IT201700019444A1

IT201700019444A1 - Metodo e dispositivo di controllo della propulsione di un veicolo ibrido parallelo

Info

Publication number: IT201700019444A1
Application number: IT102017000019444A
Authority: IT
Inventors: Attilio Perrone; Boot Marco Aimo; Alessio Canepa
Original assignee: Iveco Spa
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2018-08-21
Also published as: EP3363670B1; ES2914790T3; EP3363670A1

Description

"METODO E DISPOSITIVO DI CONTROLLO DELLA PROPULSIONE DI UN VEICOLO IBRIDO PARALLELO"

Campo di applicazione dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce al campo dei metodi e dispositivi di controllo della propulsione di un veicolo ibrido.

Stato della tecnica

I veicoli ibridi paralleli sono dotati di un motogeneratore a combustione interna ed un motogeneratore elettrico collegati alla trasmissione del veicolo. Essi possono sfruttare l'uno o l'altro o entrambi per la trazione veicolare.

II motogeneratore elettrico è alimentato da batterie che vengono ricaricate dallo stesso motogeneratore in predeterminate fasi di funzionamento del veicolo. Per esempio, esse sono ricaricate durante una navigazione a velocità costante oppure durante il rallentamento del veicolo.

Nel secondo caso si parla generalmente di frenata rigenerativa. Essa sfrutta l'inerzia del veicolo per ricaricare le batterie veicolari quando il pedale dell'acceleratore è completamente rilasciato, ma specialmente nel traffico urbano, determina un deterioramento del comfort di guida con frenate eccessivamente pronunciate.

Sommario dell'invenzione

Pertanto scopo della presente invenzione è quello di indicare un metodo e relativo dispositivo di controllo della propulsione di un veicolo ibrido parallelo atto a migliorare il comfort di guida senza penalizzare il processo di ricarica delle batterie veicolari.

L'idea di base della presente invenzione è quella di variare la curva di coppia erogata/assorbita dal motogeneratore elettrico in funzione della velocità del veicolo.

Mentre secondo l'arte nota la coppia frenante di rigenerazione è sostanzialmente costante, secondo la presente invenzione essa è una funzione della posizione del pedale dell'acceleratore e della velocità del veicolo.

Imponendo un valore di velocità costante del veicolo, si ottiene una retta che individua un termine noto sull'asse delle ordinate, mobile in funzione della velocità del veicolo.

Secondo una variante preferita dell'invenzione, le velocità del veicolo sono discretizzate attraverso delle soglie che individuato un predeterminato numero di termini noti.

Le rivendicazioni descrivono varianti preferite dell'invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:

nella figura 1 è indicata una curva di coppia relativa ad una prima strategia di controllo del motogeneratore elettrico secondo una tecnica conosciuta dal presente titolare;

nella figura 2 è mostrata una curva di coppia relativa ad una seconda strategia di controllo del motogeneratore elettrico secondo una tecnica conosciuta dal presente titolare;

nella figura 3 è indicata una curva di coppia relativa ad una strategia di controllo del motogeneratore elettrico secondo la presente invenzione.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Nell'ambito della presente descrizione il termine "secondo" componente non implica la presenza di un "primo" componente. Tali termini sono infatti adoperati soltanto per chiarezza e non vanno intesi in modo limitativo.

Quanto descritto nel capitolo relativo allo stato della tecnica occorre solo ad una migliore comprensione dell'invenzione e non rappresenta una dichiarazione di esistenza di quanto descritto. Inoltre, se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio, quanto descritto nel capitolo stato della tecnica è da considerarsi come parti integrante della descrizione di dettaglio.

Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione Viene ora descritto il metodo oggetto dell'invenzione, che consente di attuare un controllo di tipo continuo della coppia erogata dal motogeneratore elettrico.

L'invenzione, per maggiore semplicità di trattazione, viene descritta mediante un confronto diretto con una implementazione tecnica di figura 1, che il titolare ritiene nota. La figura 2, invece potrebbe rappresentare una alternativa alla soluzione di figura 1, mentre la figura 3 rappresenta, graficamente, la soluzione oggetto della presente invenzione.

Le figure 1 - 3 mostrano diagrammi di una curva di coppia EMTrq positiva quando il motogeneratore elettrico opera da motore e negativa quando lo stesso opera da generatore elettrico. Essa é erogata dal motogeneratore elettrico in funzione di una posizione del pedale dell'acceleratore. La massima coppia positiva erogabile è indicata nelle figure come MaxBoostTrq.

Con riferimento alla figura 1, si vede chiaramente che l'erogazione della coppia è lineare con termine noto nullo. Ciò significa che il motogeneratore elettrico eroga coppia positiva EMTrq, proporzionale con la pressione del pedale dell'acceleratore, e quando questo è completamente rilasciato, il motogeneratore eroga un valore di coppia negativa di rigenerazione MaxRegTrq fisso.

Per semplicità di descrizione, si adoperano gli stessi nomi di parametri per tutte le figure 1 - 3.

La figura 2 mostra invece una situazione secondo cui la curva di coppia interseca l'asse delle ascisse per esempio in corrispondenza di un valore percentuale pari a 10% dell'inclinazione del pedale dell'acceleratore. Inoltre, il motogeneratore elettrico resta inattivo, vale a dire eroga coppia nulla, da tale valore del 10% fino al rilascio completo del pedale dell'acceleratore. E come per la figura 1, quando il pedale è completamente rilasciato, viene erogato un valore di coppia di rigenerazione MaxRegTrq fisso .

La figura 3 diagramma, invece, il comportamento del motore elettrico secondo la presente invenzione.

Mi sono più curve di erogazione di coppia discrete in funzione di soglie di velocità del veicolo. Pertanto, mantenendo la velocità del veicolo all'interno di due distinti intervalli di velocità, si ottengono due curva di coppie erogate (positiva o negativa) dal motore elettrico aventi coefficienti angolari e rispettivi termini noti differenti, diversamente da quanto mostrato nelle figure 1 e 2.

La presente strategia individua un fascio di rette passante per il punto di coordinate (100; MaxBoostTrq) ed il coefficiente angolare varia in funzione, almeno, della velocità del veicolo. In particolare esso aumenta proporzionalmente alla velocità del veicolo. Pertanto, anche l'intersezione della ratta con l'asse delle ordinate varia proporzionalmente alla velocità del veicolo.

Contrariamente alla soluzione di figura 2, secondo la presente invenzione, il motogeneratore elettrico eroga coppia negativa, il cui modulo è linearmente dipendente con la percentuale di inclinazione del pedale dell'acceleratore e almeno la velocità del veicolo vehSpeed, nell'intervallo compreso tra il punto di intersezione con l'asse delle ascisse fino al punto di intersezione, negativo Q, con l'asse delle ordinate. Tale punto di intersezione Q, in relazione a predeterminate soglie di velocità assume i valori QO, Ql, Q2, etc. aventi modulo negativo indicati in figura 3.

E' evidente che la curva di coppia ha derivata parziale rispetto alla posizione del pedale dell'acceleratore AccPed, costante fino all'intersezione con l'asse delle ordinate, vale a dire, fino al punto di rilascio completo dell'acceleratore con evidente diversità rispetto alla soluzione della figura 2. Ciò indica che non si formano cuspidi o spezzate fintanto che si resta all'interno del medesimo intervallo di velocità del veicolo.

Viceversa, passando da un intervallo di velocità ad un altro si salta tra le rette mostrate in figura 3.

Secondo una variante preferita della presente invenzione, il comportamento del motogeneratore elettrico, schematizzato con l'aiuto della figura 3 può essere espresso matematicamente dalla seguente equazione del tipo EMtrq = (mQ) AccPed% Q e precisamente:

In cui il coefficiente angolare dipende dalla percentuale di inclinazione AccPed% del pedale dell'acceleratore e dalla variabile dipendente MaxRegTrq, la quale è funzione almeno della velocità del veicolo.

Tale variabile dipendente resta costante, all'interno di un intervallo di velocità del veicolo ottenendosi il fascio di rette mostrato in figura 3.

Il termine noto Q, invece, coincide con tale variabile dipendente MaxRegTrq ed analogamente resta costante, all'interno di un intervallo di velocità del veicolo ottenendosi il fascio di rette mostrato in figura 3.

In particolare MaxRegTrq è dato da una funzione f(vehSpeed) - avente valore compreso tra 0 e 1 - della velocità vehSpeed del veicolo, moltiplicato per MaxTrq. MaxTrq generalmente dipende dalle caratteristiche dell'inverter associato al motogeneratore elettrico per gestire il trasferimento di energia da e per le batterie di accumulo veicolari e rappresenta, in termini meccanici, un valore massimo di coppia negativa erogabile dal motogeneratore elettrico.

Proprio per evidenziare che MaxRegTrq è un parametro variabile, in figura 3 è indicato come dinamico (dynamic). Preferibilmente, tale variabile dipendente MaxRegTrq può essere resa funzione anche di altri fattori quali KbattS e KbattT ottenendosi una funzione di tre o più variabili. Entrambi, KbattS e KbattT, possono avere valore compreso tra 0 e 1 e sono legati alle caratteristiche delle batterie veicolari collegate con il motogeneratore elettrico attraverso 1'inverter.

Il primo rappresenta una funzione dello stato di carica SOC e dello stato di salute SOH, in particolare KbattS = SOC*SOH/10<A>4. Il secondo rappresenta un fattore correttivo funzione della temperatura delle batterie.

Tali fattori correttivi KbattS e KbattT sono generalmente forniti dai fornitori di batterie veicolari.

Come si vede in figura 3, si preferisce suddividere le possibili velocità di un veicolo ibrido in almeno tre intervalli denotati da bassa velocità (LowSpeed) che include una velocità nulla del veicolo, media velocità (Int. Speed) e alta velocità (High Speed) che include la velocità massima raggiungibile dal veicolo.

Il presente metodo può essere implementato preferibilmente dalla unità di elaborazione veicolare VMU che si interfaccia con l'unità di elaborazione di controllo motore VCU.

In alcune circostanze le due unità sono integrate in un'unica unità di elaborazione.

Il valore di MAxRegTrq può dipendere dalle caratteristiche del motogeneratore elettrico oppure può essere impostato applicazione per applicazione.

La presente invenzione può essere vantaggiosamente realizzata tramite un programma per computer che comprende mezzi di codifica per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando questo programma è eseguito su di un computer. Pertanto si intende che l'ambito di protezione si estende a detto programma per computer ed inoltre a mezzi leggibili da computer che comprendono un messaggio registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando detto programma è eseguito su di un computer.

Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione definita dalle rivendicazioni, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo.

Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l'oggetto dell'invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi. Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite, inclusi i disegni, possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall'ambito di protezione della presente domanda.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di controllo della propulsione di un veicolo ibrido parallelo comprendente un pedale di acceleratore ed un sensore ad esso connesso per rilevare un relativo valore di inclinazione, in cui una curva di coppia (EMTrq) erogata/fornita da un relativo motogeneratore elettrico del veicolo ibrido è una funzione di due variabili, in cui una prima variabile dipende da una posizione del pedale dell'acceleratore ed une seconda variabile dipende da una velocità del veicolo ibrido.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta curva di coppia ha derivata parziale rispetto a detta posizione del pedale dell'acceleratore, costante fino ad un valore nullo di inclinazione del pedale dell'acceleratore.
3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detta curva di coppia definisce una funzione parziale rispetto a detto pedale dell'acceleratore avente coefficiente angolare maggiore a zero e termine noto (Q) minore/uguale a zero con i rispettivi moduli proporzionali ad detta velocità (vehSpeed) del veicolo ibrido.
4. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detta curva di coppia EMTrq è data dalla somma di - una prima quantità data dal prodotto di un valore corrispondente a detta posizione del pedale dell'acceleratore AccPed% moltiplicato per una differenza tra un valore di coppia massima MaxBoostTrq erogabile dal motogeneratore elettrico meno un primo parametro MaxRegTrq; - una seconda quantità coincidente con detto primo parametro MaxRegTrq, in cui detto primo parametro MaxRegTrq è funzione almeno di detta velocità vehSpeed del veicolo.
5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui detto primo parametro MaxRegTrq è uguale ad una funzione f(vehSpeed) di detta velocità vehSpeed del veicolo, avendo valore compreso tra 0 e 1, moltiplicato per un secondo parametro MaxTrq, in cui detto secondo parametro MaxTrq dipende da caratteristiche di un inverter associato al motogeneratore elettrico per gestire il trasferimento di energia da e per batterie di accumulo veicolari.
6. Metodo secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui detto primo parametro MaxRegTrq è uguale ad una funzione f (vehSpeed) di detta velocità vehSpeed del veicolo, avendo valore compreso tra 0 e 1, moltiplicato per un terzo KbattS e/o un quarto parametro KbattT, entrambi compresi tra 0 e 1 in cui detto terzo parametro è funzione di uno stato di carica (SOC) e di uno stato di salute (SOH) di dette batterie veicolari ed in cui detto quarto parametro è funzione di una temperature di detta batterie veicolari.
7. Unità di elaborazione per controllare un motogeneratore elettrico di un veicolo ibrido configurata per eseguire il metodo oggetto di una qualunque delle rivendicazioni 1 - 6.
8. Veicolo ibrido comprendente una trasmissione, un motore a combustione interna ed un motogeneratore elettrico collegati a detta trasmissione ed ulteriormente comprendente una unità di elaborazione secondo la rivendicazione 7.