BR112017025012B1

BR112017025012B1 - Sistema de alimentação de energia

Info

Publication number: BR112017025012B1
Application number: BR112017025012-8A
Authority: BR
Inventors: Masahiko Tahara; Terumasa Tsuchiya; Atsushi Tezuka; Tomoyuki Koike; Munemitsu WATANABE; Akifumi Koishi
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2022-06-28
Also published as: MX2017014685A; EP3299223B1; MX364148B; CN107921919B; KR20170142206A; KR101864564B1; EP3299223A1; US10144373B2; CN107921919A; RU2659137C1; JP6774406B2; MY167715A; JPWO2016189593A1; BR112017025012A2; WO2016189593A1; CA2986884A1; US20180134240A1; EP3299223A4; CA2986884C

Abstract

DISPOSITIVO DE CONTROLE DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO E MÉTODO DE CONTROLE DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle do sistema de alimentação que controla um sistema de alimentação que inclui: um gerador elétrico; primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade capaz de ser carregado com a energia elétrica gerada pelo gerador elétrico e descarregando-a; segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade capaz de ser carregado com a energia elétrica gerada e descarregando-a; dois caminhos que conectam o primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade e o segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade; dispositivo de comutação incluindo um primeiro comutador configurado para alternar entre um estado condutor e um estado não condutor de um dos caminhos, e um segundo comutador configurado para alternar entre um estado condutor e um estado não condutor do outro dos caminhos; e uma carga elétrica de um veículo, a carga elétrica sendo conectada ao lado do primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade do dispositivo de comutação. Quando o dispositivo de controle do sistema de alimentação determina que a atuação da carga elétrica tem a possibilidade de exigir maior tensão do que a normal, ele aumenta antecipadamente a quantidade restante de carga no segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se ao controle de um sistema de alimentação de energia de um veículo que inclui duas baterias secundárias.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Existe um sistema de alimentação de energia de veículos conhecido que inclui uma bateria de íons de lítio e uma bateria de chumbo como duas baterias secundárias. JP 5494498B descreve, como controle de tal sistema de alimentação de energia, o controle variável de tensão em que a tensão (tensão ajustada) da saída de energia elétrica a partir de um gerador elétrico é controlada de maneira variável. Além disso, de acordo com a descrição deste documento, quando as cargas elétricas (por exemplo, faróis e limpadores de para-brisas) que exigem alta tensão foram atuadas, o controle de variável de tensão é proibido fixando a tensão ajustada entre um limite superior de tensão e um limite inferior de tensão do controle de tensão variável, ou o controle para reduzir um limite superior da tensão ajustada e aumentar um limite inferior da tensão ajustada é realizado no controle de tensão variável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] O controle descrito no documento anterior é iniciado quando os limpadores de para-brisa e outros similares foram acionados. Portanto, por exemplo, se houver condução entre o gerador elétrico e a bateria de íons de lítio quando a tensão exigida aumentou, a energia elétrica gerada é absorvida pela bateria de íons de lítio, mesmo que a tensão de geração de energia do gerador elétrico seja aumentada em resposta ao aumento da tensão exigida. Isso causa um atraso no aumento da tensão fornecida às cargas elétricas.

[004] A presente invenção foi feita tendo em vista da questão anterior, e tem como objetivo fornecer um dispositivo de controle e um método de controle que pode fornecer energia elétrica sem atraso em resposta a um aumento na tensão exigida por cargas elétricas.

[005] De acordo com um aspecto desta invenção, é fornecido um dispositivo de controle de sistema de alimentação de energia para controlar um sistema de alimentação de energia que inclui um gerador elétrico, primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade capaz de ser carregado com energia elétrica e descarregando energia elétrica gerada pelo gerador elétrico, segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade capaz de ser carregado com energia elétrica e descarregando a energia elétrica gerada, dois caminhos conectando o primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade e o segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade, dispositivo de comutação incluindo um primeiro comutador configurado para alternar entre um estado condutor e um estado não condutor de um dos caminhos, e um segundo comutador configurado para alternar entre um estado condutor e um estado não condutor do outro dos caminhos, e uma carga elétrica de um veículo que está conectado ao lado do primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade do dispositivo de comutação. Quando o dispositivo de controle de sistema de alimentação de energia determina que a atuação da carga elétrica tem a possibilidade de exigir maior tensão do que o normal, ele aumenta antecipadamente a quantidade restante de carga no segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de motor no qual as modalidades da presente invenção se baseiam.

[007] A Figura 2 mostra uma configuração de um sistema de alimentação de energia de acordo com uma primeira modalidade.

[008] A Figura 3 mostra um exemplo de uma tabela que é usada para definir um limite inferior do SOC de uma bateria de íons de lítio.

[009] A Figura 4 mostra um exemplo de uma tabela que é usada para definir um limite inferior da tensão de geração de energia de um gerador elétrico.

[010] A Figura 5 mostra outro exemplo de uma tabela que é usada para definir um limite inferior do SOC da bateria de íons de lítio.

[011] A Figura 6 mostra outro exemplo de uma tabela que é usada para definir um limite inferior da tensão de geração de energia do gerador elétrico.

[012] A Figura 7 é um gráfico de tempo pertencente à execução de controle de acordo com a primeira modalidade.

[013] A Figura 8 é um gráfico de tempo que ilustra os efeitos operacionais do controle de acordo com a primeira modalidade.

[014] A Figura 9 mostra uma configuração de um sistema de alimentação de energia de acordo com outro exemplo da primeira modalidade.

[015] A Figura 10 mostra uma configuração de um sistema de alimentação de energia de acordo com uma segunda modalidade.

[016] A Figura 11 é um gráfico de tempo pertencente à execução de controle de acordo com a segunda modalidade.

[017] Figura 12 mostra uma configuração de um sistema de alimentação de energia de acordo com outro exemplo da segunda modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[018] A seguir as modalidades da presente invenção são descritas com referência aos desenhos em anexo.

Primeira modalidade

[019] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de um motor que tem uma função de parada em marcha lenta. A presente invenção é baseada neste sistema.

[020] Como mostrado na Figura 1, em um motor 1, um gerador elétrico 2 e um compressor de ar condicionado 4 são fornecidos, respectivamente, de um lado e do outro lado, cada um por meio de um suporte não ilustrado e outros. Uma correia 8 é enrolada através de uma polia de manivela 5 montada em uma extremidade distal de eixo de manivela do motor 1, uma polia de gerador elétrico 6 montada sobre uma extremidade distal de um eixo de rotação do gerador elétrico 2, e uma polia de compressor 7 montada em uma extremidade distal de um eixo de rotação do compressor de ar condicionado 4. Assim, a polia de manivela 5, a polia de gerador elétrico 6 e a polia de compressor 7 são unidas mecanicamente uma à outra.

[021] Embora as três polias, isto é, a polia de manivela 5, a polia de gerador elétrico 6 e a polia de compressor 7, estejam unidas mecanicamente uma à outra utilizando uma correia 8 na Figura 1, cada uma da polia de gerador elétrico 6 e da polia de compressor 7 pode ser unida mecanicamente à polia de manivela 5 usando uma correia individual 8. A(s) correia(s) pode(m) ser substituída(s) por uma(s) corrente(s).

[022] O motor 1 inclui um motor de partida 9 localizado na proximidade de uma junção com uma transmissão automática 11. De modo semelhante a um motor de partida comum para arranque, o motor de partida 9 inclui uma engrenagem de pinhão que se move para a frente e para trás. Quando o motor de partida 9 é acionado, a engrenagem do pinhão engata com uma engrenagem fornecida na periferia externa de uma placa de acionamento montada em uma parte de extremidade proximal do eixo de manivela, realizando deste modo o arranque. Uma fonte de alimentação de energia elétrica para o motor de partida 9 será descrita posteriormente.

[023] A transmissão automática 11 inclui uma bomba de óleo elétrico 10 para fixar uma pressão hidráulica de controle durante a parada em marcha lenta. A bomba de óleo elétrica 10 é atuada em resposta a uma instrução a partir de um controlador de transmissão automática 20, e melhora a capacidade de resposta quando arrancando a partir da parada em marcha lenta.

[024] O gerador elétrico 2 gera energia elétrica enquanto é acionado por uma força motriz do motor 1. Ao gerar a energia elétrica, a tensão de geração de energia pode ser controlada de maneira variável por meio de uma comunicação de Rede de Interconexão Local (LIN) ou por cabo. O gerador elétrico 2 também pode regenerar a energia cinética de um veículo como energia elétrica durante a desaceleração do veículo. O controle sobre tal geração de energia e regeneração é realizado por um módulo de controle de motor (ECM) 19.

[025] O ECM 19 lê sinais de detecção de vários tipos de sensores, incluindo um sensor de ângulo de manivela 12, um sensor de bateria, e um sensor de pressão atmosférica, bem como sinais de vários tipos de comutadores, incluindo um comutador de freio, para controlar uma quantidade de injeção de combustível, um tempo de ignição, a parada em marcha lenta e outros. Além disso, o ECM 19 realiza um controle ótimo para o veículo através da intercomunicação com uma unidade ABS/VDC 21, um amplificador condicionador de ar 22, uma unidade de direção de energia elétrica 25, um controlador de veículo 26, um controlador de distribuição de energia 23, uma unidade de medição 24, e uma unidade de sistema de assistência ao condutor avançada (ADAS) 27 através de uma rede de área de controlador (CAN).

[026] Nota-se que o ECM 19 é composto de uma microcomputador fornecido com uma unidade de processamento central (CPU), uma memória somente de leitura (ROM), uma memória de acesso aleatório (RAM), e uma interface de entrada / saída (I/O). O ECM 19 pode ser composto de uma pluralidade de microcomputadores.

[027] O sistema mostrado na Figura 1 inclui duas baterias secundárias: uma bateria de armazenamento de chumbo que serve como primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade, e uma bateria secundária de eletrólito não aquoso que serve como segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade. Daqui em diante, a bateria de armazenamento de chumbo será chamada de uma bateria de chumbo-ácido 15, e a bateria secundária de eletrólito não aquoso será chamada de uma bateria secundária de íons de lítio 16. Assume-se que uma tensão de circuito aberto da bateria de chumbo-ácido 15 em um estado totalmente carregado é de 12,7 V, e uma tensão de circuito aberto da bateria secundária de íons de lítio 16 em um estado totalmente carregado é de 13,1 V.

[028] Como será descrito posteriormente, a bateria de chumbo-ácido 15 e a bateria secundária de íons de lítio 16 estão conectadas em paralelo entre si através de dois caminhos C1 e C2. Um MOSFET 50 e um relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, que funcionam como dispositivos de comutação, estão conectados aos caminhos C1 e C2, respectivamente.

[029] A bateria de chumbo-ácido 15 fornece energia elétrica a todas as cargas elétricas 30. Especialmente no presente sistema, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 é colocado em um estado desligado (um estado não condutor) para evitar a influência de uma queda de tensão momentânea (em seguida também chamada de uma queda momentânea) causada pelo acionamento do motor de partida 9 em uma fase para iniciar a partida automática do motor a partir da parada em marcha lenta. Consequentemente, a tensão para atuar todas as cargas elétricas 30 é garantida.

[030] Tanto a bateria de chumbo-ácido 15 quanto a bateria secundária de íons de lítio 16 são carregadas usando a energia elétrica gerada pelo gerador elétrico 2 (incluindo a energia elétrica regenerada, o mesmo vale para a descrição a seguir).

[031] Nota-se que o ajuste de tensão é feito através do controle de corrente de campo pelo gerador elétrico 2 ao fornecer energia elétrica a partir da bateria de chumbo-ácido 15 e da bateria secundária de íons de lítio 16 a todas as cargas elétricas 30, e ao carregar a bateria de chumbo-ácido 15 ou a bateria secundária de íons de lítio 16 usando a energia elétrica gerada pelo gerador elétrico 2.

[032] No sistema anterior, o controle de parada em marcha lenta comum é realizado. Especificamente, o motor 1 é parado automaticamente quando certas condições são satisfeitas, por exemplo, quando um pedal do acelerador está completamente fechado, quando um pedal de freio está em estado pressionado, e quando a velocidade do veículo é igual ou inferior a uma velocidade predeterminada do veículo. Por outro lado, o motor 1 é religado automaticamente quando, por exemplo, uma quantidade de pressão no pedal de freio é igual ou menor do que uma quantidade predeterminada.

[033] A Figura 2 ilustra uma primeira configuração de um sistema de alimentação de energia que fornece energia elétrica para o motor de partida 9 e as cargas elétricas 30 (em seguida também chamado de sistema de alimentação de energia tipo 1).

[034] Como mostrado na Figura 2, em um sistema de alimentação de energia 100 de acordo com a presente modalidade, a bateria de chumbo-ácido 15 e a bateria secundária de íons de lítio 16 estão conectadas em paralelo entre si através dos dois caminhos C1 e C2. O relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 está conectado a um dos caminhos, especificamente, o caminho C2. O relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 serve como um primeiro comutador que alterna entre um estado condutor e um estado não condutor do caminho C2. O MOSFET 50 é conectado ao outro caminho, especificamente, o caminho C1. O MOSFET 50 serve como um segundo comutador que alterna entre um estado condutor e um estado não condutor do caminho C1. Este relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 e o MOSFET 50 constituem o dispositivo de comutação.

[035] Ou seja, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 está localizado no caminho C2 da bateria secundária de íons de lítio 16 para a bateria de chumbo-ácido 15. Por outro lado, o MOSFET 50 está localizado no caminho C1 a partir da bateria secundária de íons de lítio 16 para a bateria de chumbo-ácido 15.

[036] O MOSFET 50 está conectado de tal modo que a direção para a frente de um diodo parasita corresponde à direção da bateria secundária de íons de lítio 16 para a bateria de chumbo-ácido 15. Deste modo, a corrente é impedida de fluir a partir da bateria de chumbo-ácido 15 para a bateria secundária de íons de lítio 16 através do caminho C1, se o MOSFET 50 está em um estado ligado ou em um estado desligado. Um relé de um chamado tipo normalmente fechado, que está em um estado ligado (um estado condutor) quando a corrente não flui através de uma bobina, é usado como o relé do caminho de bateria de chumbo-ácido 51. Observa- se que a capacidade de transporte de corrente máxima instantânea do MOSFET 50 é, por exemplo, 180 A, e a capacidade de transporte de corrente máxima instantânea do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 é, por exemplo, 1200 A.

[037] Um relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 é conectado em série à bateria secundária de íons de lítio 16. O relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 é constituído por um relé de um chamado tipo normalmente aberto, que está em um estado desligado (um estado não condutor) quando a corrente não flui através de uma bobina do mesmo. Nota-se que a capacidade de transporte de corrente máxima instantânea do relé auxiliar de bateria secundária de lítio-íon 52 é, por exemplo, 800 A.

[038] Na presente modalidade, a bateria secundária de íons de lítio 16, o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52, o MOSFET 50 e um controlador de bateria 60 estão integradamente configurados como um conjunto de baterias de lítio P. O controlador de bateria 60 é programado para receber, a partir do ECM 19, um sinal relacionado a uma instrução de descarga ou uma instrução de carga para o motor de partida 9 e todas as cargas elétricas 30 de acordo com um estado de operação do motor 1, e para executar o controle para ligar / desligar o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 e o MOSFET 50 com base no sinal recebido.

[039] No sistema de alimentação de energia tipo 1 100, todas as cargas elétricas 30 estão conectadas ao lado da bateria de chumbo-ácido 15 do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51. O motor de partida 9 e o gerador elétrico 2 estão conectados ao lado da bateria secundária de íons de lítio 16 do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51.

[040] Abaixo, será dada uma descrição dos seguintes dois tipos de controle que são executados no sistema de alimentação de energia anterior: controle para ligar / desligar o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52, e o MOSFET 50 de acordo com uma condição de arranque do motor; e controle sobre uma tensão limite inferior do gerador elétrico 2 no momento da geração de energia e sobre uma quantidade restante de carga na (o SOC da) bateria secundária de íons de lítio 16.

[041] A Figura 7 é um gráfico de tempo que mostra o controle para ligar / desligar o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 e o MOSFET 50, a tensão de geração de energia do gerador elétrico 2, a frequência de atuação de limpadores de para-brisa, e o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16. Especificamente, a Figura 7 mostra mudanças temporais nos estados ligado / desligado do relé de caminho de bateria de chumbo- ácido 51, no relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 e no MOSFET 50, na tensão limite inferior do gerador elétrico 2 no momento da geração de energia, na frequência de atuação dos limpadores de para-brisas e no SOC da bateria secundária de íons de lítio 16, em relação ao estado ligado / desligado de uma chave de ignição (não mostrada) e à magnitude da velocidade do motor. Aqui, a frequência de atuação dos limpadores do para-brisa é expressa usando uma frequência (1/Ts) que é calculada com base em um ciclo Ts de atuação dos limpadores de para-brisas.

[042] Além disso, a seguir, os estados ligados do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, do relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 e do MOSFET 50 significam que eles estão em estados condutores, enquanto os estados desligados do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, do relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 e do MOSFET 50 significam que eles estão em estados não condutores.

[043] Primeiro, será dada uma descrição do controle para ligar / desligar o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, o relé secundário de bateria de íons de lítio 52 e o MOSFET 50.

[044] Como mostrado na Figura 7, por exemplo, durante um período desde o tempo t0 até o tempo t1 em que o motor 1 é iniciado pela primeira vez em resposta a uma operação de partida (por exemplo, uma operação de chave de ignição e uma operação de botão de partida) realizada por um motorista, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 do tipo normalmente fechado está no estado ligado, o MOSFET 50 está no estado desligado, e o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 do tipo normalmente aberto está no estado desligado.

[045] Consequentemente, a energia elétrica é fornecida apenas a partir da bateria de chumbo-ácido 15 para o motor de partida 9 através do caminho C2. No momento do primeiro arranque, o controlador de bateria 60 pode colocar o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 no estado ligado de modo a fornecer energia elétrica a partir de duas baterias, ou seja, a bateria de chumbo- ácido 15 e a bateria secundária de íons de lítio 16 para o motor de partida 9.

[046] Durante um período de acionamento desde o tempo t1 até o tempo t2 que segue o fim do primeiro arranque do motor, o controlador da bateria 60 comuta o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 para o estado ligado.

[047] Consequentemente, a energia elétrica gerada pelo gerador elétrico 2 pode ser utilizada para carregar não somente a bateria de chumbo-ácido 15, mas também a bateria secundária de íons de lítio 16 através do caminho C2.

[048] Uma das propriedades da bateria secundária de íons de lítio 16 é que ela é carregada facilmente usando a energia elétrica gerada pelo gerador elétrico 2 em comparação com a bateria de chumbo-ácido 15. Além disso, uma das propriedades da bateria de chumbo-ácido 15 é que a bateria de chumbo-ácido 15 em um estado completamente carregado é dificilmente carregada quando a tensão de carga excede 13 V. Portanto, a energia elétrica gerada pelo gerador elétrico 2 é usada principalmente para carregar a bateria secundária de íons de lítio 16.

[049] No tempo t2 no qual uma fase de regeneração de desaceleração que antecede uma transição para a parada em marcha lenta é iniciado, o controlador de bateria 60 alterna o MOSFET 50 para o estado ligado. Em seguida, o ECM 19 alterna o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 para o estado desligado após um período predeterminado Δt decorrido desde o tempo t2.

[050] Ao alternar assim o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 para o estado desligado após o período predeterminado ter decorrido desde que o MOSFET 50 foi alternado para o estado ligado, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 pode ser desligado em um estado em que a diferença de potencial entre seus terminais opostos foi reduzida. Isso pode impedir a ocorrência de um arco elétrico quando um fluxo de corrente é bloqueado.

[051] O período predeterminado mencionado acima Δt pode ser ajustado como apropriado como um período que pode eliminar a diferença de potencial entre os terminais opostos do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 até certo ponto.

[052] Durante a parada em marcha lenta do tempo t3 ao tempo t4 que segue o fim da fase de regeneração de desaceleração, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 é mantido no estado desligado, e o controlador de bateria 60 mantém o MOSFET 50 e o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 no estado ligado.

[053] Por conseguinte, durante a parada em marcha lenta do tempo t3 ao tempo t4, o caminho C1 assegura um fluxo de corrente entre a bateria secundária de íons de lítio 16 e todas as cargas elétricas 30, apesar do estado desligado do relé de caminho da bateria de chumbo-ácido 51. Consequentemente, a energia elétrica pode ser fornecida a todas as cargas elétricas 30 a partir da bateria de chumbo- ácido 15 ou da bateria secundária de íons de lítio 16.

[054] Quando a tensão de geração de energia é excessivamente alta devido, por exemplo, a um estado incontrolável do gerador elétrico 2, é preferencial que o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 seja colocado no estado desligado pelo controlador de bateria 60. Desta forma, é impedida a aplicação de sobretensão à bateria secundária de íons de lítio 16.

[055] Além disso, devido às propriedades da bateria secundária de íons de lítio 16 e da bateria de chumbo-ácido 15, a energia elétrica é fornecida a todas as cargas elétricas 30 principalmente da bateria secundária de íons de lítio 16. Além disso, como uma das propriedades da bateria secundária de íons de lítio 16 é que ela é facilmente carregada usando a energia elétrica gerada como determinado anteriormente, a tensão da bateria secundária de íons de lítio 16 é mantida na tensão da bateria de chumbo-ácido 15 ou acima dela, exceto durante uma fase de começo de partida automático descrita posteriormente para acionar o motor de partida 9 usando a energia elétrica da bateria secundária de íons de lítio 16.

[056] Uma das propriedades da bateria secundária de íons de lítio 16 é que ela tem uma alta densidade de energia e uma alta eficiência de energia de carga- descarga em comparação com a bateria de chumbo-ácido 15. Além disso, uma das características da bateria secundária de íons de lítio 16 é que se espera que tenha uma vida longa porque a dissolução e a deposição de materiais de eletrodo não ocorrem juntamente com carga e descarga. Por outro lado, a bateria de chumbo- ácido 15, embora de baixo custo em comparação com a bateria secundária de íons de lítio 16 para a mesma capacidade, está sujeita à deterioração de eletrodo juntamente com a descarga e, portanto, inferior à bateria secundária de íons de lítio 16 em termos de durabilidade contra carga e descarga repetitivas.

[057] Em vista disso, na presente modalidade, o controlador de bateria 60 alterna o MOSFET 50 para o estado desligado na fase de começo de partida (do tempo t4 ao tempo t5) que precede imediatamente o fim da parada em marcha lenta.

[058] À medida que tanto o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 e o MOSFET 50 estão subsequentemente em estado desligado, um fluxo de corrente entre o lado do motor de partida 9 (a bateria secundária de íons de lítio 16) e o lado de todas as cargas elétricas 30 (a bateria de chumbo-ácido 15) está completamente bloqueado. Isso evita uma queda instantânea na tensão de todas as cargas elétricas 30 causadas pela alta corrente que flui através de um motor de partida 9. Enquanto isso, à medida que o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 é mantido no estado ligado, um fluxo de corrente entre a bateria secundária de íons de lítio 16 e o motor de partida 9 é assegurado, e o motor de partida 9 pode ser iniciado pela descarga da bateria secundária de íons de lítio 16.

[059] Um resistor predeterminado e um relé de derivação que estão conectados em paralelo entre si podem ser interpostos entre a bateria secundária de íons de lítio 16 e o motor de partida 9. Nesta configuração, um pico de corrente pode ser significativamente reduzido no momento da inicialização do motor de partida 9, alternando o relé de derivação do estado não condutor para o estado condutor após aproximadamente 100-150 ms terem decorrido desde que o motor de partida 9 foi acionado pela energia elétrica fornecida pela bateria secundária de íons de lítio 16. Como um resultado, um desempenho de partida pode ser assegurado. Neste caso, quando um período predeterminado decorrer desde a combustão completa do motor, o controle para retornar para um estado normal é realizado.

[060] Então, após o fim da fase de começo de partida, uma fase inicial de partida (do tempo t5 ao tempo t6) começa. No tempo t5 no qual a fase inicial de partida começa, o controlador de bateria 60 alterna o MOSFET 50 para o estado ligado. Enquanto isso, o ECM 19 alterna o relé de caminho de bateria de chumbo- ácido 51 para o estado ligado após um período predeterminado (Δt’ na figura) o MOSFET 50 é alternado para o estado ligado.

[061] Desta forma, o MOSFET 50 é alternado primeiro para o estado ligado e, em seguida, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 é alternado para o estado ligado após um atraso de um período predeterminado Δt. Como um resultado, quando a fase inicial de partida é iniciada (tempo t5), o MOSFET 50 com maior velocidade de resposta do que o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 coloca o caminho C1 no estado condutor sem atraso, permitindo assim que tanto a bateria de chumbo-ácido 15 quanto a bateria secundária de íons de lítio 16 descarreguem corrente para todas as cargas elétricas 30. Além disso, o MOSFET 50 no estado desligado reduz a diferença de potencial entre os terminais opostos do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51. Assim, alternando o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 para o estado ligado neste estado, a ocorrência de corrente de partida é impedida.

[062] Enquanto o motor está em operação (do tempo t6 ao tempo t7) após o fim da fase inicial de partida, o controlador de bateria 60 alterna o MOSFET 50 para o estado desligado.

[063] Então, no tempo t7, uma fase de parada do motor para colocar a chave de ignição no estado desligado é iniciada. Um período do tempo t7 ao tempo t8 é uma fase de começo de parada do motor que dura até o motor parar. Como está evidente a partir da figura, na presente modalidade, o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 dopo normalmente aberto é alternado para o estado desligado no tempo t8 no qual a velocidade de rotação do motor atinge zero. Enquanto isso, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 do tipo normalmente fechado permanece no estado ligado. Portanto, na próxima partida inicial do motor (tempo t0), a partida inicial pode ser realizada com a bateria de chumbo-ácido 15 e o motor de partida 9 nos estados condutores.

[064] Uma descrição agora é dada aos efeitos operacionais do controle anterior para ligar / desligar o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 e o MOSFET 50.

[065] No sistema de alimentação de energia 100, se a energia elétrica da bateria de chumbo-ácido 15 for utilizada no começo da partida automática do motor 1 (no tempo t4), a bateria de chumbo-ácido 15, que tem menor durabilidade contra carga e descarga repetitivas do que a bateria secundária de íons de lítio 16 como mencionado anteriormente, sofre uma deterioração progressiva cada vez que a parada em marcha lenta é executada. Como um resultado, um ciclo de substituição da bateria de chumbo-ácido 15 é diminuído.

[066] Em contraste, na presente modalidade, na fase para começar a partida automática do motor 1, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 e o MOSFET 50 estão no estado desligado, isto é, o caminho para fornecer energia elétrica da bateria de chumbo-ácido 15 para o motor de partida 9 é bloqueado. Assim, apenas a energia elétrica da bateria secundária de íons de lítio 16 é usada na partida automática. Isto pode estender o ciclo de substituição da bateria de chumbo-ácido 15.

[067] Na Figura 2, tanto o MOSFET 50 quanto o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 são usados para alternar entre um estado onde um fluxo de corrente é permitido entre a bateria de chumbo-ácido 15 e o motor de partida 9 e um estado em que um fluxo de corrente é bloqueado entre a bateria de chumbo-ácido 15 e o motor de partida 9. No entanto, apenas um do MOSFET 50 e do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, ou outro comutador, pode ser usado para permitir ou bloquear um fluxo de corrente entre a bateria de chumbo-ácido 15 e o motor de partida 9.

[068] Dever-se-ia notar que, se apenas o MOSFET 50 é utilizado para permitir ou bloquear um fluxo de corrente entre a bateria de chumbo-ácido 15 e o motor de partida 9, o MOSFET 50 é frequentemente ligado / desligado. Isso provoca efeitos adversos atribuídos à geração de calor. Se apenas o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 for usado para permitir ou bloquear um fluxo de corrente entre a bateria de chumbo-ácido 15 e o motor de partida 9, devido à má responsividade de um comutador de relé, é necessário um longo tempo antes da partida automática em um caso em que o controle para colocar o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 no estado desligado é realizado após as condições para a partida automática serem satisfeitas. Por outro lado, em um caso em que o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 é colocado no estado desligado durante a parada em marcha lenta, a energia elétrica não pode ser fornecida a partir da bateria secundária de íons de lítio 16 durante a parada em marcha lenta porque o MOSFET 50 está no estado desligado também.

[069] Além disso, de modo a melhorar ainda mais a segurança e a durabilidade dos produtos, é preferencial configurar um circuito redundante que inclui tanto o MOSFET 50 quanto o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, em vez de usar apenas um do MOSFET 50 e do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 para permitir ou bloquear um fluxo de corrente entre a bateria de chumbo-ácido 15 e o motor de partida 9.

[070] Na presente modalidade, o relé de caminho de bateria de chumbo- ácido 51 é colocado no estado desligado e o MOSFET 50 é colocado no estado ligado durante a parada em marcha lenta (do tempo t3 ao tempo t4) e o MOSFET 50 com uma excelente responsividade é alternado do estado ligado para o estado desligado após o começo da partida automática (tempo t4). Desta forma, o caminho para fornecer energia elétrica da bateria de chumbo-ácido 15 ao motor de partida 9 é bloqueado de forma confiável, e a partida automática pode ser executada prontamente sem causar uma queda de tensão de todas as cargas elétricas 30.

[071] Especialmente na presente modalidade, a tensão da bateria secundária de íons de lítio 16 é igual ou superior à tensão da bateria de chumbo- ácido 15, exceto durante a fase de começo de partida (do tempo t4 ao tempo t5). Em outras palavras, apenas durante a fase de começo de partida (do tempo t4 ao tempo t5), existe a possibilidade de a tensão da bateria de chumbo-ácido 15 exceda a tensão da bateria secundária de íons de lítio 16, desencadeando um fluxo de corrente a partir do lado da bateria de chumbo-ácido 15 para o lado da bateria secundária de íons de lítio 16. Portanto, o fluxo de corrente do lado da bateria de chumbo-ácido 15 para o lado da bateria secundária de íons de lítio 16 pode ser evitado colocando o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 e o MOSFET 50 no estado desligado durante a fase de começo de partida (de tempo t4 ao tempo t5).

[072] Desta forma, o fluxo de corrente do lado da bateria de chumbo-ácido 15 para o lado da bateria secundária de íons de lítio 16 pode ser evitado sem fornecer um MOSFET incluindo um diodo parasita cuja direção direta é oposta à direção direta do diodo parasita do MOSFET 50. Consequentemente, o número de MOSFETs a serem usados pode ser reduzido, realizando assim uma redução de custo.

[073] No sistema de alimentação de energia 100 de acordo com a presente modalidade, uma parte onde a bateria de chumbo-ácido 15 e todas as cargas elétricas 30 estão conectadas é configurada de maneira similar a um circuito elétrico comum para um veículo que inclui apenas uma bateria.

[074] Além disso, na presente modalidade, apenas a bateria secundária de íons de lítio 16 é utilizada na partida automática como indicado anteriormente. A bateria de chumbo-ácido 15 não é usada na partida automática. Assim, em um caso em que o sistema de alimentação de energia 100 de acordo com a presente modalidade está instalado em um veículo com a função de parada em marcha lenta, a capacidade da bateria de chumbo-ácido 15 não precisa ser aumentada em comparação com a de um veículo sem a função de parada em marcha lenta, e pode ser o mesmo que no veículo sem a função de parada em marcha lenta. Consequentemente, o custo de instalar um sistema de parada em marcha lenta em um veículo pode ser reduzido.

[075] De acordo com a presente modalidade, mesmo que a energia elétrica não possa ser fornecida da bateria secundária de íons de lítio 16 para o motor de partida 9 devido, por exemplo, à desconexão de um terminal negativo da bateria secundária de íons de lítio 16, a partida automática pode ser realizada à medida que a energia elétrica pode ser fornecida pela bateria de chumbo-ácido 15 para o motor de partida 9, fechando o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51. Isso é, a redundância pode ser realizada em um sistema relacionado à partida automática.

[076] A presente modalidade adota uma configuração na qual o conjunto de bateria secundária de íons de lítio P inclui a bateria secundária de íons de lítio 16, o MOSFET 50, o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52, e o controlador de bateria 60 e o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 estão dispostos fora do conjunto de bateria secundária de íons de lítio P.

[077] No entanto, esta configuração pode ser alterada de qualquer maneira, desde que os mecanismos dos circuitos do sistema de alimentação de energia 100 não sejam alterados. Por exemplo, o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 pode estar disposto no conjunto de bateria de lítio P enquanto se encontra conectado em paralelo ao MOSFET 50. Além disso, o controlador de bateria 60 pode estar disposto fora do conjunto de bateria secundária de íons de lítio P.

[078] Uma descrição agora é dada do controle sobre a tensão limite inferior do gerador elétrico 2 no momento da geração de energia e sobre o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16.

[079] Conforme mencionado anteriormente, a energia elétrica é fornecida a todas as cargas elétricas 30 a partir da bateria secundária de íons de lítio 16 e da bateria de chumbo-ácido 15. De modo a manter a bateria secundária de íons de lítio 16 e a bateria de chumbo-ácido 15 em um estado em que a tensão exigida por todas as cargas elétricas 30 pode ser fornecida, um limite inferior é ajustado para a tensão do gerador elétrico 2 no momento da geração de energia (em seguida também chamada de a tensão limite inferior). A tensão limite inferior é definida, por exemplo, em 12 V no estado normal. Neste contexto, “normal” significa um estado em que os componentes eletrônicos (por exemplo, os limpadores do para-brisa, uma bomba de combustível, e um ventilador do radiador) que exigem maior tensão para garantir a sua atuação do que outros componentes não foram atuados ou um estado onde a tensão exigida por todas as cargas elétricas 30 é relativamente baixa mesmo que esses componentes eletrônicos tenham sido atuados. Por exemplo, correr em baixa ou média velocidade quando apenas começou a chover ou em chuva leve é considerado o estado normal. Por outro lado, por exemplo, em um estado em que os limpadores de para-brisas precisam ser acionados em alta velocidade em forte chuva, ou em um estado em que os limpadores de para-brisas precisam ser acionados em alta velocidade contra a pressão do vento enquanto correndo em alta velocidade, a tensão exigida é maior do que a normal, ou seja, uma tensão mais alta do que a normal é necessária.

[080] O SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 é controlado de modo a não cair abaixo de um SOC limite inferior. O SOC limite inferior é ajustado considerando a alimentação de energia a todas as cargas elétricas 30 e a eficiência de recuperação da energia elétrica regenerada no momento da desaceleração do veículo, e é ajustado, por exemplo, aproximadamente em 60% no estado normal.

[081] Em um estado em que é necessária maior tensão do que o normal, se a tensão limite inferior do gerador elétrico 2 no momento da geração de energia for a mesma que no estado normal, será difícil fornecer energia elétrica de forma estável a todas as cargas elétricas 30. Em vista disso, é necessário aumentar a tensão limite inferior. No entanto, se a tensão limite inferior for aumentada após surgir a necessidade de uma tensão mais alta do que o normal, a energia elétrica gerada será absorvida pelas baterias secundárias, especialmente pela bateria secundária de íons de lítio 16 e, portanto, a tensão fornecida a todas as cargas elétricas 30 não aumenta imediatamente.

[082] Em vista disso, na presente modalidade, o controlador de bateria 60 aumenta o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 antecipadamente quando a necessidade de uma tensão mais alta do que o normal é prevista. Aumentar o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 antecipadamente reduzirá a energia elétrica absorvida pela bateria secundária de íons de lítio 16 quando a tensão de geração de energia do gerador elétrico 2 foi aumentada. Desta forma, o aumento da tensão exigida por todas as cargas elétricas 30 pode ser prontamente tratado.

[083] A necessidade de uma tensão mais alta do que o normal é prevista com base, por exemplo, na frequência de acionamento dos limpadores de para- brisas. Isso ocorre porque um estado em que uma tensão mais alta do que o normal é necessária pode ser determinado como se aproximando à medida que a frequência de acionamento dos limpadores de para-brisas aumenta. Os detalhes desse controle serão agora descritos.

[084] A Figura 3 é uma tabela que mostra uma relação entre a frequência f de acionamento dos limpadores de para-brisas e o SOC limite inferior. Desde que o ciclo de atuação dos limpadores de para-brisas é Ts (segundos), a frequência f de acionamento é expressa como f = 1/Ts.

[085] Na tabela da Figura 3, o SOC limite inferior aumenta à medida que a frequência de acionamento dos limpadores do para-brisas aumenta no estado normal (f < f1). O objetivo de aumentar o SOC limite inferior é aumentar o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16.

[086] Com referência à Figura 7, agora é dada uma descrição do controle sobre o SOC limite inferior de acordo com a tabela da Figura 3. Entre o tempo t1 e o tempo t2, a frequência de acionamento dos limpadores de para-brisas aumenta gradualmente, fazendo assim uma transição do estado normal para um estado em que é necessária uma tensão mais alta do que a normal. À medida que a frequência de acionamento dos limpadores de para-brisas aumenta, o SOC limite inferior da bateria secundária de íons de lítio 16 aumenta conforme indicado anteriormente. Consequentemente, a tensão limite inferior do gerador elétrico 2 aumenta, e o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 aumenta.

[087] Desta forma, uma vez que os limpadores de para-brisas foram acionados, o controlador de bateria 60 aumenta o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 antecipadamente durante o estado normal. Como um resultado, ao entrar em um estado em que é necessária maior tensão do que o normal, a necessidade pode ser prontamente tratada aumentando a tensão de geração de energia do gerador elétrico 2. Os dados experimentais levaram à descoberta de que, mesmo quando uma tempestade repentina e similares, provocaram a necessidade de uma tensão mais alta do que a normal, manter o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 em aproximadamente 70% pode atingir a tensão exigida pelos limpadores de para-brisa (por exemplo, aproximadamente 14 V) dentro de alguns segundos depois de aumentar um valor designado da tensão de geração de energia do gerador elétrico 2.

[088] Além disso, à medida que o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 aumenta gradualmente, a energia elétrica regenerada pode ser absorvida por uma quantidade segura no momento da desaceleração quando, por exemplo, apenas começou a chover.

[089] Além disso, como o limite superior da tensão de geração de energia do gerador elétrico 2 permanece o mesmo que no estado normal na presente modalidade, realizar o controle de acordo com a presente modalidade não reduz uma quantidade de energia elétrica regenerada no momento da desaceleração. A Figura 8 é um gráfico de tempo que mostra uma comparação entre um caso em que o controle de acordo com a presente modalidade foi realizado (linhas sólidas na figura) e um caso em que o controle descrito em JP 5494498B mencionado acima foi realizado (linhas tracejadas na figura). Como mostrado na Figura 8, com o controle de acordo com JP 5494498B, quando a frequência de acionamento dos limpadores de para-brisas aumenta, um limite inferior de uma tensão ajustada do gerador elétrico 2 é aumentado para Va2, e um limite superior da tensão ajustada do gerador elétrico 2 é reduzido para Vb2. Em contraste, na presente modalidade, um limite superior da tensão ajustada permanece em Vb. Portanto, mais energia elétrica pode ser regenerada na presente modalidade.

[090] Além disso, com o controle de acordo com JP 5494498B, a regeneração da energia elétrica é iniciada ligando o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 no início da desaceleração, e este relé 52 é desligado quando a regeneração termina. Em contraste, na presente modalidade, este relé 52 permanece no estado ligado até que a ignição seja desligada como indicado anteriormente. Isto é, na presente modalidade, à medida que a carga e a descarga podem ser realizadas em um estado em que a bateria secundária de íons de lítio 16 está sempre conectada ao gerador elétrico 2 e a todas as cargas elétricas 30, a capacidade da bateria secundária de íons de lítio 16 pode ser usada de forma eficiente.

[091] A Figura 4 é uma tabela que mostra uma relação entre a frequência f de acionamento dos limpadores de para-brisas e a tensão limite inferior do gerador elétrico 2 no momento da geração de energia. Na Figura 4, a tensão limite inferior aumenta à medida que a frequência de acionamento dos limpadores de para-brisa aumenta. O aumento da tensão limite inferior resulta em um aumento no SOC da bateria secundária de íons de lítio 16. Consequentemente, os efeitos operacionais similares aos efeitos operacionais mencionados acima podem ser alcançados. Portanto, a tabela da Figura 4 pode ser utilizada em vez da tabela da Figura 3.

[092] Aliás, o ventilador do radiador é uma das cargas elétricas que exige maior tensão para garantir a sua atuação do que outras cargas elétricas. A velocidade na qual o ventilador do radiador é necessário rotacionar aumenta à medida que a temperatura da água de refrigeração aumenta. Em vista disso, o controlador de bateria 60 pode prever se é necessária uma tensão mais alta do que a normal com base na temperatura da água de resfriamento.

[093] A Figura 5 é uma tabela que mostra uma relação entre a temperatura da água de refrigeração e o SOC limite inferior da bateria secundária de íons de lítio 16. Na Figura 5, o SOC limite inferior aumenta à medida que a temperatura da água de refrigeração aumenta. Quando o controle é realizado usando esta tabela, os efeitos operacionais que são similares aos efeitos operacionais alcançados pelo controle usando as tabelas das Figuras 3 e 4 podem ser alcançados.

[094] Nota-se que uma pressão Pd de um sistema de condicionamento de ar (uma pressão de refrigerante no lado de alta pressão) ou uma temperatura do evaporador pode ser usada em vez da temperatura da água de refrigeração. Isso ocorre porque o ventilador do radiador é necessário rotacionar em alta velocidade também quando o sistema de condicionamento de ar é necessário para realizar uma operação de resfriamento mais intensa, e a extensão da operação de refrigeração necessária para o sistema de condicionamento de ar pode ser determinada com base na pressão Pd ou a temperatura do evaporador. Alternativamente, um eixo vertical da Figura 5 pode representar a tensão limite inferior do gerador elétrico 2.

[095] Um estado acionado da bomba de combustível pode ser usado em vez de um estado acionado dos limpadores de para-brisa ou do ventilador do radiador. A tensão exigida pela bomba de combustível aumenta à medida que a quantidade de injeção de combustível aumenta. Em vista disso, os efeitos operacionais que são similares aos efeitos operacionais mencionados acima podem ser alcançados pela detecção de uma frequência na qual a posição do acelerador (grau de abertura do acelerador) indica um estado significativamente pressionado (por exemplo, aproximadamente 70% de um estado totalmente pressionado), e aumentando o SOC limite inferior à medida que esta frequência aumenta.

[096] A Figura 6 é uma tabela usada no controle que se destina a garantir o desempenho de limpeza dos limpadores de para-brisa enquanto correndo em alta velocidade. Na Figura 6, uma velocidade de veículo V1 ou superior é considerada uma alta velocidade.

[097] Quanto maior a velocidade do veículo, maior a pressão do vento e maior a tensão exigida pelos limpadores de para-brisas. Por razões de segurança, é desejável que os limpadores de para-brisa possam iniciar prontamente uma operação em alta velocidade, mesmo em um encontro repentino com fortes chuvas durante a trajetória em alta velocidade. Em vista disso, como uma preparação para chuva repentina enquanto em alta velocidade, o controlador de bateria 60 executa o controle para aumentar a tensão limite inferior do gerador elétrico 2 à medida que a velocidade do veículo aumenta com base na tabela da Figura 6. Desta forma, a tensão limite inferior aumenta gradualmente de forma similar aos casos das Figuras 3 a 5. Como um resultado, o desempenho de limpeza dos limpadores de para-brisas pode ser garantido ao assegurar uma quantidade de regeneração de energia elétrica no momento da desaceleração.

[098] Embora o SOC limite inferior e a tensão limite inferior sejam aumentados de forma gradual nas Figuras 3 a 6, eles podem ser aumentados continuamente.

[099] Abaixo está um resumo dos efeitos operacionais alcançados pelo controle de acordo com a presente modalidade.

[0100] O controlador de bateria (dispositivo de controle do sistema de alimentação de energia) 60 de acordo com a presente modalidade é programado para controlar o sistema de alimentação de energia que inclui: o gerador elétrico 2; a bateria de chumbo-ácido (primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade) 15 capaz de ser carregada com a energia elétrica gerada pelo gerador elétrico 2 e descarregando-a; a bateria secundária de íons de lítio (segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade) 16 capaz de ser carregada com a energia elétrica gerada e descarregando-a; os dois caminhos C1 e C2 se conectam entre a bateria de chumbo-ácido 15 e a bateria secundária de íons de lítio 16; o dispositivo de comutação (Inter-BAT RLY na Figura 1) 17, incluindo o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido (primeiro comutador) 51 que alterna entre o estado condutor e o estado não condutor de um caminho C2 e o MOSFET (segundo comutador) 50 que alterna entre o estado condutor e o estado não condutor do outro caminho C1; e todas as cargas elétricas (cargas elétricas do veículo) 30 que estão conectadas ao lado da bateria de chumbo-ácido 15 do dispositivo de comutação 17. Quando é determinado que a atuação das cargas elétricas 30 tem a possibilidade de exigir uma tensão mais alta do que a normal, o SOC (a quantidade restante de carga) da bateria secundária de íons de lítio 16 é aumentada antecipadamente.

[0101] Desta forma, a tensão fornecida pode ser prontamente aumentada em resposta a um aumento repentino na frequência de atuação de um componente elétrico veicular que exige a alta tensão a ser atuada, isto é, em resposta a um aumento repentino da tensão exigida.

[0102] Na presente modalidade, o controlador de bateria 60 determina que quanto maior a frequência de atuação de um componente elétrico veicular que exige alta tensão para ser acionado, maior a possibilidade de uma tensão mais alta do que a normal é necessária. Desta forma, pode-se prever um aumento da tensão exigida com alta precisão.

[0103] Na presente modalidade, o controlador de bateria 60 aumenta gradualmente a quantidade restante de carga na bateria secundária de íons de lítio 16, juntamente com um aumento na frequência de atuação de um componente elétrico do veículo que exige alta tensão para ser acionado. Desta forma, a regeneração da energia elétrica no momento da desaceleração pode ser garantida e a economia de combustível real pode ser melhorada enquanto fornecendo tensão de forma estável, mesmo em um encontro repentino com a chuva enquanto em alta velocidade, por exemplo.

[0104] Na presente modalidade, o controlador de bateria 60 ou aumenta o limite inferior da quantidade restante de carga na bateria secundária de íons de lítio 16, ou aumenta a tensão de geração de energia mínima do gerador elétrico 2, de modo a aumentar a SOC da bateria secundária de íons de lítio 16. O SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 pode ser aumentado de qualquer maneira.

[0105] Nota-se que o controle de acordo com a presente modalidade não está limitado a ser aplicado ao sistema de alimentação de energia tipo 1 100 mostrado na Figura 2, e pode ser aplicado a um sistema de alimentação de energia com uma segunda configuração (em seguida também chamado de um sistema de alimentação de energia tipo 2) 100’ mostrado na Figura 9.

[0106] A Figura 9 ilustra o sistema de alimentação de energia tipo 2 100’. Nota-se que aos elementos similares aos elementos mostrados na Figura 2 são dados os mesmos sinais de referência.

[0107] O sistema de alimentação de energia tipo 2 100’ difere do sistema de alimentação de energia tipo 1 100 mostrado na Figura 2 pelo fato de que um motor elétrico 70 é utilizado em vez do gerador elétrico 2, e pelo fato de que o dispositivo de partida 9 está conectado ao lado da bateria de chumbo-ácido 15 do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51. O motor elétrico 70 inclui uma polia que é equivalente à polia do gerador elétrico 6, e esta polia e a polia de manivela 5 são unidas mecanicamente uma à outra através de uma correia e similares.

[0108] O motor elétrico 70 inclui um inversor, e tem uma função de motor que é acionado pela energia elétrica fornecida a partir da bateria secundária de íons de lítio 16, bem como uma função de geração de energia que gera energia elétrica enquanto é acionada por uma força de acionamento do motor 1. Ao usar a função de geração de energia do motor elétrico 70, a tensão de geração de energia pode ser controlada de forma variável.

[0109] A comutação entre a função do motor e a função de geração de energia é realizada pelo ECM 19. A função do motor é usada principalmente na fase para começar a partida automática a partir da parada em marcha lenta. Isto é, no presente sistema de alimentação de energia tipo 2 100’, o motor elétrico 70 serve como dispositivo de partida do motor. Observa-se que o motor de partida 9 é usado apenas no momento da primeira partida (no momento da partida que não é a partida automático). As especificações deste motor de partida 9 podem ser iguais às de um veículo sem a função de parada em marcha lenta.

[0110] Além disso, no presente sistema de alimentação de energia de tipo 2 100’, a bateria de chumbo-ácido 15 e o motor de partida 9 estão localizados do mesmo lado em relação ao relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51. Portanto, ao fornecer energia elétrica a partir da bateria de chumbo-ácido 15 para o motor de partida 9 no momento da primeira partida do motor 1, a corrente não flui através do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51.

[0111] Isto é, ao definir a capacidade máxima instantânea de transportar corrente do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, não é necessário levar em consideração um fluxo de alta corrente para acionar o motor de partida 9 no momento da primeira partida do motor 1. Consequentemente, a capacidade de transportar corrente do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 pode ser menor do que a capacidade de transportar corrente do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51 usado no sistema de alimentação de energia tipo 1 100. Isso pode reduzir o custo de configuração do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51.

Segunda modalidade

[0112] A Figura 10 ilustra um sistema de alimentação de energia com uma terceira configuração (em seguida também chamado de um sistema de alimentação de energia tipo 3) 100’’. Nota-se que aos elementos similares aos elementos mostrados na Figura 2 são dados os mesmos sinais de referência.

[0113] A Figura 10 difere da Figura 2 na medida em que um MOSFET 71, que inclui um diodo parasita cuja direção direta é oposta à direção direta do diodo parasita do MOSFET 50, é conectado em série ao MOSFET 50, e na medida em que o relé auxiliar de bateria de íons de lítio 52 é interposto entre a bateria secundária de íons de lítio 16 e o motor de partida 9, em vez de entre o MOSFET 71 e a bateria secundária de íons de lítio 16.

[0114] Com a configuração anterior, se o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52 não for mais atualizado enquanto permanece em um estado aberto, a energia elétrica pode ser fornecida a partir da bateria secundária de íons de lítio 16 para todas as cargas elétricas 30 controlando o MOSFET 50 e MOSFET 71.

[0115] A Figura 11 é um gráfico de tempo que mostra o controle para ligar / desligar o relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51, o relé auxiliar de bateria secundária de íons de lítio 52, o MOSFET 50 e o MOSFET 71, a tensão de geração de energia do gerador elétrico 2, a frequência de acionamento dos limpadores de para-brisas e o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 no sistema de alimentação de energia tipo 3 100’’. A Figura 11 é similar à Figura 7, exceto pela adição de controle para ligar / desligar o MOSFET 71.

[0116] De modo semelhante ao MOSFET 50, o MOSFET 71 está no estado desligado entre o tempo t0 e o tempo t1.

[0117] No tempo t2 em que a fase de regeneração de desaceleração é iniciada, o controlador de bateria 60 alterna o MOSFET 50 e o MOSFET 71 para o estado ligado. Como um resultado, a bateria secundária de íons de lítio 16 e todas as cargas elétricas 30 são colocadas no estado condutor.

[0118] O controlador de bateria 60 alterna o MOSFET 50 para o estado desligado e deixa o MOSFET 71 no estado ligado na fase de começo de partida (do tempo t4 ao tempo t5) que precede imediatamente o fim da parada em marcha lenta. Isso ocorre porque é suficiente colocar o MOSFET 50 no estado desligado para bloquear a conexão elétrica entre a bateria secundária de íons de lítio 16 e todas as cargas elétricas 30.

[0119] Isto é, o MOSFET 71 é mantido no estado ligado do tempo t2 no qual a desaceleração é iniciada ao tempo t6 no qual a fase inicial de partida termina.

[0120] No sistema de alimentação de energia tipo 3 anterior 100’’ também, a necessidade de alta tensão é prevista com base na frequência de acionamento dos limpadores de para-brisas, e o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 é gradualmente aumentado, similarmente à primeira modalidade.

[0121] Por conseguinte, os efeitos operacionais que são similares aos efeitos operacionais conseguidos na primeira modalidade podem ser alcançados. De modo similar à primeira modalidade, o SOC da bateria secundária de íons de lítio 16 pode ser aumentado aumentando-se o SOC limite inferior da bateria secundária de íons de lítio 16 ou aumentando-se a tensão limite inferior do gerador elétrico 2. Diz-se que os estados de acionamento do ventilador de radiador e da bomba de combustível podem ser usados em vez da frequência de acionamento dos limpadores de para-brisas, ou o controle com base na velocidade do veículo pode ser realizado, de maneira similar à primeira modalidade.

[0122] Além disso, a presente modalidade também pode ser aplicada a um sistema de alimentação de energia com uma quarta configuração (em seguida também chamado de um sistema de alimentação de energia tipo 4) 100’’’ mostrado na Figura 12. A relação entre o sistema de alimentação de energia tipo 3 100’’ e o sistema de alimentação de energia tipo 4 100’’’ é similar à relação entre o sistema de alimentação de energia tipo 1 100 e o sistema de alimentação de energia tipo 2 100’. Isto é, o sistema de alimentação de energia tipo 4’’’ difere pelo fato de que o motor elétrico 70 é usado em vez do gerador elétrico 2, e que o motor de partida 9 está conectado ao lado da bateria de chumbo-ácido 15 do relé de caminho de bateria de chumbo-ácido 51.

[0123] As modalidades descritas acima da presente invenção apenas ilustram uma parte das aplicações exemplificativas da presente invenção, e as configurações específicas das modalidades descritas acima não se destinam a limitar um escopo técnico da presente invenção. Por exemplo, o primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade não está limitado à bateria de chumbo-ácido 15, e pode ser, por exemplo, uma bateria secundária isenta de chumbo, tal como uma bateria de níquel-hidrogênio. Além disso, os relés mecânicos utilizados nas modalidades podem ser substituídos por elementos de comutação com semicondutores.

Claims

1. Sistema de alimentação de energia (100) compreendendo: um gerador elétrico (2); primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade (15) capaz de ser carregado com energia elétrica gerada pelo gerador elétrico (2) e de descarregá-la; segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade (16) capaz de ser carregado com a energia elétrica gerada e de descarregá-la; dois caminhos (C1, C2) conectando entre o primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade (15) e o segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade (16); dispositivo de comutação (50, 51) incluindo um primeiro comutador (50) configurado para alternar entre um estado condutor e um estado não condutor de um dos caminhos, e um segundo comutador (51) configurado para alternar entre um estado condutor e um estado não condutor do outro dos caminhos; e uma carga elétrica (30) de um veículo, a carga elétrica (30) sendo conectada ao primeiro lado de dispositivo de armazenamento de eletricidade (15) do dispositivo de comutação (50, 51), CARACTERIZADO pelo fato de que o gerador elétrico (2) está conectado ao segundo lado de dispositivo de armazenamento de eletricidade (16) do dispositivo de comutação (50, 51), e o sistema de alimentação de energia compreende ainda um controlador de bateria (60) configurada para: determinar se a atuação da carga elétrica (30) tem uma possibilidade de exigir maior tensão do que a normal, e quando é determinado que a atuação da carga elétrica (30) tem a possibilidade de exigir maior tensão do que a normal, uma quantidade restante de carga no segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade (16) é aumentada antecipadamente.

2. Sistema de alimentação de energia (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a carga elétrica (30) inclui limpadores de para-brisa e o controlador de bateria (60) está configurado ainda para determinar que a maior uma frequência de atuação da carga elétrica (30), maior a possibilidade que a atuação da carga elétrica (30) exigir maior tensão do que a normal.

3. Sistema de alimentação de energia (100), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador de bateria (60) está configurado ainda para aumentar gradualmente a quantidade restante de carga no segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade (16) juntamente com um aumento na frequência de atuação (16) da carga elétrica (30).

4. Sistema de alimentação de energia (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador de bateria (60) está configurado ainda para aumentar um limite inferior da quantidade restante de carga no segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade (16) assim como aumentar a quantidade restante de carga no segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade (16).

5. Sistema de alimentação de energia (100) , de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador de bateria (60) está configurado ainda para aumentar uma tensão de geração de energia minima do gerador elétrico (2) assim como para aumentar a quantidade restante de carga no segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade (16).

6. Sistema de alimentação energia (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade (15) comprende uma bateria de chumbo-ácido e o segundo dispositivo de armazenamento de eletricidade (16) compreende uma bateria secundária de íons de lítio.