BR102019002164A2

BR102019002164A2 - sistema de controle de energia térmica de veículo

Info

Publication number: BR102019002164A2
Application number: BR102019002164A
Authority: BR
Inventors: Kobayashi Daisuke; Yoshiura Takahito; Kusaka Yasushi; Higuchi Yoichiro
Original assignee: Toyota Motor Co Ltd
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2019-08-27
Also published as: KR20190095870A; RU2712384C1; EP3524453A1; US11739680B2; CN110116605A; US20190242290A1; JP7114920B2; CN110116605B; US20210207519A1; KR102190659B1; US10982583B2; JP2019138180A

Abstract

trata-se de um sistema de controle de energia térmica de veículo que tem capacidade para alcançar um gerenciamento de calor aprimorado na totalidade de um veículo fornecido. um sistema de controle de energia térmica é fornecido em um veículo e inclui fontes de calor e um distribuidor de quantidade de calor configurado para atribuir uma quantidade de calor demandada calculada a partir de demandas de calor geradas na totalidade do veículo, para cada fonte de calor com base em uma quantidade de calor suprível de cada fonte de calor.

Description

“SISTEMA DE CONTROLE DE ENERGIA TÉRMICA DE VEÍCULO”

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente revelação refere-se a um sistema de controle de energia térmica de veículo que atribui uma quantidade de calor demandada a fontes de calor com base em uma pluralidade de demandas de calor geradas em um veículo.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR [002] A publicação de Patente aberta à inspeção pública sob n^o JP 2011201488 descreve um aparelho de controle de fonte de calor em que água de resfriamento para um motor e uma bomba de calor são usados como uma fonte de calor para aquecer o interior de um veículo. No aparelho de controle de fonte de calor descrito na Publicação de Patente Aberta à Inspeção Pública sob n^o JP 2011 -201488, a distribuição de uma quantidade de calor a ser suprida a partir da água de resfriamento para o motor através de um núcleo de aquecedor para o ar no interior do veículo e uma quantidade de calor a ser suprida a partir de um trocador de calor interior de um sistema de bomba de calor para ar no interior do veículo é determinada de modo que o custo de calor (quantidade de combustível) a ser consumido seja minimizado.

[003] Os veículos recentes são equipados com vários dispositivos que usam calor e, portanto, o gerenciamento de calor do mesmo é complicado em comparação àquele de um veículo convencional .Entretanto, no presente, o gerenciamento de calor no veículo inteiro não pode ser considerado como suficientemente otimizado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [004] Portanto, a presente revelação fornece um sistema de controle de energia térmica de veículo que tem capacidade para alcançar gerenciamento de calor aprimorado na totalidade de um veículo.

[005] Um sistema de controle de energia térmica, de acordo com a presente

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2/21 revelação, inclui uma fonte de calor e um distribuidor de quantidade de calor configurado para atribuir uma quantidade de calor demandada calculada a partir de uma demanda de calor gerada em uma totalidade de um veículo, para a fonte de calor com base em uma quantidade de calor suprível da fonte de calor.

[006] De acordo com a presente revelação, é possível fornecer um sistema de controle de energia térmica de veículo que tem capacidade para alcançar gerenciamento de calor aprimorado na totalidade de um veículo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [007] A Figura 1 é um diagrama de blocos funcional que mostra uma configuração esquemática de um sistema de controle de energia térmica, de acordo com uma primeira modalidade;

[008] A Figura 2 é um diagrama de sequência que ilustra um processo de controle realizado pelo sistema de controle de energia térmica mostrado na Figura 1; e [009] A Figura 3 é um diagrama de blocos funcional que mostra uma configuração esquemática de um sistema de controle de energia térmica, de acordo com uma segunda modalidade.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS (ESBOÇO) [010] No sistema de controle de energia térmica, de acordo com a presente revelação, em consideração das quantidades de calor supríveis das fontes de calor como um gerador de calor e um trocador de calor inclusos em um veículo, uma quantidade de calor demandada é distribuída para cada fonte de calor. Portanto, o gerenciamento de calor aprimorado na totalidade do veículo pode ser alcançado em consideração de uma quantidade de calor a ser gerada pelo gerador de calor, uma quantidade de calor a ser descarregada a partir do trocador de calor, uma quantidade de calor a ser armazenada em um meio de calor do trocador de calor, etc.

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3/21 (PRIMEIRA MODALIDADE) <CONFIGURAÇÃO>

[011] A Figura 1 é um diagrama de blocos funcional que mostra uma configuração esquemática de um sistema de controle de energia térmica, de acordo com uma primeira modalidade.

[012] O sistema de controle de energia térmica 10 inclui uma pluralidade de fontes de calor 1, um distribuidor de quantidade de calor 2 e uma pluralidade de atuadores 3.

[013] Os exemplos das fontes de calor 1 incluem geradores de calor e trocadores de calor. Um gerador de calor é um dispositivo que gera calor por seu funcionamento. Os exemplos de geradores de calor incluem um motor, uma bomba de calor, uma máquina motriz de tração para um veículo híbrido, um veículo elétrico, ou similares, uma unidade de controle de potência para a máquina motriz de tração, e uma bateria de acionamento para a máquina motriz de tração. Um trocador de calor é um dispositivo para trocar energia térmica entre dois meios de calor diferentes. Os exemplos de trocadores de calor incluem um radiador, um intercooler, um resfriador de óleo, um núcleo de aquecedor, um coletor de calor residual e um trocador de calor externo de uma bomba de calor. Cada fonte de calor 1 calcula uma quantidade de calor suprível, que é uma quantidade de calor máxima que pode ser suprida, e uma quantidade de calor suprida real, que é uma quantidade de calor realmente suprida, com base no estado operacional da fonte de calor 1 e no estado operacional do atuador 3 descrito posteriormente, e emite a quantidade de calor suprível calculada e quantidade de calor suprida real para o distribuidor de quantidade de calor 2 descrito posteriormente. No caso em que a fonte de calor 1 é um gerador de calor, uma quantidade de calor suprida da fonte de calor 1 corresponde a uma quantidade de calor gerada. No caso em que a fonte de calor 1 é um trocador de calor, uma quantidade de calor suprida da fonte de calor 1 corresponde a uma quantidade de

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4/21 calor descarregada. A fonte de calor 1 inclui um computador como uma ECU que não é mostrada, e cada um dos processos descritos posteriormente é realizado pelo computador. Na presente modalidade, a pluralidade de fontes de calor 1 é fornecida, mas o número de fontes de calor 1 incluso no sistema de controle de energia térmica 10 pode ser um.

[014] O distribuidor de quantidade de calor 2 adquire uma pluralidade de demandas de calor geradas na totalidade de um veículo, e distribui uma quantidade de calor demandada, que é calculada a partir da pluralidade de demandas de calor adquiridas, para cada fonte de calor 1 com base na quantidade de calor demandada e na quantidade de calor suprível adquirida a partir de cada fonte de calor 1. As demandas de calor geradas na totalidade do veículo são demandas por quantidades de calor exigidas por vários dispositivos fornecidos no veículo, e quantidades de calor exigidas podem ter valores tanto positivos quanto negativos. Os exemplos de demandas de calor geradas no veículo incluem uma demanda por uma quantidade de calor positiva ou negativa exigida para aquecer ou resfriar um motor, uma máquina motriz de tração, uma bateria de tração, ou similares para uma temperatura ideal, uma demanda por uma quantidade de calor positiva ou negativa exigida para aumentar ou diminuir a temperatura do ar no interior do veículo para uma temperatura estabelecida de um ar condicionado, e uma demanda por uma quantidade de calor positiva exigida para armazenar calor em um meio de calor de cada um dos vários sistemas de resfriamento ou para uma quantidade de calor negativa exigida para resfriar o meio de calor para uma temperatura predeterminada.

[015] O distribuidor de quantidade de calor 2 solicita que cada fonte de calor 1 supra energia térmica de modo que cada uma das demandas de calor adquiridas possam ser satisfeitas. Por exemplo, quando uma quantidade de calor para aumentar a temperatura do ar no interior do veículo para uma temperatura predeterminada for demanda de um ar condicionado, o distribuidor de quantidade de calor 2 distribui a

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5/21 quantidade de calor demanda do ar condicionado, para o motor ou a bomba de calor. Na distribuição da quantidade de calor demandada para cada fonte de calor 1, o distribuidor de quantidade de calor 2 leva a quantidade de calor suprível de cada fonte de calor 1 em consideração. Por exemplo, quando a quantidade de calor suprível do motor for menor do que a quantidade de calor demandada do ar condicionado, o distribuidor de quantidade de calor 2 distribui a totalidade da quantidade de calor demandada do ar condicionado, para as fontes de calor 1 além do motor, ou distribui uma parte da quantidade de calor demandada do ar condicionado, para o motor e distribui o restante da quantidade de calor demandada do ar condicionado, para as fontes de calor 1 além do motor. Quando a quantidade de calor demandada for distribuída para cada fonte de calor 1 sem consideração da quantidade de calor suprível de cada fonte de calor 1, uma situação ocorre em que a quantidade de calor suprível de uma determinada fonte de calor 1 é menor do que uma quantidade de calor distribuída ao mesmo e, portanto, o suprimento de energia térmica se torna insuficiente, mas há energia térmica excessiva restante em outra fonte de calor 1. A energia térmica excessiva é descartada, de modo que o desperdício de energia ocorra.

[016] Por outro lado, no sistema de controle de energia térmica 10, de acordo com a presente modalidade, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode reconhecer quanta margem há para a quantidade de calor suprível em cada fonte de calor 1, referindo-se à quantidade de calor suprível adquirida a partir de cada fonte de calor 1. Portanto, até mesmo quando não há margem para a quantidade de calor suprível de uma determinada fonte de calor 1, se houver uma margem para a quantidade de calor suprível de outra fonte de calor 1, a energia térmica gerada pode ser usada de modo eficaz distribuindo-se a energia térmica da outra fonte de calor 1 para a fonte da demanda de calor. Visto que o distribuidor de quantidade de calor 2 é fornecido e uma quantidade de calor suprida de cada fonte de calor 1 é gerenciada de modo integrado

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6/21 pelo distribuidor de quantidade de calor 2, o gerenciamento de calor aprimorado na the totalidade do veículo pode ser realizado. Se um componente com capacidade para gerenciar uma quantidade de calor suprida de cada fonte de calor 1 de modo integrado, como o distribuidor de quantidade de calor 2, não estiver presente, a energia térmica é gerada individualmente e suprida por cada fonte de calor 1 de modo que as demandas de calor geradas no veículo sejam satisfeitas. Portanto, existe uma possibilidade de que a energia térmica restante em qualquer uma das fontes de calor 1 não é usada de modo eficaz e a distribuição da energia térmica na totalidade do veículo se torna ineficaz.

[017] Cada atuador 3 é um dispositivo de acionamento que opera em resposta a um comando de um controlador como uma ECU fornecida na fonte de calor 1, e realiza o controle de calor emitido a partir da fonte de calor 1, o controle de resfriamento da fonte de calor 1, o controle da troca de calor entre meios de calor, etc. Os exemplos dos atuadores 3 incluem várias bombas para controlar a vazão de água de resfriamento, várias válvulas para mudar um trajeto de fluxo para a água de resfriamento, um ventilador para resfriar um radiador ou um trocador de calor externo, um compressor e uma válvula de expansão. Além disso, o motor e a bomba de calor são as fontes de calor 1, mas também podem servir como atuadores 3.

[018] Uma pluralidade das fontes de calor 1 emitem comandos de acionamento para um atuador 3, em alguns casos. Portanto, quando cada atuador 3 recebe comandos de acionamento a partir de uma pluralidade das fontes de calor 1, o atuador 3 realiza um processo de mediação e funciona de acordo com o comando de acionamento recebido a partir de qualquer uma das fontes de calor 1. Especificamente, cada fonte de calor 1 estabelece um grau de liberdade para um comando de acionamento que deve ser emitido para o atuador 3. O atuador 3 funciona de acordo com um comando de acionamento para o qual o grau de liberdade mais baixo é estabelecido, dentre uma pluralidade de comandos de acionamento recebidos,

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7/21 e rejeita os outros comandos de acionamento. Um grau de liberdade a ser estabelecido para um comando de acionamento é estabelecido de modo a ser maior que o número de atuadores 3 que podem ser usados por cada fonte de calor 1 para alcançar uma quantidade de calor distribuída a partir do distribuidor de quantidade de calor 2 é aumentado. Isto é, um grau de liberdade para um comando de acionamento para o atuador 3 é aumentado na medida em que o número de métodos alternativos para alcançar a quantidade de calor distribuída a partir do distribuidor de quantidade de calor 2 é aumentado.

[019] Cada atuador 3 emite uma quantidade de acionamento do mesmo para a fonte de calor 1 que emitiu o comando de acionamento adotado (consultar setas de linha quebrada na Figura 1). Na Figura 1, alguns dos trajetos de retroalimentação dos atuadores 3 para as fontes de calor 1 são indicados pelas setas de linha quebrada, e os outros trajetos de retroalimentação não são mostrados. Os exemplos da quantidade de acionamento a partir do atuador 3 incluem um valor de tensão, um valor de corrente, a velocidade de fluxo e a vazão da água de resfriamento, a posição rotacional de uma válvula, e o número de revoluções de um ventilador. A quantidade de acionamento do atuador 3 é usada na fonte de calor 1 para calcular uma quantidade de calor suprida real. Enquanto isso, o atuador 3 emite uma notificação de rejeição que indica que o comando de acionamento foi rejeitado, para a fonte de calor 1 que emitiu o comando de acionamento rejeitado. A notificação de rejeição é usada como um gatilho para a fonte de calor 1 corrigir o comando de acionamento e reemitir o comando de acionamento para outro atuador 3.

[020] Para fornecer um exemplo específico, para um veículo, uma configuração pode ser adotada em que um ventilador, um radiador para um motor e um trocador de calor externo de uma bomba de calor são dispostos em série nessa ordem, e ar é enviado para o radiador, para o motor e o trocador de calor externo da bomba de calor usando-se o mesmo ventilador. Como um exemplo, o caso é

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8/21 considerado em que esse veículo que tem uma disposição de um ventilador, um radiador e um trocador de calor externo é usado em uma área de clima frio e um motor e aquecimento para o interior do veículo são iniciados ao mesmo tempo. Nesse caso, visto que o motor requer um aquecimento, um comando de acionamento para parar o acionamento é emitido a partir do motor para um atuador do ventilador. Enquanto isso, visto que é necessário trocar calor entre ar externo e refrigerante que tem uma temperatura inferior ao ar externo em uma bomba de calor de um ar condicionado, um comando de acionamento para aumentar um número de revoluções pode ser emitido a partir da bomba de calor para o atuador do ventilador. Entretanto, até mesmo quando o ventilador for parado, a bomba de calor do ar condicionado pode gerar calor exigido para o ar condicionado, pelo ajuste de um compressor ou uma válvula de expansão.

[021] Portanto, um grau de liberdade que é maior do que aquele para um comando de acionamento para parar o ventilador durante o aquecimento do motor é estabelecido antecipadamente para o comando de acionamento para aumentar um número de revoluções da bomba de calor do ar condicionado para o ventilador. Com essa configuração, até mesmo quando o atuador do ventilador recebe comandos de acionamento contraditórios do motor e a bomba de calor, o atuador realiza um processo de mediação para determinar qual comando de acionamento deve ser adotado, com base nos graus de liberdade estabelecidos, e pode funcionar com base no comando de acionamento que tem o grau de liberdade mais baixo. Nesse exemplo, o atuador do ventilador adota o comando de acionamento para o qual o grau de liberdade mais baixo é estabelecido e que é emitido a partir do motor, e rejeita o comando de acionamento emitido a partir da bomba de calor. Quando a bomba de calor recebe uma notificação de rejeição, a bomba de calor pode tentar alcançar uma quantidade de calor de suprimento instruída pelo distribuidor de quantidade de calor 2, corrigindo-se o comando de acionamento e reemitir o comando de acionamento para outro atuador (por exemplo, um compressor ou uma válvula de expansão).

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9/21 [022] Quando o distribuidor de quantidade de calor 2 distribui uma quantidade de calor demandada para cada fonte de calor 1, a quantidade total das quantidades de calor supríveis de todas as fontes de calor 1 pode ser insuficiente para a quantidade de calor demandada (quantidade total) na totalidade do veículo. Portanto, de preferência, uma prioridade é feita associada a cada demanda de calor gerada no veículo, e o distribuidor de quantidade de calor 2 determina para qual demanda de calor uma quantidade de calor é, de preferência, suprida, de acordo com as prioridades de demandas de calor adquiridas. Uma prioridade a ser estabelecida para uma demanda de calor pode ser pré-estabelecida com base em um atributo da demanda de calor (por exemplo, se a demanda de calor é uma demanda de calor necessária para o funcionamento do veículo, ou uma demanda de calor exigida para aprimorar o conforto no interior do veículo). Em relação a uma prioridade a ser estabelecida para uma demanda de calor, uma prioridade para uma demanda de calor exigida para o funcionamento do veículo é, de preferência, tornada maior do que aquela para uma demanda de calor exigida para aprimorar o conforto. Quando a quantidade total das quantidades de calor supríveis de todas as fontes de calor 1 for menor do que a quantidade de calor demandada na totalidade do veículo, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode cancelar uma demanda de calor para a qual uma prioridade relativamente baixa é estabelecida.

[023] Como um exemplo, o caso é considerado em que, em uma área de clima frio, o motor e o aquecimento são iniciados ao mesmo tempo e uma demanda de calor para aquecer o motor e uma demanda de calor para aquecer o interior do veículo para uma temperatura estabelecida por um ar condicionado são inseridas ao distribuidor de quantidade de calor 2. Quando o distribuidor de quantidade de calor 2 determina que a quantidade de calor demandada na totalidade do veículo for menor do que a quantidade total das quantidades de calor supríveis de todas as fontes de calor 1 e a quantidade de calor suprível do motor é menor do que uma quantidade de calor

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10/21 exigida para aquecer o motor, o distribuidor de quantidade de calor 2 cancela a demanda de calor que é feita pelo ar condicionado e que tem uma prioridade relativamente baixa, e atribui a quantidade de calor suprível da bomba de calor para acionar o ar condicionado, para aquecer o motor.

[024] Visto que a prioridade é pré-estabelecida para cada demanda de calor, conforme descrito acima, as quantidades de calor que podem ser supridas por todas as fontes de calor 1 em cada ponto temporal pode ser atribuída em ordem a partir de uma demanda de calor para a qual a necessidade por energia térmica é relativamente alta, de modo que a distribuição de calor possa ser tornada eficiente.

[025] Além disso, o distribuidor de quantidade de calor 2 adquire uma quantidade de calor suprida real realmente suprida por cada fonte de calor 1. A quantidade de calor suprida real é calculada pela fonte de calor 1 com base na quantidade de acionamento do atuador 3. O distribuidor de quantidade de calor 2 corrige a quantidade de calor distribuída para cada fonte de calor 1, com base na quantidade de calor distribuída para cada fonte de calor 1 e a quantidade de calor suprida real adquirida a partir de cada fonte de calor 1. Como os casos em que a correção é necessária, um caso em que a fonte de calor 1 falhou em suprir a quantidade de calor distribuída para a fonte de calor 1 pelo distribuidor de quantidade de calor 2, um caso em que um desvio igual ou maior do que um valor predeterminado ocorreu entre a quantidade de calor distribuída para a fonte de calor 1 pelo distribuidor de quantidade de calor 2 e a quantidade de calor suprida real devido a um fator de erro, um caso em que quaisquer das fontes de calor 1 se tornou inutilizável, etc., são concebíveis. Como necessário, o distribuidor de quantidade de calor 2 redistribui a quantidade de calor demandada para cada fonte de calor 1 e re-instrui cada fonte de calor 1 para suprir calor. Na presente modalidade, a quantidade de acionamento de cada atuador 3 não é retroalimentado ao distribuidor de quantidade de calor 2, mas é retroalimentado para a fonte de calor 1, e a fonte de calor 1 emite uma quantidade de

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11/21 calor suprida real calculada com base na quantidade de acionamento do atuador 3, para o distribuidor de quantidade de calor 2. Para calcular a quantidade de calor suprida real, informações para especificar o estado operacional da fonte de calor 1 são necessárias além da quantidade de acionamento do atuador 3. Portanto, com uma configuração em que a quantidade de acionamento do atuador 3 é retroalimentada para o propósito de calcular uma quantidade de calor suprida real no distribuidor de quantidade de calor 2, a necessidade de retroalimentar as informações para especificar o estado operacional da fonte de calor 1 para o distribuidor de quantidade de calor 2 também surge e, portanto, uma interface de entrada-saída e um processo de controle do distribuidor de quantidade de calor 2 se torna complicado. Na presente modalidade, visto que a fonte de calor 1 calcula uma quantidade de calor suprida real e emite a quantidade de calor suprida real para o distribuidor de quantidade de calor 2, a interface de entrada-saída e o processo de controle do distribuidor de quantidade de calor 2 pode ser simplificada. Além disso, até mesmo no caso em que uma parte das fontes de calor 1 ou dos atuadores 3 é alterada, se torna desnecessário mudar a interface de entrada-saída e o processo de controle do distribuidor de quantidade de calor 2 e, portanto, o gerenciamento de calor na totalidade do veículo pode ser realizado de modo integrado sem depender da configuração de sistema do veículo.

[026] O distribuidor de quantidade de calor 2 gerencia, de preferência, cada uma das quantidades de calor demandadas pela demanda de calor descrita acima, a quantidade de calor suprível, e a quantidade de calor suprida real em unidades de quantidade de calor. Nesse caso, um processo de distribuição de calor e um processo de correção (um processo de redistribuição) no distribuidor de quantidade de calor 2 pode ser realizado com facilidade. Entretanto, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode adquirir outro parâmetro como uma temperatura ao invés de adquirir uma quantidade de calor demandada por uma demanda de calor de cada dispositivo do veículo, e realizar um processo de distribuição ou um processo de correção com base

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12/21 no outro parâmetro.

[027] A Figura 2 é um diagrama de sequência que ilustra um processo de controle realizado pelo sistema de controle de energia térmica mostrado na Figura 1.

[028] Etapa S1: O distribuidor de quantidade de calor 2 adquire demandas de calor geradas na totalidade do veículo. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S2.

[029] Etapa S2: Cada uma dentre a pluralidade de fontes de calor 1 emite uma quantidade de calor suprível do mesmo para o distribuidor de quantidade de calor 2. A quantidade de calor suprível de cada fonte de calor 1 pode ser calculada, por exemplo, com base no estado operacional da fonte de calor 1 e no estado operacional do atuador 3. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S3.

[030] Etapa S3: O distribuidor de quantidade de calor 2 realiza um processo de distribuição de quantidade de calor. Especificamente, o distribuidor de quantidade de calor 2 determina uma quantidade de calor demandada que deve ser distribuída a cada fonte de calor 1, com base em uma quantidade de calor demandada calculada a partir de todas as demandas de calor adquiridas na etapa S1 e a quantidade de calor suprível emitida a partir de cada fonte de calor 1 na etapa S2. No processo de distribuição na etapa S3, conforme descrito acima, uma relação de magnitude entre a quantidade de calor demandada (quantidade total) na totalidade do veículo e a quantidade total das quantidades de calor supríveis das respectivas fontes de calor 1, uma capacidade de suprimento de calor com base nas quantidades de calor supríveis das respectivas fontes de calor 1, e a prioridade estabelecida para cada demanda de calor são usadas. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S4.

[031] Etapa S4: O distribuidor de quantidade de calor 2 instrui cada fonte de calor 1 para suprir a quantidade de calor distribuída na etapa S3. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S5.

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13/21 [032] Etapa S5: Cada fonte de calor 1 emite um comando de acionamento para o atuador 3 de modo que a quantidade de calor distribuída pelo distribuidor de quantidade de calor 2 possa ser alcançada. A fonte de calor 1 que também serve como um atuador 3, como um motor ou uma bomba de calor, controla sua saída por si só. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S6.

[033] Etapa S6: Quando o atuador 3 receber uma pluralidade de comandos de acionamento e a pluralidade de comandos de acionamento recebidos não puderem ser executados ao mesmo tempo, o atuador 3 realiza um processo de mediação. Conforme descrito acima, o atuador 3 se refere ao grau de liberdade estabelecido para cada comando de acionamento recebido, adota o comando de acionamento para o qual o grau de liberdade mais baixo é estabelecido, e rejeita os outros comandos de acionamento. Quando o atuador 3 recebe um comando de acionamento, o atuador 3 não realiza o processo de mediação e adota aquele comando de acionamento. Além disso, quando uma pluralidade de comandos de acionamento recebidos não forem contraditórios entre si, o atuador 3 adota qualquer um dentre a pluralidade de comandos de acionamento. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S7.

[034] Etapa S7: O atuador 3 controla a operação do mesmo com base no comando de acionamento adotado na etapa S6. Especificamente, o atuador 3 controla a vazão ou i trajeto de fluxo para a água de resfriamento, o número de revoluções de um ventilador, ou similares. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S8 ou S9. Mais especificamente, o atuador 3 realiza um processo na etapa S8 na fonte de calor 1 que emitiu o comando de acionamento adotado na etapa S6, e realiza um processo na etapa S9 em cada fonte de calor 1 que emitiu o comando de acionamento rejeitado na etapa S6.

[035] Etapa S8: O atuador 3 emite uma quantidade de acionamento do mesmo após realizar o controle de operação de acordo com o comando de acionamento, para

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14/21 a fonte de calor 1 que emitiu o comando de acionamento adotado na etapa S6. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S12.

[036] Etapa S9: O atuador 3 emite uma notificação de rejeição que indica que o comando de acionamento foi rejeitado, para cada fonte de calor 1 que emitiu o comando de acionamento rejeitado na etapa S6. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S10.

[037] Etapa S10: Quando a fonte de calor 1 recebe a notificação de rejeição a partir do atuador 3, a fonte de calor 1 corrige o comando de acionamento. Mais especificamente, a fonte de calor 1 determina se a quantidade de calor distribuída pelo distribuidor de quantidade de calor 2 pode ser alcançada pelo acionamento de outro atuador 3. Quando a fonte de calor 1 determina que a quantidade de calor distribuída pode ser alcançada pelo acionamento de outro atuador 3, a fonte de calor 1 gera um comando de acionamento para o outro atuador 3. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S11.

[038] Etapa S11: A fonte de calor 1 emite o comando de acionamento gerado novamente para o atuador 3 diferente do destino de saída na etapa S5. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S6, e os processos nas etapas S6 a S11 são realizados repetidamente.

[039] Etapa S12: A fonte de calor 1 calcula uma quantidade de calor suprida real com base na quantidade de acionamento adquirida a partir do atuador 3. A quantidade de calor suprida real pode ser calculada usando-se um valor detectado ou retido pelo fonte de calor 1, além da quantidade de acionamento do atuador 3. Por exemplo, no caso em que a fonte de calor 1 é um motor, e o atuador 3 é uma bomba de água, a quantidade de calor suprida real pode ser calculada com base em uma mudança na temperatura de água de resfriamento detectada pela fonte de calor 1 e a vazão da água de resfriamento adquirida a partir do atuador 3. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S13.

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15/21 [040] Etapa S13: A fonte de calor 1 emite a calculada quantidade de calor suprida real para o distribuidor de quantidade de calor 2. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S14.

[041 ] Etapa S14: O distribuidor de quantidade de calor 2 corrige (redistribui) a quantidade de calor distribuída para cada fonte de calor 1, com base na quantidade de calor de suprimento instruída a cada fonte de calor 1 na etapa S4 e a quantidade de calor suprida real adquirida a partir de cada fonte de calor 1. Posteriormente, o processamento prossegue para a etapa S15.

[042] Etapa S15: O distribuidor de quantidade de calor 2 instrui cada fonte de calor 1 para suprir a quantidade de calor corrigida na etapa S14.

[043] Posteriormente, o processo de distribuição de energia térmica no veículo é continuado realizando-se repetidamente os processos nas etapas S1 a S15 em intervalos de tempo predeterminados.

[044] O distribuidor de quantidade de calor 2 descrito acima pode ser concretizado por um circuito dedicado para realizar o processo de controle do distribuidor de quantidade de calor 2 mostrado na Figura 2. Além disso, o distribuidor de quantidade de calor 2 descrito acima pode ser concretizado, por exemplo, fazendo com que um computador, como uma ECU que tem um processador, uma ROM, uma RAM, e um disco rígido, realize os processos nas etapas S1, S3, S4 e S13 a S15 mostrados na Figura 2. Ademais, o processo de controle da fonte de calor 1 mostrado na Figura 2 pode ser concretizado fazendo com que um computador, como uma ECU para controlar a fonte de calor 1, realize os processos nas etapas S5 e S8 a S12 mostrados na Figura 2. De modo semelhante, o processo de controle do atuador 3 mostrado na Figura 2 pode ser concretizado fazendo com que um computador em uma placa de controle ou uma ECU para controlar o atuador 3 a fim de realizar os processos nas etapas S6 e S7 mostradas na Figura 2. No caso de fazer com que um computador realize o processo de controle na Figura 2, um programa para o processo

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16/21 de controle mostrado na Figura 2 é armazenado em um dispositivo de armazenamento como uma ROM ou um disco rígido antecipadamente, e o processo de controle de cada um dentre o distribuidor de quantidade de calor 2, a fonte de calor 1 e o atuador 3 podem ser realizados fazendo com que um processador incluso no computador leia o programa a partir do dispositivo de armazenamento e execute o programa. Ademais, a presente invenção pode ser considerada como um método de controle de energia térmica e um programa executado por um computador, e uma mídia de armazenamento não transitória legível por computador que tem o programa armazenado na mesma.

[045] No sistema de controle de energia térmica 10 de acordo com a presente modalidade, o distribuidor de quantidade de calor 2 atribui uma quantidade de calor demandada calculada a partir de demandas de calor geradas na totalidade do veículo, para as fontes de calor 1 com base nas quantidades de calor supríveis das fontes de calor 1. A quantidade de calor demandada e a quantidade de calor de suprimento de cada fonte de calor 1 são gerenciadas de modo integrado pelo distribuidor de quantidade de calor 2, pelo qual o gerenciamento de calor aprimorado na totalidade do veículo pode ser realizado.

[046] As demandas de calor geradas na totalidade do veículo incluem demandas de calor geradas com a operação do motor, a máquina motriz de tração, a unidade de controle de potência para a máquina motriz de tração, um dispositivo de resfriamento/aquecimento para o interior do veículo, uma bateria de acionamento para a máquina motriz de tração, etc. Portanto, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode gerenciar várias demandas de calor de modo integrado.

[047] Quando uma prioridade for estabelecida para cada demanda de calor gerada na totalidade do veículo, e a quantidade total das quantidades de calor supríveis das respectivas fontes de calor 1 é menor do que a quantidade de calor

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17/21 demandada, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode cancelar a demanda de calor para a qual uma prioridade relativamente baixa é estabelecida. Visto que uma prioridade é estabelecida para cada demanda de calor, a energia térmica pode ser distribuída de acordo com a quantidade total das quantidades de calor supríveis e o nível da necessidade por energia térmica.

[048] Um grau de liberdade é estabelecido para um comando de acionamento que deve ser emitido para o atuador 3 por cada fonte de calor 1. Quando o atuador 3 recebe comandos de acionamento a partir de duas ou mais fontes de calor e os comandos de acionamento recebidos não podem ser executados ao mesmo tempo, o atuador 3 pode operar com base no comando de acionamento para o qual o grau de liberdade mais baixo é estabelecido, e rejeitar os outros comandos de acionamento. Visto que um grau de liberdade é estabelecido para um comando de acionamento de cada fonte de calor 1 para o atuador 3, até mesmo quando uma pluralidade de comandos de acionamento são contraditórios entre si, o atuador 3 pode ser razoavelmente acionado.

[049] O atuador 3 emite uma notificação de rejeição que indica que o comando de acionamento foi rejeitado, para cada fonte de calor 1 que emitiu o comando de acionamento rejeitado. Quando a fonte de calor 1 recebe a notificação de rejeição, a fonte de calor 1 pode emitir o comando de acionamento para o atuador 3 diferente do atuador 3 que emitiu a notificação de rejeição. Visto que uma notificação da rejeição de comando de acionamento é enviada a partir do atuador 3 para a fonte de calor 1, a fonte de calor 1 pode executar um método alternativo para alcançar a quantidade de calor distribuída a partir do distribuidor de quantidade de calor 2.

[050] O atuador 3 emite uma quantidade de acionamento do mesmo para a fonte de calor 1 que emitiu o comando de acionamento ao mesmo, e a fonte de calor 1 pode emitir uma quantidade de calor suprida real calculada com base na quantidade de acionamento adquirida a partir do atuador 3, para o distribuidor de quantidade de

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18/21 calor 2. Visto que uma quantidade de calor suprida real é retroalimentada a partir da fonte de calor 1 para o distribuidor de quantidade de calor 2, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode gerenciar se a quantidade de calor distribuída inicialmente para cada fonte de calor 1 foi alcançada.

[051] O distribuidor de quantidade de calor 2 pode corrigir a quantidade de calor distribuída para cada fonte de calor 1, com base na quantidade de calor suprida real recebida a partir de cada fonte de calor 1. Visto que a quantidade de calor distribuída a cada fonte de calor 1 é corrigida com base na quantidade de calor suprida real de cada fonte de calor 1, até mesmo quando cada fonte de calor 1 falhou em suprir a quantidade de calor demandada do distribuidor de quantidade de calor 2 devido a determinados fatores, a quantidade de calor demandada pode ser redistribuída a cada fonte de calor 1.

(SEGUNDA MODALIDADE) <CONFIGURAÇÃO>

[052] A Figura 3 é um diagrama de blocos funcional que mostra uma configuração esquemática de um sistema de controle de energia térmica, de acordo com uma segunda modalidade. Doravante, as diferenças entre a presente modalidade e a primeira modalidade serão principalmente descritas.

[053] O sistema de controle de energia térmica 20 de acordo com a presente modalidade é obtido adicionando-se, ainda, uma unidade de gerenciamento de estado 4 ao sistema de controle de energia térmica 10 de acordo com a primeira modalidade.

[054] A unidade de gerenciamento de estado 4 pode adquirir e gerenciar um estado do veículo ou um estado do ambiente externo (doravante, esses estados são coletivamente referidos como “estado de sistema”), e selecionar um trajeto de calor mais preferencial no veículo com base no estado de sistema adquirido. Por exemplo, quando a unidade de gerenciamento de estado 4 adquirir um estado de sistema que é um estado em que o motor está sendo aquecido, a unidade de gerenciamento de

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19/21 estado 4 seleciona um trajeto mais curto do que aquele durante o aquecimento, como um trajeto para a água de resfriamento para o motor, a fim promover o aquecimento do motor. A unidade de gerenciamento de estado 4 emite o trajeto de calor mais preferencial selecionado como informações de estado de sistema para o distribuidor de quantidade de calor 2.

[055] O estado do veículo se refere a um estado que representa como o veículo está funcionando, e o estado do ambiente externo se refere a um estado que representa em qual ambiente externo o veículo está presente. O estado do veículo incluso no estado de sistema inclui um estado em que o motor está sendo aquecida, um estado em que o veículo é funcionando, um estado em que o veículo está parado, um estado em que um veículo híbrido está funcionando com um motor do mesmo, um estado em que um veículo híbrido está funcionando eletricamente com uma máquina motriz de tração do mesmo, um estado em que o veículo está funcionando em um modo de economia de energia, etc. Além disso, o estado do ambiente externo inclui um estado em que o veículo é usado em uma temporada específica, um estado em que o veículo é usado em uma área de clima frio, etc.

[056] O distribuidor de quantidade de calor 2 distribui uma quantidade de calor de suprimento a cada fonte de calor 1, e também corrige a quantidade de calor distribuída, com base nas informações de estado de sistema emitidas a partir da unidade de gerenciamento de estado 4. Por exemplo, o case é presumido em que uma demanda de calor por aquecimento do interior do veículo é feita pelo ar condicionado enquanto o motor está sendo aquecido e quando o trajeto para a água de resfriamento para promover o aquecimento do motor foi selecionado. Nesse caso, o distribuidor de quantidade de calor 2 determina que o estado do veículo é um estado em que o aquecimento do motor está sendo promovido, com base nas informações de estado de sistema, e pode distribuir a quantidade de calor demandada a partir do ar condicionado, para outra fonte de calor 1.

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20/21 [057] Um processo de controle de acordo com a presente modalidade pode ser concretizado adicionando-se, ainda, uma etapa da unidade de gerenciamento de estado 4 que adquire o estado de sistema e uma etapa da unidade de gerenciamento de estado 4 que emite as informações de estado de sistema para o distribuidor de quantidade de calor 2, para a sequência de controle mostrada na Figura 2. O distribuidor de quantidade de calor 2 reflete as informações de estado de sistema da unidade de gerenciamento de estado 4, no processo de distribuição na etapa S3 e o processo de correção na etapa S14 na Figura 2.

[058] Conforme descrito acima, o sistema de controle de energia térmica 20 de acordo com a presente modalidade inclui a unidade de gerenciamento de estado 4 que adquire e gerencia o estado de sistema (o estado do veículo ou o estado do ambiente externo), e o distribuidor de quantidade de calor 2 pode corrigir a quantidade de calor distribuída para cada fonte de calor 1, com base no estado de sistema adquirido pela unidade de gerenciamento de estado 4. De acordo com essa configuração, o gerenciamento de calor mais eficiente pode ser realizado no veículo inteiro em consideração do estado de sistema.

(MODIFICAÇÕES) [059] Na primeira modalidade acima, a seleção de trajeto de calor pode ser realizada pelo distribuidor de quantidade de calor 2. Nesse caso, informações que representam um ou mais trajetos de calor através dos quais a energia térmica pode ser transmitida entre as fontes de calor 1 inclusas no veículo são preparadas de acordo com a configuração das fontes de calor 1 e os atuadores 3 inclusos no veículo, e o distribuidor de quantidade de calor 2 pode selecionar um trajeto de calor mais preferencial (trajeto de transmissão para energia térmica) referindo-se às informações de trajeto de calor. No caso em que o distribuidor de quantidade de calor 2 pode selecionar um trajeto de calor, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode atribuir

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21/21 uma quantidade de calor demandada a cada fonte de calor com base nas informações do trajeto de calor comutado ou selecionado além das demandas de calor e a quantidade de calor alcançável e a quantidade de calor gerada real de cada fonte de calor 1. Por exemplo, quando uma demanda de calor feita para aquecer o motor não pode ser satisfeita apenas pelo acionamento do motor, e há uma margem por uma quantidade de calor de suprimento em outra fonte de calor 1 como uma bomba de calor, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode selecionar um trajeto de calor através do qual a energia térmica é transmitida a partir da outra fonte de calor 1 como uma bomba de calor para o motor, com base nas informações de trajeto de calor, e atribuir uma quantidade de calor que falta para o aquecimento do motor, para a outra fonte de calor 1. Nesse caso, o distribuidor de quantidade de calor 2 pode comutar adicionalmente o trajeto de calor. Nesse caso, informações que representam o estado operacional de cada atuador 3 para alcançar o trajeto de calor incluso nas informações de trajeto de calor acima é preparada de acordo com a configuração das fontes de calor 1 e os atuadores 3 inclusos no veículo, e o atuador 3 é comutado direta ou indiretamente referindo-se às informações sobre o estado operacional do atuador 3, pelo qual o presente trajeto de calor pode ser comutado para um trajeto de calor preferencial (trajeto de transmissão para energia térmica). Na segunda modalidade acima, o processo de comutação de trajeto de calor pode ser realizado pela unidade de gerenciamento de estado 4.

[060] A comutação ou seleção de trajeto de calor (controle dos atuadores 3) pode ser realizada por uma configuração além dos sistemas de controle de energia térmica 10 e 20, de acordo com as respectivas modalidades acima.

[061] A presente revelação pode ser usada para um sistema que otimiza, na totalidade de um veículo, a distribuição de energia térmica emitida a partir de uma pluralidade de fontes de calor inclusas no veículo.

Claims

1. Sistema de controle de energia térmica (10, 20) fornecido em um veículo, sendo que o sistema de controle de energia térmica é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

uma fonte de calor (1); e um distribuidor de quantidade de calor (2) configurado para atribuir uma quantidade de calor demandada calculada a partir de uma demanda de calor gerada em uma totalidade do veículo, à fonte de calor (1) com base em uma quantidade de calor suprível da fonte de calor (1).

2. Sistema de controle de energia térmica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a demanda de calor gerada na totalidade do veículo inclui demandas de calor geradas com a operação de um motor, uma máquina motriz de tração, uma unidade de controle de potência para a máquina motriz de tração, um dispositivo de resfriamento/aquecimento para um interior do veículo, e uma bateria de acionamento para a máquina motriz de tração.

3. Sistema de controle de energia térmica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que:

uma prioridade é estabelecida para a demanda de calor gerada na totalidade do veículo, e quando uma quantidade total da quantidade de calor suprível da fonte de calor (1) for menor do que a quantidade de calor demandada, o distribuidor de quantidade de calor (2) cancela uma demanda de calor para a qual uma prioridade relativamente baixa é estabelecida.

4. Sistema de controle de energia térmica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma pluralidade de dispositivos de acionamento (3), cada um configurado para ser acionado com base em um comando de acionamento emitido a partir de pelo menos

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2/3 uma das fontes de calor (1) e com capacidade para controlar uma quantidade de calor suprida pela ao menos uma das fontes de calor (1) que emitiu o comando de acionamento, em que um grau de liberdade é estabelecido para cada um dos comandos de acionamento emitidos para os dispositivos de acionamento (3) pelas fontes de calor (1), e quando o dispositivo de acionamento (3) receber comandos de acionamento a partir de duas ou mais das fontes de calor (1), e os comandos de acionamento recebidos não puderem ser executados ao mesmo tempo, o dispositivo de acionamento (3) opera com base no comando de acionamento para o qual um grau de liberdade mais baixo é estabelecido, e rejeita os outros comandos de acionamento.

5. Sistema de controle de energia térmica, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que:

o dispositivo de acionamento (3) emite uma notificação de rejeição que indica que o comando de acionamento foi rejeitado, para cada fonte de calor (1) que emitiu o comando de acionamento rejeitado, e quando a fonte de calor (1) recebe a notificação de rejeição, a fonte de calor (1) emite um comando de acionamento para um dispositivo de acionamento (3) diferente do dispositivo de acionamento (3) que emitiu a notificação de rejeição.

6. Sistema de controle de energia térmica, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, CARACTERIZADO pelo fato de que:

o dispositivo de acionamento (3) emite uma quantidade de acionamento do mesmo para a fonte de calor (1) que emitiu o comando de acionamento ao mesmo, e a fonte de calor (1) emite uma quantidade de calor suprida real calculada com base na quantidade de acionamento adquirida a partir do dispositivo de acionamento (3), para o distribuidor de quantidade de calor (2).

7. Sistema de controle de energia térmica, de acordo com a reivindicação 6,

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3/3

CARACTERIZADO pelo fato de que o distribuidor de quantidade de calor (2) corrige uma quantidade de calor atribuída a cada uma dentre a pluralidade das fontes de calor (1), com base em uma quantidade de calor suprida real recebida a partir de cada uma das fontes de calor (1).

8. Sistema de controle de energia térmica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de gerenciamento de estado (4) configurada para adquirir e gerenciar um estado do veículo ou um estado de um ambiente externo, em que:

o distribuidor de quantidade de calor (2) corrige uma quantidade de calor atribuída a cada uma dentre a pluralidade das fontes de calor (1) com base no estado do veículo ou no estado do ambiente externo adquirido pela unidade de gerenciamento de estado (4).