BRPI0708568A2 - trem de tração hìbrido e método para controle de um trem de tração hìbrido - Google Patents

trem de tração hìbrido e método para controle de um trem de tração hìbrido Download PDF

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BRPI0708568A2
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BR
Brazil
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combustion engine
torque
gearbox
machine arrangement
arrangement
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Application number
BRPI0708568-0A
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English (en)
Inventor
Lars Carlhammar
Svante Karlsson
Helene Panagopoulos
Original Assignee
Volvo Technology Corp
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Abstract

TREM DE TRAçAO HìBRIDO E METODO PAflA CONTROLE DE UM TREM DE TRAçAO HìBRIDO A presente invenção se refere a um trem de tração híbrido (300) incluindo: um motor de combustão (310); uma disposição de máquina elétrica (360); uma caixa de marchas (500) operável para receber força motriz a partir de pelo menos um do motor de combustão (310) e da disposição de máquina elétrica (360) para provisão de correspondente força motriz para uma carga (530> do trem de tração híbrido (300); uma unidade de controle (490) acoplada em comunicação com o motor de combustão (310), a disposição de máquina elétrica (360) e a caixa de marchas (500) para controle de suas operações; em que o trem de tração híbrido (300) é configurável em operação de maneira que seu motor de combustão (310) é permutável entre um estado inativo e um estado ativo, referido motor de combustão (310) requerendo dar partida de eixo de comando para permutar o mesmo a partir de seu estado inativo para seu estado ativo. A aplicação de torque de partida de eixo de comando para o motor de combustão (310) é controlada em operação para substancialmente temporariamente coincidir com uma mudança de marcha na caixa de marchas (500).

Description

"TREM DE TRAÇÃO HÍBRIDO E MÉTODO PARA CONTROLE DE UM TREMDE TRAÇÃO HÍBRIDO"
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção se refere a trens de traçãohíbridos, por exemplo, para automóveis, veículos depassageiros, ônibus, caminhões, embarcações e aplicaçõesestacionárias. Além do mais, a presente invenção também serefere a métodos de controle de tais trens de tração, porexemplo, levando-se em consideração partida de eixo decomando e mudança de marcha de motores de combustão.
Adicionalmente, a presente invenção também se refere aveículos, embarcações e similares incluindo tais trens detração. Adicionalmente, a presente invenção se refere asoftware executável em hardware de computação para execuçãodos métodos de controle de tais trens de tração.
PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO
Em anos recentes, pesquisa considerável foi investidaem tecnologia de sistema híbrido de maneira a proporcionareconomia de combustível reforçada e bem como performancemotriz aperfeiçoada. Sistemas híbridos incluem trens detração híbridos, em que cada trem de tração usualmentecompreende um motor de combustão, uma disposição de máquinaelétrica, um elemento de armazenamento elétrico, umaunidade de controle para gerenciamento do trem de tração, euma disposição de transmissão para acoplamento de pelomenos a máquina elétrica para uma carga do sistema. Amáquina elétrica é opcionalmente implementada como ummotor/gerador. Superficialmente, tais trens de traçãohíbridos deveriam ser vistos para envolver complexidadeadicional e potencialmente peso adicionado que deveria serprejudicial para a performance de sistema. Entretanto, naprática, diversos benefícios surgem a partir do emprego detrens de tração híbridos em comparação com sistemas demotor de combustão simples convencionais que operam subotimizadamente, especialmente em cenários de parada/partidaurbanos.
Em trens de tração híbridos contemporâneos, economiade energia reforçada pode ser obtida por operação de ummotor de combustão em sua faixa de eficiência termicamentea mais eficiente e periodicamente parando e dando partidaao motor de combustão. Quando o motor de combustão não estáem operação, energia motriz é proporcionada por um ou maismotores elétricos acoplados para uma bateria recarregávelpor intermédio de circuitos de controle eletrônico. Quandoo motor de combustão está em operação, o motor de combustãopode recarregar a bateria recarregável e/ou proporcionarforça motriz. Além do mais, em alguns projetos de trens detração híbridos, os um ou mais motores elétricos podem serconfigurados para funcionar como geradores paraproporcionar frenagem regenerativa em que energia cinéticaé convertida em frenagem para recarregar bateriasrecarregáveis.
Um problema técnico encontrado na prática é o de quemotoristas de veículos de motor de combustão mais simplescontemporâneos estão habituados à performance refinada emque seus veículos se desempenham tranqüilamente semvibração fortemente perceptível a partir de seus motores.
Em contradição, veículos híbridos projetados de maneira queseus motores de combustão intermitentemente são ativados edesativados, podem ser submetidos à vibração adicional emudanças abruptas em torque motriz disponível, o queproporciona experiência de direção tão embaraçosa epotencialmente perigosa quando empreendendo manobrascríticas, por exemplo, ultrapassando um outro veículo.
Este problema técnico foi previamente apreciado e estáapresentado em um trem de tração híbrido descrito em umapublicação de patente norte americana número US 4.533.011.
Em visão global, é descrito um trem de tração comoilustrado na Figura 1. 0 trem de tração é indicadogenericamente por (10) e compreende um motor de combustãointerna (20) incluindo um manifold de exaustão (30). 0motor de combustão (20) é acoplado para um dispositivo decontrole de suprimento de combustível (40) configurado paraser suprido com combustível a partir de um tanque decombustível (50). Um eixo de comando de saída do motor decombustão (20) é acoplado por intermédio de uma primeiraembreagem de desconexão (60) para uma máquina elétrica (70)operável para funcionar tanto como um motor elétrico equanto como um gerador elétrico. A máquina elétrica (70) éadicionalmente acoplada por intermédio de uma segundaembreagem de desconexão (80) para uma entrada de umatransmissão de marcha (90); a transmissão (90) é operávelpara proporcionar para proporcionar transmissão engrenadacuja proporção de engate é controlada por intermédio de umaunidade de controle de marcha (100). Uma saída datransmissão (90) está conectada por intermédio de umaengrenagem diferencial (110) para rodas (120) de um veículoacomodando o trem de tração (10).O trem de tração (10) na Figura 1 adicionalmenteinclui uma bateria recarregável (200) acoplada porintermédio de uma unidade de controle eletrônico (210) paraa máquina elétrica (70); a unidade de controle eletrônico(210) é operável para controlar energia elétrica supridapara a máquina elétrica (70) para geração de torque namesma, e para controlar energia elétrica gerada dentro damáquina elétrica (70) que é acoplada para a bateriarecarregável (200) para recarregar a bateria (200). 0 tremde tração (10) adicionalmente compreende uma unidade decontrole de gerenciamento de motor (220) que está acopladaem comunicação com as embreagens de desconexão (60, 80),com a unidade de controle eletrônico (210) e com odispositivo de controle de suprimento de combustível (40).
A operação do trem de tração (10) irá agora serdescrita em visão global. A máquina elétrica (70) éprojetada para funcionar como um volante para o motor decombustão (20) de maneira que o motor de combustão (20) demaneira que o motor de combustão (20) é menos maciço epossui menos inércia rotacional associada com este quandodesacoplado pela primeira embreagem (60) a partir damáquina elétrica (70). Quando a segunda embreagem (80) édesacoplada e a primeira embreagem (60) é acoplada, amáquina elétrica (70) é operável para dar partida de eixode comando ao motor de combustão (20) para iniciar o motorde combustão (20) em operação por suprimento de combustívelpara o mesmo por intermédio do dispositivo de controle desuprimento (40). Quando o motor de combustão (20) estáativado e operacional, a segunda embreagem (80) é entãoengatada para acoplar força motriz gerada pelo motor decombustão (20) e opcionalmente pela máquina elétrica (70)por intermédio da transmissão (90) para a uma ou mais rodas(120) para impulsionar o trem de tração (10) e seu veículoassociado. Quando o motor de combustão (20) ésubseqüentemente para ser desativado, a primeira embreagem(60) é desengatada e o dispositivo de controle desuprimento de combustível (20) então interrompe suprimentode combustível para o motor (20) . Em razão do motor decombustão (20) sendo isolado por intermédio da primeiraembreagem (60) sendo desengatada, vibração mínima esubstancialmente mudanças súbitas em torque disponível nãosão experimentados por um motorista do veículo acomodando otrem de tração (10) .
Quando dirigindo fora de um estado estacionário, aprimeira embreagem (60) é substancialmente desengatada e amáquina elétrica (70) é empregada para geração de um torquede partida substancial inicial de maneira a proporcionaruma aceleração suavizada e rápida do veículo. Quando oveículo tiver atingido uma velocidade de limiar, a primeiraembreagem (60) é então engatada de maneira que torqueproporcionado pelo motor de combustão (20) pode serutilizado para suplementar aquele proporcionado a partir damáquina elétrica (70) . Quando o motor de combustão (20) édesativado, torque para propulsão do veículo éproporcionado unicamente pela máquina elétrica (70) .
Embora o trem de tração (10) ilustrado na Figura 1proporcione muitas vantagens técnicas em operação, elecontudo representa uma configuração complexa com as duasembreagens (60, 80). Além do mais, mesmo através do motorde combustão (20) contando com a máquina elétrica (70) parafuncionar como um volante, o motor de combustão (20) quandoainda rotacionando e desacoplado a partir da máquinaelétrica (70) é potencialmente submetido à operaçãoinstável antes de chegar em uma parada rotacional sobreinterrupção de seu suprimento de combustível.
Por conseqüência, o trem de tração (10) não representauma configuração de trem de tração otimizada e ésusceptível de ser adicionalmente aperfeiçoado parasimplificar sua implementação e proporcionar aindaadicionalmente vibração aperfeiçoada e características degeração de torque suavizadas.
Em uma publicação de patente norte americana número US5.755.302, é descrito um aparelho de tração para um veículohíbrido. 0 aparelho de tração inclui um motor de combustãointerna e uma unidade de transmissão de mudança de marcha.
Além do mais, o aparelho de tração inclui um eixo decomando rotativo operativãmente conectável para o motor decombustão interna, e um eixo de transmissão rotativooperativamente conectável para a unidade de transmissão demudança de marcha. Adicionalmente, o aparelho de traçãocompreende um rotor anular movível disposto anularmente emtorno do eixo de transmissão, o rotor incluindo um magnetopermanente para geração de um campo magnético e ummecanismo de atamento para atamento do rotor para o eixo detransmissão de maneira que torque é transmitido em operaçãoentre o rotor e o eixo de transmissão. Um estator anularestacionário é atável para pelo menos um do motor decombustão interna e da unidade de transmissão de mudança demarcha e é disposto concentricamente em torno e próximo dorotor em uma relação eletromagneticamente interativa. 0estator inclui uma bobina condutiva para interaçãoeletromagneticamente com o campo magnético do rotor.
Adicionalmente, o aparelho de tração inclui somenteuma embreagem disposta pelo menos parcialmente dentro de umrecesso do estator, a embreagem incluindo dois mecanismosde acoplamento para seletivamente e friccionalmenteacoplamento do eixo de de comando para o eixo detransmissão para transmissão de torque dentre os mesmos demaneira que a embreagem é permutável entre:
(a) uma posição engatada na qual torque é transmitidoentre o eixo de de comando e o eixo detransmissão; e(b) uma posição desengatada na qual a transmissão detorque entre o eixo de de comando e o eixo detransmissão pode ser descontinuada.
Uma unidade de controle eletrônico do aparelho detração é operável para variar uma carga ou torqueelétrica/o gerada/o por uma máquina elétrica compreendendoo rotor e estator anteriormente referidos de uma maneiraconveniente tal que flutuações de torque no eixo detransmissão são reduzidas por intermédio de amortecimentode vibração de torção. Em assim fazendo, o engate defricção pode ser conseguido suficientemente suavemente demaneira que engate da embreagem é livre de solavancos einduz desgaste mínimo. A transmissão é eletricamente freadapela máquina elétrica de maneira a avançar uma marcha, e éeletricamente acelerada para reduzir uma marcha.Entretanto, tal sincronização para mudança de marcha levatempo para implementação em operação.RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO
Um objetivo da presente invenção é o de proporcionariam trem de tração híbrido aperfeiçoado.
A presente invenção é descrita pelas característicasdas reivindicações de patente independentes 1 e 10 levando-se em consideração o trem de tração híbrido e dasreivindicações de patente independentes 15 e 20 levando-seem consideração um método de controle de um trem de traçãohíbrido. As outras reivindicações de patente dependentesincluem aperfeiçoamentos vantajosos e desenvolvimentosadicionais do trem de tração híbrido e do método decontrole de um trem de tração híbrido em concordância com apresente invenção.
Em concordância com um primeiro aspecto da presenteinvenção, é proporcionado um trem de tração híbridoincluindo:
um motor de combustão;
uma disposição de máquina elétrica;
uma caixa de marchas operável para receber forçamotriz a partir de pelo menos um do motor de
combustão e da disposição de máquina elétrica
para provisão de correspondente força motriz parauma carga;
uma unidade de controle acoplada em comunicaçãocom o motor de combustão, a disposição de máquinaelétrica e a caixa de marchas para controle desuas operações;
em que o trem de tração é configurável emoperação de maneira que seu motor de combustão épermutável entre um estado inativo e um estadoativo, o motor de combustão requerendo darpartida de eixo de comando para permutar o mesmoa partir de seu estado inativo para seu estadoativo;
caracterizado pelo fato de que:
• a unidade de controle inclui entradas múltiplaspara recepção de sinais de realimentaçãoderivados a partir do trem de tração e sinais decomando para o trem de tração, e saídas múltiplaspara sinais de saída saindo para operação decontrole do trem de tração; e
• a unidade de controle adicionalmente incluihardware de computação operável para executar umasimulação de torque do trem de tração, asimulação sendo aplicável em operação paraprocessar informação proporcionada nas entradasmúltiplas para computar uma compensação, aunidade de controle sendo operável para aplicar acompensação nas saídas múltiplas para reduzir umaamplitude de tranco de torque ocorrendo emoperação no trem de tração quando o motor decombustão é permutado entre seu estado ativo eseu estado inativo.
A presente invenção é vantajosa em que o trem detração tem capacidade de proporcionar performanceaperfeiçoada levando-se em consideração variações de torquesúbitas reduzidas, a saber "trancos", e bem como se levandoem consideração simplicidade e facilidade de operação.
Opcionalmente, no trem de tração híbrido, aplicação detorque de partida de eixo de comando para o motor decombustão é controlada em operação pela unidade de controlepara substancialmente temporariamente coincidir com umamudança de marcha na caixa de marchas.
De maneira benéfica, no trem de tração, em que,enquanto a caixa de marchas está em um estado deacoplamento neutro, o motor de combustão é operável paradar partida de eixo de comando por desaceleração dadisposição de máquina elétrica para substancialmente umapausa, acoplamento pelo menos parcialmente rotativamentepor intermédio de uma disposição de acoplamento rotacionaldo motor de combustão para a disposição de máquina elétricaaplicando excitação para a disposição de máquina elétricapara aceleração rotativamente da mesma e, em conseqüênciadisso, aceleração do motor de combustão para uma taxa derotação de limiar, e após isso aplicando um suprimento decombustível para o motor de combustão para trazer o motorde combustão para um estado ativo. Uma tal abordagem temcapacidade de redução de desgaste da disposição deacoplamento e também potencialmente altamente eficiente emenergia levando-se em consideração recuperação de energiapara recarregar o elemento de armazenamento de energiaantes de começo de partida de eixo de comando do motor decombustão.
Opcionalmente, no trem de tração, em que, enquanto acaixa de marcha está em um estado de acoplamento neutro, omotor de combustão é operável para dar partida de eixo decomando por manutenção da disposição de máquina elétrica emum estado de rotação, acoplamento pelo menos parcialmentepor intermédio de uma disposição de acoplamento rotacionaldo motor de combustão para a disposição de máquina elétricapara transferir torque a partir da mesma para o motor decombustão, em conseqüência disso, aceleração do motor decombustão para uma taxa de rotação de limiar, e após issoaplicando um suprimento de combustível para trazer o motorde combustão para um estado ativo. Uma tal abordagem épotencialmente mais rápida do que desaceleração do motorelétrico para substancialmente uma parada, maspotencialmente pode provocar mais desgaste da disposição deacoplamento rotacional.
Pref erivelmente, no trem de tração, a disposição deacoplamento rotacional inclui uma embreagem deslizanteoperável para proporcionar uma característica deacoplamento de torque constante através de pelo menos partede sua faixa de deslizamento. Uma tal característica detorque constante é efetiva em filtragem de variações detorque súbitas, a saber "trancos".
Preferivelmente, no trem de tração, a disposição demáquina elétrica é acoplada por intermédio de umadisposição em série da embreagem e um acoplamento de torquerotativamente complacente para o motor de combustão.
Preferivelmente, no trem de tração, a disposição deacoplamento rotacional inclui uma embreagem acoplável entreo motor de combustão e a disposição de máquina elétrica.Uma tal configuração é estabelecida na prática para sercompacta, simples e robusta.
Pref erivelmente, no trem de tração, um ou mais doseixos rotacionais do motor de combustão e da disposição demáquina elétrica são proporcionados com um ou mais sensoresacoplados para a unidade de controle para determinação delima mensuração de torque acoplado para o motor de combustãoquando se dá partida de eixo de comando ao motor decombustão e provocando que o mesmo venha a ser ativado, talmensuração de torque sendo processada pela unidade decontrole por provisão de controle da disposição de máquinaelétrica para compensação pelo menos parcialmente dequaisquer mudanças abruptas em torque ocorrendo no trem detração. A utilização da mensuração de torque tem capacidadede habilitar a disposição de controle para controle maisprecisamente do trem de tração para evitar ocorrência de"trancos" no mesmo quando ativando o motor de combustão.
Pref erivelmente, no trem de tração, um ou maissensores são implementados como sensores de taxa de rotaçãopara mensuração de taxa de rotação de seus um ou maiseixos, a mensuração de torque sendo computada peladisposição de controle a partir dos movimentos de inérciade partes de componentes do trem de tração e a partir daaceleração angular temporariamente computada a partir deuma ou mais taxas de rotação mensuradas.
Em concordância com um segundo aspecto da presenteinvenção, é proporcionado um trem de tração híbridoincluindo:
um motor de combustão;
uma disposição de máquina elétrica;
uma caixa de marchas operável para receber forçarotacional a partir de pelo menos um do motor decombustão e da disposição de máquina elétrica, acaixa de marchas sendo operável para provisão deforça motriz para uma carga;
uma unidade de controle acoplada em comunicaçãocom o motor de combustão, a disposição de máquinaelétrica e a caixa de marchas para controle desuas operações;
• em que o trem de tração é configurável emoperação de maneira que seu motor de combustão épermutável entre um estado inativo e um estadoativo, o motor de combustão requerendo darpartida de eixo de comando para permutar o mesmoa partir de seu estado inativo para seu estadoativo;
caracterizado pelo fato de que:
• aplicação de torque de partida de eixo de comandopara o motor de combustão é controlada emoperação para substancialmente temporariamentecoincidir com a caixa de marchas sendo engatadapara acoplar força motriz para a carga do trem detração; e
• em que um ou mais eixos dos eixos rotacionais domotor de combustão e da disposição de máquinaelétrica são proporcionados com um ou maissensores para determinação de uma mensuração detorque acoplado para o motor de combustão quandose dá partida de eixo de comando ao motor decombustão e provocando que o mesmo venha a serativado, tal mensuração de torque sendoprocessada utilizando uma simulação de torque dotrem de tração executada em operação sobrehardware de computação da unidade de controle porprovisão de controle da disposição de máquinaelétrica para compensação pelo menos parcialmentede quaisquer mudanças abruptas em torqueocorrendo no trem de tração.
Uma tal configuração para o trem de tração é debenefício em que força motriz é mantida para impulsionar oveículo simultaneamente com o motor de combustão do veículosendo ativado.
Opcionalmente, no trem de tração, enquanto a caixa demarchas está em um estado de acoplamento engatado, o motorde combustão é operável para dar partida de eixo de comandopor manutenção da disposição de máquina elétrica em umestado de rotação, acoplamento pelo menos parcialmente porintermédio da disposição de acoplamento rotacional do motorde combustão para a disposição de máquina elétrica paratransferir torque a partir da disposição de máquinaelétrica para o motor de combustão, em conseqüência disso,aceleração do motor de combustão para uma taxa de rotaçãode limiar, e após isso aplicando um suprimento decombustível para o motor de combustão para trazer o motorde combustão para um estado ativo.
Opcionalmente, no trem de tração, um ou mais sensoressão implementados como sensores de taxa de rotação paramensuração da taxa de rotação de seus um ou mais eixosrotacionais, a mensuração de torque sendo computada apartir de momentos de inércia de partes componentes do tremde tração e a partir da aceleração angular temporariamentecomputada a partir de uma ou mais taxas de rotaçãomensuradas.
Em concordância com um terceiro aspecto da presenteinvenção, é proporcionado um método de controle de um tremde tração híbrido incluindo:
um motor de combustão;• uma disposição de máquina elétrica;
• uma caixa de marchas operável para receber forçarotacional a partir um ou mais do motor decombustão e da disposição de máquina elétrica, epara provisão de força motriz para uma carga;
• uma unidade de controle acoplada em comunicaçãocom o motor de combustão, a disposição de máquinaelétrica e a caixa de marchas para controle desuas operações; e
em que o trem de tração é configurável emoperação de maneira que seu motor de combustão épermutável entre um estado inativo e um estadoativo, do motor de combustão requerendo darpartida de eixo de comando para permutar o mesmo
a partir de seu estado inativo para seu estadoativo;
caracterizado pelo fato de que referido método incluias etapas de:
• recepção de sinais de realimentação derivados apartir do trem de tração e sinais de comando ementradas múltiplas da unidade de controle, esinais de saída saindo em saídas múltiplas daunidade de controle para controle de operação dotrem de tração; e
aplicação na unidade de controle de uma simulaçãode torque do trem de tração executável sobrehardware de computação da unidade de controle, asimulação sendo aplicável em operação paraprocessar informação proporcionada nas entradasmúltiplas para computar uma compensação, aunidade de controle sendo operável para aplicar acompensação nas saídas múltiplas para reduzir umaamplitude de tranco de torque ocorrendo emoperação no trem de tração quando o motor decombustão é permutado entre seu estado ativo eseu estado inativo.
Opcionalmente, o método inclui as etapas de:
(a) iniciação de uma mudança de marcha por torque deredução suprido para a caixa de marchas e apósisso colocação da caixa de marchas em seu estadoneutro;
(b) aplicação de controle de torque de partida deeixo de comando para o motor de combustão parasubstancialmente temporariamente coincidir com acaixa de marchas estando no estado neutro, o
torque de partida de eixo de comando e suprimentode combustível para o motor de combustão sendooperável para provocar que o motor de combustãovenha a ser ativado; e
(c) engate da caixa de marchas para a marcha e apósisso aumentando torque suprido para a caixa demarchas.
Opcionalmente, o método inclui as etapas adicionaisde:
(d) enquanto a caixa de marchas está em um estado deacoplamento neutro, dar partida de eixo decomando ao motor de combustão por desaceleraçãoda disposição de máquina elétrica parasubstancialmente uma parada;
(e) acoplamento pelo menos parcialmente porintermédio de uma disposição de acoplamentorotacional do motor de combustão para adisposição de máquina elétrica;
(f) aplicação de excitação para a disposição demáquina elétrica para aceleração rotativamente dadisposição de máquina elétrica e, em conseqüênciadisso, aceleração do motor de combustão para umataxa de rotação de limiar; e após isso
(g) aplicação de um suprimento de combustível para omotor de combustão para trazer o motor decombustão para um estado ativo.
Opcionalmente, o método inclui as etapas adicionais de:
(h) enquanto a caixa de marchas está em um estado deacoplamento neutro, dar partida de eixo decomando ao motor de combustão por manutenção dadisposição de máquina elétrica em um estado derotação;
(i) acoplamento pelo menos parcialmente porintermédio da disposição de acoplamentorotacional do motor de combustão para adisposição de máquina elétrica para transferirtorque a partir da disposição de máquina elétricapara o motor de combustão, em conseqüência disso,aceleração do motor de combustão para uma taxa derotação de limiar; e após isso
(j) aplicação de um suprimento de combustível para omotor de combustão para trazer o motor decombustão para um estado ativo.
Opcionalmente, no método, a disposição de acoplamentoinclui uma embreagem deslizante operável para proporcionaruma característica de acoplamento de torque constanteatravés de pelo menos parte de sua faixa de deslizamento.
Em concordância com um quarto aspecto da presenteinvenção, é proporcionado um veículo incluindo um trem detração híbrido em concordância com o primeiro aspecto ou osegundo aspecto da presente invenção.
Preferivelmente, o veículo é selecionado a partir deum grupo constituído de: um ônibus, um caminhão, um veículode construção, uma van, um automóvel de passageiros, umaembarcação, um navio, uma máquina estacionária, ou qualquertipo de veículo para o qual é requerido em operação exibiraceleração relativamente alta em uma maneira de tração deparada/partida.
Em concordância com um quinto aspecto da presenteinvenção, é proporcionado um método de controle de um tremde tração híbrido incluindo:
• um motor de combustão;
• uma disposição de máquina elétrica;
• uma caixa de marchas operável para receber forçarotacional a partir de pelo menos um do motor decombustão e da disposição de máquina elétrica, epara provisão de força motriz para uma carga;
• uma unidade de controle acoplada em comunicaçãocom o motor de combustão, a disposição de máquinaelétrica e a caixa de marchas para controle desuas operações; e
• em que o trem de tração é configurável emoperação de maneira que seu motor de combustão épermutável entre um estado inativo e um estadoativo, referido motor de combustão requerendo darpartida de eixo de comando para permutar o mesmoa partir de seu estado inativo para seu estadoativo;
caracterizado pelo fato de que o método inclui asetapas de:
(a) engate da caixa de marchas para a marcha paratorque de acoplamento através da mesma paraproporcionar força motriz para a carga;
(b) aplicação de um torque de partida de eixo decomando para o motor de combustão e acoplamentode um suprimento de combustível para o mesmo paraativação do motor de combustão, tal ativação domotor de combustão coincidindo substancialmentetemporariamente com a caixa de marchas sendoengatada; e
(c) em que um ou mais dos eixos rotacionais do motorde combustão e da disposição de máquina elétricasão proporcionados com um ou mais sensores paradeterminação de uma mensuração de torque acopladopara o motor de combustão quando se dá partida deeixo de comando ao motor de combustão eprovocando que o mesmo venha a ser ativado, talmensuração de torque sendo processada na unidadede controle utilizando um modelo de simulação detorque para provisão de controle da disposição demáquina elétrica para compensação pelo menosparcialmente de quaisquer mudanças abruptas notorque ocorrendo no trem de tração.
Opcionalmente, o método inclui as etapas adicionaisde:
(d) enquanto a caixa de marchas está em um estado deacoplamento engatado, dar partida de eixo decomando ao motor de combustão por manutenção dadisposição de máquina elétrica em um estado derotação;
(e) acoplamento pelo menos parcialmente porintermédio de uma disposição de acoplamentorotacional do motor de combustão para adisposição de máquina elétrica para transferênciade torque a partir da disposição de máquinaelétrica para o motor de combustão, emconseqüência disso, aceleração do motor decombustão para uma taxa de rotação de limiar; eapós isso
(f) aplicação de um suprimento de combustível para omotor de combustão para trazer o motor decombustão para um estado ativo.
Opcionalmente, no método, um ou mais sensores sãoimplementados como sensores de taxa de rotação paramensuração de taxa de rotação de seus um ou mais eixos, amensuração de torque sendo computada por uma unidade decontrole a partir de momentos de inércia de partescomponentes do trem de tração e a partir da aceleraçãoangular temporariamente computada a partir de uma ou maistaxas de rotação mensuradas.
Em concordância com um sexto aspecto da presenteinvenção, é proporcionado um programa de computador em umsuporte de dados, o programa de computador sendo executávelsobre um hardware de computação para implementação de ummétodo em concordância com o quarto aspecto ou o quintoaspecto da presente invenção.
Em concordância com um sétimo aspecto da presenteinvenção, é proporcionado um programa de computadorcompreendendo um recurso de código de programa decomputador adaptado para desempenhar um método ou parautilização em um método em concordância com o quartoaspecto ou o quinto aspecto da presente invenção quando oprograma de computador está rodando em um microcomputadorprogramável.
Preferivelmente, o programa de computador é adaptadopara ser "baixado" para um trem de tração em concordânciacom o primeiro aspecto ou o segundo aspecto da presenteinvenção, ou um ou mais de seus componentes quando rodandoem um computador que está conectando com a internet.
Preferivelmente, o produto de programa de computador éarmazenado em uma mídia (meio) de leitura por computador,compreendendo o recurso de código de programa de computadoranteriormente referido.
Em concordância com um oitavo aspecto da presenteinvenção, o método para controle de um trem de traçãohíbrido possuindo um motor de combustão, uma disposição demáquina elétrica e uma caixa de marchas operável parareceber energia motriz a partir de pelo menos um do motorde combustão e da disposição de máquina elétrica paraprovisão de correspondente energia motriz para uma carga;compreendendo as seguintes etapas iniciando a partir de umestado operacional de trem de tração onde a carga sofreenergização por intermédio da disposição de máquinaelétrica:• redução de um torque rotacional de saída dadisposição de máquina elétrica para a caixa demarchas;
• controle da caixa de marchas; edar partida de eixo de comando ao motor decombustão por intermédio da disposição de máquina elétrica.
o método resulta em um estado operacional de trem detração onde a carga sofre energização pelo menos porintermédio do motor de combustão.
O método é especialmente adequado para um procedimentode aceleração para um trem de tração compreendendo umaembreagem única, em que a disposição de máquina elétrica éoperacionalmente disposta entre o motor de combustão e acaixa de marchas e a embreagem única é disposta entre omotor de combustão e a disposição de máquina elétrica. Porconseqüência, o método cria condições para eliminação deuma segunda embreagem, que está presente em muitas soluçõesdo estado da técnica.
Adicionalmente, o torque rotacional de saída dadisposição de máquina elétrica é preferivelmente reduzidopara zero antes que a caixa de marchas venha a sercontrolada. O procedimento de redução pode ser feito emetapas, isto é, redução substancialmente instantânea, mas otorque rotacional de saída é preferivelmente de declinaçãodescendentemente, isto é, de uma maneira contínua egradual.
Adicionalmente, as etapas de método não sãonecessariamente desempenhadas em ordem cronológica.
Preferivelmente, o método compreende as etapas de:· mudança da caixa de marchas para um estado neutrodepois da redução do torque rotacional de saídada disposição de máquina elétrica;
• engate de uma marcha na caixa de marchas depoisde mudança da caixa de marchas para o estadoneutro;
• declinação ascendentemente de um torquerotacional de saída para a caixa de marchasdepois do engate da marcha na caixa de marchas;
• declinação ascendentemente do torque rotacionalde saída para a caixa de marchas por intermédiode declinação ascendentemente de pelo menos otorque rotacional de saída do motor de combustão(o que é desempenhado por injeção de combustívelpara o motor); e
iniciação de injeção de combustível para o motorde combustão em uma velocidade pré-determinada domotor de combustão.
A fase de declinação ascendentemente pode serdesempenhada com uma contribuição de energia a partir dadisposição de máquina elétrica.
Preferivelmente, o método compreende a etapa adicionalde sincronização da velocidade de saída do motor decombustão antes que o torque rotacional de saída do motorde combustão venha a sofrer declinação ascendentemente.
Preferivelmente, o método compreende a etapa deativação de uma disposição de acoplamento disposta entre omotor de combustão e a disposição de máquina elétrica demaneira a dar partida de eixo de comando ao motor decombustão por intermédio da disposição de máquina elétrica.
Isto pode ser desempenhado de uma pluralidade de maneiras.Em concordância com um primeiro exemplo, o métodocompreende a etapa de manutenção de uma velocidaderotacional específica da disposição de máquina elétricaenquanto simultaneamente parcialmente ocorre fechamento dadisposição de acoplamento. Em concordância com um segundoexemplo, o método compreende a etapa de desaceleração davelocidade rotacional da disposição de máquina elétricapara uma parada e fechamento totalmente da disposição deacoplamento antes de dar partida de eixo de comando aomotor de combustão por intermédio da disposição de máquinaelétrica.
Preferivelmente, o método compreende a etapa desincronização de detecção de uma velocidade de saída dadisposição de máquina elétrica e uma velocidade de saída domotor de combustão e fechamento totalmente da disposição deacoplamento quando a velocidade de saída detectada dadisposição de máquina elétrica e a velocidade de saídadetectada do motor de combustão estão dentro de uma faixade velocidade pré-determinada.
Preferivelmente, o método compreende a etapa de adiçãode um torque adicional para a disposição de máquinaelétrica de maneira a compensar para o torque necessáriopara dar partida de eixo de comando ao motor de combustão.
Preferivelmente, o método compreende a etapa de detecção deuma pluralidade de parâmetros operacionais de trem detração indicativos de torque e cálculo de uma magnitude dotorque adicional sobre o fundamento dos parâmetrosoperacionais de trem de tração detectados.
Preferivelmente, o método compreende a etapa de darpartida de eixo de comando ao motor de combustão porintermédio da disposição de máquina elétrica enquanto acaixa de marchas está no estado neutro.
Preferivelmente, o método compreende a etapa da etapade dar partida de eixo de comando ao motor de combustão porintermédio da disposição de máquina elétrica enquanto acaixa de marchas está em um estado engatado. Desta maneira,o tempo total para o procedimento para dar partida ao motorde combustão e torque de saída a partir do motor para acaixa de marchas pode ser encurtado. Por conseqüência, aomotor de combustão é preferivelmente dada partida de eixode comando por intermédio da disposição de máquina elétricaenquanto um eixo de entrada da caixa de marchas estáengatado para a carga. Neste contexto, o métodopreferivelmente compreende a etapa de dar partida de eixode comando ao motor de combustão por intermédio dadisposição de máquina elétrica durante a redução do torquerotacional de saída da disposição de máquina elétrica paraa caixa de marchas ou, alternativamente, durante declinaçãoascendentemente do torque rotacional de saída para a caixade marchas.
Na última fase da declinação descendentemente, existetorque disponível na máquina elétrica (isto é, a máquinaelétrica não está operando em seu torque rotacional desaída máximo ou próximo do seu máximo) , e pelo menos partedeste torque disponível pode ser adicionado neste estágio.Similarmente, na fase inicial de declinação ascendentementeexiste torque disponível na máquina elétrica (isto é, amáquina elétrica não está operando em seu torque rotacionalde saída máximo ou próximo do seu máximo) , e pelo menosparte deste torque disponível pode ser adicionado nesteestágio. Por conseqüência, em ambas as situações, existetorque adicional disponível na máquina elétrica, que podeser utilizado para dar partida de eixo de comando ao motorde combustão. Por conseqüência, durante uma das partesdefinidas das fases de declinação ascendentemente ou dedeclinação descendentemente, o torque de saída dadisposição de máquina elétrica é substancialmente aumentado(preferivelmente para saída máxima) para um curto intervalode tempo de maneira a dar partida de eixo de comando aomotor de combustão.
Preferivelmente, o método compreende a etapa de darpartida de eixo de comando ao motor de combustão porintermédio da disposição de máquina elétrica depois dasincronização do torque rotacional de saída do motor decombustão.
Preferivelmente, o método compreende a etapa de darpartida de eixo de comando ao motor de combustão porintermédio da disposição de máquina elétrica quando adisposição de máquina elétrica está em um estadooperacional que difere substancialmente a partir de umestado operacional no qual a máquina elétrica é operada emtorque rotacional de saída máximo.
Preferivelmente, o método compreende a etapa depermutação de marchas na caixa de marchas (500) durantereferida permutação a partir de energização da carga porintermédio da disposição de máquina elétrica paraenergização da carga por intermédio do motor de combustão.
Deverá ser apreciado que características da presenteinvenção são susceptíveis de serem combinadas em qualquercombinação sem se afastar a partir do escopo da presenteinvenção como definido pelas reivindicações de patenteacompanhantes.
DESCRIÇÃO DOS DIAGRAMAS DA PRESENTE INVENÇÃO
Concretizações da presente invenção irão agora serdescritas em maiores detalhes, de uma maneira nãolimitante, por intermédio de exemplos somente, comreferência para os Desenhos acompanhantes, nos quais:
A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um trem detração híbrido descrito em uma publicação de patente norteamericana número US 4.533.011;
A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um trem detração híbrido em concordância com a presente invenção;
A Figura 3 é um gráfico ilustrando um procedimento dedar partida de eixo de comando ao motor de combustãoempregado no trem de tração híbrido ilustrado na Figura 2;
A Figura 4 é um gráfico ilustrando características deacoplamento de torque de uma embreagem empregada no trem detração híbrido da Figura 2;
A Figura 5 é um diagrama esquemático ilustrando váriostorques gerados e encontrados no trem de tração híbrido daFigura 2;
A Figura 6 é uma ilustração esquemática de um Ioop derealimentação incluído no trem de tração híbrido da Figura2 por redução de uma amplitude de trancos de torqueocorrendo quando o trem de tração híbrido está em operação;
A Figura 7 é uma ilustração de funções de controleutilizadas em uma unidade de controle central do trem detração híbrido da Figura 2, as funções de controle sendooperáveis para reduzir uma ocorrência de trancos de torqueno trem de tração híbrido quando em operação, e
A Figura 8 é uma representação de computaçõesmatemáticas executadas dentro da unidade de controlecentral como mostrado na Figura 7.
As Figuras são somente representações esquemáticas e apresente invenção não está limitada para as concretizaçõesnelas representadas.
DESCRIÇÃO DE CONCRETIZAÇÕES DA PRESENTE INVENÇÃO
A seguir, concretizações de um trem de tração híbridoem concordância com a presente invenção irão ser descritas.Aqui posteriormente, a operação dos trens de tração híbridairá ser elucidada. Implementações alternativas dos trens detração híbridos irão então ser descritas.
Enquanto a seguir a presente invenção é exemplificadaem concretizações de um trem de tração híbrido para umveículo, isto não implica de nenhuma maneira em qualquerrestrição levando-se em consideração o campo de aplicaçãoda presente invenção. Pelo contrário, a presente invenção étambém utilizável em muitos outros campos de aplicação comopor exemplo, em trens de tração híbridos para trens,embarcações, navios e aplicações estacionárias.
Referindo-se agora à Figura 2, é ilustrado um trem de tração híbrido indicado genericamente pelo numerai dereferência (300) . O trem de tração (300) é projetado paraincluir relativamente poucas partes componentes paraassegurar elevada confiabilidade e compacidade reforçadas.Além do mais, muitas de suas partes são adaptações de componentes bem testados utilizados em veículos em todo omundo. Entretanto, o trem de tração híbrido (300) difere apartir de trens de tração conhecidos em diversos aspectosimportantes que irão ser elucidados adicionalmente maistarde.
O trem de tração (300) inclui um motor de combustão(310) com seu manifold de exaustão associado (320) . 0 motorde combustão (310) pode tanto ser normalmente aspirado ouquanto turbo-charged. Opcionalmente, o motor de combustão(310) é um motor a diesel, um motor a biogás ou um motor agasolina. Um eixo de comando (de manivela, excêntrico) desaída de torque de motor (340), abreviado para eixo decomando de saída (340), do motor de combustão (310) érotativamente acoplado para uma primeira placa de umaembreagem (330). Uma segunda placa da embreagem (330) érotativamente acoplada por intermédio de um eixo adicional(350) para uma disposição de máquina elétrica (360). Aembreagem (330) é preferivelmente uma embreagem de tipodeslizante que proporciona uma característica deacoplamento de torque que irá ser descrita posteriormentecom referência para Figura 4; a embreagem (330) écontinuamente ajustável a partir de totalmente desengatadapara totalmente engatada e graus de acoplamento de torquedentre estas.
A disposição de máquina elétrica (360) inclui pelomenos uma máquina elétrica (370) que não é somente operávelpara gerar energia mecânica de rotação e, por conseqüência,torque de tração quando excitada por energia elétrica, mastambém operável para funcionar como um gerador quandoconfigurada para proporcionar frenagem regenerativa e, porconseqüência, torque de frenagem; a máquina elétrica (370)tem, por conseqüência, capacidade de funcionamento tantocomo um motor e quanto como um gerador. A máquina elétrica(370) é opcionalmente implementada como um dispositivo deindução ou como um dispositivo de relutância permutado ouum dispositivo fundamentado em tecnologia de magnetopermanente. A disposição de máquina elétrica (360)adicionalmente inclui um eixo de saída de torque de motor(380), abreviado para eixo de saída (380), rotativamenteacoplado para a máquina elétrica (370) e também acoplávelpor intermédio da embreagem (330) para o eixo de comando desaída (340) do motor de combustão (310) como ilustrado.Adicionalmente, a disposição de máquina elétrica (360)inclui uma unidade de controle de máquina elétrica (390) euma unidade eletrônica de energia (400) para permutarcorrente alta para e a partir da máquina elétrica (370) emresposta para seu funcionamento como um motor de tração oucomo um gerador.
o trem de tração (300) também inclui uma montagem dearmazenamento de energia (450) compreendendo um elemento dearmazenamento de energia (460) eletricamente acoplado paraum controlador de armazenamento de energia (470) paragerenciamento de descarga e de recarga do elemento dearmazenamento de energia (460). 0 elemento de armazenamentode energia (460) é opcionalmente implementado como umabateria recarregável, por exemplo, utilizando umatecnologia de bateria de hidreto de metal de níquel (NiMH),uma tecnologia de bateria recarregável de ácido de chumboavançada, uma tecnologia de célula recarregável de íon delítio, ou uma tecnologia de célula recarregável de polímerode lítio. A utilização de super capacitores como elementosde armazenamento de energia (460) é também possível. Aindamais opcionalmente, o elemento de armazenamento de energia(460) pode ser implementado utilizando, por exemplo: umatecnologia de armazenamento de energia hidráulica, umatecnologia de armazenamento momentâneo de volante derotação ou qualquer outro tipo de tecnologia dearmazenamento de energia mecânica combinada com qualquerdisposição de conversão de energia adequada (não mostrada)convertendo:
(i) energia elétrica produzida pela máquina elétrica(370) (funcionando como gerador) em uma forma deenergia adequada para armazenamento em referidoelemento de armazenamento de energia (460); e(j) energia armazenada em referido elemento dearmazenamento de energia (460) em energiaelétrica para utilização na máquina elétrica(370) (funcionando como motor).
Ainda mais opcionalmente, o elemento de armazenamentode energia (460) pode ser implementado como uma combinaçãode diversas de tais tecnologias de armazenamento de energiapara melhor utilização de características de carga edescarga individuais destas tecnologias.
O trem de tração (300) e seu veículo possuemassociados com os mesmos auxiliadores elétricos (480), porexemplo, um ou mais de aquecedores elétricos, ventiladores,sistemas de segurança e funções de controle de climatizaçãode veículo. Estes auxiliadores elétricos (480) sãoeletricamente acoplados para o elemento de armazenamento deenergia (460) como ilustrado na Figura 2.
O eixo de saída de torque de motor (380) anteriormentemencionado é rotativamente acoplado para uma caixa demarchas (500). A caixa de marchas (500) é operável paraproporcionar diversas relações de marcha discretas e umacoplamento neutro a partir do eixo de saída de torque demotor (380) para um eixo de saída final (510) . O eixo desaída final (510) é rotativamente acoplado por intermédiode uma marcha de diferencial (520) para uma carga (530) deum sistema que é exemplificado na Figura 2 como as rodas(carga) do eixo de tração do veículo (sistema) em que otrem de tração (300) é montado.
Os vários eixos de saída (340, 350, 380, 510)representados na Figura 2 são também referidos como "eixosrotacionais" ou "eixos de saída rotacionais".
O sistema é opcionalmente: um automóvel depassageiros, uma embarcação, um navio, um veículo comercialpesado, tal como um ônibus, um caminhão, um veículo deconstrução, uma van de entregas, ou qualquer outro tipo deveículo que é requerido em operação exibir aceleraçãorelativamente alta em uma maneira de tração deparada/partida. Entretanto, a presente invenção não estálimitada para tais veículos. A carga (530) pode incluirrodas, propulsores ou similares dependendo da natureza dosistema.
O trem de tração (300) é adicionalmente proporcionadocom uma unidade de controle central (490) eletricamenteacoplada para uma montagem de acionador (não mostrada)associada com a embreagem (330), para a unidade de controlede máquina elétrica (390), para o controlador dearmazenamento de energia (470), e para uma unidade deacionador (não mostrada) associada com a caixa de marchas(500). A unidade de controle central (490) é operável paraproporcionar uma interface de múltiplas entradas para ummotorista do veículo, por exemplo, a unidade de controlecentral (490) é acoplada para receber comandos deaceleração, de frenagem e de mudança de marcha a partir domotorista. Além do mais, ainda que não ilustrado na Figura2, o trem de tração (300) inclui sensores em diversasposições estratégicas no trem de tração (300) paramensuração do torque, ou mensuração de sinais parâmetrospossibilitando os subseqüentes cálculo ou estimativa dotorque, como mostrado na Figura 5; os sensores sãobeneficamente implementados como sensores de taxa derotação, por exemplo, tacômetros implementados comocodificadores ópticos ou indutivos, operáveis para geração de sinais; a partir dos sinais, uma mensuração do torquepode ser computada a partir da aceleração angular daVdtutilizando a Equação 1 (Eg. 1):
<formula>formula see original document page 34</formula>
Em que:
T = torque; e
I = momento de inércia.
A unidade de controle central (490) é operável paradesempenhar várias funções que irão ser elucidadas maistarde se referindo à interação do motor de combustão (310),da embreagem (330), da disposição de máquina elétrica (360)e da caixa de marchas (500). Além do mais, a unidade decontrole central (490) é beneficamente implementadautilizando hardware de computação compreendendo um ou maiscomputadores.
Em geral, trens de tração híbridos conhecidos noestado da técnica são susceptíveis em operação à exibiçãode mudanças abruptas em torque, a saber "trancos" detorque. Uma solução possível para diminuição do efeito detais trancos indesejados é empregar duas embreagens dedesconexão como apresentado na publicação de patente norteamericana número US 4.533.011. Entretanto, uma tal possívelsolução é indesejável, especialmente no caso de veículosgrandes tais como ônibus ou caminhões. A publicação depatente norte americana número US 4.533.011 anteriormentemencionada, é referenciada a veículos pessoais tais comoautomóveis pessoais, carros pequenos e similares. No casode um trem de tração típico para um tipo grande de veículohíbrido, o motor de combustão tem capacidade de desenvolvermuitas centenas de quilowatts de energia mecânica, o motorelétrico é similarmente proporcionado para entregar umasaída de energia mecânica da ordem de 100 kW,potencialmente 200 kW ou mais. Por conseqüência, comoconseqüência da solução descrita na publicação de patentenorte americana número US 4.533.011 resulta em custosaumentados, em peso aumentado, em tamanho aumentado do tremde tração, e em um decréscimo em confiabilidade do trem detração levando-se em consideração mais partes componentescorrespondendo para mais itens que podem potencialmentefalhar em utilização. Por conseqüência, em resumo, o tremde tração (300) em concordância com a presente invençãoilustrado na Figura 2 representa uma configuração diferentepara aquela apresentada na patente norte americana númeroUS 4.533.011.
A operação do trem de tração (300) irá ser agoradescrita com referência para Figura 2. A unidade decontrole central (490) é programada para ativação do motorde combustão (310) periodicamente de maneira a operar omesmo em uma parte a mais eficiente de seu regime deoperação térmica de maneira a possibilitar que o motor decombustão (310) venha a proporcionar economia decombustível reforçada para o trem de tração (300).
Beneficamente, o motor de combustão (310) é de projetosintonizado (particularizado). Existem, conseqüentemente,períodos durante os quais o motor de combustão (310) estáem um estado desativado sem combustível sendo suprido parao mesmo. Quando o motor de combustão (310) está no estadodesativado, a embreagem (330) é beneficamente acionada pelaunidade de controle central (490) para estar em um estadodesengatado. Como descrito precedentemente, a embreagem(330) está pelo menos parcialmente engatada para torqueacoplado a partir do motor de combustão (310) quando omotor de combustão (310) está em seu estado ativado comcombustível suprido para o mesmo. A unidade de controlecentral (490) é programada para controlar a operação damáquina elétrica (370), da embreagem (330) e do motor decombustão (310) de maneira que a desativação e ativação domotor de combustão (310) ocorrem no trem de tração (300)sem substancialmente induzir quaisquer trancos de torquedignos de atenção. Uma tal característica é especialmenteimportante quando o trem de tração (300) é empregado em umônibus que transporta em operação passageiros em umaposição em pé, ao ônibus sendo requerido acelerarsuavemente e rapidamente em ambientes urbanos de maneira anão impedir indevidamente fluxo de trânsito e ainda ser tãoeficiente em combustível quanto possível para satisfazerregulamentações econômicas e de emissão de combustível.
Referindo-se à Figura 4, a embreagem (330) é operávelpara proporcionar substancialmente uma transferência detorque constante de ponta a ponta quando em um estado dedeslizamento para um determinado deslize selecionado paraas placas de embreagem da mesma. Na Figura 4, um eixo deabscissas (600) simboliza acoplamento aumentando (K)através da embreagem (330) com acoplamento aumentando (K) apartir da esquerda para direita. Além do mais, na Figura 4,está também incluído um eixo de ordenadas (610)simbolizando torque transferido através da embreagem (330)entre os eixos anteriormente mencionados (340, 350); otorque (T) aumenta a partir do fundo para o topo ao longodo eixo de ordenadas (610). 0 torque (T) transferidoatravés da embreagem (330) como uma função do acoplamento(K) é simbolizado por uma curva (620) e é incluído em umaregião intermediária (630). Quando o acoplamento (K) é 0 %,os dois eixos (340, 350) estão mutuamente desacoplados.
Além do mais, quando o acoplamento (K) é 10 %, os eixos(340, 350) estão acoplados juntamente e rotacionam emsincronização nutuamente angular. Na região intermediária(630) de acoplamento (K), a embreagem (330) é operável emseu modo de deslizamento em que a embreagem (330) éoperável para acoplar um valor constante de torque (T) paraum determinado correspondente valor do acoplamento (K) comoilustrado. Uma tal característica é altamente benéfica pelofato de que trancos de torque gerados pelo motor decombustão (310) quando se dando partida coincidente com aembreagem (330) sendo operada na região (630) resulta naembreagem (330) funcionando como um filtro para variaçõessúbitas em torque. Esta característica é vantajosamenteutilizada na presente invenção para habilitar o trem detração (300) a suavemente entregar energia para as rodas(530) enquanto ao motor de combustão (310) está se dandopartida para seu estado ativado. Quando uma mudança súbitaem torque acoplado através da embreagem (330) ocorre, porexemplo, em resposta para o motor de combustão (310)mudando a partir de um estado inativado, onde como elerepresenta um torque de arraste, para um estado ativo, peloque o mesmo representa uma fonte de torque de tração, umamudança de etapa em torque é susceptível para propagaçãoatravés do trem de tração (300) como um tranco de torque.
Quando uma tal mudança de etapa provoca que a embreagem(330) venha a mudar abruptamente a partir de um estado dedeslizamento para um estado sincronizado, a embreagem (330)não mais proporciona sua característica de filtragem devariação de torque, em conseqüência disso resultando em umamudança de etapa de torque, a saber potencialmente umtranco, para propagação através do trem de tração (300);entretanto, a presente invenção é operável para redução depropagação de tais trancos.
A unidade de controle central (490) é operável paraseletivamente empregar dois diferentes procedimentos paradar partida ao motor de combustão (310) enquanto provocandouma diminuição considerável do (indesejado) efeito detrancos ou interrupções de torque de tração disponíveis noeixo de saída (510) do trem de tração (300). O primeiroprocedimento irá ser descrito com referência para a Figura3 em que um eixo de abscissas (700) simboliza tempodecorrido a partir da esquerda para a direita, e em que umeixo de ordenadas (710) simboliza torque entregue atravésda caixa de marchas (500) para as rodas (530) . Uma curva(720) simboliza o torque de tração (T) proporcionado porintermédio da caixa de marchas (500) durante fases detransmissão (Pl) até (P7).
Em iim primeiro procedimento, as seguintes etapas sãoseguidas:
(a) na fase (PI)1 o motor de combustão (310) está emum estado desativado, a máquina elétrica (370) éenergizada a partir do elemento de armazenamentode energia (460) para provisão de torque detração através da caixa de marchas (500) para umacarga (530);
(b) durante a fase (P2), energia elétricaproporcionada a partir do elemento dearmazenamento de energia (460) para a máquinaelétrica (370) é gradualmente reduzida de umamaneira de declinação de maneira a reduzir umtorque sendo experimentado por rodas de marchaincluídas na caixa de marchas (500);
(c) na fase (P3), a unidade de controle central (490)instrui acionadores associados com a caixa demarchas (500) para a mudança da caixa de marchas(500) para neutro de maneira a desacoplar oseixos (380, 510);
(d) na fase (P4), a embreagem (330) está pelo menosparcialmente engatada e energia elétrica é entãoaplicada para a máquina elétrica (370) para darpartida de eixo de comando ao motor de combustão(310) para um período de tempo em uma faixatípica de 50 milisegundos para 2 segundos, maisopciolamente 0,25 segundo para 1 segundo; duranteeste período, suprimento de combustível para omotor de combustão (310) é começado para trazer omotor de combustão (310) para seu estado ativado;quando o motor de combustão (310) está operandode uma maneira estável, a embreagem (330) é entãoopcionalmente totalmente engatada, a saber oacoplamento (K) = 100 %;
(e) durante a fase (P5), a unidade de controlecentral (490) é operável para ajustar pelo menosuma das taxas de suprimento de combustível para omotor de combustão (310) e energia elétricasuprida para a máquina elétrica (370) de maneiraa sincronizar uma taxa mútua de rotação dos eixos(380, 510), e após isso a caixa de marchas (500)é engatada em marcha (engrenada);
(f) durante a fase (P6), a unidade de controlecentral (490) é operável para alimentar a saída detorque a partir de pelo menos um da máquinaelétrica (370) e do motor de combustão (310); e
(g) durante a fase (P7), o torque entregue para acaixa de marchas (500) é variado em resposta parademanda recebida a partir do motorista na unidadede controle central (490).
Na etapa (d), engate parcial da embreagem (330) podeopcionalmente ser utilizado para pelo menos parcialmentefiltragem de transferência de tranco de torque entre omotor de combustão (310) e o motor elétrico (370).
O primeiro procedimento pode ser implementado dediversas diferentes maneiras. Na etapa (d) correspondendopara fase (P4):
(i) a máquina elétrica (370) pode ser tracionada emuma velocidade de rotação específica utilizando aunidade de controle de máquina elétrica (390)recebendo comandos a partir da unidade decontrole central (490). A embreagem (330) é entãoparcialmente engatada de maneira que a acoplagem(K) é menor do que 100 % para transferir umtorque apropriado para acelerar o eixo de saída(340) do motor de combustão (310). Quando o eixode saída (340) do motor de combustão (310) tiveratingido uma velocidade suficientemente alta,suprimento de combustível para o motor decombustão (310) é começado para trazer o motor decombustão (310) para seu estado ativado.Opcionalmente, a embreagem (330) é então ajustadapara proporcionar acoplamento de torque totaldentre os mesmos, a saber o acoplamento (K) = 100%; ou alternativamente
(ii) a máquina elétrica (370) é trazida para umaparada, por exemplo, por frenagem regenerativa demaneira que a energia rotacional da mesma étransferida para recarregar o elemento dearmazenamento de energia (460). A embreagem (330)é a seguir totalmente engatada de maneira que oacoplamento (K) = 100 %. A máquina elétrica (370)é então aplicada para proporcionar torque paradar partida de eixo de comando ao eixo de saída(340) do motor de combustão (310) e, emconseqüência disso, aceleração do eixo de saída(340) do motor de combustão (310). Quando o eixode saída (340) está rotacionando em uma taxa derotação suficientemente alta, combustível ésuprido para o motor de combustão (310) paraativar o motor de combustão (310).
A opção (i) potencialmente requer menos tempo paratrazer o motor de combustão (310) em operação. A opção (ii)é potencialmente mais eficiente energeticamente.
De importância notar, os procedimentos (Pl) até (Pl)são beneficamente implementados em conjunção com umamudança de marcha na caixa de marchas (500) na medida emque a etapa (c) correspondendo para a fase (P3) requer quea caixa de marchas (500) seja colocada em neutro. Aimplementação do primeiro procedimento em conjunção com umamudança de marcha pode provocar que a mudança de marchavenha a ser ligeiramente prolongada em comparação com umacorrespondente mudança de marcha simples em que o motor decombustão (310) não está ativado. Entretanto, em prática, aprolongação não é verificada ser um problema, especialmenteem sistemas grandes, tais como caminhões, ônibus,embarcações, navios e similares.
Em determinadas situações nas quais o trem de tração(300) é requerido para operar, é vantajoso que atransmissão de energia para a carga (530), por exemplo,rodas, não venha a ser interrompida durante ativação domotor de combustão (310) . Uma tal situação surge, porexemplo, quando um ônibus é utilizado em ambientes urbanossubmetidos a controles de emissões de exaustão severos equando o ônibus é requerido para acelerar de uma maneirasuavizada para se juntar com trânsito urbano sem provocarque passageiros dentro do ônibus venham a experimentartrancos que poderiam representar uma situação de segurança.
A presente invenção considerou duas importantessituações, a saber:
(a) a embreagem (330) em sua faixa de deslizamento(630) é susceptível para proporcionar filtragemde trancos de torque; e
(b) o motor elétrico (370) pode ser precisamentecontrolado, muito mais do que o motor decombustão (310) por intermédio de controle de seusuprimento de combustível, de maneira que seutorque e momento rotacional podem ser rapidamentevariados.
Uma tal consideração é importante quando descrevendoum segundo procedimento em concordância com a presenteinvenção para ativação do motor de combustão (310); umatransição a partir do motor de combustão (310) sendoinativa e provocando um torque de arraste para ser ativo eprovocando um torque de tração pode resultar em uma mudançasúbita em torque acoplado através da embreagem (330), porexemplo, provocando que a embreagem (330) venha aprontamente conseguir sincronização dentre os mesmos.
Primeiramente, para descrição do segundo procedimento,balanceamentos de torque dentro do trem de tração (300)irão ser primeiramente elucidados. Referindo-se à Figura 5,um torque (Tdes) é definido como sendo um torque que édesejável para entregar para a caixa de marchas (500)quando a caixa de marchas (500) esta engatada em marcha. Umtorque (TbrEM) é definido como um torque entregue pelamáquina elétrica (370) que está acoplada diretamente para acaixa de marchas (500) como mostrado na Figura 2 e naFigura 5; (nEM") é uma abreviação para "máquina elétrica".
Entretanto, quando o motor de combustão (310) está em umestado desativado e a embreagem (330) está pelo menosparcialmente engatada provocando um torque de arraste (Tcl) ,por exemplo, na região (630) na Figura 4, a Equação 2 (Eg.2) descreve o torque disponível (Tdgg) na entrada da caixade marchas (500):
Tdes = TbrEM - Tcl (Eg. 2)
Por conseqüência, quando a embreagem (330) estátotalmente desengatada tal que o acoplamento (K) = 0 %,
Equação 3 (Eg. 3) descreve uma situação de tração elétricapura no trem de tração (300):
Tdes = TbiEM (Eg. 3)
De maneira a conseguir dar partida de eixo de comandosuavizada ao motor de combustão (310) quando a caixa demarchas (500) está engatada em marcha, a unidade decontrole central (490) é operável para controleprecisamente de excitação para a máquina elétrica (370) demaneira a conseguir um ponto de ajuste de torque (TsetrEa)definido pela Equação 4 (Eg. 4):<formula>formula see original document page 45</formula>
(Eg. 4)
A presente invenção considerou que o torque (Tcl)acoplado através da embreagem (350), (nCLn) sendo umaabreviação para "embreagem", pode ser mensurado comsensores de torque para implementação da presente invenção;entretanto, sensores de torque de alta precisão tendem aser dispendiosos. Além do mais, a presente invençãoconsiderou que o torque (Tcl) pode também ser estimado apartir do acoplamento (K) anteriormente mencionadodefinindo um grau de deslizamento entre placas da embreagem(330); entretanto, tal estimativa é difícil de serprecisamente determinada e é propensa a sofrer patinação àmedida que a embreagem se desgasta (330). De maneira aproporcionar um método mais otimizado de mensuração dotorque (Tcl) acoplado através da embreagem (330), a presenteinvenção considerou que o relacionamento na Equação 1 (Eg.1) pode ser empregado proporcionado que momentos de inérciasão conhecidos, a saber por mensuração de aceleraçãoangular (dmZdt)- Por conseqüência, a partir das Equações 2até 4, a Equação 5 (Eg. 5) pode ser derivada:
<formula>formula see original document page 45</formula>
(Eg. 5)
Em que:
(TfricicE) = fricção interna do motor de combustão(310); e
(Tind,ICE) = torque indicado desenvolvido pelo motor decombustão (310);
Em que nICE" é uma abreviação para "motor de combustãointerna".
Por conseqüência, por conhecimento do momento deinércia do motor de combustão (310) , arraste de fricçãodentro do motor de combustão (310) e energia mecânica sendoentregue pelo motor de combustão (310), e o torque (Tcl)pode ser computado para habilitar a unidade de controlecentral (490) seletivamente para aplicar excitação para amáquina elétrica (370) em concordância com a Equação 4 paracompensar quaisquer trancos de torque encontrados quandoativando o motor de combustão (310), por exemplo,provocados por sincronização súbita da embreagem (330) àmedida que o motor de combustão (310) é ativado em operaçãopara proporcionar torque de tração a partir do mesmo.
Opcionalmente, o segundo procedimento pode também seraplicado durante mudanças de marcha para conseguir umacaracterística muito suavizada a partir do trem de tração(300) quando ativando o motor de combustão (310) do mesmo.
Ainda que o primeiro procedimento e o segundoprocedimento para ativação do motor de combustão (310)tenham sido precedentemente descritos, desativação do motorde combustão (310) pode também resultar em vibrações namedida em que a freqüência de rotação de eixo do mesmopassa através de vários modos de ressonância mecânicos domotor de combustão (310). Opcionalmente, com a caixa demarchas (500) ajustada para neutro, a máquina elétrica(370) pode ser utilizada para aplicar uma forte força defrenagem regenerativa para trazer o eixo de saída (340) domotor de combustão (310) mais ou menos prontamente para umestado estacionário depois que o suprimento de combustíveltenha sido interrompido para o motor de combustão (310), emconseqüência disso reduzindo o período de transição apartir do estado ativado para o estado desativado em que osmodos de vibração anteriormente mencionados podem serexcitados.
Tal desaceleração rápida de rotação do eixo de saída(340) pode envolver utilização de energia recuperada pelamáquina elétrica (370) para recarregar o elemento dearmazenamento de energia (460).
Como elucidado precedentemente, a unidade de controlecentral (490) é operável para computar utilização de umasimulação de balanceamentos de torque em concordância com aEquação 5 (Eq. 5) uma magnitude de trancos de torquesurgindo no trem de tração (300) e utilização dedesbalanceamentos de torque determinando surgimento de taistrancos de torque para derivar um sinal de controleadequado para determinação de energia instantânea a serentregue para a máquina elétrica (370) parasubstancialmente negação e em conseqüência disso evitaçãode tais trancos de torque. Opcionalmente, a unidade decontrole (490) é também operável para proporcionaramortecimento de torque como ilustrado esquematicamente naFigura 6 em que uma variação do trem de tração (300)anteriormente referido é indicada genericamente pelonumerai de referência (1000). A variação do trem de tração(300) inclui sensores de taxa de rotação de eixo no eixo desaída (380) para sensoriamento da taxa de rotação (COem), eno eixo de saída final (510) para sensoriamento de uma taxade rotação de eixo de saída de tração (OJsh) · Quando o motorde combustão (310) é um ou mais de dar partida de eixo decomando, dar partida e desativado, um torque (TB,0p) supridono eixo de saída final (510) deveria idealmente não sersubmetido a mudanças de torque abruptas, independentementede se a caixa de marchas (500) está acoplada ou não, esituação (status) de acoplamento da embreagem (330) paraprovisão de uma característica de transmissão de energiatotalmente suavizada.
Opcionalmente, uma mola de torque angularmentesubmissa (1010) é incluída em linha com a embreagem (330).
A mola de torque (1010) exibe uma diferença angular (ΔΘ)entre os eixos (340, 350) proporcional para uma diferençainstantânea entre os torques (Tbf ICE) e (TbfEM). Levando-se emconsideração o torque (TbrEM) gerado pela máquina elétrica(370) sendo rapidamente permutável em resposta para energiaaplicada ao mesmo, a taxa de rotação (OHem) pode sersensoriada, por exemplo, utilizando um tacômetro óptico ousensor rotacional de indução, e realimentar negativamentena unidade de controle (490) por intermédio de uma funçãode realimentação (Fl) para provocar que a máquina elétrica(370) venha a manter uma taxa de rotação de mudançarelativamente suavizada (COem) em resposta para mudançassúbitas no torque (Tbf ICE) suprido por intermédio daembreagem (330) a partir do motor de combustão (310).
Opcionalmente, a função (Fl) é uma função de realimentaçãode derivada-integral-proporcional (PID) ainda que outrasfunções de realimentação possam alternativamente serempregadas. Quando uma função de realimentação (PID) éempregada para a função (Fl) com coeficientesproporcionais, integrais e de diferenças (CP), (C1)1 (Cd)iestes coeficientes podem ser individualmente controlados naunidade de controle central (490) e são opcionalmentedinamicamente variáveis em resposta para condições deoperação do trem de tração (1000). Levando-se emconsideração o sensor utilizado para mensurar a taxa derotação (COem) sendo montado com respeito ao mesmo eixo comoum rotor da máquina elétrica (370), recuo instantâneo eretardo de propagação rotacional não são substancialmenteencontrados. Opcionalmente, de maneira a adicionalmenteaumentar a suavidade em resposta ao trem de tração (1000),um sensor de taxa de rotação adicional é incluído paramonitoramento da taxa de rotação (COsh) que é realimentadanegativamente por intermédio da função de realimentação(F2) para provocar que a máquina elétrica (370) venha amanter uma taxa de rotação de mudança relativamentesuavizada (QJiem) em resposta para mudanças súbitas no torque(Tbrice) suprido por intermédio da embreagem (330) a partirdo motor de combustão (310).
Levando-se em consideração recuos potencialmenteocorrendo na caixa de marchas (500), a função derealimentação (F2) é beneficamente disposta para exibir umaconstante de tempo mais longa do que a função derealimentação (Fl). Opcionalmente, a função derealimentação (F2) é também uma função de realimentação dederivada-integral-proporcional (PID) ainda que outrasfunções de realimentação possam alternativamente serempregadas. Quando uma função de realimentação (PID) éempregada para a função de realimentação (F2) comcoeficientes proporcionais, integrais e de diferenças (CP),(C1)1 (Cd), estes coeficientes podem ser individualmentecontrolados na unidade de controle central (490) e sãoopcionalmente dinamicamente variáveis em resposta paracondições de operação do trem de tração (1000).
Opcionalmente, uma ou mais das funções derealimentação (Flf F2) são implementadas utilizandosoftware executável em hardware de computação da unidade decontrole central (490). Mais opcionalmente, coeficientes derealimentação, a saber fatores de ganho, empregados paraimplementação de uma ou mais das funções de realimentação(Flf F2) são dinamicamente variáveis em resposta parapartida e parada do motor de combustão (310) e/ou emresposta para mudança de marcha na caixa de marchas (500).
Por conseqüência, por emprego de uma disposição derealimentação como representada na Figura 6, trancos detorque resultantes a partir de partida e parada do motor decombustão (310) são susceptíveis de serem pelo menosparcialmente compensados pela máquina elétrica (370)enquanto se evitando qualquer tendência para excitaroscilações dinâmicas em taxas de rotação de eixo.
Como elucidado precedentemente, com referência para aEquação 5 (Eq. 5), a unidade de controle central (490) éoperável para empregar uma computação de balanceamento detorque (Mexp) para determinação de um torque instantâneo omais adequado para ser proporcionado a partir da máquinaelétrica (370) para compensação pelo menos parcialmentepara trancos de torque surgindo a partir de partida eparada do motor de combustão (310), opcionalmenteassistidas por deslizamento ocorrendo na embreagem (330).
Tal compensação utilizando computações fundamentadas sobreo balanceamento de torque na Equação 5 (Eg. 5) pode sersuplementada por realimentação para compensação paravariações de torque súbitas como representadas na Figura 6e como elucidadas precedentemente para obtenção deperformance superlativa.
Referindo-se à Figura 7, a unidade de controle central(490) é disposta para implementação de uma função decontrole de realimentação substancialmente como ilustrado;uma representação alternativa da função de controle éproporcionada na Figura 8 por intermédio de exemplo.Parâmetros de entrada (P1) para a unidade de controle (490)podem incluir um ou mais de:
(a) uma demanda de energia por um operador do trem detração (300, 1000); por exemplo, quando o trem detração (300, 1000) é montado em um veículo parapropulsão do veículo, a demanda de energiacorresponde para um grau para o qual um motoristado veículo pressiona um pedal de acelerador doveículo;
(b) uma relação de marcha selecionada pelo operador,por exemplo, uma marcha preferida e/ou umainstrução para aumentar ou reduzir uma marcha dacaixa de marchas (500);
(c) uma carga a ser tracionada pelo trem de tração(300, 1000); por exemplo, quando o trem de tração(300, 1000) é montado para propulsão de umveículo, uma carga sendo transportada peloveículo, por exemplo, um número de pessoas sendotransportadas em ônibus (isto é, se o ônibus estátotalmente carregado ou levemente carregado), éum parâmetro de operação útil para a unidade decontrole (490) utilizar;
um terreno sobre o qual o trem de tração (300,1000) quando configurado para propulsão de umveículo; opcionalmente, o veículo é proporcionadocom um sensor de posicionamento global (GPS) queé operável para determinação de uma posição de(GPS) do veículo sobre a superfície da Terra, aunidade de controle (490) sendo proporcionada comacesso para uma base de dados de mapa paradeterminação a partir da posição de (GPS) de umperfil de gradiente (inclinação) sobre o qual oveículo está trafegando e/ou uma indicação demanobras de direção que é brevemente requeridapara que o veículo venha a empreender; a unidadede controle (490) é beneficamente programada paraantecipar mudanças de marcha e/ou um requerimentopara automaticamente parada ou partida do motorde combustão (310) de maneira a proporcionar oveículo com uma característica de torque detração suavizada otimizada para as rodas do mesmosubstancialmente isentas de quaisquer trancos detorque surgindo a partir de parada e partida domotor de combustão (310); opcionalmente, aunidade de controle (490) é operável paramonitoramento da posição de (GPS) em intervalosregulares para determinação se a posição de (GPS)corresponde ou não, por exemplo, por referênciapara uma base de dados, para quaisquer condiçõesou restrições especiais, tais como zonas de arlimpo em que o trem de tração (300, 1000) érestrito a funcionamento utilizando somente amáquina elétrica (370) com o motor de combustão(310) no estado inativado dentro da zona de arlimpo;
(e) um ângulo de direção de veiculo quando o trem detração (300, 1000) está montado sobre um veículopara propulsão do veículo;
(f) uma demanda de frenagem quando o trem de tração(300, 1000) está montado sobre um veículo parapropulsão do veículo, a demanda de frenagem sendoutilizada para reduzir uma velocidade do veículo;opcionalmente, tal frenagem é implementada comofrenagem regenerativa para armazenamento deenergia cinética do veículo como energiaarmazenada no elemento de armazenamento deenergia (460); a unidade de controle (490) éoperável para controlar um fluxo de energia apartir da máquina elétrica (370) para o elementode armazenamento de energia (460).
A unidade de controle (490) inclui uma funçãocomputacional de diferença de parâmetros múltiplos (1020)para recepção dos parâmetros de entrada (Pi), e paraaplicação de uma primeira transformação de matriz (Kl) emintervalos temporais para os parâmetros de entrada (P1)para geração de correspondentes primeiros parâmetrosintermediários (Pmi, t) como descritos pela Equação 7 (Eq. 7) :
[Pmi,tl = [Kl][Pi( t)] (Eq. 7)
Além do mais, a unidade de controle (490) inclui nafunção computacional (1020) uma entrada para parâmetros derealimentação simbolizados por (Rk). Os parâmetros derealimentação (Rk) incluem um ou mais de:
(g) taxas de rotação de um ou mais dos eixos (340,350, 380, 510);
(h) se o motor de combustão (310) está em operação ounão e consumindo combustível;
(i) um ajustamento da embreagem (330) levando-se emconsideração acoplamento de ponta a ponta edeslizamento ocorrendo na mesma;
(j) um grau de energia sendo entregue para, ou geradopela, máquina elétrica (370); e
(k) um torque sendo entregue no eixo (510), porexemplo, como sensoriado por utilização de umsensor de torque montado no mesmo.
A função computacional de diferença de parâmetrosmúltiplos (1020) é adicionalmente operável para aplicaçãode uma segunda matriz de transformação (K2) em intervalostemporais para os parâmetros de realimentação (Rjc) parageração dos segundos correspondente parâmetrosintermediários (Rmi,t) como descritos pela Equação 8 (Eq.8):
<formula>formula see original document page 54</formula>
o primeiro parâmetro intermediário e o segundoparâmetro intermediário são então proporcionados para umarepresentação de modelo da Equação 5 (Eq. 5), a saber umasimulação de torque, descrevendo um balanceamento detorques dentro do trem de tração (300, 1000). Parâmetros deerro (Qi) são gerados por uma função de subtração deparâmetros múltiplos (1050) como representados pela Equação9 (Eg. 9) utilizando a equação de balanceamento de torqueanteriormente referida (Eg. 5):
Qi = {Mexp (t)] [PmiltI - [Rmi,t]} (Eg. 9)
Os parâmetros de erro (Qi) são empregados paratracionar a caixa de marchas (500), a máquina elétrica(370), a embreagem (330), o motor de combustão (310) etambém opcionalmente parâmetros de amortecimento pararealimentação como uma função de tempo (t) comorepresentados na Figura 6.
Por utilização de tal controle de realimentaçãosofisticado na unidade de controle central (490),performance do trem de tração (300, 1000) pode serconsideravelmente reforçada, especialmente levando-se emconsideração neutralização mais precisamente de trancos detorque gerados quando o motor de combustão (310) éperiodicamente ativado e subseqüentemente desativado.
A operação de um veículo incluindo um dos trens detração (300, 1000) irá agora ser descrita por intermédio deexemplo.
Em um primeiro exemplo, o veículo está trafegando aolongo de uma estrada cuja superfície de estrada ésubstancialmente horizontal, o veículo sendo impulsionadounicamente pela máquina elétrica (370) proporcionada comenergia a partir do elemento de armazenamento de energia(460) . Um motorista do veículo adicionalmente pressiona umpedal de acelerador do veículo provocando que a unidade de controle (490) venha a aplicar mais energia para a máquinaelétrica (370).
Quando a máquina elétrica (370) se aproxima de suataxa de rotação permissivel máxima, a unidade de controle(490) desacopla a caixa de marchas (500) a partir damáquina elétrica (370), e após isso utiliza a máquinaelétrica (370) para dar partida de eixo de comando ao motorde combustão (310) para trazer o motor de combustão (310)para seu estado ativo. Posteriormente, a unidade decontrole (490) instrui a caixa de marchas (500) parapermutar ascendentemente uma marcha e após isso engatar amáquina elétrica (370) agora rotativamente acoplada porintermédio da embreagem (330) para o motor de combustão(310) em seu estado ativo. Levando-se em consideraçãopartida do motor de combustão (310) utilizando a máquinaelétrica (370) enquanto a caixa de marchas (500) estádesengatada, trancos de torque não são substancialmenteexperimentados pelo motorista do veiculo.
Em um segundo exemplo se referindo ao veículo, oveículo está trafegando ao logo de uma estrada em umadireção de subida de encosta, enquanto sendo impulsionadounicamente pela máquina elétrica (370). Um motorista doveículo adicionalmente pressiona o pedal de acelerador. Apartir da posição de (GPS) do veículo, a unidade decontrole (490) determina a partir da posição de (GPS)referida para uma base de dados de mapa que o veículo estáse aproximando de um cume de uma encosta com uma longadescida em declive depois da mesma. A unidade de controle(490) computa a mesma para ser benéfica para continuarimpulsionando o veículo utilizando unicamente a máquinaelétrica (370) e mudando a caixa de marchas (500) para umamarcha ascendente em resposta para o pedal de aceleradorsendo adicionalmente pressionado. 0 veículo imediatamentese aproxima do cume da encosta e acelera depois da descidaem declive tal que a máquina elétrica (370) é utilizadapela unidade de controle (490) como um freio regenerativopara carga do elemento de armazenamento de energia (460) epor intermédio disso prevenindo que o veículo venha aatingir velocidade excessiva como um resultado de forçagravitacional. Quando o veículo se aproxima de uma regiãomais baixa da descida em declive da encosta, a unidade decontrole (490) então eventualmente decide dar partida aomotor de combustão (310) utilizando momento adquirido peloveículo trafegando descendo a encosta com a máquinaelétrica (370) operável para compensação de quaisquertrancos de torque instantâneos surgindo na medida em que omotor de combustão (310) consegue seu estado ativo. Aunidade de controle (490) consegue por intermédio dissotirar vantagem a partir de uma necessidade para operar omotor de combustão (310) quando se aproximando do topo daencosta e subseqüentemente trafegando descendo a encosta.
A presente invenção tem, em conseqüência disso, nãosomente capacidade de redução de desgaste para o motor decombustão (310), mas também de redução de consumo decombustível total do veículo. Ainda que trancos de torquesejam o mais efetivamente evitados por ativação do motor decombustível (310) enquanto a caixa de marchas (500) estádesengatada a partir da máquina elétrica (370), irá serevidenciado que a unidade de controle (490) tem tambémcapacidade de redução de uma magnitude perceptível detrancos de torque ocorrendo quando ao motor de combustão(310) se dá partida por intermédio da embreagem (330)simultaneamente com tração sendo acoplada por intermédio dacaixa de marchas (500) para propulsão do veículo; amagnitude é conseguida por compensação de torquefundamentada sobre uma computação de torque desempenhadasubstancialmente em concordância com a Equação 5 (Eg. 5) noprecedentemente descrito. O peso do veículo é também umfator importante determinando uma carga requerida para serrebocada ascendentemente e bem como determinando umaquantidade de energia que pode ser obtida por aplicação defrenagem regenerativa e é, portanto, um parâmetro útil paraser proporcionado como entrada para a unidade de controle(490) . O peso do veículo pode ser beneficamente determinadopor sensores de resistência associados com disposições desuspensão do veículo.
Ainda que a presente invenção tenha sido descritaprecedentemente levando-se em consideração os trens detração (300, 1000), deverá ser evidenciado que a presenteinvenção não está limitada para a utilização em uma talconfiguração e pode ser adaptada para a utilização comoutras configurações de trem de tração. Modificações paraconcretizações da presente invenção precedentementedescritas são, por conseqüência, possíveis sem se afastar apartir do escopo de proteção da presente invenção comodefinido pelas reivindicações de patente acompanhantes.
A unidade de controle central (490) é implementadacomo configuração de um ou mais computadores acoplados comos trens de tração (300, 1000) como ilustrado nas Figuras 2até 8 com a descrição associada precedentementeapresentada. Opcionalmente, a unidade de controle (490)corresponde para arranjos (fileiras) de processadores dedados espacialmente dispostos em torno dos trens de tração(300, 1000), o arranjo de processadores sendo mutuamenteinterconectado por intermédio de redes de comunicação, porexemplo, por intermédio de um bus de dados CAN ou similar.
Além do mais, a unidade de controle central (490) éoperável para execução de um ou mais produtos de softwarepara implementação da presente invenção. Adicionalmente, aunidade de controle (390) beneficamente inclui umainterface para recepção de tais um ou mais produtos desoftware a partir de uma fonte externa para os trens detração (300, 1000), por intermédio disso garantindo que aunidade de controle central (490) venha a ser remotamenteatualizável (upgradable) com novas versões dos um ou maisprodutos de software. A interface pode ser implementadacomo um conector elétrico para recepção de uma memóriasomente de leitura de estado sólido (ROM), um disco óptico,um disco magnético funcionando como um suporte de dadospara os um ou mais produtos de software. Alternativamente,ou adicionalmente, a interface inclui uma conexão {link) decomunicação sem fio habilitando um ou mais produtos desoftware para serem "baixados" (downloaded) para a unidadede controle central (490) por intermédio de um sinal semfio de suporte de dados, por exemplo, por intermédio deredes de comunicação de servidor de Blue Tooth ou telefonemóvel (telefone celular). Opcionalmente, um ou maisprodutos de software podem ser "baixados" para a unidade decontrole centra (490) por intermédio de uma rede decomunicação de dados, por exemplo, por intermédio dainternet.Ainda que a utilização dos trens de tração (300, 1000)tenha sido descrita precedentemente levando-se emconsideração veículos, por exemplo, ônibus e caminhões,deverá ser evidenciado que os mesmos podem ser empregadostambém em outros tipos de sistemas, por exemplo, veículosde passageiros, bondes elétricos, trens, embarcações,navios e sistemas de entrega de energia estacionários.
Expressões tais como "incluindo", "compreendendo","incorporando", "consistindo de", "possui/em", "é/são"utilizadas para descrição e reivindicação da presenteinvenção são intencionadas para serem construídas de umamaneira não exclusiva ou não exaustiva, a saberpossibilitando para itens, componentes ou elementos nãoexplicitamente descritos, mas que também estão presentes.
Referência ao singular é também construída para se referirao plural.
Numerais incluídos entre parâmetros nas reivindicaçõesde patente acompanhantes são intencionados para auxiliar acompreensão (o entendimento) das reivindicações de patentee não deveriam ser construídos de qualquer maneira paralimitação de matéria reivindicada por estas reivindicaçõesde patente acompanhantes subseqüentemente.

Claims (49)

1. Um trem de tração híbrido (300, 1000) incluindo:• um motor de combustão (310);• uma disposição de máquina elétrica (360);• lima caixa de marchas (500) operável para receberforça motriz a partir de pelo menos um do motorde combustão (310) e da disposição de máquinaelétrica (360) para provisão de correspondenteforça motriz para uma carga (530);• uma unidade de controle (490) acoplada emcomunicação com o motor de combustão (310), adisposição de máquina elétrica (360) e a caixa demarchas (500) para controle de suas operações;• em que o trem de tração (300, 1000) éconfigurável em operação de maneira que seu motorde combustão (310) é permutável entre um estadoinativo e um estado ativo, referido motor decombustão (310) requerendo dar partida de eixo decomando para permutar o mesmo a partir de seuestado inativo para seu estado ativo;caracterizado pelo fato de que:• referida unidade de controle (490) incluientradas múltiplas para recepção de sinais derealimentação derivados a partir do trem detração (300, 1000) e sinais de comando para otrem de tração (300, 1000) e saídas múltiplaspara sinais de saída saindo para operação decontrole do trem de tração (300, 1000); ereferida unidade de controle (490) adicionalmenteinclui hardware de computação operável paraexecutar uma simulação de torque do trem detração (300, 1000), referida simulação sendoaplicável em operação para processar informaçãoproporcionada em referidas entradas múltiplaspara computar uma compensação, referida unidadede controle (490) sendo operável para aplicarreferida compensação em referidas saídasmúltiplas para reduzir uma amplitude de tranco detorque ocorrendo em operação no trem de tração(300, 1000) quando referido motor de combustão(310) é permutado entre seu estado ativo e seuestado inativo.
2. Um trem de tração híbrido (300, 1000) de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de queaplicação de torque de eixo de comando para o motor decombustão (310) é controlada em operação pela unidade decontrole (490) para substancialmente temporariamentecoincidir com uma mudança de marcha na caixa de marchas(500).
3. Um trem de tração (300, 1000) de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, enquanto acaixa de marchas (500) está em um estado de acoplamentoneutro, o motor de combustão (310) é operável para darpartida de eixo de comando por desaceleração da disposiçãode máquina elétrica (360) para substancialmente uma parada,acoplamento pelo menos parcialmente rotativamente porintermédio de uma disposição de acoplamento rotacional(330) do motor de combustão (310) para a disposição demáquina elétrica (360), aplicando excitação para adisposição de máquina elétrica (360) para aceleraçãorotativamente da mesma e, em conseqüência disso, aceleraçãodo motor de combustão (310) para uma taxa de rotação delimiar, e após isso aplicando um suprimento de combustívelpara o motor de combustão (310) para trazer o motor decombustão (310) para um estado ativo.
4. Um trem de tração (300, 1000) de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, enquanto acaixa de marchas (500) está em um estado de acoplamentoneutro, o motor de combustão (310) é operável para darpartida de eixo de comando por manutenção da disposição demáquina elétrica (360) em um estado de rotação, acoplamentopelo menos parcialmente por intermédio de uma disposição deacoplamento rotacional (330) do motor de combustão (310)para a disposição de máquina elétrica (360) para transferirtorque a partir da mesma para o motor de combustão (310),em conseqüência disso, aceleração do motor de combustão(310) para uma taxa de rotação de limiar, e após issoaplicando um suprimento de combustível para o motor decombustão (310) para trazer o motor de combustão (310) paraum estado ativo.
5. Um trem de tração (300, 1000) de acordo com asreivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que adisposição de acoplamento rotacional (330) inclui umaembreagem deslizante (330) operável para proporcionar umacaracterística de acoplamento de torque constante atravésde pelo menos parte de sua faixa de deslizamento (630) .
6. Um trem de tração (300, 1000) de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de que a disposição de acoplamento rotacional(330) do trem de tração (300) inclui uma embreagem (330)acoplável entre o motor de combustão (310) e a disposiçãode máquina elétrica (360).
7. Um trem de tração (300, 1000) de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de que adisposição de máquina elétrica (360) é acoplada porintermédio de uma disposição em série da embreagem (330) eum acoplamento de torque rotativamente complacente (1010)para o motor de combustão (310).
8. Um trem de tração (300) de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fatode que um ou mais eixos rotacionais (340, 350, 380) domotor de combustão (310) e da disposição de máquinaelétrica (360) são proporcionadas com um ou mais sensoresacoplados para a unidade de controle (490) paradeterminação de uma mensuração de torque acoplado para omotor de combustão (310) quando se dá partida de eixo decomando ao motor de combustão (310) e provocando que omesmo venha a ser ativado, tal mensuração de torque sendoprocessada pela unidade de controle (490) por provisão decontrole da disposição de máquina elétrica (360) paracompensação pelo menos parcialmente de quaisquer mudançasabruptas em torque ocorrendo no trem de tração (300).
9. Um trem de tração (300) de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um ou maissensores são implementados como sensores de taxa de rotaçãopara mensuração de taxa de rotação de seus um ou mais eixos(340, 350, 380), referida mensuração de torque sendocomputada pela unidade de controle (490) a partir demomentos de inércia de partes componentes do trem de tração(300) e a partir de aceleração angular temporariamentecomputada a partir de uma ou mais taxas de rotaçãomensuradas.
10. Um trem de tração híbrido (300) incluindo:• um motor de combustão (310);• uma disposição de máquina elétrica (360);• uma caixa de marchas (500) operável para receberforça rotacional a partir de pelo menos um domotor de combustão (310) e da disposição demáquina elétrica (360), a caixa de marchas (500)sendo operável para provisão de força motriz paralima carga (530);• uma unidade de controle (490) acoplada emcomunicação com o motor de combustão (310), adisposição de máquina elétrica (360) e a caixa demarchas (500) para controle de suas operações;• em que o trem de tração (300) é configurável emoperação de maneira que seu motor de combustão(310) é permutável entre um estado inativo e umestado ativo, referido motor de combustão (310)requerendo dar partida de eixo de comando parapermutar o mesmo a partir de seu estado inativopara seu estado ativo;caracterizado pelo fato de que:• aplicação de torque de partida de eixo de comandopara o motor de combustão (310) é controlada emoperação para substancialmente temporariamentecoincidir com a caixa de marchas (500) sendoengatada para acoplar força motriz para a carga(530) do trem de tração (300); e• em que um ou mais eixos dos eixos rotacionais(340, 350, 380) do motor de combustão (310) e dadisposição de máquina elétrica (360) sãoproporcionados com iam ou mais sensores paradeterminação de uma mensuração de torque acopladopara o motor de combustão (310) quando se dápartida de eixo de comando ao motor de combustão(310) e provocando que o mesmo venha a serativado, tal mensuração de torque sendoprocessada utilizando uma simulação de torque dotrem de tração (300, 1000) executada em operaçãosobre hardware de computação da unidade decontrole (490) por provisão de controle dadisposição de máquina elétrica (360) paracompensação pelo menos parcialmente de quaisquermudanças abruptas em torque ocorrendo no trem detração (300).
11. Um trem de tração (300) de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, enquantoa caixa de marchas (500) está em um estado de acoplamentoengatado, o motor de combustão (310) é operável para darpartida de eixo de comando por manutenção da disposição demáquina elétrica (360) em um estado de rotação, acoplamentopelo menos parcialmente por intermédio da disposição deacoplamento rotacional (330) do motor de combustão (310)para a disposição de máquina elétrica (360) para transferirtorque a partir da disposição de máquina elétrica (360)para o motor de combustão (310), em conseqüência disso,aceleração do motor de combustão (310) para uma taxa derotação de limiar, e após isso aplicando iam suprimento decombustível para o motor de combustão (310) para trazer omotor de combustão (310) para um estado ativo.
12. Um trem de tração (300) de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que um ou maissensores são implementados como sensores de taxa de rotaçãopara mensuração da taxa de rotação de seus um ou mais eixosrotacionais (340, 350, 380), referida mensuração de torquesendo computada a partir de momentos de inércia de partescomponentes do trem de tração (300) e a partir deaceleração angular temporariamente computada a partir deuma ou mais taxas de rotação mensuradas.
13. Um veículo, caracterizado pelo fato de que incluium trem de tração híbrido (300) conforme definido emqualquer uma das reivindicações precedentes.
14. Um veículo de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato de que referido veículo éselecionado a partir de um grupo constituído de: um ônibus,um caminhão, um veículo de construção, uma van, um veículode passageiros, uma embarcação, um navio, uma máquinaestacionária, ou qualquer tipo de veículo para o qual érequerido em operação exibir aceleração relativamente altaem uma maneira de tração de parada/partida.
15. Um método de controle de um trem de traçãohíbrido (300) incluindo:• um motor de combustão (310);• uma disposição de máquina elétrica (360);• uma caixa de marchas (500) operável para receberforça rotacional a partir um ou mais do motor decombustão (310) e da disposição de máquinaelétrica (360), e para provisão de força motrizpara uma carga (530);• uma unidade de controle (490) acoplada emcomunicação com o motor de combustão (310), adisposição de máquina elétrica (360) e a caixa demarchas (500) para controle de suas operações; e• em que o trem de tração (300) é configurável emoperação de maneira que seu motor de combustão(310) é permutável entre um estado inativo e umestado ativo, referido motor de combustão (310)requerendo dar partida de eixo de comando parapermutar o mesmo a partir de seu estado inativopara seu estado ativo;caracterizado pelo fato de que referido método incluias etapas de:• recepção de sinais de realimentação derivados apartir do trem de tração (300, 1000) e sinais decomando em entradas múltiplas de referida unidadede controle (490), e sinais de saída saindo emsaídas múltiplas de referido trem de tração (300,-1000) para controle de operação do trem de tração(300, 1000); e• aplicação em referida unidade de controle (490)de uma simulação de torque do trem de tração(300, 1000) executável sobre hardware decomputação da unidade de controle (490), referidasimulação sendo aplicável em operação paraprocessar informação proporcionada em referidasentradas múltiplas para computar uma compensação,referida unidade de controle (490) sendo operávelpara aplicar referida compensação em referidassaídas múltiplas para reduzir uma amplitude detranco de torque ocorrendo em operação no trem detração (300, 1000) quando referido motor decombustão (310) é permutado entre seu estadoativo e seu estado inativo.
16. Um método de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que referido método inclui asetapas de:(a) iniciação de uma mudança de marcha por torque deredução suprido para a caixa de marchas (500) eapós isso colocação da caixa de marchas (500) emseu estado neutro;(b) aplicação de controle de torque de partida deeixo de comando para o motor de combustão (310)para substancialmente temporariamente coincidircom a caixa de marchas (500) estando no estadoneutro, o torque de partida de eixo de comando esuprimento de combustível para o motor decombustão (310) sendo operável para provocar queo motor de combustão (310) venha a ser ativado; e(c) engate da caixa de marchas (500) para a marcha eapós isso aumentando torque suprido para a caixade marchas (500).
17. Um método de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que o método inclui as etapasadicionais de:(d) enquanto a caixa de marchas (500) está em umestado de acoplamento neutro, dar partida de eixode comando ao motor de combustão (310) pordesaceleração da disposição de máquina elétrica(360) para substancialmente uma parada;(e) acoplamento pelo menos parcialmente porintermédio de uma disposição de acoplamentorotacional (330) do motor de combustão (310) paraa disposição de máquina elétrica (360);(f) aplicação de excitação para a disposição demáquina elétrica (360) para aceleraçãorotativamente da disposição de máquina elétrica(360) e, em conseqüência disso, aceleração domotor de combustão (310) para uma taxa de rotaçãode limiar; e após isso(g) aplicação de um suprimento de combustível para omotor de combustão (310) para trazer o motor decombustão (310) para um estado ativo.
18. Um método de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que o método inclui as etapasadicionais de:(h) enquanto a caixa de marchas (500) está em umestado de acoplamento neutro, dar partida de eixode comando ao motor de combustão (310) pormanutenção da disposição de máquina elétrica(360) em um estado de rotação;(i) acoplamento pelo menos parcialmente porintermédio da disposição de acoplamentorotacional (330) do motor de combustão (310) paraa disposição de máquina elétrica (360) paratransferir torque a partir da disposição demáquina elétrica (360) para o motor de combustão(310), em conseqüência disso, aceleração do motorde combustão (310) para uma taxa de rotação delimiar; e após isso(j) aplicação de um suprimento de combustível para omotor de combustão (310) para trazer o motor decombustão (310) para um estado ativo.
19. Um método de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de que a disposição de acoplamentorotacional (330) inclui uma embreagem deslizante (330)operável para proporcionar uma característica deacoplamento de torque constante através de pelo menos partede sua faixa de deslizamento (630).
20. Um método de controle de um trem de traçãohíbrido (300), incluindo:• um motor de combustão (310);• uma disposição de máquina elétrica (360);• uma caixa de marchas (500) operável para receberforça rotacional a partir de pelo menos um domotor de combustão (310) e da disposição demáquina elétrica (360), e para provisão de forçamotriz para uma carga (530);• uma unidade de controle (490) acoplada emcomunicação com o motor de combustão (310), adisposição de máquina elétrica (360) e a caixa demarchas (500) para controle de suas operações; e• em que o trem de tração (300) é configurável emoperação de maneira que seu motor de combustão (310) épermutável entre um estado inativo e um estado ativo,referido motor de combustão (310) requerendo dar partida deeixo de comando para permutar o mesmo a partir de seuestado inativo para seu estado ativo;caracterizado pelo fato de que o método inclui asetapas de:(a) engate da caixa de marchas (500) para a marchapara torque de acoplamento através da mesma paraproporcionar força motriz para a carga (530);(b) aplicação de um torque de partida de eixo decomando para o motor de combustão (310) eacoplamento de um suprimento de combustível parao mesmo para ativação do motor de combustão(310), tal ativação do motor de combustão (310)coincidindo substancialmente temporariamente coma caixa de marchas (500) sendo engatada; e(c) em que um ou mais dos eixos rotacionais (340,-350, 380) do motor de combustão (310) e dadisposição de máquina elétrica (360) sãoproporcionados com um ou mais sensores paradeterminação de uma mensuração de torque acopladopara o motor de combustão (310) quando se dápartida de eixo de comando ao motor de combustão(310) e provocando que o mesmo venha a serativado, tal mensuração de torque sendoprocessada na unidade de controle (490)utilizando um modelo de simulação de torque paraprovisão de controle da disposição de máquinaelétrica (360) para compensação pelo menosparcialmente de quaisquer mudanças abruptas notorque ocorrendo no trem de tração (300).
21. Um método de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato de que o método inclui as etapasadicionais de:(d) enquanto a caixa de marchas (500) está em umestado de acoplamento engatado, dar partida deeixo de comando ao motor de combustão (310) pormanutenção da disposição de máquina elétrica(360) em um estado de rotação;(e) acoplamento pelo menos parcialmente porintermédio de uma disposição de acoplamentorotacional (330) do motor de combustão (310) paraa disposição de máquina elétrica (360) paratransferência de torque a partir da disposição demáquina elétrica (360) para o motor de combustão(310), em conseqüência disso, aceleração do motorde combustão (310) para uma taxa de rotação delimiar; e após isso(f) aplicação de um suprimento de combustível para omotor de combustão (310) para trazer o motor decombustão (310) para um estado ativo.
22. Um método de acordo com as reivindicações 20 ou-21, caracterizado pelo fato de que um ou mais sensores sãoimplementados como sensores de taxa de rotação paramensuração de taxa de rotação de seus um ou mais eixos(340, 350, 380), referida mensuração de torque sendocomputada por uma unidade de controle (490) a partir demomentos de inércia de partes componentes do trem de tração(300) e a partir de aceleração angular temporariamentecomputada a partir de uma ou mais taxas de rotaçãomensuradas.
23. Um programa de computador sobre um suporte dedados, caracterizado pelo fato de que referido programa decomputador é executável sobre hardware de computação paracontrole de um método conforme definido em qualquer uma dasreivindicações 16 até 22.
24. Um programa de computador compreendendo umrecurso de código de programa de computador adaptado paradesempenhar um método ou para utilização em um métodoconforme definido em pelo menos uma das reivindicações 16até 22, caracterizado pelo fato de que é quando referidoprograma de computador está rodando em um microcomputadorprogramável.
25. Um programa de computador de acordo com areivindicação 24, caracterizado pelo fato de que é adaptadopara ser "baixado" para um trem de tração conforme definidona reivindicação 1 ou na reivindicação 10, ou um ou mais deseus componentes quando rodando em um computador que estáconectado com a internet.
26. Produto de programa de computador armazenado emuma mídia (meio) de leitura por computador, caracterizadopelo fato de que compreende recurso de código de programade computador conforme definido na reivindicação 24.
27. Um trem de tração híbrido (300, 1000) incluindo:• um motor de combustão (310);• uma disposição de máquina elétrica (360);• uma caixa de marchas (500) operável para receberforça motriz a partir de pelo menos um do motorde combustão (310) e da disposição de máquinaelétrica (360) para provisão de correspondenteforça motriz para uma carga (530);• uma unidade de controle (490) acoplada emcomunicação com o motor de combustão (310), adisposição de máquina elétrica (360) e a caixa demarchas (500) para controle de suas operações;• em que o trem de tração (300, 1000) éconfigurável em operação de maneira que seu motorde combustão (310) é permutável entre um estadoinativo e um estado ativo, referido motor decombustão (310) requerendo dar partida de eixo decomando para permutar o mesmo a partir de seuestado inativo para seu estado ativo;caracterizado pelo fato de que:• referida unidade de controle (490) incluientradas múltiplas para recepção de sinais derealimentação derivados a partir do trem detração (300, 1000) e sinais de comando para otrem de tração (300, 1000) e saídas múltiplaspara sinais de saída saindo para operação decontrole do trem de tração (300, 1000); e• referida unidade de controle (490) adicionalmenteinclui hardware de computação operável para executar umasimulação de torque do trem de tração (300, 1000), referidasimulação sendo aplicável em operação para processarinformação proporcionada em referidas entradas múltiplaspara computar uma compensação, referida unidade de controle(490) sendo operável para aplicar referida compensação parapelo menos uma de referidas saídas múltiplas para reduziruma amplitude de tranco de torque ocorrendo em operação notrem de tração (300, 1000) quando referido motor decombustão (310) é permutado entre seu estado ativo e seuestado inativo.
28. Um trem de tração híbrido de acordo com areivindicação 27, caracterizado pelo fato de que referidaunidade de controle (490) é operável para aplicar referidacompensação para a disposição de máquina elétrica (360).
29. Um método para controle de um trem de traçãohíbrido, possuindo um motor de combustão (310), umadisposição de máquina elétrica (360) e uma caixa de marchas(500) operável para receber força motriz a partir de pelomenos um do motor de combustão (310) e da disposição demáquina elétrica (360) para provisão de correspondenteforça motriz para uma carga (530); caracterizado pelo fatode que compreende as seguintes etapas iniciando a partir deum estado operacional de trem de tração onde a carga (530)sofre energização por intermédio da disposição de máquinaelétrica (360):• redução de um torque rotacional de saída dadisposição de máquina elétrica (360) para a caixade marchas (500);• controle da caixa de marchas (500);• dar partida de eixo de comando ao motor decombustão (310) por intermédio da disposição demáquina elétrica (360) enquanto um eixo deentrada da caixa de marchas (500) é engatado paraa carga (530); e• adição de um torque adicional para a disposiçãode máquina elétrica (360) de maneira a compensarpara o torque necessário para dar partida de eixode comando ao motor de combustão (310).
30. Um método de acordo com a reivindicação 29,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa deredução do torque rotacional de saída da disposição demáquina elétrica (360) por declinação da mesmadescendentemente.
31. Um método de acordo com as reivindicações 29 ou-30, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa demudança da caixa de marchas (500) para um estado neutrodepois da redução do torque rotacional de saída dadisposição de máquina elétrica (360).
32. Um método de acordo com a reivindicação 31,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de engatede uma marcha na caixa de marchas (500) depois de mudançada caixa de marchas (500) para o estado neutro.
33. Um método de acordo com a reivindicação 32,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa dedeclinação ascendentemente de um torque rotacional de saídapara a caixa de marchas (500) depois do engate da marcha nacaixa de marchas (500).
34. Um método de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de que a etapa de declinaçãoascendentemente do torque rotacional de saída para a caixade marchas (500) por intermédio de declinaçãoascendentemente pelo menos do torque rotacional de saída domotor de combustão (310).
35. Um método de acordo com a reivindicação 34,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa dedeclinação ascendentemente do torque rotacional de saída do motor de combustão (310) por injeção de combustível para omotor de combustão (310).
36. Um método de acordo com as reivindicações 34 ou-35, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa desincronização da velocidade de saída do motor de combustão antes que o torque rotacional de saída do motor decombustão (310) venha a sofrer declinação ascendentemente.
37. Um método de acordo com a reivindicação 35,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa deiniciação de injeção de combustível para o motor decombustão (310) em uma velocidade pré-determinada do motorde combustão (310).
38. Um método de acordo com qualquer uma dasreivindicações 29 - 37, caracterizado pelo fato de quecompreende a etapa de ativação de uma disposição deacoplamento (330) disposta entre o motor de combustão (310)e a disposição de máquina elétrica (360) de maneira a darpartida de eixo de comando ao motor de combustão (310) porintermédio da disposição de máquina elétrica (360).
39. Um método de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa demanutenção de uma velocidade rotacional específica dadisposição de máquina elétrica (360) enquantosimultaneamente parcialmente ocorre fechamento dadisposição de acoplamento (330).
40. Um método de acordo com a reivindicação 38,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa dedesaceleração da velocidade rotacional da disposição demáquina elétrica (360) para uma parada e fechamentototalmente da disposição de acoplamento (330) antes de dar partida de eixo de comando ao motor de combustão (310) porintermédio da disposição de máquina elétrica (360).
41. Um método de acordo com qualquer uma dasreivindicações 38 - 40, caracterizado pelo fato de quecompreende a etapa de detecção de uma velocidade de saídada disposição de máquina elétrica (360) e uma velocidade desaída do motor de combustão (310) e fechamento totalmenteda disposição de acoplamento (330) quando a velocidade desaída detectada da disposição de máquina elétrica (360) e avelocidade de saída detectada do motor de combustão (310)estão dentro de uma faixa de velocidade pré-determinada.
42. Um método de acordo com qualquer uma dasreivindicações 29 - 41, caracterizado pelo fato de quecompreende a etapa de detecção de uma pluralidade deparâmetros operacionais de trem de tração indicativos detorque e cálculo de uma magnitude do torque adicional sobreo fundamento dos parâmetros operacionais de trem de traçãodetectados.
43. Um método de acordo com a reivindicação 31,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de darpartida de eixo de comando ao motor de combustão (310) porintermédio da disposição de máquina elétrica (360) enquantoa caixa de marchas (500) está no estado neutro.
44. Um método de acordo com qualquer uma dasreivindicações 29 - 42, caracterizado pelo fato de quecompreende a etapa de dar partida de eixo de comando aomotor de combustão (310) por intermédio da disposição demáquina elétrica (360) enquanto a caixa de marchas (500)está em um estado engatado.
45. Um método de acordo com qualquer uma dasreivindicações 29 - 44, caracterizado pelo fato de quecompreende a etapa de dar partida de eixo de comando aomotor de combustão (310) por intermédio da disposição demáquina elétrica (360) durante a redução do torquerotacional de saída da disposição de máquina elétrica (360)para a caixa de marchas (500).
46. Um método de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de darpartida de eixo de comando ao motor de combustão (310) porintermédio da disposição de máquina elétrica (360) durantea declinação ascendentemente do torque rotacional de saídapara a caixa de marchas (500).
47. Um método de acordo com a reivindicação 36,caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de darpartida de eixo de comando ao motor de combustão (310) porintermédio da disposição de máquina elétrica (360) depoisda sincronização do torque rotacional de saída do motor decombustão (310).
48. Um método de acordo com qualquer uma dasreivindicações 29 - 47, caracterizado pelo fato de quecompreende a etapa de dar partida de eixo de comando aomotor de combustão (310) por intermédio da disposição demáquina elétrica (360) quando a disposição de máquinaelétrica (360) está em um estado operacional que diferesubstancialmente a partir de um estado operacional no quala disposição de máquina elétrica (360) é operada em torquerotacional de saída máximo.
49. Um método de acordo com qualquer uma dasreivindicações 29 - 48, caracterizado pelo fato de quecompreende a etapa de permutação de marchas na caixa demarchas (500) durante referida permutação a partir deenergização da carga (530) por intermédio da disposição demáquina elétrica (360) para energização da carga (530) porintermédio do motor de combustão (310).
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