ES2914790T3 - Método y dispositivo para gestionar la propulsión de un vehículo híbrido paralelo - Google Patents

Abstract

Un método para gestionar la propulsión de un vehículo híbrido en paralelo que comprende un generador de motor eléctrico y un pedal de acelerador y un sensor relativo conectado al mismo para detectar una inclinación del pedal de acelerador, en donde una curva de par (EMTrq) entregada/absorbida por el generador de motor eléctrico es función de dos variables, en donde una primera variable coincide con dicha inclinación de dicho pedal acelerador y una segunda variable coincide con una velocidad actual (vehSpeed) del vehículo híbrido, el método caracterizado porque en dicha curva de par tiene derivada parcial, respecto a dicha inclinación del pedal acelerador (AccPed%), lineal en todo un dominio relativo (0% - 100%).

Description

DESCRIPCIÓN

Método y dispositivo para gestionar la propulsión de un vehículo híbrido paralelo

Reclamación prioritaria

La presente solicitud reclama prioridad de la solicitud de patente italiana No. 102017000019444 presentada el 21/02/2017. Campo técnico de la invención

La invención se refiere al campo de los métodos y dispositivos para gestionar la propulsión de un vehículo híbrido. Estado de la técnica

Los vehículos híbridos paralelos están provistos de un motor de combustión interna y de un motogenerador eléctrico, que están conectados a la transmisión del vehículo. Pueden utilizar uno o ambos para la conducción del vehículo.

El motogenerador eléctrico es alimentado por baterías que son cargadas por el propio motogenerador en fases predeterminadas de funcionamiento del vehículo. Por ejemplo, se cargan cuando el vehículo circula a una velocidad constante o cuando reduce la velocidad.

En el segundo caso, se suele hablar de frenado regenerativo. Aprovecha la inercia del vehículo para cargar las baterías del mismo cuando se suelta completamente el pedal del acelerador, pero, especialmente en el tráfico urbano, determina un deterioro del confort de conducción con frenadas excesivamente fuertes.

El documento EP3112234 muestra una solución según la cual, durante la fase de liberación, se adquiere un valor de velocidad del vehículo que se utiliza durante la fase posterior de rodaje en punto muerto.

En particular, dicho valor de velocidad inicial determina los intervalos de posiciones angulares del pedal del acelerador en los que tiene lugar el rodaje en punto muerto, es decir, el par motor se reduce a cero.

En particular, según el documento EP3112234, el rodaje en punto muerto. se extiende en función de la velocidad a la que se inicia la liberación del acelerador.

El documento US2016059703 muestra una solución según la cual la función de entrega/absorción de par del generador del motor eléctrico es lineal hasta la intersección con el eje de abscisas y, a continuación, la función identifica dos o más desarrollos lineales con diferentes inclinaciones, que dependen de la velocidad de liberación del pedal del acelerador. La inclinación se selecciona en función de la rapidez con la que se suelta el pedal del acelerador.

En el documento EP 1241 043 A1 se describe otro ejemplo de método y dispositivo para gestionar la propulsión de un vehículo híbrido.

Breve descripción de la invención

El objeto de la invención es indicar un método y un dispositivo relativo para gestionar la propulsión de un vehículo híbrido paralelo, que están diseñados para mejorar el confort de conducción, sin penalizar el proceso de carga de la batería del vehículo. Este objeto se resuelve mediante un método según la reivindicación 1 y una unidad de procesamiento según la reivindicación 10.

La idea básica de la presente invención consiste en variar la curva de par entregada/absorbida por el vehículo de motor eléctrico en función de la velocidad actual del vehículo.

Más en particular, según la invención, el par entregado o frenado generado/absorbido por el motogenerador eléctrico es una función de la posición del pedal del acelerador y de la velocidad actual del vehículo.

Forzando al vehículo a tener un valor de velocidad constante, se obtiene una línea recta, que identifica el llamado término conocido, es decir, el punto de intersección del eje de ordenadas. Este punto, según la invención, es móvil en función de la velocidad del vehículo.

Para cada punto de intersección con el eje de ordenadas, se identifica una línea recta que une este punto con el punto correspondiente al par máximo entregable y a la inclinación máxima del pedal del acelerador.

Según la invención, la curva de par tiene una derivada parcial, con respecto a dicha inclinación del pedal del acelerador, lineal en todo un dominio relativo (0% - 100%). Según una variante preferida de la invención, las velocidades del vehículo se discretizan mediante umbrales que identifican un número predeterminado de términos conocidos.

Dado que la velocidad del vehículo se adquiere instante a instante y contribuye a la variación de dicho par, entonces, cuando el vehículo está decelerando, a medida que disminuye su velocidad, el par entregado/absorbido varía, incluso si el pedal del acelerador se mantiene quieto, desplazándose entre las citadas rectas correspondientes a los citados umbrales de velocidad, que identifican los citados puntos de intersección en el eje de ordenadas.

Preferentemente, esta función se define, según la invención, tanto durante la fase de deceleración como durante la fase de aceleración del vehículo.

Las reivindicaciones describen realizaciones preferidas de la invención, formando así parte integrante de la descripción. Breve descripción de los dibujos

Otros objetos y ventajas de la invención se entenderán mejor al leer la siguiente descripción detallada de una realización de la misma (y de las variantes relativas) con referencia a los dibujos que se acompañan y que muestran simplemente ejemplos no limitantes, en los que:

la figura 1 indica una curva de par relativa a una primera estrategia de gestión del motogenerador eléctrico según una técnica conocida por el propietario;

la figura 2 indica una curva de par relativa a una segunda estrategia de gestión del motogenerador eléctrico según una técnica conocida por el propietario

la figura 3 indica una curva de par relativa a una primera estrategia de gestión del motogenerador eléctrico según la invención

la figura 4 muestra un desarrollo de un parámetro implementado para el cálculo analítico de la función de par según la estrategia de la figura 3.

En las figuras, los mismos números y las mismas letras de referencia indican los mismos elementos o componentes. A efectos de la invención, el término "segundo" componente no implica la presencia de un "primer" componente. De hecho, estos términos sólo se utilizan para mayor claridad y no deben interpretarse de forma limitativa.

La información contenida en la parte relativa al estado de la técnica sólo sirve para comprender mejor la invención y no representa una declaración de existencia de los elementos descritos.

Descripción detallada de la invención

A continuación se describe el método según la invención, que permite operar un control continuo del par entregado/absorbido por el motogenerador eléctrico.

Para facilitar la explicación, se describirá la invención mediante una comparación directa con la solución técnica de la figura 1, que el titular considera conocida. La figura 2, en cambio, podría representar una alternativa a la solución de la figura 1, mientras que la figura 3 muestra gráficamente la solución según la invención.

Las figuras 1 - 3 muestran diagramas de una curva de par EMTrq, que es positiva cuando el motogenerador eléctrico funciona como motor y negativa cuando funciona como generador eléctrico. El par motor es entregado por el motogenerador eléctrico en función de una posición del pedal del acelerador.

El par máximo positivo entregable se indica en las cifras con MaxBoostTrq. Se suministra cuando el pedal del acelerador está completamente presionado, es decir, cuando alcanza su máxima inclinación.

Con referencia a la figura 1, se revela claramente que la entrega del par es lineal con un término conocido como cero. Esto significa que el generador del motor eléctrico entrega un par positivo EMTrq proporcional a la presión del pedal del acelerador y, cuando éste se suelta completamente, el generador del motor entrega un valor de par regenerativo negativo fijo MaxRegTrq.

Evidentemente, no se produce un rodaje en punto muerto, ya que se pasa rápidamente de un par positivo cercano a cero a un par negativo de valor fijo.

En aras de la simplicidad, se utilizan los mismos nombres de parámetros para todas las figuras 1 - 3.

La figura 2, por el contrario, muestra una situación en donde la curva de par se cruza con el eje de abscisas, por ejemplo en la zona de un valor porcentual que asciende al 10% de la inclinación del pedal del acelerador. Además, el motogenerador eléctrico permanece inactivo, es decir, entrega un par nulo, desde dicho valor del 10% hasta la liberación completa del pedal del acelerador. Como en la figura 1, cuando se suelta completamente el pedal, se entrega un valor de par regenerativo fijo MaxRegTrq.

La figura 3 muestra, en cambio, el comportamiento del motor eléctrico según la invención.

Hay diferentes rectas discretas de entrega de par en función de los umbrales de velocidad del vehículo.

Todas las rectas tienen un final en el punto de coordenadas 100%, MaxBoostTrq.

Por lo tanto, manteniendo la velocidad del vehículo dentro de dos intervalos de velocidad distintos, se consiguen dos rectas que expresan el par entregado/absorbido por el motor eléctrico, teniendo diferentes coeficientes angulares y diferentes términos conocidos respectivos, a diferencia de lo que revelan las figuras 1 y 2.

No hay rodaje en punto muerto, sino un único punto para cada línea recta. Evidentemente, este punto se mueve en el eje de abscisas en relación con la velocidad actual del vehículo y no en relación con la velocidad del vehículo al comienzo de la desaceleración, como se divulga en el documento EP3112234.

Según la invención, cuando el vehículo está desacelerando o frenando, se produce un desplazamiento (gradual) de una línea recta a otra, determinando una falta de linealidad en función de la variación de la velocidad del vehículo.

Esta falta de linealidad en la respuesta del pedal del acelerador conlleva un mayor confort, ya que el par de frenado generado por el motogenerador eléctrico es proporcional a la velocidad del vehículo.

En realidad, la discretización de la velocidad en baja, intermedia y alta permite tener tres curvas de par rectas y esto permite una mejor comprensión de la invención.

En efecto, los umbrales de velocidad pueden estar muy próximos entre sí, generando un haz de rectas muy denso, que reproduce un comportamiento extremadamente suave del motogenerador eléctrico.

Ejemplo 1

Supongamos que un vehículo circula a una velocidad elevada y se suelta el pedal del acelerador hasta alcanzar exactamente el punto de intersección de la recta de par (inferior) con el eje de abscisas.

En este punto, el motor se encuentra en el rodaje en punto muerto y, por lo tanto, el vehículo disminuye su velocidad. Cuando la velocidad del vehículo desciende por debajo de un umbral predeterminado, que activa la citada recta (inferior), el esquema utiliza la recta intermedia de la figura 3. Esto implica que, aunque no se haya movido el pedal, el motogenerador comienza a suministrar par motor.

Este comportamiento no se encuentra en el documento EP3112234, ya que, según este documento, no se utiliza la velocidad actual del vehículo, sino la velocidad al comienzo del procedimiento de liberación del pedal del acelerador. Ejemplo 2

Supongamos que el vehículo circula a una velocidad elevada y que se suelta completamente el pedal del acelerador. El par de frenado generado por el generador del motor eléctrico expira proporcionalmente a la velocidad del vehículo y este par de frenado prácticamente es igual a cero cuando el vehículo está casi parado.

Una vez más, este comportamiento no se revela en el documento EP3112234.

Esta estrategia identifica un haz de líneas rectas que pasan por el punto con coordenadas (100; MaxBoostTrq) y el coeficiente angular varía -al menos- en función de la velocidad actual del vehículo. En concreto, aumenta proporcionalmente a la velocidad del vehículo. Por lo tanto, la intersección de la línea recta con el eje de ordenadas cambia también proporcionalmente a la velocidad del vehículo.

A diferencia de la solución de la figura 2, según la invención, el motogenerador eléctrico entrega un par negativo, cuyo módulo depende linealmente del porcentaje de inclinación del pedal del acelerador y al menos de la velocidad del vehículo vehSpeed, en el intervalo comprendido entre el punto de coordenadas (100; MaxBoostTrq) hasta el punto de intersección negativo Q con el eje de ordenadas. Este punto de intersección Q, en relación con los umbrales de velocidad predeterminados, asume los valores Q0, Q1, Q2, etc., que tienen un valor negativo y se indican en la figura 3.

Se señala que los umbrales se han seleccionado únicamente para una mejor comprensión de la invención.

Q0 puede tener un valor cero. Esto resulta especialmente ventajoso cuando el vehículo se desplaza muy lentamente, en cola a lo largo de una ligera pendiente.

En estas condiciones, no se suministra ningún par negativo, ya que esto obligaría al conductor a pisar el pedal del acelerador para mover el vehículo. Por otra parte, la baja velocidad del vehículo no permitiría una recuperación significativa de la energía útil.

Evidentemente, la función que identifica la curva de par entregada/absorbida por el motogenerador eléctrico, según la invención, tiene una derivada parcial, respecto a la posición del pedal del acelerador AccPed, que es lineal hasta la intersección con el eje de ordenadas, es decir, hasta el punto de liberación completa del acelerador, con claras diferencias respecto a la solución de la figura 2. Esto significa que no hay cúspides o líneas discontinuas, como se muestra en el documento US2016059703, mientras el vehículo permanezca en el mismo intervalo de velocidad donde se define dicha recta.

A la inversa, el paso de un intervalo de velocidad a otro provoca un desplazamiento entre las líneas rectas mostradas en la figura 3.

Según una variante preferida de la invención, el comportamiento del motogenerador eléctrico, que se muestra esquemáticamente en la figura 3, puede expresarse matemáticamente mediante la siguiente ecuación EMtrq = (mQ) AccPed% Q y de forma precisa:

en donde el coeficiente angular depende del porcentaje de inclinación AccPed% del pedal del acelerador y de la variable dependiente MaxRegTrq, que es función al menos de la velocidad del vehículo.

Esta variable dependiente se mantiene constante dentro de un intervalo de velocidad del vehículo, obteniéndose así el haz de rectas que se muestra en la figura 3.

Por otro lado, el término conocido Q coincide con dicha variable dependiente MaxRegTrq y de igual manera permanece constante dentro de un intervalo de velocidad del vehículo, obteniéndose así el haz de rectas mostrado en la figura 3. En particular, MaxRegTrq viene dada por una función f(vehSpeed) -que tiene un valor que va de 0 a 1- de la velocidad vehSpeed del vehículo, multiplicada por MaxTrq. MaxTrq depende generalmente de las características del inversor asociado al motogenerador eléctrico para gestionar la transferencia de energía desde y para las baterías de almacenamiento del vehículo y representa, en términos mecánicos, un valor máximo de par negativo entregable por el motogenerador eléctrico.

Para señalar que MaxRegTrq es un parámetro variable, en la figura 3 se indica como dinámico.

En efecto, varía en función de la velocidad actual del vehículo identificando los módulos de los puntos Q0, Q1, Q2, etc. Preferentemente, esta variable dependiente MaxRegTrq puede ser también función de otros factores, como KbattS y KbattT, obteniendo así una función de tres o más variables. Tanto KbattS como KbattT pueden tener un valor que oscila entre 0 y 1 y se refieren a las características de las baterías del vehículo conectadas al motogenerador eléctrico a través del inversor.

La primera representa una función del estado de carga SOC y del estado de salud SOH, en particular KbattS = SOC*SOH/10A4. El segundo representa un factor corrector, que es función de la temperatura de las baterías.

Estos factores correctivos KbattS y KbattT son proporcionados generalmente por los proveedores de las baterías de los vehículos.

Como se puede ver en la figura 3, las posibles velocidades de un vehículo híbrido se dividen preferentemente en al menos tres intervalos identificados como velocidad baja (LowSpeed), que incluye una velocidad cero del vehículo, velocidad intermedia (Int. Speed) y velocidad alta (High Speed), que incluye la velocidad máxima que puede alcanzar el vehículo. Este método puede ser implementado preferentemente por la unidad de gestión del vehículo VMU, que interactúa con la unidad de control del vehículo VCU.

En algunas circunstancias, las dos unidades están integradas en una sola unidad de procesamiento.

El valor de MaxRegTrq puede depender de las características del motogenerador eléctrico o puede ser fijado con cada aplicación.

La presente invención puede implementarse ventajosamente por medio de un programa de ordenador que comprende medios de codificación para llevar a cabo uno o más pasos del método, cuando el programa se ejecuta en un ordenador.

El ejemplo no limitativo descrito anteriormente puede ser objeto de variaciones, sin que por ello se salga del ámbito de protección de la invención establecido en las reivindicaciones, que comprenden todas las realizaciones equivalentes para un experto en la materia.

Al leer la descripción anterior, un experto puede llevar a cabo el objeto de la invención sin introducir más detalles de fabricación. Los elementos y características contenidos en las diferentes realizaciones preferidas, dibujos incluidos, pueden combinarse entre sí, sin que por ello se salga del ámbito de protección de la de la invención establecido en las reivindicaciones.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un método para gestionar la propulsión de un vehículo híbrido en paralelo que comprende un generador de motor eléctrico y un pedal de acelerador y un sensor relativo conectado al mismo para detectar una inclinación del pedal de acelerador, en donde una curva de par (EMTrq) entregada/absorbida por el generador de motor eléctrico es función de dos variables, en donde una primera variable coincide con dicha inclinación de dicho pedal acelerador y una segunda variable coincide con una velocidad actual (vehSpeed) del vehículo híbrido, el método caracterizado porque en dicha curva de par tiene derivada parcial, respecto a dicha inclinación del pedal acelerador (AccPed%), lineal en todo un dominio relativo (0% - 100%).

2. El método según la reivindicación 1, en donde dicho dominio es continuo entre una condición de liberación completa (0%) del pedal del acelerador y una condición de apertura completa (100%) del pedal del acelerador.

3. El método según la reivindicación 2, en donde hay

- un primer punto (Pmax) que tiene, en un plano inclinación(pedal)/par(generador del motor eléctrico), coordenadas de - apertura completa (100%) y

- par positivo máximo (MaxBoostTrq) entregable por el motogenerador eléctrico,

- segundo punto (Q) con coordenadas de

- apertura completa (0%) del pedal del acelerador e

- intersección con el eje de ordenadas con intercepción cero (Q0) o intercepción negativa (Q1, Q2),

en donde un módulo de dicho intercepto es proporcional a dicha velocidad de la corriente.

4. El método según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3, en donde un intercepto de dicha curva de par (EMTrq) con un eje de abscisas de dicho plano tiene un módulo positivo proporcional a dicha velocidad actual del vehículo.

5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4 anteriores, en donde dicha función es una función discreta de dicha velocidad actual, identificando una gavilla de rectas que pasan por dicho primer punto (Pmax) y que tienen un coeficiente angular proporcional a valores discretos de dicha velocidad actual del vehículo.

6. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha curva de par define una función parcial con respecto a dicho pedal del acelerador que tiene un coeficiente angular mayor que cero y un término conocido (Q) menor/igual que cero con los respectivos módulos proporcionales a dicha velocidad (vehSpeed) del vehículo híbrido.

7. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha curva de par (EMTrq)

viene dada por la suma de

- una primera cantidad dada por el producto de un valor correspondiente a dicha inclinación del pedal del acelerador (AccPed%) multiplicado por una diferencia entre un valor de par máximo (MaxBoostTrq) entregable por el generador del motor eléctrico menos un primer parámetro (MaxRegTrq)

- una segunda cantidad coincidente con dicho primer parámetro (MaxRegTrq), en la que dicho primer parámetro (MaxRegTrq) es función al menos de dicha velocidad (vehSpeed) del vehículo.

8. El método según la reivindicación 7, en donde dicho primer parámetro (MaxRegT rq) es igual a una función (f(vehSpeed)) de dicha velocidad (vehSpeed) del vehículo, que tiene un valor que oscila entre 0 y 1, multiplicado por un segundo parámetro (MaxTrq), en donde dicho segundo parámetro (MaxTrq) depende de las características de un inversor asociado al motogenerador eléctrico para gestionar la transferencia de energía desde y para las baterías de almacenamiento del vehículo.

9. El método según la reivindicación 7 u 8, en donde dicho primer parámetro (MaxRegTrq) es igual a una función (f(vehSpeed)) de dicha velocidad (vehSpeed) del vehículo, que tiene un valor que oscila entre 0 y 1, multiplicado por un tercer (KbattS) y/o un cuarto parámetro (KbattT) ambos con valores que van de 0 a 1, en donde dicho tercer parámetro es función de un estado de carga (SOC) y de un estado de salud (SOH) de dichas baterías del vehículo y donde dicho cuarto parámetro es función de una temperatura de dichas baterías de almacenamiento del vehículo.

10. Una unidad de procesamiento para gestionar un generador de motor eléctrico de vehículo híbrido en paralelo configurada para realizar el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Un vehículo híbrido paralelo que comprende una transmisión, un motor de combustión interna y un generador de motor eléctrico conectado a dicha transmisión y que comprende además una unidad de procesamiento según la reivindicación 10.