ES2201394T3 - Vehiculo electrico hibrido con potencia auxiliar reducida a las baterias durante el frenado regenerativo. - Google Patents

Abstract

UN VEHICULO ELECTRICO SE CONTROLA DE MANERA QUE PUEDA ADAPTARSE SU FUNCIONAMIENTO AL DE UN VEHICULO CONVENCIONAL IMPULSADO POR UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA. EN ALGUNAS REALIZACIONES, LA CARGA DE LAS BATERIAS A TRAVES DE LA FUENTE AUXILIAR DE ELECTRICIDAD Y DEL FRENADO DINAMICO SE AUMENTA EN RAMPA, EN CUANTO A MAGNITUD, CUANDO LAS BATERIAS SE ENCUENTRAN EN ESTADO DE CARGA, ENTRE LA CARGA PARCIAL Y LA CARGA COMPLETA, GUARDANDO LA MAGNITUD DE LA CARGA RELACION CON EL ESTADO RELATIVO DE CARGA DE LA BATERIA. LA DEFICIENCIA ENTRE LA DEMANDA DEL MOTOR DE TRACCION Y LA ENERGIA DISPONIBLE EN LA FUENTE ELECTRICA AUXILIAR LA PROPORCIONAN LAS BATERIAS, EN CANTIDAD QUE DEPENDE DEL ESTADO DE ESTAS ULTIMAS, POR LO QUE SE PROPORCIONA LA CANTIDAD TOTAL DE DEFICIENCIA CUANDO LAS BATERIAS ESTAN CERCA DE SU CARGA COMPLETA, MIENTRAS QUE, CUANDO LAS BATERIAS ESTAN CERCA DE UN ESTADO DE DESCARGA, SE PROPORCIONA MUY POCA O NINGUNA ENERGIA. EN ESTADOS DE CARGA DE LAS BATERIAS ENTRE CERCA DE LA CARGA COMPLETA Y CERCA DE LA DESCARGA COMPLETA, LAS BATERIAS SUMINISTRAN UNA CANTIDAD DE ENERGIA QUE DEPENDE MONOTONICAMENTE DEL ESTADO DE LA CARGA. LA CARGA DE LAS BATERIAS A PARTIR DE LA FUENTE AUXILIAR SE REDUCE DURANTE EL FRENADO DINAMICO, CUANDO LAS BATERIAS ESTAN CERCA DE LA PLENA CARGA. EL CONTROL DE LA CANTIDAD DE ENERGIA DEVUELTA DURANTE EL FRENADO DINAMICO PUEDE EJECUTARSE POR CONTROL DE LA EFICIENCIA TRANSDUCTORA DEL MOTOR DE TRACCION UTILIZADO COMO GENERADOR.

Description

Vehículo eléctrico híbrido con potencia auxiliar reducida a las baterías durante el frenado regenerativo.

La presente invención se refiere a un aparato y un procedimiento para hacer simples y eficaces la operación y características de funcionamiento de vehículos eléctricos híbridos.

Los vehículos eléctricos híbridos son ampliamente considerados entre los más prácticos de los vehículos poco contaminantes. Un vehículo eléctrico híbrido incluye una batería "de tracción" eléctrica que proporciona energía eléctrica a un motor eléctrico de tracción, el cual acciona, a su vez, las ruedas del vehículo. El aspecto "híbrido" de un vehículo eléctrico de este tipo reside en el uso de una fuente de energía eléctrica suplementaria o secundaria para la recarga de la batería de tracción durante el funcionamiento del vehículo. Esta fuente de energía eléctrica secundaria puede consistir en paneles solares, una célula energética, un generador accionado por un motor de combustión interna, o cualquier otra fuente de energía eléctrica, en general. Cuando se utiliza un motor de combustión interna como fuente secundaria de energía eléctrica, se trata generalmente de un motor relativamente pequeño que usa poco combustible, y produce poca contaminación. Una ventaja añadida es que un tal motor de combustión interna pequeño puede funcionar dentro de una gama limitada de RPM, con lo cual los controles de contaminación del motor puede ser optimizados. Los términos "primario" y "secundario", utilizados para describir las fuentes de energía eléctrica, se refieren simplemente a la forma en que se distribuye la energía durante el funcionamiento, y no son de fundamental importancia con respecto a la invención. Un vehículo de accionamiento eléctrico simple accionado solamente por baterías eléctricas tiene el inconveniente de que las baterías pueden llegar a descargarse hallándose lejos de una estación de carga de baterías, e incluso aunque el vehículo pueda volver a su depósito después de un día de uso, deben recargarse entonces las baterías. El motor eléctrico híbrido tiene la notable ventaja, sobre el vehículo eléctrico simple, de que recarga sus baterías durante el funcionamiento, por lo que ordinariamente no requerirá una recarga externa de baterías. Por tanto, el vehículo eléctrico híbrido puede utilizarse de forma muy parecida a un vehículo ordinario accionado por un motor de combustión interna, que solamente exige la recarga de combustible. Otra ventaja importante del vehículo eléctrico híbrido es su gran autonomía. La ventaja relativa a la autonomía se deriva del uso del frenado dinámico regenerativo, que convierte la energía cinética del movimiento en energía eléctrica, por lo menos durante una parte del frenado, y devuelve la energía a la batería. Se ha demostrado que las pérdidas durante el frenado suponen aproximadamente la mitad de las pérdidas por rozamiento experimentadas por un vehículo durante el tránsito urbano. La recuperación de este 50% de energía, y su devolución a las baterías para uso posterior, permite la utilización de un generador eléctrico "secundario" accionado por combustible mucho menor de lo que sería necesario en caso de que no se utilizase el frenado regenerativo. A su vez, la fuente de energía eléctrica secundaria exige menos gasto de combustible por unidad de tiempo, o por kilómetro. Otra ventaja más de un motor eléctrico híbrido es que en muchos casos, la potencia de que se dispone para acelerar el vehículo es la suma de la potencia máxima que pueden suministrar las baterías, más la potencia máxima que puede ser producida por el generador eléctrico secundario. Cuando el generador eléctrico está accionado por un motor de combustión interna de ciclo diésel, la combinación de la energía de la batería y la energía del motor diésel puede producir una sustancial fuerza motriz total, aparte de la buena autonomía del motor diésel.

Aunque los vehículos eléctricos híbridos son económica y ambientalmente ventajosos, deben ser en cierto modo de manejo sencillo, puesto que, para que obtengan amplia aceptación, deben ser similares a los vehículos convencionales con motor de combustión interna, tanto en su manejo como en su respuesta a las acciones del conductor.

La patente nº US 5.343.970 da a conocer un vehículo eléctrico híbrido que incluye un motor de combustión interna y un motor eléctrico. Ambos motores desarrollan un par que actúa directamente a través de una unidad de transmisión de par controlable. El motor de combustión interna está dimensionado de manera que actúa con el máximo rendimiento del combustible, o próximo a él, durante la marcha por carretera. El motor eléctrico actúa como generador para la carga de la baterías según necesidad y también para el frenado regenerativo.

El documento EP 0 578 837 A1 da a conocer un vehículo híbrido que comprende un motor de combustión conectado a un generador que proporciona corriente a uno o más motores eléctricos conectados a las ruedas motrices del vehículo. La energía disponible durante el frenado regenerativo del vehículo se aplica para la carga de las baterías y se considera suficiente.

Un dispositivo de control de la generación de potencia para un vehículo híbrido, se conoce por la solicitud de patente japonesa no 07390089 que ostenta el número de publicación JP-08289407A según la cual se ha establecido el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 5.

Este dispositivo de control de generación de potencia se aplica a una serie de vehículos híbridos que disponen de un generador para el accionamiento de un motor, una batería de carga y descarga que se carga por el generador y un motor accionado por la salida de potencia de la batería y del generador. En los vehículos híbridos, la energía eléctrica generada por el generador es controlada por un elemento que controla la potencia eléctrica generada según las condiciones de carga y las condiciones cambiantes de la batería, detectadas por unos medios de detección.

Alternativamente, el dispositivo se refiere a un vehículo híbrido paralelo que utiliza el motor que es accionado por la salida de potencia de la batería y un motor de combustión interna al mismo tiempo como fuente de energía del vehículo para realizar un control de conmutación según las condiciones de marcha. En el vehículo híbrido paralelo, una zona de funcionamiento del motor de combustión interna se controla por un elemento que controla la salida de dicho motor.

La patente US nº 5.318.142 da a conocer un sistema híbrido de accionamiento para uso en un vehículo eléctrico que comprende un motor generador eléctrico para el movimiento del vehículo, fuentes plurales de energía eléctrica en comunicación eléctrica con un motor/generador eléctrico y una fuente de control en comunicación eléctrica con las fuentes plurales de energía eléctrica incluyendo un sistema de almacenamiento de energía de régimen variable, un sistema de almacenamiento de energía de bajo régimen y un sistema de almacenamiento de energía de alto régimen. Durante el funcionamiento, la fuente de control determina el consumo medio de potencia del vehículo durante el funcionamiento en emisión durante todo el ciclo de marcha y controla hasta qué extremo cada una de las fuentes de energía transmite energía al motor/generador eléctrico para mover el vehículo, de tal manera que el mismo sea accionado con alto rendimiento tanto en el modo de emisión como en el que no produce emisión, según las restricciones ambientales y la demanda de potencia exigida por el operador.

Un vehículo dotado de un sistema de energía eléctrica híbrida se da a conocer en la publicación de patente internacional número WO 93/23263. Se presenta un vehículo dotado de energía eléctrica híbrida. El vehículo incluye un motor eléctrico conectado a una o más ruedas motrices para su accionamiento. Un grupo de baterías almacena electricidad para suministrar energía al motor eléctrico. Un motor de combustión interna conectado a las ruedas para su accionamiento con un alternador conectado al motor para la recarga de una batería accesoria. El motor de combustión interna está situado próximo al extremo del vehículo opuesto a aquél en el que se encuentra situado el motor eléctrico y ambos motores están unidos mediante un árbol de transmisión de peso ligero y pequeño diámetro. El alternador tiene por lo menos una gama de voltajes de salida entre aproximadamente el voltaje de salida normal de la batería accesoria y el voltaje de salida normal del grupo de baterías. Según este documento de la técnica anterior, existe un mecanismo para la conexión eléctrica del alternador al grupo de baterías de tal manera que alternativamente el alternador recarga tanto el grupo de baterías como la batería accesoria.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento mejorado para el accionamiento de un vehículo eléctrico híbrido que toma por lo menos parte de su fuerza de tracción de baterías eléctricas y comprende un motor eléctrico de tracción que puede actuar como generador eléctrico y una fuente auxiliar de energía eléctrica independiente de dicho motor de tracción.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento para el funcionamiento de un motor eléctrico híbrido según las reivindicaciones 1 y 5.

Según la invención, un procedimiento para el accionamiento de un vehículo eléctrico híbrido que toma por lo menos parte de su fuerza de tracción de baterías eléctricas, incluye la etapa de suministrar energía de una batería de tracción a un motor eléctrico de tracción en por lo menos un modo de funcionamiento del motor eléctrico híbrido. Las etapas del procedimiento incluyen la devolución a las baterías de por lo menos una parte de la energía que resulta disponible por el frenado dinámico, utilizando dicho motor de tracción en modo de funcionamiento como generador eléctrico y cargando las baterías de una fuente auxiliar de energía eléctrica independiente de dicho motor de tracción, durante aquellos intervalos en los cuales no se realiza el frenado dinámico, siendo la carga una cantidad "normal", la cual puede variar según cierta ley de control, de forma adecuada para el funcionamiento normal del vehículo. En este aspecto de la invención, las baterías se cargan de la fuente auxiliar de energía eléctrica, durante aquellos intervalos en los que no se realiza el frenado dinámico, a un régimen de carga en cantidad inferior a la "normal". En otra mejora de este aspecto de la invención, la etapa de carga de las baterías de una fuente auxiliar de energía eléctrica incluye la etapa de carga de las baterías de un generador eléctrico accionado por un motor de combustión interna que puede ser un motor diésel. En vez de una combinación motor-generador, puede utilizarse una célula energética.

La Figura 1 es un diagrama de bloques simplificado de un vehículo eléctrico según un aspecto de la invención, que incluye un controlador de órdenes de realización que realiza el control según la invención, y que incluye también un controlador de potencia;

la Figura 2 es un diagrama de bloques simplificado que ilustra algunas de las funciones realizadas dentro del controlador de potencia de la Figura 1;

las Figuras 3a y 3b son gráficos simplificados de la regeneración de la energía en las baterías de tracción en función del estado de carga de la batería de tracción y la tracción debida a la regeneración en función del estado de carga de la batería de tracción, respectivamente;

la Figura 4 es un diagrama de flujo simplificado que ilustra el flujo lógico en el controlador de órdenes de realización de las Figuras 1 y 2 para realizar las operaciones ilustradas en las Figuras 3a y 3b;

la Figura 5 ilustra un gráfico simplificado de la distribución del suministro de energía de tracción al motor de tracción del vehículo de la Figura 1 en función de la carga de las baterías de tracción;

la Figura 6 es un diagrama de flujo simplificado que ilustra el flujo lógico del controlador de órdenes de realización de las Figuras 1 y 2 para la realización de las operaciones ilustradas en la Figura 5;

la Figura 7a es una gráfico de la potencia del motor y del generador en función de la velocidad con el par como parámetro, y la Figura 7b es una representación que ilustra la forma en que se controla la potencia del motor/generador; y

la Figura 8 es un diagrama de bloques simplificado que ilustra determinados circuitos de control o disposiciones para el control de la cantidad de energía eléctrica generada por la fuente auxiliar de energía en respuesta al estado de carga de la batería de tracción.

En la Figura 1, un vehículo eléctrico 10 incluye por lo menos una rueda motriz 12 conectada a un motor eléctrico de tracción de voltaje alterno 40, el cual en una forma de realización de la invención es un motor trifásico de corriente alterna. Como es sabido, el motor 40 es preferiblemente un motor-generador, de tal manera que la energía cinética de movimiento pueda transformarse en energía eléctrica durante el frenado dinámico. Un controlador de potencia 14 está conectado por circuitos de potencia al motor de tracción 40, a una batería de tracción indicada por la referencia numérica 20, y a una fuente auxiliar de energía eléctrica ilustrada como el bloque 16. Como se ilustra dentro del bloque 16, la fuente auxiliar puede incluir un motor de combustión interna, tal como el motor diésel 18 que acciona un generador eléctrico 22, o bien puede incluir una célula energética 24. Un controlador de órdenes de realización ilustrado como el bloque 50 está conectado mediante circuitos de información al controlador de potencia 14, a la fuente auxiliar 16, y al motor de tracción 40, para el control del funcionamiento del controlador de potencia 14, de la fuente auxiliar 16, y del motor de tracción 40 de acuerdo con las adecuadas leyes de control.

Una de las baterías más normales y de menor coste capaz de almacenar una potencia relativamente elevada es la batería común de plomo/H_{2}SO_{4} . Este tipo de batería es apropiada para uso en un vehículo eléctrico, si se tiene cuidado de evitar la aplicación de una corriente de carga cuando la batería se encuentra a plena carga, evitando así la gasificación del electrolito y una generación de calor no deseable, y si puede evitarse la sulfatación.

En la Figura 1, las pantallas y controles por parte del operador del vehículo 10 se representan en el bloque 30. Este bloque 30 se ilustra como conectado por un circuito de datos bidireccional 31 al bloque de control de órdenes de realización 50, para la aplicación de órdenes de conducción al controlador de órdenes de realización 50, el cual puede convertirlas después en las órdenes apropiadas para los distintos elementos de potencia, tales como el controlador de potencia 14, la fuente auxiliar 16 y el motor de tracción 40. El bloque 30 se ilustra también conectado por un circuito 32 a los frenos de fricción 36a y 36b, para el control directo de estos frenos mediante un sistema de freno hidráulico convencional conectado al pedal de freno.

La Figura 2 representa la interconexión de algunos elementos del controlador de potencia 14 de la Figura 1 con otros elementos de la misma Figura 1. Más concretamente, el controlador de potencia 14 incluye un dispositivo rectificador 26 conectado a una fuente auxiliar 16, para convertir la salida de corriente alterna de la fuente auxiliar 16 en corriente continua, si fuera necesario. El controlador de potencia 14 también incluye un sistema de control de propulsión bidireccional, que incluye además un convertidor de corriente continua en corriente alterna 28 acoplado mediante conexiones de potencia a la batería 20, al dispositivo rectificador 26 y al motor de tracción 40. El funcionamiento del convertidor 28, de la fuente auxiliar 16 y del motor de tracción 40 se controla, como se ha indicado anteriormente, por el controlador de órdenes de realización 50. Debe tenerse en cuenta que, además de convertidor de corriente continua en corriente alterna 28, el sistema de control de propulsión incluye sensores de intensidad y de tensión, para la detección de diversos parámetros de funcionamiento del motor/generador, de la batería y de la fuente auxiliar de energía eléctrica.

En un funcionamiento básico de este dispositivo de las Figuras 1 y 2 el controlador de órdenes de realización (50) controla los conmutadores individuales (no ilustrados) del convertidor 28 con órdenes de ejecución de impulsos de amplitud modulada, que dan como resultado la generación en el acceso 28m del convertidor 28, que está acoplado al motor de tracción 40, de una aproximación de un voltaje alterno de frecuencia y magnitud seleccionadas. En una forma preferente de la invención, el convertidor es del tipo de orden de realización de campo inductor orientado (FOC), y el motor de tracción es igualmente un motor de inducción FOC. La frecuencia y magnitud de la corriente alterna establecida que acciona el motor de tracción 40 se seleccionan de forma que accionan el motor con una intensidad de corriente de tracción determinada a una velocidad determinada del motor. En general, el motor de tracción 40 produce una fuerza electromotriz de retorno que aumenta al aumentar la velocidad del motor, y el convertidor (bajo el control del controlador de órdenes de realización 50) produce una tensión alterna que aumenta en magnitud con el incremento de la frecuencia de la tensión alterna a fin de mantener la misma intensidad de corriente de accionamiento del motor de tracción. El motor gira con una frecuencia consecuente con la frecuencia ordenada de la salida del convertidor. Igualmente, en un funcionamiento básico de un vehículo eléctrico tal como el que se ilustra en las Figuras 1 y 2, pueden establecerse tanto el frenado dinámico como el frenado de fricción. El frenado dinámico es el más preferido, puesto que se recupera la energía (cinética) inherente al movimiento del vehículo, al funcionar el motor de tracción como generador eléctrico, mientras el vehículo se desacelera. Durante aquellos intervalos en los que se produce el frenado dinámico, el convertidor corriente continua - corriente alterna 28 de la Figura 2, trabajando en una dirección segunda o regenerativa, convierte la tensión alterna producida por el motor de tracción 40 en tensión continua que carga la batería de tracción 20. Además, si el vehículo eléctrico es un vehículo eléctrico híbrido, que incluye una fuente auxiliar de energía eléctrica 16, esta fuente auxiliar puede funcionar durante la marcha del vehículo para recargar las baterías y/o proporcionar parte de la energía de tracción, según las órdenes procedentes del controlador de órdenes de realización 50.

Se ha comprobado que, cuando un vehículo eléctrico funciona de modo normal usando el frenado dinámico, y las baterías se encuentran cargadas totalmente, el frenado dinámico tiende a enviar una corriente de carga a la batería ya cargada. Las características de una batería de plomo-ácido son tales que, en estas condiciones en que se aplica una corriente de carga a una batería ya cargada totalmente, el voltaje de la batería tiende a aumentar de forma notable, como por ejemplo de los 13 voltios normales en batería de 12 voltios cargada y sin suministrar corriente, hasta algo próximo a los 16 voltios, lo que determina que el controlador de órdenes de realización reciba una indicación de que se está produciendo una sobrecarga. Si el controlador de órdenes de realización desacopla de la batería la energía generada por el frenado dinámico, como debe proceder para proteger la batería, el voltaje de la batería cae inmediatamente a su valor de plena carga sin suministrar corriente. Esto, a su vez, hace que el controlador del frenado dinámico vuelva a enviar corriente a la batería hasta que nuevamente actúe el control de sobrecarga. El resultado es una aplicación periódica del frenado dinámico en un régimen de impulsos determinado por las características de bucle del controlador de órdenes de realización, lo que produce una vibración perceptible en el freno, así como una tendencia a sobrecargar la batería durante los intervalos de los impulsos. Tanto la sobrecarga como la vibración son circunstancias no deseables.

Las Figuras 3a y 3b ilustran conjuntamente una ley de control según un aspecto de la presente invención, que permite la total regeneración o retorno a las baterías de tracción de la energía derivada del frenado dinámico en aquellos intervalos en los que las baterías de tracción se encuentran en un estado de carga inferior a una cantidad de carga particular que es inferior a la carga total, y que en niveles de carga de la batería de tracción entre dicha carga particular y la plena carga gradúa la proporción de la energía regenerada derivada del frenado dinámico de tal manera que es una respuesta o una función del estado de carga en cada momento con respecto a la diferencia de carga entre la carga predeterminada y la plena carga. En una forma de realización de la invención, la relación es monótona, y la representación puede ser lineal. En la Figura 3a, el gráfico 310 representa la cantidad de regeneración en función del estado de carga de la batería de tracción siguiendo una ley de control según un aspecto de la invención. Más concretamente, el gráfico 310 define una zona 312 que se mantiene constante en un valor de regeneración del frenado dinámico que representa el 100% de la regeneración, o todo lo próximo al 100% que resulte convenientemente posible. A plena carga, la cantidad de regeneración de la energía derivada del frenado dinámico se reduce a un valor próximo a cero, o tan próximo a cero como sea convenientemente posible. La ley de control representada por el gráfico 310 incluye una segunda zona 314, que cae uniformemente desde la regeneración al 100% en un nivel predeterminado de carga de la batería de tracción denominada "primera carga" hasta la regeneración cero a plena carga de la batería de tracción. El efecto sobre la tracción o frenado regenerativo del vehículo en función de las condiciones de carga de la batería de tracción se ilustra en el gráfico 320 de la Figura 3b. En esta Figura 3b, el gráfico 320 incluye una primera zona 322, que se extiende con un valor constante que representa la máxima tracción regenerativa desde los niveles de baja carga hasta el nivel de "primera carga" de la batería de tracción. Una segunda zona 324 del gráfico 320 representa la tracción regenerativa que cae uniformemente desde el 100% en el nivel de "primera" carga hasta 0% a plena carga. Aunque las zonas 314 y 324 de los gráficos 310 y 320, respectivamente, se ilustran con una inclinación lineal, es suficiente para los fines del control que dichas zona 314 y 324 constituyan una función monótona de la carga. Esta reducción monótona en el frenado dinámico no sería perceptible para el conductor del automóvil, puesto que el estado de carga de la batería de tracción cambia lentamente, y por tanto la cantidad de frenado regenerativo cambia también lentamente. Como el frenado regenerativo cambia lentamente, los frenos de fricción absorben gradualmente cualquier déficit que se produzca entre el frenado dinámico y la esperada fuerza de frenado. Esto, por su parte, reducirá la vibración que resulta evidente cuando la ley de control protege simplemente la batería de tracción de sobrecarga deteniendo simplemente la regeneración cuando las baterías se encuentran a plena carga.

La Figura 4 es un diagrama de flujo simplificado que ilustra la parte 400 de las leyes que controlan el procesador de control 50 de la Figura 1 que dan como resultado el tipo de comportamiento representado en las Figuras 3a y 3b. En la Figura 4, el circuito lógico comienza en el bloque 410 INICIO, y pasa al bloque 412, que representa la vigilancia de los parámetros del grupo de baterías de tracción (20 de la Figura 1) tales como la temperatura, voltaje e intensidad de corriente, anotando también el tiempo. Las muestras de estos parámetros pueden tomarse a intervalos frecuentes de muestreo, tales como a cada iteración de el circuito lógico a través del bucle de la Figura 4. Del bloque lógico 412, el flujo lógico pasa al bloque 414 que representa la estimación del estado de carga de la batería de tracción, mediante la determinación de la cantidad de carga que ha entrado en la batería y restando la cantidad de carga que ha salido de la misma. La medida de esta carga son los amperio-horas disponibles. Una vez realizada una estimación del estado de carga de la batería de tracción, el circuito lógico fluye a un bloque de decisión 416 que compara la corriente o el estado de carga estimado en el momento actual de la batería de tracción con el valor predeterminado de carga representado por el nivel de primera carga de las Figuras 3a y 3b; como se dijo anteriormente, este nivel de carga es inferior al de plena carga. Si el bloque de decisión 416 determina que el nivel de carga estimada de la batería de tracción es inferior al nivel de la primera carga, el flujo lógico abandona el bloque de decisión 416 por la salida SI, y pasa a otro bloque 418 que representa la autorización para utilizar toda la energía o potencia regenerativa del frenado. La decisión que se toma en el bloque 418 puede ser, por ejemplo, la regulación de la corriente del circuito inductor del motor de tracción (que está funcionando en modo generador) durante el frenado con lo que se maximiza la salida de corriente del motor de tracción. Debe tenerse en cuenta que algunos tipos de motores/generadores no presentan un arrollamiento inductor distinto, sino pluralidades de arrollamientos en los cuales un arrollamiento tiene una corriente inducida propia, o inducida por una corriente controlada de otro arrollamiento; para los fines de la invención, la forma en que se genera la corriente inductora es irrelevante, basta con que se genere en la cantidad deseada. Desde el bloque 418, el flujo lógico vuelve al bloque 412 para iniciar una nueva iteración en el bucle. Cuando el vehículo eléctrico híbrido se conduce en este estado, la batería de tracción llegará a estar más plenamente cargada con frecuencia a causa de la continua inyección de energía (por la acción del motor auxiliar de combustión interna/generador) al sistema de almacenamiento de energía que incluye la batería de tracción y el movimiento del vehículo.

Finalmente, el estado de carga de la batería de tracción excederá el nivel de "primera carga" ilustrado en las Figuras 3a y 3b. En ese momento, cambiarán las iteraciones del sistema lógico del controlador 50 de la Figura 1 en torno a la parte de su lógica preprogramada representada por el bucle lógico 400 de la Figura 4, puesto que el flujo lógico ya no estará dirigido desde la salida SI del bloque de decisión 416, sino que será dirigido desde la salida NO de dicho bloque. Desde la salida NO del bloque de decisión 416, el flujo lógico pasará al bloque siguiente 420, que representa la reducción de la magnitud de la energía regenerativa o energía disponible en forma de energía cinética del vehículo en proporción inversa de la cantidad de carga actual con respecto a la diferencia entre la plena carga y el nivel de primera carga de las Figuras 3a y 3b. Es decir, si el estado actual de la carga es, por ejemplo del 70% de la diferencia entre la primera carga y la plena carga, como se indica en C_{C} en las Figuras 3a y 3b, la cantidad de energía del movimiento que se permite recuperar y acoplar a la batería es del 30%. Cuando el nivel de carga en el momento actual llega a ser del 100%, la regeneración admisible es del 0%. Tal como se ha dicho anteriormente, el control del acoplamiento de la energía o potencia procedente del motor de tracción actuando como generador puede realizarse simplemente regulando el par de accionamiento en un motor de corriente alterna con un control orientado a las bobinas inductoras. En una forma de realización de la invención, el par se reduce proporcionalmente a la velocidad con objeto de controlar la cantidad de energía producida por el motor cuando actúa como generador que se devuelve a la batería de tracción.

Como se ha descrito hasta ahora, el circuito lógico de la Figura 4 controla la regeneración según el estado de carga de la batería de tracción. Ello significa que la fuerza retardatriz que actúa sobre el vehículo al actuar el motor de tracción como generador se reduce durante el frenado. Una de las ventajas de un vehículo eléctrico que utiliza el frenado regenerador es que no se requiere que los frenos de fricción realicen todo el frenado, por lo que su diseño y construcción pueden ser tales que se aproveche su menor utilización, como por ejemplo, realizándolos de construcción más ligera. Como se ha dicho en relación con el flujo lógico de la Figura 4, el frenado dinámico se reduce bajo determinadas condiciones de carga de la batería de tracción. Para proporcionar un frenado adicional durante los momentos en que se reduce el frenado regenerativo, según otro aspecto de la invención, el flujo lógico pasa del bloque 420 de la Figura 4 a un nuevo bloque 422, el cual representa la reducción del rendimiento del motor de tracción actuando como generador. Esta reducción del rendimiento del motor de tracción actuando como generador puede realizarse por regulación bien por deslizamiento o por la corriente en el arrollamiento inductor, o preferiblemente, de ambas formas. Desde el bloque 422 de la Figura 4, el circuito lógico vuelve al bloque 412, para el comienzo de una nueva iteración "en torno al bucle" o a través de el circuito lógico 400.

Como se ha descrito hasta el momento, las vibraciones o el comportamiento irregular resultaban de la protección de una batería a plena carga contra una carga excesiva. Un efecto similar se produce si se acelera estando la batería próxima a la descarga total. Durante la aceleración del vehículo 10 de la Figura 1, tanto la batería de tracción 20 como la fuente de energía eléctrica auxiliar o secundaria 16 (el motor de combustión interna/generador) se encuentran disponibles como fuente de energía eléctrica para el motor de tracción 40. En consecuencia, el motor de tracción 40 puede disponer de potencia a un régimen que es la suma de la potencia máxima que puede extraerse de la batería de tracción 20, junto con la potencia máxima que puede proporcionar la fuente auxiliar 16. Esto es conveniente para marcha en ciudad, en donde los impulsos de aceleración pueden requerir una potencia notable. Sin embargo, en determinadas condiciones, los controles de protección de la batería de tracción, si simplemente detienen la toma de potencia de la batería de tracción cuando llega a un estado de carga que se considera estado de descarga total, también será causa de vibraciones. Este tipo de vibraciones se produce si el vehículo circula cuesta arriba por un largo periodo de tiempo, como si tratara de cruzar la Continental Divide norteamericana. Si el régimen de utilización de la energía al subir el vehículo a lo largo de la carretera excede del suministro de energía de la fuente auxiliar 16, las baterías entrarán en descarga continua, alcanzando finalmente el nivel de carga considerado como "descargada". En ese momento, si el controlador de la batería de tracción tratara simplemente de cortar la batería de tracción del circuito del motor de tracción, la cantidad de corriente disponible en el motor de tracción se reduciría bruscamente hasta el nivel proporcionado por la fuente auxiliar 16, con el consiguiente cambio brusco de potencia de tracción, y el vehículo experimentaría una súbita reducción de velocidad. La eliminación de la descarga de la batería de tracción hacia el motor de tracción permite, sin embargo, que el voltaje de la batería aumente bruscamente a su voltaje sin consumo. Si el controlador interpreta este aumento de voltaje como una indicación de que la batería de tracción tiene carga utilizable, puede volver a conectar la batería de tracción al motor de tracción, lo que produciría una nueva fuerza de tracción adicional de la batería, pero causando la caída del voltaje de la batería de tracción. Las personas expertas en la materia apreciarán esta condición como oscilante, que puede dar lugar a que el vehículo petardee o experimente sacudidas durante la ascensión.

Debe tenerse en cuenta, a este respecto, que una batería "descargada", en el contexto de una batería de tracción de la que se desea ofrezca larga vida, todavía contiene una carga sustancial, puesto que la vida de tales baterías se reduce drásticamente si la magnitud de la descarga es excesiva; así pues estado de batería descargada a los fines de la alimentación de vehículos de accionamiento eléctrico es aquél en el cual las baterías se encuentran en un estado de carga que se considera totalmente descargada, pero que todavía contiene una carga sustancial. En un vehículo eléctrico híbrido, la fuente auxiliar de energía proporciona energía de forma continua, la cual puede utilizarse para la carga de las baterías de tracción si la demanda de tracción es inferior a la salida de la fuente auxiliar de energía. Las leyes de control permiten que tanto la fuente auxiliar de energía como as baterías de tracción suministren energía al motor de tracción. Cuando la demanda del motor de tracción excede de la salida de la fuente auxiliar de energía, se toma energía de la batería de tracción, lo que da lugar a la caída de su voltaje. Si la batería de tracción se encuentra próxima a su descarga total, la caída de voltaje debida a esta toma de corriente puede ser tal que dispare la protección de la batería deteniendo la salida de corriente de la batería. La eliminación de la toma de corriente por las leyes de control, determina, a su vez, que el vehículo se alimente exclusivamente por la fuente auxiliar, lo que permite que el voltaje de la batería aumente de nuevo. Al aumentar la carga de la batería de tracción, las leyes de control ya no reconocen la batería como descargada, y vuelve a permitirse la toma de corriente de la batería de tracción. Este proceso de acoplamientos y desacoplamientos repetidos de la batería de tracción con respecto al motor de tracción constituye una oscilación en el sistema de control. Esta oscilación da como resultado una fuerza de tracción que varía al régimen de oscilaciones del sistema de control, y que puede ser perceptible por el operador del vehículo.

Según otro aspecto de la invención, el controlador 50 controla la cantidad de energía que puede ser extraída de la batería de tracción en respuesta al estado de carga de dicha batería. Esto evita la situación de "petardeo" anteriormente descrita, y permite un descenso suave de la velocidad con la que el vehículo puede remontar una subida a medida que la carga de la batería se reduce. La Figura 5 ilustra un gráfico 500 que representa el resultado del control según este aspecto de la invención. En esta Figura 5 se representa la energía de tracción disponible por el vehículo en función del estado o nivel de carga de la batería de tracción El gráfico 500 incluye una zona 510, que representa la salida continua de energía de la fuente auxiliar de energía eléctrica o potencia, que es un nivel relativamente bajo. La zona 510 del gráfico se extiende desde un nivel inferior a la condición de descarga nominal hasta un nivel de carga denominado "punto de carga baja", que es la condición de descarga nominal de la batería de tracción. En una zona de funcionamiento representada por la zona del gráfico 512, la energía de tracción disponible para el vehículo se encuentra a un nivel relativamente alto, representado por la suma de las potencias de la batería y de la auxiliar. Este máximo nivel de potencia representado por la zona 512 del gráfico se extiende desde una condición de carga denominada "primera carga" hasta la condición de plena carga. Entre la condición de "carga baja" de la batería de tracción y la condición de "primera carga" la cantidad de energía de tracción depende del estado de carga de la batería de tracción, como indica la zona 514 del gráfico. El efecto de este tipo de control es permitir el funcionamiento con plena energía de tracción durante un cierto tiempo hasta que la batería de tracción se descarga parcialmente hasta el "primer" nivel. Cuando la batería de tracción cae justamente por debajo del primer nivel, la cantidad de energía de la batería de que se dispone para el motor de tracción se reduce ligeramente, en una cuantía que se espera que no sea perceptible. Este ligero descenso de la energía hasta un punto justamente por debajo del primer nivel de carga de la Figura 5 reduce en cierta medida el régimen de descarga de la batería de tracción. Si la subida se prolonga, la batería de tracción puede descargarse algo más. Al descargarse algo más la batería de tracción en la zona entre las condiciones de "baja" y "primera" carga de la Figura 5, se encuentra disponible para el motor de tracción una cantidad de energía de la batería de tracción relativamente menor, con el resultado de una mayor desaceleración del vehículo. En las subidas más prolongadas, la batería de tracción llegará a alcanzar finalmente la condición de carga "baja" en la que se considera nominalmente descargada. Cuando se alcanza este nivel, ya no se extrae más energía de la batería de tracción y, en general, el estado de la batería de tracción ya no puede extenderse por debajo del nivel de carga "baja" en la zona 510 del gráfico, a menos que exista alguna otra extracción de la batería de tracción, como puede ser en caso de sobrepasar en condiciones de emergencia la protección de la batería por existir peligro inminente para el vehículo o sus ocupantes. Con un control como el que se representa en el gráfico de la Figura 5, no existe transición brusca en la energía de tracción en ningún momento a lo largo de la curva de control. Cuando la carga de la batería se encuentra justamente por encima del punto de carga "baja", y se está produciendo la transición a pleno funcionamiento desde la fuente auxiliar de energía eléctrica, la cantidad de energía de tracción suministrada por la batería de tracción es ya muy pequeña, y la transición sería imperceptible para el conductor del vehículo.

La Figura 6 es un diagrama de flujo simplificado que ilustra aquella parte 600 del circuito lógico del controlador 50 de la Figura 1 que realiza el control según el gráfico 500 de la Figura 5. En la Figura 6, el circuito lógico comienza en el bloque 610 INICIO, y pasa al bloque 612, que representa las lecturas de las características de la batería, de forma similar al bloque 412 de la Figura 4. Del bloque 512 de la Figura 5, el circuito lógico fluye a un bloque 614, que representa la estimación del estado de carga, al igual que se describe, en general, en la Figura 4. El bloque de decisión 616 de la Figura 6 determina si el estado actual de carga se encuentra por encima del punto de carga "primero" de la Figura 5, y en tal caso dirige el circuito lógico por el camino de la salida SI del bloque de decisión 616. Desde la salida SI del bloque de decisión 616, el circuito lógico sigue a un bloque 618, que representa el establecimiento de la energía de tracción total disponible para el motor de tracción. Esto se realiza eliminando límites de energía, tal como se describe conjuntamente en las Figuras 7a y 7b, en el circuito lógico que controla el convertidor teniendo en cuenta que la fuente auxiliar es solamente una fuente, mientras que la batería y el motor/generador pueden ser fuentes o sumideros, según el funcionamiento del inversor. Desde el bloque 618, el circuito lógico fluye de nuevo al bloque 612 para el comienzo de una nueva iteración por el circuito lógico de la Figura 6. En general, cuando se comienza con una batería de tracción cargada casi por completo, el circuito lógico realizará iteraciones en torno al bucle que incluye 612, 614, 616 y 618 de la Figura 6 en tanto la carga de la batería de tracción exceda de la carga representada por el "primer" nivel de carga de la Figura 5.

En una subida prolongada, la carga de la batería de tracción puede llegar a caer hasta un valor igual o inferior al "primer" punto de carga de la Figura 5, y en la siguiente iteración en el circuito lógico de la Figura 6, el circuito lógico 6 abandonará el bloque de decisión 616 por la salida NO, procediendo hasta el bloque 620. El bloque 620 representa una reducción en la cantidad de energía disponible para el motor de tracción procedente de la batería de tracción en un valor que depende de la magnitud de carga de la batería de tracción actual con respecto a la diferencia de carga entre los estados de carga "primero" y "bajo" de la Figura 5. Por ejemplo, si el nivel de carga del momento presente de la batería de tracción cae por debajo de la condición de carga "primera" de la Figura 5 hasta el nivel que indica en la Figura 5 como "carga actual", que es en los 9/10 de la distancia entre los niveles de carga representados por los niveles de carga "bajo" y "primero", el controlador 50 controla que la cantidad de energía disponible para el motor de tracción procedente de la batería de tracción sea el 90% de la componente de suministro de batería de la energía total representada por la zona 512 del gráfico. Dicho de otro modo, puesto que el estado actual de carga representado en la Figura 5 como "carga actual" es el 90% de aquella componente de la energía de tracción total designada como atribuible a la batería, la potencia de la batería suministrada al motor de tracción se reduce al 90% de la energía de la batería. Naturalmente, no es preciso que la parte del gráfico 514 de la Figura 5 sea una pendiente lineal como se ilustra, sino que el sistema de control se simplifica si la parte del gráfico 514 es por lo menos monótona. Desde el bloque 620 de la Figura 6, el circuito lógico fluye hasta un bloque de decisión 622, que compara la demanda de energía del motor de tracción con la energía de la fuente auxiliar de energía eléctrica. Si la demanda de energía de tracción excede la energía de la fuente auxiliar de energía eléctrica, las baterías se están descargando, y el circuito lógico sale del bloque de decisión 622 por la salida SI. Desde la salida SI del bloque de decisión 622, el circuito lógico fluye hasta un bloque 624 que representa el aumento de la energía disponible en la fuente auxiliar hasta su máximo valor. Desde el bloque 624, el circuito lógico fluye hasta un bloque de decisión 626. El bloque de decisión 626 compara el estado actual de carga de la batería de tracción con el punto de carga "baja" de la Figura 5. Si el estado de carga se encuentra por debajo del punto de carga "baja", lo que indicaría que la batería de tracción no puede seguir descargándose para evitar que se produzcan daños a la misma, el circuito lógico sale del bloque de decisión 626 por la salida SI pasando al bloque lógico 628. El bloque lógico 628 representa la limitación de la energía del motor de tracción, por el control FOC, hasta la cantidad de energía conocida de que se dispone de la fuente auxiliar de energía eléctrica, que se determina fácilmente como el producto del voltaje por la intensidad de corriente. Desde el bloque 628, el circuito lógico fluye por el camino lógico 630 volviendo al bloque 612, para el comienzo de una nueva iteración a través del circuito lógico representado 630 en la Figura 6. Si, cuando el bloque de decisión 626 examina el estado de carga de la batería de tracción, encuentra que el estado de carga actual es mayor que el punto de carga "baja" de la Figura 5, el circuito lógico abandona el bloque de decisión 626 por la salida NO, y retorna, a través del camino lógico 630 al bloque 612, sin pasar por el bloque 628. De este modo, cuando existe una cantidad de carga significativa utilizable en la batería de tracción, el circuito lógico de la Figura 6 permite su uso. Si, durante el paso por el circuito lógico representado en la Figura 6, el bloque de decisión 622 encuentra que la energía de tracción no es mayor que la energía producida por la fuente auxiliar 16, el circuito lógico abandona el bloque de decisión 622 por la salida NO, y pasa a través del circuito lógico 630 al bloque 612, para proceder al comienzo de una nueva iteración; esta camino evita el paso por el aumento al máximo de la energía de la fuente auxiliar 16.

La Figura 7a ilustra un gráfico paramétrico simplificado 710a, 710b, 710c, ... 710N de la potencia de un motor (o generador) en función de la velocidad. En la Figura 7a, los gráficos 710a, 710b, 710c, ... 710N presentan una parte en pendiente 712 común. La potencia de un motor o generador es igual al producto del par multiplicado por la velocidad. En consecuencia, si la velocidad es nula, la potencia es nula, cualquiera que sea el par. A medida que la velocidad aumenta con un par constante, la potencia aumenta, como se representa en la zona 712 de los gráficos de la Figura 7a, hasta una velocidad \omega_{base}. Por encima de la velocidad de \omega_{base}, el diseño del motor/generador es tal que ya no se puede obtener mayor potencia. por razones térmicas o de otro tipo. En consecuencia, con el par máximo, la potencia del motor/generador está limitada por las leyes de control que se reflejan en el gráfico 710a. Si el par es algo inferior al par máximo, la máxima potencia se obtiene con una velocidad del motor ligeramente inferior a la velocidad omega sub base, representada por la línea 710b. La línea 710c representa un valor todavía inferior del par, y la línea más inferior 710N, representa el menor par que puede sostener el sistema de control cuantificado. El sistema de control limitará el par producido por el motor a un valor límite, según la velocidad, en evitación de que el motor llegue a trabajar por encima de los límites máximos de potencia deseada. El par límite se determina simplemente dividiendo la potencia máxima por la velocidad momentánea del motor:

Par límite = P_{máx}/velocidad

y los límites del par resultantes hacen que la curva de potencia se limite a un valor no superior al representado por la línea 710a y la zona 712 del gráfico de la Figura 7a. Si la potencia debe limitarse a un valor inferior a P_{máx}, la curva de potencia a la que se acopla el motor corresponderá a una de las líneas 710b, 710c,..., 710N de la Figura 7a. La Figura 7b es un diagrama de bloques simplificado que ilustra la relación entre la orden de ejecución del par y el limitador de potencia. En la Figura 7b, la orden de ejecución del par se aplica a un bloque limitador 714, que regula la magnitud de la orden de ejecución del par (orden de ejecución del par limitada) que llega al Control Orientado al Inductor (FOC, según siglas inglesas) del convertidor 28 de manera que limita la potencia para que se mantenga por debajo de una curva 716. La curva 716 es un gráfico del par en función de la velocidad que se determina dividiendo la potencia establecida o elegida P por la velocidad del motor. Así el FOC del convertidor puede controlar la potencia del motor mediante el control del par de ejecución ordenada a la vista de la velocidad del motor. El par en cuestión puede ser un par de tracción o accionamiento, o bien puede ser un par de desaceleración o de frenado. Cuando se desea el control de la energía que fluye hacia las baterías desde el motor, actuando como generador, resultan las órdenes FOC apropiadas en la aplicación del límite.

En la Figura 8, el par u orden de par deseado se deriva de un acelerador eléctrico (no representado) y aplicado a través de un camino 810 a un primer acceso de un multiplicador 812, que recibe la velocidad del vehículo (o velocidad del motor de tracción si el vehículo está equipado con caja de cambios) detectada por sensores (no representados) por su segundo acceso de entrada 814. El multiplicador 812 obtiene el producto de la velocidad del motor por el par ordenado, para producir una señal que representa la potencia ordenada que debe aplicarse al motor de tracción. Un bloque 816 cambia de escala el valor de potencia ordenada según una constante k, si fuera necesario, para convertir la señal en una representación P_{C} de potencia ordenada del motor de tracción en vatios. La señal P_{C}, que representa la potencia ordenada en vatios se aplica desde el bloque 816 a un bloque siguiente 818, que representa la división de la potencia ordenada en vatios por el voltaje de la batería de tracción, para obtener una señal que representa la intensidad ordenada del motor de tracción (I_{C}= P/E). El voltaje de la batería de tracción es un indicador aceptable del voltaje del motor de tracción, puesto que todos los voltajes del sistema tienden hacia el voltaje de la batería. La señal que representa la corriente ordenada I_{C} pasa por camino de señal 819 a una parte del control de órdenes de realización 50 de la Figura 1 para el control FOC del convertidor 28 y al motor de tracción 40 de tal manera que produzca la corriente del motor deseada. La señal que representa la intensidad de corriente ordenada I_{C}se aplica también desde la salida del bloque 818 a través de un circuito de variación de escala ilustrado en el bloque 820 a un generador de señal de error 822. El objeto del circuito de variación de escala 820 se explica más adelante, pero de su función resulta la conversión de la intensidad de corriente ordenada del motor I_{C} en corriente ordenada del generador I_{G}. El generador de señal de error 822 genera una señal de error restando de la intensidad de corriente ordenada del generador I_{G} una señal de realimentación procedente del camino de señal 824, que representa la salida detectada de corriente del motor de combustión interna/generador (generador). La señal de error producida por el generador de señal de error 822 se aplica a un bucle de filtro de compensación, que puede consistir en un simple integrador, para producir una señal representativa de la velocidad ordenada del la fuente auxiliar 16 de energía eléctrica, más concretamente, el motor diésel 18. El motor diésel 18 acciona el generador eléctrico 22, para producir una salida de tensión alterna para su aplicación a través de los conductores 832 al convertidor 28 de la Figura 1. Un dispositivo sensor de corriente ilustrado como un círculo 834 se acopla a los conductores de salida 832 para la detección de la corriente del generador. Los bloques 822, 826, 18, 22 y 824 de la Figura 8 constituyen en su conjunto un bucle cerrado de realimentación que tiende a igualar la corriente que sale del generador 22 con el valor ordenado por la señal de control I_{G}aplicada al generador de señal de error. El bucle de compensación 826 se selecciona de forma que evite un cambio demasiado rápido de la velocidad del motor diésel, lo que podría producir un indeseable aumento en la emisión de contaminantes.

Como se ha descrito hasta el momento, la disposición de la Figura 8 produce una señal I_{C} para la corriente ordenada para el motor de tracción, para el control del movimiento del vehículo, y también produce una señal I_{G}que ordena la corriente del generador auxiliar 22. En la Figura 8 en el acceso de entrada no convertidor de un circuito adicionador 850 se recibe una señal que representa un estado de carga (SOC, según siglas inglesas) deseado de la batería de tracción. En el acceso de entrada convertidor del circuito adicionador 850, de un bloque 852 que determina el estado de carga (SOC) de la batería se recibe una señal representativa del estado actual de carga. El bloque SOC 852 recibe señales representativas del voltaje de la batería, la temperatura de la batería y datos actuales de la misma. En general, el estado de carga de una batería es simplemente la integral a lo largo del tiempo de la red de intensidades de corriente de entrada y de salida. El bloque SOC 852 integra la red de amperios para obtener la carga en amperio-horas. El circuito adicionador 850 introduce, en un camino de señal 854, una señal de error que representa la diferencia entre el estado de carga ordenado o deseado de la batería de tracción y su estado de carga actual identificando de ese modo un instantáneo exceso o defecto de carga. La señal se aplica al bucle de un filtro de compensación 856, que integra la señal de error, para producir una señal de error integrada. La señal de error integrada cambia lentamente en función del tiempo. Esta señal de error integrada actúa sobre el bloque 820 a través de un limitador 858. Mas particularmente, la señal de error integrada, cuando se aplica a un bloque de variación de escala 820, selecciona el factor de escala con el cual la intensidad de corriente ordenada I_{C} del motor varía su escala para adaptarla a la intensidad de corriente ordenada del generador. El limitador 858 simplemente limita la señal de error integrada procedente del bloque 856 de tal manera que la gama de factores del bloque de variación de escala 820 se limite a la gama entre cero y la unidad. Así, la intensidad de corriente ordenada I_{G} del generador nunca puede ser mayor que la intensidad de corriente ordenada I_{C} del motor de tracción, pero puede ser inferior según el factor de escala ordenado por la señal integrada limitada desde el limitador 858, y la intensidad de corriente ordenada del generador I_{G} puede llegar a anularse.

El estado de carga deseado de la batería de tracción es un nivel de carga inferior a la plena carga, de tal manera que pueda aplicarse el frenado regenerativo sin peligro de dañar la batería de tracción por sobrecarga. Por tanto, el punto de regulación del SOC deseado es una carga inferior a la plena carga. El funcionamiento del dispositivo de la Figura 8 puede entenderse suponiendo que el estado normal de la salida del integrador en el bucle del filtro de compensación 856 es de 0,5 voltios, en el término medio entre el máximo de 1,0 voltios y el mínimo de 0,0 que admite el limitador 858. El valor de la señal de error integrada (limitada por el limitador 858) puede tomarse como factor de multiplicación por el cual el circuito de variación de escala 820 determina la escala de la corriente ordenada del motor de tracción, de tal manera que una señal de error integrada que tenga un valor de 1,0 hace que la intensidad de corriente ordenada del motor de tracción I_{C} se transmita con toda su amplitud por el generador de señal de error 822, mientras que un valor igual a 0,5 daría como resultado que la magnitud de la intensidad de corriente ordenada del generador I_{G} sea exactamente igual la mitad de la magnitud de la intensidad de corriente ordenada del motor de tracción I_{C}. En el funcionamiento de un vehículo bajo el control del dispositivo de la Figura 8, cuando la batería de tracción excede del estado de carga deseado, el generador de señal de error 850 resta un elevado valor de señal que representa un elevado estado de carga a partir del valor de regulación, produciendo con ello una diferencia o señal de error con polaridad negativa. El integrador en el bucle del filtro de compensación 856 integra la señal con polaridad negativa, lo que tiende a "reducir" o hacer negativa la red de señales integradas en la salida del bucle del filtro de compensación 856 lejos de su valor "normal" de 0,5 voltios, posiblemente bajando hacia los 0,3 voltios, por ejemplo. Como un valor de 0,3 voltios de señal de error integrada se encuentra dentro de la gama aceptable del limitador 858, la señal de error integrada fluye simplemente a través del limitador 858, para controlar el circuito de variación de escala 820 de una manera que determina que la intensidad de corriente ordenada del motor de tracción I_{C} se multiplique por 0,3, en lugar de por el 0,5 "normal", para producir la intensidad de corriente ordenada del generador I_{G}. Por tanto, un estado de carga de la batería superior al punto de regulación deseado, produce como resultado una reducción en la salida media del generador. De igual modo, si el estado de carga de la batería de tracción es inferior al punto de regulación deseado, la señal aplicada desde el bloque 852 de la Figura 8 al acceso inversor de la entrada del generador de señal de error 850 se hace menor en magnitud que la señal que representa el valor del SOC deseado, con el resultado de un valor positivo de la señal de error en la salida del generador de señal de error 850. El integrador asociado al bucle del filtro 856 integra su señal de entrada positiva para producir una señal de salida integrada que tiende a aumentar por encima de su valor "normal" de 0,5 voltios, hasta un valor de, por ejemplo, 0,8 voltios. Como este valor se encuentra dentro de los valores admisibles por el limitador 858, se
aplica la señal de error integrada de 0,8 voltios, sin cambio, al circuito de variación de escala 820. El voltaje de error integrado de 0,8 voltios determina que el circuito de variación de escala 820 multiplique la señal que representa la intensidad de corriente ordenada del motor de tracción I_{C} por 0,8, con lo cual la intensidad de corriente ordenada del generador I_{G} es mayor que anteriormente. El efecto neto de la disminución de la carga de la batería de tracción a un valor por debajo del punto de regulación, es el incremento de la salida media de energía del generador 22, lo que tendería a aumentar el nivel de carga de la batería de tracción. Las personas expertas en esta materia comprenderán que el valor "normal" de la señal de error integrada referido anteriormente en realidad no existe, y se utiliza solamente para ayudar a la comprensión del funcionamiento del sistema de control.

Por tanto, según un aspecto de la invención, un procedimiento (Figuras 7a, 7b, 8) para el funcionamiento de un vehículo eléctrico híbrido (10) que toma por lo menos una parte de su esfuerzo de tracción de baterías eléctricas (20) incluye la etapa (512, 514, 618, 620) de suministrar energía desde una batería de tracción (20) a un motor de tracción (40) en por lo menos un modo de funcionamiento del vehículo eléctrico híbrido (10), y, de vez en cuando, frenando dinámicamente el vehículo (322, 324, 418, 420). Las etapas del procedimiento incluyen la etapa (312, 314) de restitución a las baterías (20) de por lo menos una parte de la energía que resulta disponible por el frenado dinámico, y carga de las baterías (20) a partir de una fuente auxiliar (16) de energía eléctrica durante aquellos intervalos en los cuales no se realiza el frenado dinámico, estando la carga en una cantidad "normal", cantidad normal que puede variar según una determinada ley de control, de manera apropiada para el funcionamiento normal del vehículo (10). En este aspecto de la invención, las baterías (20) se cargan a partir de una fuente auxiliar de energía eléctrica (16) durante aquellos intervalos en los que se realiza el frenado dinámico, a un régimen reducido con respecto a la cantidad de carga "normal". En otra mejora de este aspecto de la invención, la etapa de carga de las baterías (20) a partir de una fuente auxiliar de energía eléctrica (16) incluye la etapa de carga de las baterías (20) a partir de un generador eléctrico (22) accionado por un motor de combustión interna (18), que puede ser un motor diésel. En lugar de la combinación motor-generador puede utilizarse una célula energética (24)

Claims (5)

1. Procedimiento para el funcionamiento de un vehículo eléctrico híbrido (10) que toma por lo menos parte de su esfuerzo de tracción de unas baterías eléctricas (20), que comprende las etapas siguientes:

suministro de energía a partir de una batería de tracción (20) a un motor de tracción/generador (40) en por lo menos un modo de funcionamiento de dicho vehículo eléctrico híbrido (10);

durante el frenado dinámico de dicho vehículo (10), restitución a dichas baterías (20) de por lo menos una parte de la energía que ha resultado disponible por dicho frenado dinámico utilizando dicho motor de tracción (40) actuando como generador eléctrico; y

carga de dichas baterías (20) a partir de una fuente auxiliar de energía eléctrica (16) independiente de dicho motor de tracción/generador (40) en una cantidad adecuada para el funcionamiento normal de dicho vehículo (10);

caracterizado porque

la carga de las baterías (20) a partir de la fuente auxiliar de energía eléctrica (16) para el funcionamiento normal, se realiza durante aquellos intervalos en los cuales dicho frenado dinámico no se realiza, y

durante aquellos intervalos en los cuales se realiza el frenado dinámico, dicha carga de dichas baterías (20) a partir de dicha fuente auxiliar de energía eléctrica (16) se efectúa a un régimen reducido con respecto a dicha cantidad apropiada para el normal funcionamiento de dicho vehículo (10).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de carga de dichas baterías (20) a partir de una fuente auxiliar de energía eléctrica (16) incluye la etapa de carga de dichas baterías (20) a partir de un generador eléctrico (22) accionado por un motor de combustión interna (18).

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicha etapa de carga de dichas baterías (20) a partir de un generador eléctrico (22) incluye la etapa de carga de dichas baterías (20) a partir de un generador (22) accionado por un motor diésel (18).

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de carga de dichas baterías (20) a partir de dicha fuente auxiliar de energía eléctrica (16) incluye la etapa de carga de dichas baterías (20) a partir de una célula energética (24).

5. Motor eléctrico híbrido (10), que comprende

por lo menos un elemento de accionamiento de tracción en contacto con la superficie de soporte;

una batería eléctrica de tracción (20);

un motor de tracción/generador (40) acoplado a dicho elemento de tracción para la transferencia de energía mecánica entre ambos;

una fuente auxiliar de energía eléctrica (16) independiente de dicho motor de tracción/generador (40);

una interfaz eléctrica controlable (14) conectada eléctricamente con dicha batería (20), dicho motor/generador (40) y dicha fuente auxiliar de energía eléctrica (16); y

medios de control (50) acoplados a dicha interfaz eléctrica controlable (14), dicha batería (20), dicho motor/generador (40) y dicha fuente auxiliar de energía eléctrica (16), para,

(a) en un primer modo de funcionamiento de dicho vehículo eléctrico híbrido (10), suministrar energía eléctrica a dicho motor/generador (40), para hacer que dicho motor/generador (40), actuando en modo motor de funcionamiento, accionar dicho elemento de arrastre de tracción, para accionar dicho elemento de arrastre de tracción con el fin de propulsar dicho vehículo,

(b) en un segundo modo de funcionamiento, suministrar energía eléctrica a partir de dicha fuente auxiliar (16) a dicha batería (20) en una cantidad establecida por leyes de control que dependen, por lo menos en parte, de las condiciones de dicha batería, y

(c) en un tercer modo de funcionamiento, frenando dinámicamente dicho vehículo (10) por el funcionamiento de dicho motor/generador (40) como generador y restituyendo a dicha batería (20) por lo menos una parte de la energía eléctrica producida por dicho frenado de dicho vehículo,

caracterizado porque

dichos medios de control (50) están adaptados

para realizar dicho segundo modo de funcionamiento (b) únicamente cuando no se realiza frenado regenerativo, y

para suministrar energía eléctrica durante dicho tercer modo de funcionamiento (c) a partir de dicha fuente auxiliar (16) a dicha batería (20) en una cantidad inferior a la establecida por dichas leyes de control en ausencia de dicho frenado dinámico durante dicho segundo modo de funcionamiento (b).