Procedimiento para el control del estado de carga de un acumulador de energía de un vehículo híbrido.

Procedimiento para el control del estado de carga de un acumulador de energía de un vehículo híbrido con un freno de recuperación y con una instalación de control,

que presenta una memoria no volátil, en el que el procedimiento presenta las siguientes etapas:

determinación de una posición (405) y de una dirección de la marcha (406) del vehículo híbrido, cálculo de un trayecto de recorrido previsible (501, 701) del vehículo híbrido teniendo en cuenta la posición (405) y la dirección de la marcha (406),

creación de un perfil de la necesidad de energía (820) asociado al trayecto de recorrido (501, 701) sobre la base de datos de la necesidad de energía en función de la posición, que están presentes en la memoria no volátil y que han sido registrados durante una marcha precedente de otro vehículo,

determinación de un estado de carga teórico utilizando el perfil de la necesidad de energía (820) y control del estado de carga en correspondencia con el estado teórico de carga.

Procedimiento para el control del estado de carga de un acumulador de energía de un vehículo híbrido La invención se refiere a un procedimiento y a una instalación de control para el control de un estado de carga de un acumulador de energía de un vehículo híbrido con freno de recuperación.

Por un vehículo híbrido se entiende un vehículo, que es accionados por dos grupos de accionamiento de diferente tipo. Un vehículo híbrido puede ser accionado, por ejemplo, por un motor de combustión interna y por un motor de accionamiento eléctrico, por lo que tal vehículo híbrido se designa como "vehículo eléctrico híbrido". El motor de combustión interna es alimentado desde un depósito de combustible con energía química en forma de gasolina, Diesel, LPG, nitrógeno o autogás. El motor de accionamiento eléctrico es alimentado desde un acumulador de energía recargable en forma de un acumulador o de un bloque de condensadores de doble capa con energía eléctrica.

Un vehículo eléctrico híbrido posee, en general, una eficiencia más elevada, un consumo de combustible más reducido y una potencia de accionamiento mayor en la zona inferior del número de revoluciones que un automóvil con accionamiento de motor de combustión interna convencional y potencia de accionamiento máxima comparable. Esto se debe sobre todo a que el motor de combustión interna del vehículo eléctrico híbrido es accionado con mayor frecuencia y durante más tiempo en una zona favorable de rendimiento. Además, la energía excesiva del motor de combustión interna se puede convertir utilizando un generador en energía eléctrica, con la que se puede cargar el acumulador de energía del vehículo eléctrico híbrido.

Se distinguen vehículos eléctricos híbridos con accionamiento híbrido paralelo y vehículos híbridos con accionamiento híbrido en serie.

En el caso del accionamiento híbrido en paralelo (ver la figura 1) tanto el motor de accionamiento eléctrico como también el motor de combustión interna actúan directamente sobre el tren de accionamiento. Si existe una necesidad alta de potencia de accionamiento por ejemplo durante la aceleración o durante una marcha ascendente, el motor de accionamiento eléctrico y el motor de combustión interna accionan en común el vehículo híbrido. Durante el funcionamiento de largo trayecto de recorrido, por ejemplo durante la circulación por una autopista, el vehículo híbrido puede ser accionado solamente por el motor de combustión, pudiendo desacoplarse mecánicamente el motor de accionamiento eléctrico desde el tren de accionamiento. Si existe una necesidad de potencia de accionamiento suficientemente baja, por ejemplo a baja velocidad, el motor de accionamiento eléctrico puede funcionar como generador accionado por el tren de accionamiento, que convierte la energía de movimiento en energía eléctrica, con la que se carga el acumulador de energía. En el caso de necesidad de potencia de accionamiento especialmente baja, por ejemplo durante el aparcamiento o en el modo de empuje, el motor de accionamiento eléctrico puede accionar por sí solo el vehículo híbrido, pudiendo desconectarse el motor de combustión interna y desacoplarse mecánicamente desde el tren de accionamiento.

Durante el accionamiento en serie (ver la figura 2) , solamente el motor de accionamiento eléctrico actúa directamente sobre el tren de accionamiento, mientras que el motor de combustión interna sirve para el accionamiento de un generador primario, que alimenta el motor de accionamiento eléctrico o el acumulador de energía con energía eléctrica. Si existe una alta necesidad de potencia de accionamiento, por ejemplo durante la aceleración i durante una marcha ascendente, se accionan al mismo tiempo ambos motores, de manera que el motor de accionamiento eléctrico recibe energía eléctrica tanto desde el acumulador de energía como también desde el generador primario. Durante una marcha de largo recorrido, por ejemplo durante una circulación en autopista, el motor de accionamiento eléctrico puede ser alimentado solamente desde el generador primario. Cuando la necesidad de potencia de accionamiento es suficientemente baja, por ejemplo a baja velocidad de la marcha, el generador primario carga en paralelo a la alimentación del motor de accionamiento eléctrico el acumulador de energía. En el caso de necesidad especialmente baja de potencia de accionamiento, por ejemplo durante el aparcamiento o en el modo de empuje, el motor de accionamiento eléctrico puede accionar por sí solo el vehículo híbrido, pudiendo desconectarse el motor de combustión interna.

En los conceptos mencionados y en otros conceptos de accionamiento híbrido se utiliza, respectivamente, una instalación de control principal, que controla la carga el acumulador de energía. La decisión de la instalación de control de si se inicia, se mantiene, de termina o no se inicia un proceso de cargad, puede depender de diferentes parámetros, entro otros del estado de carga del acumulador de energía o del consumo de energía desde el acumulador de energía. Por ejemplo, la instalación de control inicia un proceso de carga cuando el estado de carga del acumulador de energía alcanza un límite predeterminado de la conexión de la carga, y termina un proceso de carga cuando el estado de carga del acumulador de energía alcanza un límite predeterminado de desconexión de la carga.

Por razones de la eficiencia energética y de la protección del medio ambiente, los vehículos híbridos modernos están equipados, en general, con frenos de recuperación (frenos útiles) . Durante el frenado de un vehículo híbrido de este tipo, una parte de la energía de movimiento del vehículo híbrido puede ser convertida por medio de un

generador de freno (en general, el motor de accionamiento eléctrico es accionado como generador de freno) en un tipo de energía (por ejemplo, energía eléctrica) , que se puede acumular en el acumulador de energía del vehículo híbrido. La energía acumulada se puede transmitir posteriormente a un motor de accionamiento (por ejemplo a un motor de accionamiento eléctrico) y se puede utilizar para el accionamiento del vehículo híbrido.

No obstante, debido a la capacidad limitada del acumulador de energía puede suceder que la energía que puede ser suministrada durante un proceso de frenado por el freno de recuperación no pueda ser recibida por el acumulador de energía, porque el acumulador de energía está ya totalmente cargado. En este caso, la energía de frenado se pierde como energía térmica, lo que perjudica la eficiencia energética del vehículo híbrido. Tal situación puede aparecer, por ejemplo, durante una marcha en descenso, antes de la cual el acumulador de energía fue cargado hasta su límite superior del estado de carga.

El documento US 6 381 522 B1 publica un procedimiento para el control del estado de carga de un acumulador de energía de un vehículo híbrido con un freno de recuperación, que presenta las siguientes etapas: determinación de una posición y de una dirección de la marcha del vehículo híbrido, cálculo de un trayecto de recorrido previsible del vehículo híbrido teniendo en cuenta la posición y la dirección de la marcha, creación de un perfil de la necesidad de energía asociado al trayecto de recorrido, determinación de un estado de carga teórico utilizando el perfil de la necesidad de energía y control del estado de carga en correspondencia con el estado teórico de carga.

Por lo tanto, se plantea el cometido de elevar la eficiencia energética de un vehículo híbrido. El cometido se soluciona con el procedimiento de acuerdo con la invención para el control del estado de carga de un acumulador de energía de un vehículo híbrido con un freno de recuperación que presenta las etapas de la reivindicación 1.

El principio seguido con el procedimiento consiste en controlar el estado de carga del acumulador de energía, de tal manera que la energía que puede ser suministrada durante un proceso de frenado por el freno de recuperación puede ser recibida por el acumulador de energía, en lugar de ser convertida en energía térmica. Esto presupone que el estado de carga del acumulador de energía es suficientemente bajo antes de un proceso de frenado de este tipo. No obstante, el estado de carga del acumulador de energía solamente puede bajar hasta el punto de que, en caso necesario, esté disponible energía suficiente desde el acumulador de energía. Esto presupone especialmente que el estado de carga del acumulador de energía es suficientemente alto entes de una fase de funcionamiento intensiva de potencia del vehículo híbrido (marcha ascendente, aceleración, etc.) .

Con esta finalidad, se adapta el estado de carga del acumulador... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el control del estado de carga de un acumulador de energía de un vehículo híbrido con un freno de recuperación y con una instalación de control, que presenta una memoria no volátil, en el que el procedimiento presenta las siguientes etapas:

determinación de una posición (405) y de una dirección de la marcha (406) del vehículo híbrido, cálculo de un trayecto de recorrido previsible (501, 701) del vehículo híbrido teniendo en cuenta la posición (405) y la dirección de la marcha (406) , creación de un perfil de la necesidad de energía (820) asociado al trayecto de recorrido (501, 701) sobre la base de datos de la necesidad de energía en función de la posición, que están presentes en la memoria no volátil y que han sido registrados durante una marcha precedente de otro vehículo, determinación de un estado de carga teórico utilizando el perfil de la necesidad de energía (820) y control del estado de carga en correspondencia con el estado teórico de carga.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los datos de la necesidad de energía representan una necesidad de energía de accionamiento, una necesidad de energía básica estándar y una energía de recuperación.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la necesidad de energía básica estándar representa una energía eléctrica, que se necesita durante el funcionamiento del vehículo híbrido típicamente para otros consumidores eléctricos además de un motor de accionamiento eléctrico del vehículo híbrido.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el trayecto de recorrido (501) presenta una longitud predeterminada del trayecto de recorrido.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el trayecto de recorrido se extiende hasta una posición, en la que el estado de carga alcanzaría presumiblemente un límite inferior del estado de carga, cuando el acumulador de energía no ha sido cargado a lo largo del trayecto de recorrido, o el trayecto de recorrido se extiende hasta una posición, en la que el estado de carga alcanzaría presumiblemente un límite superior del estado de carga, cuando el acumulador de energía ha sido cargado a lo largo de todo el trayecto de recorrido.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el perfil de la necesidad de energía (820) representa la energía de accionamiento necesaria a lo largo del trayecto de recorrido (501) (necesidad de energía de accionamiento) , la energía necesaria a lo largo del recorrido de la marcha (501) para otros consumidores eléctricos de acuerdo con un motor de accionamiento eléctrico o varios motores de accionamiento eléctrico (necesidad de energía básica y energía de frenado recuperable (energía de recuperación) a lo largo del trayecto de recorrido (501) del vehículo híbrido.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el estado de carga teórico presenta un límite de desconexión de la carga (833) y un límite de conexión de la carga (834) , que están configurados de tal manera que el acumulador de energía puede alcanzar un estado de carga, que posibilita la cobertura de una necesidad de energía esperada o la recepción de energía de recuperación esperada.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el estado de carga teórico se determina teniendo en cuenta datos del vehículo híbrido.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se ejecuta de nuevo cuando desde el último inicio del procedimiento ha transcurrido una duración de tiempo predeterminada, el vehículo híbrido ha recorrido desde el último inicio del procedimiento una longitud de recorrido predeterminada o el estado de carga se ha modificado desde el último inicio del procedimiento en una diferenta predeterminada del estado de carga.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que antes de la ejecución por primera vez del procedimiento se crea un perfil teórico del estado de carga y se determina cada uno de los estados de carga teniendo en cuenta el perfil teórico del estado de carga.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que utilizando el perfil de la necesidad de energía (820) se crea un perfil teórico del estado de carga (830) asociado al trayecto de recorrido (501) y se controla el estado de carga de acuerdo con el perfil teórico del estado de carga (830) .

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, que se ejecuta de nuevo cuando el vehículo híbrido alcanza un punto final (502) del trayecto de recorrido (501) o abandona el trayecto de recorrido (501) .

13. Instalación de control para el control del estado de carga de un acumulador de energía de un vehículo híbrido con un freno de recuperación, en el que la instalación de control presenta:

una unidad de determinación de la posición, que está instalada para la determinación de una posición (405) del vehículo híbrido, una memoria no volátil, en la que están presentes datos de la necesidad de energía en función de la posición, que han sido registrados durante una marcha previa de otro vehículo, una unidad de cálculo, que está instalada para la determinación de una dirección de la marcha (406) del vehículo híbrido, para el cálculo del trayecto de recorrido previsible (501, 701) del vehículo híbrido teniendo en cuenta la posición (405) y la dirección de la marcha (406) , creación de un perfil de la necesidad de energía (820)

asociado al trayecto de recorrido (501) sobre la base de los datos de la necesidad de energía en función de la posición presentes en la memoria no volátil y determinación de un estado de carga teórico utilizando el perfil de la necesidad de energía (820) , y una unidad de control de la carga, que está instalada para el control del estado de carga de acuerdo con el estado de carga teórico.