PROCEDIMIENTO DE GESTIÓN DE ENEGÍA DE UNA CADENA DE TRACCIÓN DE UN VEHÍCULO HÍBRIDO Y VEHÍCULO HÍBRIDO.

Procedimiento de gestión energética de una cadena de tracción de un vehículo híbrido,

que comprende un motor (1) térmico que suministra una energía mecánica a las ruedas (2) del vehículo, por lo menos una máquina (3) eléctrica que suministra energía eléctrica a las ruedas (2) del vehículo, unos medios (7) de recuperación de energía eléctrica, unos medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica, y unos medios (5) de transmisión de energías mecánica y eléctrica a las ruedas (2) del vehículo, caracterizado por que consiste: - en una primera etapa (8), para determinar, en tiempo real, el incremento (G) de consumo de carburante del motor (1) térmico, efectuando la diferencia entre el consumo del motor (1) térmico encendido y el consumo equivalente a motor (1) térmico apagado, independientemente de otras fuentes de energía externas al motor (1) térmico; calculándose el consumo equivalente a partir de un coeficiente (K) determinado correspondiente a la relación de un delta de consumo y de un delta de potencia del motor para un régimen determinado; - en una segunda etapa (9) para decidir el encendido o el apagado del el motor (1) térmico en función de un criterio (C) y de un incremento (G) de consumo, siendo el mencionado criterio (C) dependiente del nivel de recuperación de los medios (7) de recuperación de energía eléctrica y determinándose de modo que aumente la utilización de los medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica y que pare, lo más frecuentemente posible, el motor (1) térmico: expresándose el incremento (G) de consumo por la fórmula siguiente: G = [Pmth.K + b(Nmth)] - [Pmth.K/ηelec2]Donde: Pmth = potencia suministrada por el motor térmico K = coeficiente de proporcionalidad Nmth = régimen del motos térmico b = parte de consumo que depende únicamente del régimen motor Nmth ηelec = rendimiento de la cadena eléctrica

Procedimiento de gestión de energía de una cadena de tracción de un vehículo híbrido y vehículo híbrido.

El invento se refiere a las estrategias de gestión de energías, que se ponen en práctica en el seno de los vehículos híbridos (térmico/eléctrico).

Se refiere, más en particular, a un procedimiento de gestión energética de una cadena de tracción de un vehículo híbrido, que tiene por objeto minimizar el consumo de carburante y preservar la duración de los medios de almacenamiento de energía eléctrica.

Se ilustra esquemáticamente una cadena de tracción en la figura 1.

Tal cadena de tracción comprende típicamente un motor 1 térmico, que suministra la energía mecánica a las ruedas 2 motrices del vehículo (sólo se ha representado una rueda), una o varias máquinas 3 eléctricas (se ha representado una sola máquina eléctrica), que suministra energía eléctrica a las ruedas 2 del vehículo, unos medios 4 de almacenamiento de la energía eléctrica, unos medios 5 de transmisión de las energías mecánica y eléctrica a las ruedas 2 del vehículo, y unos medios 7 de recuperación de la energía, eléctrica delimitados por una línea cerrada discontinua.

Uno de los posibles medios de recuperación de energía, llamado igualmente "natural", es, por ejemplo, la utilización de la máquina eléctrica como generador de corriente en el momento de producirse una desaceleración. La máquina eléctrica, que funciona entonces como generador, transforma la energía mecánica/cinética recibida de las ruedas en energía eléctrica.

Se conoce, especialmente a partir del documento EP0759370 y del documento DE19906601, una regulación de una cadena de tracción de un vehículo híbrido tal como el descrito más arriba, que comprende una selección del modo de conducción (térmico/eléctrico) en función del rendimiento del modo de conducción eléctrico.

Según dichos documentos, se comparan dos valores de una cantidad física para decidir el modo de conducción con el fin de optimizar el consumo de carburante.

Es, pues, necesario conocer permanentemente dicho consumo.

En estos documentos, se calcula el consumo del motor térmico a partir del rendimiento medio del motor térmico determinado de modo empírico a partir de un historial de los recorridos.

La utilización del rendimiento motor para el cálculo del consumo de un motor térmico da resultados poco precisos, porque en el rendimiento se incluyen las partes ligadas al régimen del motor.

El procedimiento según el invento tiene por objeto especialmente paliar dicho inconveniente proponiendo una solución sencilla y precisa a la vez.

Según el invento, se calcula el consumo a partir de un coeficiente, que corresponde a una característica de los motores térmicos, conocida con el nombre de consumo "marginal".

A este efecto, el invento tiene por primer objetivo un procedimiento de gestión energética de una cadena de tracción de un vehículo híbrido conforme al objeto de la reivindicación 1.

El procedimiento según el invento consiste además, en una tercera etapa suplementaria, en utilizar una información sobre el estado de carga de los medios de almacenamiento de energía eléctrica para determinar la potencia justa del motor térmico necesaria para satisfacer la demanda de potencia en la rueda, cuando se ha tomado la decisión de encender el motor térmico.

Además de optimizar el consumo de carburante, el procedimiento del invento actúa en el sentido de preservar la duración de los medios de almacenamiento de energía eléctrica.

Se entiende por medios de almacenamiento de energía eléctrica todo medio, que tenga una capacidad de reserva de energía eléctrica tal como, por ejemplo, una supercapacidad o una batería de acumuladores. Para simplificar la descripción, se utilizará el término batería para definir los medios de almacenamiento.

El invento tiene igualmente por objeto un vehículo híbrido, que comprende una cadena de tracción híbrida del tipo descrito anteriormente, poniendo en práctica el procedimiento según el invento tal como se ha definido más arriba.

Otras características y ventajas del presente invento aparecerán con la lectura de la descripción detallada, que va, a continuación, en relación con los dibujos anejos, dados a título de ejemplo no limitativo y en los cuales:

- la figura 1, ya descrita, representa una estructura simplificada de una cadena de tracción híbrida según el estado actual de la técnica;

- la figura 2 representa un organigrama de las dos primeras etapas del procedimiento según el invento;

- la figura 3 representa un cuadro sinóptico de la primera etapa del procedimiento según el invento;

- la figura 4 representa una cartografía de las curvas de los regímenes en función del consumo del motor térmico;

- la figura 5a muestra el recorrido de la energía mecánica con el motor térmico encendido (camino 1), en el marco de la primera etapa del procedimiento según el invento;

- la figura 5b muestra el recorrido de la energía mecánica con el motor apagado (camino 2), en el marco de la primera etapa del procedimiento según el invento;

- la figura 6 representa un cuadro sinóptico de la segunda etapa según el invento;

- la figura 7a muestra el recorrido de la energía mecánica con el motor térmico encendido (camino 3) y la consideración de la recuperación de la energía adicional con el motor térmico apagado (camino 3'), en el marco de la segunda etapa del procedimiento según el invento;

- la figura 7b muestra el recorrido de la energía mecánica (camino 4) con la consideración de la recuperación de la energía adicional para apoyar al motor térmico (camino 4'), en el marco de la segunda etapa del procedimiento según el invento;

- la figura 8 muestra la evolución del criterio de parada del motor térmico en función del estado de carga de los medios de almacenamiento de energía eléctrica;

- la figura 9 representa un cuadro sinóptico de la tercera etapa del procedimiento según el invento;

- la figura 10a muestra el recorrido de la energía mecánica con el motor térmico encendido (camino 5), en el marco de la tercera etapa del procedimiento según el invento;

- la figura 10b muestra el recorrido de la energía mecánica con la utilización de los medios de almacenamiento (camino 6), en el marco de la tercera etapa del procedimiento según el invento; y

- la figura 11 muestra la evolución de la potencia suministrada por los medios de almacenamiento de energía eléctrica con el motor térmico encendido en función del estado de carga de los medios de almacenamiento.

Se utilizan en las figuras las mismas referencias para designar los mismos elementos.

El procedimiento según el invento, se ilustra con el organigrama de la figura 2. Consiste en una primera etapa 8 para determinar el incremento del consumo del motor térmico, después en una segunda etapa 9 para decidir el encendido o el apagado del motor térmico en función del criterio determinado y del incremento de consumo.

La primera etapa 8 se ilustra con el cuadro sinóptico de la figura 3. Esta primera etapa se basa en el cálculo del incremento G del consumo potencial asociado a la parada del motor térmico en un momento dado del recorrido. Efectuando este cálculo en tiempo real y comparando el resultado de dicho cálculo con un coeficiente determinado, es con lo que se decide si el motor térmico debe continuar encendido o debe pararse.

Se describe a continuación el modo de calcular dicho incremento G.

En esta primera etapa 8, no se considera ni la recuperación de energía ni las fuentes de energía externas al motor térmico. La única fuente de energía considerada es la suministrada por el motor térmico.

El consumo del motor térmico en un momento dado se determina a partir de una cartografía de medidas de regímenes, que da el consumo del motor en función de su potencia y de su régimen. Una cartografía semejante se ilustra en la figura 4, que representa tres curvas de regímenes 1, 2 y 3, respectivamente, expresados en revoluciones/minuto (tr/min) en una referencia, que presenta el consumo de carburante en ordenadas, expresado en gramos/segundo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de gestión energética de una cadena de tracción de un vehículo híbrido, que comprende un motor (1) térmico que suministra una energía mecánica a las ruedas (2) del vehículo, por lo menos una máquina (3) eléctrica que suministra energía eléctrica a las ruedas (2) del vehículo, unos medios (7) de recuperación de energía eléctrica, unos medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica, y unos medios (5) de transmisión de energías mecánica y eléctrica a las ruedas (2) del vehículo, caracterizado por que consiste:

- en una primera etapa (8), para determinar, en tiempo real, el incremento (G) de consumo de carburante del motor (1) térmico, efectuando la diferencia entre el consumo del motor (1) térmico encendido y el consumo equivalente a motor (1) térmico apagado, independientemente de otras fuentes de energía externas al motor (1) térmico; calculándose el consumo equivalente a partir de un coeficiente (K) determinado correspondiente a la relación de un delta de consumo y de un delta de potencia del motor para un régimen determinado;

- en una segunda etapa (9) para decidir el encendido o el apagado del el motor (1) térmico en función de un criterio (C) y de un incremento (G) de consumo, siendo el mencionado criterio (C) dependiente del nivel de recuperación de los medios (7) de recuperación de energía eléctrica y determinándose de modo que aumente la utilización de los medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica y que pare, lo más frecuentemente posible, el motor (1) térmico: expresándose el incremento (G) de consumo por la fórmula siguiente:

G = [Pmth.K + b(Nmth)] [Pmth.K/ηelec²]

Donde:

Pmth = potencia suministrada por el motor térmico

K = coeficiente de proporcionalidad

Nmth = régimen del motos térmico

b = parte de consumo que depende únicamente del régimen motor Nmth

ηelec = rendimiento de la cadena eléctrica.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el criterio (C) es nulo cuando el estado de carga de los medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica es inferior a un estado de carga máximo determinado (SOCmax).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el criterio (C) es negativo cuando el estado de carga de los medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica es superior a un estado (SOCmax) de carga máximo determinado y responde a una función decreciente en función del estado de carga de los medios (4) de almacenamiento.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que cuando el criterio (C) es nulo y el incremento (G) de consumo es superior al criterio (C), consiste en apagar el motor (1) térmico.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que cuando el criterio (C) es negativo y el incremento (G) de consumo es superior al criterio (C), consiste en encender el motor (1) térmico.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que consiste, en una tercera etapa (3) suplementaria, en utilizar el estado de carga de los medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica para determinar la potencia del motor (1) térmico justa necesaria para satisfacer la demanda de potencia en la rueda (2).

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que, cuando el estado (SOC) de carga de los medios (4) de almacenamiento de energía es inferior a un umbral (SOCmin) mínimo determinado, consiste en ordenar al motor (1) térmico para que suministre un exceso de potencia mecánica a fin de recargar los medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica por intermedio de la máquina (3) eléctrica para llevar el estado de carga a un nivel superior al umbral (SOCmin) mínimo.

8. Vehículo híbrido que comprende una cadena de tracción, que incluye un motor (1) térmico que suministra energía mecánica a las ruedas del vehículo, por lo menos una máquina (3) eléctrica que suministra energía eléctrica a las ruedas (2) del vehículo, unos medios (7) de recuperación de energía eléctrica, unos medios (4) de almacenamiento de energía eléctrica, y unos medios (5) de transmisión de energías mecánica y eléctrica a las ruedas (2) del vehículo, caracterizado por que comprende, además, unos medios (11) de control que ponen en práctica el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.