SISTEMA DE CONTROL DE BATERIA PARA VEHICULO HIBRIDO Y PROCEDIMIENTO PARA CONTROLAR UNA BATERIA DE DICHO VEHICULO HIBRIDO.

Un sistema de control de batería (10) para controlar un estado de carga de una batería de vehículo híbrido (12),

que comprende:

una instalación de detección (30) para determinar un estado de funcionamiento del vehículo o un estado previsto de funcionamiento del vehículo; y

un controlador (20, 22) para establecer un nivel objetivo del estado de carga de la batería (12) basado en el estado de funcionamiento del vehículo o el estado previsto de funcionamiento del vehículo, en el cual el controlador (20, 22) puede funcionar para establecer un nivel objetivo del estado de carga en un primer nivel durante un estado móvil de funcionamiento del vehículo y en un segundo nivel durante un estado estacionario de funcionamiento del vehículo o en adelanto del funcionamiento del vehículo en el estado estacionario de funcionamiento del vehículo; y el segundo nivel es más cercano que el primer nivel de un límite superior de un estado de carga máximo

Sistema de control de batería para vehículo híbrido y procedimiento para controlar una batería de vehículo híbrido.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, de modo general, a vehículos a motor híbridos y, más concretamente, a un sistema de control de batería para controlar el estado de carga de una batería de vehículo híbrido.

Los fabricantes de vehículos a motor están trabajando activamente para desarrollar sistemas motopropulsores alternativos en un esfuerzo para reducir el nivel de contaminantes emitidos al aire por los motopropulsores convencionales equipados con motores de combustión interna. Se han dirigido importantes esfuerzos de desarrollo a los vehículos eléctricos y de celda de combustible. Desafortunadamente estos sistemas motopropulsores alternativos adolecen de diversas desventajas y, para todas las aplicaciones prácticas, están sin embargo bajo desarrollo. Sin embargo, los vehículos "híbridos", los cuales están equipados con un motor de combustión interna y un motor eléctrico que puede ser activado independientemente o en combinación con el motor de combustión interna para proporcionar medios de propulsión al vehículo, ofrecen un compromiso entre los vehículos propulsados por motor tradicional de combustión interna y los vehículos de propulsión totalmente eléctrica.

Un vehículo híbrido está típicamente equipado con una batería (una batería principal) que proporciona corriente eléctrica al sistema motopropulsor híbrido y, a su vez, se carga mediante un generador (típicamente el sistema motopropulsor híbrido funciona como un generador que genera energía eléctrica a partir de una entrada mecánica). Un nivel de carga de la batería se vigila según un índice conocido como el Estado de Carga de la batería, o SOC. El SOC se define por una relación de la cantidad de carga residual que permanece en una batería en relación a su capacidad total de carga. En la actualidad, un SOC de la batería es medido generalmente usando una combinación de un procedimiento de medición utilizando una correlación entre el SOC y un voltaje-corriente de la batería, característicos en el momento de carga (o descarga) y un procedimiento de medición utilizando una acumulación de cantidades cargadas y descargadas.

En los vehículos híbridos, un sistema de control de batería típicamente controla la carga y la descarga de una batería en base al SOC. Concretamente, para el control de carga y descarga, los valores del SOC están divididos típicamente en al menos tres rangos, es decir, un rango prohibido de carga, un rango prohibido de descarga, y un rango cargado normalmente. En un rango prohibido de carga (por ejemplo, SOC aproximadamente de 74 a 100%), la carga adicional puede prohibirse para dejar espacio para la captación de energía a través del frenado regenerativo y evitar la carga excesiva que podría dañar la batería. En un rango prohibido de descarga (por ejemplo, SOC aproximadamente de 0 a 30%), la descarga adicional puede prohibirse para evitar la descarga excesiva que podría comprometer el funcionamiento normal del sistema motopropulsor híbrido. En un rango cargado normalmente (por ejemplo, SOC aproximadamente de 30 a 70%), son improbables la carga y descarga excesivas y, por lo tanto, la carga y la descarga están permitidas. Se conoce a partir del estado de la técnica anterior variar y modificar el nivel de SOC de acuerdo con la velocidad y otros atributos de un vehículo híbrido. Por ejemplo, el documento US A 5,656,921 explica que el motor eléctrico accionado por el motor de combustión interna de un vehículo híbrido podría ser usado a fin de incrementar el estado de carga de la batería usada para propulsar el vehículo. El documento US B1 6,304,055 divulga variar y modificar el SOC de acuerdo con la velocidad y otros atributos de un vehículo híbrido. Para ejemplos adicionales de procedimientos de control del agotamiento de la carga de la batería, etc. para vehículos híbridos ver los documentos US-A 5,842,534, US-A 2004/119441, US-A 5,786,640 y EP A 1 008 484.

La estrategia anterior del SOC, aunque satisfactoria para el funcionamiento de un vehículo de pasajeros, puede no ser adecuada para vehículos híbridos que hacen funcionar el sistema de motopropulsión híbrida para producir energía propia o para el exterior. Por ejemplo, los vehículos híbridos de pasajeros usan la energía de la batería para aumentar el comportamiento dinámico, convertir la energía dinámica en energía eléctrica usando el frenado regenerativo, y almacenando la energía convertida en una batería para mejorar el consumo de energía. Además de estas características, los vehículos híbridos utilitarios, tales como camionetas, pueden funcionar para producir energía eléctrica o hidráulica para el exterior al hacer funcionar el motor eléctrico para producir energía eléctrica para accionar una bomba hidráulica, o usar la energía eléctrica almacenada en la batería principal para propulsar equipo eléctrico propio o del exterior, en el último ejemplo, puede ser deseable modificar el nivel SOC durante ciertos estados de funcionamiento del vehículo (por ejemplo, vehículo estacionario suministrando corriente eléctrica al exterior) para maximizar la energía disponible en la batería principal y minimizar la necesidad de activar el motor de combustión interna para recargar la batería principal o complementar la energía proporcionada de este modo.

Resumen de la invención

La presente invención como el objeto-materia de las reivindicaciones independientes 1, 6 y 11, respectivamente, incluye, entre otras cosas, un sistema de control de batería para controlar el estado de carga de una batería de vehículo híbrido. El sistema de control de batería incluye una instalación de detección para determinar un estado de funcionamiento del vehículo o un estado previsto de funcionamiento del vehículo y un controlador para establecer un nivel objetivo del nivel de carga de la batería basado en el estado de funcionamiento del vehículo o el estado previsto de funcionamiento del vehículo. En una realización, el controlador puede funcionar para establecer un nivel objetivo del estado de carga en un primer nivel durante un estado móvil del funcionamiento del vehículo y en un segundo nivel durante un estado estacionario del funcionamiento del vehículo o en adelanto del funcionamiento del vehículo en el estado estacionario del funcionamiento del vehículo. La invención también incluye un procedimiento para controlar un estado de carga de una batería de un vehículo híbrido.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirán realizaciones de la invención a título de ejemplo haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloque que ilustra esquemáticamente la estructura general de un sistema de control de batería de acuerdo con una realización de la presente invención;

la figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para controlar el SOC de una batería de vehículo híbrido de acuerdo con una realización de la presente invención; y

las figuras 3A-3C son diagramas que muestran ejemplos de la variación del nivel de SOC en diferentes estados de funcionamiento de un vehículo híbrido.

Descripción detallada

La figura 1 es un diagrama de bloque que muestra esquemáticamente la estructura general de un sistema de control de batería 10 para un vehículo híbrido de acuerdo con una realización de la presente invención. En la realización ilustrada, el sistema de control de batería 10 incluye una batería principal 12, tal como una batería de níquel e hidruro metálico (NiMH) o similar. Entre otras configuraciones, la batería 12 puede ser una batería de combinación que incluya una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie 14, a partir de las cuales se puede obtener un alto voltaje, por ejemplo 340 V. Sin embargo, se apreciará que la batería 12 puede incluir cualquier número de celdas o incluso ninguna "celda".

Como se muestra en la figura 1, el voltaje en la batería 12 puede ser medido mediante un sensor de voltaje 16 y puede usarse un sensor de corriente 18 para medir la corriente de carga y descarga respecto a la batería 10. En una realización, las mediciones de voltaje y corriente se suministran a la unidad de control de la batería (BCU) 20, como por ejemplo una unidad electrónica de control. La BCU 20 acumula mediciones del voltaje y la corriente de carga y descarga respecto a la batería...

1. Un sistema de control de batería (10) para controlar un estado de carga de una batería de vehículo híbrido (12), que comprende:

una instalación de detección (30) para determinar un estado de funcionamiento del vehículo o un estado previsto de funcionamiento del vehículo; y

un controlador (20, 22) para establecer un nivel objetivo del estado de carga de la batería (12) basado en el estado de funcionamiento del vehículo o el estado previsto de funcionamiento del vehículo, en el cual el controlador (20, 22) puede funcionar para establecer un nivel objetivo del estado de carga en un primer nivel durante un estado móvil de funcionamiento del vehículo y en un segundo nivel durante un estado estacionario de funcionamiento del vehículo o en adelanto del funcionamiento del vehículo en el estado estacionario de funcionamiento del vehículo; y el segundo nivel es más cercano que el primer nivel de un límite superior de un estado de carga máximo.

2. El sistema de control de batería (10) de la reivindicación 1, en el cual el primer nivel incluye un estado de carga en un rango normalmente cargado de la batería (12), en el cual se permiten la carga y descarga de la batería.

3. El sistema de control de batería (10) de la reivindicación 1, en el cual el primer nivel incluye un estado de carga en un rango de entre aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70%.

4. El sistema de control de batería (10) de la reivindicación 1, en el cual el segundo nivel incluye un estado de carga en un rango de entre aproximadamente 30% hasta aproximadamente 100%.

5. El sistema de control de batería (10) de la reivindicación 1, en el cual el segundo nivel incluye un estado de carga de hasta 100%.

6. Un sistema de control de batería (10) para controlar un estado de carga de una batería de un vehículo híbrido (12), que comprende:

medios de determinación el estado de funcionamiento (30) para determinar un estado de funcionamiento del vehículo o un estado previsto de funcionamiento del vehículo; y

medios de establecimiento del nivel objetivo (20, 22) para establecer un nivel objetivo del estado de carga de la batería (12) basado en el estado de funcionamiento del vehículo o el estado previsto de funcionamiento del vehículo, en el cual los medios de establecimiento del nivel objetivo (20, 22) pueden funcionar para establecer un nivel objetivo del estado de carga en un primer nivel durante un estado móvil de funcionamiento del vehículo y en un segundo nivel durante un estado estacionario de funcionamiento del vehículo o en adelanto del funcionamiento del vehículo en el estado estacionario de funcionamiento del vehículo; y el segundo nivel es más cercano que el primer nivel de un límite superior de un estado de carga máximo.

7. El sistema de control de la batería (10) de la reivindicación 6, en el cual el primer nivel incluye un estado de carga en un rango normalmente cargado de la batería (12), en el cual se permiten la carga y descarga de la batería.

8. El sistema de control de la batería (10) de la reivindicación 6, en el cual el primer nivel incluye un estado de carga en un rango de entre aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70%.

9. El sistema de control de la batería (10) de la reivindicación 6, en el cual el segundo nivel incluye un estado de carga en un rango de entre aproximadamente 30% hasta aproximadamente 100%.

10. El sistema de control de la batería (10) de la reivindicación 6, en el cual el segundo nivel incluye un estado de carga de hasta 100%.

11. Un procedimiento para controlar un estado de carga de una batería de vehículo híbrido (12), que comprende:

determinar un estado de funcionamiento del vehículo o un estado previsto de funcionamiento del vehículo; y

establecer un nivel objetivo del estado de carga de la batería (12) basado en el estado de funcionamiento del vehículo o el estado previsto de funcionamiento del vehículo, en el cual el paso de establecer un nivel objetivo del estado de carga incluye establecer un nivel objetivo de estado de carga en un primer nivel durante un estado móvil de funcionamiento del vehículo y en un segundo nivel durante un estado estacionario de funcionamiento del vehículo y en adelanto del funcionamiento del vehículo en el estado estacionario de funcionamiento del vehículo; y el segundo nivel es más cercano que el primer nivel de un límite superior de un estado de carga máximo.

12. El procedimiento de la reivindicación 11 que incluye adicionalmente el paso de establecer el primer nivel en un rango normalmente cargado de la batería (12), en el cual se permiten la carga y descarga de la batería.

13. El procedimiento de la reivindicación 11 que incluye adicionalmente el paso de establecer el primer nivel en un estado de carga en un rango de entre aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70%.

14. El procedimiento de la reivindicación 11 que incluye adicionalmente el paso de establecer el segundo nivel en un estado de carga en un rango de entre aproximadamente 30% hasta aproximadamente 100%.

15. El procedimiento de la reivindicación 11 que incluye adicionalmente el paso de establecer el segundo nivel en un estado de carga hasta 100%.