BR112015026211B1

BR112015026211B1 - Método e disposição para detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia

Info

Publication number: BR112015026211B1
Application number: BR112015026211-2A
Authority: BR
Inventors: Jerker Lennevi
Original assignee: Volvo Truck Corporation
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2021-12-07
Also published as: JP2016518803A; EP2986466A1; EP2986466B1; BR112015026211A2; WO2014169927A8; CN105121216B; CN105121216A; US9656568B2; JP6356783B2; WO2014169927A1; US20160075250A1

Abstract

método e disposição para detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia a invenção refere-se a um método para detecção de erro durante carrega-mento de um sistema de armazenamento de energia (7) em um veículo (1), sendo que o dito veículo (1) compreende uma máquina elétrica (3) que é disposta para propulsão do dito veículo (1), sendo que o dito método compreende: solicitar (20) um padrão de carregamento de uma fonte de alimentação externa (11), por meio de uma unidade de controle de veículo (8; 13), mediante conexão (19) do dito sistema de armazenamento de energia (7) para a dita fonte de alimentação externa (11); e suprir (22) o dito padrão de carregamento ao dito sistema de armazenamento de energia (7) por meio de uma unidade de controle de carregamento externa (17) formando parte da dita fonte de alimentação externa (11). o método compreende, adicionalmente, fornecer (21) uma modulação predeterminada do padrão de carregamento solicitado; avaliar (23) se o padrão de carregamento suprido ao dito sistema de armazenamento de energia (7) compreende a dita modulação predetermi-nada; e, se esse não for o caso, indicar (25) que o carregamento do dito sistema de armazenamento de energia (7) é errôneo. a invenção também se refere a uma disposição para detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia (7), e um veículo (1) que compreende uma máquina elétrica (3) e que tem tal disposição.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um método para detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia em um veículo, sendo que o dito veículo compreende uma máquina elétrica que é disposta para propulsão do dito veículo, o dito método compreende: solicitar um padrão de carregamento de uma fonte de alimentação externa, por meio de uma unidade de controle de veículo, mediante conexão do dito sistema de armazenamento de energia à dita fonte de alimentação externa; e suprir o dito padrão de carregamento ao dito sistema de armazenamento de energia por meio de uma unidade de controle de carregamento externa que forma parte da dita fonte de alimentação externa.

[0002] A invenção também se refere a uma disposição para detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia em um veículo com uma máquina elétrica disposta para propulsão do dito veículo, sendo que a dita disposição compreende, adicionalmente, uma unidade de controle de veículo disposta para solicitar um padrão de carregamento de uma fonte de alimentação externa mediante conexão do dito sistema de armazenamento de energia à dita fonte de alimentação externa; e em que a fonte de alimentação externa compreende uma unidade de controle de carregamento externa disposta para suprir o dito padrão de carregamento ao dito sistema de armazenamento de energia.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0003] No campo de veículos há um aumento uniforme em pesquisa e desenvolvimento relacionado à propulsão de veículos com fontes de alimentação alternativas, isto é, fontes de alimentação que são usadas como alternativas a motores de combustão interna convencionais.

[0004] Um motor de combustão interna, por exemplo, na forma de um motor a gasolina ou um motor a diesel, oferece alta eficiência com consumo de combustível relativamente baixo. Entretanto, preocupações ambientais levaram a um aumento no desenvolvimento de fontes de alimentação mais favoráveis ao ambiente para veículos. Em particular, o desenvolvimento de veículos operados eletricamente emergiu como uma alternativa promissora.

[0005] Hoje, há vários tipos de sistemas de propulsão de veículo que compreendem máquinas elétricas. Por exemplo, um veículo pode ser operado por meio de uma máquina elétrica apenas, ou por meio de uma disposição que compreende tanto uma máquina elétrica como um motor de combustão interna. A última alternativa é frequentemente denominada um veículo elétrico híbrido (HEV), e pode, por exemplo, ser utilizada de um modo em que um motor de combustão interna seja usado para operar o veículo enquanto se desloca fora de áreas urbanas, enquanto a máquina elétrica pode ser usada em áreas urbanas ou em ambientes nos quais há uma necessidade de limitar a descarga de poluentes nocivos tais como monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio.

[0006] A tecnologia envolvida em veículos operados eletricamente é estritamente relacionada ao desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia elétrica, por exemplo, na forma de tecnologia relacionada à bateria para veículos. Os sistemas de armazenamento de energia elétrica atuais para veículos podem compreender um conjunto de células de bateria recarregáveis que, junto com circuitos de controle, formam uma unidade que é disposta em um veículo e que é configurada para operar uma máquina elétrica. Um veículo híbrido é também frequentemente disposto de modo que o sistema de armazenamento de energia seja carregado durante frenação, por meio de um processo conhecido como frenação regenerativa.

[0007] Um veículo sendo operado por meio de um motor de combustão interna e uma máquina elétrica suprida com potência de um sistema de armazenamento de energia elétrica recarregável é, por vezes, denominado um veículo elétrico híbrido com recarga em tomada (PHEV). Um veículo elétrico híbrido com recarga em tomada usa um sistema de armazenamento de energia com baterias recarregáveis ou outra fonte de energia adequada que pode ser restabelecida em uma condição que envolve uma carga total através de uma conexão a uma fonte de alimentação elétrica externa.

[0008] A fonte de alimentação externa pode ser na forma do sistema de potência de rede elétrica comum que pode ser acessado através de uma corda de potência convencional, ou pode ser na forma de outras disposições, dependendo dos veículos envolvidos e a potência necessária para o processo de recarregamento. No caso de veículos na forma de ônibus ou veículos de transporte pesado, procedimentos e dispositivos de carregamento mais potentes são normalmente necessários quando comparado com carros menores e veículos similares.

[0009] Um desafio para veículos atuais acionados eletricamente, em particular, veículos pesados tais como ônibus e caminhões, é que uma alta quantidade de energia deve ser carregada no sistema de armazenamento de energia em um tempo relativamente curto a fim de otimizar a faixa de veículo de acionamento. Por essa razão, o carregamento real do sistema de armazenamento de energia é implantado de modo adequado através de um processo em que uma unidade de controle no veículo solicita que um carregamento seja realizado por meio de uma fonte de alimentação elétrica externa. Isso é realizado após o sistema de armazenamento de energia e a fonte de alimentação externa terem sido conectados eletricamente por meio de elementos conectores adequados. Em tais casos, um assim chamado pantógrafo pode, por exemplo, ser usado para conectar o sistema de armazenamento de energia a bordo com uma fonte de alimentação externa.

[0010] O recarregamento de um sistema de armazenamento de energia em um ônibus, por exemplo, pode envolver carregar um sistema de armazenamento de energia elétrica que compreende um número de células de bateria com uma corrente de carregamento que é da magnitude 200 A, enquanto o sistema de armazenamento de energia elétrica pode ter uma tensão da magnitude de 600 V. Tal procedimento de carregamento envolve determinados riscos de segurança, por exemplo, se as células de bateria são expostas a calor excessivo, impacto ou sobrecarregamento, ou se partes eletricamente condutoras do sistema de armazenamento de energia ou sistema de carregamento entrarem em contato com pessoas. Consequentemente, há demandas para proteção de pessoas caso qualquer erro possa ocorrer durante o carregamento.

[0011] Além disso, as células de bateria do sistema de armazenamento de energia são, ao mesmo tempo, muito dispendiosas e também muito sensíveis a sobrecarregamento. Isso também significa que não deve ocorrer sobrecarga do sistema de armazenamento de energia.

[0012] O documento de patente no US 2011/196545 ensina um sistema de carregamento para um veículo híbrido em que um dispositivo de armazenamento de potência é carregado por meio de uma fonte de alimentação. Se o veículo em questão se mover durante carregamento, uma unidade de controle interrompe o processo de carregamento. A dita unidade de controle diagnostica, então, um estado da unidade de carregamento e reinicia o carregamento quando isso é possível.

[0013] Muito embora a solução mencionada acima de acordo com o documento no US 2011/196545 ofereça uma solução confiável para terminar o processo de carregamento se o veículo se mover, há ainda demandas adicionais para um nível suficientemente alto de segurança para pessoas e para equipamento elétrico durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia, em particular, em veículos híbridos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] É um objetivo da invenção fornecer um método e disposição aperfeiçoados por meio dos quais os problemas mencionados acima podem ser superados e, em particular, por meio dos quais quaisquer erros que ocorrem durante o carregamento de um sistema de armazenamento de energia em um veículo podem ser detectados de um modo eficaz e seguro. Tal detecção pode, então, ser usada para descontinuar o processo de carregamento ou para emitir um sinal de alarme.

[0015] De acordo com a invenção, esse objetivo é obtido por meio de um método para detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia em um veículo, sendo que o dito veículo compreende uma máquina elétrica que é disposta para propulsão do dito veículo. O método compreende solicitar um padrão de carregamento de uma fonte de alimentação externa, por meio de uma unidade de controle de veículo, mediante conexão do dito sistema de armazenamento de energia à dita fonte de alimentação externa e suprir o dito padrão de carregamento ao dito sistema de armazenamento de energia por meio de uma unidade de controle de carregamento externa que forma parte da dita fonte de alimentação externa. Além disso, o dito método compreende: fornecer uma modulação predeterminada do padrão de carregamento solicitado; avaliar se o padrão de carregamento suprido ao dito sistema de armazenamento de energia compreende a dita modulação predeterminada; e, se esse não for o caso, indicar que o carregamento do dito sistema de armazenamento de energia é errôneo.

[0016] Por meio da invenção, é fornecido um método seguro e confiável para determinar se qualquer erro inesperado no carregamento do sistema de armazenamento de energia ocorre, e para terminar o carregamento e emitir um alarme caso tal erro ocorra.

[0017] Uma vantagem particular da invenção é que a solicitação para o padrão de carregamento pode ser transmitida através de uma trajetória de transmissão a partir do veículo para a fonte de alimentação externa, após a qual a unidade de controle de veículo pode determinar, durante a dita etapa de avaliação, se o padrão de carregamento que é realmente recebido pelo sistema de armazenamento de energia de veículo também corresponde ao padrão de carregamento solicitado.

[0018] De acordo com uma modalidade, a modulação é fornecida, por exemplo, na forma de uma mudança temporária predeterminada de frequência, amplitude ou formato de onda de uma corrente de carregamento que é suprida através do dito padrão de carregamento. Isso significa que a unidade de controle do veículo pode detectar se essa mudança temporária de, por exemplo, frequência ou amplitude também ocorre na corrente de carregamento real. Se esse for o caso, o carregamento está operando corretamente.

[0019] Alternativamente, a modulação mencionada acima pode ser fornecida na forma de um componente de sinal adicionado que é sobreposto temporariamente a uma corrente de carregamento que é suprida através do dito padrão de carregamento.

[0020] De acordo com uma modalidade, um sinal de alarme é emitido caso o carregamento seja errôneo. Isso significa que um operador ou um condutor do veículo pode ativar um comutador de emergência na fonte de alimentação externa de modo a impedir que o sistema de armazenamento de energia seja danificado ou impedir quaisquer ferimentos físicos. Além disso, o sistema de armazenamento de energia pode ser desconectado da fonte de alimentação externa de um modo automático no caso de o carregamento ser errôneo. Tal desconexão pode ser feita automaticamente por meio de uma unidade de desconector associada com a unidade de controle de veículo.

[0021] De acordo com uma modalidade, as informações entre a unidade de controle no veículo e a fonte de alimentação externa podem ser fornecidas em uma conexão sem fio entre a dita unidade de controle híbrida e a dita unidade de controle de carregador externa.

[0022] O objetivo mencionado acima é também obtido por meio de uma disposição para a detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia em um veículo com uma máquina elétrica disposta para propulsão do dito veículo, sendo que a dita disposição compreende, adicionalmente, uma unidade de controle de veículo disposta para solicitar um padrão de carregamento de uma fonte de alimentação externa mediante conexão do dito sistema de armazenamento de energia à dita fonte de alimentação externa; e em que a fonte de alimentação externa compreende uma unidade de controle de carregamento externa disposta para suprir o dito padrão de carregamento ao dito sistema de armazenamento de energia. De acordo com a invenção, a unidade de controle híbrida compreende uma unidade de modulação para aplicar uma modulação predeterminada do dito padrão de carregamento solicitado e uma unidade de avaliação para determinar se o padrão de carregamento suprido ao dito sistema de armazenamento de energia compreende a dita modulação predeterminada; e, se esse não for o caso, indicar que o dito carregamento do dito sistema de armazenamento de energia é errôneo.

[0023] A invenção é particularmente adaptada para ser usada em um assim chamado veículo híbrido com recara em tomada, que tem um motor de combustão interna e uma máquina elétrica que são dispostos para propulsão do dito veículo.

[0024] O termo “padrão de carregamento” se refere a um cronograma, sequência ou progressão predeterminada do processo de recarregamento. Tal padrão de carregamento pode, por exemplo, ser na forma de uma “carga rápida”, isto é, que envolve uma corrente de carregamento relativamente alta durante um período de tempo relativamente curto, ou uma “carga padrão”, isto é, que envolve uma corrente de carregamento inferior durante um período de tempo relativamente longo. Um padrão de carregamento do tipo de “carga rápida” pode ser, por exemplo, adequado para recarregar o sistema de armazenamento de energia de um ônibus enquanto o ônibus está sendo estacionado brevemente durante uma parada para o almoço ou entre duas viagens consecutivas. Consequentemente, um “padrão de carregamento” é uma sequência de carregamento com uma determinada tensão e corrente de carregamento que ocorre durante um determinado tempo ou até um determinado estado de carga ter sido alcançado pelo sistema de armazenamento de energia.

[0025] Além disso, o termo “modulação” se refere a qualquer variação predeterminada, desvio ou adaptação da corrente de carregamento ou tensão de carregamento que pode ser controlado pela unidade de controle de veículo e solicitado para ser suprido a partir da fonte de alimentação externa. Tal padrão de carregamento “modulado” pode ser detectado subsequentemente e avaliado pela unidade de controle de veículo a fim de determinar se o carregamento suprido pela fonte de alimentação externa corresponde ao carregamento solicitado. Qualquer diferença entre o padrão de carregamento solicitado e o padrão de carregamento suprido pode ser interpretada como um erro do processo de carregamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0026] A invenção será descrita agora com referência a uma modalidade e com referência aos desenhos anexos, em que:

[0027] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um veículo híbrido na forma de um ônibus, em que a presente invenção pode ser usada;

[0028] A Figura 2 é um diagrama que mostra uma disposição de acordo com a invenção; e

[0029] A Figura 3 é um fluxograma simplificado que descreve os princípios da invenção.

MODALIDADE PREFERENCIAL

[0030] A invenção será descrita agora com referência a uma modalidade e os desenhos anexos. Com referência inicialmente à Figura 1 é mostrada uma vista em perspectiva simplificada de um veículo na forma de um ônibus 1 que, de acordo com uma modalidade, é de tipo híbrido. Mais precisamente, o ônibus 1 é do tipo híbrido com recarga em tomada que é equipado com um motor de combustão interna 2 e uma máquina elétrica 3 que são conectados um no outro através de uma embreagem 4 e em que tanto o motor de combustão interna 1 como a máquina elétrica 2 podem ser usados para acionar o ônibus 1.

[0031] Embora a invenção seja descrita com referência a um veículo na forma de um ônibus, a mesma pode ser usada por virtualmente qualquer tipo de veículo que é operado por meio de pelo menos uma máquina elétrica.

[0032] Com referência à Figura 1, a máquina elétrica 3 é conectada a uma caixa de engrenagens 5, que, por sua vez, é conectada a um eixo posterior 6 do ônibus 1. De um modo que é conhecido como tal, o motor de combustão interna 2 e a máquina elétrica 3 podem ser usados para acionar o eixo posterior 6. A máquina elétrica 3 é, de acordo com a modalidade, usada como um gerador e motor de acionamento elétrico combinado, e é, de modo adequado, também usada como um motor de arranque para o motor de combustão interna 2.

[0033] O ônibus 1 porta um sistema de armazenamento de energia elétrica 7 que compreende um conjunto de células de bateria e outros circuitos de controle. Devido ao tamanho e largura do mesmo, é adequado dispor o sistema de armazenamento de energia 7, por exemplo, no teto do ônibus 1, conforme indicado na Figura 1. O sistema de armazenamento de energia 7 compreende um número de células de bateria que são conectadas em série para fornecer uma tensão de CC de saída que tem um nível de tensão desejado. De modo adequado, as células de bateria são do tipo íon de lítio, mas outros tipos também podem ser usados. O sistema de armazenamento de energia 7 também compreende circuitos de controle adaptados para monitorar a operação das células de bateria.

[0034] Os vários componentes mencionados acima do sistema de propulsão do ônibus 1 são conectados a uma unidade de controle de veículo 8, que será descrita em maiores detalhes abaixo.

[0035] Durante determinados modos de operação do ônibus 1 é adequado usar apenas a máquina elétrica 3 para operar o ônibus 1. Isso significa que o sistema de armazenamento de energia 7 entregará a potência exigida para a máquina elétrica 3, que, por sua vez, está acionando o eixo posterior 6. Durante outros modos de operação do ônibus 1, por exemplo, quando o estado de carga do sistema de armazenamento de energia 7 é determinado como não sendo suficiente para operar o ônibus 1 por meio da máquina elétrica 3, o motor de combustão interna 2 é conectado, através da embreagem 4 e a caixa de engrenagens 5, ao eixo posterior 6. O modo no qual uma máquina elétrica e um motor de combustão interna podem ser usados para operar um veículo é geralmente conhecido previamente e, por essa razão, não é descrito em nenhum detalhe maior no presente documento.

[0036] Além disso, o ônibus 1 é equipado com um elemento conector elétrico 9, de modo adequado na forma de um pantógrafo que é montado no teto do ônibus 1. O pantógrafo 9 é disposto para ser conectado a um elemento conector adicional 10 na forma de um fio condutor elétrico aéreo que conduz uma corrente de carregamento com uma determinada tensão.

[0037] Um pantógrafo é um dispositivo conector elétrico que pode ser posicionado no teto de um ônibus, um carro do tipo bonde ou similar, e que é adaptado para ser erguido de modo a assumir uma condição elevada em que o mesmo entra em contato com um fio eletricamente condutor ou trilho sendo posicionado sobre o veículo. No contexto da presente invenção, o sistema de armazenamento de energia 7 pode ser suprido com uma corrente elétrica, por meio da conexão entre o fio aéreo 10 e o pantógrafo 9, a fim de carregar o sistema de armazenamento de energia 7.

[0038] De acordo com a modalidade, os elementos conectores 9, 10 são dispostos de modo que o carregamento do sistema de armazenamento de energia 7 ocorra enquanto o ônibus 1 está parado, isto é, tanto em uma instalação terminal ou em um ponto de ônibus ou uma posição similar. Além disso, o fio condutor 10 forma parte de uma fonte de alimentação externa 11, conforme indicado de um modo esquemático na Figura 1. A fonte de alimentação externa 11 é geralmente configurada para alimentar uma determinada corrente de carregamento com uma tensão de carregamento ao fio condutor 10.

[0039] A Figura 2 é um diagrama esquemático dos principais componentes que formam parte da invenção. Os componentes que ocorrem tanto na Figura 1 como na Figura 2 são indicados com as mesmas referências numéricas. Assim, o ônibus 1 é operado por meio de uma disposição que compreende um motor de combustão interna 2 e uma máquina elétrica 3 que são conectados através de uma caixa de engrenagens 5 ao eixo posterior 6 do ônibus 1. A máquina elétrica 3 é disposta para ser usada como um motor de arranque, um gerador ou como uma máquina elétrica sendo fornecida com uma tensão de operação do sistema de armazenamento de energia 7.

[0040] A máquina elétrica 3 é controlada por meio de uma unidade de acionamento de motor elétrico 12, que forma parte da unidade de controle de veículo 8 (consulte a Figura 1). A unidade de controle de veículo 8 também compreende uma unidade de controle híbrida 13 que é disposta para controlar o procedimento de carregamento do sistema de armazenamento de energia 7, conforme será descrito em maiores detalhes abaixo. Além disso, a unidade de controle de veículo 8 compreende um conversor de CC/CC 14 que é configurado para converter a corrente contínua (DC) do sistema de armazenamento de energia 7 de um nível de tensão para outro, por exemplo de aproximadamente 200 V do sistema de armazenamento de energia 7 para aproximadamente 24 V que pode ser usado para operar acessórios tais como luzes e outros dispositivos elétricos no veículo.

[0041] A unidade de controle de veículo 8 também compreende uma unidade de desconector 15 disposta para ter a capacidade de desconectar os dois elementos conectores 9, 10 um do outro, se necessário. Tal necessidade pode surgir caso um erro ocorra durante o carregamento, conforme será descrito abaixo.

[0042] Na Figura 2, os elementos conectores 9, 10 são mostrados de modo esquemático na forma de um macho e uma fêmea. Entretanto, conforme revelado em conexão com a modalidade mostrada na Figura 1, os elementos conectores 9, 10 são, de modo adequado, na forma de um pantógrafo 9 e um fio condutor 10. Os dois elementos conectores podem ser alternativamente formados por outros elementos condutores ou até mesmo elementos indutivos como uma alternativa a elementos condutores na forma de um pantógrafo e fio condutor.

[0043] Além disso, a unidade de controle de veículo 8 compreende uma caixa de derivações 16 a qual o sistema de armazenamento de energia 7, a unidade de controle híbrida 13, o conversor de CC/CC 14, a unidade de acionamento de motor elétrico 12 e a unidade de desconector 15 são conectados. Além disso, a fonte de alimentação externa 11 compreende uma unidade de controle de carregador 17 que é disposta para controlar o processo de carregamento do sistema de armazenamento de energia, conforme será descrito abaixo.

[0044] Durante acionamento normal, o pantógrafo 9 não é conectado a nenhuma fonte de alimentação externa. Quando o recarregamento do sistema de armazenamento de energia 7 é exigido, o ônibus 1 é estacionado embaixo do fio condutor 10 e o pantógrafo 9 é posicionado de modo que o mesmo entre em contato com o fio condutor 10.

[0045] Quando o ônibus 1 está em uma posição em que o pantógrafo 9 está em contato com o fio condutor 10, o sistema de armazenamento de energia 7 está, consequentemente, em contato com a fonte de alimentação externa 11. Isso significa que a unidade de controle de veículo 8 do ônibus 1 pode, então, solicitar carregamento da fonte de alimentação externa 11. Isso é obtido por meio de transmissão de mensagens de dados, em uma ligação de informações 18, entre a unidade de controle híbrida 13 e a unidade de controle de carregador 17. A ligação de informações 18 é preferencialmente sem fio e permite que dados sejam transmitidos entre a unidade de controle híbrida 13 e a unidade de controle de carregador 17.

[0046] Em geral, pode-se dizer que a unidade de controle híbrida 13 pode solicitar um padrão de carregamento particular da dita unidade de controle de carregamento 17. Conforme mencionado acima, o termo “padrão de carregamento” se refere a uma determinada sequência de carregamento com uma determinada corrente e tensão de carregamento, durante um determinado tempo ou até um determinado estado de carga ter sido completada pelo sistema de armazenamento de energia 7.

[0047] Um processo para carregar o sistema de armazenamento de energia 7, de acordo com a invenção será descrito agora com referência ao fluxograma da Figura 3.

[0048] Uma primeira etapa por meio da qual o processo é iniciado é a conexão dos elementos conectores 9, 10, conforme descrito acima. No caso de o elemento conector 9 do ônibus ser um pantógrafo e o elemento conector 10 da fonte de alimentação externa ser um fio condutor aéreo, essa primeira etapa (consulte a referência numérica 19 na Figura 3) corresponde a uma situação em que o pantógrafo 9 está em uma condição erguida em que o mesmo está em contato eletricamente condutor com o fio condutor aéreo 10.

[0049] Quando os elementos conectores 9, 10 são eletricamente conectados um ao outro, a unidade de controle híbrida 13 envia informações à unidade de controle de carregador 17 que correspondem a uma solicitação para suprir carregamento na forma de um padrão de carregamento predeterminado (etapa 20 na Figura 3). Conforme explicado acima, tal padrão de carregamento pode, por exemplo, ser na forma de uma “carga rápida”, isto é, que envolve uma corrente de carregamento alta durante um período de tempo relativamente curto, ou uma “carga padrão”, isto é, que envolve uma corrente de carregamento relativamente baixa durante um período de tempo relativamente longo.

[0050] O padrão de carregamento escolhido depende de diversos fatores, tais como o tempo disponível para carregamento, o estado real de carga do sistema de armazenamento de energia 7 e a potência disponível da fonte de alimentação externa 11.

[0051] Tais informações com uma solicitação para um padrão de carregamento são transmitidas na ligação de informações 18. De acordo com a modalidade, a ligação de informações 18 é, pelo menos em parte, sem fio. De modo adequado, a mesma constitui uma conexão sem fio pelo menos do ônibus 1 para a fonte de alimentação externa 11. Na maioria das aplicações pode-se esperar que o ônibus 1 e a fonte de alimentação externa 11 sejam localizados dentro de uma distância próxima um do outro, tipicamente 5 a 20 metros. Por essa razão, a conexão sem fio pode ser obtida por meio de uma ligação de conexão por rádio de faixa curta e também pode ser, por exemplo, uma ligação de comunicação de Bluetooth ou Zigbee.

[0052] Antes do carregamento real do sistema de armazenamento de energia 7 ser iniciado pela fonte de alimentação externa 11, uma certa modulação predeterminada do padrão de carregamento solicitado é iniciada (etapa 21). Isso significa que a unidade de controle híbrida 13 é configurada para adicionar alguma forma predeterminada de variação, ajuste ou modulação mediante a corrente de carregamento a ser suprida pela fonte de alimentação externa 11. O fato de que a modulação é “predeterminada” significa que a unidade de controle híbrida 13 é disposta de modo a determinar se o carregamento real que é subsequentemente recebido pelo veículo 1 corresponde, de fato, ao carregamento solicitado. Tal modulação pode, por exemplo, ser implantada ao:

[0053] i) mudar temporariamente a frequência, amplitude ou forma de onda da corrente de carregamento que deve ser suprida ao sistema de armazenamento de energia através do padrão de carregamento;

[0054] ii) sobrepor ou adicionar, pelo menos temporariamente, um componente de sinal à corrente de carregamento que tem uma amplitude ou frequência predeterminada, ou uma forma de onda predeterminada, que pode ser detectada por um detector na unidade de controle híbrida 13;

[0055] iii) mudar de outra maneira ou modular o padrão de carregamento de um modo que seja detectável por meio da unidade de controle híbrida 13.

[0056] Quando a modulação do padrão de carregamento tiver sido determinada e implantada pelo controle híbrido 13 (etapa 21), mais precisamente em uma unidade de modulação 13a conforme indicado de modo esquemático na Figura 2, o padrão real é iniciado (etapa 22) suprindo-se o dito padrão de carregamento por meio da unidade de controle de carregamento externa 11 ao sistema de armazenamento de energia 7.

[0057] É um recurso importante da invenção que a mesma compreenda uma etapa de avaliar (etapa 23 na Figura 3) se o padrão de carregamento suprido ao dito sistema de armazenamento de energia (7) compreende a modulação predeterminada que foi previamente imposta mediante a corrente de carregamento (na etapa 21). Essa avaliação é realizada (etapa 24) em uma unidade de avaliação 13b que forma parte da unidade de controle híbrida 13. Se a avaliação resultar em uma indicação de que a corrente de carregamento avaliada não compreende a modulação conforme implantado por meio da unidade de modulação 13a, isso é interpretado como um carregamento errôneo (etapa 25).

[0058] Por outro lado, se a avaliação resultar em uma indicação de que a corrente de carregamento avaliada contém, de fato, a modulação conforme implementada por meio da unidade de modulação 13a, isso é interpretado como um carregamento correto. Isso significa que o processo retorna para a etapa de avaliar o padrão de carregamento (etapa 23).

[0059] Deve-se mencionar que, em algumas aplicações, assim chamado pre-carregamento do sistema de armazenamento de energia 7 é realizado. Esse é um método, que é previamente conhecido como tal, para limitar a corrente que flui da fonte de alimentação externa 11 para a entrada capacitiva do sistema de armazenamento de energia 7 durante aumento de potência. De acordo com a modalidade mostrada nos desenhos, tal pré-carregamento é realizado de modo adequado antes de o carregamento principal real, de acordo com o padrão de carregamento predeterminado, ser iniciado.

[0060] Em suma, a invenção é baseada nos princípios de que a mesma fornece uma modulação predeterminada de um padrão de carregamento solicitado, a mesma avalia se o padrão de carregamento suprido ao sistema de armazenamento de energia 7 compreende a dita modulação predeterminada; e, se esse não for o caso, a mesma indica que o carregamento do dito sistema de armazenamento de energia 7 é errôneo.

[0061] De acordo com uma modalidade particular da invenção, a detecção de erro pode compreender uma medição da corrente de carregamento e tensão de carregamento na unidade de controle de carregador 17 com uma medição correspondente da corrente de carregamento e tensão de carregamento na unidade de desconector 15. Se a corrente de carregamento ou tensão de carregamento desviar entre essas duas posições, pode ser um sinal de uma formação de uma resistência dentro de qualquer, ou ambos os elementos conectores 9, 10. Isso pode ser uma indicação de um erro no processo de carregamento.

[0062] Caso o carregamento do sistema de armazenamento de energia 7 não estiver correto, a unidade de controle híbrida 13 é de acordo com a modalidade configurada para iniciar um sinal de alarme. Tal sinal pode ser em uma forma que pode ser percebida, por exemplo, pelo condutor do veículo 1. O condutor pode, então, desligar manualmente o carregamento girando um comutador ou similar (não mostrado nos desenhos). Alternativamente, a unidade de controle de veículo 8 pode ser disposta de modo que, no caso de um carregamento errôneo, a unidade de desconector 15 atua de modo a desconectar os elementos conectores 9, 10 um dos outros de um modo automático. Desconectando-se, de fato, o sistema de armazenamento de energia 7 da fonte de alimentação externa 11 caso o dito carregamento seja errôneo, um nível muito alto de segurança é fornecido por meio da invenção.

[0063] A invenção não é limitada às modalidades descritas acima, mas pode ser variada dentro do escopo das reivindicações subsequentes.

[0064] Por exemplo, a invenção pode ser usada para qualquer tipo de veículo que tem um sistema de armazenamento de energia carregável que é configurado para operar uma máquina elétrica e em que há um desejo de monitorar um procedimento de carregamento.

[0065] Por exemplo, a invenção pode ser usada para um veículo híbrido, tal como um veículo híbrido com recarga em tomada, ou um veículo completamente elétrico que é operado por meio de uma máquina elétrica apenas. A invenção pode ser usada com diferentes tipos de sistemas de carregamento, tanto recarregamento com base em rede como também disposições de carregamento com base em fontes de alimentação externas tais como descritas acima com referência à modalidade descrita.

[0066] Além disso, a invenção pode ser usada com diferentes tipos de sistemas de armazenamento de energia, diferentes tipos de unidades de bateria e dispositivos de controle etc. Além disso, diferentes tipos de elementos conectores condutivos ou indutivos eletricamente podem ser usados em conexão com a invenção, a fim de conectar uma fonte de alimentação externa ao sistema de armazenamento de energia.

Claims

1. Método para detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia (7) em um veículo (1), sendo que o dito veículo (1) compreende uma máquina elétrica (3) que é disposta para propulsão do dito veículo (1), sendo que o dito método compreende: - solicitar (20) um padrão de carregamento a partir de uma fonte de alimentação externa (11), por meio de uma unidade de controle de veículo (8; 13), mediante conexão (19) do dito sistema de armazenamento de energia (7) para a dita fonte de alimentação externa (11); e - suprir (22) o dito padrão de carregamento ao dito sistema de armazenamento de energia (7) por meio de uma unidade de controle de carregamento externa (17) que forma parte da dita fonte de alimentação externa (11); caracterizado pelo fato de que o dito método compreende adicionalmente: o método caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente: - fornecer (21) uma modulação predeterminada do padrão de carregamento solicitado; - avaliar (23) se o padrão de carregamento suprido ao dito sistema de armazenamento de energia (7) compreende a dita modulação predeterminada; e, se isso não for o caso, - indicar (25) que o carregamento do dito sistema de armazenamento de energia (7) é errôneo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende: - fornecer (21) a dita modulação na forma de uma mudança temporária, predeterminada, de frequência ou amplitude de uma corrente de carregamento que é suprida através do dito padrão de carregamento.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende: - fornecer (21) a dita modulação na forma de um componente de sinal adicionado que é sobreposto temporariamente a uma corrente de carregamento que é suprida através do dito padrão de carregamento.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que compreende: - fornecer um sinal de alarme caso o dito carregamento seja errôneo.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que compreende: - desconectar o dito sistema de armazenamento de energia (7) da dita fonte de alimentação externa (11) caso o dito carregamento seja errôneo.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que compreende: - solicitar o dito padrão de carregamento através de uma conexão sem fio (18) entre a dita unidade de controle híbrida (13) e a dita unidade de controle de carregador externa (17).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que compreende: - avaliar se o dito padrão de carregamento compreende a dita modulação predeterminada por meio de uma medição de corrente ou tensão na dita unidade de controle de veículo (8; 13).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que compreende: - fornecer uma medição de corrente ou tensão relacionada ao padrão de carregamento na dita fonte de alimentação externa (11), e comparar com uma medição de corrente ou tensão correspondente na dita unidade de controle de veículo (8; 13).

9. Disposição para detecção de erro durante carregamento de um sistema de armazenamento de energia (7) em um veículo (1) com uma máquina elétrica (3) disposta para propulsão do dito veículo (1), sendo que a dita disposição compreende adicionalmente uma unidade de controle de veículo (8; 13) disposta para solicitar um padrão de carregamento de uma fonte de alimentação externa (11) mediante conexão do dito sistema de armazenamento de energia (7) para a dita fonte de alimentação externa (11); e em que a fonte de alimentação externa (11) compreende uma unidade de controle de carregamento externa (17) disposta para suprir o dito padrão de carregamento ao dito sistema de armazenamento de energia (7); a disposição caracterizadapelo fato de que a unidade de controle híbrida (13) compreende uma unidade de modulação (13a) para aplicar uma modulação predeterminada do dito padrão de carregamento solicitado e uma unidade de avaliação (13b) para determinar se o padrão de carregamento suprido ao dito sistema de armazenamento de energia (7) compreende a dita modulação predeterminada; e, se isso não for o caso, indicar que o dito carregamento do dito sistema de armazenamento de energia (7) é errôneo.

10. Disposição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadapelo fato de que a dita unidade de modulação (13a) é configurada para fornecer a dita modulação na forma de uma mudança temporária predeterminada de frequência ou amplitude de uma corrente de carregamento que é suprida pelo dito padrão de carregamento.

11. Disposição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadapelo fato de que a dita unidade de modulação (13a) é configurada para fornecer a dita modulação na forma de um componente de sinal adicionado que é sobreposto temporariamente a uma corrente de carregamento que é suprida pelo dito padrão de carregamento.

12. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizadapelo fato de que compreende uma ligação de comunicação (18) entre a dita unidade de controle de veículo (13) e a dita unidade de controle de carregador externa (11).

13. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizadapelo fato de que compreende elementos conectores indutivos ou condutivos (9, 10) entre o dito sistema de armazenamento de energia (7) e a dita fonte de alimentação externa (11).

14. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizadapelo fato de que o dito sistema de armazenamento de energia (7) compreende uma unidade de bateria recarregável.

15. Veículo (1) do tipo veículo elétrico híbrido com recarga em tomada, caracterizadopelo fato de que compreende uma máquina elétrica (3) e compreende adicionalmente uma disposição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 9 a 14.