BRPI0713525B1 - ENERGY AND VEHICLE SUPPLY SYSTEM INCLUDING SAME - Google Patents
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Description
(54) Título: SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ENERGIA E VEÍCULO QUE INCLUI O MESMO (73) Titular: TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA. Endereço: 1, Toyota, Cho, Toyota-Shi, Aichi-Ken 471-8571, JPJapão., JAPÃO(JP) (72) Inventor: SHINJI ICHIKAWA(54) Title: ENERGY SUPPLY SYSTEM AND VEHICLE THAT INCLUDES THE SAME (73) Holder: TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA. Address: 1, Toyota, Cho, Toyota-Shi, Aichi-Ken 471-8571, JPJapan., JAPAN (JP) (72) Inventor: SHINJI ICHIKAWA
Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 02/10/2018, observadas as condições legaisValidity Term: 10 (ten) years from 10/02/2018, subject to legal conditions
Expedida em: 02/10/2018Issued on: 10/02/2018
Assinado digitalmente por:Digitally signed by:
Liane Elizabeth Caldeira LageLiane Elizabeth Caldeira Lage
Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos IntegradosDirector of Patents, Computer Programs and Topographies of Integrated Circuits
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ENERGIA E VEÍCULO QUE INCLUI O MESMO. ÁREA TÉCNICAInvention Patent Descriptive Report for ENERGY SUPPLY SYSTEM AND VEHICLE THAT INCLUDES THE SAME. TECHNICAL AREA
A presente invenção refere-se a um sistema de abastecimento 5 de energia com uma pluralidade de unidades de armazenamento de energia e um veículo que inclui o mesmo, e, particularmente, a uma técnica para selecionar qualquer uma das duas unidades de armazenamento de energia para uso.The present invention relates to an energy supply system 5 with a plurality of energy storage units and a vehicle that includes the same, and particularly to a technique for selecting either of the two energy storage units for use.
TÉCNICA ANTERIORPREVIOUS TECHNIQUE
Recentemente, levando em consideração questões de meio ambiente, tem sido dada atenção a um veículo que usa um motor como uma fonte de força motriz, tal como um veículo elétrico, um veículo híbrido e um veículo de célula de combustível. Esse veículo inclui uma unidade de armazenamento de energia, realizada, por exemplo, por uma bateria secundária ou um capacitor para fornecer energia elétrica ao motor, e converter energia cinética em energia elétrica durante frenagem regeneradora e armazenar essa energia elétrica.Recently, taking into account environmental issues, attention has been paid to a vehicle that uses an engine as a source of driving force, such as an electric vehicle, a hybrid vehicle and a fuel cell vehicle. This vehicle includes an energy storage unit, carried out, for example, by a secondary battery or a capacitor to supply electrical energy to the engine, and convert kinetic energy into electrical energy during regenerative braking and to store that electrical energy.
Em um veículo desse tipo, que uso o motor como fonte de força motriz, a fim de aumentar o desempenho de aceleração e desempenho de marcha, tal como distância de percurso, é desejável uma capacidade de carga/descarga maior da unidade de acumulação de energia. Aqui, foi proposta uma configuração, onde uma pluralidade de unidades de acumulação de energia está montada, como método para aumentar a capacidade de carga/descarga da unidade de acumulação de energia.In a vehicle of this type, which uses the engine as a source of driving force, in order to increase acceleration performance and running performance, such as travel distance, a higher load / unload capacity of the energy storage unit is desirable. . Here, a configuration has been proposed, where a plurality of energy accumulation units are mounted, as a method to increase the load / discharge capacity of the energy accumulation unit.
Por exemplo, a Patente U.S. No. 6.608.396 descreve um sistema de controle de energia, que oferece altos níveis de voltagem de DC desejáveis, necessários para um sistema de tração de veículo de alta voltagem. O sistema de controle de energia inclui uma pluralidade de estágios de energia para fornecer energia de DC a pelo menos um inversor, sendo que cada estágio inclui uma bateria e um conversor de DCintensificação/compensação de DC, sendo que os estágios de energia estão ligados por fios em paralelo, e um controlador que controla a pluralidade de estágios de energia, de modo a manter uma potência de voltagem para pelo menos um inversor, causando uma carga/descarga uniforme das baterias da pluralidade de estágios de energia.For example, U.S. Patent No. 6,608,396 describes a power control system, which offers the desirable high DC voltage levels needed for a high voltage vehicle traction system. The power control system includes a plurality of power stages to supply DC power to at least one inverter, each stage including a battery and a DC boost / compensate converter, the power stages being connected by wires in parallel, and a controller that controls the plurality of energy stages, in order to maintain a voltage power for at least one inverter, causing a uniform charge / discharge of the batteries of the plurality of energy stages.
Por outro lado, a força motriz necessária no veículo varia signifi5 cativamente, dependendo de um estado de marcha. Por exemplo, durante a marcha à baixa velocidade ou marcha descendo um declive, a energia elétrica necessária é pequena em relação ao valor total de energia de carga/descarga admissível em uma pluralidade de unidades de acumulação de energia. Então, nesse caso, uma operação de conversão de voltagem de uma unidade de conversão de voltagem (correspondente ao conversor de DC-intensificação/compensação de DC acima), correspondente a uma unidade de acumulação de energia especificada, é desejavelmente parada, de modo que a perda em conversão de energia elétrica na unidade de conversão de voltagem é diminuída.On the other hand, the driving force required on the vehicle varies significantly, depending on a running state. For example, when driving at low speed or driving down a slope, the required electrical energy is small in relation to the total allowable charge / discharge energy value in a plurality of energy storage units. Then, in that case, a voltage conversion operation from a voltage conversion unit (corresponding to the DC-boost / DC compensation converter above), corresponding to a specified energy accumulation unit, is desirably stopped, so that the loss in conversion of electrical energy in the voltage conversion unit is reduced.
Ao parar seletivamente essa unidade de conversão de voltagem, uma unidade de conversão de voltagem a ser parada é selecionada, refletindo um estado de acumulação de energia da unidade de armazenamento de energia correspondente. Por exemplo, uma unidade de conversão de voltagem a ser parada é selecionada dependendo do tamanho de uma voltagem de saída da unidade de acumulação de energia ligada a cada unidade de conversão de voltagem. Isto é, uma unidade de conversão de voltagem correspondente a uma unidade de acumulação de energia com uma voltagem de saída menor é de preferência parada, de modo que é evitada a geração de uma corrente cíclica desnecessária entre as unidades de acumulação de energia.When selectively stopping this voltage conversion unit, a voltage conversion unit to be stopped is selected, reflecting a state of accumulation of energy from the corresponding energy storage unit. For example, a voltage conversion unit to be stopped is selected depending on the size of an output voltage from the power storage unit connected to each voltage conversion unit. That is, a voltage conversion unit corresponding to an energy storage unit with a lower output voltage is preferably stopped, so that the generation of an unnecessary cyclic current between the energy storage units is avoided.
Em um sistema de abastecimento de energia com duas unidades de acumulação de energia relativamente próximas uma da outra em capacidade, uma voltagem de saída de cada unidade de acumulação de energia pode ter um valor relativamente próximo. Consequentemente, se uma unidade de conversão de voltagem a ser parada for selecionada simplesmente com base no tamanho da voltagem de saída da unidade de acumulação de energia, freqüentemente é feita a mudança entre as unidades de conversão de voltagem a ser paradas e uma voltagem de abastecimento da unidade de conversão de voltagem a um dispositivo de carga torna-se instável. Além disso, cada unidade de conversão de energia deve repetir a parada e a execução de uma operação de conversão de modo tão frequente que um sistema de controle envolvido com a operação de conversão de voltagem torna-se instável.In a power supply system with two energy storage units relatively close to each other in capacity, an output voltage from each energy storage unit can have a relatively close value. Consequently, if a voltage conversion unit to be stopped is selected simply based on the size of the output voltage of the power accumulation unit, a change is often made between the voltage conversion units to be stopped and a supply voltage. from the voltage conversion unit to a charging device becomes unstable. In addition, each power conversion unit must repeat the shutdown and execution of a conversion operation so frequently that a control system involved with the voltage conversion operation becomes unstable.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃODESCRIPTION OF THE INVENTION
A presente invenção foi feita para solucionar esses problemas e um objeto da presente invenção é proporcionar um sistema de abastecimen10 to de energia, que obtém uma estabilidade aperfeiçoada de um modo de operação, que permite que apenas uma unidade de conversão de voltagem de duas unidades de conversão de voltagem, execute uma operação de conversão de voltagem, e um veículo incluído na mesma.The present invention was made to solve these problems and an object of the present invention is to provide an energy supply system, which obtains an improved stability of an operating mode, which allows only one voltage conversion unit of two power units. voltage conversion, perform a voltage conversion operation, and a vehicle included in it.
De acordo com um aspecto da presente invenção, um sistema de abastecimento de energia com uma pluralidade de unidades de acumulação de energia, configuradas para ser capazes de carga e descarga inclui: uma linha de energia, configurada para ser capaz de fornecer e receber energia elétrica entre um dispositivo de carga e o sistema de abastecimento de energia; uma pluralidade de unidades de conversão de voltagem, prevista entre respectivas unidades da pluralidade de unidades de acumulação de energia e a linha de energia, sendo que cada qual realiza uma operação de conversão de voltagem entre a unidade de acumulação de energia correspondente e a linha de energia; uma unidade de seleção de modo de operação, que seleciona um modo de operação, no qual é permitida uma opera25 ção de conversão de voltagem de uma unidade de conversão de voltagem das primeira e segunda unidades de conversão de voltagem, incluída na pluralidade de unidades de conversão de voltagem e, uma operação de conversão de voltagem de outra unidade de conversão de voltagem é parada, de acordo com uma solicitação de energia elétrica pelo dispositivo de carga; e uma unidade de seleção de unidade de conversão de voltagem, que seleciona a unidade de conversão de voltagem para poder realizar a operação de conversão de voltagem, com base nas voltagens de saída de respectivas unidades de acumulação de energia correspondentes, quando o modo de operação é selecionado. A unidade de seleção da unidade de conversão de voltagem muda entre as unidades de conversão de voltagem capazes de realizar a operação de conversão de voltagem, quando a voltagem de saída da unidade de acumulação de energia correspondente à unidade de conversão de voltagem que está realizando a operação de conversão de voltagem é mais baixa do que a voltagem de saída da unidade de acumulação de energia correspondente à unidade de conversão de voltagem, cuja operação de conversão de voltagem foi parada, por uma quantidade que excede uma voltagem limite especificada.According to one aspect of the present invention, an energy supply system with a plurality of energy accumulation units, configured to be capable of charging and discharging includes: a power line, configured to be able to supply and receive electrical energy between a charging device and the energy supply system; a plurality of voltage conversion units, provided between respective units of the plurality of energy accumulation units and the power line, each of which performs a voltage conversion operation between the corresponding energy accumulation unit and the power line energy; an operating mode selection unit, which selects an operating mode, in which a voltage conversion operation of a voltage conversion unit of the first and second voltage conversion units is permitted, included in the plurality of units of voltage voltage conversion and, a voltage conversion operation of another voltage conversion unit is stopped, according to an electrical demand by the charging device; and a voltage conversion unit selection unit, which selects the voltage conversion unit to be able to perform the voltage conversion operation, based on the output voltages of the corresponding corresponding energy accumulation units, when operating mode is selected. The voltage conversion unit selection unit switches between voltage conversion units capable of performing the voltage conversion operation, when the output voltage of the energy storage unit corresponding to the voltage conversion unit performing the voltage conversion unit. voltage conversion operation is lower than the output voltage of the power accumulation unit corresponding to the voltage conversion unit, whose voltage conversion operation has been stopped by an amount that exceeds a specified threshold voltage.
De acordo com a presente invenção, o modo de operação, no qual uma unidade de conversão de voltagem da primeira e segunda unidade de conversão de voltagem, incluídas na pluralidade de unidades de conversão de voltagem, é deixada realizar a operação de conversão de voltagem e a operação de conversão de voltagem da outra unidade de conversão de voltagem é parada, é selecionada de acordo com a solicitação de energia elétrica pelo dispositivo de carga. Nesse modo de operação, quando a voltagem de saída da unidade de acumulação de energia, correspondente à unidade de conversão de voltagem, que está realizando a operação de conver20 são de voltagem, é mais baixa do que a voltagem de saída da unidade de acumulação de energia correspondente à unidade de conversão de voltagem, cuja operação de conversão de voltagem foi parada, por uma quantidade que excede uma voltagem limite especificada, é feita a mudança entre as unidades de conversão de voltagem que podem realizar a operação de conversão de voltagem. Desse modo, em comparação com uma configuração na qual a mudança entre as unidades de conversão de voltagem é feita diretamente, de acordo com o tamanho das voltagens de saída das unidades de acumulação de energia, uma operação de mudança frequente demais entre as unidades de conversão de voltagem é menos provável. Portanto, pode ser evitado que a voltagem de abastecimento ao dispositivo de carga ou o sistema de controle envolvido com a operação de conversão de voltagem se torne instável.According to the present invention, the mode of operation, in which a voltage conversion unit of the first and second voltage conversion units, included in the plurality of voltage conversion units, is left to perform the voltage conversion operation and the voltage conversion operation of the other voltage conversion unit is stopped, it is selected according to the demand for electricity by the charging device. In this operating mode, when the output voltage of the power storage unit, corresponding to the voltage conversion unit, which is performing the voltage conversion operation, is lower than the output voltage of the power storage unit. energy corresponding to the voltage conversion unit, whose voltage conversion operation has been stopped, by an amount that exceeds a specified threshold voltage, the change is made between the voltage conversion units that can perform the voltage conversion operation. Thus, compared to a configuration in which the change between the voltage conversion units is done directly, according to the size of the output voltages of the energy accumulation units, an operation that changes too frequently between the conversion units voltage is less likely. Therefore, it can be prevented that the supply voltage to the charging device or the control system involved with the voltage conversion operation becomes unstable.
De preferência, a unidade de seleção da unidade de conversão de voltagem seleciona, como seleção inicial no modo de operação, a unidade de conversão de voltagem correspondente à unidade de acumulação de energia de voltagem de saída maior, dentre das respectivas unidades de acumulação de energia correspondentes.Preferably, the voltage conversion unit selection unit selects, as an initial selection in the operating mode, the voltage conversion unit corresponding to the higher output voltage energy storage unit, from among the respective energy storage units. corresponding.
Além disso, a voltagem limite de mudança é decidida, de preferência, de acordo com um valor de estado associado a um grau de flutuação na voltagem de saída da unidade de acumulação de energia.In addition, the change threshold voltage is preferably decided according to a state value associated with a degree of fluctuation in the output voltage of the energy storage unit.
De modo particularmente preferido, a voltagem limite de mudan10 ça é alterada de acordo com uma temperatura, uma resistência interna, um grau de deterioração, ou uma capacidade restante de pelo menos uma das unidades de acumulação de energia, correspondente às respectivas primeira e segunda unidade de conversão de voltagem.Particularly preferably, the limit change voltage is changed according to a temperature, an internal resistance, a degree of deterioration, or a remaining capacity of at least one of the energy accumulation units, corresponding to the respective first and second units. voltage conversion.
De modo particularmente preferido, a voltagem limite de mudan15 ça é alterada de acordo com uma corrente de saída da unidade de acumulação de energia correspondente à unidade de conversão de voltagem, que está realizando a operação de conversão de voltagem.In a particularly preferred manner, the limit change voltage is changed according to an output current from the energy storage unit corresponding to the voltage conversion unit, which is performing the voltage conversion operation.
Além disso, a presente invenção está voltada para um veículo, que inclui o sistema de abastecimento de energia de acordo com a presente invenção, descrito acima, e uma unidade de geração de força motriz gera força motriz por recepção de energia elétrica fornecida pelo sistema de abastecimento de energia.In addition, the present invention is directed to a vehicle, which includes the energy supply system according to the present invention, described above, and a driving force generation unit generates driving force by receiving electrical energy provided by the power system. energy supply.
De acordo com a presente invenção, um sistema de abastecimento de energia pode ser obtido um sistema de abastecimento de energia, que consegue uma estabilidade aperfeiçoada de um modo de operação, deixando que apenas uma unidade de conversão de voltagem de duas unidades de conversão de voltagem, realize uma operação de conversão de voltagem, e um veículo que inclui o mesmo.In accordance with the present invention, an energy supply system can be obtained an energy supply system, which achieves an improved stability of an operating mode, leaving only one voltage conversion unit to two voltage conversion units. , perform a voltage conversion operation, and a vehicle that includes the same.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figura 1 é um diagrama de configuração esquemático, que mostra uma parte substancial de um veículo que inclui um sistema de abastecimento de energia de acordo com uma modalidade da presente invenção.Figure 1 is a schematic configuration diagram, showing a substantial part of a vehicle that includes an energy supply system according to an embodiment of the present invention.
Figura 2 é um diagrama de configuração esquemático de um conversor de acordo com a modalidade da presente invenção.Figure 2 is a schematic configuration diagram of a converter according to the embodiment of the present invention.
Figuras. 3A e 3B são diagramas esquemáticos, que mostram a energia elétrica fornecida e recebida a e de uma unidade de geração de for5 ça motriz em um modo de parada em um lado.Figures. 3A and 3B are schematic diagrams, showing the electrical energy supplied to and received from and from a power generation unit in a one-way stop mode.
Figura 4 é um diagrama de bloco, que mostra uma estrutura de controle em uma unidade de controle de acordo com uma modalidade da presente invenção.Figure 4 is a block diagram showing a control structure in a control unit in accordance with an embodiment of the present invention.
Figura 5 é um diagrama para ilustrar em detalhe uma operação de uma unidade de característica de histerese.Figure 5 is a diagram to illustrate in detail an operation of a hysteresis feature unit.
Figuras. 6A e 6B são diagramas para ilustrar um exemplo de um modo de parar um lado, executado usando a unidade de característica de histerese de acordo com uma modalidade da presente invenção.Figures. 6A and 6B are diagrams to illustrate an example of a way of stopping one side, performed using the hysteresis characteristic unit according to an embodiment of the present invention.
Figura 7 é um diagrama para ilustrar a relação de um grau de flutuação em uma voltagem de saída de uma unidade de acumulação de energia com uma temperatura da unidade de acumulação de energia e uma corrente de saída.Figure 7 is a diagram to illustrate the relationship of a degree of fluctuation in an output voltage of an energy storage unit with an energy storage unit temperature and an output current.
Figura 8 é um diagrama que mostra um mapa exemplificado, no qual uma voltagem limite de mudança é definida em correspondência com a temperatura da unidade de acumulação de energia e a corrente de saída.Figure 8 is a diagram showing an exemplified map, in which a limit change voltage is defined in correspondence with the temperature of the energy accumulation unit and the output current.
Figura 9 é um diagrama para ilustrar a relação de um grau de flutuação em uma voltagem de saída de uma unidade de acumulação de energia com uma resistência interna da unidade de acumulação de energia ou um grau de deterioração da unidade de acumulação de energia.Figure 9 is a diagram to illustrate the relationship of a degree of fluctuation in an output voltage of an energy storage unit to an internal resistance of the energy storage unit or a degree of deterioration of the energy storage unit.
Figura 10 é um diagrama que mostra um mapa exemplificado, no qual uma voltagem limite de mudança é definida em correspondência com a resistência interna da unidade de acumulação de energia ou o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia.Figure 10 is a diagram showing an exemplified map, in which a threshold voltage of change is defined in correspondence with the internal resistance of the energy accumulation unit or the degree of deterioration of the energy accumulation unit.
Figura 11 é um diagrama para ilustrar a relação de um grau de flutuação em uma voltagem de saída de uma unidade de acumulação de energia com uma capacidade restante da unidade de acumulação de energia e um grau de deterioração da unidade de acumulação de energia.Figure 11 is a diagram to illustrate the relationship of a degree of fluctuation in an output voltage of an energy storage unit with a remaining capacity of the energy storage unit and a degree of deterioration of the energy storage unit.
Figura 12 é um diagrama que mostra um mapa exemplificado, no qual uma voltagem limite de mudança é definida em correspondência com a capacidade restante da unidade de acumulação de energia e o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia.Figure 12 is a diagram showing an exemplified map, in which a threshold voltage of change is defined in correspondence with the remaining capacity of the energy accumulation unit and the degree of deterioration of the energy accumulation unit.
Figura 13 é um diagrama de configuração esquemático, que mostra uma parte substancial de um veículo, que inclui um sistema de abastecimento de energia de acordo com uma variação da modalidade da presente invenção.Figure 13 is a schematic configuration diagram showing a substantial part of a vehicle, which includes an energy supply system according to a variation of the embodiment of the present invention.
MELHORES MODOS PARA EXECUTAR A INVENÇÃOBEST WAYS TO PERFORM THE INVENTION
Uma modalidade da presente invenção é descrita em detalhe, com referência aos desenhos. Os elementos iguais ou correspondentes nos desenhos têm designados os mesmos caracteres de referência e, portanto, uma descrição detalhada dos mesmos não é repetida.One embodiment of the present invention is described in detail, with reference to the drawings. The same or corresponding elements in the drawings are designated with the same reference characters and, therefore, a detailed description of them is not repeated.
Figura 1 é um diagrama de configuração esquemático, que mos15 tra uma parte substancial de um veículo 100, que inclui um sistema de abastecimento de energia 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção.Figure 1 is a schematic configuration diagram showing a substantial part of a vehicle 100, which includes an energy supply system 1 according to an embodiment of the present invention.
Com referência à figura 1, na presente modalidade, uma configuração na qual energia elétrica é fornecida e recebida a e de uma unidade de geração de força motriz 3, para gerar força motriz do veículo 100, é ilustrada como exemplo de um dispositivo de carga.With reference to figure 1, in the present embodiment, a configuration in which electrical energy is supplied and received to and from a driving force generation unit 3, to generate driving force of the vehicle 100, is illustrated as an example of a charging device.
O veículo 100 funciona por transmissão às rodas (nãomostradas) força motriz gerada pela unidade de geração de força motriz 3 por recepção da energia elétrica fornecida pelo sistema de abastecimento de energia 1.The vehicle 100 works by transmission to the wheels (not shown) driving force generated by the driving force generation unit 3 by receiving the electrical energy supplied by the energy supply system 1.
Na presente modalidade, é descrito o sistema de abastecimento de energia 1, que inclui duas unidades de acumulação de energia como exemplo de uma pluralidade de unidades de acumulação de energia. O sistema de abastecimento de energia 1 fornece/recebe energia de DC a/da u30 nidade de geração de força motriz 3 através de um bus positivo principalIn the present embodiment, energy supply system 1 is described, which includes two energy storage units as an example of a plurality of energy storage units. Power supply system 1 supplies / receives DC power to / from the driving power generating unit 3 via a main positive bus
MPL e um bus negativo principal MNL.MPL and an MNL main negative bus.
A unidade de geração de força motriz 3 inclui um primeiro inver8 sor INV1, um segundo inversor INV2, um primeiro motor-gerador MG1, e um segundo motor-gerador MG2, e gera força motriz de acordo com instruções de mudança PWM1, PWM2 de uma HV-ECU (Hybrid Vehicle Electronic Contrai Unit [Unidade de Controle Eletrônico de Veículo Híbrido]) 4.The driving power generation unit 3 includes a first INV8 inverter, a second INV2 inverter, a first MG1 motor-generator, and a second MG2 motor-generator, and generates driving power according to change instructions PWM1, PWM2 in one HV-ECU (Hybrid Vehicle Electronic Contrai Unit) 4.
Os inversores INV1, INV2 estão ligados em paralelo ao bus positivo principal MPL e ao bus negativo principal MNL, e fornecem/recebem energia elétrica a/do sistema de abastecimento de energia 1. Isto é, os inversores INV1, INV2 convertem energia de DC recebida através do bus positivo principal MPL e do bus negativo principal MNL em energia de AC e fornecem a energia de AC, em cada caso, aos motores-geradores MG1, MG2. Além disso, os inversores INV1, INV2 podem ser configurados para converter energia de AC gerada por motores-geradores MG1, MG2, por recepção de energia cinética do veículo 100, em energia de DC e devolvem a energia de DC resultante como energia regenerativa ao sistema de abastecimento de energia 1 na frenagem regenerativa ou similar do veículo 100. Por exemplo, os inversores INV1, INV2 são constituídos de um circuito de ponte, que inclui elementos de mudançad e três fases, e geram energia de AC trifásica realizando uma operação de mudança (abertura/fechamento de circuito), em resposta às instruções de mudança PWM1, PWM2 recebidas de HV-ECU 4.The inverters INV1, INV2 are connected in parallel to the main positive bus MPL and to the main negative bus MNL, and supply / receive electricity to / from the power supply system 1. That is, the inverters INV1, INV2 convert received DC energy via the MPL main positive bus and the MNL main negative bus on AC power and supply the AC power in each case to the MG1, MG2 generator motors. In addition, the INV1, INV2 inverters can be configured to convert AC energy generated by motor generators MG1, MG2, by receiving kinetic energy from the vehicle 100, into DC energy and return the resulting DC energy as regenerative energy to the system. power supply 1 in the regenerative or similar braking of vehicle 100. For example, the inverters INV1, INV2 consist of a bridge circuit, which includes switching elements and three phases, and generate three-phase AC power by performing a switching operation (opening / closing circuit), in response to change instructions PWM1, PWM2 received from HV-ECU 4.
Os motores-geradores MG1, MG2 estão configurados para poder gerar força motriz rotacional por recepção de energia de AC fornecida, em cada caso, pelos inversores INV1, INV2, e poder gerar energia de AC por recepção de força motriz rotacional externa. Por exemplo, os motoresgeradores MG1, MG2 são aparelhados por uma máquina rotativa elétrica deThe MG1, MG2 engine generators are configured to be able to generate rotational driving force by receiving AC power supplied, in each case, by the INV1, INV2 inverters, and to be able to generate AC power by receiving external rotational driving force. For example, the MG1, MG2 engine generators are equipped with an electric rotary
AC trifásico, incluindo um rotor com ímãs permanentes embutidos. Os motores-geradores MG1, MG2 estão acoplados a um dispositivo de divisão de energia 6, de modo a transmitir a força motriz gerada a rodas (nãomostradas) por meio de um eixo de acionamento 8.Three-phase AC, including a rotor with built-in permanent magnets. The engine generators MG1, MG2 are coupled to an energy dividing device 6, in order to transmit the driving force generated to wheels (not shown) by means of a drive shaft 8.
Se a unidade de geração de força motriz 3 for aplicada a um ve30 ículo híbrido, os motores-geradores MG1, MG2 também estão acoplados mecanicamente a um motor (não-mostrado) através de um dispositivo de divisão de energia 6 ou eixo de acionamento 8. Depois, HV_ECU 4 executa controle, de modo que é obtida uma relação ótima entre a força motriz gerada pelo motor e a força motriz gerada pelos motores-geradores MG1, MG2. Se a unidade de geração de força motriz 3 for aplicada a esse veículo híbrido, um motor-gerador pode servir exclusivamente como motor, enquanto o outro motor-gerador pode servir exclusivamente como o gerador.If the driving power unit 3 is applied to a hybrid vehicle, the MG1, MG2 engine generators are also mechanically coupled to an engine (not shown) via a power splitting device 6 or drive shaft 8 Then, HV_ECU 4 performs control, so that an optimal relationship is obtained between the driving force generated by the engine and the driving force generated by the MG1, MG2 engine-generators. If the driving power generation unit 3 is applied to that hybrid vehicle, one engine generator may serve exclusively as the engine, while the other engine generator may serve exclusively as the generator.
HC_ECU 4 executa um programa armazenado previamente, de modo a calcular valores de alvo de torque e valores de alvo de velocidade dos motores-geradores MG1, MG2, com base em um sinal transmitido por cada sensor, não-mostrado, um estado de marcha, variação em uma posi10 ção de acelerador, um mapa armazenado ou similar. Depois, HV_ECU 4 gera instruções de mudança PWM1, PWM2 e fornece as mesmas à unidade de geração de força motriz 3, de modo que o torque gerado e a velocidade dos motores-geradores MG1, MG2 atinjam, em cada caso, os valores de alvo de torque e os valores de alvo de velocidade.HC_ECU 4 executes a previously stored program, in order to calculate torque target values and speed target values of the MG1, MG2 generator engines, based on a signal transmitted by each sensor, not shown, a running state, variation in an accelerator position, a stored map or similar. Then, HV_ECU 4 generates change instructions PWM1, PWM2 and supplies them to the power generation unit 3, so that the generated torque and the speed of the MG1, MG2 generator engines reach, in each case, the target values torque and speed target values.
Além disso, HV_ECU 4 obtém forças contra-eletromotivas Vm1,In addition, HV_ECU 4 obtains Vm1 counter-electromotive forces,
Vm2, geradas em respectivos motores-geradores MG1, MG2, com base nos valores de alvo de torque e um valor efetivo de velocidade, detectado por diversos sensores, não-mostrados, e emite solicitações de voltagem Vm1*, Vm2*, decidas com base nas forças contra-eletromotivas Vm1, Vm2, ao sis20 tema de abastecimento de energia 1. Isto é,HV_ECU 4 decide uma voltagem maior do que a força contra-eletromotiva Vm1, Vm2 como solicitação de voltagem Vm1*, Vm2*, de modo que energia elétrica pode ser fornecida pelo sistema de abastecimento de energia 1 ao motor-gerador MG1, MG2.Vm2, generated in the respective MG1, MG2 engine generators, based on the target torque values and an effective speed value, detected by several sensors, not shown, and issues voltage requests Vm1 *, Vm2 *, decided based on in the Vm1, Vm2, counter-electromotive forces to the power supply system 1. That is, HV_ECU 4 decides a higher voltage than the Vm1, Vm2 counter-electromotive force as voltage demand Vm1 *, Vm2 *, so that Electric energy can be supplied by the power supply system 1 to the MG1, MG2 motor generator.
Além disso, HV_ECU calcula a solicitação de energia elétricaIn addition, HV_ECU calculates the electricity demand
P1*, P2*, com base no produto do valor de alvo do torque e o valor de alvo da velocidade ou no produto do valor de torque efetivo e o valor de velocidade efetivo e emite a solicitação de energia elétrica ao sistema de abastecimento de energia 1. Observa-se aqui que trocando o sinal da solicitação de energia elétrica P1*. P2*, HV_ECU 4 transmite um estado de fornecimen30 to/solicitação de energia elétrica na unidade de geração de força motriz 3, tal como consumo de energia (valor positivo) ou regeneração de energia (valor negativo), ao sistema de abastecimento de energia 1.P1 *, P2 *, based on the product of the torque target value and the speed target value or on the product of the effective torque value and the effective speed value and issues the power supply request to the power supply system 1. It is noted here that by changing the sign of the P1 * power request. P2 *, HV_ECU 4 transmits a state of supply / demand of electrical energy in the power generation unit 3, such as energy consumption (positive value) or energy regeneration (negative value), to the energy supply system 1 .
Enquanto isso, o sistema de abastecimento de energia 1 inclui um capacitor de atenuação C, uma unidade de detecção de corrente de abastecimento 16, uma unidade de detecção de voltagem de abastecimentoMeanwhile, the power supply system 1 includes an attenuation capacitor C, a supply current detection unit 16, a supply voltage detection unit
18, um primeiro conversor CONV1, um segundo conversor CONV2, uma primeira unidade de acumulação de energia BAT1, uma segunda unidade de acumulação de energia BAT2, unidades de detecção de corrente de saída 10-1, 10-2, unidades de detecção de voltagem de saída 12-1, 12-2, unidades de detecção de temperatura da unidade de acumulação de energia 14-1, 142 e uma unidade de controle 2.18, a first CONV1 converter, a second CONV2 converter, a first BAT1 energy storage unit, a second BAT2 energy storage unit, output current detection units 10-1, 10-2, voltage detection units output 12-1, 12-2, temperature detection units of the energy storage unit 14-1, 142 and a control unit 2.
O capacitor de atenuação C está conectado entre o bus positivo principal MPL e o bus negativo principal MNL, e reduz um componente de flutuação (componente de AC) contido na energia elétrica fornecida pelo conversor CONV1, CONV2.The attenuation capacitor C is connected between the main positive bus MPL and the main negative bus MNL, and reduces a fluctuation component (AC component) contained in the electrical energy supplied by the CONV1, CONV2 converter.
A unidade de detecção de corrente de abastecimento 16 está inserida representativamente no bus positivo principal MPL em série, detecta uma corrente de abastecimento Ih para a unidade de geração de força motriz 3 e emite o resultado da detecção para a unidade de controle 2.The supply current detection unit 16 is inserted representative in the main positive bus MPL in series, detects a supply current Ih for the driving power generation unit 3 and outputs the detection result to the control unit 2.
A unidade de detecção de voltagem de abastecimento 18 está conectada entre o bus positivo principal MPL e o bus negativo principal MNL, detecta uma voltagem de abastecimento VH para unidade de geração de força motriz 3 e emite o resultado da detecção para a unidade de controle 2.The supply voltage detection unit 18 is connected between the main positive bus MPL and the main negative bus MNL, detects a supply voltage VH for driving power generation unit 3 and outputs the detection result to the control unit 2 .
Os conversores CONV1, CONV2 estão conectados ao bus positivo principal MPL e ao bus negativo principal MNL em paralelo, e realizam uma operação de conversão de voltagem entre as respectivas unidades de acumulação de energia correspondentes BAT1, BAT2 e o bus positivo principal MPL e o bus negativo principal MNL. Mais especificamente, os conversores CONV1, CONV2 intensificam a energia de descarga das unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2 para uma voltagem de alvo e geram abastecimento de energia elétrica. Por exemplo, os conversores CONV1,The CONV1, CONV2 converters are connected to the MPL main positive bus and the MNL main negative bus in parallel, and perform a voltage conversion operation between the corresponding corresponding energy accumulation units BAT1, BAT2 and the MPL main positive bus and the bus main negative MNL. More specifically, the CONV1, CONV2 converters increase the discharge energy from the BAT1, BAT2 energy accumulation units to a target voltage and generate electricity supply. For example, CONV1 converters,
CONV2 estão configurados para incluir um circuito de chopper.CONV2 are configured to include a chopper circuit.
As unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2 estão conectadas em paralelo ao bus positivo principal MPL e ao bus negativo princi11 pal MNL, com os conversores CONV1, CONV2, em cada caso, intercalados.The energy storage units BAT1, BAT2 are connected in parallel to the main positive bus MPL and the main negative bus MNL, with the converters CONV1, CONV2, in each case, interleaved.
Por exemplo, a unidade de acumulação de energia BAT1, BAT2 está executada por uma batería, configurada para ser capaz de carga/descarga, tal como uma batería híbrida de metal de níquel ou uma bateria de lítio-íon, ou por um elemento de acumulação de energia, tal como um capacitor elétrico de camada dupla.For example, the BAT1, BAT2 energy storage unit is powered by a battery, configured to be capable of charging / discharging, such as a nickel metal hybrid battery or a lithium-ion battery, or by an accumulation element of energy, such as a double layer electric capacitor.
As unidades de detecção de corrente de saída 10-1, 10-2 estão inseridas em uma linha de um par de linhas de energia que ligam as unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2, em cada caso, aos conversoresThe output current detection units 10-1, 10-2 are inserted in a line of a pair of power lines that connect the accumulation units BAT1, BAT2, in each case, to the converters
CONV1, CONV2, detectam as correntes de saída Ib1, Ib2, envolvidas, em cada caso, com entrada e saída das unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2, e emitem o resultado da detecção à unidade de controle 2.CONV1, CONV2, detect the output currents Ib1, Ib2, involved, in each case, with input and output of the energy accumulation units BAT1, BAT2, and send the detection result to the control unit 2.
As unidades de detecção de voltagem de saída 12-1, 12-2 estão conectadas entre um par de linhas de energia que ligam as unidades de a15 cumulação de energia BAT1, BAT2, em cada caso, aos conversores CONV1, CONV2, detectam as voltagens de saída Vb1, Vb2, em cada caso, das unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2, e emitem o resultado da detecção à unidade de controle 2.The output voltage detection units 12-1, 12-2 are connected between a pair of power lines that connect the a15 power accumulation units BAT1, BAT2, in each case, to the CONV1, CONV2 converters, detect the voltages output Vb1, Vb2, in each case, from the energy storage units BAT1, BAT2, and transmit the detection result to the control unit 2.
As unidades de detecção de temperatura da unidade de acumu20 lação de energia 14-1, 14-2 estão dispostas na proximidade das células de bateria e similares, que constituem, em cada caso, as unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2, detectam as temperaturas da unidade de acumulação de energia Tb1, Tb2, que representam as temperaturas internas das unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2, e emitem o resultado da detecção à unidade de controle 2. Observa-se que as unidades de detecção de temperatura da unidade de acumulação de energia 14-1, 14-2 podem ser configuradas para emitir um valor representativo, obtido, por exemplo, processamento de média, com base no resultada da detecção por uma pluralidade de elementos de detecção dispostos em correspondência com uma pluralidade de células de batería, que constituem, em cada caso, as unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2.The temperature detection units of the energy accumulation unit 14-1, 14-2 are arranged in close proximity to the battery cells and the like, which in each case constitute the energy accumulation units BAT1, BAT2, detect the temperatures of the energy storage unit Tb1, Tb2, which represent the internal temperatures of the energy storage units BAT1, BAT2, and transmit the detection result to the control unit 2. Note that the temperature detection units of the unit of accumulation of energy 14-1, 14-2 can be configured to emit a representative value, obtained, for example, average processing, based on the result of the detection by a plurality of detection elements arranged in correspondence with a plurality of cells battery, constituting, in each case, the energy accumulation units BAT1, BAT2.
A unidade de controle 2 gera instruções de mudança PWC1,Control unit 2 generates PWC1 change instructions,
PWC2 de acordo com uma estrutura de estrutura, a ser descrita posteriormente, com base na solicitação de voltagem Vm1*, Vm2* e solicitação de energia elétrica P1*, P2*, recebidas de HV_ECU 4, corrente de abastecimen5 to Ih, recebida da unidade de detecção de corrente de abastecimento 16, voltagem de abastecimento Vh, recebida da unidade de detecção de voltagem de abastecimento 18, corrente de saída Ib1, Ib2, recebida da unidade de detecção de corrente de saída 10-1, 10-2, voltagem de saída Vb1, Vb2, recebida da unidade de detecção de voltagem de saída 12-1, 12-2, e tempe10 ratura da unidade de acumulação de energia Tb1, Tb2, recebida da unidade de detecção de temperatura da unidade de acumulação de energia 14-1, 142, e controla a operação de conversão de voltagem do conversor CONV1, CONV2.PWC2 according to a structure structure, to be described later, based on the voltage request Vm1 *, Vm2 * and power request P1 *, P2 *, received from HV_ECU 4, supply current5 to Ih, received from the unit supply current detection unit 16, supply voltage Vh, received from supply voltage detection unit 18, output current Ib1, Ib2, received from output current detection unit 10-1, 10-2, supply voltage output Vb1, Vb2, received from the output voltage detection unit 12-1, 12-2, and temperature from the energy accumulation unit Tb1, Tb2, received from the temperature detection unit of the energy accumulation unit 14- 1, 142, and controls the voltage conversion operation of the CONV1, CONV2 converter.
Particularmente, a unidade de controle 2 executa seletivamente o modo de operação, no qual a operação de conversão de voltagem de um conversor dos conversores CONV2, CONV2 é permitida e a operação de conversão do outro conversor é parada (doravante chamado de modo de parar um lado), de acordo com a solicitação de energia elétrica P1*, P2* da unidade de geração de força motriz 3. Isto é, se o valor total das solicitações de energia elétrica P1*, P2* da unidade de geração de força motriz 3 for menor do que a energia de carga/descarga admissível da unidade de acumulação de energia BAT1, BAT2, a unidade de controle 2 pára a operação de conversão de voltagem e um conversor e, desse modo, diminui a perda de conversão de energia.In particular, the control unit 2 selectively executes the operating mode, in which the voltage conversion operation of one converter of the CONV2, CONV2 converters is allowed and the conversion operation of the other converter is stopped (hereinafter called the stop mode one side), according to the power demand P1 *, P2 * of the power generation unit 3. That is, if the total value of the power requests P1 *, P2 * of the power generation unit 3 is less than the allowable charge / discharge energy of the BAT1, BAT2 energy accumulation unit, control unit 2 stops the voltage conversion operation and a converter and thereby decreases the loss of energy conversion.
Especificamente, a unidade de controle 2 seleciona, como seleção inicial no modo de parar um lado, o conversor correspondente à unidade de acumulação de energia maior na voltagem de saída das unidades de acumulação de energia BAT1 e BAT2, e permite que o conversor realize a operação de conversão de voltagem, a fim de suprimir a geração de corrente cíclica desnecessária entre as unidades de acumulação de energia e para evitar uma deterioração anormal ou perda desnecessária da unidade de acumulação de energia. Em outras palavras, se a voltagem de saída da uni13 dade de acumulação de energia ligada ao conversor, cuja operação de conversão de voltagem foi parada, for maior do que a voltagem de saída da outra unidade de acumulação de energia, é produzida uma corrente cíclica desnecessária, que corre de volta através do conversor, cuja operação de conversão de voltagem foi parada.Specifically, control unit 2 selects, as an initial selection in the one-way stop mode, the converter corresponding to the largest energy storage unit at the output voltage of the energy storage units BAT1 and BAT2, and allows the converter to perform the voltage conversion operation in order to suppress the generation of unnecessary cyclic current between the energy accumulation units and to prevent abnormal deterioration or unnecessary loss of the energy accumulation unit. In other words, if the output voltage of the energy storage unit connected to the converter, whose voltage conversion operation has been stopped, is higher than the output voltage of the other energy storage unit, a cyclic current is produced unnecessary, running back through the converter, whose voltage conversion operation has been stopped.
Além disso, a unidade de controle 2 muda entre os conversores que devem realizar a operação de conversão de voltagem, quando a voltagem de saída da unidade de acumulação de energia, correspondente ao conversor que está realizando a operação de conversão de voltagem, é mais baixa do que a voltagem de saída da unidade de acumulação de energia, correspondente ao conversor, cuja operação de conversão de voltagem foi parada, por uma quantidade que excede a voltagem limite especificada. Isto é, a unidade de controle 2 tem uma característica de histerese definida por uma voltagem limite de mudança, com relação à determinação de mudar entre conversores no modo de parar um lado.In addition, the control unit 2 changes between the converters that must perform the voltage conversion operation, when the output voltage of the energy accumulation unit, corresponding to the converter that is performing the voltage conversion operation, is lower than the output voltage of the power storage unit, corresponding to the converter, whose voltage conversion operation has been stopped, by an amount that exceeds the specified threshold voltage. That is, the control unit 2 has a hysteresis characteristic defined by a limit change voltage, with respect to the determination to switch between converters in the one-stop mode.
A voltagem limite de mudança é decidida de acordo com um valor de estado, associado a um grau de flutuação na voltagem de saída da unidade de acumulação de energia. Tal como será descrito posteriormente, a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb1, Tb2, a corrente de saída Ib1, Ib2, uma resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT1, BAT2, uma capacidade restante (SOC: State of Charge Estado da Carga) da unidade de acumulação de energia BAT1, BAT2, e similares são usados como um valor de estado, que decide essa voltagem limite de mudança.The limit change voltage is decided according to a state value, associated with a degree of fluctuation in the output voltage of the energy storage unit. As will be described later, the temperature of the energy storage unit Tb1, Tb2, the output current Ib1, Ib2, an internal resistance of the energy storage unit BAT1, BAT2, a remaining capacity (SOC: State of Charge Load) of the battery accumulation unit BAT1, BAT2, and the like are used as a state value, which decides this change threshold voltage.
Além disso, uma primeira voltagem limite de mudança, usada para determinação da mudança do conversor CONV1 para o CONV2 e uma segunda voltagem limite de mudança, usada para determinação de mudança do conversor CONV2 para o CONV1, pode ser estabelecida como a voltagem limite de mudança descrita acima, independentemente uma da outra.In addition, a first change limit voltage, used to determine the change from the CONV1 converter to CONV2 and a second change limit voltage, used to determine the change from the CONV2 converter to CONV1, can be established as the change limit voltage. described above, independently of each other.
Aqui, tal como descrito acima, para que uma corrente de descarga da unidade de acumulação de energia corra de volta através do conversor, cuja operação de conversão de voltagem foi parada, a voltagem de descarga da unidade de acumulação de energia precisa ser mais alta do que a voltagem de saída de outra unidade de acumulação de energia por uma quantidade que excede uma voltagem especificada. Portanto, embora a configuração seja tal que a característica de histerese se apresenta, uma cor5 rente cíclica desvantajosa é praticamente improvável.Here, as described above, for a discharge current from the energy storage unit to flow back through the converter, whose voltage conversion operation has been stopped, the discharge voltage from the energy storage unit must be higher than than the output voltage of another energy storage unit by an amount that exceeds a specified voltage. Therefore, although the configuration is such that the hysteresis characteristic is present, a disadvantageous cyclical current is practically unlikely.
Na modalidade da presente invenção, a unidade de geração de força motriz 3 correspondente ao dispositivo de carga, bus positivo principal MPL e bus negativo principal MNL corresponde à linha de energia, e os conversores CONV1, CONV2 correspondente à pluralidade de unidades de conversão de voltagem. Além disso, a unidade de controle 2 correspondente à unidade de seleção de modo de operação e à unidade de seleção da unidade de conversão de voltagem.In the embodiment of the present invention, the driving force generation unit 3 corresponding to the load device, the main positive bus MPL and the main negative bus MNL corresponds to the power line, and the CONV1, CONV2 converters corresponding to the plurality of voltage conversion units . In addition, the control unit 2 corresponding to the operating mode selection unit and the voltage conversion unit selection unit.
A figura 2 é um diagrama de configuração esquemático dos conversores CONV1, CONV2 de acordo com a modalidade da presente inven15 ção.Figure 2 is a schematic configuration diagram of the CONV1, CONV2 converters according to the embodiment of the present invention.
Com referência à figura 2, o conversor CONV1 está constituído de um circuito de chopper 40A e um capacitor de atenuação C1.With reference to figure 2, the CONV1 converter consists of a 40A chopper circuit and an attenuation capacitor C1.
O circuito de chopper 40A é capaz de abastecimento bidirecional de energia elétrica.The 40A chopper circuit is capable of bidirectional supply of electrical energy.
Especificamente, em resposta à instrução de mudança PWC1 da unidade de controle 2 (figura 1), o circuito de chopper 40A é capaz de intensificar a energia elétrica descarregada da unidade de acumulação de energia BAT1 para fornecer a energia resultante à unidade de geração de força motriz 3 (figura 1), enquanto o circuito de chopper 40A é capaz de compensar a energia regenerativa recebida da unidade de geração de força motriz 3, para fornecer a energia resultante à unidade de acumulação de energia BAT1. Além disso, o circuito de chopper 40A inclui um bus positivo LN1A, um bus negativo LN1C, uma linha LN1B, transistores Q1A, Q1B, representando um elemento de mudança, diodos D1A, D1B, e um indutor L1.Specifically, in response to the PWC1 change instruction from control unit 2 (figure 1), the 40A chopper circuit is capable of intensifying the electrical energy discharged from the BAT1 energy storage unit to supply the resulting energy to the power generation unit motor 3 (figure 1), while the chopper circuit 40A is able to compensate for the regenerative energy received from the power generation unit 3, to supply the resulting energy to the BAT1 energy accumulation unit. In addition, the chopper circuit 40A includes a positive bus LN1A, a negative bus LN1C, a line LN1B, transistors Q1A, Q1B, representing a switching element, diodes D1A, D1B, and an inductor L1.
O bus positivo LN1A tem uma extremidade ligada a um coletor do transistor Q1A e a outra extremidade ligada ao bus positivo principal MPL. Além disso, o bus negativo LN1C tem uma extremidade ligada a um lado negativo da unidade de acumulação de energia BAT 1 e a outra extremidade ligada ao bus negativo principal MNL.The positive bus LN1A has one end connected to a collector of transistor Q1A and the other end connected to the main positive bus MPL. In addition, the LN1C negative bus has one end connected to the negative side of the BAT 1 energy storage unit and the other end connected to the main negative MNL bus.
Os transistores Q1A, Q1B estão ligados em série entre o bus positivo LN1A e o bus negativo LN1C. O transistor Q1A tem o coletor ligado ao bus positivo LN1A e o transistor Q1B tem um emissor ligado ao bus negativo LN1C. Além disso, os diodos D1A, D1B, que permitem o fluxo de corrente do lado do emissor para o lado do coletor, estão ligados, em cada caso, entre os coletores e os emissores dos transistores Q1 A, Q1B.Transistors Q1A, Q1B are connected in series between the positive bus LN1A and the negative bus LN1C. The transistor Q1A has the collector connected to the positive bus LN1A and the transistor Q1B has an emitter connected to the negative bus LN1C. In addition, diodes D1A, D1B, which allow current to flow from the emitter side to the collector side, are connected, in each case, between the collectors and the emitters of the transistors Q1 A, Q1B.
A linha LN1B tem uma extremidade ligada ao lado positivo da 10 unidade de acumulação de energia BAT1 e a outra extremidade ligada ao indutor L1.The LN1B line has one end connected to the positive side of the BAT1 energy storage unit and the other end connected to the L1 inductor.
O capacitor de atenuação C1 está ligado entre a linha LN1B e o bus negativo LN1C e reduz o componente de AC contido na voltagem de DC sobre a linha LN1B e bus negativo LN1C.The attenuation capacitor C1 is connected between the LN1B line and the LN1C negative bus and reduces the AC component contained in the DC voltage over the LN1B line and the LN1C negative bus.
A operação de conversão de voltagem do conversor CONV1 é descrita abaixo. Na operação de intensificação, a unidade de controle 2 (figura 1) mantém o transistor Q1A em um estado de LIGADO, e liga/desliga o transistor Q1B em uma relação de serviço especificada. Durante o período de LIGADO do transistor Q1B, uma corrente de descarga corre da unidade de acumulação de energia BAT1 para o bus positivo principal MPL, sequencialmente através da linha LN1B, indutor L1, transistor Q1A e bus positivo LN1A. Ao mesmo tempo, uma corrente de bomba corre da unidade de acumulação de energia BAT1, sequencialmente através da linha LN1B, indutor L1, transistor Q1B e bus negativo LN1C. O indutor L1 acumula energia ele25 tromagnética por meio da corrente de bomba. Sucessivamente, quando o transistor Q1B faz a transição do estado de LIGADO para o estado de DESLIGADO, o indutor L1 sobrepõe a energia eletromagnética cumulada sobre a corrente de descarga. Consequentemente, a voltagem média da energia de DC fornecida pelo conversor CONV1 ao bus positivo principal MPL e bus negativo principal MNL é intensificado pro uma voltagem correspondente à energia eletromagnética acumulada no indutor L1 de acordo com a relação de serviço.The voltage conversion operation of the CONV1 converter is described below. In the step-up operation, control unit 2 (figure 1) keeps transistor Q1A in an ON state, and turns transistor Q1B on / off at a specified service rate. During the ON period of transistor Q1B, a discharge current flows from the battery accumulation unit BAT1 to the main positive bus MPL, sequentially through the line LN1B, inductor L1, transistor Q1A and positive bus LN1A. At the same time, a pump current flows from the BAT1 energy storage unit, sequentially through the LN1B line, L1 inductor, Q1B transistor and LN1C negative bus. The L1 inductor accumulates electromagnetic energy through the pump current. Then, when the transistor Q1B transitions from the ON state to the OFF state, the L1 inductor overlaps the cumulative electromagnetic energy on the discharge current. Consequently, the average voltage of the DC power supplied by the CONV1 converter to the MPL main positive bus and MNL main negative bus is increased to a voltage corresponding to the electromagnetic energy accumulated in the L1 inductor according to the service relationship.
Como o conversor CONV2 também está configurado e opera da mesma maneira como o conversor CONV1, descrito acima, uma descrição detalhada não é repetida.As the CONV2 converter is also configured and operates in the same way as the CONV1 converter, described above, a detailed description is not repeated.
(Modo de Parar um Lado)(One Side Stop Mode)
As Figuras. 3A e 3B são diagramas esquemáticos, que mostram a energia elétrica fornecida e recebida à e da unidade de geração de força motriz 3 no modo de parar um lado.The figures. 3A and 3B are schematic diagrams, showing the electrical energy supplied and received to and from the driving power generation unit 3 in the one-stop mode.
A figura 3A mostra um exemplo, no qual o conversor CONV1 é selecionado para realizar a operação de conversão de energia.Figure 3A shows an example, in which the CONV1 converter is selected to perform the energy conversion operation.
A figura 3A mostra um exemplo, no qual o conversor CONV2 é selecionado para realizar a operação de conversão de energia.Figure 3A shows an example, in which the CONV2 converter is selected to perform the energy conversion operation.
Com referência à figura 3A, se a voltagem de saída Vb1 da unidade de acumulação de energia BAT1 for maior do que a voltagem de saída Vb2 da unidade de acumulação de energia BAT2 imediatamente depois da transição para o modo de parar um lado, o conversor CONV1 realiza a operação de conversão de voltagem e a operação de conversão de voltagem dedo conversor CONV2 é parada. Depois, a unidade de geração de força motriz 3 é fornecida com energia de descarga Pa da unidade de armazenamento de energia BAT1 através do conversor CONV1.Referring to figure 3A, if the output voltage Vb1 of the BAT1 power storage unit is greater than the output voltage Vb2 of the BAT2 power storage unit immediately after the transition to the one-stop mode, the CONV1 converter performs the voltage conversion operation and the voltage conversion operation of the CONV2 converter is stopped. Then, the driving power generation unit 3 is supplied with Pa discharge energy from the BAT1 energy storage unit via the CONV1 converter.
Por outro lado, com referência à figura 3B, se a voltagem de saída Vb2 da unidade de acumulação de energia BAT2 for maior do que a voltagem de saída Vb1 da unidade de acumulação de energia BAT1, imediatamente depois da transição para o modo de parar um lado, o conversor CONV2 realiza a operação de conversão de voltagem e a operação de con25 versão de voltagem do conversor CONV1 é parada. Depois, a unidade de geração de força motriz 3 é abastecida com energia de descarga Pb da unidade de acumulação de energia BAT2 através do conversor CONV2.On the other hand, with reference to figure 3B, if the output voltage Vb2 of the energy storage unit BAT2 is greater than the output voltage Vb1 of the energy storage unit BAT1, immediately after the transition to stop mode a On the other hand, the CONV2 converter performs the voltage conversion operation and the voltage conversion operation of the CONV1 converter is stopped. Then, the driving power generation unit 3 is supplied with discharge energy Pb from the energy storage unit BAT2 via the CONV2 converter.
Tal como descrito acima, no modo de parar um lado, quando a operação de conversão de voltagem de um dos dois conversores CONV1,As described above, in the one-stop mode, when the voltage conversion operation of one of the two CONV1 converters,
CONV2 é parada, a perda de mudança (perda de conversão de energia) nos circuitos de chopper 40A, 40B (FIGURA 2) ou similares pode ser diminuída. (Estrutura de Controle)CONV2 is stopped, the loss of change (loss of energy conversion) in the chopper circuits 40A, 40B (FIGURE 2) or similar can be reduced. (Control Structure)
Figura 4 é um diagrama de bloco, que mostra uma estrutura de controle na unidade de controle 2 de acordo com a modalidade da presente invenção.Figure 4 is a block diagram showing a control structure in the control unit 2 according to the embodiment of the present invention.
Com referência à figura 4, a estrutura de controle de acordo com a modalidade da presente invenção gera instruções de mudança PWC1A, PWC2A para controlar a operação de conversão de voltagem (operação de intensificação) nos conversores CONV1, CONV2. A estrutura de controle de acordo com a modalidade da presente invenção inclui um valor de alvo/unidade de decisão de modo 50, unidades de subtração 54a, 54b, 58a, 58b, unidades de integral proporcional (Pl) 56a, 56b, unidades de seleção 60a, 60b, e unidades de modulação (MOD) 62A, 62B.With reference to figure 4, the control structure according to the modality of the present invention generates change instructions PWC1A, PWC2A to control the voltage conversion operation (intensification operation) in the CONV1, CONV2 converters. The control structure according to the modality of the present invention includes a target value / decision unit of mode 50, subtraction units 54a, 54b, 58a, 58b, proportional integral units (Pl) 56a, 56b, selection units 60a, 60b, and modulation units (MOD) 62A, 62B.
A unidade de subtração 54a e a unidade de integral proporcional 56a configuram um componente de controle de realimentação para o conversor CONV1 e geram uma saída de controle, de modo que a voltagem de abastecimento Vh sobre o bus positivo principal MPL e o bus negativo principal MNL corresponde a uma voltagem de alvo Vh*. Além disso, a unidade de subtração 58a configura um componente de controle de alimentação de avanço para o conversor CONV1, compensa uma saída de controle fornecida pela unidade de integral proporcional 56a, e gera uma instrução de serviço #Ton1A (valor provisório).The subtraction unit 54a and the proportional integral unit 56a configure a feedback control component for the CONV1 converter and generate a control output, so that the supply voltage Vh over the MPL main positive bus and the MNL main negative bus corresponds to a target voltage Vh *. In addition, the subtraction unit 58a configures an advance supply control component for the CONV1 converter, compensates for a control output provided by the proportional integral unit 56a, and generates a service instruction # Ton1A (provisional value).
A unidade de seleção 60a recebe a instrução de serviço #Ton1A (valor provisório) e um valor O, e emite qualquer um dos mesmos à unidade de modulação 62a, como instrução de serviço Ton1A, em resposta à instrução de seleção SEL1.The selection unit 60a receives the service instruction # Ton1A (provisional value) and an O value, and issues any of them to the modulation unit 62a, as service instruction Ton1A, in response to the selection instruction SEL1.
A unidade de modulação 62a gera instrução de mudança PWC1A, com base na comparação de uma onda portadora gerada pela unidade de oscilação, não-mostrada, com a instrução de serviço Ton1A, e fornece a mesma ao conversor CONV1. Portanto, quando a instrução de serviço #Ton1A (valor provisório) é emitida da unidade de seleção 60a como instrução de serviço Ton1A, o conversor CONV1 executa a operação de conversão de voltagem. Por outro lado, quando o valor 0 é emitido da unidade de seleção 60a, a operação de conversão de voltagem do conversor CONV1 é parada.The modulation unit 62a generates a PWC1A change instruction, based on the comparison of a carrier wave generated by the oscillation unit, not shown, with the Ton1A service instruction, and supplies the same to the CONV1 converter. Therefore, when service instruction # Ton1A (provisional value) is issued from selection unit 60a as service instruction Ton1A, the CONV1 converter performs the voltage conversion operation. On the other hand, when the value 0 is issued from the selection unit 60a, the voltage conversion operation of the CONV1 converter is stopped.
De modo similar, a unidade de subtração 54b e a unidade de integral proporcional 56b configuram um componente de controle de realimentação para o conversor CONV2 e geram uma saída de controle, de modo que a voltagem de abastecimento Vh sobre o bus positivo principal MPL e o bus negativo principal MNL corresponde a uma voltagem de alvo Vh*. Além disso, a unidade de subtração 58b configura um componente de controle de alimentação de avanço para o conversor CONV2, compensa uma saída de controle fornecida pela unidade de integral proporcional 56b, e gera uma instrução de serviço #Ton2A (valor provisório).Similarly, the subtraction unit 54b and the proportional integral unit 56b configure a feedback control component for the CONV2 converter and generate a control output, so that the supply voltage Vh over the main positive bus MPL and the main negative bus MNL corresponds to a target voltage Vh *. In addition, the subtraction unit 58b configures an advance feed control component for the CONV2 converter, compensates for a control output provided by the proportional integral unit 56b, and generates a service instruction # Ton2A (provisional value).
A unidade de seleção 60b recebe a instrução de serviço #Ton2A (valor provisório) e um valor 0, e emite qualquer um dos mesmos à unidade de modulação 62b como instrução de serviço Ton2A, em resposta à instrução de seleção SEL2.The selection unit 60b receives the service instruction # Ton2A (provisional value) and a value 0, and sends any of them to the modulation unit 62b as service instruction Ton2A, in response to the selection instruction SEL2.
A unidade de modulação 62b gera a instrução de mudança PWC2A, com base na comparação de uma onda portadora gerada pela unidade de oscilação, não-mostrada, com a instrução de serviço Ton2A, e fornece a mesma ao conversor CONV2. Portanto, quando a instrução de serviço #Ton2A (valor provisório) é emitida da unidade de seleção 60b como instrução de serviço Ton2A, o conversor CONV2 executa a operação de conversão de voltagem. Por outro lado, quando o valor 0 é emitido da unidade de seleção 60b, a operação de conversão de voltagem do conversor CONV2 é parada.Modulation unit 62b generates the change instruction PWC2A, based on the comparison of a carrier wave generated by the oscillation unit, not shown, with the Ton2A service instruction, and supplies it to the CONV2 converter. Therefore, when service instruction # Ton2A (provisional value) is issued from selection unit 60b as service instruction Ton2A, the CONV2 converter performs the voltage conversion operation. On the other hand, when the value 0 is issued from the selection unit 60b, the voltage conversion operation of the CONV2 converter is stopped.
Observa-se que as unidades de integral proporcional 56a, 56b estão configuradas, em cada caso, para incluir pelo menos um elemento proporcional (P) e um elemento integral (I), e emitem uma saída de controle de acordo com o desvio entre a voltagem de alvo Vh* e fornecem voltagem Vh, com base no ganho e constante de tempo especificados.It is observed that the proportional integral units 56a, 56b are configured, in each case, to include at least one proportional element (P) and an integral element (I), and emit a control output according to the deviation between the target voltage Vh * and provide voltage Vh, based on the specified gain and time constant.
A unidade de valor de alvo/decisão de modo 50 decide a voltagem de alvo Vh* de acordo com a solicitação de voltagem Vm1*, Vm2* recebida do HV_ECU 4 e emite a mesma à unidade de subtração 54a, 54b. Além disso, a unidade de valor de alvo/decisão de modo 50 inclui a unidade de determinação de modo de parar um lado 51 e uma unidade de característica de histerese 52.The target value / decision unit of mode 50 decides the target voltage Vh * according to the voltage request Vm1 *, Vm2 * received from HV_ECU 4 and sends it to the subtraction unit 54a, 54b. In addition, the mode target / decision value unit 50 includes the stop mode determination unit one side 51 and a hysteresis characteristic unit 52.
A unidade de determinação de modo de parar um lado 51 determina se o modo de parar um lado deve ou não ser selecionado, baseado na solicitação de energia elétrica P1*m, P2* da unidade de geração de força motriz 3. Quando a unidade de determinação de modo de parar um lado 51 determina que o modo de parar um lado deve ser selecionado, a unidade de determinação de modo de parar um lado 51 emite esse sinal à unidade de característica de histerese 52.The one-way stop determination unit 51 determines whether or not the one-way stop mode is selected, based on the power demand P1 * m, P2 * of the driving power unit 3. When the drive determining one side stop mode 51 determines that one side stop mode should be selected, the one side stop determining unit 51 sends this signal to the hysteresis characteristic unit 52.
Quando a unidade de característica de histerese 52 recebe o sinal que indica a seleção do modo de parar um lado da unidade de determinação de modo de parar um lado 51, a unidade de característica de histerese 52 seleciona, como seleção inicial, o conversor correspondente à unidade de acumulação de energia maior na voltagem de saída. Depois, a unidade característica de histerese 52 emite apenas um de SEL1, SEL2, correspondente ao conversor selecionado.When the hysteresis characteristic unit 52 receives the signal indicating the selection of the mode to stop one side of the determination unit of the mode of stopping one side 51, the hysteresis characteristic unit 52 selects, as initial selection, the converter corresponding to the higher energy storage unit at the output voltage. Then, the hysteresis characteristic unit 52 emits only one of SEL1, SEL2, corresponding to the selected converter.
Além disso, a unidade de característica de histerese 52 muda entre as instruções de seleção SEL1, SEL2, de acordo com a característica de histerese definida pela voltagem limite de mudança especificada. Isto é, a unidade de característica de histerese 52 muda entre as instruções de seleção SEL1, SEL2, em um momento quando uma diferença de voltagem entre voltagem de saída Vb1 e voltagem de saída Vb2 é igual a ou maior do que a voltagem limite de mudança. Além disso, a unidade de característica de histerese 52 decide a voltagem limite de mudança de acordo com o valor de estado da unidade de acumulação de energia BAT1, BAT2, associado ao grau de flutuação na voltagem de saída Vb1, Vb2.In addition, the hysteresis characteristic unit 52 changes between the SEL1, SEL2 selection instructions, according to the hysteresis characteristic defined by the specified shift limit voltage. That is, the hysteresis characteristic unit 52 changes between the SEL1, SEL2 selection instructions, at a time when a voltage difference between output voltage Vb1 and output voltage Vb2 is equal to or greater than the change limit voltage . In addition, the hysteresis characteristic unit 52 decides the limit change voltage according to the state value of the energy accumulation unit BAT1, BAT2, associated with the degree of fluctuation in the output voltage Vb1, Vb2.
(Característica de Histerese)(Hysteresis characteristic)
Figura 5 é um diagrama para ilustrar em detalhe uma operação da unidade de característica de histerese 52.Figure 5 is a diagram to illustrate in detail an operation of the hysteresis characteristic unit 52.
Com referência à figura 5, a unidade de característica de histerese 52 muda entre as emissões de instruções SEL1, SEL2, de acordo com a diferença de voltagem entre voltagem de saída Vb1 e voltagem de saídaReferring to figure 5, the hysteresis characteristic unit 52 changes between the SEL1, SEL2 instruction emissions, according to the voltage difference between output voltage Vb1 and output voltage
Vb2. Especificamente, a unidade de característica de histerese 52 muda entre as emissões de instruções de seleção SEL1, SEL2 de acordo características de estado ST1 e ST2, na dependência de um estado (história) de seleção presente. Isto é, se a instrução de seleção SEL1 tiver sido selecionada, a unidade de característica de histerese 52 faz a determinação de mudar de acordo com a característica de estado ST2.Vb2. Specifically, the hysteresis characteristic unit 52 changes between the SEL1, SEL2 selection instruction emissions according to ST1 and ST2 state characteristics, depending on a present selection state (history). That is, if the SEL1 selection instruction has been selected, the hysteresis characteristic unit 52 makes the determination to change according to the ST2 status characteristic.
Portanto, mesmo quando a voltagem de saída Vb1 da unidade de acumulação de energia BAT1 é ligeiramente mais baixa do que a voltagem de saída Vb2 da unidade de acumulação de energia BAT2, a unidade de característica de histerese 52 mantém a seleção das instruções de seleção SEL1. Se a voltagem de saída Vb1 for mais baixa do que a voltagem de saída Vb2 por uma quantidade que excede uma primeira voltagem limite de mudança Vth1, a unidade de característica de histerese 52 muda da instrução de seleção SEL 1 para a instrução de seleção SEL 2 e emite a instrução resultante (característica de transição TR12).Therefore, even when the output voltage Vb1 of the BAT1 power storage unit is slightly lower than the output voltage Vb2 of the BAT2 power storage unit, the hysteresis feature unit 52 maintains the selection of SEL1 selection instructions. . If the output voltage Vb1 is lower than the output voltage Vb2 by an amount that exceeds a first change threshold voltage Vth1, the hysteresis characteristic unit 52 changes from the SEL 1 selection instruction to the SEL 2 selection instruction. and issues the resulting instruction (transition characteristic TR12).
De modo similar, mesmo quando a voltagem de saída Vb2 da unidade de acumulação de energia BAT2 é ligeiramente mais baixa do que a voltagem de saída Vb1 da unidade de acumulação de energia BAT1, a unidade de característica de histerese 52 mantém a seleção das instruções de seleção SEL2. Se a voltagem de saída Vb2 for mais baixa do que a voltagem de saída Vb1 por uma quantidade que excede uma primeira voltagem limite de mudança Vth2, a unidade de característica de histerese 52 muda da instrução de seleção SEL 2 para a instrução de seleção SEL 1 e emite a instrução resultante (característica de transição TR21).Similarly, even when the output voltage Vb2 of the BAT2 power storage unit is slightly lower than the output voltage Vb1 of the BAT1 power storage unit, the hysteresis characteristic unit 52 maintains the selection of SEL2 selection. If the output voltage Vb2 is lower than the output voltage Vb1 by an amount that exceeds a first change threshold voltage Vth2, the hysteresis characteristic unit 52 changes from the SEL 2 selection instruction to the SEL 1 selection instruction. and issues the resulting instruction (transition characteristic TR21).
De acordo com a unidade de característica de histerese 52 descrita acima, enquanto a flutuação na diferença de voltagem entre a voltagem de saída Vb1 e a voltagem de saída Vb2 estiver dentro de um âmbito da voltagem limite de mudança Vth1 no lado (-) à voltagem limite de mudança Vth2 no lado (+), não é feita a mudança entre as instruções de seleção SEL1 e SEL2, mas a instrução de seleção selecionada no momento (isto é, a seleção do conversor que deve realizar a operação de conversão de voltagem) é mantida.According to the hysteresis characteristic unit 52 described above, as long as the fluctuation in the voltage difference between the output voltage Vb1 and the output voltage Vb2 is within the range of the change limit voltage Vth1 on the (-) side to the voltage change limit Vth2 on the (+) side, the change between the SEL1 and SEL2 selection instructions is not made, but the currently selected selection instruction (that is, the selection of the converter that must perform the voltage conversion operation) is maintained.
As figuras. 6A a 6C são diagramas para ilustrar um exemplo do modo de parar um lado, executado usando a unidade de característica de histerese 52 de acordo com a modalidade da presente invenção.The figures. 6A to 6C are diagrams to illustrate an example of the way to stop one side, performed using the hysteresis characteristic unit 52 according to the embodiment of the present invention.
A figura 6A mostra a alteração sobre o tempo da diferença de voltagem entre voltagem de saída Vb1 e voltagem de saída Vb2.Figure 6A shows the change in time of the voltage difference between output voltage Vb1 and output voltage Vb2.
A figura 6B mostra a alteração sobre o tempo da instrução de seleção de acordo com uma modalidade da técnica relacionada.Figure 6B shows the change in the time of the selection instruction according to a modality of the related technique.
A figura 6C mostra a alteração sobre o tempo da instrução de seleção emitida pela unidade de característica de histerese 52 de acordo coma modalidade da presente invenção.Figure 6C shows the change in time of the selection instruction issued by the hysteresis characteristic unit 52 according to the embodiment of the present invention.
Com referência, por exemplo, à alteração sobre o tempo da diferença de voltagem entre a voltagem de saída Vb1 e a voltagem de saída Vb2 (Vb1-Vb2), tal como mostrado na figura 6A, os tempos em que a diferença entre voltagem de saída Vb1 e voltagem de saída Vb2 cruza zero são os tempos tm1 a tm8.With reference, for example, to the change in time of the voltage difference between the output voltage Vb1 and the output voltage Vb2 (Vb1-Vb2), as shown in figure 6A, the times when the difference between output voltage Vb1 and output voltage Vb2 crosses zero are times tm1 to tm8.
Com referência à figura 6B, de acordo com uma modalidade da técnica relacionada, uma instrução de seleção de saída é mudada em cada um dos tempos tm1 a tm8, mostrados na figura 6A. Consequentemente, a instrução de seleção é mudada oito vezes no total, durante o período do tempo tm1 a tm8. Particularmente, pode ser visto que a instrução de seleção é mudada freqüentemente durante um período do tempo tm3 a tm8.With reference to figure 6B, according to a related technique modality, an output selection instruction is changed at each time tm1 to tm8, shown in figure 6A. Consequently, the selection instruction is changed eight times in total, during the time period tm1 to tm8. In particular, it can be seen that the selection instruction is changed frequently over a period of time tm3 to tm8.
Com referência à figura 6C, a unidade de característica de histerese 52 de acordo com a primeira modalidade da presente invenção faz mudança entre as instruções de seleção de acordo com as características de histerese definidas pelas voltagens limite de mudança Vth1 e Vth2. Consequentemente, no tempo tm1, quando a diferença de voltagem entre voltagem de saída Vb1 e voltagem de saída Vb2 cruza zero, não é feita a mudança da instrução de seleção SEL1 para SEL2. Depois, a mudança da instrução de seleção SEL1 para a instrução de seleção SEL2 não é feita até o tempo tm1#, quando a diferença de voltagem entre a voltagem de saída Vb1 e a voltagem de saída Vb2 atinge a voltagem limite de mudança Vth1.With reference to figure 6C, the hysteresis characteristic unit 52 according to the first embodiment of the present invention changes between the selection instructions according to the hysteresis characteristics defined by the change limit voltages Vth1 and Vth2. Consequently, at time tm1, when the voltage difference between output voltage Vb1 and output voltage Vb2 crosses zero, the selection instruction SEL1 is not changed to SEL2. Then, the change from the SEL1 selection instruction to the SEL2 selection instruction is not made until time tm1 #, when the voltage difference between the output voltage Vb1 and the output voltage Vb2 reaches the change limit voltage Vth1.
De modo similar, a mudança da instrução de seleção SEL2 para a instrução de seleção SEL1 é feita no tempo tm2#, quando a diferença de voltagem entre a voltagem de saída Vb1 e a voltagem de saída Vb2 atinge a voltagem limite de mudança Vth2.Similarly, the change from the SEL2 selection instruction to the SEL1 selection instruction is made at time tm2 #, when the voltage difference between the output voltage Vb1 and the output voltage Vb2 reaches the change limit voltage Vth2.
Além disso, durante o período do tempo tm3 a tm8, como a dife5 rença de voltagem de saída Vb1 e voltagem de saída Vb2 flutua apenas dentro de um âmbito de voltagem limite de mudança Vth1 a Vth2, a mudança entre as instruções de seleção não é feita, mas a instrução de seleçãoIn addition, during the time period tm3 to tm8, as the difference in output voltage Vb1 and output voltage Vb2 only fluctuates within a changing voltage range range Vth1 to Vth2, the change between selection instructions is not made, but the selection statement
SEL1 ainda é emitida.SEL1 is still issued.
Desse modo, de acordo com a unidade de característica de his10 terese 52 de acordo com a primeira modalidade da presente invenção, mudança freqüente entre as instruções de seleção pode ser suprimida. Portanto, no modo de parar um lado, a voltagem de abastecimento para a unidade de geração de força motriz 3 e a operação de conversão de voltagem no conversor CONV1, CONV2 podem ser estabilizadas.Thus, according to the his10 terese characteristic unit 52 according to the first embodiment of the present invention, frequent change between selection instructions can be suppressed. Therefore, in the one-stop mode, the supply voltage to the driving power unit 3 and the voltage conversion operation on the CONV1, CONV2 converter can be stabilized.
(Decisão da Voltagem Limite de Mudança)(Change Limit Voltage Decision)
Alterações sobre o tempo na diferença de voltagem entre a voltagem de saída Vb1 e a voltagem de saída Vb2, tal como mostrado na figura 6A, são grandemente afetas pelo grau de flutuação na voltagem de saída Vb1, Vb2 da unidade de acumulação de energia BAT1, BAT2. Isto é, se o grau de flutuação na voltagem de saída Vb1, Vb2 for grande, a diferença entre a voltagem de saída Vb1 e a voltagem de saída Vb2 também flutua em grande medida. Portanto, se o grau de flutuação na voltagem de saída Vb1, Vb2 for grande, é desejável suprimir a freqüência na mudança entre os conversores que devem realizar a operação de conversão de energia, aumen25 tando a voltagem limite de mudança Vth1, Vth2.Changes over time in the voltage difference between the output voltage Vb1 and the output voltage Vb2, as shown in figure 6A, are greatly affected by the degree of fluctuation in the output voltage Vb1, Vb2 of the BAT1 energy storage unit, BAT2. That is, if the degree of fluctuation in the output voltage Vb1, Vb2 is large, the difference between the output voltage Vb1 and the output voltage Vb2 also fluctuates to a large extent. Therefore, if the degree of fluctuation in the output voltage Vb1, Vb2 is large, it is desirable to suppress the change frequency between the converters that are to perform the energy conversion operation, increasing the change limit voltage Vth1, Vth2.
Aqui, a unidade de característica de histerese 52 de acordo com a modalidade da presente invenção decide a voltagem limite de mudança Vth1, Vth2 de acordo com o valor de estado associado ao grau de flutuação na voltagem de saída Vb1, Vb2 da unidade de acumulação de energiaHere, the hysteresis characteristic unit 52 according to the modality of the present invention decides the limit change voltage Vth1, Vth2 according to the state value associated with the degree of fluctuation in the output voltage Vb1, Vb2 of the accumulation unit of energy
BAT1, BAt2. A unidade de característica de histerese 52 usa a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb1, Tb2, a corrente de saída Ib1,BAT1, BAt2. The hysteresis characteristic unit 52 uses the temperature of the energy storage unit Tb1, Tb2, the output current Ib1,
Ib2, a resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT1,Ib2, the internal resistance of the BAT1 energy storage unit,
ΒΑΤ2, um grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT1, BAT2, SOC da capacidade restante da unidade de acumulação de energia BAT1, BAT2, e similar, como o valor de estado que decide essa voltagem limite de mudança Vth1, Vth2. Cada valor de estado é descrito abaixo em detalhe.ΒΑΤ2, a degree of deterioration of the energy accumulation unit BAT1, BAT2, SOC of the remaining capacity of the energy accumulation unit BAT1, BAT2, and similar, as the state value that decides this change threshold voltage Vth1, Vth2. Each status value is described below in detail.
Na descrição abaixo, as unidades de acumulação de energias BAT1, BAT2, as temperaturas da unidade de acumulação de energia Tb1, Tb2, as correntes de saída Ib1, Ib2, as voltagens de saída Vb1, Vb2 e as voltagens limite de mudança Vth1, Vth2, também designados coletivamente, simplesmente, em cada caso, como unidade de acumulação de energia , temperatura da unidade de acumulação de energia Tb, corrente de saída lb, voltagem de saída e voltagem limite de mudança Vth.In the description below, the energy storage units BAT1, BAT2, the temperatures of the energy storage unit Tb1, Tb2, the output currents Ib1, Ib2, the output voltages Vb1, Vb2 and the change limit voltages Vth1, Vth2 , also collectively designated, simply, in each case, as energy storage unit, energy storage unit temperature Tb, output current lb, output voltage and change threshold voltage Vth.
(Relação entre Temperatura da Unidade de Acumulação de Energia e Corrente de Saída).(Relationship between Energy Accumulation Unit Temperature and Output Current).
A figura 7 é um diagrama para ilustrar a relação e um grau de flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT com a temperatura da unidade de acumulação de energia TB e a corrente de saída lb.Figure 7 is a diagram to illustrate the relationship and degree of fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy storage unit with the temperature of the TB energy storage unit and the output current lb.
Com referência à figura 7, em um exemplo, no qual a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb é presumida como T1 e T2 (T1<T2), são mostradas duas características de Ib-Vb, que mostram a variação na voltagem de saída Vb em relação à corrente de saída lb.With reference to figure 7, in an example, in which the temperature of the energy storage unit Tb is assumed to be T1 and T2 (T1 <T2), two characteristics of Ib-Vb are shown, which show the variation in the output voltage Vb in relation to the output current lb.
Nessas características de Ib-Vb, é feita a comparação da flutuação de voltagem em dois pontos Pt1 (Tb=T2) e Pt2 (Tb=T1), onde a corrente de saída atinge 11. No ponto Pt1, a flutuação na voltagem de saída Vb em relação à flutuação de corrente Δ1 da corrente de saída lb correspondente à flutuação de voltagem AC2.In these Ib-Vb characteristics, the voltage fluctuation is compared at two points Pt1 (Tb = T2) and Pt2 (Tb = T1), where the output current reaches 11. At point Pt1, the fluctuation in the output voltage Vb in relation to the current fluctuation Δ1 of the output current lb corresponding to the voltage fluctuation AC2.
Aqui, quando a flutuação de voltagem AV2>flutuação de voltagem AV1, a relação de (flutuação de voltagem AV2/flutuação de corrente Al)>(flutuação de voltagem AV1/flutuação de corrente ΔΙ) é satisfeita. Isto é, indica que se a corrente de saída lb da unidade de acumulação de energia BAT flutuar com flutuação na energia elétrica fornecida e recebida para e da unidade de geração de força motriz 3 (figura 1), o grau de flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT é maior, enquanto a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb é mais baixa.Here, when voltage fluctuation AV2> voltage fluctuation AV1, the ratio of (voltage fluctuation AV2 / current fluctuation Al)> (voltage fluctuation AV1 / current fluctuation ΔΙ) is satisfied. That is, it indicates that if the output current lb from the BAT energy accumulation unit fluctuates with fluctuation in the electrical energy supplied and received to and from the driving power generation unit 3 (figure 1), the degree of fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy storage unit is higher, while the temperature of the energy storage unit Tb is lower.
Além disso, na característica de Ib-Vb, quando a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb=T2, é feita a comparação da flutuação de voltagem em dois pontos Pt1 e Pt3, onde a corrente Ib atinge 11 e I2. No ponto Pt1, a flutuação na voltagem de saída Vb, em relação à flutuação de corrente ΔΙ da corrente de saída Ib, corresponde à flutuação de voltagemFurthermore, in the characteristic of Ib-Vb, when the temperature of the energy storage unit Tb = T2, the voltage fluctuation in two points Pt1 and Pt3 is compared, where the current Ib reaches 11 and I2. At point Pt1, the fluctuation in the output voltage Vb, in relation to the current fluctuation ΔΙ of the output current Ib, corresponds to the voltage fluctuation
AV1. Por outro lado, no ponto Pt3, a flutuação na voltagem de saída Vb, em relação à mesma flutuação de corrente ΔΙ, corresponde à flutuação de voltagem AV3.AV1. On the other hand, at point Pt3, the fluctuation in the output voltage Vb, in relation to the same current fluctuation ΔΙ, corresponds to the voltage fluctuation AV3.
Aqui, quando a flutuação de voltagem AV3>flutuação de voltagem AV1, a relação de (flutuação de voltagem AV3/flutuação de correnteHere, when the AV3 voltage fluctuation> AV1 voltage fluctuation, the ratio of (AV3 voltage fluctuation / current fluctuation)
Al)>(flutuação de voltagem AV1/flutuação de corrente ΔΙ) é satisfeita. Isto é, indica que se a corrente de saída Ib da unidade de acumulação de energia BAT flutuar com flutuação na energia elétrica fornecida e recebida para e da unidade de geração de força motriz 3 (figura 1), o grau de flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT é maior, en20 quanto o valor absoluto da corrente de saída Ib da unidade de acumulação de energia BAT é maior.Al)> (voltage fluctuation AV1 / current fluctuation ΔΙ) is satisfied. That is, it indicates that if the output current Ib of the BAT energy accumulation unit fluctuates with fluctuation in the electrical energy supplied and received to and from the driving power generation unit 3 (figure 1), the degree of fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy storage unit is greater, en20 when the absolute value of the output current Ib of the BAT energy storage unit is greater.
Com base nas características tais como descritas acima, a unidade de característica de histerese 52 (figura 4) armazena previamente, por exemplo, um mapa, no qual a voltagem limite de mudança Vth1 é definida em correspondência com a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb e corrente de saída Ib. Depois, a unidade de característica de histerese 52 altera a voltagem limite de mudança Vth de acordo com a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb e/ou a corrente de saída Ib de pelo menos uma das unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2.Based on the characteristics as described above, the hysteresis characteristic unit 52 (figure 4) previously stores, for example, a map, in which the limit change voltage Vth1 is defined in correspondence with the temperature of the energy storage unit Tb and output current Ib. Then, the hysteresis characteristic unit 52 changes the limit change voltage Vth according to the temperature of the energy accumulation unit Tb and / or the output current Ib of at least one of the units of accumulation of energy BAT1, BAT2.
Figura 8 é um diagrama que mostra um mapa exemplificado, no qual a voltagem limite Vth é definida em correspondência com a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb e a corrente de saída Ib.Figure 8 is a diagram showing an exemplified map, in which the limit voltage Vth is defined in correspondence with the temperature of the energy accumulation unit Tb and the output current Ib.
Com referência à figura 8, a voltagem limite de mudança Vth é ajustada para um valor maior, enquanto a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb é mais baixa e/ou a corrente de saída Ib é maior. (Relação com Resistência Interna da Unidade de Acumulação de Energia e Grau de Deterioração da Unidade de Acumulação de Energia).With reference to figure 8, the limit change voltage Vth is set to a higher value, while the temperature of the energy storage unit Tb is lower and / or the output current Ib is higher. (Relationship with Internal Resistance of the Energy Accumulation Unit and Degree of Deterioration of the Energy Accumulation Unit).
A figura 9 é um diagrama para ilustrar a relação de um grau de flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT com uma resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT ou um grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT.Figure 9 is a diagram to illustrate the relationship of a degree of fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy accumulation unit to an internal resistance of the BAT energy accumulation unit or a degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit. .
Com referência à figura 9, a unidade de acumulação de energia BAT tem uma resistência interna, que se origina de uma ação de polarização ou similar. A redução em uma voltagem interna, causada pela corrente de saída Ib que corre através da resistência interna, resulta na redução da voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT. Essa redução na voltagem interna é proporcional ao produto da resistência interna e corrente de saída Ib. Portanto, quando a resistência interna ou corrente de saída Ib é maior, o grau de flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT é maior.With reference to figure 9, the BAT energy accumulation unit has an internal resistance, which originates from a polarization action or similar. The reduction in an internal voltage, caused by the output current Ib flowing through the internal resistor, results in a reduction in the output voltage Vb of the BAT energy accumulation unit. This reduction in internal voltage is proportional to the product of the internal resistance and output current Ib. Therefore, when the internal resistance or output current Ib is greater, the degree of fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy accumulation unit is greater. .
Além disso, a resistência interna tende a aumentar, dependendo do grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT. Por exemplo, presumindo que a unidade de acumulação de energia BAT, que tinha uma resistência interna ra antes da deterioração, se deteriore e a resistência interna da mesma aumente para ra2, a redução na voltagem interna também se torna maior. Portanto, o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT está associada com o tamanho da resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT, isto é, o grau de flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT.In addition, the internal resistance tends to increase, depending on the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit. For example, assuming that the BAT energy storage unit, which had an internal resistance ra before deterioration, deteriorates and its internal resistance increases to ra2, the reduction in internal voltage also becomes greater. Therefore, the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit is associated with the size of the internal resistance of the BAT energy accumulation unit, that is, the degree of fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy accumulation unit.
Portanto, de um ponto de vista de estabilização adicional do modo de parar um lado, é desejável tornar a voltagem limite de mudança Vth maior do que a resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT ou o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT é maior.Therefore, from the point of view of further stabilization of the way of stopping one side, it is desirable to make the change threshold voltage Vth higher than the internal resistance of the BAT energy accumulation unit or the degree of deterioration of the energy accumulation unit. BAT is bigger.
Com base nas características, tais como descritas acima, a unidade de característica de histerese 52 (figura 4) armazena previamente, por exemplo, um mapa no qual a voltagem limite de mudança Vth é definida em correspondência com a resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT ou com o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT. Depois, a unidade de característica de histerese 52 muda a voltagem limite de mudança Vth de acordo com a resistência interna ou com o grau de deterioração de pelo menos uma das unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2.Based on the characteristics, as described above, the hysteresis characteristic unit 52 (figure 4) previously stores, for example, a map in which the limit change voltage Vth is defined in correspondence with the internal resistance of the accumulation unit of BAT energy or the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit. Then, the hysteresis characteristic unit 52 changes the change threshold voltage Vth according to the internal resistance or the degree of deterioration of at least one of the energy accumulation units BAT1, BAT2.
A figura 10 é um diagrama que mostra um mapa exemplificado, no qual a voltagem limite de mudança Vth é definida em correspondência com a resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT ou com o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT.Figure 10 is a diagram showing an exemplified map, in which the change threshold voltage Vth is defined in correspondence with the internal resistance of the BAT energy accumulation unit or with the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit.
Com referência à figura 10, quando a resistência interna da uni15 dade de acumulação de energia BAT ou o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT é maior, a voltagem limite de mudança Vth é decidida em um valor maior. Além disso, quando a temperatura da unidade de acumulação de energia Tb é mais baixa, a voltagem limite de mudança Vth é decidida em um valor maior.With reference to figure 10, when the internal resistance of the BAT energy accumulation unit or the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit is higher, the limit change voltage Vth is decided at a higher value. In addition, when the temperature of the energy storage unit Tb is lower, the change threshold voltage Vth is decided at a higher value.
Diversos meios bem-conhecidos podem ser usados como método para medir uma resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT. Por exemplo, a resistência interna pode ser medida traçando a voltagem de saída Vb e a corrente de saída Ib da unidade de acumulação de energia BAT e encontrando a inclinação obtida como variação na voltagem de saída Vb relativa à corrente de saída Ib.Several well-known means can be used as a method to measure an internal resistance of the BAT energy accumulation unit. For example, the internal resistance can be measured by plotting the output voltage Vb and the output current Ib of the BAT energy accumulation unit and finding the slope obtained as a variation in the output voltage Vb relative to the output current Ib.
Além disso, diversos meios bem-conhecidos podem ser usados como método para medir o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT. Por exemplo, o grau de deterioração (uma percentagem de diminuição na capacidade carga total) pode ser medido com base na capa30 cidade de carga total estimada, com base em uma quantidade de cargas (energia elétrica), necessária para a voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT, para obter a variação de voltagem especifica27 da.In addition, several well-known means can be used as a method to measure the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit. For example, the degree of deterioration (a percentage of decrease in total load capacity) can be measured based on the estimated total load capacity30, based on the amount of loads (electricity) required for the output voltage Vb of the BAT energy accumulation unit to obtain the specified voltage variation27.
(Relação com Capacidade Restante da Unidade de Acumulação de Energia e Grau de Deterioração da Unidade de Acumulação de Energia)(Relation to Remaining Capacity of the Energy Accumulation Unit and Degree of Deterioration of the Energy Accumulation Unit)
A figura 11 é um diagrama para ilustrar a relação de um grau de 5 flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT com a capacidade restante SOC da unidade de acumulação de energiaFigure 11 is a diagram to illustrate the relationship of a 5 degree fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy accumulation unit to the remaining SOC capacity of the energy accumulation unit.
BAT e um grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT.BAT and a degree of deterioration of the BAT energy storage unit.
Com referência à figura 11, são mostradas duas características de SOC-Vb, que definem a relação da voltagem de saída Vb com a capaci10 dade estante SOC, antes e depois da deterioração da unidade de acumulação de energia BAT.With reference to figure 11, two characteristics of SOC-Vb are shown, which define the relationship of the output voltage Vb with the SOC rack capacity, before and after the deterioration of the BAT energy accumulation unit.
Na característica de SOC-Vb (antes da deterioração), é feita a comparação da flutuação em dois pontos Pt4 e P5, onde a capacidade restante SOC chega a SOC1 e SOC2. No ponto Pt4, a flutuação na voltagem de saída Vb, relativa à flutuação da capacidade restante ASOC na capacidade restante SOC corresponde à flutuação de voltagem ÁV4. Por outro lado, no ponto Pt5, a flutuação na voltagem de saída Vb, relativa à mesma flutuação de capacidade restante ASOC corresponde à flutuação de voltagem AV5.In the characteristic of SOC-Vb (before deterioration), the fluctuation is compared at two points Pt4 and P5, where the remaining SOC capacity reaches SOC1 and SOC2. At point Pt4, the fluctuation in the output voltage Vb, relative to the fluctuation of the remaining capacity ASOC in the remaining capacity SOC corresponds to the fluctuation of voltage ÁV4. On the other hand, at point Pt5, the fluctuation in the output voltage Vb, relative to the same fluctuation in the remaining capacity ASOC corresponds to the voltage fluctuation AV5.
Aqui, quando a flutuação de voltagem AV4>flutuação de voltagem AV5, a relação de (flutuação de voltagem AV4/ capacidade restante ASOC)<(flutuação de voltagem AV5/ capacidade restante ASOC) é satisfeita. Isto é, indica que se a capacidade restante SOC da unidade de acumulação de energia BAT for baixada sobre o tempo com abastecimento de energia elétrica à unidade de geração de força motriz 3 (figura 1), o grau de flutuação na voltagem de saída Vb é maior do que o valor absoluto de capacidade restante ASOC é menor.Here, when the AV4 voltage fluctuation> AV5 voltage fluctuation, the ratio of (AV4 voltage fluctuation / remaining capacity ASOC) <(AV5 voltage fluctuation / remaining capacity ASOC) is satisfied. That is, it indicates that if the remaining SOC capacity of the BAT energy accumulation unit is lowered over time with electricity supply to the driving power generation unit 3 (figure 1), the degree of fluctuation in the output voltage Vb is greater than the absolute value of remaining ASOC capacity is less.
Além disso, quando o valor absoluto de capacidade restanteIn addition, when the absolute value of remaining capacity
SOC da unidade de acumulação de energia BAT também está próximo da capacidade de carga total, o grau de flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT é maior.BAT battery accumulation unit SOC is also close to full load capacity, the degree of fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy accumulation unit is higher.
Portanto, do ponto de vista de estabilização adicional do modo de parar um lado, é desejável mudar a voltagem limite de mudança Vth de acordo com o valor absoluto da capacidade restante SOC.Therefore, from the point of view of further stabilization of the one-way stop mode, it is desirable to change the change threshold voltage Vth according to the absolute value of the remaining SOC capacity.
Além disso, na característica de SOC-Vb (antes da deterioração) e na característica SOC-Vb (depois da deterioração), é feita a compa5 ração da flutuação de voltagem em dois pontos Pt4 e P6, onde a capacidade restante SOC atinge SOC1. No ponto Pt4, a flutuação na voltagem de saída Vb, relativa à flutuação de capacidade restante ASOC, na capacidade restante SOC corresponde à flutuação de voltagem AV4. Por outro lado, no ponto Pt6, a flutuação na saída de voltagem Vb, relativa à flutuação de ca10 pacidade restante ASOC de capacidade restante SOC, corresponde à flutuação de voltagem ÁV6.In addition, in the SOC-Vb characteristic (before deterioration) and in the SOC-Vb characteristic (after deterioration), the voltage fluctuation at two points Pt4 and P6 is compared, where the remaining SOC capacity reaches SOC1. At point Pt4, the fluctuation in output voltage Vb, relative to the fluctuation in remaining capacity ASOC, in the remaining capacity SOC corresponds to fluctuation in voltage AV4. On the other hand, at point Pt6, the fluctuation in voltage output Vb, relative to the fluctuation of remaining capacity ASOC of remaining capacity SOC, corresponds to the fluctuation of voltage Á6.
Aqui, quando a flutuação de voltagem ÁV6>flutuação de voltagem AV4, a relação de (flutuação de voltagem AV6/ capacidade restante ASOC)>(flutuação de voltagem AV4/ capacidade restante ASOC) é satisfeita.Here, when the AV6 voltage fluctuation> AV4 voltage fluctuation, the ratio of (AV6 voltage fluctuation / remaining capacity ASOC)> (AV4 voltage fluctuation / remaining capacity ASOC) is satisfied.
Isto é, indica que se a corrente de saída Ib da unidade de acumulação de energia BAT flutuar com a flutuação de energia elétrica fornecida a e recebida da unidade de geração de força motriz 3 (figura 1), o grau de flutuação na voltagem de saída Vb da unidade de acumulação de energia BAT é maior, do que o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT é maior.That is, it indicates that if the output current Ib of the BAT energy accumulation unit fluctuates with the fluctuation of electrical energy supplied to and received from the driving power generation unit 3 (figure 1), the degree of fluctuation in the output voltage Vb of the BAT energy storage unit is greater, than the deterioration degree of the BAT energy storage unit is greater.
Portanto, do ponto de vista de estabilização adicional do modo de parar um lado, é desejável tornar a voltagem limite de mudança Vth maior do que o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT é maior.Therefore, from the point of view of further stabilization of the one-way stop mode, it is desirable to make the change threshold voltage Vth greater than the deterioration degree of the BAT energy accumulation unit is greater.
Com base nas características tais como descritas acima, a unidade de característica de histerese 52 (figura 4) armazena previamente, por exemplo, um mapa, no qual a voltagem limite de mudança Vth é definida em correspondência com a capacidade restante SOC da unidade de acumulação de energia BAT e o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT. Depois, a unidade de característica de histerese 52 altera a voltagem limite de mudança Vth de acordo com a capacidade restante SOC e o grau de deterioração de pelo menos uma das unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2.Based on the characteristics as described above, the hysteresis characteristic unit 52 (figure 4) previously stores, for example, a map, in which the change threshold voltage Vth is defined in correspondence with the remaining SOC capacity of the accumulation unit of BAT energy and the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit. Then, the hysteresis characteristic unit 52 changes the change threshold voltage Vth according to the remaining SOC capacity and the degree of deterioration of at least one of the BAT1, BAT2 energy accumulation units.
Figura 12 é um diagrama que mostra um mapa exemplificado, no qual a voltagem limite Vth é definida em correspondência com a capacidade restante SOC da unidade de acumulação de energia BAT e o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT.Figure 12 is a diagram showing an exemplified map, in which the threshold voltage Vth is defined in correspondence with the remaining SOC capacity of the BAT energy accumulation unit and the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit.
Com referência à figura 12, quando a capacidade restante da unidade de acumulação de energia BAT está próxima a um valor médio, a voltagem limite de mudança Vth é decidida em um valor menor. Além disso, quando o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT é maior, a voltagem limite de mudança Vth é decida em um valor maior.With reference to figure 12, when the remaining capacity of the BAT energy accumulation unit is close to an average value, the change threshold voltage Vth is decided at a lower value. In addition, when the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit is greater, the change threshold voltage Vth is decided by a higher value.
Aqui, podem ser usados diversos meios bem-conhecidos como método para medir a capacidade estante SOC da unidade de acumulação de energia BAT. Por exemplo, SOC pode ser detectada sucessivamente, adicionando SOC provisória, calculada com base na voltagem de saída Vb gerada quando a unidade de acumulação de energia BAT está em um estado de circuito aberto (valor de voltagem de circuito aberto), à SOC corrigida, calculada com base em um total de corrente de saída lb.Here, several well-known means can be used as a method to measure the SOC racking capacity of the BAT energy storage unit. For example, SOC can be detected successively by adding provisional SOC, calculated based on the output voltage Vb generated when the BAT power accumulation unit is in an open circuit state (open circuit voltage value), to the corrected SOC, calculated based on total output current lb.
Na descrição acima, para fins de conveniência de ilustração, foi ilustrada a relação do grau de flutuação na voltagem de saída Vb com três casos de combinação de temperatura de unidade de acumulação de energia e corrente de saída lb, combinação da resistência interna da unidade de acumulação de energia BAT e o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT,e combinação da capacidade restante SOC da unidade de acumulação de energia BAT e o grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT, mas, a presente invenção não está limitada a isso. Isto é, a voltagem limite de mudança Vth pode ser decidida com base em qualquer um valor de estado ou em uma pluralidade de quaisquer valores de estado, de valores de estado tais como temperatura da unidade de acumulação de energia Tb, corrente de saída lb, resistência interna da uni30 dade de acumulação de energia BAT, grau de deterioração da unidade de acumulação de energia BAT, e capacidade restante SOC da unidade de acumulação de energia BAT.In the description above, for the sake of illustration, the relationship between the degree of fluctuation in the output voltage Vb was illustrated with three cases of combination of the energy accumulation unit temperature and output current lb, combination of the internal resistance of the BAT energy accumulation and the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit, and combination of the remaining SOC capacity of the BAT energy accumulation unit and the degree of deterioration of the BAT energy accumulation unit, but, the present invention is not limited to that. That is, the change threshold voltage Vth can be decided on the basis of either a state value or a plurality of any state values, state values such as temperature of the energy accumulation unit Tb, output current lb, internal resistance of the BAT energy storage unit, degree of deterioration of the BAT energy storage unit, and remaining SOC capacity of the BAT energy storage unit.
Além disso, as voltagens limite de mudança Vth1 e Vth2, usadas determinação de mudança de conversor CONV1 para o conversor CONV2, pode ser decidida apenas com base no valor de estado da unidade de acumulação de energia BAT1, enquanto o valor limite de mudança Vth2 pode ser decidia com base apenas no valor de estado da unidade de acumulação de energia BAT2.In addition, the change threshold voltages Vth1 and Vth2, used to determine the change from converter CONV1 to converter CONV2, can be decided only based on the state value of the energy accumulation unit BAT1, while the change limit value Vth2 can be decided based only on the state value of the BAT2 energy storage unit.
Além disso, as voltagens limite de mudança Vth1 e Vth2 podem ser decididas multiplicando o valor provisório da voltagem limite de mudança decidida com base no valor de estado da unidade de acumulação de energia BAT1, e o valor provisório da voltagem limite de mudança, decidida com base no valor de estado da unidade de acumulação de energia BAT2, em cada caso, pelos coeficientes de peso especificados e realizando a adição. Isto é, as voltagens limite de mudança Vth1 e Vth2 podem ser decididas dependendo dos valores de estado, em cada caso, das unidades de acumulação de energia BAT1 e BAT2.In addition, the change limit voltages Vth1 and Vth2 can be decided by multiplying the provisional value of the change limit voltage decided based on the state value of the BAT1 power accumulation unit, and the provisional value of the change limit voltage, decided with based on the state value of the BAT2 energy storage unit, in each case, by the specified weight coefficients and performing the addition. That is, the change limit voltages Vth1 and Vth2 can be decided depending on the state values, in each case, of the energy accumulation units BAT1 and BAT2.
De acordo com a modalidade da presente invenção, o modo de parar um lado, no qual um conversor dos dois conversores é deixado realizar a operação de conversão de voltagem e a operação de conversão de voltagem do outro conversor é parada, é selecionado de acordo com a solicitação de energia elétrica pela unidade de geração de força motriz. Nesse modo de parar um lado, quando a voltagem de saída da unidade de acumulação de energia, correspondente ao conversor que está realizando a operação de conversão de voltagem, é mais baixa do que a voltagem de saída da unidade de acumulação de energia, correspondente ao conversor cuja operação de conversão de voltagem foi parada, por uma quantidade que excede uma voltagem limite especificada, é feita a mudança entre os conversores que poderão realizar a operação de conversão de voltagem. Desse modo, em comparação com a configuração, na qual a mudança entre os conversores é feita diretamente de acordo com o tamanho da voltagem de saída da unidade de acumulação de energia, é menos provável uma operação de mudança freqüente demais entre os conversores. Portanto, a voltagem de abastecimento para o dispositivo de carga ou o sistema de controle envolvido com a operação de conversão de voltagem, pode ser impedida de tornar-se instável, e a estabilidade no modo de parar um lado pode ser aperfeiçoada.According to the embodiment of the present invention, the mode of stopping one side, in which a converter of the two converters is allowed to perform the voltage conversion operation and the voltage conversion operation of the other converter is stopped, is selected according to the request for electric energy by the driving force generation unit. In this one-way stop mode, when the output voltage of the energy storage unit, corresponding to the converter performing the voltage conversion operation, is lower than the output voltage of the energy storage unit, corresponding to the converter whose voltage conversion operation has been stopped, by an amount that exceeds a specified threshold voltage, the switch is made between the converters that can perform the voltage conversion operation. Thus, in comparison with the configuration, in which the switching between the converters is done directly according to the size of the output voltage of the energy storage unit, a switching operation that is too frequent between the converters is less likely. Therefore, the supply voltage to the charging device or the control system involved with the voltage conversion operation, can be prevented from becoming unstable, and the stability in the one-way stop can be improved.
Além disso, de acordo com a modalidade da presente invenção, a voltagem limite de mudança, usada para determinação de mudança entre os conversores, é decida em associação com o grau de flutuação na voltagem de saída na unidade de acumulação de energia BAT. Desse modo, podem ser evitadas as circunstâncias, nas quais a mudança entre os conversores é feita freqüentemente demais, ou circunstâncias, nas quais não é feita a mudança entre os conversores, dependendo do grau de flutuação na voltagem de saída da unidade de acumulação de energia. Portanto, a decisão de mudar entre os conversores para realizar a operação de conversão de energia pode ser otimizada.In addition, according to the embodiment of the present invention, the limit change voltage, used to determine change between the converters, is decided in association with the degree of fluctuation in the output voltage in the BAT energy accumulation unit. In this way, circumstances, in which switching between converters is made too frequently, or circumstances, in which switching between converters, depending on the degree of fluctuation in the output voltage of the energy storage unit, can be avoided. . Therefore, the decision to switch between converters to perform the energy conversion operation can be optimized.
(Variação)(Variation)
A presente invenção também é aplicável a um sistema de abastecimento de energia com três ou mais unidades de acumulação de energia, além do sistema de abastecimento de energia com duas unidades de acumulação de energia, descritas acima.The present invention is also applicable to an energy supply system with three or more energy accumulation units, in addition to the energy supply system with two energy accumulation units, described above.
A figura 13 é um diagrama de configuração esquemático, que mostra uma parte substancial de um veículo 100#, que inclui um sistema de abastecimento de energia 1# de acordo com uma variação da modalidade da presente invenção.Figure 13 is a schematic configuration diagram showing a substantial part of a 100 # vehicle, which includes a 1 # power supply system according to a variation of the embodiment of the present invention.
Com referência à figura 13, como o veículo 100# inclui um sistema de abastecimento de energia 1#, disposto em em vez do sistema de abastecimento de energia 1 no veículo 100, mostrado na figura 1, uma descrição detalhada da unidade de geração de força motriz 3 não é repetida. Na variação da modalidade da presente invenção, é descrito o sistema de abastecimento de energia 1#, que inclui N unidades de acumulação de energia.With reference to figure 13, as the vehicle 100 # includes a power supply system 1 #, arranged instead of the power supply system 1 in the vehicle 100, shown in figure 1, a detailed description of the power generation unit motive 3 is not repeated. In the variation of the modality of the present invention, the 1 # energy supply system, which includes N energy accumulation units, is described.
O sistema de abastecimento de energia 1# inclui os conversores CONV1 a CONVN, unidades de acumulação de energia BAT1 a BATN, unidades de detecção de corrente de saída 10-1 a 10-N, unidades de detecção de corrente de saída 12-1 a 12-N, e unidades de detecção de temperatura de unidade de acumulação de energia 14-1 a 14-N, dispostas em vez dos conversores CONV1, CONV2, unidades de acumulação de energia BAT1, BAT2, unidades de detecção de corrente de saída 10-1, 10-2, unidades de detecção de corrente de saída 12-1, 12-2, e unidades de detecção de temperatura de unidade de acumulação de energia 14-1, 14-2, e inclui, ainda, uma unidade de controle 2#, disposta em vez da unidade de controle 2 no sistema de abastecimento de energia 1, mostrado na figura 1.The 1 # power supply system includes the CONV1 to CONVN converters, BAT1 to BATN energy accumulation units, output current detection units 10-1 to 10-N, output current detection units 12-1 to 12-N, and energy accumulation unit temperature detection units 14-1 to 14-N, arranged instead of converters CONV1, CONV2, energy accumulation units BAT1, BAT2, output current detection units 10 -1, 10-2, output current detection units 12-1, 12-2, and energy accumulation unit temperature detection units 14-1, 14-2, and also includes a control 2 #, arranged instead of control unit 2 in the power supply system 1, shown in figure 1.
Os conversores CONV1 a CONVN estão ligados em paralelo ao bus positivo principal MPL e ao bus negativo principal MNL, e realizam a operação de conversão de voltagem entre as respectivas unidades de acumu10 Iação de energia correspondentes BAT1 a BATN e o bus positivo principal MPL e o bus negativo principal MNL.The CONV1 to CONVN converters are connected in parallel to the main positive bus MPL and to the main negative bus MNL, and carry out the voltage conversion operation between the respective energy accumulation units corresponding to BAT1 to BATN and the main positive bus MPL and the MNL main negative bus.
As unidades de acumulação de energia BAT 1 a BATN estão ligadas em paralelo ao bus positivo principal MPL e ao bus negativo principal MNL, com os conversores CONV1 a CONVN, em cada caso, intercalados.The energy storage units BAT 1 to BATN are connected in parallel to the main positive bus MPL and to the main negative bus MNL, with converters CONV1 to CONVN, in each case, interspersed.
As unidades de detecção de corrente de saída 10-1 a 10-N, as unidades de detecção de voltagem de saída 12-1 a 12-N, e as unidades de detecção de temperatura da unidade de acumulação de energia 14-1 a 14-N estão dispostas em correspondência, em cada caso, com as unidades de acumulação de energia BAT1 a BATN.The output current detection units 10-1 to 10-N, the output voltage detection units 12-1 to 12-N, and the temperature detection units of the energy accumulation unit 14-1 to 14 -N are arranged in correspondence, in each case, with the energy storage units BAT1 to BATN.
A unidade de controle 2# está configurada para poder executar o modo de parar um lado com relação a dois conversores específicos (por exemplo, CONV1 e CONV2) dos conversores CONV1 a CONVN. Isto é, quando a solicitação de energia elétrica da unidade de geração de força motriz 3 é reduzida por uma quantidade comparável à energia de car25 ga/descarga admissível da unidade de acumulação de energia BAT1 ou BAT2, a unidade de controle 2# pára a operação de conversão de voltagem de qualquer um dos conversores CONV1 e CONV2 e deixa que o conversor restante continue a operação de conversão de voltagem.The control unit 2 # is configured to be able to execute the one-stop mode with respect to two specific converters (for example, CONV1 and CONV2) of the CONV1 to CONVN converters. That is, when the electric power demand of the driving power unit 3 is reduced by an amount comparable to the permissible load / discharge energy of the BAT1 or BAT2 energy storage unit, the control unit 2 # stops the operation voltage conversion of any of the CONV1 and CONV2 converters and let the remaining converter continue the voltage conversion operation.
Desse modo, a unidade de controle 2# diminui a perda na con30 versão de energia no conversor CONV1 ou CONV2 e satisfaz uma solicitação de energia elétrica relativamente grande na unidade de geração de força motriz 3.In this way, the control unit 2 # decreases the loss in the energy version in the CONV1 or CONV2 converter and satisfies a relatively large electrical power demand in the driving power unit 3.
Como a variação, de resto, é igual à modalidade da presente invenção descrita acima, uma descrição detalhada não é repetida.As the variation, moreover, is the same as the embodiment of the present invention described above, a detailed description is not repeated.
Na variação da modalidade da presente invenção, a unidade de geração de força motriz 3 corresponde ao dispositivo de carga, bus positivo principal MPL e bus negativo principal MNL correspondem à linha de energia e os conversores CONV1 a CONVN correspondem à pluralidade de unidades de conversão de voltagem.In the variation of the modality of the present invention, the driving force generation unit 3 corresponds to the load device, main positive bus MPL and main negative bus MNL correspond to the power line and converters CONV1 to CONVN correspond to the plurality of conversion units of voltage.
De acordo com a variação da modalidade da presente invenção, mesmo se estiverem incluídos três ou mais conversores e unidades de acu10 mulação de energia, pode ser obtido um efeito similar ao da modalidade da presente invenção. Portanto, o número de conversores e unidades de acumulação de energia pode ser configurado livremente, dependendo da solicitação de energia elétrica do dispositivo de carga. Consequentemente, o sistema de abastecimento de energia, capaz de fornecer energia elétrica a dis15 positivos de carga de diversos tamanhos e tipos e o veículo que inclui os mesmos podem ser realizados.According to the variation of the modality of the present invention, even if three or more converters and energy accumulation units are included, an effect similar to that of the modality of the present invention can be obtained. Therefore, the number of converters and energy storage units can be freely configured, depending on the electrical demand of the charging device. Consequently, the energy supply system, capable of supplying electrical energy to load devices of different sizes and types and the vehicle that includes them can be made.
Na modalidade da presente invenção e na variação da mesma, a configuração que usa a unidade de geração de força motriz, que inclui dois motores-geradores, foi descrita como um exemplo do dispositivo de carga, mas, o número de motores-geradores não está limitado. Além disso, o dispositivo de carga não está limitado à unidade de geração de força motriz para gerar a força motriz do veículo, e qualquer um de um dispositivo, que consome exclusivamente energia elétrica, e um dispositivo capaz tanto de consumo de energia e geração de energia também é aplicável.In the modality of the present invention and in its variation, the configuration using the driving force generation unit, which includes two motor-generators, has been described as an example of the charging device, but the number of motor-generators is not limited. In addition, the charging device is not limited to the driving force generating unit to generate the driving force of the vehicle, and any of a device, which consumes only electrical energy, and a device capable of both power consumption and power generation. energy is also applicable.
Deve ser entendido que as modalidades descritas no presente são ilustrativas e não restritivas em todos os aspectos. O objetivo da presente invenção é definido pelos termos das reivindicações, de preferência à descrição acima, e pretende incluir quaisquer modificações dentro do objetivo e significado equivalente aos termos das reivindicações.It should be understood that the modalities described in the present are illustrative and not restrictive in all aspects. The purpose of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
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