Sistema microhíbrido para vehículo de transporte que comprende una máquina eléctrica rotativa (10) apta para acoplarse mecánicamente a un motor (5) de dicho vehículo,

un convertidor alternativa-continua (11), un convertidor continua-continua (12), unos depósitos primero (12) y segundo (2) de energía eléctrica aptos para almacenar una energía eléctrica producida por dicha máquina eléctrica rotativa (10) y para recuperar esta para unos dispositivos consumidores que forman parte de dicho vehículo, y unos medios de mando (14) para ordenar el funcionamiento de dicho sistema microhíbrido, dichos medios de mando (14) comprendiendo unos medios de gobierno (140) a la vez aptos para dirigir de manera autónoma unos modos de funcionamiento (ALTERNADOR, REGEN, BOOST) del sistema microhíbrido de acuerdo con múltiples estrategias en función al menos del conocimiento que tienen de un estado interno del sistema microhíbrido y de un estado del vehículo, y aptos para dirigir en modo esclavo dichos modos de funcionamiento (ALTERNADOR, REGEN, BOOST) de acuerdo con unas instrucciones contenidas en unas órdenes externas procedentes de un sistema del vehículo, que se caracteriza porque dichos medios de gobierno (140) comprenden unos medios de máquina de estados (ALTENADOR, REGEN, BOOST, BOOST_CONSU) que autorizan unas transiciones (T) entre dichos modos de funcionamiento del sistema microhíbrido en función al menos de datos de supervisión y de datos de seguridad elaborados por dichos medios de gobierno (140).  

Sistema microhíbrido para vehículo automóvil que incorpora un módulo de estrategias de gobierno

Campo técnico

La presente invención se refiere de manera general a unos sistemas microhíbridos para vehículo, en particular, vehículos automóviles.

Más en particular, la presente invención se refiere a un sistema microhíbrido que comprende una máquina eléctrica rotativa acoplada mecánicamente al motor térmico del vehículo, un convertidor alternativa-continua (AC-DC) , un convertidor continua-continua (DC-DC) , unos depósitos de energía eléctrica para almacenar la energía eléctrica producida por la máquina eléctrica rotativa y una unidad de mando.

En los dispositivos microhíbridos conocidos del tipo del párrafo anterior, la máquina eléctrica rotativa es, por lo general, un alternador-motor de arranque al que, además de las funciones de motor de arranque del motor térmico y de alternador con las que cumple, también se puede requerir para una función de frenado regenerativo y una función de refuerzo de par (también denominada « boost » en inglés) .

La energía eléctrica que se recupera mediante el frenado regenerativo se puede almacenar dentro de unos condensadores de gran capacidad, denominados « UCAP » o « supercondensador » por el experto en la materia, y sirve para alimentar una red eléctrica con una tensión continua fluctuante. Esta red eléctrica con una tensión continua fluctuante es distinta de la red de 12 voltios clásica con la que están equipados los vehículos automóviles y complementa a esta teniendo a su cargo más en particular la alimentación eléctrica de dispositivos consumidores capaces de tolerar una tensión fluctuante superior a 12 voltios.

En estos dispositivos microhíbridos de la técnica anterior, la unidad de mando funciona de acuerdo con un modo esclavo y la gobierna una unidad electrónica de mando del vehículo de acuerdo con unos códigos de mando propios a éste y que éste gestiona.

Por medio del documento US6234932B1, que muestra el estado de la técnica anterior, se da a conocer un dispositivo de control de un vehículo híbrido equipado con un motor-generador que funciona como motor para reforzar el par de un motor de combustión interna y que funciona como generador para el frenado regenerativo de la energía cinética del vehículo. El dispositivo de control, en función de las condiciones de funcionamiento del vehículo, ordena una operación de refuerzo de par suministrando al motor-generador una potencia eléctrica procedente de una unidad de almacenamiento de energía eléctrica o una operación de frenado regenerativo que recarga la unidad de almacenamiento a partir de la potencia eléctrica liberada por el motor-generador. El dispositivo de control también determina un modo de aceleración para realizar una operación de refuerzo de par o un modo de crucero para realizar de manera selectiva la operación de refuerzo y una operación de recuperación de energía, en función de una velocidad de giro del motor térmico y de un nivel de presión sobre el acelerador del vehículo, o de una velocidad del vehículo y de un nivel de presión sobre el acelerador.

La presente invención tiene por objeto proporcionar un tipo nuevo de sistema microhíbrido en el que toda la inteligencia necesaria para el gobierno del sistema microhíbrido se integra dentro del mismo sistema microhíbrido, ofreciendo de este modo una instalación integrada que minimiza los requerimientos al sistema del vehículo y en el que es posible incorporar unas estrategias de gobierno elaboradas para que se adapten perfectamente a los subconjuntos que componen el sistema microhíbrido.

El sistema microhíbrido para vehículo de transporte comprende una máquina eléctrica rotativa apta para acoplarse mecánicamente a un motor del vehículo, un convertidor alternativa-continua, un convertidor continua-continua, un primer y segundo depósitos de energía eléctrica aptos para almacenar una energía eléctrica producida por la máquina rotativa y para devolver esta para unos dispositivos consumidores que forman parte del vehículo, y unos medios de mando para mandar sobre el funcionamiento del sistema microhíbrido. Los medios de mando comprenden unos medios de gobierno al mismo tiempo aptos para gobernar de manera autónoma unos modos de funcionamiento del sistema microhíbrido de acuerdo con múltiples estrategias en función al menos del conocimiento que se tiene de un estado interno del sistema microhíbrido y de un estado del vehículo, y aptos para gobernar en modo esclavo los modos de funcionamiento de acuerdo con unas instrucciones contenidas en unas órdenes externas procedentes de un sistema del vehículo.

De acuerdo con la invención, los medios de gobierno comprenden unos medios de máquina de estados que autorizan las transiciones entre los modos de funcionamiento del sistema microhíbrido en función al menos de datos de supervisión y datos de seguridad elaborados por los medios de gobierno.

Preferentemente, son unos medios de supervisión y unos medios de seguridad los que suministran respectivamente dichos datos de supervisión y datos de seguridad.

La presente invención permite una optimización del rendimiento de la producción de electricidad con el objetivo de reducir el consumo de carburante del vehículo. Este resultado se obtiene en particular debido a la gestión de las cargas mecánicas (alternador) en el motor térmico y de las cargas eléctricas en la red de alimentación de electricidad.

De este modo, por ejemplo, cuando la máquina eléctrica rotativa opera en el modo alternador, el sistema microhíbrido puede seguir siendo esclavo y gobernarse desde el exterior o bien recibir de un supervisor del vehículo o del motor térmico un estimador del rendimiento del motor térmico para cargar el motor térmico de manera selectiva en las zonas en las que la conversión carburante / energía mecánica tiene un buen rendimiento, sea cual sea la finalidad de la energía mecánica extraída (electricidad, climatización) en el motor térmico.

De acuerdo con otra característica, los medios de gobierno comprenden unos medios de supervisión que determinan una situación del vehículo y autorizan y fijan, al menos de forma parcial, al menos uno de los modos de funcionamiento del sistema microhíbrido teniendo en cuenta su determinación de la situación del vehículo y/o de órdenes externas procedentes de un sistema del vehículo. Preferentemente, los medios de supervisión comprenden unos medios para evaluar una situación del vehículo entre al menos una de las siguientes situaciones: el vehículo se encuentra en un entorno urbano, el vehículo se encuentra en carretera, el vehículo se encuentra en autopista.

De acuerdo con otras características, los medios de supervisión comprenden:

unos medios para autorizar y seleccionar un modo de funcionamiento como alternador de la máquina eléctrica rotativa entre varios modos de funcionamiento como alternador disponibles, teniendo en cuenta al menos la situación del vehículo; y/o

unos medios para autorizar y determinar un modo de funcionamiento de frenado regenerativo de la máquina eléctrica rotativa; y/o unos medios para autorizar y determinar un modo de funcionamiento de refuerzo de par de la máquina eléctrica rotativa.

De acuerdo con otra característica, los medios de gobierno comprenden unos medios de seguridad que determinan al menos un límite de funcionamiento del sistema microhíbrido a partir de una representación interna de al menos una parte de los elementos funcionales del sistema microhíbrido y/o de una orden externa procedente de un sistema del vehículo.

Preferentemente, dicho, al menos uno, límite de funcionamiento está comprendido dentro de los siguientes límites de funcionamiento del sistema microhíbrido: unos valores mínimo y máximo de intervalo de funcionamiento de un componente de tensión fluctuante del sistema microhíbrido, unos valores de calibración / diagnóstico, de protección y de seguridad del componente de tensión fluctuante, un valor máximo de una corriente de excitación de un rotor de la máquina eléctrica rotativa y un valor máximo de un par mecánico que hay que extraer en un modo de frenado regenerativo de la máquina eléctrica rotativa.

Además, dicha representación interna incluye preferentemente al menos los siguientes elementos funcionales: la máquina eléctrica rotativa, el convertidor alternativa-continua, el convertidor continua-continua y el primer y segundo... [Seguir leyendo]

1. Sistema microhíbrido para vehículo de transporte que comprende una máquina eléctrica rotativa (10) apta para acoplarse mecánicamente a un motor (5) de dicho vehículo, un convertidor alternativa-continua (11) , un convertidor continua-continua (12) , unos depósitos primero (12) y segundo (2) de energía eléctrica aptos para almacenar una energía eléctrica producida por dicha máquina eléctrica rotativa (10) y para recuperar esta para unos dispositivos consumidores que forman parte de dicho vehículo, y unos medios de mando (14) para ordenar el funcionamiento de dicho sistema microhíbrido, dichos medios de mando (14) comprendiendo unos medios de gobierno (140) a la vez aptos para dirigir de manera autónoma unos modos de funcionamiento (ALTERNADOR, REGEN, BOOST) del sistema microhíbrido de acuerdo con múltiples estrategias en función al menos del conocimiento que tienen de un estado interno del sistema microhíbrido y de un estado del vehículo, y aptos para dirigir en modo esclavo dichos modos de funcionamiento (ALTERNADOR, REGEN, BOOST) de acuerdo con unas instrucciones contenidas en unas órdenes externas procedentes de un sistema del vehículo, que se caracteriza porque dichos medios de gobierno (140) comprenden unos medios de máquina de estados (ALTENADOR, REGEN, BOOST, BOOST_CONSU) que autorizan unas transiciones (T) entre dichos modos de funcionamiento del sistema microhíbrido en función al menos de datos de supervisión y de datos de seguridad elaborados por dichos medios de gobierno (140) .

2. Sistema microhíbrido de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque dichos medios de gobierno

(140) comprenden unos medios de supervisión (141) que determinan una situación del vehículo y autorizan y determinan, al menos de forma parcial, al menos uno de dichos modos de funcionamiento (ALTERNADOR, REGEN, BOOST) del sistema microhíbrido teniendo en cuenta dicha determinación de la situación del vehículo y/o de órdenes externas procedentes de un sistema del vehículo.

3. Sistema microhíbrido de acuerdo con la reivindicación 2, que se caracteriza porque dichos medios de supervisión (141) comprenden unos medios (1410) para valorar una situación del vehículo entre al menos una de las siguientes situaciones:

el vehículo se encuentra en un entorno urbano; el vehículo se encuentra en carretera; el vehículo se encuentra en autopista.

4. Sistema microhíbrido de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, que se caracteriza porque dichos medios de supervisión (141) comprenden unos medios (1413) para autorizar y seleccionar un modo de funcionamiento como alternador de dicha máquina eléctrica rotativa (10) entre varios modos disponibles de funcionamiento como alternador (modos 1, 1 bis, 2, 2 bis, mixto) teniendo en cuenta al menos dicha situación del vehículo.

5. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que se caracteriza porque dichos medios de supervisión (141) comprenden unos medios (FORE_OK, 1414, 1411) para autorizar y determinar un modo de funcionamiento de frenado regenerativo de dicha máquina eléctrica rotativa (10) .

6. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, que se caracteriza porque dichos medios de supervisión (141) comprenden unos medios (FOBO_OK, 1415, 1412) para autorizar y determinar un modo de funcionamiento de refuerzo de par de dicha máquina eléctrica rotativa (10) .

7. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que se caracteriza porque dichos medios de gobierno (140) comprenden unos medios de seguridad (142) que determinan al menos un límite de funcionamiento del sistema microhíbrido a partir de una representación interna de al menos una parte de los elementos funcionales del sistema microhíbrido y/o de una orden externa procedente de un sistema del vehículo.

8. Sistema microhíbrido de acuerdo con la reivindicación 7, que se caracteriza porque dicho, al menos uno, límite de funcionamiento está comprendido en los siguientes límites de funcionamiento del sistema microhíbrido: unos valores mínimo y máximo de intervalo de funcionamiento de un componente de tensión fluctuante (X) del sistema microhíbrido (Xmín, Xmáx) , unos valores de calibración / diagnóstico (Xcalibración) , de protección (Xprotección) y de seguridad (Xseguridad) de dicho componente de tensión fluctuante (X) , un valor máximo (Iex_máx) de una corriente de excitación de un rotor de dicha máquina eléctrica rotativa (10) y un valor máximo (Cregen_máx) de un par mecánico que se necesita en un modo de frenado regenerativo (REGEN) de dicha máquina eléctrica rotativa (10) .

9. Sistema microhíbrido de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, que se caracteriza porque dicha representación interna incluye al menos los siguientes elementos funcionales: dicha máquina eléctrica rotativa (10) , dicho convertidor alternativa-continua (11) , dicho convertidor continua-continua (13) y dicho primer (12) y segundo (2) depósitos de energía eléctrica.

10. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7 y con la reivindicación 8 o 9, que se caracteriza porque dichos datos de supervisión y datos de seguridad los proporcionan respectivamente dichos medios de supervisión (141) y medios de seguridad (142) .

11. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que se caracteriza porque

dichos modos de funcionamiento comprenden los siguientes modos: al menos un modo de alternador (ALTERNADOR; modos 1, 1 bis, 2, 2 bis, mixto) ; al menos un modo de frenado regenerativo (REGEN; REGEN1, REGEN2) ; y al menos un modo de refuerzo de par (BOOST; BOOST1, BOOST2, BOOST_CONSU) .

12. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que se caracteriza porque

dichos modos de funcionamiento comprenden al menos uno de los cinco modos de alternador siguientes: un modo de alternador (modo 1) en el que un componente de tensión fluctuante (X) está fijado en un valor determinado indicado por una consigna; un modo de alternador (modo 1 bis) en el que dicho componente de tensión fluctuante (X) está fijado en un valor óptimo; un modo de alternador (modo 2) en el que dicha consigna pasa a un valor mínimo (Xmín) cuando dicho componente de tensión fluctuante medido alcanza un valor máximo (Xmáx) ; un modo de alternador (modo 2 bis) en el que ninguna consigna está fijada entre unos valores mínimo (Xmín) y máximo (Xmáx) de dicho componente de tensión fluctuante; y un modo de alternador mixto (modo mixto) que comprende al menos dos de los modos anteriores en unos intervalos diferentes de velocidad de funcionamiento de dicha máquina eléctrica rotativa (10) .

13. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que se caracteriza porque

dichos modos de funcionamiento comprenden al menos uno de los siguientes tres modos de refuerzo de par: un modo de refuerzo de par (BOOST1) que interviene de forma consecutiva a una presión sobre un pedal de acelerador del vehículo; un modo de refuerzo de par (BOOST2) que interviene en un régimen de ralentí del motor; un modo de refuerzo de par que interviene en un cambio de marchas en una caja de cambios del vehículo; y un modo de refuerzo de par (BOOST_CONSU) que aspira a consumir una energía eléctrica almacenada disponible en al menos uno de dichos depósitos de energía eléctrica.

14. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que se caracteriza porque al menos uno de dicho primer y segundo depósitos de energía eléctrica comprende al menos un supercondensador (12) .

15. Sistema microhíbrido de acuerdo con la reivindicación 14, que se caracteriza porque dicho depósito de energía eléctrica que comprende un supercondensador (12) alimenta una red eléctrica con una tensión continua (Vb+X) que consta de un componente de tensión fluctuante (X) , y el otro depósito de energía eléctrica (2) alimenta otra red eléctrica con una tensión continua prácticamente estable (Vb) .

16. Sistema microhíbrido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que se caracteriza porque dicho módulo de estrategias de gobierno consta de unos medios para proporcionar a un sistema del vehículo unos datos acerca de los equipos externos que hay que gobernar en función del conocimiento que tiene de la situación / estado del vehículo.