BR112012014767B1

BR112012014767B1 - veículo híbrido e método de controle do mesmo

Info

Publication number: BR112012014767B1
Application number: BR112012014767-6A
Authority: BR
Inventors: Yutaka Tamagawa
Original assignee: Honda Motor Co., Ltd
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2021-02-23
Also published as: DE112010004866T5; WO2011074482A1; US9428041B2; RU2012127408A; CN102639374B; JPWO2011074482A1; BR112012014767A2; JP5624995B2; CN102639374A; CN104691301A; RU2563293C2; JP2014184959A; CN104691301B; US20120245783A1

Abstract

VEÍCULO HÍBRIDO E MÉTODO DE CONTROLE DO MESMO. A presente invenção refere-se a veículo híbrido que funciona com alimentação a partir de pelo menos um dente um motor elétrico e um motor que inclu uma unidade de controle de motor para controlar o motor, uma unidade de controle de engate/desengate para engatar uma embreagem que engata ou desengata uma linha de transmissçao de energia do motor para as rodas de acionamento via um gerador, quando o veículo híbrido é deslocado de um modo de acionamento em série para outro modo de acionamento em que pelo menos o motor funciona como uma fonte de acionamento, uma unidade de cálculo de saída requerida para calcular uma saída requerida exigida com base em uma abertura de pedal de acelerador e uma velocidade de marcha e uma unidade de cálculo de velocidade de revolução de engate para calcular uma velocidade de revolução em um lado de roda de acionamento de embreagem que corresponde à velocidade do veículo como uma velocidade de revolução do motor em que a embreagem é engatada. A unidade de controle de engate/desengate engata a embreagem quando a velocidade do veículo do motor coincide com a velocidade de revolução de engate como um resultado do controle do motor para seguir a saída requerida enquanto o veículo híbrido esta funcionando do modo de acionamente em série me uma velocidade do veículo predeterminada ou mais rápido. Em consequência, a embreagem pode ser engatada sem a geração de qualquer choque ou redução na eficiência, quando o veículo híbrido é deslocado do modo de acionamento em série para o outro modo de acionamento, em que pelo menos o motor funciona como uma fonte de acionamento.

Description

Campo Técnico

[0001]A presente invenção refere-se a um veículo híbrido, que controla o engate de uma unidade de engate/ desengate de transmissão elétrica, que é executado quando o veículo é deslocado de um modo de acionamento em série, em que um motor elétrico trabalha como uma fonte de acionamento e um método de controle para o mesmo.

Antecedentes da Técnica

[0002]Em um veículo elétrico combinado em série e em paralelo (SPHV) divulgado em Literatura de Patente 1, quando o veículo é deslocado de um modo em série de veículo híbrido (SHV) para um modo em paralelo de veículo híbrido (PHV), sem usar uma transmissão continuamente variável, o torque de um motor é controlado em um ponto no tempo em que a velocidade do veículo (a velocidade de revolução do motor) alcança um valor predeterminado VI e a velocidade de revolução de um gerador é feita para se aproximar, gradualmente, da velocidade de revolução do motor. Em seguida, a embreagem é colocada em um ponto no tempo quando as velocidades de revolução coincidem uma com a outra e a velocidade do veículo alcança um valor predeterminado V2, de modo que o gerador e o motor são acoplados um ao outro mecanicamente. Dessa maneira, em Literatura de Patente 1, é descrito que a diferença na velocidade de revolução entre o gerador e o motor é eliminada quando a embreagem é empregada e, portanto, nenhum choque é gerado quando os modos de acionamento são comutados. Literatura de Patente - Técnica Relacionada Literatura de Patente I - JP-3052753-B Literatura de Patente 2 - JP- H09-224304-A

Esboço da Invenção Problemas a Serem Resolvidos pela Invenção

[0003]No SPHV da Literatura de Patente 1 descrito acima, a coin cidência da velocidade de revolução do gerador com a velocidade de revolução do motor é tomada como uma condição de engate da embreagem, o qual é executado quando o modo de acionamento é comutado do modo de SHV para o modo de PHV. Contudo, é considerado que um choque é gerado quando a embreagem é engatada em um estado tal que a saída do gerador difere da saída do motor, ainda que as duas velocidades de revolução coincidam uma com a outra. A saber, no SPHV da Literatura de Patente 1, não só a velocidade de revolução do gerador tem que coincidir com a velocidade de revolução do motor, mas também símbolos de respectivas velocidades angulares das velocidades de revolução têm que coincidir uns com os outros e a saída do gerador tem que ser aproximada da saída do motor.

[0004]As figuras 7 e 8 mostram características de exemplo do mo tor que aciona o gerador. Nas figuras 7 e 8, um eixo de ordenadas denota o torque do motor e um eixo de abscissas denota a velocidade de revolução do motor. Nas figuras 7 e 8, linhas sólidas espessas são linhas que conectam pontos de operação do motor onde um consumo de combustível ótimo específico é obtido (daqui em diante é referido como uma "linha de fundo de BSFC". Quando no modo SHV, o motor é operado em um ponto de operação na linha. Adicionalmente, nas figuras 7 e 8, linhas de traços longos e curtos alternados são linhas que conectam pontos de operação do motor onde as saídas do motor se tornam idênticas, embora o torque e as velocidades de revolução são diferentes (daqui em diante, daqui em diante referido como uma "linha de saída igual").

[0005]Quando o modo de acionamento do SPHV da Literatura de Patente 1, que está no modo SHV é comutado para o modo PHV com o motor operado em um ponto de operação A mostrado na figura 7, a velocidade de revolução do motor cai para um valor indicado por uma linha de traços duplos em cadeia na figura 7 (uma velocidade de revolução desejada) de modo que a velocidade de revolução do gerador se aproxima da velocidade de revolução do motor. Nesse estado, quanto da tentativa para manter o consumo de combustível específico, o pon-to de operação se desloca de A para B ao longo da linha de fundo de BSFC. Como um resultado, o torque e a velocidade de revolução do motor também caem e, portanto, a saída do motor também diminui. À medida que isso ocorre, o gerador não pode fornecer toda a energia elétrica, que é requerida pelo motor, resultando em uma situação em que energia elétrica insuficiente é fornecida pela bateria.

[0006]Por outro lado, quando o ponto de operação é deslocado de A para C ao longo da linha de saída igual de modo a manter a saída do motor sob as mesmas condições, o ponto de operação se desvia da linha de fundo de BSFC e, portanto, o consumo de combustível específico é deteriorado.

[0007]Por outro lado, isso será verdadeiro quando o torque do motor é mudado na comutação do modo de acionamento do modo de SHV para o modo PHV. Conforme mostrado na figura 8, quando o modo de acionamento é comutado para o modo PHV com o motor operado no ponto de operação A, o torque do motor é levado a cair para um valor indicado por uma linha de traços duplos de cadeia na figura 8 (um torque desejado). Nesse estado, quando da tentativa para manter o consumo de combustível específico, o ponto de operação se desloca de A para D ao longo da linha de fundo de BSFC. Como um resultado, a velocidade de revolução do gerador, que corresponde à velocidade de revolução do motor, não coincide com a velocidade de revolução do motor e, portanto, é considerado que um choque é gerado quando a embreagem é engatada neste estado. Adicionalmente, a velocidade de revolução do motor também cai, pelo que a saída do motor diminui. À medida que isso ocorre, o gerador não pode fornecer toda a energia elétrica que é requerida pelo motor e, portanto, pode ser levado a uma situação em que a energia elétrica insuficiente é fornecida pela bateria.

[0008]Por outro lado, quando o ponto de operação é levado a mudar de A para E ao longo da linha de saída igual de modo a manter a saída do motor sob as mesmas condições, o ponto de operação se desvia da linha de fundo de BSFC e, portanto, o consumo de combustível específico é deteriorado.

[0009]Um objetivo da invenção é proporcionar um veículo híbrido que pode engatar uma unidade de engate/ desengate de transmissão de energia, sem geração de um choque e deterioração da eficiência, quando o veículo é deslocado de um modo de acionamento em série em que um motor elétrico funciona como uma fonte de acionamento para outro modo de acionamento em que pelo menos um motor de combustão interna funciona como uma fonte de acionamento e um método de controle para o mesmo.

Meios para resolver os Problemas

[00010] A reivindicação 1 proporciona um veículo híbrido incluindo:

[00011]- um motor (por exemplo, um motor 211 na modalidade);

[00012]- um gerador (por exemplo, um gerador 113, na modalida de), que é acionado pelo motor para gerar energia elétrica;

[00013]- uma bateria (por exemplo, uma bateria 101, na modalida de) para fornecer energia elétrica para um motor elétrico;

[00014] o motor elétrico (por exemplo, um motor elétrico 109, na modalidade), que é conectado a uma roda de acionamento, (por exemplo, uma roda de acionamento 133, na modalidade) e que é acionado através de energia elétrica fornecida de pelo menos um dentre a bateria e o gerador; e

[00015] uma unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (por exemplo, uma embreagem de bloqueio 117, na modalidade), que é disposta entre o gerador e a roda de acionamento para engate e desengate de uma linha de transmissão de energia do motor para a roda de acionamento via o gerador, o veículo híbrido sendo capaz de funcionar com energia fornecida de pelo menos um dentre o motor elétrico e o motor,

[00016] o veículo híbrido ainda incluindo uma unidade de controle de motor (por exemplo, uma ECU 123, na modalidade) para controlar o motor,

[00017] uma unidade de controle de engate/ desengate (por exemplo, a ECU de gerenciamento 123, na modalidade) para controlar a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia a ser engatada, quando o veículo híbrido é deslocado de um modo de acionamento em série em que o motor elétrico funciona como uma fonte de acionamento para um outro modo de acionamento em que o motor elétrico funciona como uma fonte de acionamento para outro modo de acionamento em que pelo menos o motor funciona como uma fonte de acionamento;

[00018] uma unidade de cálculo de saída requerida (por exemplo, a ECU de gerenciamento 123, na modalidade) para calcular uma saída requerida, exigida do veículo híbrido com base em uma abertura de pedal de acelerador, que corresponde a uma operação de um pedal de acelerador e uma velocidade de funcionamento do veículo híbrido; e

[00019] uma unidade de cálculo de velocidade de revolução de en-gate (por exemplo, a ECU de gerenciamento 123, na modalidade) para calcular uma velocidade de revolução em um lado de roda de acionamento da unidade de engate/ desengate de transmissão de energia, que corresponde à velocidade do veículo como uma velocidade de revolução do motor em que a unidade de engate/ desengate de trans- missão de energia é engatada, em que a unidade de controle de enga- te/ desengate a ser engatada quando a velocidade de revolução do motor coincide com a velocidade de revolução de engate (por exemplo, uma velocidade de revolução de engate de embreagem, na modalidade) calculada pela unidade de cálculo de velocidade de revolução de engate como um resultado do controle do motor para seguir a saída requerida calculada pela unidade de cálculo de saída requerida, en-quanto o veículo híbrido está funcionando no modo de acionamento em série em uma velocidade do veículo predeterminada ou mais rápida.

[00020] A reivindicação 2 proporciona, com base na reivindicação 1, o veículo híbrido em que, quando a velocidade de revolução do motor é mais rápida do que a velocidade de revolução de engate enquanto o veículo híbrido está funcionando no modo de acionamento em série em uma velocidade do veículo predeterminada ou mais rápida, a unidade de controle de motor controla o motor para operar em uma linha de consumo de combustível ótimo (por exemplo, uma linha de fundo de BSFC, na modalidade), que conecta pontos de operação onde um consumo de combustível ótimo específico é obtido de acordo com a saída requerida.

[00021] A reivindicação 3 proporciona, com base na reivindicação 1 ou 2, o veículo híbrido em que, quando a velocidade de revolução do motor é menor do que a velocidade de revolução de engate, enquanto o veículo híbrido está funcionando no modo de acionamento em série em uma velocidade do veículo predeterminada ou mais rápida, a unidade de controle de motor controla o motor para operar em uma linha de saída igual que conecta pontos de operação onde uma saída de acordo com a saída requerida pode ser mantida.

[00022] A reivindicação 4 proporciona, com base na reivindicação 3, o veículo híbrido em que uma eficiência de transmissão de energia do motor para a roda de acionamento em um ponto de operação em que o ponto de operação do motor chega após o deslocamento na linha de saída igual e onde a velocidade de revolução do motor coincide com a velocidade de revolução de engate é melhor com eficiência mecânica do que com a eficiência elétrica.

[00023] A reivindicação 5 proporciona, com base na reivindicação 3 ou 4, o veículo híbrido, em que a unidade de controle de motor controla o motor para aumentar o torque enquanto mantém a velocidade de revolução na velocidade de revolução de engate até que o ponto de operação do motor alcance a linha de consumo de combustível ótimo, quando a saída requerida aumenta, após a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia ser engatada; e

[00024] em que, quando a saída requerida excede a saída do motor no ponto de operação na linha de consumo de combustível ótimo, o motor elétrico acionado pela energia elétrica fornecida da bateria tem como saída a energia elétrica correspondente à saída insuficiente do motor.

[00025] A reivindicação 6 proporciona, com base na reivindicação 5, o veículo híbrido, em que do motor elétrico sai a energia elétrica correspondente à saída insuficiente dentro de uma capacidade de saída disponível de acordo com o estado da bateria.

[00026] A reivindicação 7 proporciona um método de controle para um veículo híbrido, o veículo híbrido incluindo um motor (por exemplo, um motor 111, na modalidade), um gerador (por exemplo, um gerador 113, na modalidade), que é acionado pelo motor para gerar energia elétrica;

[00027] uma bateria (por exemplo, uma bateria 101, na modalidade) para fornecer energia elétrica para um motor elétrico;

[00028] um motor elétrico (por exemplo, um motor elétrico 109, na modalidade), que é conectado a uma roda de acionamento (por exem- plo, uma roda de acionamento 133, na modalidade) e que é acionada pela energia elétrica fornecida de pelo menos um dentre a bateria e o gerador; e

[00029] uma unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (por exemplo, uma embreagem de bloqueio 117, na modalidade), que é disposta entre o gerador e a roda de acionamento para engate e desengate de uma linha de transmissão de energia do motor para a roda de acionamento via o gerador. O veículo híbrido sendo capaz de funcionar com energia fornecida de pelo menos um dentre o motor elétrico e o motor, o método de controle incluindo:

[00030] cálculo de uma velocidade de revolução em um lado de roda de acionamento da unidade de engate/ desengate de transmissão de energia, que corresponde à velocidade do veículo do veículo híbrido como um velocidade de revolução do motor em que a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia é engatada quando o veículo híbrido funciona em um modo de acionamento em série, em que o motor elétrico funciona como uma fonte de acionamento;

[00031] cálculo de uma saída requerida exigida do veículo híbrido com base em uma abertura de pedal de acelerador, que corresponde a uma operação de um pedal de acelerador e uma velocidade de funcionamento do veículo híbrido; e

[00032] engate da unidade de engate/ desengate de transmissão de energia quando a velocidade de revolução do motor coincide com a velocidade de revolução de engate calculada como um resultado do controle do motor para seguir a saída requerida calculada enquanto o veículo híbrido está funcionando no modo de acionamento em série em uma velocidade do veículo predeterminada ou mais rápida.

Vantagem da Invenção

[00033] De acordo com as reivindicações de 1 a 7, quando o veículo é deslocado do modo de acionamento em série em que o motor elé- trico funciona como uma fonte de acionamento para o outro modo de acionamento em que pelo menos o motor funciona como uma fonte de acionamento, a unidade de engate/ desengate de energia pode ser engatada sem geração de um choque e redução na eficiência.

[00034] De acordo com a reivindicação 2, o motor continua a operar na linha de consumo de combustível ótimo específico e a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia é engatada quando a velocidade de revolução do motor coincide com a velocidade de revolução de engate e, portanto, o consumo de combustível específico do motor não é diminuído.

[00035] De acordo com as reivindicações de 3 a 4, o consumo de combustível específico do motor é diminuído porque o ponto de operação do motor se desloca na linha de saída igual. Contudo, a eficiência mecânica é melhor do que a eficiência elétrica no ponto de operação do motor onde a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia é engatada e, portanto, o veículo híbrido pode funcionar com uma eficiência global melhor do que uma eficiência global que resultará quando o veículo híbrido continua a funcionar no modo de acionamento em série.

[00036] De acordo com as reivindicações de 5 a 6, do motor elétrico sai energia elétrica correspondente à saída insuficiente do motor pelo qual a saída requerida excede a saída do motor no ponto de operação na linha de consumo de combustível ótimo. Portanto, o motor pode continuar a operar enquanto mantém a eficiência global melhor.

Breve Descrição dos Desenhos

[00037] A figura 1 mostra uma configuração em blocos interna de um HEV em série/ em paralelo.

[00038] A figura 2 mostra características de um motor 111 em relação à eficiência térmica.

[00039] A figura 3 mostra uma transição de um ponto de operação do motor 111 quando a velocidade de revolução do motor 111 durante o modo de acionamento em série é mais rápida do que uma velocidade de revolução em que uma embreagem 117 é engatada.

[00040] A figura 4 mostra uma transição do ponto de operação do motor 111, quando a velocidade de revolução do motor 111 durante o modo de acionamento em série é menor do que a velocidade de revolução em que a embreagem 117 é engatada.

[00041] A figura 5 mostra uma transição do ponto de operação do motor 111, quando uma saída requerida aumenta após a embreagem 117 ser engatada.

[00042] A figura 6 mostra operações de uma ECU de gerenciamento 123.

[00043] A figura 7 mostra características de exemplo do motor que aciona um gerador.

[00044] A figura 8 mostra características de exemplo do motor que aciona o gerador.

Modo para Realização da Invenção

[00045] Modalidades da invenção serão descritas através de referência aos desenhos.

[00046] Um HEV (Hybrid Electric Vehicle - Veículo Elétrico Híbrido) inclui um motor elétrico e um motor e funciona com força de acionamento do motor elétrico e/ ou do motor, dependendo das condições de funcionamento do veículo. Os HEVs são classificados, a grosso modo em dois tipos, um HEV em série e um HEV em paralelo. O HEV em série funciona com a força de acionamento do motor elétrico. O motor é usado apenas para geração de energia elétrica e a energia elétrica gerada fazendo uso da fonte de acionamento do motor é armazenada em uma bateria ou fornecida para o motor elétrico. Por outro lado, o HEV em paralelo funciona com a força de acionamento de um ou de ambos dentre o motor elétrico e o motor.

[00047] Há também conhecido um HEV em série/ paralelo em que as ambas configurações, em série e em paralelo são combinadas. Nesse tipo de HEV, uma embreagem é engatada ou desengatada (en- gatada/ desengatada) dependendo das condições de funcionamento do veículo, pelo que o sistema de transmissão da força de acionamento é comutado para uma das configurações em série e em paralelo. Em particular, quando o veículo funciona em baixas velocidades, a embreagem é desengatada para adotar a configuração em série, enquanto quando o veículo funciona em velocidades intermediárias ou altas, a embreagem é engatada para adotar a configuração em paralelo. Na descrição a seguir, um modo de acionamento usando a configuração em série será referido como um "modo de acionamento em série".

[00048] Em uma modalidade, um veículo híbrido de acordo com a invenção será descrito como um HEV em série/ em paralelo, (daqui em diante referido como um "veículo híbrido").

[00049] A figura 1 mostra uma configuração em bloco interna do HEV em série/ em paralelo. O veículo híbrido mostrado na figura 1 inclui uma bateria (BATT) 101, um sensor de temperatura 103 (TEMP), um conversor (CONV) 105, um primeiro inversor (1st INV 107, um motor elétrico (MOT) 109, um motor (ENG) 111, um gerador (GEN) 113, um segundo inversor (2nd INV) 115, uma embreagem de bloqueio (daqui em diante referida simplesmente como uma "embreagem") 117, uma caixa de engrenagens (daqui em diante, referida simplesmente como uma "engrenagem") 119, um sensor de velocidade de veículo 121, uma ECU de gerenciamento (FI/MG ECU) 123, uma ECU de motor (MOT/GEN ECU) 125 e uma ECU de bateria (BATT ECU) 127. Ainda, o veículo inclui um sensor (não mostrado) para detectar uma velocidade de revolução do motor elétrico 109 e um sensor (não mostrado) para detectar uma velocidade de revolução do motor 111.

[00050] A bateria 101 tem múltiplas células de bateria que são conectadas em série e fornece, por exemplo, uma alta tensão de 100 a 200V. As células de bateria são baterias de íons de lítio ou baterias de hidreto de metal de níquel. O sensor de temperatura 103 detecta uma temperatura da bateria 101 (daqui em diante referida como uma "temperatura de bateria"). Um sinal indicando a temperatura de bateria detectada pelo sensor de temperatura 103 é enviado para a ECU de bateria 127.

[00051] O conversor 105 aumenta ou diminui uma tensão de saída de corrente contínua da bateria 101 enquanto mantém a mesma como uma corrente contínua. O primeiro inversor 107 converte uma tensão de característica em uma tensão de corrente alternada de modo a fornecer uma corrente trifásica para o motor elétrico 109. Adicionalmente, o primeiro inversor 107 converte uma tensão de corrente alternada, que é introduzida quando o motor elétrico 109 realiza uma operação regenerativa em uma tensão de corrente contínua para armazenamento na bateria 101.

[00052] O motor elétrico 109 gera energia com a qual o veículo funciona. O torque gerado no motor elétrico 109 é transmitido para eixos de transmissão 131 via a engrenagem 119. Nota-se que um rotor do motor elétrico 109 é conectado diretamente à engrenagem 119. Adicionalmente, o motor elétrico 109 opera como um gerador, quando freios regenerativos são aplicados e energia elétrica gerada no motor elétrico 109 é armazenada na bateria 101.

[00053] O motor 111 é usado apenas para o gerador 113, quando o veículo híbrido funciona no modo de acionamento em série com a embreagem 117 desengatada. Contudo, quando a embreagem 117 é engatada, a saída do motor 111 é transmitida para os eixos de transmissão 131 via o gerador 113, a embreagem 117 e a engrenagem 119 como a energia mecânica necessária para acionar o veículo híbrido. O motor 111 é conectado diretamente a um rotor do gerador 113.

[00054] O gerador 113 gera energia elétrica ao fazer uso da energia do motor 111. A energia elétrica gerada pelo gerador 113 é armazenada na bateria 101 ou é fornecida para o motor elétrico 109. O segundo conversor 115 converte uma corrente alternada gerada no gerador 113 em uma tensão de corrente contínua. A energia elétrica convertida pelo segundo inversor 115 é armazenada na bateria 101 ou é fornecida ao motor elétrico 109 via o primeiro conversor 107.

[00055] A embreagem 117 engata ou desengata uma linha de transmissão de força do motor 111 para as rodas de acionamento 133 com base em uma instrução de uma ECU de gerenciamento 123. A engrenagem 119 é uma engrenagem fixa de velocidade única que corresponde a uma quinta velocidade, por exemplo. Em consequência, a engrenagem 119 converte uma força de acionamento do motor elétrico 109 em uma velocidade de revolução e torque em uma relação de en-grenagem específica para transmissão para os eixos de transmissão 131. O sensor de velocidade do veículo 121 detecta uma velocidade de funcionamento do veículo (uma velocidade do veículo). Um sinal indicando a velocidade do veículo, detectada pelo sensor de velocidade do veículo, é enviado para a ECU de gerenciamento 123.

[00056] A ECU de gerenciamento 123 calcula uma saída requerida com base em uma abertura de pedal de acelerador que corresponde a uma operação de um pedal de acelerador por um motorista do veículo híbrido e uma velocidade do veículo, comuta sistemas de transmissão de força de acionamento, controla o engate ou o desengate da embreagem 117 e controla o motor 111. O controle do motor 111 pela ECU de gerenciamento 123 é indicado por uma linha de traços longos e curtos alternados na figura 1. Os detalhes da ECU de gerenciamento 123 serão descritos mais tarde.

[00057] A ECU de motor 125 controla a comutação de elementos de comutação que constituem o conversor 105, o primeiro inversor 107 e o segundo inversor 115 para, assim, controlar a operação do motor elétrico 109 ou do gerador 113. O controle do conversor 105, o primeiro inversor 107 e o segundo inversor 115 pela ECU de motor 125 são indicados por linhas com traços longos e curtos alternados na figura 1.

[00058] A ECU de bateria 127 calcula um estado de carga (SOC) da bateria 101 com base na informação sobre a temperatura da bateria obtida do sensor de temperatura 103 e correntes de carga e descarga e tensão terminal da bateria 101.

[00059] O gerador 113 gera energia elétrica ao fazer uso da energia do motor 111. A energia elétrica gerada pelo gerador 113 é armazenada na bateria 101 ou é fornecida para o motor elétrico 109. O segundo conversor 115 converte uma corrente alternada gerada no gerador 113 em uma tensão de corrente contínua. A energia elétrica convertida pelo segundo inversor 115 é armazenada na bateria 101 ou é fornecida ao motor elétrico 109 via o primeiro conversor 107.

[00060] A embreagem 117 engata ou desengata uma linha de transmissão de força de acionamento do motor 111 para as rodas de acionamento 133 com base em uma instrução de uma ECU de gerenciamento 123. A engrenagem 119 é uma engrenagem fixa de velocidade única que corresponde a uma quinta velocidade, por exemplo. Em consequência, a engrenagem 119 converte uma força de acionamento do motor elétrico 109 em uma velocidade de revolução e torque em uma relação de engrenagem específica para transmissão para os eixos de transmissão 131. O sensor de velocidade do veículo 121 detecta uma velocidade de funcionamento do veículo (uma velocidade do veículo). Um sinal indicando a velocidade do veículo, detectada pelo sensor de velocidade do veículo, é enviado para a ECU de gerencia-mento 123.

[00061] A ECU de gerenciamento 123 calcula uma saída requerida com base em uma abertura de pedal de acelerador que corresponde a uma operação de um pedal de acelerador por um motorista do veículo híbrido e uma velocidade do veículo, comuta sistemas de transmissão de força de acionamento, controla o engate ou o desengate da embreagem 117 e controla o motor 111. O controle do motor 111 pela ECU de gerenciamento 123 é indicado por uma linha de traços longos e curtos alternados na figura 1. Os detalhes da ECU de gerenciamento 123 serão descritos mais tarde.

[00062] A ECU de motor 125 controla a comutação de elementos de comutação que constituem o conversor 105, o primeiro inversor 107 e o segundo inversor 115 para, assim, controlar a operação do motor elétrico 109 ou do gerador 113. O controle do conversor 105, o primeiro inversor 107 e o segundo inversor 115 pela ECU de motor 125 é indicado por linhas com traços longos e curtos alternados na figura 1.

[00063] A ECU de bateria 127 calcula um estado de carga (SOC) da bateria 101 com base na informação sobre a temperatura da bateria obtida do sensor de temperatura 103 e correntes de carga e descarga e tensão terminal da bateria 101.

[00064] A figura 2 mostra características do motor 111 em relação a sua eficiência térmica. Na figura 2, um eixo de ordenadas denota o torque do motor 111 e um eixo de abscissas denota a velocidade de revolução do motor 111. Na figura 2, uma linha cheia espessa é uma linha que conecta pontos de operação do motor 111 e onde um consumo de combustível ótimo, específico é obtido (uma linha de fundo de BSFC). A embreagem 117 é engatada ou desengatada de acordo com o sistema de transmissão de força de acionamento selecionado. A saber, a embreagem 117 é desengatada quando o veículo funciona no modo de acionamento em série e é engatada quando a saída do motor 111 é usada como energia mecânica.

[00065] A energia de saída do motor 111 é energia mecânica. Con- tudo, a energia mecânica que sai do motor 111, quando a embreagem 117 é desengatada é convertida em energia elétrica pelo gerador 113 e é, a seguir, usada para acionar o veículo. Uma eficiência de transmissão de energia aqui adotada é referida como uma "transmissão elétrica". Por outro lado, a energia mecânica que sai do motor 111, quando a embreagem 117 está engatada, é consumida como está via o gerador 113 e a engrenagem 119 para acionar o veículo.

[00066] Uma eficiência de transmissão de energia aqui adotada é referida como uma "eficiência mecânica" e uma forma de transmissão de energia adotada é referida como uma "transmissão mecânica". A região 201, mostrada por linhas inclinadas na figura 2 indica uma região onde a eficiência mecânica é melhor do que a eficiência elétrica como a eficiência de transmissão da energia de saída do motor 111.

[00067] Daqui em diante, a transição de um ponto de operação do motor 111 ocorrendo quando a embreagem 117 é engatada enquanto o veículo híbrido desta modalidade funciona no modo de acionamento em série será descrita por meio de referência às figuras 3 e 4. A figura 3 mostra uma transição do ponto de operação do motor 111 quando uma velocidade de revolução do motor 111 durante o modo de acionamento em série é mais rápido do que uma velocidade de revolução em que a embreagem 117 é engatada. A figura 4 mostra uma transição do ponto de operação do motor 111, quando a velocidade de revolução do motor 111 durante o modo de acionamento em série é mais lenta do que a velocidade de revolução em que a embreagem 117 é engatada. (Modalidade 1)

[00068] O ponto de operação A mostrado na figura 3 é um ponto de operação do motor 111 que resulta quando o veículo híbrido está funcionando no modo de acionamento em série (acelerando) pelo uso de força de acionamento fornecida do motor elétrico 109 de acordo com uma operação de um pedal de acelerador pelo motorista. Na queda desse estado, a velocidade de revolução do motor 111 para um valor indicado por uma linha interrompido na figura 3 onde nenhum choque é gerado, mesmo quando a embreagem 117 está engatada (uma velocidade de revolução de engate de embreagem), quando uma saída em um lado de saída da embreagem 117 é levada a coincidir com a saída do motor elétrico 109, enquanto seguindo a saída requerida, o ponto de operação do motor 111 se desloca de A para C ao longo de uma linha de saída igual indicada por uma linha com traços longos e cursos alternados. À medida que isso ocorre, o ponto de operação se desvia da linha de fundo de BSFC e, portanto, o consumo de combustível específico é deteriorado.

[00069] Nesta modalidade, a ECU de gerenciamento 123 não engata a embreagem 117 até a velocidade de revolução do motor 111, quando o veículo híbrido funciona no modo de acionamento em série. A saber, quando o ponto de operação do motor 111 se desloca de A para B ao longo da linha de fundo de BSFC enquanto seguindo a saída requerida de modo que o ponto de revolução do motor 111 diminua até a velocidade de revolução de engate de embreagem, a ECU de gerenciamento 123 controla a embreagem 117 a ser engatada. Quando o ponto de operação do motor 111 alcança o ponto de operação B, a velocidade de revolução do gerador 113 e a velocidade de revolução do motor 111 coincidem, respectivos símbolos de velocidades angulares das velocidades de revolução coincidem e a saída do motor 111 via o gerador 1'13 e a saída do motor elétrico 109 coincidem. Em consequência, mesmo quando a embreagem 117 é engatada nesse momento, nenhum choque é gerado e o consumo de combustível ótimo específico do motor 111 é mantido como é. (Modalidade 2)

[00070] Um ponto de operação D, mostrado na figura 4, é um ponto de operação do motor 111 que resulta quando o veículo híbrido está funcionando no modo de acionamento em série (desacelerando) pelo uso de força de acionamento fornecida do motor elétrico 109 de acordo com uma operação do pedal de acelerador pelo motorista. Na queda desse estado da velocidade de revolução do motor 111 para um valor indicado por uma linha interrompida na figura 4, onde nenhum choque é gerado, mesmo quando a embreagem 117 está engatada (uma velocidade de revolução de engate de embreagem), quando uma saída no lado de saída da embreagem 117 é levada a coincidir com a saída do motor elétrico 109 enquanto seguindo a saída requerida, o ponto de operação do motor 111 se desloca de D para E ao longo de uma linha de saída igual, indicada por uma linha com traços longos e curtos alternados. Dessa maneira, quando o ponto de operação do motor 111 se desloca para o ponto de operação E e a velocidade de revolução do motor sobe até a velocidade de revolução de engate de embreagem, a ECU de gerenciamento 123 controla a embreagem 117 a ser engatada.

[00071] Quando o ponto de operação se desloca de D para E dessa maneira, o consumo de combustível específico é deteriorado porque o ponto de operação do motor 111 se desvia da linha de fundo de BSFC. Contudo, sendo diferente da Modalidade 1, a carga (torque) do motor 111 se desloca em uma direção em que a carga (torque) é reduzida e o ponto de operação E permanece dentro de uma região 201, onde a transmissão mecânica é melhor do que a transmissão elétrica . Por causa disso, nenhum choque é gerado, quando a embreagem 117 é engatada e uma eficiência global melhor (consumo de combustível específico x eficiência mecânica) do que uma eficiência global (consumo de combustível específico x eficiência elétrica), que resultará quando o veículo híbrido continuar a funcionar no modo de acionamento em série é obtida.

[00072] Quando a saída requerida aumenta como um resultado de uma operação do pedal de acelerador pelo motorista após o ponto de operação ter se deslocado para E, conforme mostrado na figura 5, a ECU de gerenciamento 123 controla o motor 111 para aumentar o torque enquanto mantém a velocidade de revolução na velocidade de revolução de engate de embreagem. Quando isso ocorre, o ponto de operação do motor 111 é deslocado para cima, na figura 4, do ponto de operação E.

[00073] Quando uma saída indicada por uma linha com traços longos e curtos alternados pelo numeral de referência 301, por exemplo, é requerida como uma saída requerida, a ECU de gerenciamento 123 controla o motor 111 para aumentar o torque enquanto mantém a velocidade de revolução como está, de modo a operar em um ponto de operação F na linha de fundo de BSFC. Ainda, quando a saída requerida aumenta até uma saída indicada por uma linha com traços longos e curtos alternados, denotada pelo numeral de referência 303, a ECU de gerenciamento 123 controla o motor 111 para mantê-lo operando no ponto de operação F e instrui a ECU de motor 125 para fazer com que do motor elétrico 109 saia energia elétrica correspondente a uma saída insuficiente (= a saída requerida - a saída do motor 111). O motor elétrico 109 é, então, acionado por energia elétrica fornecida da bateria 101. Em consequência, o motor 111 pode continuar a operar enquanto mantém a boa eficiência global.

[00074] Contudo, dependendo do estado da bateria 101, pode haver uma situação em que do motor elétrico 109 não pode sair energia elétrica correspondente à saída insuficiente. Por exemplo, quando o estado de carga (SOC) da bateria 101 é baixo, pode haver uma situação em que o motor elétrico 109 não pode fornecer energia elétrica requerida do motor elétrico 109. Adicionalmente, quando a temperatura da bateria 101 está baixa, a energia elétrica de saída da bateria 101 é diminuída. Em consequência, a ECU de gerenciamento 123 instrui a ECU de motor 125 para fazer com que do motor elétrico 109 saia energia elétrica correspondente à saída insuficiente dentro de uma capacidade de saída disponível de acordo com o SOC e a temperatura da bateria 101, obtida da ECU de bateria 127. A ECU de bateria 127 calcula o SOC da bateria 101 e a tensão terminal da bateria 101.

[00075] Daqui em diante, fazendo referência à figura 6, operações da ECU de gerenciamento 123 serão descritas, as quais incluem o controle do motor 101 e o engate da embreagem 117. A figura 6 mostra operações da ECU de gerenciamento 123. Quando o veículo híbrido está funcionando no modo de acionamento em série, conforme mostrado na figura 6, a ECU de gerenciamento 123 calcula uma velo-cidade de revolução do motor 111 em que nenhum choque é gerado mesmo quando a embreagem 117 é engatada (uma velocidade de revolução de engate de embreagem) (etapa S101). Na etapa S101, a ECU de gerenciamento 123 calcula uma velocidade de revolução do eixo de transmissão 131 com base na velocidade do veículo obtida do sensor de velocidade do veículo 121 e um raio da roda de acionamento 133. Uma velocidade de revolução no lado de saída da embreagem 117 engatada é calculada a partir da velocidade de revolução do eixo de transmissão 131 e da relação de engrenagens da engrenagem 119. Uma vez que o motor 11 1 esteja conectado à embreagem 117 via um rotor do gerador 113, a velocidade de revolução assim calculada se torna a velocidade de revolução de engate de embreagem.

[00076] Após ter completado a operação na etapa S101, a ECU de gerenciamento 123 determina se a velocidade do veículo é ou não um valor predeterminado ou mais rápida (Etapa S103). Se ela determina que a velocidade do veículo é mais lenta do que o valor predeterminado, a ECU de gerenciamento 123 termina a operação. Por outro lado, se ela determina que a velocidade do veículo é a velocidade prede- terminada ou mais rápida, a ECU de gerenciamento 123 determina se a velocidade de revolução do motor 111 iguala ou não a velocidade de revolução de engate de embreagem (etapa S105). Se ela determina que a velocidade de revolução do motor 111 iguala a velocidade de revolução de engate de embreagem, a ECU de gerenciamento 123 prossegue para a etapa S107, enquanto ela determina que a velocidade de revolução do motor 111 não iguala a velocidade de revolução de engate de embreagem, a ECU de gerenciamento prossegue para a etapa S109. Na etapa S107, a ECU de gerenciamento 123 controla a embreagem 117 a ser engatada.

[00077] Na etapa S109, a ECU de gerenciamento 123 determina se a velocidade de revolução do motor 111 é ou não mais lenta do que a velocidade de revolução de engate de embreagem. Se ela determina que a velocidade de revolução do motor 111 é mais lenta do que a velocidade de revolução de engate de embreagem, a ECU de gerenciamento 123 prossegue para a etapa S111, enquanto que se ela determina que a velocidade de revolução do motor 111 é mais rápida do que a velocidade de revolução de engate de embreagem, a ECU de gerenciamento 123 retorna para a etapa S105. Na etapa S111, a ECU de gerenciamento 123 calcula uma saída requerida com base em uma abertura de pedal de acelerador, que corresponde a uma operação do pedal de acelerador pelo motorista do veículo híbrido e uma velocidade do veículo. Daqui em diante, a ECU de gerenciamento 123 aumenta gradualmente a velocidade de revolução do motor 111 enquanto mantém a saída do motor 111.

[00078] Na etapa S113, a ECU de gerenciamento 123 controla o motor 111 para aumentar a velocidade de revolução por uma velocidade de revolução predeterminada (por exemplo, 10 rpm). À medida que isso ocorre, a ECU de gerenciamento 123 controla a velocidade de revolução do motor 111 pelo gerador 113, que é uma carga do mo tor 111. Em seguida, a ECU de gerenciamento 123 controla o motor 111 para torque de saída calculado do torque requerido calculado na Etapa S111 e a velocidade de revolução do motor 111 aumentada na etapa S113 (etapa S115) e, então, retorna para a etapa S105.

[00079] Desse modo, no caso em que os controles pela ECU de gerenciamento 123 que são descritos acima são executados no veículo híbrido da modalidade, a embreagem pode ser engatada sem geração de qualquer choque ou redução na eficiência (consumo de combustível específico ou eficiência global) quando o veículo é deslocado do modo de acionamento em série para o outro modo de acionamento em que pelo menos o motor 111 funciona como uma fonte de acionamento.

[00080] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes e através de referência às modalidades específicas, é óbvio para aqueles habilitados na técnica que várias alterações ou modificações podem ser feitas na invenção sem afastamento do espírito e do escopo da invenção.

[00081] Este pedido de patente está baseado no Pedido de Patente Japonês (N° 2009-285415) depositado em 16 de dezembro de 2009, cujos conteúdos são aqui incorporados através de referência.

Descrição de Numerais e Sinais de Referência

[00082] 101 Bateria (BATT); 103 Sensor de Temperatura (TEMP); 105 Conversor (CONV); 107 Primeiro Inversor (1st INV); 109 motor elétrico (MOT); 111 Motor (ENG); 113 Gerador (GEN); 115 Segundo Inversor (2nd INV); 117 embreagem de bloqueio; 119 caixa de engrenagens; 121 sensor de velocidade de veículo; 123 ECU de gerenciamento (Fl/MG ECU); 125 ECU de motor (MOT/GEN ECU); 127 ECU de bateria (BATT ECU); 131 eixo de transmissão; 133 roda de acionamento.

Claims

1.Veículo híbrido incluindo: -um motor (111); -um gerador (113), que é diretamente conectado ao motor (111) e que gera energia elétrica ao ser acionado pelo motor (111); -uma bateria (101) que armazena entrada de energia elétrica para o mesmo; um motor elétrico (109), que é fornecido separadamente do gerador (113) que é conectado a uma roda de acionamento (133) e que é acionado ao ser suprido com pelo menos uma da energia elétrica armazenada na bateria (101) e a energia elétrica gerada pelo gerador (113); uma unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117), que é disposta entre o gerador (113) e a roda de acionamento (133) para, assim, engatar e desengatar uma linha de transmissão de energia do motor (111) para a roda de acionamento (133) via o gerador (113), o veículo híbrido sendo capaz de funcionar com energia fornecida de pelo menos um dentre o motor elétrico e o motor; uma unidade de cálculo de velocidade de revolução de engate (123) que calcula uma velocidade de revolução de engate em que um lado de roda de acionamento e um lado do motor da unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) serão engatados, uma unidade de controle de motor (123) que controla o motor (111), caracterizado pelo fato de que o veículo ainda compreende: uma unidade de controle de engate/ desengate (123) que controla a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) a ser engatada, quando a velocidade de revolução do motor (111) coincide com a velocidade de revolução de engate enquanto o veículo híbrido é deslocado de um modo de acionamento em série, em que a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) é desengatada e o motor elétrico sendo acionado pela energia elétrica gerada a partir do gerador acionado pelo motor (111) funciona como uma fonte de acionamento para um modo de acionamento diretamente conectado ao motor em que a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) é engatada e pelo menos o motor (111) funciona como uma fonte de acionamento, e uma unidade de cálculo de saída requerida (123) que calcula uma saída requerida do veículo híbrido com base em uma abertura de pedal de acelerador, que corresponde a uma operação de um pedal de acelerador e uma velocidade de funcionamento do veículo híbrido, em que, quando o veículo híbrido está em funcionamento no modo de acionamento em série a uma velocidade de veículo predeterminada ou mais rápido e a velocidade de revolução do motor (111) é mais lenta que a velocidade de revolução de engate, a unidade de controle do motor (123) controla o motor (111) para operar ao longo de uma linha de saída igual em uma curva de desempenho do motor que conecta pontos de operação do motor (111) em que a saída requerida é mantida de modo que, como resultado do controle do motor para operar ao longo da linha de saída igual, a velocidade de revolução do motor é aumentada para coincidir com a velocidade de revolução de engate em uma região na curva de desempenho do motor onde uma eficiência mecânica é melhor que uma eficiência elétrica como uma eficiência de transmissão de energia do motor (111) para a roda de acionamento (133).

2.Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle de motor (123) controla o motor (111) para aumentar o torque enquanto mantém a velocidade de revolução na velocidade de revolução de engate até que o ponto de operação do motor (111) alcance uma linha de consumo de combustível ótimo, quando a saída requerida aumenta após a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) ser engatada; e em que, quando a saída requerida excede a saída do motor (111)no ponto de operação na linha de consumo de combustível ótimo, o motor elétrico (109) acionado por energia elétrica fornecida da bateria (101) tem como saída energia elétrica correspondente a uma saída insuficiente do motor (111).

3.Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que do motor elétrico (109) sai energia elétrica correspondente à saída insuficiente dentro de uma capacidade de saída disponível de acordo com o estado da bateria (101).

4.Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle do motor (123) calcula um ponto de operação do motor (111), o motor (111) sendo controlado para seguir a saída requerida calculada pela unidade de cálculo de saída requerida (123) enquanto o veículo híbrido funciona no modo de acionamento em série a uma velocidade de veículo pré-determinada ou mais rápido, e em que a unidade de controle de engate/ desengate (123) controla a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) a ser engatada quando o ponto de operação calculado pela unidade de controle do motor (123) adentra a região.

5.Método de controle para um veículo híbrido, o veículo híbrido incluindo um motor (111); -um gerador (113), que é acionado com o motor (111) e que gera energia elétrica ao ser acionado pelo motor (111); -uma bateria (101) que armazena entrada de energia elétrica para o mesmo; o motor elétrico (109), que é fornecido separadamente do gerador (113), que é conectado a uma roda de acionamento e que é acionado ao ser suprido com pelo menos uma dentre a energia elétrica armazenada na bateria (101) e a energia elétrica gerada pelo gerador (113); uma unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117), que é disposta entre o gerador (113) e a roda de acionamento (133) para, dessa forma, engatar e desengatar uma linha de transmissão de energia do motor (111) para a roda de acionamento (133) via o gerador (113), caracterizado pelo fato de que o método de controle inclui: cálculo de uma velocidade de revolução de engate em que um lado da roda de acionamento e um lado do motor da unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) serão engatados; cálculo de uma saída requerida exigida do veículo híbrido com base em uma abertura de pedal de acelerador que corresponde a uma operação de um pedal de acelerador e uma velocidade de funcionamento do veículo híbrido; e engate da unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) para deslocar o veículo híbrido de um modo de acionamento em série em que a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) é desengatada e o motor elétrico (109) é acionado pela energia elétrica gerada a partir do gerador (113) acionado pelo motor (111) funciona como uma fonte de acionamento para um modo de acionamento conectado diretamente ao motor em que a unidade de engate/ desengate de transmissão de energia (117) é engatada e pelo menos o motor (111) funciona como uma fonte de acionamento quando uma velocidade de revolução do motor (111) coincide com a velocidade de revolução de engate, em que engatar inclui ainda, quando o veículo híbrido funciona no modo de acionamento em série em uma velocidade de veículo predeterminada ou mais rápido e a velocidade de revolução do mo tor (111) é mais lenta que a velocidade de revolução de engate, controlar o motor (111) para operar ao longo da linha de saída igual em uma curva de desempenho do motor que conecta pontos de operação do motor (111) em que a saída requerida é mantida de modo que, como resultado do controle do motor para operar ao longo da linha de saída igual, a velocidade de revolução do motor (111) é aumentada para coincidir com a velocidade de revolução de engate em uma região da curva de desempenho do motor em que uma eficiência mecânica é melhor que uma eficiência elétrica como uma eficiência de transmissão de energia do motor (111) para a roda de acionamento (133).