ES2601353T3 - Método de control de un conjunto de accionamiento híbrido para vehículos y un conjunto de accionamiento híbrido que utiliza dicho método - Google Patents

Método de control de un conjunto de accionamiento híbrido para vehículos y un conjunto de accionamiento híbrido que utiliza dicho método Download PDF

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ES2601353T3 ES07734921.5T ES07734921T ES2601353T3 ES 2601353 T3 ES2601353 T3 ES 2601353T3 ES 07734921 T ES07734921 T ES 07734921T ES 2601353 T3 ES2601353 T3 ES 2601353T3
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Maurizio Marcacci
Luca Carmignani
Paolo Capozzella
Alessandro Caleo
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Piaggio and C SpA
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Abstract

Un método de gestión del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento híbrido de un vehículo, en particular un escúter, que comprende al menos un motor (3) de combustión interna y una máquina eléctrica (32), comprendiendo el método las fases de: a) determinar un par motor requerido y un estado del vehículo basado en una serie de parámetros y/o comandos de entrada recibidos; b) accionar dicho motor (3) de combustión interna de manera que no proporciona el par motor y accionar la máquina eléctrica (32) de manera que funcione como un generador para cargar un sistema (36) de acumuladores, cuando dicho par motor requerido es negativo; c) accionar dicho motor (3) de combustión interna y/o dicha máquina eléctrica (32) para: - satisfacer dicho par motor requerido, y/o - llevar dicho sistema (36) de acumuladores a un nivel de carga prestablecido y/o accionar dicho motor (3) de combustión interna en condiciones de régimen de máxima eficiencia, cuando el par motor requerido es positivo y menor que el par motor máximo que puede ser suministrado por dicho motor (3) de combustión interna; d) accionar dicho motor (3) de combustión interna y dicha máquina eléctrica (32) que suministra el par motor de propulsión, con el fin de satisfacer dicho par motor necesario, cuando dicho par motor requerido es positivo y mayor que el par motor máximo que puede ser suministrado por dicho motor (3) de combustión interna; en el que dicha serie de parámetros y/o comandos de entrada utilizados en determinar dicho par motor requerido y dicho estado del vehículo es seleccionada del grupo que consiste en: - la estrategia de gestión de dicho vehículo; - la rotación de una empuñadura (44) de acelerador de dicho vehículo; - el estado de al menos un freno (45) de dicho vehículo; - la velocidad de rotación de un rotor (35) de dicha máquina eléctrica (32); - el par motor suministrado por el motor (3) de combustión interna; - la velocidad de rotación del motor (3) de combustión interna; - la posición angular de una válvula (40) de mariposa de dicho motor (3) de combustión interna; - el flujo de aire dentro de dicho motor (3) de combustión interna; - el estado de carga de dicho sistema (36) de acumuladores; y combinaciones de los mismos.

Description

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DESCRIPCION
Metodo de control de un conjunto de accionamiento hibrido para vehiculos y un conjunto de accionamiento hibrido que utiliza dicho metodo
La presente invencion se refiere a un metodo de control del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido para vehiculos, en particular escuteres, y un conjunto de accionamiento hibrido que utiliza dicho metodo.
Como es sabido, ya hay vehiculos de carretera, en particular vehiculos de motor, utilizando conjuntos de accionamiento hibridos, es decir, vehiculos en los que un motor de combustion interna y un motor electrico se utilizan en combinacion entre si.
Las soluciones hibridas conocidas permiten el uso alternativo o combinado de los dos sistemas de propulsion: de acuerdo con una configuracion combinada conocida primera, llamada "hibrido serie", el motor de combustion interna tiene la unica funcion de arrastre de un generador de corriente electrica, que recarga las baterias que cargan el motor electrico; por lo tanto, la propulsion se realiza exclusivamente por el motor electrico.
Esta solucion ofrece la ventaja de reducir sustancialmente los consumos ya que el motor de combustion interna solo tiene que suministrar la potencia media y por lo tanto puede funcionar en condiciones estacionarias y optimizadas.
En una segunda configuracion, conocida como la configuracion "hibrido paralelo", tanto los motores de combustion interna como los electricos estan conectados a las ruedas de accionamiento a traves de mecanismos cinematicos de transmision especificos.
Los conjuntos de accionamiento hibridos conocidos tienen la desventaja de tener estructuras complejas, siendo costosos y requieren una alta carga, con el resultado de que solo hay unas pocas aplicaciones de este tipo de sistema hibrido en vehiculos a motor que tengan dimensiones reducidas tales como los escuteres.
En particular, la solicitud de patente italiana T02002A001088 describe un conjunto de accionamiento hibrido para escuteres que utiliza una maquina electrica coaxial con el embrague centrifugo de la unidad de transmision interpuesta entre el arbol de accionamiento del motor de combustion interna y el arbol de transmision. En este caso, el rotor de la maquina electrica es integral con la campana de embrague.
El conjunto de accionamiento hibrido conocido para escuteres es accionado de acuerdo con un metodo que comprende los siguientes modos operativos:
- "termico", en el que la propulsion se suministra exclusivamente por el motor de combustion interna;
- "electrico", en el que la propulsion es suministrada exclusivamente por la maquina electrica;
- "hibrido paralelo", en el que el motor de combustion interna y el motor electrico contribuyen a suministrar la potencia de accionamiento; y
- "hibrido serie", en el que el motor de combustion interna se utiliza exclusivamente para el arrastre de un generador electrico para la recarga de las baterias, mientras que el par motor de la helice a la rueda de accionamiento es suministrado por la maquina electrica solo.
Los modos operativos combinados actualmente conocidos para el pilotaje de un conjunto de accionamiento hibrido para escuteres no son capaces de optimizar el consumo de energia del vehiculo y garantizar un nivel de carga de las baterias en un valor predefinido. Solo preven, de hecho, la posibilidad de suministrar los pares de los dos motores a la rueda de accionamiento o cargar las baterias a traves del motor de combustion interna mientras que el motor electrico suministra el par motor requerido.
En este ultimo caso, el uso de un generador de corriente especifica tambien es necesario, ya que la maquina electrica se dedica a actuar como un motor y por lo tanto no es posible aprovechar su caracteristica de reversibilidad.
El documento EP 1518737 A divulga una estructura de unidad de potencia para un vehiculo hibrido en el que se requieren dos motores electricos diferentes. Un motor electrico primero es un motor de accionamiento acoplado a traves de dos embragues con el motor de combustion interna, mientras que el motor electrico segundo es un motor de arranque directamente acoplado con el motor. Otros conjuntos de accionamiento hibrido para vehiculos de motor y metodos para controlar los mismo se divulgan, por ejemplo, en los documentos EP 1340645 A y EP 1574379 A.
Lo que la presente invencion propone llevar a cabo es eliminar los inconvenientes reportados anteriormente en los tipos conocidos de metodos para la gestion de los modos de funcionamiento de conjuntos de accionamiento hibrido,
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concibiendo un metodo que es capaz de garantizar un alto rendimiento de funcionamiento en terminos de optimizacion del control de la energia.
Dentro de esta empresa, un objetivo de la presente invencion es proporcionar un metodo de gestion de los modos de funcion de los conjuntos de accionamiento hibridos capaces de controlar el nivel de carga de las baterias, durante el funcionamiento en un modo combinado, con el fin de mantenerlo a un nivel prestablecido.
Un objetivo adicional de la presente invencion es concebir un conjunto de accionamiento hibrido que utiliza este metodo de gestion de los modos operativos.
Esta empresa y otros objetivos se consiguen mediante el metodo de gestion de los modos de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido para un vehiculo, en particular un escuter, de acuerdo con la reivindicacion 1.
Otras caracteristicas y ventajas de la presente invencion seran mas evidentes a partir de la descripcion de una realizacion preferida pero no limitativa del metodo de gestion de los modos de funcionamiento de conjuntos de accionamiento hibrido de acuerdo con la invencion, indicados a titulo indicativo y no limitativo en los dibujos adjuntos en los que:
- la figura 1 es una representacion esquematica de una primera realizacion del conjunto de accionamiento hibrido para escuteres que utilizan el metodo de acuerdo con la invencion;
- la figura 2 es un esquema de los flujos de potencia intercambiados entre el sistema de acumuladores y la maquina electrica en funcion de los modos operativos seleccionados;
- la figura 3 es una representacion esquematica de una segunda realizacion del conjunto de accionamiento hibrido para escuteres que utilizan el metodo de acuerdo con la invencion;
- la figura 4 es un esquema del sistema de control de la gestion optimizada de energia del conjunto de accionamiento;
- la figura 5a es una representacion esquematica de una primera arquitectura de comunicacion entre los modulos de gestion y de control del conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la invencion;
- la figura 5 b es una representacion esquematica de una segunda arquitectura de comunicacion entre los modulos de gestion y de control del conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la invencion;
- la figura 5 c es una representacion esquematica de una tercera arquitectura de comunicacion entre los modulos de gestion y de control del conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la invencion;
- la figura 5d es una representacion esquematica de una cuarta arquitectura de comunicacion entre los modulos de gestion y de control del conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la invencion;
- la figura 6 es una representacion grafica del procesamiento de los comandos de entrada del dispositivo de gestion de energia.
Con referencia a las figuras anteriores, el conjunto 1 de accionamiento hibrido para escuteres que utiliza el metodo de acuerdo con la invencion comprende un motor 3 de combustion interna, equipado con un arbol 4 de accionamiento conectado por medio de una unidad 5 de transmision a un arbol 6 de transmision de movimiento, a su vez acoplado con una rueda 2 de accionamiento por medio de una reduccion 28.
La unidad 5 de transmision comprende una polea 10 de accionamiento, una polea accionada 11 y una correa 12 bobinada alrededor de las poleas 10, 11. La polea accionada 11 es selectivamente conectable al arbol 6 de transmision por medio de un embrague centrifugo 8. El conjunto 1 de accionamiento hibrido comprende tambien una maquina electrica 32 coaxial con el embrague 8, pero situada en una posicion axial diferente en el arbol 6 de transmision.
En particular, la maquina electrica 32 tiene un estator 33 encajado en una carcasa fija 34 coaxialmente con el arbol 6 de transmision, y un rotor 35 encajado directamente en el arbol 6 de transmision.
Esta disposicion innovadora de la maquina electrica 32 garantiza una reduccion de las cargas en una direccion radial con respecto a las maquinas electricas de tipo conocido y reduce la inercia de la parte de rotor de la maquina electrica 32.
Ademas, en la disposicion descrita, el rotor 35 de la maquina electrica 32 no esta sujeto a tension debido al calor producido por el embrague centrifugo 8.
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La maquina electrica 32 utilizada en la realizacion ilustrativa descrita, consiste en un estator 33 con arrollamientos del tipo de tres fases y un rotor 35 con imanes permanentes, colocado en el interior del propio rotor 35. La disposicion de los imanes es tal que produce una asimetria en el circuito del rotor magnetico.
Para su funcionamiento, la maquina electrica 32 es capaz de explotar tanto la contribucion de los imanes presentes en el rotor como la anisotropia del circuito del rotor magnetico. Por tanto, es capaz de girar en ambas direcciones y de absorber y suministrar par motor. Se utiliza por consiguiente, tanto para el suministro de par motor de propulsion para el escuter tomando la energia de un sistema 36 de acumuladores o tomando el par motor de frenado mediante la recuperacion de energia en el sistema 36 de acumuladores.
Para este fin, los componentes electronicos 50 de control de la maquina electrica 32 se compone de un dispositivo electronico primero 51 para la alimentacion de las fases de la maquina electrica (inversor) y un dispositivo electronico segundo 52 con un transformador de alta frecuencia para aumentar la tension de entrada (elevador de voltaje).
Este dispositivo segundo 52 es capaz de regular la tension de salida independientemente de las variaciones en la tension de entrada, debido al sistema 36 de acumuladores, a traves del uso de una inductancia de entrada.
Como se muestra en la figura 2, ambos dispositivos 51, 52 permiten el paso de la potencia en ambas direcciones: desde el sistema 36 de acumuladores a la maquina electrica 32 y viceversa.
El sistema 36 de acumuladores preve el uso de diversos tipos de baterias, tales como, por ejemplo, plomo, gel de plomo, niquel-metal hidruro, baterias de litio y asi sucesivamente, con o sin supercondensadores y unos componentes electronicos de control y gestion adecuados (no mostrados).
El sistema de acumuladores de energia tiene la posibilidad de ser recargado a traves de un cargador de bateria externo, como ocurre normalmente. Una caracteristica adicional de los componentes electronicos 50 de control anterior es permitir que el sistema de energia sea recargado directamente a traves de la maquina electrica 32, evitando el uso de un cargador de bateria externo.
En una segunda realizacion ilustrada en la figura 3, el uso esta previsto de un embrague accionado 21 en sustitucion del embrague 8 de masa centrifuga. Esta solucion permite que el motor 3 de combustion interna sea acoplado y desacoplado con la rueda 2 de accionamiento y el motor electrico 32 integral con esta solo cuando sea requerido por el sistema de forma permanente. Con el uso del embrague accionado 21 existe la ventaja de ser capaz de activar el motor 3 de combustion interna a traves del motor electrico 32 realizando la estrategia de "parada al ralenti": cuando el vehiculo esta en un punto muerto, el motor 3 de combustion interna es apagado y, despues de ser reiniciado con propulsion electrica solo, puede ser encendida de nuevo la explotacion de la maquina electrica 32, que se utiliza para la propulsion, que se hace integral con el arbol 4 del motor 3 de combustion interna por medio del embrague accionado.
Esta segunda realizacion tambien permite que el conjunto de accionamiento sea configurado como "hibrido serie" con el motor electrico que proporciona para la propulsion y el motor de combustion interna que, cuando funciona, funciona siempre en los puntos de eficiencia maxima y, a traves de un generador electrico montado en un eje de salida del motor de combustion interna, recarga las baterias.
El sistema consiste en el motor 3 de combustion interna, el sistema 36 de acumuladores y la maquina electrica 32 que comprende los componentes electronicos 50 de control relativa, se gestiona a fin de garantizar un alto rendimiento operativo.
El sistema 36 de acumuladores a bordo del vehiculo es, de hecho, utilizado para suministrar energia o recargado a traves de los mismos componentes electronicos 50 de control de la maquina electrica 32 de forma optimizada en funcion de la estrategia de gestion de energia seleccionada.
Para este proposito, hay una unidad 38 de gestion de energia capaz de accionar adecuadamente la maquina electrica 32 y el motor 3 de combustion interna, por medio de dispositivos 39, 50 de control especificos, sobre la base de una serie de parametros y/o comandos de entrada recibidos. La unidad 38 de gestion de energia es de hecho capaz de interpretar las peticiones del piloto en terminos de modos de funcionamiento y el par motor de propulsion, gestionando de este modo de forma optimizada el funcionamiento integrado de motor 3 de combustion interna y la maquina electrica 32 y el nivel de carga del sistema 36 de acumuladores.
Varias soluciones estan previstas para la realizacion fisica de los dispositivos 38, 50, 39, 36 de control electronicos.
La solucion definida como "compacta" comprende el alojamiento de los diferentes componentes electronicos 38, 50, 39, 36 de control descritos anteriormente en el mismo dispositivo electronico. En la solucion definida como "distribuida", por otro lado, los diversos componentes electronicos 38, 50, 39, 36 de control estan alojados en diferentes dispositivos colocados en varios puntos en el vehiculo.
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Las soluciones intermedias son provistas tambien en que dos o mas dispositivos estan presentes en el vehiculo, que implementan uno o mas componentes electronicos de control en su interior.
Para las soluciones que preven dos o mas dispositivos distribuidos en el vehiculo, para un correcto funcionamiento del sistema, existe el problema del intercambio de informacion entre los distintos componentes electronicos de control. Para este proposito, el uso esta previsto de una linea 75 de comunicacion que utiliza el protocolo CAN (red de area de control).
La figura 5a ilustra la red 75 de comunicacion CAN, con los nodos relativos, utilizados en una realizacion preferida del vehiculo equipado con un conjunto de accionamiento hibrido que utiliza el metodo de acuerdo con la invencion.
Cada nodo CAN se asocia con un dispositivo electronico con las siguientes funcionalidades:
- nodo de "control de maquina electrica": este corresponde a los componentes electronicos 50 de control de la maquina electrica 32. El dispositivo envia la informacion a la linea CAN 75 con respecto a la activacion electrica y recibe las diversas senales de orden de activacion desde la misma linea;
- nodo de "control de motor de combustion interna": este corresponde a los componentes electronicos 39 de control del funcionamiento del motor de combustion interna. El dispositivo envia la informacion a la linea CAN 75 en relacion con el motor de combustion interna y recibe las diversas senales de orden de activacion desde la misma linea
- nodo de "panel de control digital": este corresponde a un dispositivo 74 de visualizacion que le da al piloto informacion sobre el estado de funcionamiento del vehiculo. El dispositivo recibe senales de entrada para ser visualizadas y puede enviar opcionalmente informacion sobre diferentes senales que podrian ser adquiridas, por ejemplo la posicion de la empunadura 44 de acelerador y otras definidas en detalle a continuacion (figura 4);
- nodo de "control de sistema de acumuladores": este corresponde al sistema 36 de acumuladores presente en el vehiculo, que envia la informacion a la linea CAN en relacion con su nivel de carga y recibe los distintos comandos y senales de entrada de control;
- nodo de "sistema de gestion de energia": este corresponde a la unidad 38 de gestion de energia. Este dispositivo recibe las senales enviadas desde los otros dispositivos 50, 39, 74, 36 desde la linea CAN 75 y envia las diversas senales de mando y control a los diferentes dispositivos.
El dispositivo 74 de visualizacion puede ser sustituido por un panel de control equivalente con indicadores analogicos, en consecuencia eliminando el nodo de "panel de control digital" en la linea CAN 75. Un ejemplo de esta solucion se representa en la figura 5b.
Si se utiliza una solucion con las baterias de plomo, por ejemplo, para la obtencion del sistema 36 de acumuladores, el nodo de "control de sistema de acumuladores" puede no estar presente en la linea 75. En este caso, sera uno de los otros dispositivos presentes en el vehiculo el que adquiere los valores de la caracteristica del sistema 36 de acumuladores y, posiblemente, transmita los datos a traves de CAN 75. Un ejemplo de esta solucion se proporciona en la figura 5c.
Si la unidad 38 de gestion de energia se implementa en el mismo soporte de equipo fisico de uno de los dispositivos 50, 39 de control presente en el vehiculo, el nodo de "sistema de gestion de energia" puede ser eliminado. En este caso, el dispositivo 50, 39 de control que implementa las funcionalidades de la unidad 38 de gestion de energia llevara a cabo las operaciones de gestion relativas. Un ejemplo de esta solucion se ilustra en la figura 5d.
El metodo implementado por la unidad 38 de gestion de energia para la gestion de los modos de funcionamiento del conjunto de accionamiento hibrido se describe a continuacion.
En terminos generales, con el fin de seleccionar el modo de funcionamiento optimo del conjunto 1 de accionamiento hibrido, la unidad 38 de gestion de energia realiza los siguientes pasos:
a) la unidad 38 de gestion de energia recibe una serie de parametros y/o comandos de entrada, entre los cuales la estrategia de gestion establecido por el piloto a traves de los selectores A, B, C, D, la rotacion de la empunadura 44 de acelerador, el estado del freno 45, la velocidad de rotacion del rotor 35 de la maquina electrica 32, la posicion angular de la valvula 40 de mariposa, el par motor suministrado por el motor 3 de combustion interna, la velocidad de rotacion del motor 3 de combustion interna y el estado de carga del sistema 36 de acumuladores;
b) sobre la base de los parametros de entrada y/o comandos recibidos, la unidad 38 de gestion de energia determina el estado del vehiculo y el par motor solicitado por el piloto;
c) sobre la base de los valores determinados en el paso b) se accionan tanto el motor 3 de combustion interna como
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la maquina electrica 32 de modo que la suma del par motor suministrado por ambas motorizaciones es igual a la solicitada por el piloto.
El metodo de gestion del modo de funcionamiento del conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la invencion preve que el piloto puede seleccionar una de las siguientes estrategias de gestion:
- electrico puro, en el que la maquina electrica solo se utiliza para la propulsion;
- hibrido estandar, en el que tanto la maquina electrica como el motor de combustion interna se utilizan para la propulsion y la unidad 38 de gestion de energia mantiene el estado de carga de las baterias a un nivel prefijado;
- hibrido de carga alta, en el que la unidad 38 de gestion de energia gestiona las dos maquinas con el fin de satisfacer el par motor solicitado por el piloto e intenta cargar el sistema de acumuladores tanto como sea posible;
- hibrido de carga baja, en el que la unidad 38 de gestion de energia gestiona las dos maquinas con el fin de satisfacer el par motor solicitado por el piloto y minimizar los consumos de combustible utilizando la energia contenida en el sistema de acumuladores.
En la estrategia electrico puro, el embrague 8 desacopla mecanicamente, de manera permanente, el motor 3 de combustion interna de la maquina electrica 32 y por consiguiente tambien de la rueda 2 de accionamiento del vehiculo integral con el mismo. En este modo, cuando el par motor requerido es positivo, es suministrado por la maquina electrica 32 solo, mientras que si el par motor requerido es negativo, se requiere un par motor de frenado para la maquina electrica 32.
Con particular referencia a las estrategias de gestion combinadas de la acumulacion y/o sistema de traccion, la unidad 38 de gestion de energia es capaz, de acuerdo con la estrategia de gestion seleccionada por el piloto, de funcionar en los siguientes modos operativos:
I) utilizar parte de la potencia suministrada por el motor de combustion interna para la recarga de las baterias a traves de la maquina electrica, que funciona como generador;
II) utilizar la maquina electrica en sustitucion de parte de la potencia necesaria para la propulsion suministrada por el motor de combustion interna, utilizando la energia almacenada en el sistema de acumuladores;
III) utilizar simultaneamente, a la potencia maxima que puede ser suministrada por el motor de combustion interna, la potencia suministrada por la maquina electrica;
IV) gestionar las dos maquinas con el fin de mantener un cierto nivel de carga en el sistema de acumuladores.
Con referencia a la figura 6, una explicacion ilustrativa es provista de como determina el dispositivo 38 de gestion de energia, de acuerdo con la estrategia de gestion combinada seleccionada, en el que el modo operativo del motor 3 de combustion interna y la maquina electrica deben ser accionados.
La figura 6, con el numero de referencia 61, indica el par motor maximo disponible resultante de la suma del par motor maximo que puede ser suministrado por el motor de combustion interna y el par motor maximo que puede ser suministrado por el motor electrico; la curva relacionada con el par motor maximo disponible del motor de combustion interna solamente se indica con el numero de referencia 62; el numero 63 se refiere al par motor absorbido por la maquina electrica en deceleracion; el par motor de frenado absorbido por la maquina electrica durante el frenado se identifica con el numero 64; el numero 65 indica el par motor maximo que la maquina electrica puede absorber cuando funciona como generador; finalmente, el numero 66 se refiere a la ejecucion total de porcentaje del acelerador.
Durante el funcionamiento del vehiculo, el segmento vertical 66 de la ejecucion del acelerador permanece entre el par motor 61 de propulsion maximo y el par motor de frenado absorbido por la maquina electrica en desaceleracion 63, pero se mueve a la velocidad de rotacion de la polea accionada 11.
Para cada instante de tiempo t, la unidad 38 de gestion de energia posiciona el segmento vertical 66 en el valor del numero de revoluciones de rotacion de la polea accionada 11 y se indica en porcentaje en dicho segmento la posicion actual de la empunadura 44 de acelerador.
El punto asi fijado corresponde en el eje de las ordenadas a un valor de par motor. Este valor se interpreta como un par motor solicitado por el piloto.
En el caso de la estrategia de gestion hibrido estandar combinado, la solicitud de par motor se gestiona de manera diferente de acuerdo con el area, entre los tres siguientes, en los que cae:
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- entre la linea 63 que identifica el par motor de frenado absorbido por la maquina electrica en desaceleracion y el eje horizontal. En este caso el par motor requerido es negativo: la unidad 38 de gestion de energia controla el cierre de la valvula 40 de mariposa y, opcionalmente, cierra el suministro de combustible a traves del dispositivo 39 de control y, por encima de una cierta velocidad, envia una referencia de par motor negativo a la maquina electrica 32 que es llamada para actuar como generador, recuperando la energia en la bateria;
- entre el eje horizontal y la linea 62 que identifica el par motor de propulsion maximo disponible del motor de combustion interna solo. El par motor requerido en este caso es positivo y menor que el par motor suministrable maximo del motor de combustion interna; la unidad 38 de gestion de energia controla la apertura de la valvula 40 de mariposa a traves del dispositivo 39 de control con el fin de regular el suministro de mezcla de aire-gasolina dentro de la camara de combustion y envia una referencia a la maquina electrica 32 (positiva o negativa) con el fin de satisfacer el par motor solicitado, controlar el nivel de estado de carga y optimizar el funcionamiento del motor 3 de combustion interna;
- entre la linea 62 y la linea 61 en relacion con el par motor de propulsion maxima disponible. En este caso, el par motor requerido es mayor que el par motor suministrable maximo del motor 3 de combustion interna: la unidad 38 de gestion de energia controla la apertura de la valvula 40 de mariposa a traves del dispositivo 39 de control de modo que el motor 3 de combustion interna suministra el par motor maximo y envia una referencia de par motor positivo a la maquina electrica 32 para satisfacer el par motor mayor solicitado por el piloto.
Por ultimo, si el piloto activa la palanca 45 de frenado, la unidad 38 de gestion de energia envia una referencia de par motor negativo para la maquina electrica 32 igual al valor de par motor correspondiente en la curva 64 a la velocidad de rotacion dada de la polea accionada 11.
La estrategia de gestion hibrido de carga alta combinado tiene el proposito de permitir una recarga tan rapida como sea posible del sistema 36 de acumuladores, manteniendo posteriormente el estado de carga en el valor maximo alcanzado.
Cuando el par motor requerido esta entre la linea 62 que identifica el par motor maximo disponible del motor 3 de combustion interna solo y la linea 61 en relacion con el par motor maximo disponible, el valor maximo del par motor en relacion con el numero de revoluciones se determina para no poner en peligro significativamente los rendimientos del vehiculo cuando acelera. De esta manera, el par motor de propulsion suministrado por la maquina electrica es limitado y en consecuencia, la energia se toma de las baterias.
Cuando, por otro lado, el par motor requerido esta entre el eje horizontal y la linea 62, el motor de combustion interna suministrara todo el par motor necesario para la propulsion. Ademas, si esta en funcionamiento en las areas de maxima eficiencia, el sistema utilizara su par motor en exceso con respecto al requerido, para recargar el sistema de acumuladores, utilizando la maquina electrica como generador.
En las fases de desaceleracion y frenado, el sistema funciona de la misma manera que en el modo hibrido estandar, utilizando la maquina electrica como un generador, recargando energia en el sistema de acumuladores.
En el modo hibrido de carga baja, el objetivo es privilegiar el uso de la energia presente en la maquina electrica 32 en lugar de la que proviene del combustible, para reducir el consumo de combustible.
La diferencia sustancial con el control utilizado en el modo hibrido estandar se puede encontrar cuando el par motor solicitado por el piloto cae dentro del area entre el eje horizontal y la linea 62: la maquina electrica 32 suministra una parte del par motor necesario, mientras que la parte restante es provista por el motor 3 de combustion interna. El par motor requerido por la maquina electrica 32 debe en cualquier caso ser tal que mantenga el funcionamiento del motor 3 de combustion interna dentro de un area de maxima eficiencia.
Si el motor 3 de combustion interna no es un motor de carburador, sino un motor de inyeccion, para el control del suministro de par motor, es provisto un dispositivo electronico 39 capaz de regular el suministro de aire dentro del motor y gestionar automaticamente los parametros caracteristicos de los motores de inyeccion.
De hecho, se ha verificado que el metodo de acuerdo con la invencion descrita de este modo garantiza una gestion del modo de funcionamiento de los conjuntos de accionamiento hibridos que es tal como para alcanzar un alto rendimiento de funcionamiento en terminos de optimizacion de la gestion de energia.
De hecho, se ha comprobado que la maquina electrica funciona como un motor o como un generador de corriente dependiendo de los requisitos de optimizacion de consumo de energia. La gestion de la invencion particular permite que la maquina electrica mantenga el estado de carga en un valor prestablecido, que puede corresponder a la carga maxima u otro valor predeterminado, o contribuir al suministro de par motor de propulsion con el fin de permitir que el motor de combustion interna funcione de manera optimizada.
Tambien se ha comprobado que el conjunto de accionamiento hibrido para escuteres descrito es capaz de
implementar el metodo de gestion del modo operativo de acuerdo con la invencion.
La invencion asi concebida puede experimentar numerosas modificaciones, adiciones y variantes, todas incluidas en el alcance del concepto de la invencion.
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El alcance de proteccion es definido por las reivindicaciones. No debe por lo tanto ser considerado como limitado por las realizaciones preferidas ilustradas en la descripcion y las figuras en forma de ejemplos.

Claims (27)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Un metodo de gestion del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido de un vehiculo, en particular un escuter, que comprende al menos un motor (3) de combustion interna y una maquina electrica (32), comprendiendo el metodo las fases de:
    a) determinar un par motor requerido y un estado del vehiculo basado en una serie de parametros y/o comandos de entrada recibidos;
    b) accionar dicho motor (3) de combustion interna de manera que no proporciona el par motor y accionar la maquina electrica (32) de manera que funcione como un generador para cargar un sistema (36) de acumuladores, cuando dicho par motor requerido es negativo;
    c) accionar dicho motor (3) de combustion interna y/o dicha maquina electrica (32) para:
    - satisfacer dicho par motor requerido, y/o
    - llevar dicho sistema (36) de acumuladores a un nivel de carga prestablecido y/o accionar dicho motor (3) de combustion interna en condiciones de regimen de maxima eficiencia, cuando el par motor requerido es positivo y menor que el par motor maximo que puede ser suministrado por dicho motor (3) de combustion interna;
    d) accionar dicho motor (3) de combustion interna y dicha maquina electrica (32) que suministra el par motor de propulsion, con el fin de satisfacer dicho par motor necesario, cuando dicho par motor requerido es positivo y mayor que el par motor maximo que puede ser suministrado por dicho motor (3) de combustion interna;
    en el que dicha serie de parametros y/o comandos de entrada utilizados en determinar dicho par motor requerido y dicho estado del vehiculo es seleccionada del grupo que consiste en:
    - la estrategia de gestion de dicho vehiculo;
    - la rotacion de una empunadura (44) de acelerador de dicho vehiculo;
    - el estado de al menos un freno (45) de dicho vehiculo;
    - la velocidad de rotacion de un rotor (35) de dicha maquina electrica (32);
    - el par motor suministrado por el motor (3) de combustion interna;
    - la velocidad de rotacion del motor (3) de combustion interna;
    - la posicion angular de una valvula (40) de mariposa de dicho motor (3) de combustion interna;
    - el flujo de aire dentro de dicho motor (3) de combustion interna;
    - el estado de carga de dicho sistema (36) de acumuladores; y combinaciones de los mismos.
  2. 2. -El metodo de gestion del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho mando en relacion con la estrategia de gestion de dicho vehiculo se puede seleccionar del grupo que consiste en:
    - modo operativo electrico puro, en el que la maquina electrica (32) se utiliza sola para la propulsion;
    - modo operativo hibrido estandar, en el que tanto la maquina electrica (32) como el motor (3) de combustion interna se utilizan para la propulsion y el estado de carga del sistema (36) de acumuladores se mantiene a un nivel prefijado;
    - modo operativo hibrido de carga alta, en el que tanto la maquina electrica (32) como el motor (3) de combustion interna se accionan con el fin de satisfacer el par motor requerido y cargar el sistema (36) de acumuladores tanto como sea posible;
    - modo operativo hibrido de carga baja, en el que tanto la maquina electrica (32) como el motor (3) de combustion interna se accionan con el fin de satisfacer el par motor requerido y reducir al minimo los consumos de combustible.
  3. 3. - El metodo de gestion del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la
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    reivindicacion 2, en el que, cuando dicha estrategia de gestion es el modo operativo hibrido estandar:
    - en dicha fase c) dicho motor (3) de combustion interna es accionado para que suministre todo el par motor requerido, tambien utilizando un par motor en exceso para la recarga de dicho sistema (36) de acumuladores a un nivel de carga prestablecido, si dicho sistema (36) de acumuladores tiene un nivel de carga mas bajo que dicho nivel prestablecido; y
    - en dicha fase d) dicho motor (3) de combustion interna es accionado para que suministre el par motor suministrable maximo y dicha maquina electrica (32) es accionada para satisfacer la solicitud de par motor mas alta.
  4. 4. - El metodo de gestion del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que, cuando dicha estrategia de gestion es el modo operativo hibrido estandar:
    - en dicha fase c) dicho motor (3) de combustion interna es accionado para funcionar en condiciones de regimen de maxima eficiencia, en el que dicho sistema (36) de acumuladores esta sustancialmente en un nivel de carga prestablecido, y dicha maquina electrica (32) es accionada para satisfacer la solicitud de par motor mas alta; y
    - en dicha fase d) dicho motor (3) de combustion interna es accionado para que suministre el par motor suministrable maximo y dicha maquina electrica (32) es accionado para satisfacer la solicitud de par motor mas alta.
  5. 5. - El metodo de gestion del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que, cuando dicha estrategia de gestion es el modo operativo hibrido de carga alta:
    - en dicha fase c) dicho motor (3) de combustion interna es accionado para que suministre todo el par motor requerido, utilizando un par motor en exceso para la recarga de dicho sistema (36) de acumuladores, si dicho motor (3) de combustion interna esta funcionando bajo condiciones de regimen de maxima eficiencia; y
    - en dicha fase d), dicha maquina electrica (32) es accionada para que suministre un par motor de propulsion limitado y dicho motor (3) de combustion interna es accionado para que suministre el par motor suministrable maximo.
  6. 6. - El metodo de gestion del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que, cuando dicha estrategia de gestion es el modo operativo hibrido de carga baja:
    - en dicha fase c) dicho motor (3) de combustion interna es accionado para funcionar en condiciones de regimen de maxima eficiencia y dicha maquina electrica (32) es accionada para que satisfaga la solicitud de par motor mas alta; y
    - en dicha fase d) dicho motor (3) de combustion interna es accionado para que suministre el par motor suministrable maximo y dicha maquina electrica (32) es accionada para que satisfaga la solicitud de par motor mas alta.
  7. 7. - El metodo de gestion del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, que comprende tambien la fase de enviar una referencia de par motor negativo a la maquina electrica (32) en la activacion de al menos un freno (45).
  8. 8. - El metodo de gestion del modo de funcionamiento de un conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que, cuando dicha estrategia de gestion es el modo operativo electrico puro:
    - en dicha fase b) dicha maquina electrica (32) suministra un par motor de frenado;
    - en dichas fases c) y d) dicha maquina electrica sola (32) es accionada para que suministre un par motor de propulsion.
  9. 9. - Un conjunto hibrido de accionamiento para vehiculos, en particular escuteres, que comprende al menos un motor (3) de combustion interna y al menos una maquina electrica (32) que puede ser activada alternativamente a o en combinacion con dicho motor (3) de combustion interna, caracterizado porque comprende una unidad (38) de gestion de energia para el pilotaje de al menos dicho motor (3) de combustion interna y al menos una maquina electrica (32) en respuesta a una serie de senales de entrada de acuerdo con el metodo definido en reivindicacion 1.
  10. 10. - El conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la reivindicacion 9, caracterizado porque dicha maquina electrica (32) es del tipo reversible.
  11. 11. - El conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con la reivindicacion 9 o 10, caracterizado porque dicha maquina electrica (32) comprende un estator (33) con bobinados del tipo de tres fases y un rotor (35).
  12. 12. - El conjunto de accionamiento hibrido de acuerdo con las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque dicho
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    rotor (35) tiene imanes permanentes, estando dichos imanes posicionados en el interior del rotor (35) para producir una asimetrfa en el circuito magnetico del rotor.
  13. 13. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con la reivindicacion 11 6 12, caracterizado porque dicho estator (33) es encajado en una carcasa fija (34) coaxialmente al arbol (6) de transmision de dicho vehfculo, y dicho rotor (35) es encajado directamente sobre dicho arbol (6) de transmision.
  14. 14. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque dicha maquina electrica (32) tiene componentes electronicos (50) de control que comprende un dispositivo electronico primero (51) adecuado para la alimentacion de las fases de dicha maquina electrica (32) y/o un dispositivo electronico segundo (52) adecuado para elevar la tension de entrada.
  15. 15. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con reivindicacion 14, caracterizado porque dicho dispositivo electronico segundo (52) se produce con un transformador de alta frecuencia.
  16. 16. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con reivindicacion 14 o 15, caracterizado porque dicho dispositivo electronico primero (51) es un invertidor y dicho dispositivo electronico segundo (52) es un elevador de voltaje.
  17. 17. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 16, caracterizado porque dicho motor (3) de combustion interna es accionado por un dispositivo (39) de control de manera que suministre un par motor.
  18. 18. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con reivindicacion 17, caracterizado porque dicha unidad (38) de gestion de energfa se implementa en al menos uno seleccionado a partir de dichos componentes electronicos (50) de control de dicha maquina electrica (32) y dicho dispositivo (39) de control de dicho motor (3) de combustion interna.
  19. 19. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con la reivindicacion 17 o 18, caracterizado porque dicha unidad (38) de gestion de energfa envfa senales de control al menos a uno seleccionado de:
    - dichos componentes electronicos (50) de control de dicha maquina electrica (32);
    - dicho dispositivo (39) de control de dicho motor (3) de combustion interna;
    - dicho sistema (36) de acumuladores;
    - un panel (74) de control digital.
  20. 20. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con la reivindicacion 19, caracterizado porque dicha unidad (38) de gestion de energfa se comunica con dichos componentes electronicos (50) de control, dispositivo (39) de control, sistema (36) de acumuladores y el panel (74) de control digital a traves de una lfnea (75) de comunicacion.
  21. 21. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con la reivindicacion 20, caracterizado porque dicha lfnea (75) de comunicacion utiliza el protocolo de comunicacion CAN (red de area de control).
  22. 22. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 21, caracterizado porque dicho motor (3) de combustion interna esta acoplado con un embrague (8) de masa centrffuga.
  23. 23. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 21, caracterizado porque dicho motor (3) de combustion interna esta acoplado con un embrague accionado (21).
  24. 24. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con la reivindicacion 23, caracterizado porque dicha maquina electrica (32) se utiliza para arrancar el motor (3) de combustion interna mediante la realizacion de la estrategia de "parada al ralentP' en el que, cuando el vehfculo esta en un punto muerto, dicho motor (3) de combustion interna es apagado y, despues de ser reiniciado con propulsion electrica solo, puede ser encendida de nuevo la explotacion de la maquina electrica 32, que se utiliza para la propulsion, que se hace integral con el arbol (4) del motor (3) de combustion interna por medio del embrague accionado (21).
  25. 25. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con la reivindicacion 23 o 24, caracterizado porque dicha maquina electrica (32) es accionada para que suministre la propulsion requerida y dicho motor (3) de combustion interna es accionado para que funcione en los puntos de maxima eficiencia, recargando dicho sistema (36) de acumuladores a traves de un generador electrico montado en un eje de salida de dicho motor (3) de combustion interna.
  26. 26. - El conjunto de accionamiento hfbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 a 25, caracterizado porque
    dichos componentes electronicos (50) de control se utiliza para la recarga de dicho sistema (36) de acumuladores.
  27. 27.- Un producto para un ordenador directamente cargable en la memoria interna de un ordenador digital que comprende porciones de codigo adecuadas para implementar las fases de las reivindicaciones 1 a 8 cuando dicho 5 producto se ejecuta en dicho ordenador.
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