Procedimiento y dispositivo de control y/o regulación de un accionamiento híbrido en un vehículo automóvil y vehículo híbrido.

Procedimiento de control y/o regulación predictivos de un accionamiento híbrido en un vehículo automóvil,

en el que el control y/o la regulación se efectúan mediante una selección de la estrategia de funcionamiento dependiendo de un objetivo de funcionamiento deseado, en el que se tiene en cuenta al seleccionar la estrategia de funcionamiento al menos una información basada en comunicación que se genera por medio de una comunicación del vehículo automóvil con uno o varios puestos correspondientes estacionarios y/o móviles, en el que no están abarcadas por las informaciones basadas en comunicación las informaciones basadas en la señal GPS obtenidas por medio de mapas digitales que están presentes en el vehículo automóvil, y en el que se obtiene por medio de la al menos una información basada en comunicación al menos una información sobre la velocidad que se adoptará probablemente en el futuro por el vehículo automóvil y que se aprovecha para seleccionar la estrategia de funcionamiento, caracterizado porque, cuando se deriva una limitación de velocidad futura a partir de la al menos una información obtenida sobre la velocidad a adoptar probablemente en el futuro por el vehículo automóvil, se selecciona como estrategia de funcionamiento en el primer tramo de la limitación de velocidad el estado de funcionamiento "funcionamiento por motor eléctrico".

Procedimiento y dispositivo de control y/o regulación predictivos de un accionamiento híbrido en un vehículo automóvil y vehículo híbrido.

La presente invención concierne a un procedimiento de control y/o regulación predictivos, es decir, previsores, de un accionamiento híbrido en un vehículo automóvil, en el que el control y/o la regulación se efectúan mediante una selección de la estrategia de funcionamiento. La selección de la estrategia de funcionamiento se efectúa aquí de tal manera que se alcance un objetivo de funcionamiento determinado, por ejemplo un consumo mínimo de carburante. La invención concierne también a un dispositivo correspondiente y a un vehículo híbrido.

Los accionamientos híbridos se subdividen en dos tipos básicos y en formas mixtas o intermedias diferentes. En el hibrido paralelo tanto un motor de combustión como un motor eléctrico están acoplados mecánicamente con las ruedas motrices. El vehículo puede ser accionado de forma puramente eléctrica, de forma puramente por motor de combustión y de forma proporcional por ambos motores. En el híbrido serie la línea de accionamiento está constituida por una disposición serie con un motor de combustión, un generador y un motor eléctrico. El motor de combustión acciona el generador y la corriente generada sirve completamente para el funcionamiento del motor eléctrico o es almacenada transitoriamente en parte dentro de la batería. Entre estos dos tipos extremos son posibles diferentes formas mixtas. En el llamado híbrido de ramificación de potencia, importante para el uso práctico, se transmite directamente a las ruedas motrices una parte de la potencia del motor de combustión. La potencia restante es transmitida a las ruedas motrices y a la batería a través de uno o varios engranajes planetarios y dos motores eléctricos. En el híbrido combinado existe la posibilidad de que la potencia del motor de combustión sea transmitida directamente de forma mecánica a las ruedas por cierre de un embrague a fin de mejorar el rendimiento total del sistema de accionamiento híbrido.

La estrategia de funcionamiento de un vehículo híbrido representa la secuencia lógica y temporal de todos los estados de funcionamiento de un accionamiento híbrido. Mediante el control y/o regulación de la línea de accionamiento de un vehículo híbrido la estrategia de funcionamiento fija la manera en que se utilizan el motor eléctrico y/o el motor de combustión para conseguir propiedades deseadas del accionamiento. Por ejemplo, la estrategia de funcionamiento para vehículos completamente híbridos tiene que diferenciar y ajustar los estados de funcionamiento siguientes:

1. circulación pura por motor de combustión,

2. desplazamiento del punto de carga,

3. circulación puramente eléctrica,

4. asistencia de accionamiento,

5. circulación sin accionamiento (navegación por impulso) ,

6. recuperación de energía de frenado y

7. arranque-parada automáticos.

En el estado de funcionamiento puro por motor de combustión el motor eléctrico se encuentra en un funcionamiento de marcha al ralentí sin corriente y el motor de combustión tiene que aplicar por sí solo toda la potencia de accionamiento. En caso de desplazamiento del punto de carga el par aditivo del generador del motor eléctrico, a un número fijo de revoluciones del motor, desplaza el punto de carga del motor de combustión a lo largo del eje del par de giro. Tan pronto como el motor eléctrico proporciona toda la potencia de accionamiento, el vehículo se encuentra en el estado de funcionamiento puramente eléctrico, que permite una circulación exenta de emisiones y sin consumo de carburante. Mediante la adición de un par de motor eléctrico es posible una descarga del motor de combustión o, además, incluso un aumento del par de accionamiento total, lo que se denomina asistencia de accionamiento o funcionamiento de refuerzo y sirve para aumentar la potencia de tracción. En el funcionamiento de navegación por impulso, por ejemplo en la fase de rodadura final, el vehículo se desplaza sin emisiones y sin accionamiento. En este estado de funcionamiento está típicamente desconectado el motor de combustión, el motor eléctrico se encuentra en el funcionamiento de marcha al ralentí y las ruedas están desacopladas de la línea de accionamiento, por ejemplo a través de un embrague abierto. En el estado de funcionamiento de recuperación el motor eléctrico puede hacerse funcionar como generador, por ejemplo en maniobras de deceleración o en bajadas de cuestas en las que es negativo el par de accionamiento requerido, y, por tanto, puede generar energía eléctrica sin utilización de carburante y al mismo tiempo puede proteger los frenos. En la función de arranque-parada se desconecta el motor de combustión en las fases de paro del vehículo híbrido y, una vez concluida la fase de paro, se arranca nuevamente el vehículo sin maniobrar la llave de encendido. Para otros tipos de vehículos híbridos pueden definirse y materializarse otros estados de funcionamiento.

La elección de la estrategia de funcionamiento se materializa como una función automatizada en todos los vehículos

automóviles que se pueden obtener hasta ahora en el mercado, ya que se le exigiría demasiado al conductor con la especificación simultánea del ángulo de conducción, el par de accionamiento total y la estrategia de funcionamiento correcta o la división del par de accionamiento total.

La estrategia de funcionamiento de vehículos híbridos actuales se orienta a las informaciones del momento o provenientes del pasado sobre el vehículo, por ejemplo la velocidad, el estado de los acumuladores de energía y el comportamiento del conductor (por ejemplo, deseo de frenado y/o de aceleración) . Por tanto, solamente con un conocimiento obtenido a priori se pueden establecer estrategias de funcionamiento fiables, por lo que las estrategias previsoras están afectadas de un factor grande de inseguridad debido a que se tiene que deducir del pasado un posible comportamiento en el futuro.

La ejecución previsora del funcionamiento en vehículos híbridos a base de un sistema de navegación con mapa digital está ya siendo explorada por fabricantes de vehículos e institutos de investigación.

Por la disertación "PrÃdiktive Antriebsregelung zum energieoptimalen Betrieb von Hybridíahrzeugen", Michael Back, Universidad de Karlsruhe (TH) , Facultad de Electrotecnia y Técnica de Información, 2005, Editorial de la Universidad de Karlsruhe 2006, es ya conocido un procedimiento para controlar la línea de accionamiento de un vehículo híbrido, que incluye una mejora de las actuales estrategias de funcionamiento para vehículos híbridos respecto del consumo de carburante. Se integran para ello informaciones del entorno del vehículo automóvil en el funcionamiento previsor de la línea de accionamiento. En la regulación predictiva conocida se ha empleado un modelo de magnitudes perturbadoras para describir las influencias del entorno, en el que se han procesado propiedades estáticas y dinámicas del entorno. Para la predicción de la pendiente existente delante y de la evolución de la aceleración y la velocidad a base de informaciones estáticas estacionarias se ha empleado un mapa de navegación con los atributos de trayecto pendiente de la calzada, limitaciones de velocidad y arco de curva. Las magnitudes citadas del vector paramétrico dependen de la posición actual del vehículo y constituye una representación paramétrica del trazado del trayecto existente delante. Se discute una ampliación del vector paramétrico con las magnitudes de influencia alcance de visibilidad, densidad de tráfico, vehículo precedente o tiempo atmosférico. Se emplea el vector paramétrico en el modelo conocido para determinar una velocidad límite que representa la velocidad deseada por el conductor en un tramo de trayecto determinado. Para la captación de las influencias dinámicas del medioambiente en el modelo de magnitudes perturbadoras se han discutido ciertamente en el trabajo el sistema de radar del Tempomat de regulación de distancia, los sistemas de cámaras y una determinación del tiempo atmosférico, pero no se han empleado en el modelo. Sin embargo, el ahorro de carburante de un sistema de esta clase es tan solo un bajo porcentaje.

En el documento DE 10 2006 000 306 A1 se revelan un vehículo híbrido y un procedimiento de control correspondiente. El vehículo híbrido presenta un módulo de control de frenado que ajusta una petición de fuerza de frenado de resistencia que debe ser entregada por el mecanismo para la alimentación/entrega de potencia eléctrica y potencia... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de control y/o regulación predictivos de un accionamiento híbrido en un vehículo automóvil, en el que el control y/o la regulación se efectúan mediante una selección de la estrategia de funcionamiento dependiendo de un objetivo de funcionamiento deseado, en el que se tiene en cuenta al seleccionar la estrategia de funcionamiento al menos una información basada en comunicación que se genera por medio de una comunicación del vehículo automóvil con uno o varios puestos correspondientes estacionarios y/o móviles, en el que no están abarcadas por las informaciones basadas en comunicación las informaciones basadas en la señal GPS obtenidas por medio de mapas digitales que están presentes en el vehículo automóvil, y en el que se obtiene por medio de la al menos una información basada en comunicación al menos una información sobre la velocidad que se adoptará probablemente en el futuro por el vehículo automóvil y que se aprovecha para seleccionar la estrategia de funcionamiento, caracterizado porque, cuando se deriva una limitación de velocidad futura a partir de la al menos una información obtenida sobre la velocidad a adoptar probablemente en el futuro por el vehículo automóvil, se selecciona como estrategia de funcionamiento en el primer tramo de la limitación de velocidad el estado de funcionamiento "funcionamiento por motor eléctrico".

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la información basada en comunicación es una información de una comunicación de vehículo a infraestructura y/o una comunicación de vehículo a vehículo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se obtiene por medio de la al menos una información basada en comunicación al menos una información sobre la evolución de la altura y/o de las curvas del trayecto a recorrer en el futuro por el vehículo automóvil y/o el estado de tráfico actual del trayecto a recorrer en el futuro y/o una información de obras y/o una información sobre la velocidad en columna de los vehículos automóviles circundantes y se determina a partir de dichas informaciones la potencia de accionamiento necesaria en el futuro, la cual se aprovecha para seleccionar la estrategia de funcionamiento.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos una información sobre la velocidad a adoptar probablemente en el futuro por el vehículo automóvil es obtenida por medio de evaluación de la velocidad en columna de los vehículos automóviles precedentes y/o por medio de evaluación de una información de obras y/o por medio de reconocimiento de señales de tráfico y/o por medio de reconocimiento de estados de semáforos por cámaras y/o en base a informaciones de guía del vehículo.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 4, caracterizado porque, cuando se deriva una parada futura del vehículo automóvil a partir de la al menos una información sobre la velocidad a adoptar probablemente en el futuro por el vehículo automóvil, se selecciona inmediatamente como estrategia de funcionamiento el estado de funcionamiento "funcionamiento por motor eléctrico" y/o "funcionamiento de recuperación".

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, cuando se obtiene por medio de la al menos una información basada en comunicación al menos una información sobre un tramo del trayecto a recorrer en el futuro por el vehículo automóvil, sobre cuyo tramo está indicada una pequeña emisión de ruidos, se selecciona a partir de ella para este tramo la estrategia de funcionamiento con el estado de funcionamiento "funcionamiento por motor eléctrico".

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, además, al seleccionar la estrategia de funcionamiento se tiene en cuenta al menos una información derivada de un mapa digital.

8. Dispositivo de control y/o regulación predictivos de un accionamiento híbrido en un vehículo automóvil, en el que están previstos en el dispositivo unos medios que seleccionan una estrategia de funcionamiento dependiendo de un objetivo de funcionamiento deseado, en el que los medios de selección de la estrategia de funcionamiento tienen en cuenta al menos una información basada en comunicación, en el que la información basada en comunicación se genera por medio de una comunicación del vehículo automóvil con puestos correspondientes estacionarios y/o móviles, en el que no están abarcadas por las informaciones basadas en comunicación las informaciones basadas en la señal GPS obtenidas por medio de mapas digitales que están presentes en el vehículo automóvil, y en el que los medios de selección de la estrategia de funcionamiento obtienen a partir de la al menos una información basada en comunicación al menos una información sobre la velocidad a adoptar probablemente en el futuro por el vehículo automóvil, caracterizado porque, cuando se deriva una limitación de velocidad futura a partir de la al menos una información obtenida sobre la velocidad a adoptar probablemente en el futuro por el vehículo automóvil, los medios de selección de la estrategia de funcionamiento seleccionan como estrategia de funcionamiento en el primer tramo de la limitación de velocidad la estrategia de funcionamiento con el estado de funcionamiento "funcionamiento por motor eléctrico".

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la información basada en comunicación es una información de una comunicación de vehículo a infraestructura y/o una comunicación de vehículo a vehículo.

10. Dispositivo según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque los medios de selección de la estrategia de funcionamiento obtienen a partir de la al menos una información basada en comunicación al menos una información

sobre la evolución de la altura y/o de las curvas del trayecto a recorrer en el futuro por el vehículo automóvil y/o el estado de tráfico actual del trayecto a recorrer en el futuro y/o una información de obras y/o una información sobre la velocidad en columna de los vehículos automóviles circundantes, y determinan a partir de ellas la potencia de accionamiento necesaria en el futuro, la cual se aprovecha para seleccionar la estrategia de funcionamiento.

11. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de selección de la estrategia de funcionamiento obtienen la al menos una información sobre la velocidad a adoptar probablemente en el futuro por el vehículo automóvil por evaluación de la velocidad en columna de los vehículos automóviles precedentes y/o por evaluación de una información de obras y/o por reconocimiento de señales de tráfico y/o por reconocimiento de estados de semáforo por cámaras y/o en base a informaciones de guía de vehículos.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque, cuando se deriva una parada futura del vehículo automóvil a partir de la al menos una información sobre la velocidad a adoptar probablemente en el futuro por el vehículo automóvil, los medios de selección de la estrategia de funcionamiento seleccionan inmediatamente como estrategia de funcionamiento el estado de funcionamiento "funcionamiento por motor eléctrico" y/o "funcionamiento de recuperación".

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque, cuando se obtiene en base a la al menos una información basada en comunicación al menos una información sobre un tramo del trayecto a recorrer en el futuro por el vehículo automóvil, sobre cuyo tramo está indicada una pequeña emisión de ruidos, los medios de selección de la estrategia de funcionamiento seleccionan a partir de ella como estrategia de funcionamiento para este tramo el estado de funcionamiento "funcionamiento por motor eléctrico".

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque los medios de selección de la estrategia de funcionamiento tienen en cuenta, además, al menos una información derivada de un mapa digital.

15. Vehículo híbrido con un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14.