desaceleração ideal gc, a eficiência de transmissão teórica η no modo em série-paralelo diminui conforme a razão de desaceleração γ diminui. Além disso, em uma região em que a razão de desaceleração γ é maior do que a razão de desaceleração ideal gc, a eficiência de transmissão teórica η no modo em série-paralelo diminui conforme a razão de desaceleração γ aumenta. Deve ser observado no presente documento que a razão de desaceleração ideal γ£: é a razão de desaceleração γ no tempo em que a velocidade rotativa do primeiro MG 20 (que será denominada doravante também como uma velocidade rotativa de primeiro MG Nm1) é igual a 0.
[0084] A Figura 7 mostra um gráfico de alinhamento no caso em que a razão de desaceleração γ é igual à razão de desaceleração ideal γ£: no modo em série-paralelo. A Figura 8 mostra um gráfico de alinhamento no caso em que a razão de desaceleração γ é menor do que a razão de desaceleração ideal γ£: no modo em série-paralelo. Em cada um dos gráficos de alinhamento mostrados nas Figuras 7 e 8, as velocidades rotativas dos elementos giratórios (as engrenagens solares S1 e S2, os transportadores CA1 e CA2 e as coroas R1 e R2) de cada um dentre o primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40 e o segunPetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 142/165
31/46 do dispositivo de engrenagem planetária 50 são indicadas por linhas verticais respectivamente. Além disso, os intervalos entre as linhas verticais correspondem às razões de engrenagem de cada um dentre o primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40 e o segundo dispositivo de engrenagem planetária 50 respectivamente. Então, a direção para cima e para baixo de cada uma das linhas verticais é uma direção rotativa (a direção para cima de cada uma das linhas verticais é uma direção positiva, e a direção para baixo de cada uma das linhas verticais é uma direção negativa), e a posição na direção para cima e para baixo é uma velocidade rotativa. Nas Figuras 7 e 8, Sun1 denota a engrenagem solar S1, Sun2 denota a engrenagem solar S2, Car1 denota o transportador CA1, Car2 denota o transportador CA2, Ring1 denota a coroa R1, e Ring2 denota a coroa R2. Além disso, C2 denota a embreagem C2, e um círculo preto de C2 indica engate. ENG denota o mecanismo motor 10, MG1 denota o primeiro MG 20, MG2 denota o segundo MG 30, e OUT denota o eixo de saída 70. Te denota um torque do mecanismo motor 10 (que será denominado doravante como um torque de mecanismo motor), Tm1 denota um torque do primeiro MG 20 (que será denominado doravante como um torque de primeiro MG), e Tm2 denota um torque do segundo MG 30 (que será denominado doravante como um torque de segundo MG).
[0085] No modo em série-paralelo, conforme descrito acima, a embreagem C2 é engatada, e a outra embreagem C1 e o freio B1 são liberados. Desse modo, o mecanismo motor 10 é acoplado ao transportador CA1 do primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40. [0086] Conforme mostrado na Figura 7, quando a razão de desaceleração γ é igual à razão de desaceleração ideal gc, a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 é igual a 0, e a perda de conversão elétrica do primeiro MG 20 é minimizada, portanto, a eficiência de transmissão
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32/46 de energia motriz é maximizada.
[0087] Conforme mostrado na Figura 8, quando a razão de desaceleração γ é menor do que a razão de desaceleração ideal gc no modo em série-paralelo, o primeiro MG 20 está em um estado de rotação negativa (Nm1 < 0) devido à relação do gráfico de alinhamento. Nesse estado, a fim de aplicar o torque de primeiro MG Tm1 em uma direção negativa para transmitir a energia motriz do mecanismo motor 10 para o eixo de saída 70, o primeiro MG 20 precisa ser acionado sendo suprido com energia elétrica. Além disso, quando a energia motriz transmitida para o eixo de saída 70 a partir do mecanismo motor 10 é excessiva, o segundo MG 30 precisa gerar energia elétrica para aplicar o torque de segundo MG Tm2 na direção negativa. Isto é, a energia motriz do mecanismo motor 10 transmitida para o eixo de saída 70 com o uso, como uma força reativa, do torque de primeiro MG Tm1 obtido através do acionamento do primeiro MG 20 é convertida em uma energia elétrica pelo segundo MG 30. Então, pode ocorrer um fenômeno em que a energia elétrica é retornada para o primeiro MG 20 e usada para acionar o primeiro MG 20 (que será denominado doravante como circulação de energia motriz). Essa circulação de energia motriz leva a uma grande perda, assim, a eficiência de transmissão teórica se torna baixa.
[0088] Por outro lado, na região de carga alta, quando a razão de desaceleração γ se torna grande e a velocidade rotativa do primeiro MG 20 assume um valor alto positivo devido a essa influência, a perda de conversão elétrica se torna grande. Portanto, a eficiência de transmissão de energia motriz é inferior quando a carga é alta a quando a carga é intermediária.
[0089] Consequentemente, a eficiência de transmissão teórica η no modo em série-paralelo tem as características de ter um pico de acordo com a razão de desaceleração γ (o nível de carga) (sendo alta
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33/46 na região de carga intermediária e baixa na região de carga baixa e na região de carga alta), conforme mostrado na Figura 6.
[0090] A propósito, no modo em série-paralelo, a eficiência de transmissão teórica η no caso em que a razão de desaceleração γ é maior do que a razão de desaceleração ideal gc é expressa por uma expressão (1) mostrada abaixo, e a eficiência de transmissão teórica η no caso em que a razão de desaceleração γ é menor do que a razão de desaceleração ideal gc é expressa por uma expressão (2) mostrada abaixo.
η = {gc/γ + (1 -gc/g)hlh2}hm ... (1) η = {gc/γ + (1 -gc/g)/hlh2}hm ... (2) [0091] Nas expressões (1) e (2) mencionadas acima, η1 e η2 denotam a eficiência do primeiro MG 20 e a eficiência do segundo MG 30 respectivamente. ηη denota a eficiência de máquina do primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40. A razão de desaceleração ideal gc é expressa por uma expressão (3) mostrada abaixo.
gc = 1 / 1+p ... (3) [0092] Na expressão (3) mencionada acima, p denota a razão de engrenagem do primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40 (= o número de dentes da engrenagem solar S1 / o número de dentes da coroa R1).
[0093] O modo em série tem como premissa o acionamento do segundo MG 30 pela energia elétrica gerada pelo primeiro MG 20. No modo em série, portanto, uma certa porcentagem de perda de conversão elétrica é provocada em cada um dos MG's 20 e 30. Consequentemente, a eficiência de transmissão teórica η no modo em série (indicada pela linha de traço longo e traço curto alternados) é inferior ao valor de pico da eficiência de transmissão teórica η no modo em sérieparalelo pela perda de conversão elétrica do primeiro MG 20.
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34/46 [0094] No modo em paralelo, a razão de desaceleração γ é fixa, e o mecanismo motor 10 e o eixo de saída 70 são conectados diretamente entre si, desse modo, a energia motriz do mecanismo motor 10 pode ser transmitida de forma mais eficiente para o eixo de saída 70 do que nos outros modos. Além disso, o modo em paralelo não tem como premissa a conversão de energia elétrica por cada um dos MG's 20 e 30. No modo em paralelo, portanto, a perda de conversão elétrica também é pequena. Consequentemente, a eficiência de transmissão teórica η no modo em paralelo (indicada pela linha de traço longo e dois traços curtos alternados) é tão alta quanto o valor de pico da eficiência de transmissão teórica η no modo em série-paralelo.
[0095] Devido às diferenças conforme descrito acima e conforme mostrado na Figura 6, na região de carga baixa em que a razão de desaceleração γ é menor do que um limiar γ1 que é menor do que a razão de desaceleração ideal gc por um valor predeterminado, a eficiência de transmissão teórica η no modo em série (indicada pela linha de traço longo e traço curto alternados) é superior à eficiência de transmissão teórica η no modo em série-paralelo (indicada pela linha tracejada). Na região de carga intermediária em que a razão de desaceleração γ está entre o limiar γ1 e um limiar γ2, a eficiência de transmissão teórica η no modo em série-paralelo (indicada pela linha tracejada) é superior à eficiência de transmissão teórica η no modo em série (indicada pela linha de traço longo e traço curto alternados). Além disso, na região de carga alta em que a razão de desaceleração γ é maior do que o limiar γ2, que é maior do que a razão de desaceleração ideal γ£: por um valor predeterminado, a eficiência de transmissão teórica η no modo em paralelo (indicada pela linha de traço longo e dois traços curtos alternados) é superior à eficiência de transmissão teórica η no modo em série-paralelo (indicada pela linha tracejada).
[0096] A seguir, as diferenças em eficiência térmica do mecanismo
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35/46 motor entre os respectivos modos de funcionamento serão descritas. [0097] No modo em série-paralelo, o mecanismo motor 10 é conectado ao transportador CA1 do primeiro dispositivo de engrenagem planetária 40. Portanto, a velocidade rotativa do mecanismo motor 10 (a velocidade rotativa do transportador CA1) pode ser ajustada para um valor ideal sem estar vinculada à velocidade do veículo, ajustandose apropriadamente a velocidade rotativa do primeiro MG 20 (a velocidade rotativa da engrenagem solar S1) de acordo com a velocidade do veículo (a velocidade rotativa da coroa R1). Consequentemente, a eficiência térmica do mecanismo motor pode ser tornada igual a um valor ideal no modo em série-paralelo.
[0098] Além disso, no modo em série, a embreagem C1 é engatada, o mecanismo motor 10 é acoplado ao primeiro MG 20, e a embreagem C2 e o freio B1 são liberados. Portanto, a velocidade rotativa do mecanismo motor 10 pode ser ajustada para o valor ideal sem estar vinculada à velocidade do veículo. Consequentemente, no modo em série também como no modo em série-paralelo, a eficiência térmica do mecanismo motor pode ser tornada igual ao valor ideal.
[0099] Por outro lado, no modo em paralelo, a razão de desaceleração γ é fixada mecanicamente a um valor predeterminado que corresponde a uma velocidade de deslocamento, assim, a velocidade rotativa do mecanismo motor 10 é vinculada à velocidade do veículo. Portanto, pode ser impossível otimizar a eficiência térmica do mecanismo motor. No entanto, quando a carga é alta, a eficiência térmica do mecanismo motor é originalmente alta, e não é substancialmente diferente da eficiência térmica do mecanismo motor em cada um dos outros modos.
[00100] Em vista das diferenças nas características conforme descrito acima e conforme mostrado na Figura 5, no veículo 1, de acordo com a presente modalidade da invenção, o nível de carga é definido
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36/46 como um valor que cai na ordem do nível de carga em que o modo em paralelo é selecionado, do nível de carga em que o modo em sérieparalelo é selecionado e do nível de carga em que o modo em série é selecionado. Isto é, na região de carga intermediária, o modo em série-paralelo, que é excelente em eficiência térmica do mecanismo motor e eficiência de transmissão de energia motriz, é selecionado. Na região de carga baixa, o modo em série é selecionado. Portanto, embora haja um mérito em que a eficiência térmica do mecanismo motor pode ser tornada igual ao valor ideal, a queda de eficiência de transmissão de energia motriz pode ser mais contida do que no caso em que o modo em série-paralelo é selecionado. Na região de carga alta, o modo em paralelo, que é mais excelente em eficiência de transmissão de energia motriz do que os outros modos e não substancialmente diferente em eficiência térmica do mecanismo motor do que qualquer dos outros modos, é selecionado. Portanto, o modo de funcionamento ideal pode ser selecionado considerando-se as características (a eficiência térmica do mecanismo motor e a eficiência de transmissão de energia motriz) dos respectivos modos de funcionamento.
[00101] A Figura 9 é um fluxograma que mostra um procedimento de processamento exemplificativo no tempo em que a unidade de controle eletrônico 100 seleciona um modo de funcionamento. Esse fluxograma é executado repetidamente em um ciclo predeterminado.
[00102] Na etapa (a palavra etapa será abreviada doravante como S) 10, a unidade de controle eletrônico 100 determina se o nível de carga é, ou não, inferior ao valor de primeiro nível L1. Fazendo-se essa determinação, um torque de acionamento exigido é usado como o nível de carga. Isto é, a unidade de controle eletrônico 100 calcula o torque de acionamento exigido a partir de uma quantidade de depressão do acelerador (uma quantidade de operação de um pedal acelerador por um condutor) ou similar, calcula o valor de primeiro nível L1 a
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37/46 partir de uma velocidade do veículo, e determina se o torque de acionamento exigido é, ou não, menor do que o valor de primeiro nível L1 (consultar a Figura 5).
[00103] Caso o nível de carga seja inferior ao valor de primeiro nível L1 (SIM em S10), a unidade de controle eletrônico 100 seleciona o modo de funcionamento de EV em S11. A propósito, no modo de funcionamento de EV, conforme descrito acima, um dentre o modo de acionamento individual de MG2 e o modo de acionamento duplo é selecionado.
[00104] Por outro lado, caso o nível de carga seja superior ao valor de primeiro nível L1 (NÃO em S10), a unidade de controle eletrônico 100 seleciona o modo de funcionamento de HV, e realiza os processos que começam a partir de S20.
[00105] Em S20, a unidade de controle eletrônico 100 determina se o nível de carga é, ou não, um nível de carga baixo que é inferior ao valor de segundo nível L2. Fazendo-se essa determinação, um valor previsto da razão de desaceleração γ que é determinado a partir da força motriz exigida pelo condutor e da velocidade do veículo no caso em que é assumido que o mecanismo motor 10 deve ser operado na linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em série-paralelo (que também será denominado doravante simplesmente como o valor previsto da razão de desaceleração γ^') é usado como o nível de carga. A unidade de controle eletrônico 100 calcula uma velocidade rotativa ideal do mecanismo motor 10 que satisfaz a força motriz exigida (a velocidade rotativa do mecanismo motor 10 para emitir a força motriz exigida na linha de operação de consumo de combustível ideal), e calcula o valor previsto da razão de desaceleração γ dividindose a velocidade rotativa ideal do mecanismo motor 10 pela velocidade rotativa do eixo de saída 70 que corresponde à velocidade atual do veículo. Então, a unidade de controle eletrônico 100 calcula o limiar γ1
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38/46 a partir da velocidade do veículo, e determina se o valor previsto da razão de desaceleração γ é, ou não, menor do que o limiar γ1 (consultar a Figura 6).
[00106] Caso o nível de carga seja o nível de carga baixo (SIM em S20), a saber, caso o valor previsto da razão de desaceleração γ seja menor do que o limiar γ1, a unidade de controle eletrônico 100 seleciona o modo em série, que pode otimizar a eficiência térmica do mecanismo motor e é mais excelente em eficiência de transmissão de energia motriz do que o modo em paralelo, em S21.
[00107] Caso o nível de carga não seja o nível de carga baixo (NÃO em S20), a unidade de controle eletrônico 100 determina em S22 se o nível de carga é, ou não, um nível de carga intermediário que é superior ao valor de segundo nível L2 e inferior ao valor de terceiro nível L3. A propósito, na determinação de S22 bem como na determinação de S20, o valor previsto da razão de desaceleração γ é usado como o nível de carga. A unidade de controle eletrônico 100 calcula o limiar γ2 a partir da velocidade do veículo, e determina se o valor previsto da razão de desaceleração γ é, ou não, maior do que o limiar γ1 e menor do que o limiar γ2 (consultar a Figura 6).
[00108] Caso o nível de carga seja o nível de carga intermediário (SIM em S22), a saber, caso o valor previsto da razão de desaceleração γ seja maior do que o limiar γ1 e menor do que o limiar γ2, a unidade de controle eletrônico 100 seleciona o modo em série-paralelo, que pode otimizar a eficiência térmica do mecanismo motor e é mais excelente em eficiência de transmissão de energia motriz do que o modo em série, em S23.
[00109] Caso o nível de carga não seja o nível de carga intermediário (NÃO em S22), o valor previsto da razão de desaceleração γ é maior do que o limiar γ2 e consequentemente está em um nível de carga alto (consultar a Figura 6). Portanto, a unidade de controle eletrônico
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100 seleciona o modo em paralelo, que é mais excelente em eficiência de transmissão de energia motriz do que os outros modos e não é substancialmente diferente em eficiência térmica do mecanismo motor do que qualquer um dos outros modos, em S24. A propósito, no modo em paralelo, conforme descrito acima, uma das velocidades de deslocamento, a saber, a primeira a quarta velocidades é formada de acordo com a quantidade de depressão do acelerador, a velocidade do veículo e similares.
[00110] Conforme descrito acima, no veículo 1 de acordo com a presente modalidade da invenção, o nível de carga em que o modo em paralelo é selecionado, o nível de carga em que o modo em sérieparalelo é selecionado e o nível de carga em que o modo em série é selecionado são definidos de modo a cair nessa ordem. Isto é, na região de carga intermediária, o modo em série-paralelo, que é excelente em eficiência térmica do mecanismo motor e eficiência de transmissão de energia motriz, é selecionado. Na região de carga baixa, o modo em série, que pode conter a queda da eficiência de transmissão de energia motriz ao mesmo tempo em que mantém um mérito de ser excelente em eficiência térmica do mecanismo motor, é selecionado. Na região de carga alta, o modo em paralelo, que é mais excelente em eficiência de transmissão de energia motriz do que os outros modos e não é substancialmente diferente em eficiência térmica do mecanismo motor do que qualquer um dos outros modos, é selecionado. Portanto, o modo de funcionamento ideal pode ser selecionado considerando-se as características (a eficiência térmica do mecanismo motor e a eficiência de transmissão de energia motriz) dos respectivos modos de funcionamento.
[00111] Além disso, na presente modalidade da invenção, o valor previsto da razão de desaceleração γ é usado como o parâmetro que indica o nível de carga no modo de funcionamento de HV. Portanto, o
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40/46 modo de funcionamento ideal que leva em conta a relação correspondente entre a razão de desaceleração γ e a eficiência de transmissão de energia motriz (consultar a Figura 6) pode ser selecionado.
[00112] Além disso, na presente modalidade da invenção, quando o valor previsto da razão de desaceleração γ é maior do que o limiar γ1 e menor do que o limiar γ2, o modo em série-paralelo é selecionado. Então, considerando-se o fato de que a eficiência de transmissão de energia motriz no modo em série-paralelo é maximizada na razão de desaceleração ideal gc (consultar a Figura 6), o limiar γ1 é definido como um valor que é menor do que a razão de desaceleração ideal γ£: pelo valor predeterminado, e o valor limiar γ2 é definido como um valor que é maior do que a razão de desaceleração ideal γ£: pelo valor predeterminado. Desse modo, a região em que o modo em sérieparalelo é selecionado inclui a região em que a razão de desaceleração γ é igual à razão de desaceleração ideal yc. Como um resultado, quando o modo em série-paralelo é selecionado, a eficiência de transmissão de energia motriz pode ser mantida em um nível alto fazendo-se a razão de desaceleração γ igual ou próxima à razão de desaceleração ideal γ£: ao mesmo tempo em que se otimiza a eficiência térmica do mecanismo motor.
[00113] A modalidade mencionada acima da invenção pode ser mudada, por exemplo, como a seguir. Na modalidade mencionada acima da invenção, o valor previsto da razão de desaceleração γ é usado como o parâmetro que indica o nível de carga no modo de funcionamento de HV. No entanto, em vez do valor previsto da razão de desaceleração γ, um valor previsto da velocidade rotativa de primeiro MG Nm1, no caso em que é assumido que o mecanismo motor 10 deve ser operado na linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em série-paralelo (que também será denominado doravante simplesmente como o valor previsto da velocidade rotativa de primeiro
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MG Nm1), pode ser usado como o parâmetro que indica o nível de carga. A propósito, quando a velocidade do veículo é constante, é estabelecida uma relação em que a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 cai conforme a razão de desaceleração γ diminui. Isto é, no presente primeiro exemplo de modificação, a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1, que é correlacionada à razão de desaceleração γ, é usada como o parâmetro que indica o nível de carga.
[00114] A Figura 10 é um fluxograma que mostra um procedimento de processamento exemplificativo no tempo em que a unidade de controle eletrônico 100, de acordo com o presente primeiro exemplo de modificação, seleciona um modo de funcionamento. Esse fluxograma é obtido substituindo-se S20 e S22 no fluxograma da Figura 9 por S20A e S22A respectivamente. As outras etapas (as etapas para as quais são atribuídos os mesmos numerais que na Figura 9) são as mesmas que na Figura 9, portanto, descrição detalhada das mesmas não será repetida no presente documento.
[00115] Caso o torque de acionamento exigido seja maior do que o valor de primeiro nível L1 (NÃO em S10), a unidade de controle eletrônico 100 determina em S20A se o nível de carga é, ou não, o nível de carga baixo. Fazendo-se essa determinação, a unidade de controle eletrônico 100 usa o valor previsto da velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 mencionado acima como o nível de carga. A unidade de controle eletrônico 100 calcula uma velocidade rotativa ideal do mecanismo motor 10 que satisfaz a força motriz exigida, e calcula o valor previsto da velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 a partir da velocidade rotativa ideal do mecanismo motor 10 e da velocidade rotativa do eixo de saída 70 que corresponde à velocidade atual do veículo, com o uso da relação do gráfico de alinhamento.
[00116] Então, caso o valor previsto da velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 seja inferior a um limiar N1, a unidade de controle elePetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 153/165
42/46 trônico 100 determina que o nível de carga é o nível de carga baixo. Deve ser observado no presente documento que o limiar N1 é definido como um valor negativo que é menor do que 0 por um valor predeterminado. Isto é, a eficiência de transmissão de energia motriz no modo em série-paralelo é maximizada quando a razão de desaceleração γ é igual à razão de desaceleração ideal gc, a saber, quando a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 é igual a 0 (consultar a Figura 7). A eficiência de transmissão de energia motriz no modo em sérieparalelo cai devido à ocorrência de circulação de energia motriz quando a razão de desaceleração γ é menor do que a razão de desaceleração ideal gc, a saber, quando a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 assume um valor negativo (consultar a Figura 8). Em vista disso, o limiar N1 é definido como um valor negativo que é menor do que 0 por um valor predeterminado.
[00117] Além disso, a unidade de controle eletrônico 100 determina em S22A se o nível de carga é, ou não, o nível de carga intermediário. Fazendo-se essa determinação também, a unidade de controle eletrônico 100 usa o valor previsto da velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 mencionado acima como o nível de carga. A unidade de controle eletrônico 100 determina que o nível de carga é o nível de carga intermediário quando o valor previsto da velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 é superior ao limiar N1 e inferior a um limiar N2. Deve ser observado no presente documento que o limiar N2 é definido como um valor positivo que é maior do que 0 por um valor predeterminado. Isto é, a eficiência de transmissão de energia motriz no modo em sérieparalelo cai devido a uma grande perda de conversão de energia elétrica quando a razão de desaceleração γ é maior do que a razão de desaceleração ideal gc, a saber, quando a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 assume um valor positivo alto. Em vista disso, o limiar N2 é definido como o valor positivo que é maior do que 0 pelo valor
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43/46 predeterminado.
[00118] Conforme descrito acima, no presente exemplo de modificação, o valor previsto da velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 é usado como o parâmetro que indica o nível de carga no modo de funcionamento de HV. Dessa maneira também, o modo de funcionamento ideal pode ser selecionado da mesma maneira que na modalidade da invenção mencionada acima.
[00119] No presente exemplo de modificação, em particular, o modo em série-paralelo é selecionado quando o valor previsto da velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 é superior ao limiar N1 e inferior ao limiar N2. Então, em vista do fato de que a eficiência de transmissão de energia motriz no modo em série-paralelo é maximizada quando a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 é igual a 0 (consultar a Figura 7), o limiar N1 é definido como o valor negativo que é menor do que 0 pelo valor predeterminado, e o limiar N2 é definido como o valor positivo que é maior do que 0 pelo valor predeterminado. Desse modo, a região em que o modo em série-paralelo é selecionado inclui a região em que a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 é igual a 0. Como um resultado, quando o modo em série-paralelo é selecionado, a eficiência de transmissão de energia motriz pode ser mantida em um nível alto fazendo-se a velocidade rotativa de primeiro MG Nm1 igual ou próxima a 0 ao mesmo tempo em que se otimiza a eficiência térmica do mecanismo motor.
[00120] Na modalidade mencionada acima da invenção, o valor previsto da razão de desaceleração γ é usado como o parâmetro que indica o nível de carga no modo de funcionamento de HV. Em vez do valor previsto da razão de desaceleração γ, no entanto, o torque de acionamento exigido do veículo 1 pode ser usado como o parâmetro que indica o nível de carga.
[00121] A Figura 11 é um fluxograma que mostra um procedimento
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44/46 de processamento exemplificativo no tempo em que a unidade de controle eletrônico 100, de acordo com o presente segundo exemplo de modificação, seleciona um modo de funcionamento. Esse fluxograma é obtido substituindo-se S20 e S22 no fluxograma da Figura 9 por S20B e S22B respectivamente. As outras etapas (as etapas para as quais os mesmos numerais que na Figura 9 são atribuídos) são as mesmas que na Figura 9, portanto, a descrição detalhada das mesmas não será repetida no presente documento.
[00122] Caso o torque de acionamento exigido seja maior do que o valor de primeiro nível L1 (NÃO em S10), a unidade de controle eletrônico 100 determina em S20B se o torque de acionamento exigido está, ou não, no nível de carga baixo que é inferior ao valor de segundo nível L2 (consultar a Figura 5). Além disso, a unidade de controle eletrônico 100 determina em S22B se o torque de acionamento exigido está, ou não, no nível de carga intermediário que é superior ao valor de segundo nível L2 e inferior ao valor de terceiro nível L3 (consultar a Figura 5).
[00123] Conforme descrito acima, no presente exemplo de modificação, o torque de acionamento exigido do veículo 1 (o torque de acionamento exigido em relação à velocidade do veículo) é usado como o parâmetro que indica o nível de carga no modo de funcionamento de HV. Dessa maneira também, o modo de funcionamento ideal pode ser selecionado da mesma maneira que na modalidade mencionada acima da invenção.
[00124] A propósito, em vez do torque de acionamento exigido, uma energia de acionamento exigida ou uma energia de acionamento exigida em relação à velocidade do veículo também pode ser usada como o parâmetro que indica o nível de carga no modo de funcionamento de HV.
[00125] A configuração do dispositivo de acionamento 2, de acordo
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45/46 com a modalidade mencionada acima da invenção, pode ser modificada, por exemplo, como a seguir. As Figuras 12 a 15 são vistas que mostram esquematicamente configurações diferentes do dispositivo de acionamento em que o modo em série, o modo em série-paralelo e o modo em paralelo podem ser selecionados.
[00126] Um dispositivo de acionamento 2A mostrado na Figura 12 é obtido dotando-se o eixo de saída 70 com engrenagens acionadas 71A e 71B em vez da engrenagem acionada 71 e adicionando-se uma embreagem C3 ao dispositivo de acionamento 2 mostrado na Figura 1. Um dispositivo de acionamento 2B mostrado na Figura 13 é obtido adicionando-se ainda um freio B2 ao dispositivo de acionamento 2A mostrado na Figura 12.
[00127] Um dispositivo de acionamento 2C mostrado na Figura 14 é obtido mudando-se a disposição do dispositivo de acionamento 2 da Figura 1 de modo que o mecanismo motor 10, o primeiro MG 20 e o segundo MG 30 sejam dispostos nessa ordem coaxialmente entre si. Um dispositivo de acionamento 2D mostrado na Figura 15 é obtido mudando-se a disposição do dispositivo de acionamento 2A da Figura 12 de modo que o mecanismo motor 10, o primeiro MG 20 e o segundo MG 30 sejam dispostos nessa ordem coaxialmente entre si.
[00128] Na modalidade mencionada acima da invenção, cada um dos níveis de critério a ser comparado com o nível de carga (o valor de primeiro nível L1, o valor de segundo nível L2 e o valor de terceiro nível L3 e similares) pode ser fornecido com uma histerese. Desse modo, pode ser impedido que o modo de funcionamento seja mudado frequentemente devido a flutuações no nível de carga.
[00129] Além disso, a modalidade mencionada acima da invenção e os exemplos de modificação da mesma também podem ser combinados apropriadamente entre si dentro de uma faixa em que nenhuma contradição seja provocada de um ponto de vista técnico.
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46/46 [00130] A modalidade da invenção revelada no presente documento deve ser considerada exemplificativa e não restritiva em todos os aspectos. O escopo da invenção é definido não pela descrição acima, mas pelas reivindicações. A invenção é destinada a abranger todas as alterações que sejam equivalentes em significado e escopo às reivindicações.
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Claims (7)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Aparelho de controle para um veículo híbrido (1) o veículo híbrido (1) incluindo um mecanismo motor (10), uma primeira máquina elétrica rotativa (20), um eixo de saída (70), uma segunda máquina elétrica rotativa (30), um mecanismo de engrenagem planetária (40) e um dispositivo de comutação, o eixo de saída (70) é conectado a uma roda motriz (90), a segunda máquina elétrica rotativa (30) é conectada ao eixo de saída (70), o mecanismo de engrenagem planetária (40) acopla mecanicamente o mecanismo motor (10), a primeira máquina elétrica rotativa (20) e o eixo de saída (70) entre si, e o dispositivo de comutação é configurado para mudar um estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária (40) em relação ao mecanismo motor (10) e ao eixo de saída (70), o aparelho de controle caracterizado por compreender uma unidade de controle eletrônica (100) configurada para: controlar o dispositivo de comutação de modo que o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária (40) seja mudado; e selecionar um de três modos de funcionamento mudandose o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária (40) de acordo com um nível de carga do veículo híbrido (1), os três modos de funcionamento serem um modo em série, um modo em série-paralelo e um modo em paralelo, o modo em série ser um modo em que uma energia motriz do mecanismo motor (10) seja transmitida para a primeira máquina elétrica rotativa (20) e convertida em uma energia elétrica, o modo em série-paralelo ser um modo no qual parte de uma energia motriz do mecanismo motor (10) seja transmitida mecaniPetição 870170042291, de 20/06/2017, pág. 159/165
  2. 2/6 camente para o eixo de saída (70) por um torque da primeira máquina elétrica rotativa (20), a energia motriz remanescente do mecanismo motor (10) seja transmitida para uma dentre a primeira máquina elétrica rotativa (20) e a segunda máquina elétrica rotativa (30) e convertida em uma energia elétrica, o modo em paralelo ser um modo em que uma energia motriz do mecanismo motor (10) seja transmitida mecanicamente para o eixo de saída (70) com uma razão de desaceleração fixada mecanicamente a uma razão predeterminada, a razão de desaceleração ser uma razão de uma velocidade rotativa do mecanismo motor (10) para uma velocidade rotativa do eixo de saída (70), o nível de carga do veículo híbrido (1) tornando-se inferior a um primeiro nível de carga, um segundo nível de carga e um terceiro nível de carga, o primeiro nível de carga ser um nível de carga em que o modo em paralelo seja selecionado, o segundo nível de carga ser um nível de carga em que o modo em série-paralelo seja selecionado, e o terceiro nível de carga ser um nível de carga em que o modo em série seja selecionado.
    2. Aparelho de controle para o veículo híbrido (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para determinar o nível de carga com o uso de um primeiro valor previsto como um parâmetro quando for assumido que o mecanismo motor (10) deve ser operado em uma linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em série-paralelo, o primeiro valor previsto for um valor previsto da razão de desaceleração determinada, pela unidade de controle eletrônico (100), a partir de uma força motriz exigida pelo
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  3. 3/6 condutor e uma velocidade do veículo, a unidade de controle eletrônico (100) for configurada para selecionar o modo em série quando o primeiro valor previsto for menor do que um primeiro limiar, a unidade de controle eletrônico (100) for configurada para selecionar o modo em série-paralelo quando o primeiro valor previsto for maior do que o primeiro limiar e menor do que um segundo limiar, e a unidade de controle eletrônico (100) for configurada para selecionar o modo em paralelo quando o primeiro valor previsto for maior do que o segundo limiar.
    3. Aparelho de controle para o veículo híbrido (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o primeiro limiar ser definido como um valor que seja menor do que uma razão de desaceleração ideal por um primeiro valor predeterminado, a razão de desaceleração ideal ser a razão de desaceleração quando for assumido que o mecanismo motor (10) deve ser operado na linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em série-paralelo e for assumido que uma velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa (20) deve ser 0, e o segundo limiar for definido como um valor que seja maior do que a razão de desaceleração ideal por um segundo valor predeterminado.
  4. 4. Aparelho de controle para o veículo híbrido (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para determinar o nível de carga com o uso de um segundo valor previsto como um parâmetro, o segundo valor previsto ser um valor previsto de uma velocidade rotativa da primeira máquina elétrica rotativa (20), e deve ser
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    4/6 alcançado quando o mecanismo motor (10) for operado em uma linha de operação de consumo de combustível ideal no modo em sérieparalelo, a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para selecionar o modo em série quando o segundo valor previsto for menor do que um terceiro limiar, a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para selecionar o modo em série-paralelo quando o segundo valor previsto for superior ao terceiro limiar e inferior a um quarto limiar, e a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para selecionar o modo em paralelo quando o segundo valor previsto for superior ao quarto limiar.
  5. 5. Aparelho de controle para o veículo híbrido (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o terceiro limiar ser definido como um valor negativo que seja inferior a 0 por um terceiro valor predeterminado, e o quarto limiar ser definido como um valor positivo que seja superior a 0 por um quarto valor predeterminado.
  6. 6. Aparelho de controle para o veículo híbrido (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para determinar o nível de carga com o uso de um torque de acionamento exigido do veículo híbrido (1) como um parâmetro, a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para selecionar o modo em série quando o torque de acionamento exigido for menor do que um terceiro limiar, a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para selecionar o modo em série-paralelo quando o torque de acionamento exigido for maior do que o terceiro limiar e menor do que um quarto limiar, e
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    5/6 a unidade de controle eletrônico (100) ser configurada para selecionar o modo em paralelo quando o torque de acionamento exigido for maior do que o quarto limiar.
  7. 7. Método de controle para um veículo híbrido (1) o veículo híbrido (1) incluindo um mecanismo motor (10), uma primeira máquina elétrica rotativa (20), um eixo de saída (70), uma segunda máquina elétrica rotativa (30), um mecanismo de engrenagem planetária (40), um dispositivo de comutação e uma unidade de controle eletrônico (100), em que o eixo de saída (70) é conectado a uma roda motriz (90), a segunda máquina elétrica rotativa (30) é conectada ao eixo de saída (70), o mecanismo de engrenagem planetária (40) acopla mecanicamente o mecanismo motor (10), a primeira máquina elétrica rotativa (20) e o eixo de saída (70) entre si, e o dispositivo de comutação é configurado para mudar um estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária (40) em relação ao mecanismo motor (10) e ao eixo de saída (70), o método de controle caracterizado por compreender: controlar, pela unidade de controle eletrônico (100), o dispositivo de comutação de modo que o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária (40) seja mudado, e selecionar, pela unidade de controle eletrônico (100), um de três modos de funcionamento, mudando-se o estado de acoplamento do mecanismo de engrenagem planetária (40) de acordo com um nível de carga do veículo híbrido (1), os três modos de funcionamento serem um modo em série, um modo em série-paralelo e um modo em paralelo, o modo em série ser um modo em que uma energia motriz
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    6/6 do mecanismo motor (10) seja transmitida para a primeira máquina elétrica rotativa (20) e convertida em uma energia elétrica, o modo em série-paralelo ser um modo no qual parte de uma energia motriz do mecanismo motor (10) seja transmitida mecanicamente para o eixo de saída (70) por um torque da primeira máquina elétrica rotativa (20), a energia motriz remanescente do mecanismo motor (10) seja transmitida para uma dentre a primeira máquina elétrica rotativa (20) e a segunda máquina elétrica rotativa (30) e convertida em uma energia elétrica, o modo em paralelo ser um modo em que uma energia motriz do mecanismo motor (10) seja transmitida mecanicamente para o eixo de saída (70) com uma razão de desaceleração fixada mecanicamente a uma razão predeterminada, a razão de desaceleração sendo uma razão de uma velocidade rotativa do mecanismo motor (10) para uma velocidade rotativa do eixo de saída (70), o nível de carga do veículo híbrido (1) tornando-se inferior a um primeiro nível de carga, um segundo nível de carga e um terceiro nível de carga, o primeiro nível de carga ser um nível de carga em que o modo em paralelo seja selecionado, o segundo nível de carga ser um nível de carga em que o modo em série-paralelo seja selecionado, e o terceiro nível de carga ser um nível de carga em que o modo em série seja selecionado.
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