Procedimiento, aparatos, señales y medios, para la selección de las condiciones de funcionamiento de un grupo generador.

Un aparato (12; 328) de selección de condiciones de funcionamiento de un grupo generador (10;

320),comprendiendo el grupo generador (10; 320) un motor (14; 322) acoplado a un generador (16; 324) de potenciaeléctrica, teniendo el grupo generador (10; 320) una pluralidad de puntos de funcionamiento, comprendiendo cadauno un valor de velocidad del motor y un valor de salida de potencia eléctrica del generador, comprendiendo elaparato un circuito procesador (18; 332);

caracterizado porque el grupo generador (10; 320) tiene una pluralidad de valores de coste asociados con elfuncionamiento del grupo generador (10; 320) en puntos de funcionamiento respectivos, y porque dicho circuitoprocesador (18; 332) es operativo para seleccionar un conjunto de puntos de funcionamiento de entre la pluralidadde puntos de funcionamiento de modo que se minimice una suma de valores de coste asociados con los puntos defuncionamiento en dicho conjunto, y de modo que la velocidad del motor se incremente o disminuya monótonamentecon incrementos o disminuciones monótonas de los valores de salida de potencia eléctrica.

Procedimiento, aparatos, señales y medios, para la selección de las condiciones de funcionamiento de un grupo generador

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a la selección de las condiciones de funcionamiento de un motor acoplado a un generador de energía eléctrica para la generación de energía eléctrica.

2. Descripción de la técnica relacionada El documento US 2004/0254695 desvela un aparato de selección de las condiciones de funcionamiento de un grupo generador que comprende las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 15.

Los avances en la tecnología de motores y vehículos híbridos han reducido continuamente las emisiones de contaminantes peligrosos. Los vehículos híbridos que tienen un motor que acciona un generador (grupo generador) producen emisiones tales como óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, hidrocarburos, y partículas. Cada emisión tiene una dependencia característica de un nivel de salida de potencia del generador, y una velocidad de rotación del motor. Adicionalmente, dado el clima actual de altos precios de los combustibles fósiles, hay un deseo correspondiente en reducir el consumo de combustible del motor, reduciendo de este modo el coste de funcionamiento del grupo generador.

En particular, en los vehículos híbridos eléctricos en los que el grupo generador puede suministrar energía eléctrica para alimentar a un motor eléctrico de tracción y/o un cargador para la carga de una batería de almacenamiento, la elección de los puntos de funcionamiento para el vehículo que minimicen el consumo de combustible mientras simultáneamente minimizan las emisiones u otras condiciones de funcionamiento, es un problema multivariable y la selección de los puntos de funcionamiento para el grupo generador implica normalmente un compromiso entre varias emisiones y consumo de combustible para satisfacer un criterio deseado.

Continúa existiendo la necesidad de mejores procedimientos y aparatos para la selección de los puntos de funcionamiento de un grupo generador, para su uso en vehículos híbridos y otras aplicaciones.

Sumario de la invención De acuerdo con un aspecto de la invención se proporciona un aparato para la selección de las condiciones de funcionamiento del grupo de generador, incluyendo el grupo generador un motor acoplado a un generador de energía eléctrica, teniendo el grupo generador una pluralidad de puntos de funcionamiento, incluyendo cada uno un valor de la velocidad del motor y un valor de la salida de potencia eléctrica del generador, y teniendo una pluralidad de valores de coste asociados con el funcionamiento del grupo generador en puntos de funcionamiento respectivos. El aparato incluye provisiones para la selección de un conjunto de puntos de funcionamiento de entre la pluralidad de puntos de funcionamiento, de modo que se minimice una suma de los valores de coste asociados con los puntos de funcionamiento en el conjunto y de modo que los valores de la velocidad del motor y de la salida de potencia eléctrica del generador de los puntos de funcionamiento en el grupo se incrementen o disminuyan monótonamente.

El aparato puede incluir provisiones para la asignación de una ponderación a cada uno de los valores de salida de potencia de modo que los valores de coste que correspondan a valores de salida de potencia más frecuentemente demandados tengan asignada una ponderación más alta en la suma de los valores de coste que los valores de coste correspondientes a los valores de salida de potencia eléctrica menos frecuentemente demandados.

Las provisiones para asignación de la ponderación pueden incluir provisiones para la asignación de una ponderación más grande a valores de salida de potencia eléctrica próximos al punto medio de un intervalo de valores de salida de potencia que el generador sea capaz de suministrar.

El aparato puede incluir provisiones para la generación de un registro de demandas recibidas para salida de potencia durante el funcionamiento del grupo generador durante un período de tiempo, y las provisiones para la asignación de las ponderaciones pueden incluir provisiones para la asignación de la ponderación más grande a los valores de salida de potencia más frecuentemente utilizados.

Las provisiones para la generación del registro pueden incluir provisiones para la actualización de las ponderaciones mientras funciona el grupo generador, y las provisiones para la selección pueden configurarse funcionalmente para seleccionar un nuevo conjunto de puntos de funcionamiento cuando las ponderaciones han sido actualizadas.

Las provisiones para la selección pueden incluir provisiones para aplicar sucesivamente un algoritmo de programación dinámica para seleccionar conjuntos de puntos de funcionamiento en valores de salida de potencia sucesivos dentro de un intervalo de salidas de potencia que el generador es capaz de proporcionar, y provisiones para la selección de un conjunto de puntos de funcionamiento correspondientes a al menos un valor de salida de

potencia en el intervalo como el conjunto minimizado de puntos de funcionamiento para el grupo generador.

Las provisiones para la aplicación del algoritmo de programación dinámica pueden incluir provisiones para la producción de una primera pluralidad de las sumas de valores de coste a un primer valor de salida de potencia, provisiones para la memorización de un resultado de al menos una de la primera pluralidad de las sumas, y provisiones para el uso de al menos algunos de los resultados memorizados para producir una suma adicional de valores de coste a un valor de salida de potencia posterior.

Las provisiones para la selección pueden incluir provisiones para la localización de un valor de coste mínimo en cada valor de salida de potencia y las provisiones para la aplicación de modo sucesivo del algoritmo de programación dinámica pueden incluir provisiones para producir primero las sumas de los valores de coste que corresponden al valor de coste mínimo en cada valor de salida de potencia sucesivo.

Las provisiones para la localización del valor de coste mínimo pueden incluir provisiones para la realización de una técnica de búsqueda de la sección dorada.

El aparato puede incluir provisiones para la recepción de una demanda para suministrar potencia en un valor de salida de potencia demandado y provisiones para el funcionamiento del grupo generador en un punto de funcionamiento entre el conjunto de puntos de funcionamiento que corresponden al valor de salida de potencia demandado.

El grupo generador se puede usar para generar energía eléctrica para su uso en un vehículo eléctrico híbrido y las provisiones para la recepción de la demanda pueden incluir provisiones para recibir una demanda de suministro de potencia a al menos uno de entre un motor de tracción, un cargador operativo para cargar un elemento de almacenamiento, y un accesorio asociado con el vehículo híbrido.

Las provisiones para la recepción de la demanda para suministrar potencia al cargador pueden incluir medios para la recepción de una demanda para suministrar potencia al cargador mientras el vehículo eléctrico híbrido permanece estacionario.

El elemento de almacenamiento puede incluir al menos uno de entre una batería de almacenamiento, un condensador y un volante de inercia eléctricamente acoplado.

Las provisiones para la recepción de la demanda para suministrar potencia al motor de tracción pueden incluir provisiones para la recepción de una señal de tracción desde el pedal del operador que representa una potencia de tracción deseada para su suministro por el motor de tracción a las ruedas del vehículo híbrido.

El elemento de accionamiento puede ser operativo para suministrar al menos una primera parte de la potencia de tracción deseada, y la demanda puede incluir una demanda de una segunda parte de la potencia de tracción deseada.

Las provisiones para la recepción de la demanda para suministro de potencia al cargador pueden incluir provisiones para la recepción de una señal de carga desde un controlador del elemento de almacenamiento, siendo producida la señal de carga en respuesta a un estado de carga asociado con el elemento de almacenamiento.

El aparato puede incluir provisiones para la recepción de una pluralidad de valores de coste.

El aparato puede incluir provisiones para la selección de un nuevo conjunto de puntos de funcionamiento en respuesta a la recepción de la pluralidad de valores de coste.

Las provisiones para la selección pueden incluir provisiones para la selección del conjunto de puntos de funcionamiento del grupo generador previamente... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (12; 328) de selección de condiciones de funcionamiento de un grupo generador (10; 320) , comprendiendo el grupo generador (10; 320) un motor (14; 322) acoplado a un generador (16; 324) de potencia eléctrica, teniendo el grupo generador (10; 320) una pluralidad de puntos de funcionamiento, comprendiendo cada uno un valor de velocidad del motor y un valor de salida de potencia eléctrica del generador, comprendiendo el aparato un circuito procesador (18; 332) ; caracterizado porque el grupo generador (10; 320) tiene una pluralidad de valores de coste asociados con el funcionamiento del grupo generador (10; 320) en puntos de funcionamiento respectivos, y porque dicho circuito procesador (18; 332) es operativo para seleccionar un conjunto de puntos de funcionamiento de entre la pluralidad de puntos de funcionamiento de modo que se minimice una suma de valores de coste asociados con los puntos de funcionamiento en dicho conjunto, y de modo que la velocidad del motor se incremente o disminuya monótonamente con incrementos o disminuciones monótonas de los valores de salida de potencia eléctrica.

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para asignar una ponderación a cada uno de los valores de salida de potencia de modo que a los valores de coste que corresponden a las salidas de potencia demandadas más frecuentemente se les asigne una ponderación más grande en dicha suma de valores de coste que a los valores de coste correspondientes a valores de salida de potencia eléctrica demandados menos frecuentemente.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para asignar una ponderación mayor a valores de salida de potencia eléctrica próximos al punto medio de un intervalo de salidas de potencia que el generador (16; 324) es capaz de suministrar.

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para generar un registro de demandas recibidas para salidas de potencia durante el funcionamiento del grupo generador (10; 320) a lo largo de un periodo de tiempo y para asignar una ponderación mayor a los valores de salida de potencia más frecuentemente usados.

5. El aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para actualizar dichas ponderaciones mientras funciona el grupo generador (10; 320) y para seleccionar un nuevo conjunto de puntos de funcionamiento cuando dichas ponderaciones han sido actualizadas.

6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para recibir una demanda para suministrar potencia en un valor de salida de potencia demandada y para hacer funcionar al grupo generador (10; 320) en un punto de funcionamiento en dicho conjunto de puntos de funcionamiento que corresponda a dicho valor de salida de potencia demandado.

7. El aparato de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el grupo generador (320) se usa para generar energía eléctrica para su uso en un vehículo (300) híbrido y en el que dicho circuito procesador (322) está configurado funcionalmente para recibir una demanda para suministrar potencia a al menos uno de entre un motor (306) de tracción, un cargador operativo para cargar un elemento (312) de almacenamiento y un accesorio (330) asociado con el vehículo (300) híbrido.

8. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para:

aplicar sucesivamente un algoritmo de programación dinámica para seleccionar conjuntos de puntos de funcionamiento en valores de salida de potencia sucesivos dentro de un intervalo de salidas de potencia que el generador (16; 324) es capaz de suministrar; y seleccionar un conjunto de puntos de funcionamiento que corresponden a un último valor de salida de potencia en dicho intervalo como dicho conjunto de puntos de funcionamiento para dicho grupo generador (10; 320) .

9. El aparato de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para:

producir una primera pluralidad de sumas de valores de coste a un primer valor de salida de potencia; memorizar un resultado de al menos una de dicha primera pluralidad de dichas sumas; y usar al menos alguno de dichos resultados memorizados para producir una suma adicional de valores de coste en un valor de salida de potencia posterior.

10. El aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para localizar un valor de coste mínimo en cada valor de salida de potencia y para aplicar dicho algoritmo de programación dinámica para producir primero dichas sumas de valores de coste correspondientes a dicho valor de coste mínimo en cada valor de salida de potencia sucesivo.

11. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para recibir una pluralidad de valores de coste.

12. El aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para producir dicha pluralidad de valores de coste mediante:

la asignación de ponderaciones a cada una de una pluralidad de condiciones de funcionamiento asociadas con el funcionamiento del grupo generador (10; 320) , representando dichas ponderaciones un compromiso deseado entre dicha pluralidad de condiciones de funcionamiento; la recepción de valores de las condiciones de funcionamiento correspondientes a cada una de la pluralidad de condiciones de funcionamiento, asociados dichos valores de las condiciones de funcionamiento con el funcionamiento del grupo generador (10; 320) en cada uno de una pluralidad de puntos de funcionamiento, comprendiendo cada uno de dichos puntos de funcionamiento un valor de la velocidad del motor y un valor de la potencia de salida eléctrica del generador, teniendo al menos un valor de la salida de potencia eléctrica del generador más de un punto de funcionamiento posible; y la combinación de dichos valores de las condiciones de funcionamiento de acuerdo con dichas ponderaciones para cada punto de funcionamiento respectivo para producir los valores de coste para cada punto de funcionamiento.

13. El aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para seleccionar un nuevo conjunto de puntos de funcionamiento en respuesta a la recepción de dicha pluralidad de valores de coste.

14. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho circuito procesador (18; 332) está configurado funcionalmente para seleccionar dicho conjunto de puntos de funcionamiento del grupo generador previamente al funcionamiento del grupo generador (10; 320) .

15. Un medio legible por ordenador codificado con códigos para dirigir a un circuito procesador (18; 332) para ejecutar un procedimiento para la selección de las condiciones de funcionamiento óptimas de un grupo generador (10; 320) , comprendiendo el grupo generador (10; 320) un motor (14; 322) acoplado a un generador (16; 324) de energía eléctrica, teniendo el grupo generador (10; 320) una pluralidad de puntos de funcionamiento, comprendiendo cada uno un valor de la velocidad del motor y un valor de la salida de potencia eléctrica del generador, y teniendo una pluralidad de valores de coste asociados con el funcionamiento del grupo generador (10; 320) en puntos de funcionamiento respectivos, los códigos para la dirigir al circuito procesador (18; 332) para:

seleccionar un conjunto de puntos de funcionamiento de entre la pluralidad de puntos de funcionamiento de modo que se minimice una suma de los valores de coste asociados con los puntos de funcionamiento en dicho conjunto y de modo que la velocidad del motor se incremente o disminuya monótonamente con incrementos o disminuciones monótonas de los valores de salida de potencia eléctrica.