PROCEDIMIENTO DE GOBIERNO DE UNA CADENA DE TRACCIÓN HÍBRIDA BASADO EN EL ESTADO DE CARGA DE UNA BATERÍA.

Procedimiento de gobierno de una cadena de tracción híbrida de un vehículo,

especialmente de un vehículo automóvil, del tipo que comprende diferentes órganos, de los cuales un motor térmico y al menos una máquina eléctrica de tracción apta para funcionar como motor o como generador y que permite modos de tracción térmica y/o eléctrica, un sistema de frenado apto para realizar un frenado recuperativo y/o disipativo, y una batería que tiene una potencia eléctrica nominal determinada (bat), caracterizado porque comprende las etapas siguientes: - una primera etapa (1) de adquisición de la voluntad de aceleración del conductor para determinar la potencia en la rueda correspondiente (Prueda), de adquisición del nivel de estado de carga de la batería (SOC), y de adquisición de la potencia de frenado en la rueda demandada por el conductor (Pfreno) que permite decidir si conviene aplicar un frenado eléctrico o disipativo; - una segunda etapa (2) de gestión del estado de carga (SOC) que, en función de un indicador de estado de necesidad de recarga de la batería (Pmín), cuando la potencia demandada a la rueda (Prueda) es superior a la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico (Pmtmáx), calcula la potencia de batería disponible (Pbat) multiplicando la potencia nominal de la batería (bat) por un primer coeficiente de carga de la batería (Coef1) cuyo valor evoluciona entre 0 y 1 según una primera ley preestablecida, entre un primer umbral mínimo determinado (SOC1mín) de estado de carga de la batería, superior al umbral mínimo autorizado (SOCmín), y un primer umbral máximo determinado (SOC1máx), inferior a un umbral máximo autorizado (SOCmáx), y cuando la potencia demandada en la rueda (Prueda) es inferior a la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico (Pmtmáx), calcula la potencia de batería disponible (Pbat) multiplicando la potencia nominal de la batería (bat) por un segundo coeficiente de carga de la batería (Coef2) cuyo valor evoluciona entre 0 y 1 según una segunda ley preestablecida, entre un segundo umbral mínimo determinado (SOC2mín) de estado de carga de la batería, superior al umbral mínimo autorizado (SOCmín), y un segundo umbral máximo determinado (SOC2máx), inferior al umbral máximo autorizado (SOCmáx); y - una tercera etapa (3) de elección del modo de tracción que en función de la potencia de la batería disponible (Pbat), de la potencia de tracción en la rueda demandada por el conductor (Prueda), y de la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico (Pmtmáx), decide el modo de tracción más adaptado a la situación de vida del vehículo

La presente invención se refiere a un procedimiento de gobierno de una cadena de tracción híbrida basado únicamente en la gestión del nivel de carga de la batería.

Por cadena de tracción híbrida de un vehículo, especialmente de un vehículo automóvil, se entiende generalmente un conjunto de órganos que equipa al vehículo híbrido, que comprende, especialmente:

- un motor térmico destinado a facilitar la energía de tracción principal;

- una máquina eléctrica (MEL) acoplada a las ruedas motrices del vehículo por una relación de desmultiplicación fija o variable siendo apta para funcionar en modo motor o generador: en modo motor, la máquina facilita una energía eléctrica a las ruedas motrices, en modo generador, la máquina eléctrica transforma la energía mecánica facilitada por el motor térmico y/o las ruedas (frenado recuperativo) en energía eléctrica almacenada en la batería; por batería, se entiende de modo más general un sistema de almacenamiento de energía eléctrica que puede tomar la forma de uno varios elementos de base de acumulador y/o de sobrecapacidades denominadas igualmente supercondensadores, tomados solos o en combinación;

- una máquina eléctrica que permite asegurar el arranque del motor térmico, por ejemplo en un modo de funcionamiento « Stop and Go »;

- un sistema de frenado recuperativo activo, es decir, por ejemplo, gobernado por el pedal de freno, o pasivo, es decir, por ejemplo, gobernado por el inicio de carrera del acelerador.

La necesidad de reducir el recalentamiento del planeta reduciendo las emisiones de CO2 ha acelerado el desarrollo de las cadenas de tracción híbrida.

Con el fin de optimizar lo mejor posible el rendimiento de una cadena de tracción de este tipo que comprende múltiples órganos, es necesario tener un sistema de gobierno que supervise las energías puestas en juego en el seno de la cadena de tracción gobernando por turno o al mismo tiempo los diferentes órganos de la cadena de tracción.

Entre los diferentes modos de funcionamiento posibles de una cadena de tracción híbrida, se distinguirán principalmente los casos típicos siguientes:

- tracción eléctrica pura

- tracción térmica pura

- tracción combinada: térmica y eléctrica (fonction boost),

- tracción térmica y recarga de la batería;

- frenado eléctrico puro;

- frenado disipativo puro;

- frenado eléctrico y disipativo.

Existen diferentes estrategias de gobierno de un vehículo híbrido que están basadas generalmente en los rendimientos de los motores térmico y eléctrico, así como en los rendimientos de la batería y de la electrónica de potencia asociada.

Por el documento US-B2-7173396, se conoce un procedimiento de gobierno que explota la gestión de una batería de una cadena de tracción híbrida que manda las descargas y recargas de la batería en función de las diferentes condiciones de vida del vehículo híbrido.

Partiendo del principio de que la función de tracción eléctrica solamente existe, por naturaleza, cuando hay suficiente energía en la batería y que, por otra parte, la duración de vida de servicio útil de la batería está directamente ligada a la profundidad de descarga y al número de ciclos que hay que realizar, la presente invención propone una solución para gobernar la cadena de tracción híbrida basándose únicamente en la gestión del nivel de carga de la batería y de modo más particular pretende optimizar el control de la profundidad de descarga y el número de ciclos de carga y de descarga de la batería para disminuir al máximo la utilización de la batería que está muy solicitada en este tipo de funcionamiento.

Así pues, una estrategia de gobierno de este tipo debe ser capaz de determinar periódicamente en qué modo de tracción debe encontrarse el vehículo, decidir la necesidad de imponer una recarga de la batería por el motor térmico, y autorizar o impedir la utilización del frenado recuperativo.

A tal efecto, la presente invención tiene por objeto un procedimiento de gobierno de una cadena de tracción híbrida de un vehículo, especialmente de un vehículo automóvil, del tipo que comprende diferentes órganos de los cuales un motor térmico y al menos una máquina eléctrica de tracción apta para funcionar como motor o como generador y que permite modos de tracción térmica y/o eléctrica, un sistema de frenado apto para realizar un frenado recuperativo y/o disipativo, y una batería que tiene una potencia eléctrica nominal determinada, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- una primera etapa de adquisición de la voluntad de aceleración del conductor para determinar la potencia en la rueda correspondiente, de adquisición del nivel de estado de carga de la batería, comprendido entre un umbral mínimo autorizado y un umbral máximo autorizado, para un modo de tracción determinado, y de adquisición de la potencia de frenado disponible que permita decidir un frenado eléctrico o disipativo;

- una segunda etapa de gestión del estado de carga que, en función de un indicador de estado de necesidad de recarga de la batería, de un primer umbral mínimo de estado de carga de la batería, de un segundo umbral mínimo de estado de carga de la batería superior al primero, y de la potencia en la rueda demandada por el conductor, decide, ya sea imponer una recarga de la batería, o bien fijar parámetros de entrada para la elección del modo de tracción; y

- una tercera etapa de elección del modo de tracción que, en función de la potencia de la batería realmente disponible, de la potencia de tracción en la rueda demandada por el conductor, y de la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico, decide el modo de tracción más adaptado a la situación de vida del vehículo.

De acuerdo con una característica, la etapa de gestión activa imperativamente la recarga de la batería cuando el estado de carga de la batería es inferior al primer umbral mínimo determinado y cuando la potencia demandada a la rueda por el conductor es nula.

De acuerdo con otra característica, cuando la potencia demandada a la rueda es superior a la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico, la potencia de la batería realmente disponible es calculada multiplicando la potencia nominal de la batería por un primer coeficiente de carga de la batería cuyo valor evoluciona entre 0 y 1 según una ley preestablecida, entre el primer umbral mínimo determinado de estado de carga de la batería, superior al umbral mínimo autorizado, y un primer umbral máximo determinado, inferior al umbral máximo autorizado.

Cuando la potencia demandada a la rueda es inferior a la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico, la potencia de la batería realmente disponible es calculada multiplicando la potencia nominal de la batería por un segundo coeficiente de carga de la batería cuyo valor evoluciona entre 0 y 1 según una ley preestablecida, entre el segundo umbral mínimo determinado de estado de carga de la batería, superior al umbral mínimo autorizado, y un segundo umbral máximo determinado, inferior al umbral máximo autorizado.

De acuerdo con otra característica, la etapa de elección de modo de tracción elige el modo de tracción eléctrica pura cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor es inferior a la potencia de batería disponible y cuando el estado de carga de la batería es superior al segundo umbral mínimo determinado.

De acuerdo con otra característica, la etapa de elección del modo de tracción elige el modo de tracción térmica con recarga de la batería cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor es superior a la potencia de batería disponible y cuando el estado de carga de la batería es inferior al segundo umbral mínimo determinado, y cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor es inferior a la potencia disponible por el motor térmico.

De acuerdo con otra característica, la etapa de elección del modo de tracción elige el modo de tracción térmica solo, sin recarga de la batería, cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor es superior a la potencia de batería disponible y cuando el estado de carga de la batería es superior al segundo umbral mínimo determinado.

De acuerdo con otra característica, la etapa de elección del modo de tracción elige el modo de tracción térmica solo, sin recarga de la batería, cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor es superior... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de gobierno de una cadena de tracción híbrida de un vehículo, especialmente de un vehículo automóvil, del tipo que comprende diferentes órganos, de los cuales un motor térmico y al menos una máquina eléctrica de tracción apta para funcionar como motor o como generador y que permite modos de tracción térmica y/o eléctrica, un sistema de frenado apto para realizar un frenado recuperativo y/o disipativo, y una batería que tiene una potencia eléctrica nominal determinada (bat), caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- una primera etapa (1) de adquisición de la voluntad de aceleración del conductor para determinar la potencia en la rueda correspondiente (Prueda), de adquisición del nivel de estado de carga de la batería (SOC), y de adquisición de la potencia de frenado en la rueda demandada por el conductor (Pfreno) que permite decidir si conviene aplicar un frenado eléctrico o disipativo;

- una segunda etapa (2) de gestión del estado de carga (SOC) que, en función de un indicador de estado de necesidad de recarga de la batería (Pmín), cuando la potencia demandada a la rueda (Prueda) es superior a la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico (Pmtmáx), calcula la potencia de batería disponible (Pbat) multiplicando la potencia nominal de la batería (bat) por un primer coeficiente de carga de la batería (Coef1) cuyo valor evoluciona entre 0 y 1 según una primera ley preestablecida, entre un primer umbral mínimo determinado (SOC1mín) de estado de carga de la batería, superior al umbral mínimo autorizado (SOCmín), y un primer umbral máximo determinado (SOC1máx), inferior a un umbral máximo autorizado (SOCmáx), y cuando la potencia demandada en la rueda (Prueda) es inferior a la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico (Pmtmáx), calcula la potencia de batería disponible (Pbat) multiplicando la potencia nominal de la batería (bat) por un segundo coeficiente de carga de la batería (Coef2) cuyo valor evoluciona entre 0 y 1 según una segunda ley preestablecida, entre un segundo umbral mínimo determinado (SOC2mín) de estado de carga de la batería, superior al umbral mínimo autorizado (SOCmín), y un segundo umbral máximo determinado (SOC2máx), inferior al umbral máximo autorizado (SOCmáx); y

- una tercera etapa (3) de elección del modo de tracción que en función de la potencia de la batería disponible (Pbat), de la potencia de tracción en la rueda demandada por el conductor (Prueda), y de la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico (Pmtmáx), decide el modo de tracción más adaptado a la situación de vida del vehículo.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (3) elige el modo de tracción eléctrica pura cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor (Prueda) es inferior a la potencia de batería disponible (Pbat) y cuando el estado de carga de la batería (SOC) es superior al segundo umbral mínimo determinado (SOC2mín).

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (3) de elección de modo de tracción elige el modo de tracción térmica con recarga de la batería cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor (Prueda) es superior a la potencia de batería disponible (Pbat) y cuando el estado de carga de la batería (SOC) es inferior al segundo umbral mínimo determinado (SOC2mín), y cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor (Prueda) es inferior a la potencia disponible por el motor térmico (Pmtmín).

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (3) de elección de modo de modo de tracción elige el modo de tracción térmica solo, sin recarga de la batería, cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor (Prueda) es superior a la potencia de batería disponible (Pbat) y cuando el estado de carga de la batería es superior al segundo umbral mínimo determinado (SOC2mín).

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (3) de elección de modo de tracción elige el modo de tracción térmica solo, sin recarga de la batería, cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor (Prueda) es superior a la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico (Pmtmáx) y cuando el estado de carga de la batería (SOC) es superior al primer umbral mínimo determinado (SOC1mín).

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (3) de elección de modo de tracción elige los modos de tracción térmica y eléctrica, sin recarga de la batería, cuando la potencia en la rueda demandada por el conductor (Prueda) es superior a la potencia máxima disponible a la salida del motor térmico (Pmtmáx) y cuando el estado de carga de la batería (SOC) es superior al primer umbral mínimo determinado (SOC1mín).

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, cuando se utiliza el frenado eléctrico y se llega a la potencia máxima disponible por la máquina eléctrica, añade el frenado disipativo en caso de necesidad.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el frenado eléctrico está prohibido cuando el nivel de carga de la batería (SOC) es superior al umbral máximo autorizado (SOCmáx).

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cuando el motor no acciona ni el freno, ni el acelerador, manda una potencia de reptado (Pramp) generada por la cadena de tracción.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de gestión (2) activa imperativamente la recarga de la batería cuando el estado de carga de la batería (SOC) es inferior al primer umbral mínimo determinado (SOC1mín) y cuando la potencia demandada a la rueda por el conductor (Prueda) es nula.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque consiste en añadir un desfasaje de umbral (DSOC) respectivamente a los primero y segundo umbrales (SOC1mín, SOC1máx y SOC2mín, SOC2máx) de estado de carga de la batería cuando el indicador de estado de necesidad de recarga de la batería (Pmín) es igual al nivel de potencia mínimo demandado al motor térmico en caso de necesidad de recarga de la batería por el motor térmico (Pmtmín), para evitar cualquier oscilación entre el modo de tracción eléctrica pura y el modo de tracción térmica.