APARATO Y PROCEDIMIENTO PARA GESTIONAR LA POTENCIA EN UN VEHÍCULO HÍBRIDO.

Un aparato (10) para gestionar la potencia en un vehículo híbrido (11,

50, 280), comprendiendo el vehículo un motor (12, 282), un motor eléctrico (14, 286), y un elemento de almacenamiento de energía (16, 288) acoplado al citado motor eléctrico (14, 286), comprendiendo el aparato un circuito de procesador (18, 80) configurado operativamente para: recibir una petición para suministrar potencia de funcionamiento para accionar el vehículo (11, 30, 280); responder a la citada petición seleccionando una repartición de potencia de funcionamiento entre el motor (12, .282) y el motor eléctrico (14, 286) de entre una pluralidad de reparticiones con costes de funcionamiento (OC) respectivos, de manera que la citada repartición seleccionada esté asociada a un coste de funcionamiento mínimo, comprendiendo el citado coste de funcionamiento (OC) al menos un coste de consumo de combustible del motor (OCmotor) y un coste de duración de vida del elemento de almacenamiento (OCalmacen), y hacer que se suministre la potencia por al menos uno de entre el motor (12, 282) y el motor eléctrico (14, 286), de acuerdo con la citada repartición seleccionada

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CA2007/001516.

Solicitante: AZURE DYNAMICS INC.

Nacionalidad solicitante: Canadá.

Dirección: 3900 NORTH FRASER WAY BURNABY, BRITISH COLUMBIA V5J 5H6 CANADA.

Inventor/es: LIU, WEI, BOUCHON,NICOLAS,LOUIS.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 30 de Agosto de 2007.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60K6/48 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60K DISPOSICIONES O MONTAJE DE CONJUNTOS DE PROPULSION O DE TRANSMISIONES SOBRE VEHICULOS; DISPOSICIONES O MONTAJE DE VARIOS MOTORES PRINCIPALES DIFERENTES EN VEHICULOS; ACCIONAMIENTOS AUXILIARES PARA VEHICULOS; INSTRUMENTACION O TABLEROS DE A BORDO DE VEHICULOS; DISPOSICIONES DE CONJUNTOS DE PROPULSION SOBRE VEHICULOS, RELATIVAS A LA REFRIGERACION, A LA ADMISION DE AIRE, AL ESCAPE DE GASES O A LA ALIMENTACION DE CARBURANTE.B60K 6/00 Disposiciones o montaje de varios motores principales diferentes para una propulsión recíproca o común, p.ej. sistemas de propulsión híbridos que comprenden motores eléctricos   y de combustión interna. › De tipo paralelo.
  • B60W10/06 B60 […] › B60W CONTROL CONJUGADO DE VARIAS SUBUNIDADES DE UN VEHICULO DE DIFERENTE TIPO O FUNCION; SISTEMAS DE CONTROL ESPECIALMENTE ADAPTADAS A VEHICULOS HIBRIDOS; SISTEMAS DE AYUDA A LA CONDUCCION DE VEHICULOS TERRESTRES NO RELACIONADOS CON EL CONTROL DE UNA SUBUNIDAD PARTICULAR.B60W 10/00 Control conjugado de subunidades de vehículo de diferentes tipos o funciones (para propulsión de vehículos de tracción exclusivamente eléctrica con una fuente de energía interior al vehículo B60L 11/00). › incluyendo el control de motores de combustión.
  • B60W10/08 B60W 10/00 […] › incluyendo el control de unidades de tracción eléctrica, p.ej. motores o generadores.
  • B60W10/26 B60W 10/00 […] › para energía eléctrica, p.ej. baterías o condensadores.
  • B60W20/00 B60W […] › Sistemas de control especialmente adaptados a vehículos híbridos, es decir, que disponen de varios motores primarios que no son del mismo tipo, p.ej. un motor eléctrico y un motor de combustión interna, todos ellos destinados a la propulsión del vehículo.

Clasificación PCT:

  • B60W10/06 B60W 10/00 […] › incluyendo el control de motores de combustión.
  • B60W10/08 B60W 10/00 […] › incluyendo el control de unidades de tracción eléctrica, p.ej. motores o generadores.
  • B60W10/18 B60W 10/00 […] › incluyendo el control de sistemas de frenado.
  • B60W10/26 B60W 10/00 […] › para energía eléctrica, p.ej. baterías o condensadores.
  • B60W20/00 B60W […] › Sistemas de control especialmente adaptados a vehículos híbridos, es decir, que disponen de varios motores primarios que no son del mismo tipo, p.ej. un motor eléctrico y un motor de combustión interna, todos ellos destinados a la propulsión del vehículo.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2373169_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aparato y procedimiento para gestionar la potencia en un vehículo híbrido Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a vehículos híbridos y más en particular, a un aparato y un procedimiento para gestionar la potencia en un vehículo híbrido.

2. Descripción de la técnica relacionada

El documento US 2004/0164616 desvela un aparato y un procedimiento de la clase que se ha definido más arriba para el control de un sistema de vehículos eléctricos con el fin de mejorar la economía de combustible mediante la gestión de los costes de la potencia eléctrica del sistema eléctrico. El sistema eléctrico puede utilizar diversas fuentes de energía para cargar una batería, incluyendo potencia por frenado regenerativo, un motor acoplado a un generador, y la potencia suministrada externamente. La fuente de potencia que genera la potencia al menor coste se utiliza para suministrar grandes cantidades de potencia. Varias cargas están conectadas al generador y a la batería a través de la línea de alimentación de potencia. Un controlador controla la generación de potencia basado en la cantidad total requerida de potencia para cargar la batería y suministrar las cargas.

Los vehículos eléctricos híbridos que tienen un motor (tal como un motor de combustión interna) y un motor eléctrico para proporcionar potencia al vehículo, se han convertido en una alternativa viable a los vehículos de motor de combustión interna convencionales. Aunque tales vehículos pueden requerir unos componentes de transmisión de potencia más complejos, esta complejidad se ve compensada por un consumo de combustible mejorado y la consiguiente reducción de las emisiones de contaminantes procedentes del motor.

Teniendo en cuenta el actual contexto de precios más elevados de los combustibles fósiles, hay un deseo correspondiente de reducir aún más los costes de consumo de combustible cuando se operan vehículos híbridos. Los vehículos eléctricos híbridos reducen el consumo de combustible por la repartición de la potencia requerida para hacer funcionar el vehículo entre el motor y el motor eléctrico, para hacer que estos componentes operen en los puntos de funcionamiento eficiente. Por ejemplo, cuando se mueve lentamente, o cuando se parte de una posición estacionaria, el motor eléctrico puede ser considerablemente más eficiente que el motor y en este caso, la mayor parte de la potencia puede ser suministrada por el motor eléctrico. A velocidades más altas, en las que la eficiencia del motor es mejor, una mayor gestión de la repartición de la potencia entre el motor de explosión y el motor eléctrico de un vehículo eléctrico híbrido es un factor importante para lograr la mejor eficiencia general, bajo consumo de combustible, y minimizar los costes de funcionamiento.

El documento US 2005/246076 A1 desvela un aparato para gestionar la potencia en un vehículo híbrido, comprendiendo el vehículo un motor, un motor eléctrico, y un elemento de almacenamiento de energía acoplado al motor eléctrico, comprendiendo el aparato: un medio para recibir una petición de suministro de energía de funcionamiento para accionar el vehículo; un medio para responder a la citada petición mediante la selección de una repartición de potencia de funcionamiento entre el motor y el motor eléctrico, de manera que la citada repartición esté asociada con un coste de funcionamiento, comprendiendo el citado coste de funcionamiento un coste de consumo de combustible del motor y un coste de cargar / descargar un elemento de almacenamiento; y un medio para hacer que la potencia a suministrar por al menos uno de entre el motor y el motor eléctrico esté de acuerdo con la citada repartición.

Sigue existiendo una necesidad de procedimientos y aparatos mejorados para la gestión de la potencia en un vehículo híbrido.

Sumario de la invención

La invención cumple con la citada necesidad por medio del aparato de la reivindicación 1 y con el procedimiento de la reivindicación 14.

De acuerdo con la reivindicación 1, se proporciona un aparato para gestionar la potencia en un vehículo híbrido, incluyendo el vehículo un motor, un motor eléctrico, y un elemento de almacenamiento de energía acoplado al motor eléctrico. El aparato incluye un circuito de procesador configurado operativamente para recibir una petición de suministro de potencia de funcionamiento para accionar el vehículo. El circuito de procesador está configurado operativamente para responder a la petición mediante la selección de una repartición de la potencia de funcionamiento entre el motor y el motor eléctrico, de entre una pluralidad de reparticiones que tienen costes de funcionamiento respectivos, de tal manera que la repartición seleccionada esté asociada con un coste mínimo de funcionamiento, incluyendo el coste de funcionamiento al menos un coste de consumo de combustible del motor y un coste de duración de vida del elemento de almacenamiento. El circuito de procesador está configurado operativamente para hacer que la potencia sea suministrada por al menos uno de entre el motor y el motor eléctrico de acuerdo con la repartición seleccionada.

El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para asignar una ponderación relativa entre el coste de consumo de combustible del motor y el coste de duración de vida del elemento de almacenamiento, siendo asignada la ponderación relativa de acuerdo con los precios del combustible y con los precios de reposición del elemento de almacenamiento.

El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para producir costes de funcionamiento de cada una de la pluralidad de reparticiones.

El motor eléctrico puede estar configurado operativamente para recibir potencia mecánica y generar energía eléctrica para cargar el elemento de almacenamiento, produciéndose la potencia mecánica mientras se reduce o se mantiene la velocidad del vehículo y el circuito de procesador puede estar configurado operativamente para reducir los costes de funcionamiento en proporción a la cantidad de la energía eléctrica generada mientras se reduce o se mantiene la velocidad del vehículo.

El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para producir una señal de control de potencia del motor y una señal de control de potencia del motor eléctrico en respuesta a la petición, incluyendo la petición al menos una de entre una señal de accionamiento que representa una potencia requerida por el operador recibida desde un dispositivo de entrada del operador y una condición de funcionamiento actual del vehículo, siendo operativas las señales de control de potencia para hacer que por lo menos uno de entre el motor y el motor eléctrico suministre potencia de acuerdo con la repartición seleccionada.

La condición de funcionamiento actual del vehículo pueden incluir al menos una de entre la velocidad actual del vehículo, y la aceleración actual del vehículo.

El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para producir los valores de coste del coste del consumo de combustible del motor y del coste de duración de vida del elemento de almacenamiento y combinar los valores de costes para producir un coste de funcionamiento total de cada una de las reparticiones.

El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para combinar los valores de los costes de funcionamiento produciendo una suma de los valores de los costes de funcionamiento.

El circuito de procesador puede incluir una memoria configurada operativamente para almacenar información que representa la pluralidad de los costes de consumo de combustible del motor en la misma y el circuito de procesador puede estar configurado operativamente para localizar un coste de consumo de combustible del motor correspondiente a cada una de la pluralidad de reparticiones de potencia de funcionamiento requerida en la memoria.

El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para localizar un coste de consumo de combustible del motor correspondiente a un par motor y a una velocidad del motor que satisface cada una de las reparticiones de la potencia de funcionamiento requerida.

El aparato puede incluir un sensor de temperatura situado en el motor y que es operativo para producir una señal que representa una temperatura de funcionamiento del motor y el circuito de procesador puede estar configurado operativamente para localizar un coste de consumo de combustible del motor correspondiente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato (10) para gestionar la potencia en un vehículo híbrido (11, 50, 280) , comprendiendo el vehículo un motor (12, 282) , un motor eléctrico (14, 286) , y un elemento de almacenamiento de energía (16, 288) acoplado al citado motor eléctrico (14, 286) , comprendiendo el aparato un circuito de procesador (18, 80) configurado operativamente para:

recibir una petición para suministrar potencia de funcionamiento para accionar el vehículo (11, 30, 280) ;

responder a la citada petición seleccionando una repartición de potencia de funcionamiento entre el motor (12, .282) y el motor eléctrico (14, 286) de entre una pluralidad de reparticiones con costes de funcionamiento (OC) respectivos, de manera que la citada repartición seleccionada esté asociada a un coste de funcionamiento mínimo, comprendiendo el citado coste de funcionamiento (OC) al menos un coste de consumo de combustible del motor (OCmotor) y un coste de duración de vida del elemento de almacenamiento (OCalmacen) , y hacer que se suministre la potencia por al menos uno de entre el motor (12, 282) y el motor eléctrico (14, 286) , de acuerdo con la citada repartición seleccionada.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para asignar una ponderación relativa (Ws) entre el citado coste de consumo de combustible del motor y el citado coste de duración de vida del elemento de almacenamiento, siendo asignada la citada ponderación relativa (Ws) de acuerdo con los precios del combustible y los precios de reposición del elemento de almacenamiento.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para producir los citados costes de funcionamiento (OC) para cada una de la citada pluralidad de reparticiones.

4. El aparato de la reivindicación 3, en el que el citado motor eléctrico (14, 286) está configurado operativamente para generar energía eléctrica con el fin de cargar el elemento de almacenamiento (16, 288) , siendo producida la citada energía eléctrica como respuesta a recibir potencia mecánica producida por la conversión de una parte de la energía cinética del vehículo en un par mecánico, estando configurado operativamente el citado procesador del circuito (18, 80) que para reducir los costes de funcionamiento, en proporción con la cantidad de la citada energía eléctrica generada.

5. El aparato de la reivindicación 3, en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para producir valores de coste para cada uno de los citados coste de consumo de combustible del motor y del citado coste de duración de vida del elemento de almacenamiento y combinar los citados valores de costes con el fin de producir un coste de funcionamiento total de cada una de las citadas reparticiones.

6. El aparato de la reivindicación 3, en el que el citado procesador de circuito comprende una memoria (136) configurada operativamente para almacenar la información que representan la citada pluralidad de los costes de consumo de combustible del motor en la misma y en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para producir el citado coste de consumo de combustible del motor localizando un coste de consumo de combustible del motor que corresponda a cada una de la citada pluralidad de reparticiones de la citada potencia de funcionamiento requerida en la citada memoria.

7. El aparato de la reivindicación 6, en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para localizar un coste de consumo de combustible del motor correspondiente a un par motor y a una velocidad del motor que satisfaga cada una de la citadas reparticiones de la citada potencia de funcionamiento requerida.

8. El aparato de la reivindicación 6, en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para recibir una señal que representa una tasa de consumo de combustible del motor (12, 282) , mientras funciona el vehículo y en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para actualizar la citada información de consumo de combustible almacenada en la citada memoria, (136) de acuerdo con la citada tasa de consumo de combustible del motor.

9. El aparato de la reivindicación 3, en el que el citado coste de consumo de combustible comprende:

un coste de consumo de combustible asociado con el funcionamiento del motor (12, 282) para suministrar la citada repartición de potencia, y un coste de consumo de combustible asociado con el funcionamiento del motor para reemplazar la energía eléctrica suministrada por el elemento de almacenamiento (16, 288) para hacer funcionar el motor eléctrico con el fin de suministrar la citada repartición de potencia.

10. El aparato de la reivindicación 9, en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para producir una predicción de una cantidad de energía eléctrica necesaria para reemplazar la energía suministrada por el elemento de almacenamiento (16, 288) con el fin de hacer funcionar el motor eléctrico para cada una de la citada pluralidad de reparticiones, comprendiendo la citada predicción una predicción de una cantidad de energía eléctrica asociada con al menos una de entre:

una pérdida de energía de descarga en el elemento de almacenamiento cuando suministra la citada cantidad de energía eléctrica al motor eléctrico;

una pérdida de energía de carga del elemento de almacenamiento cuando reemplaza la citada cantidad de energía eléctrica en el elemento de almacenamiento;

una pérdida de potencia del motor eléctrico cuando suministra la citada repartición de la citada potencia de funcionamiento requerida del vehículo, y una pérdida de potencia del motor eléctrico cuando genera energía eléctrica.

11. El aparato de la reivindicación 10, en el que el citado procesador de circuito comprende una memoria operativa configurada para almacenar la información que representa una pluralidad de costes de consumo de combustible del motor y en el que el citado circuito de procesador está configurado operativamente para localizar, en la citada memoria, un coste de consumo de combustible del motor que corresponde a un consumo de combustible del motor para sustituir la citada cantidad de la energía eléctrica suministrada al motor eléctrico por el elemento de almacenamiento.

12. El aparato de la reivindicación 3, en el que el elemento de almacenamiento (16, 288) tiene un estado deseado de rango de carga y en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para producir un coste de duración de vida del elemento de almacenamiento en respuesta a una desviación de un estado de carga del elemento de almacenamiento fuera del citado estado deseado de rango de carga.

13. El aparato de la reivindicación 3, en el que el citado procesador de circuito (18, 80) está configurado operativamente para producir costes de funcionamiento de las reparticiones que cumplen al menos uno de los criterios de restricciones asociados con:

una capacidad de potencia máxima del motor;

una capacidad de par máximo del motor ;

una capacidad de potencia máxima del motor eléctrico ;

una capacidad de par máximo del motor eléctrico;

una capacidad potencia de frenado máxima del motor eléctrico;

una capacidad de par de frenado máximo del motor eléctrico;

una potencia de descarga máxima del elemento de almacenamiento;

una tensión máxima en los bornes del elemento de almacenamiento;

una tensión mínima en los bornes del elemento de almacenamiento;

una corriente de descarga máxima del elemento de almacenamiento;

una corriente de carga máxima del elemento de almacenamiento, y una potencia de carga máxima del elemento de almacenamiento.

14. Un procedimiento para la gestión de potencia en un vehículo híbrido (11, 50, 280) , comprendiendo el vehículo un motor (12, 282) , un motor eléctrico (14, 286) , y un elemento de almacenamiento de energía (16, 288) acoplado al citado motor eléctrico, comprendiendo el procedimiento:

recibir una petición para suministrar potencia de funcionamiento con el fin de accionar el vehículo (11, 50, 280) ;

responder a la citada petición seleccionando una repartición de potencia de funcionamiento entre el motor (12, 282) y el motor eléctrico (14, 286) , de entre una pluralidad de reparticiones que tienen costes de funcionamiento (OC) respectivos, de manera que la citada repartición seleccionada esté asociada con un coste de funcionamiento mínimo, comprendiendo el citado coste de funcionamiento (OC) al menos un coste de consumo de combustible del motor (OCmotor) y un coste de duración de vida del elemento de almacenamiento (OCalmacen) ; y hacer que la potencia se suministre por al menos uno de entre el motor (12, 82) y el motor eléctrico (14, 286) , de acuerdo con la citada repartición seleccionada.

15. Un medio legible por ordenador (130, 132, 134) codificado con códigos para dirigir un circuito de procesador (18, 80) con el fin de realizar el procedimiento de la reivindicación 14.


 

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