BRPI0807895B1

BRPI0807895B1 - Veículo híbrido com função de controle de carga

Info

Publication number: BRPI0807895B1
Application number: BRPI0807895-5A
Authority: BR
Inventors: Shinji Ichikawa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2019-02-19
Also published as: CN101616828A; US8256547B2; JP4274257B2; EP2113434A1; EP2113434B1; KR20090122244A; WO2008102856A1; RU2009135039A; JP2008201262A; KR101036040B1; BRPI0807895A2; RU2421353C1; EP2113434A4; CN101616828B; US20090288896A1

Abstract

"veículo híbrido com função de controle de carga". a presente invenção refere-se a uma hv-ecu que integra continuamente período sem carga externa tcum como o tempo transcorrido a partir do carregamento externo mais recente (último carregamento externo). quando ignição é ligada, um mapa armazenado é pesquisado, e um valor central de controle de soc que corresponde ao período sem carga externa tcum é obtido. gerenciamento de carga/descarga da unidade de armazenamento de energia no modo de funcionamento hv é executado com base no valor central de controle de soc obtido. quando o período sem carga externa tcum excede um valor limiar prescrito ta, o valor central de controle de soc é aumentado para o valor central de controle socc(n).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para VEÍCULO HÍBRIDO COM FUNÇÃO DE CONTROLE DE CARGA.

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um veículo híbrido capaz de carregar uma unidade de armazenamento de energia montada no mesmo por meio de um fornecimento de energia externa e, mais especificamente, a uma técnica de gerenciar de forma ideal um valor de estado de carga da unidade de armazenamento de energia, de acordo com o modo de uso pelo usuário.

Técnica Antecedente

Atualmente, em consideração aos problemas ambientais, um veículo híbrido que funciona na combinação eficiente de um motor e uma motor tem sido colocado para uso prático. Um veículo híbrido como este tem uma unidade de armazenamento de energia recarregável montada no mesmo, para fornecer energia elétrica para o motor no início e/ou na hora da aceleração, e para recuperar energia cinética de rodas em uma descida e/ou na hora de frenagem.

Uma estrutura para um veículo híbrido como tal tem sido proposta, a qual é conectada eletricamente a um fornecimento de energia externa tal como um fornecimento de energia comercial e permite carregamento da unidade de armazenamento de energia montada no veículo. O veículo carregável externamente mencionado anteriormente é capaz de funcionar usando energia elétrica proveniente do fornecimento de energia externa armazenada na unidade de armazenamento de energia enquanto mantendo o motor parado, para uma distância relativamente curta quando, por exemplo, uma pessoa vai diariamente de casa para o trabalho e de volta para casa ou vai às compras, pelo que eficiência de consumo de combustível geral pode ser melhorada. Um modo de funcionamento como este é algumas vezes referido como modo de funcionamento EV (Veículo Elétrico).

Quando o estado de carga (SOC) da unidade de armazenamento de energia se situa abaixo de um limite inferior prescrito após o veículo funcionar no modo de funcionamento EV, o veículo entra em um modo de

Petição 870180145644, de 29/10/2018, pág. 5/14 funcionamento HV (Veículo Híbrido) comum, permitindo operação de motor.

*

No modo de funcionamento HV, saída de operação do motor é usada como força de acionamento para funcionamento e, além disto, usada para uma operação de geração de energia para carregar a unidade de armazenamen5 to de energia.

Como um exemplo de uma estrutura para comutar entre o modo de funcionamento EV e o modo de funcionamento HV, a Patente Aberta Japonesa N°. 09-098513 descreve um controlador de carga e descarga para um veículo elétrico híbrido, no qual distância de deslocamento por bateria 10 inicial é assegurada e a relação de funcionamento de geração de energia (funcionamento híbrido) é reduzida, a fim de alcançar de forma suficiente a vantagem do silêncio, impedir diminuição de quilometragem pelo motor de combustão interna para geração de energia e para reduzir gás de exaustão.

Diferente do controlador de carga e descarga para um veículo 15 elétrico híbrido descreve na Patente Aberta Japonesa N°. 09-098513 mencionada anteriormente, em um veículo no qual unidade de armazenamento de energia pode ser carregada por meio do fornecimento de energia externa, é preferido ter o valor de estado de carga (taxa de carregamento de bateria) no modo de funcionamento HV mantido em um valor relativamente baixo. 20 Isto é para capacitar armazenamento de tanta energia elétrica quanto possível proveniente do fornecimento de energia externa na hora do carregamento com o fornecimento de energia externa após funcionamento.

O modo de uso de um veículo, entretanto, difere de usuário para usuário. Especificamente, um usuário geralmente pode se deslocar por dis25 tâncias relativamente curtas enquanto que um outro usuário pode se deslocar por distâncias relativamente longas e, portanto, o grau de execução de operações de carga usando um fornecimento de energia externa (frequência de carga) difere de usuário para usuário.

Como resultado, em um veículo híbrido que não é carregado 30 muito frequentemente com o fornecimento de energia externa, o valor de estado de carga da unidade de armazenamento de energia é mantido relativamente baixo por um período de tempo mais longo. O estado carregado baixo mantido por muito tempo não é preferível, considerando degradação da unidade de armazenamento de energia.

Descrição da Invenção

A presente invenção foi feita para resolver um problema como este, e seu objetivo é fornecer um veículo híbrido recarregável externamente no qual degradação na unidade de armazenamento de energia pode ser impedida de acordo com o modo de uso pelo usuário.

De acordo com um aspecto, a presente invenção fornece um veículo híbrido incluindo: um motor operando por meio de queima de combustível; dispositivo de geração de energia capaz de gerar energia elétrica, recebendo potência gerada pela operação do motor; uma unidade de armazenamento de energia carregada pela energia elétrica proveniente do dispositivo de geração de energia; dispositivo de geração de força de acionamento para gerar força de acionamento a partir da energia elétrica proveniente de pelo menos um de o dispositivo de geração de energia e a unidade de armazenamento de energia; dispositivo de carregamento externo conectado eletricamente a um fornecimento de energia externa, para carregar a unidade de armazenamento de energia por meio do fornecimento de energia externa; e uma unidade de controle para controlar força de acionamento de veículo a ser gerada de acordo com uma solicitação do motorista, e para controlar energia elétrica carregada/descarregada na unidade de armazenamento de energia. A unidade de controle controla em um primeiro modo de funcionamento até que um valor de estado de carga da unidade de armazenamento de energia diminua até um valor a não ser o valor prescrito, e faz uma transição para um segundo modo de funcionamento quando o valor de estado de carga se torna menor do que o valor prescrito. No primeiro modo de funcionamento, carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do dispositivo de geração de energia é limitado, e no segundo modo de funcionamento, carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do dispositivo de geração de energia é permitido de tal maneira que o valor de estado de carga seja mantido em uma faixa prescrita com um valor central de controle sendo o centro. A unidade de controle inclui

I dispositivo de mudança de valor central de controle para mudar o valor central de controle de acordo com um grau de execução de carga externa tal como um grau de executar carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do dispositivo de carregamento externo.

No veículo híbrido de acordo com este aspecto, após a transição para o segundo modo de funcionamento permitindo carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do dispositivo de geração de energia, o valor central de controle definindo a faixa, na qual o valor de estado de carga da unidade de armazenamento de energia é mantido, é mudado de 10 acordo com o grau de execução de carga externa. Consequentemente tornase possível impedir que o valor de estado de carga da unidade de armazenamento de energia seja mantido em um valor baixo por causa do baixo grau de executar carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do dispositivo de carregamento externo e, portanto, é possível im15 pedir degradação da unidade de armazenamento de energia.

Preferivelmente, a unidade de controle controla energia elétrica carregada/descarregada na unidade de armazenamento de energia de acordo com uma característica de energia de carregamento exigida definindo energia elétrica necessária para carregar a unidade de armazenamento de 20 energia em correspondência com o valor de estado de carga da unidade de armazenamento de energia; e o dispositivo de mudança de valor central de controle muda o valor central de controle ao mudar a característica de energia de carregamento exigida.

Preferivelmente, o dispositivo de mudança de valor central de 25 controle aumenta o valor central de controle à medida que o grau de execução de carga externa diminui.

Preferivelmente, o dispositivo de mudança de valor central de controle determina o grau de execução de carga externa com base em pelo menos um de tempo transcorrido e distância de funcionamento a partir da 30 última execução de carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do fornecimento de energia externa.

Preferivelmente, o dispositivo de mudança de valor central de controle muda o valor central de controle se pelo menos um de o tempo transcorrido e a distância de funcionamento exceder o valor limiar prescrito correspondente.

Preferivelmente, a unidade de controle controla energia elétrica carregada/descarregada na unidade de armazenamento de energia, dentro de uma faixa de característica de carregamento/descarregamento admissível definindo energia elétrica de carregamento/descarregamento máxima admissível na unidade de armazenamento de energia em correspondência com um valor de estado de carga da unidade de armazenamento de energia; e a característica de energia de carregamento/descarregamento admissível muda de acordo com o valor central de controle mudado pelo dispositivo de mudança de valor central de controle.

Preferivelmente, o veículo híbrido de acordo com este aspecto inclui adicionalmente uma unidade de conversão de tensão arranjada entre a unidade de armazenamento de energia e o dispositivo de geração de força de acionamento, para executar conversão de tensão entre a unidade de armazenamento de energia e o dispositivo de geração de força de acionamento. A unidade de controle inclui adicionalmente um sistema de controle incluindo pelo menos um elemento de controle e para controlar a operação de conversão de tensão na unidade de conversão de tensão; e característica do pelo menos um elemento de controle incluído no sistema de controle muda de acordo com o valor central de controle que é mudado pelo dispositivo de mudança de valor central de controle.

Preferivelmente, o veículo híbrido de acordo com este aspecto inclui adicionalmente dispositivo de monitoração de unidade de armazenamento de energia para monitorar o valor de estado de carga da unidade de armazenamento de energia e, se o valor de estado de carga estiver fora de uma faixa-padrão prescrita, produzir um sinal indicando funcionamento de modo falho da unidade de armazenamento de energia. A faixa-padrão usada pelo dispositivo de monitoração de unidade de armazenamento de energia muda de acordo com o valor central de controle que é mudado pelo dispositivo de mudança de valor central de controle.

I

Preferivelmente, o dispositivo de mudança de valor central de controle é capacitado ou incapacitado de acordo com um comando de seleção introduzido externamente.

De acordo com um outro aspecto, a presente invenção fornece um veículo híbrido incluindo: um motor operando por meio de queima de combustível; um mecanismo de geração de energia capaz de gerar energia elétrica, recebendo potência gerada pela operação do motor; uma unidade de armazenamento de energia carregada pela energia elétrica proveniente do mecanismo de geração de energia; um mecanismo de geração de força 10 de acionamento para gerar força de acionamento a partir da energia elétrica proveniente de pelo menos um mecanismo de geração de energia e a unidade de armazenamento de energia; um mecanismo de carregamento externo conectado eletricamente a um fornecimento de energia externa, para carregar a unidade de armazenamento de energia por meio do fornecimento 15 de energia externa; e uma unidade de controle para controlar força de acionamento de veículo a ser gerada de acordo com uma solicitação do motorista, e para controlar energia elétrica carregada/descarregada na unidade de armazenamento de energia. A unidade de controle controla em um primeiro modo de funcionamento até que um valor de estado de carga da unidade de 20 armazenamento de energia diminua até um valor a não ser o valor prescrito, e faz uma transição para um segundo modo de funcionamento quando o valor de estado de carga se torna menor do que o valor prescrito; no primeiro modo de funcionamento, carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do mecanismo de geração de energia é limitado, e no se25 gundo modo de funcionamento, carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do mecanismo de geração de energia é permitido de tal maneira que o valor de estado de carga seja mantido em uma faixa prescrita com um valor central de controle sendo o centro. A unidade de controle muda o valor central de controle de acordo com um grau de execução de 30 carga externa tal como um grau de executar carregamento da unidade de armazenamento de energia por meio do mecanismo de carregamento externo.

Pela presente invenção pode ser fornecido um veículo híbrido recarregável externamente no qual degradação na unidade de armazenamento de energia pode ser impedida de acordo com o modo de uso pelo usuário.

Descrição Resumida dos Desenhos

A figura 1 mostra uma configuração total quando uma unidade de armazenamento de energia montada em um veículo híbrido de acordo com a modalidade 1 da presente invenção é carregada por meio de um fornecimento de energia externa.

A figura 2 é um diagrama de blocos esquemático de um veículo híbrido de acordo com a modalidade 1 da presente invenção.

A figura 3 mostra esquematicamente configurações de um inversor e um motor gerador.

A figura 4 é um diagrama de circuito equivalente de fase zero do inversor e do motor gerador no modo de tensão zero.

A figura 5 mostra esquematicamente uma configuração de um conversor.

A figura 6 mostra mudanças exemplares com o tempo do SOC da unidade de armazenamento de energia enquanto o veículo híbrido funciona.

A figura 7 mostra uma mudança exemplar com o tempo do SOC da unidade de armazenamento de energia, quando o valor central de controle de SOC é mudado de forma gradual do valor central de controle SOCC(P) para SOCC(N).

A figura 8 mostra uma mudança exemplar com o tempo do valor central de controle de SOC com relação a um período sem carga externa Tcum.

A figura 9 é um diagrama de blocos mostrando uma estrutura de controle em uma HV-ECU de acordo com a modalidade 1 da presente invenção.

A figura 10 é um fluxograma relacionado a um método de mudar valor central de controle de SOC de acordo com a modalidade 1 da presente

I invenção.

A figura 11 mostra um exemplo de característica de energia de carregamento/descarregamento admissível, armazenada em uma unidade de ajuste de energia de carregamento/descarregamento admissível.

A figura 12 é um diagrama de blocos mostrando uma estrutura de controle para controlar uma operação de conversão de tensão de um conversor incluído na HV-ECU de acordo com a modalidade 1 da presente invenção.

A figura 13 é um diagrama de blocos mostrando uma estrutura 10 de controle em uma ECU de bateria de acordo com a modalidade 1 da presente invenção.

A figura 14 é um diagrama de blocos mostrando uma estrutura de controle em uma HV-ECU de acordo com a modalidade 2 da presente invenção.

A figura 15 mostra um exemplo de uma característica de energia de carregamento exigida armazenada em uma unidade de ajuste de energia de carregamento exigida.

Melhores Modos para Execução da Invenção

Modalidades da presente invenção serão descritas detalhada20 mente com referência às figuras. Nas figuras, as partes iguais ou correspondentes estão indicadas pelos mesmos números de referência e descrição das mesmas não será repetida.

Modalidade 1

Referindo-se à figura 1, um veículo híbrido 100 (também referido 25 em seguida simplesmente como um veículo 100) tem um motor de combustão interna (motor) e um motor gerador, tal como será descrito mais tarde, e funciona com forças de acionamento provenientes destes ajustados em uma relação ideal. Adicionalmente, o veículo 100 tem uma unidade de armazenamento de energia (não-mostrada) para fornecer energia para o 30 motor gerador montado no mesmo. A unidade de armazenamento de energia pode ser carregada, recebendo energia gerada por meio de uma operação do motor de combustão interna, quando sistema do veículo 100 está ativo (também indicado em seguida como estado IGON), e ela pode ser conectada eletricamente através de uma unidade conectora 200 a um fornecimento de energia externa e pode ser assim carregada, quando o sistema do veículo 100 está parado (também indicado em seguida como estado IGOFF). Na descrição a seguir, a fim de distinguir da operação de carregamento da unidade de armazenamento de energia durante funcionamento do veículo 100, carregamento por meio do fornecimento de energia externa também pode ser indicado como carregamento externo.

A unidade conectora 200 fornece um mecanismo de acoplamento para suprir fornecimento de energia comercial como um exemplo do fornecimento de energia externa para o veículo 100, e ela é conectada por meio de uma linha de energia ACL formada de um cabo do tipo cabtyre ou similar a uma estação de carregamento 300. A unidade conectora 200 é acoplada ao veículo 100 na hora do carregamento externo, e conecta eletricamente um fornecimento de energia comercial como um exemplo do fornecimento de energia externa para o veículo 100. No lado do veículo 100 é fornecida uma parte de recebimento de conector (não-mostrada) para ser acoplada à unidade conectora 200 para receber o fornecimento de energia comercial.

A estação de carregamento 300 recebe o fornecimento de energia comercial suprida para uma casa 302 através de uma linha de fornecimento de energia externa PSL, e fornece a energia para a unidade conectora 200. O mecanismo de alojamento para a unidade conectora 200, ou um mecanismo para enrolar a linha de energia ACL conectada à unidade conectora 200 (ambos não-mostrados) pode ser acrescentado à estação de carregamento 300. Adicionalmente, um mecanismo de contabilidade ou um mecanismo de segurança para o usuário pode ser acrescentado à estação de carregamento 300.

O fornecimento de energia externa suprida através da unidade conectora 200 para o veículo 100 pode ser energia elétrica gerada por um painel de bateria solar instalado em um telhado da casa 302.

Referindo-se à figura 2, o veiculo híbrido 100 de acordo com a modalidade 1 da presente invenção inclui um motor de combustão interna 36, um dispositivo de divisão de potência 38, um primeiro motor gerador 341, um segundo motor gerador 34-2, um primeiro inversor (INV1) 30-1, um segundo inversor (INV2) 30-2, um conversor (CONV) 8, uma unidade de ar5 mazenamento de energia 6, uma ECU de bateria 4 e uma HV-ECU 2. Na descrição a seguir, os primeiro e segundo motores-geradores 34-1 e 34-2 também podem ser indicados como MG1 e MG2, respectivamente.

O motor de combustão interna 36 opera por meio de queima de combustível tal como gasolina ou óleo leve. A potência gerada pela opera10 ção do motor de combustão interna 36 é transmitida para o dispositivo de divisão de potência 38 conectado mecanicamente a um eixo de saída (virabrequim) do motor de combustão interna 36.

O mecanismo de divisão de potência 38 é conectado mecanicamente ao motor de combustão interna 36 e aos motores-geradores 34-1 e 15 34-2, e executa combinação e divisão de potência entre eles. A título de exemplo, o dispositivo de divisão de potência 38 é formado de um mecanismo de engrenagem planetária incluindo três elementos de uma engrenagem solar, um portador e uma engrenagem anular, e o motor de combustão interna 36 e os motores-geradores 34-1 e 34-2 são acoplados aos respectivos 20 elementos. Parte da potência gerada pelo motor de combustão interna 36 é combinada com a potência do motor gerador 34-2 e transmitida para uma roda motriz 32, e a parte restante da potência é transmitida para o motor gerador 34-1 e convertida pelo motor gerador 34-1 em energia elétrica.

Uma unidade de detecção de velocidade de veículo 16 é forne25 cida adjacente ao eixo de rotação da roda motriz 32, e a velocidade de rotação da roda motriz 32, isto é, a velocidade de veículo SP do veículo 100, é detectada.

O motor gerador 34-1 funciona unicamente como um gerador elétrico (gerador) que recebe potência gerada pela operação do motor de 30 combustão interna 36 e gera energia elétrica e, recebendo a força de acionamento rotacional transmitida por meio do dispositivo de divisão de potência 38, gera energia elétrica.

O motor gerador 34-2 funciona como um motor elétrico (motor) que gera força de acionamento a partir de pelo menos uma de a energia elétrica gerada pelo motor gerador 34-1 e a energia elétrica descarregada pela unidade de armazenamento de energia 6. A força de acionamento rotacional gerada pelo motor gerador 34-1 é combinada com a força de acionamento rotacional do motor de combustão interna 36 pelo dispositivo de divisão de potência 38, e aplicada à roda motriz 32. Nota-se que o motor gerador 34-2 também funciona como um gerador elétrico (gerador) em uma operação de frenagem do veículo, por exemplo, quando o motorista opera o freio, e ele é capaz de regenerar energia elétrica da energia cinética do veículo 100 e retornar a energia para a unidade de armazenamento de energia 6.

A título de exemplo, os motores-geradores 34-1 e 34-2 são máquinas elétricas giratórias síncronas AC trifásicas tendo um rotor com ímã permanente embutido. Adicionalmente, cada estator dos motores-geradores 34-1 e 34-2 inclui uma bobina de estator trifásica conectada em Y (estrela). Na hora do carregamento externo, para acoplar pontos das respectivas bobinas de estator, isto é, para os pontos neutros N1 e N2, energia externa é fornecida através da linha de energia ACL (linha de fornecimento positiva ACLp e linha de fornecimento negativa ACLn).

Os inversores 30-1 e 30-2 são conectados eletricamente aos motores-geradores 34-1 e 34-2, respectivamente, e conectados em paralelo com o conversor 8. Os inversores 30-1 e 30-2 controlam energia elétrica a trocada para os motores-geradores 34-1 e 34-2 e a partir deles, respectivamente. A título de exemplo, os inversores 30-1 e 30-2 são formados de circuitos em ponte incluindo armaduras trifásicas, e operações de conversão de energia dos mesmos são controladas respectivamente ao comutar os comandos PWM1 e PWM2 provenientes da HV-ECU 2, a qual será descrita mais tarde. Na presente modalidade, o inversor 30-1 e o motor gerador 34-1 implementam o dispositivo de geração de energia ou o mecanismo de geração de energia, e o inversor 30-2 e o motor gerador 34-2 implementam o dispositivo de geração de força de acionamento ou o mecanismo de geração de força de acionamento.

I

Adicionalmente, na hora do carregamento externo, os inversores

A

30-1 e 30-2 operam em uma maneira coordenada para converter fornecimento de energia externa (AC monofásica) fornecida para os pontos neutros N1 e N2 dos motores-geradores 34-1 e 34-2, respectivamente, em energia 5 DC e para carregar unidade de armazenamento de energia 6.

Referindo-se à figura 3, o inversor 30-1 inclui os transistores Q1Up e Q1Un, os transistores Q1Vp e Q1Vn e os transistores Q1Wp e Q1Wn, formando os circuitos de armadura de fase U, V e W, respectivamente, e cada circuito de armadura é conectado entre uma linha positiva princi10 pal MPL e uma linha negativa principal MNL. Os nós de conexão N1U, N1V e N1W de transistores nos respectivos circuitos de armadura são conectados às bobinas de estator correspondentes (não-mostradas) do motor gerador 34-1, e tensões de fase correspondentes são fornecidas para o motor gerador 34-1. A título de exemplo, os transistores Q1Up, Q1Un, Q1Vp, 15 Q1Vn, Q1Wp e Q1Wn são formados de elementos de comutação tais como IGBTs (Transistores Bipolares de Porta Isolada).

Adicionalmente, o inversor 30-1 inclui os diodos D1Up, D1Un, D1Vp, D1Vn, D1Wp e D1Wn, e cada um dos diodos é conectado em paralelo com o transistor correspondente de tal maneira que ele possa fazer com 20 que uma corrente de realimentação flua do lado emissor para o lado coletor do transistor tendo o mesmo número de referência.

Enquanto o veículo 100 está funcionando, no inversor 30-1, ao comutar operações de respectivos transistores em resposta ao comando de comutação PWM1, operação de conversão de energia entre energia DC e 25 energia AC é fornecida. Mais especificamente, os transistores Q1Up, Q1Vp e Q1Wp no lado de armadura superior (lado positivo) conectados à linha positiva principal MPL e os transistores Q1Un, Q1Vn e Q1Wn do lado de armadura inferior (lado negativo) conectados à linha negativa principal MNL são selecionados, um pelo lado de armadura superior e um pelo lado de armadu30 ra inferior sucessivamente, e os dois transistores selecionados são acionados para o estado LIGADO. Dois transistores formando um mesmo circuito de armadura não são selecionados simultaneamente.

Existem seis diferentes combinações dos transistores selecionados desta maneira. Adicionalmente, ao ajustar o período (relação de atividade) e fase (sincronismo) de conduzir cada transistor, a quantidade de conversão de energia e a direção de conversão de energia (energia DC em energia AC ou energia AC em energia DC) podem ser controladas.

Similar ao inversor 30-1, o inversor 30-2 inclui os transistores Q2Up e Q2Un, os transistores Q2Vp e Q2Vn e os transistores Q2Wp e Q2Wn formando os circuitos de armadura de fase U, V e W, respectivamente. Os nós de conexão N2U, N2V e N2W de transistores nos respectivos circuitos de armadura são conectados às bobinas de estator correspondentes (não-mostradas) do motor gerador 34-2, e tensões de fase correspondentes são fornecidas para o motor gerador 34-2. Adicionalmente, o inversor 30-2 inclui os diodos D2Up, D2Un, D2Vp, D2Vn, D2Wp e D2Wn. A operação de conversão de energia é a mesma tal qual aquela do inversor 30-1 descrita anteriormente e, portanto, descrição detalhada não será repetida.

A seguir serão descritas operações dos inversores 30-1 e 30-2 e dos motores-geradores 34-1 e 34-2 na hora do carregamento externo.

Quando a unidade de armazenamento de energia 6 é para ser carregada por meio do fornecimento de energia externa, os inversores 30-1 e 30-2 operam em um modo de tensão zero, diferente da operação de comutação normal descrita anteriormente. No modo de tensão zero, três transistores são comutados coletivamente (ligados ou desligados) em cada uma de a armadura de lado superior e a armadura de lado inferior. Neste modo de operação, todos os três elementos de comutação no lado de armadura superior assumem o mesmo estado de comutação (todos ligados ou todos desligados), e todos os três transistores no lado de armadura inferior assumem o mesmo estado de comutação.

A figura 4 mostra um circuito equivalente de fase zero dos inversores 30-1 e 30-2 e dos motores-geradores 34-1 e 34-2.

Referindo-se à figura 4, quando os inversores 30-1 e 30-2 operam no modo de tensão zero tal como descrito anteriormente, os três transistores Q1Up, Q1Vp e Q1Wp e os diodos D1Up, D1Vp e D1Wp no lado de

I armadura superior do inversor 30-1 estão representados coletivamente como um armadura superior ARM1p, e os três transistores Q1Un, Q1Vn e Q1Wn e os diodos D1Un, D1Vn e D1Wn no lado de armadura inferior do inversor 301 estão representados coletivamente como uma armadura inferior ARM1n.

De forma similar, os três transistores e os diodos no lado de armadura superior do inversor 30-2 estão representados coletivamente como uma armadura superior ARM2p, e os três transistores e os diodos no lado de armadura inferior do inversor 30-2 estão representados coletivamente como uma armadura inferior ARM2n.

Especificamente, cada uma das armaduras ARM1p, ARM1n,

ARM2p e ARM2n inclui um transistor Q representando coletivamente três transistores e um diodo D representando coletivamente três diodos. Portanto, o circuito equivalente de fase zero pode ser considerado como um inversor monofásico capaz de converter a energia DC fornecida através da linha 15 positiva principal MPL e da linha negativa principal MNL em uma energia AC monofásica e capaz de converter entrada de energia AC monofásica para os pontos neutros NT e N2 através da linha de fornecimento positiva ACLp e da linha de fornecimento negativa ACLn em energia DC.

Portanto, ao controlar os comandos de comutação PWM1 e 20 PWM 2 em uma maneira coordenada para ter os inversores 30-1 e 30-2 operando como o inversor monofásico, torna-se possível gerar energia DC para carregar a unidade de armazenamento de energia 6 a partir da energia AC monofásica fornecida pelo fornecimento de energia externa e fornecer a energia para a linha positiva principal MPL e para a linha negativa principal 25 MNL.

Referindo-se de novo à figura 2, o conversor 8 é uma unidade de conversão de tensão arranjada entre a unidade de armazenamento de energia 6 e os inversores 30-1 e 30-2, para executar uma operação de conversão de tensão entre a unidade de armazenamento de energia 6 e os inversores 30 30-1 e 30-2. Mais especificamente, o conversor 8 é capaz de elevar energia descarregada (energia de saída) da unidade de armazenamento de energia 6 e fornecer o resultado para os inversores 30-1 e 30-2, e capaz de abaixar energia regenerativa fornecida pelos inversores 30-1 e 30-2 e fornecer o resultado para a unidade de armazenamento de energia 6. Adicionalmente, uma unidade de detecção de tensão 12 conectada entre a linha positiva principal MPL e a linha negativa principal MNL detecta um valor de tensão HV aparecendo entre estas linhas.

O conversor 8 é fornecido para tornar maior a tensão a ser fornecida para os motores-geradores 34-1 e 34-2 para ampliar faixa operável (faixa de velocidade rotacional) dos motores-geradores 34-1 e 34-2. Portanto, dependendo da faixa operável dos motores-geradores 34-1 e 34-2 e da tensão de saída da unidade de armazenamento de energia 6, uma estrutura não tendo o conversor 8 pode ser adotada.

Adicionalmente, o conversor 8 é formado, por exemplo, de um circuito de elevação/abaixamento de tensão do tipo pulsador capaz tanto de operação de elevação de tensão quanto de operação de abaixamento de tensão. Cada uma das operações de conversão de tensão como tal é controlada por meio de um comando de comutação PWC proveniente da HV-ECU 2.

Referindo-se à figura 5, um circuito de elevação/abaixamento de tensão 8a formando o conversor 8 inclui os dois transistores Q1A e Q1B conectados em série. Os transistores Q1A e Q1B conectados em série têm uma extremidade conectada à linha positiva principal MPL por meio de uma linha LN1A e a outra extremidade conectada a uma linha LN1C conectando comumente a linha negativa principal MNL a uma linha negativa NL1. Adicionalmente, o nó de conexão entre os transistores Q1A e Q1B é conectado a uma linha positiva PL1 através de um indutor L1 e de uma linha LN1B. Adicionalmente, entre o coletor e o emissor dos transistores Q1A e Q1B são conectados os diodos D1A e D1B em paralelo, permitindo respectivamente corrente fluir do lado emissor para o lado coletor.

Adicionalmente, entre a linha positiva PL e a linha negativa NL é conectado um capacitor de filtração final C1, para reduzir componente AC incluída na energia trocada entre a unidade de armazenamento de energia 6 e o conversor 8. Adicionalmente, o capacitor de filtração final C1 também

I alcança um efeito de absorver corrente de surto gerada no momento quando a unidade de armazenamento de energia 6 e o conversor 8 são conectados eletricamente, e impedindo assim danos aos transistores Q1A e Q1B e aos diodos D1A e D1B causados pela corrente de surto.

Os transistores Q1A e Q1B executando operações de comutação em resposta ao comando de comutação PWC fornecem a operações de elevação e abaixamento de tensão. Na operação de elevação de tensão, o transistor Q1B é mantido ligado, enquanto que o transistor Q1A comuta em uma relação de atividade prescrita. Pela operação de comutação do transis10 tor Q1A, armazenamento e liberação de energia eletromagnética são repetidos no indutor L1, e a tensão correspondendo à energia eletromagnética é produzida de maneira acumulativa para o lado da linha principal ML. Na operação de abaixamento de tensão, o transistor Q1A é mantido desligado, e o transistor Q1B comuta em uma relação de atividade prescrita. Pela operação 15 de comutação, corrente flui no transistor Q1B somente no período correspondendo à relação de atividade e, portanto, a tensão abaixada de acordo com a relação de atividade é produzida para a linha positiva PL1 e para a linha negativa NL1.

Referindo-se de novo à figura 2, a unidade de armazenamento 20 de energia 6 é um elemento de armazenamento de energia DC recarregável, e ela é conectada eletricamente ao conversor 8 através da linha positiva PL e da linha negativa NL. A título de exemplo, a unidade de armazenamento de energia 6 é implementada por uma bateria secundária tal como uma bateria de hidreto de níquel ou uma bateria de íon de lítio, ou um capacitor de 25 dupla camada elétrica.

Quando o veículo está funcionando a unidade de armazenamento de energia 6 é carregada pela energia elétrica gerada pelo motor gerador 34-1, e descarrega energia elétrica armazenada para o motor gerador 34-2 para gerar força de acionamento. Na hora do carregamento externo, a uni30 dade de armazenamento de energia 6 é carregada por meio de um fornecimento de energia externa (aqui, fornecimento de energia comercial).

Embora um veículo híbrido provido com somente uma unidade de armazenamento de energia 6 esteja mostrado como um exemplo na figura 2, o número de unidades de armazenamento de energia 6 não está limitado a um. Dependendo do desempenho de funcionamento exigido do veículo 100 pode ser adotada uma estrutura tendo uma pluralidade de unidades de armazenamento de energia. Nesse caso, uma estrutura tendo os conversores 8 em mesmo número e correspondendo às respectivas unidades de armazenamento de energia é preferida.

Adicionalmente, uma unidade de detecção de corrente 10 inserida na linha positiva PL detecta um valor de corrente Ib trocado entre a unidade de armazenamento de energia 6 e o conversor 8, e uma unidade de detecção de tensão 12 conectada entre a linha positiva PL e a linha negativa NL detecta um valor de tensão Vb relacionado ao carregamento ou descarregamento da unidade de armazenamento de energia 6. Adicionalmente, uma unidade de detecção de temperatura 14 é arranjada adjacente a uma célula de bateria formando a unidade de armazenamento de energia 6, e ela detecta a temperatura Tb da unidade de armazenamento de energia 6. A unidade de detecção de temperatura 14 pode ser adaptada para produzir um valor representativo dos valores detectados por uma pluralidade de elementos de detecção arranjados correspondendo a uma pluralidade de células de bateria formando a unidade de armazenamento de energia 6.

A parte de recebimento de conector 40 é uma parte para ser conectada à unidade conectora 200 na hora do carregamento externo para receber a energia externa fornecida para o interior do veículo 100, e ela é formada para permitir comunicação da unidade conectora 200 com a superfície externa do veículo 100. A parte de recebimento de conector 40 é conectada eletricamente aos pontos neutros N1 e N2 dos motores-geradores 34-1 e 34-2 e, quando a unidade conectora 200 é conectada à parte de recebimento de conector 40, um caminho de fornecimento é formado que alimenta a energia externa fornecida através da linha de fornecimento positiva ACLp e da linha de fornecimento negativa ACLn para os pontos neutros N1 e N2.

Adicionalmente, uma unidade de monitoração 42 é fornecida na parte de recebimento de conector 40, para monitorar acoplamento entre a

I unidade conectora 200 e a parte de recebimento de conector 40. A unidade de monitoração 42 tem uma parte de terminal atravessando a parte de recebimento de conector 40 e, quando a unidade conectora 200 é acoplada à parte de recebimento de conector 40, ela detecta um sinal de conector 5 CNCT proveniente da unidade conectora 200. O sinal de conector CNCT pode ser gerado por uma unidade de comunicação (não-mostrada) fornecida na estação de carregamento 300 (figura 1).

Os componentes formando o veículo 100 são implementados pelo controle coordenado da HV-ECU 2 e da ECU de bateria 4. A HV-ECU 2 10 e a ECU de bateria 4 são conectadas uma à outra através de uma linha de comunicação, permitindo troca de vários sinais e informação.

A ECU de bateria 4 é um controlador gerenciando principalmente estado de carga e detecção de falha da unidade de armazenamento de energia 6 e, a título de exemplo, ela é formada usando, como um corpo prin15 cipal, um microcomputador incluindo uma CPU (Unidade Central de Processamento), e um armazenamento tal como uma ROM (Memória Somente de Leitura) e uma RAM (Memória de Acesso Aleatório). Especificamente, a ECU de bateria 4 calcula estado de carga (SOC) da unidade de armazenamento de energia 6, com base na temperatura Tb detectada pela unidade de 20 detecção de temperatura 14, o valor de tensão Vb detectado pela unidade de detecção de tensão 12, e o valor de corrente lb detectado pela unidade de detecção de corrente 10. O estado de carga (SOC) representa a quantidade de carga usando o estado inteiramente carregado da unidade de armazenamento de energia como uma referência e, a título de exemplo, ele é 25 representado por uma relação (0% a 100%) da quantidade de corrente de carga com relação à capacidade de carga total.

Adicionalmente, a ECU de bateria 4 transmite o SOC calculado para a HV-ECU 2, e monitora constantemente se o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 está dentro ou não de uma faixa-padrão prescri30 ta. Se o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 estiver fora da faixa-padrão (no lado de descarregamento excessivo ou no lado de carregamento excessivo) a unidade de armazenamento de energia 6 é determi nada para estar defeituosa, e um sinal indicando funcionamento de modo falho da unidade de armazenamento de energia 6 (código de diagnóstico) é produzido. O código de diagnóstico é armazenado em uma unidade de armazenamento de história (não-mostrada) para manutenção montada no veículo 100, e ela também é usada para indicação visual para o usuário.

A HV-ECU 2 é um controlador para controlar o motor de combustão interna 36, o conversor 8, os inversores 30-1 e 30-2 e os motoresgeradores 34-1 e 34-2 para gerar força de acionamento de veículo de acordo com uma solicitação do motorista, quando o veículo 100 está funcionando. Similar à ECU de bateria 4, ela é formada usando, como um corpo principal, um microcomputador incluindo uma CPU e um armazenamento tal como uma ROM e uma RAM. Além do controle da força de acionamento de veículo, a HV-ECU 2 também controla energia elétrica para carregar/descarregar a unidade de armazenamento de energia 6.

O veículo 100 de acordo com a modalidade 1 é um veículo híbrido que permite carregamento externo, e a HV-ECU 2 controla com o modo de funcionamento mudado sucessivamente entre modo de funcionamento EV (Veículo Elétrico) e modo de funcionamento HV (Veículo Híbrido). Especificamente, se um comando de ignição (não-mostrado) for dado por meio de uma operação pelo motorista, a HV-ECU 2 controla o veículo de tal maneira que ele funcione somente por meio da força de acionamento principalmente do motor gerador 34-2, até o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 se tornar menor do que um valor prescrito (modo de funcionamento EV).

No modo de funcionamento EV, operação de geração de energia do motor gerador 34-1 recebendo a energia proveniente do motor de combustão interna 36 não acontece e, portanto, carregamento da unidade de armazenamento de energia 6 por meio do motor gerador 34-1 é limitado. O modo de funcionamento EV é planejado para aperfeiçoar eficiência de consumo de combustível ao manter o motor de combustão interna 36 em um estado parado. Quando uma solicitação de força de acionamento é feita pelo motorista, por exemplo, para aceleração rápida, quando uma solicitação não

I relacionada à solicitação de força de acionamento é feita para aquecer catalisador ou para operar condicionador de ar, ou quando outras condições são satisfeitas, a operação do motor de combustão interna 36 é iniciada.

No modo de funcionamento EV, carregamento da unidade de armazenamento de energia 6 por meio do motor gerador 34-1 é limitado tal como descrito anteriormente e, portanto, embora a unidade de armazenamento de energia 6 possivelmente possa ser carregada por meio da operação regenerativa do motor gerador 34-2, o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 inevitavelmente abaixa. Quando o SOC da unidade de 10 armazenamento de energia 6 abaixa para o valor prescrito como resultado, a HV-ECU 2 faz uma transição para o modo de funcionamento HV, no qual carregamento da unidade de armazenamento de energia 6 por meio do motor gerador 34-1 é permitido.

Entrando o modo de funcionamento HV, a energia elétrica gera15 da pelo motor gerador 34-1 é limitada de tal maneira que o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é mantido dentro de uma faixa prescrita tendo um valor central de controle prescrito como um centro. Em resposta à operação de geração de energia pelo motor gerador 34-1, o motor de combustão interna 36 também inicia sua operação. Nota-se que parte da energia 20 gerada pela operação do motor de combustão interna 36 é usada também como uma força de acionamento para o veículo 100.

No modo de funcionamento HV, com base em sinais provenientes de vários sensores, estado de funcionamento, posição de acelerador (todos não-mostrados) e similares, a HV-ECU 6 determina valores-alvo da ve25 locidade de rotação do motor de combustão interna 36, quantidade de geração de energia elétrica pelo motor gerador 34-1 e torque do motor gerador 34-2, de maneira que eficiência de consumo de combustível geral pode ser otimizada.

Ao determinar estes valores-alvo o SOC da unidade de armaze30 namento de energia 6 também é considerado, e a energia elétrica carregada/descarregada pela unidade de armazenamento de energia 6 é gerenciada de tal maneira que o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 seja mantido dentro de uma faixa prescrita tendo, como o centro, um valor central de controle prescrito. Especificamente, a diferença entre a energia elétrica gerada pelo motor gerador 34-1 recebendo parte da potência proveniente do motor de combustão interna 36 e a energia elétrica consumida usada pelo motor gerador 34-2 para gerar força de acionamento corresponde à energia de carga/descarga da unidade de armazenamento de energia 6 e, portanto, a quantidade de energia elétrica gerada pelo motor gerador 34-1 e a energia consumida pelo motor gerador 34-2 são determinadas dependendo da magnitude do SOC da unidade de armazenamento de energia 6. A energia de carga/descarga da unidade de armazenamento de energia 6 também é influenciada pelo estado de funcionamento do veículo 100 e, portanto, a faixa prescrita na qual o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é para ser mantido nem sempre é definida claramente.

Tal como descrito anteriormente, na presente modalidade, três maneiras de fornecimento de energia, isto é, (1) operação de geração de energia do motor gerador 34-1 recebendo potência do motor de combustão interna 6, (2) fornecimento de energia para a unidade de armazenamento de energia 6 proveniente de um fornecimento de energia externa, e (3) operação regenerativa pelo motor gerador 34-2, são possíveis para carregar (aumentar SOC de) a unidade de armazenamento de energia 6. Adicionalmente, como uma maneira de consumo de energia, (1) geração de força de acionamento por meio do motor gerador 34-2 é possível para descarregar (diminuir SOC de) a unidade de armazenamento de energia 6. A presente invenção, entretanto, não está limitada à presente modalidade, e ela é aplicável a um veículo híbrido de qualquer estrutura fornecida que inclua uma estrutura para carregar uma unidade de armazenamento de energia montada no mesmo e uma estrutura consumindo a energia descarregada pela unidade de armazenamento de energia, e que a energia de carga/descarga da unidade de armazenamento de energia seja controlada de tal maneira que SOC da unidade de armazenamento de energia seja mantido dentro da faixa prescrita tendo, como um centro, um valor central de controle.

A figura 6 mostra mudanças exemplares com o tempo do SOC

I da unidade de armazenamento de energia quando o veículo híbrido funciona. A figura 6(a) mostra um exemplo em um veículo híbrido não-provido com a função de carregamento externo. A figura 6(b) mostra um exemplo no qual o veículo 100 de acordo com a modalidade 1 é usado como pretendido origi5 nalmente, e a figura 6(c) mostra um exemplo no qual frequência de carregamento externo do veículo 100 de acordo com a modalidade 1 é baixa.

Referindo-se à figura 6(a), no veículo híbrido não-provido com a função de carregamento externo, um valor central de controle SOCC(N) é ajustado aproximadamente no ponto central entre os limites superior e inferi10 or de SOC de unidade de armazenamento de energia. No período IGON (veículo funcionando), a energia carregada/descarregada na unidade de armazenamento de energia é controlada de tal maneira que o SOC da unidade de armazenamento de energia seja mantido em uma faixa prescrita com o valor central de controle SOCC(N) sendo o centro.

Referindo-se à figura 6(b), quando carregamento externo é executado frequentemente no veículo 100 de acordo com a modalidade 1, no período IGOFF, a unidade de armazenamento de energia 6 é carregada próxima ao limite superior de SOC. Quando o comando de ignição é aplicado e o veículo 100 inicia o funcionamento (tempo t1), o veículo 100 funciona no 20 modo de funcionamento EV. Quando o funcionamento no modo de funcionamento EV continua e o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 atinge menos que o limite inferior de SOC (tempo t2), o modo de funcionamento comuta do modo de funcionamento EV para o modo de funcionamento HV, no qual o motor de combustão interna 36 (figura 2) inicia a sua opera25 ção e a unidade de armazenamento de energia 6 é carregada pela energia elétrica gerada pelo motor gerador 34-1. Consequentemente, o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 começa a aumentar. Aqui, para estar pronto para o próximo carregamento externo, o valor central de controle SOCC(P) no modo de funcionamento HV é definido menor do que o valor 30 central de controle SOCC(N) da figura 6(a). Especificamente, o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 no modo de funcionamento HV está relativamente mais próximo do limite inferior de SOC.

Quando o funcionamento do veículo 100 termina, o usuário acopla a unidade conectora 200 (figuras 1, 2) ao veículo 100 e inicia carregamento externo (tempo t3). Consequentemente, o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 começa a aumentar.

Um modo possível de uso do veículo 100 é ir diariamente de casa para o trabalho e de volta para casa. Quando o veículo 100 é usado para ir diariamente de casa para o trabalho e de volta para casa, segue-se que carregamento externo do veículo 100 é iniciado geralmente após voltar para casa proveniente do trabalho. Nesse caso, a unidade de armazenamento de energia 6 pode ser carregada externamente de forma contínua até a manhã seguinte e, portanto, a unidade de armazenamento de energia 6 pode ser quase que inteiramente carregada. Portanto, neste modo de uso, mudança de SOC tal como mostrado na figura 6(b) é repetida a cada dia.

Se o veículo 100 não for carregado externamente após o final de funcionamento, segue-se que o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é mantido em um valor relativamente baixo por um longo período de tempo. Especificamente, no ponto de tempo (tempo t1) quando comando de ignição é dado, o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 está em um valor relativamente baixo tal como mostrado na figura 6(c) e, portanto, transição do modo de funcionamento EV para o modo de funcionamento HV acontece em um período de tempo relativamente curto. No modo de funcionamento HV, o valor central de controle relativamente baixo SOCC(P) é mantido e, portanto, o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é mantido em um valor próximo ao limite inferior de SOC.

De uma maneira geral, não é preferível uma bateria secundária ou um capacitor de dupla camada elétrica ter o seu SOC mantido próximo ao limite superior de SOC ou limite inferior de SOC por um longo período de tempo, a partir do ponto de vista de degradação. Se a frequência de carregamento externo da unidade de armazenamento de energia 6 for baixa, é determinado que um estado como este não preferível a partir do ponto de vista de degradação continua. Medidas adequadas devem ser tomadas.

Portanto, a HV-ECU 2 de acordo com a modalidade 1 monitora o

I grau de executar carregamento externo da unidade de armazenamento de energia 6 (também referido em seguida como grau de execução de carga externa), e muda o valor central de controle no modo de funcionamento HV de acordo com o grau de execução de carga externa. Na presente especifi5 cação, o grau de execução de carga externa abrange conceitos do intervalo no qual carregamento externo é executado (intervalo de tempo ou intervalo de distância de funcionamento), e o número de execuções de carregamento externo em um período prescrito ou em uma distância de funcionamento prescrita.

A figura 7 mostra uma mudança exemplar com o tempo do SOC da unidade de armazenamento de energia 6, quando o valor central de controle de SOC é mudado de forma gradual do valor central de controle SOCC(P) para o valor central de controle SOCC(N).

Referindo-se à figura 7, por exemplo, assumir que carregamento 15 externo não é executado no período do início do período de ignição desligada mediante recepção do comando de ignição desligada até o próximo início de estado IGON (tempo t5 a t6), isto é, no período no qual carregamento externo deve acontecer, e que o valor central de controle de SOC no modo de funcionamento HV é mudado de forma gradual do valor central de contro20 le SOCC(P) para o valor central de controle SOCC(N). Aqui, operação de carregamento é executada para aumentar rapidamente o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 que tem sido mantido próximo ao valor central de controle SOCC(P) no último funcionamento para o valor central de controle SOCC(N). Portanto, no modo de funcionamento HV após o tempo 25 t6, operação de carregamento usando a potência do motor de combustão interna 36 é executada de forma ativa, possivelmente diminuindo taxa de consumo de combustível.

Portanto, no veículo 100 de acordo com a modalidade 1, o valor central de controle de SOC é mudado continuamente de acordo com o grau 30 de executar carregamento externo (grau de execução de carga externa).

Mais especificamente, o valor central de controle de SOC é aumentado à medida que o grau de execução de carga externa se torna menor. Aqui, o grau de execução de carga externa pode ser determinado em vários métodos. A título de exemplo, o grau de execução de carga externa é determinado com base no lapso de tempo ou distância de funcionamento a partir do carregamento externo executado mais recentemente (último carregamento externo).

Na descrição a seguir, uma configuração na qual o grau de execução de carga externa é determinado principalmente com base no lapso de tempo será exposta, e o tempo transcorrido a partir do último carregamento externo será referido como o período sem carga externa.

A figura 8 mostra uma mudança exemplar de valor central de controle de SOC com relação ao período sem carga externa Tcum.

Referindo-se à figura 8, a HV-ECU 2 integra continuamente o período sem carga externa Tcum, e armazena o valor central de controle de SOC mostrado na figura 8 em uma forma de um mapa. Quando ignição é aplicada, o mapa armazenado é aplicado e o valor central de controle de SOC correspondendo ao período sem carga externa Tcum neste ponto de tempo é obtido. Com base no valor central de controle de SOC obtido ela executa o gerenciamento de carga/descarga da unidade de armazenamento de energia 6 no modo de funcionamento HV.

Tal como pode ser visto a partir da característica de mudança de valor central de controle de SOC com relação ao período sem carga externa Tcum, até que o período sem carga externa Tcum exceda um valor limiar prescrito Ta, o valor central de controle de SOC é mantido no valor central de controle SOCC(P). O valor limiar Ta é determinado em consideração à frequência de carregamento externo executado pelo usuário, influência de degradação na unidade de armazenamento de energia 6 e similares, e ajustar, por exemplo, para 30 dias. Se o período sem carga externa Tcum exceder o valor limiar prescrito Ta, o valor central de controle de SOC é aumentado para o valor central de controle SOCC(N).

Adicionalmente, o período sem carga externa Tcum é restaurado uma vez que o carregamento externo é executado e, portanto, o valor central de controle de SOC também é atualizado para o valor central de controle

SOCC(P) uma vez que o carregamento externo é executado.

Na descrição a seguir, uma estrutura de controle para mudar o valor central de controle de SOC no modo de funcionamento HV de acordo com o grau de execução de carga externa será descrita.

Referindo-se à figura 9, a estrutura de controle da HV-ECU 2 de acordo com a modalidade 1 da presente invenção inclui uma unidade de determinação de carga 202, uma unidade de oscilação de pulso de referência 204, uma unidade de integração 206, uma unidade de ajuste de valor central de controle 208, uma unidade de seleção 210, uma unidade de gerencia10 mento de saída 212, uma unidade de distribuição de força de acionamento 214, a unidade de controle de MG1 216, a unidade de controle de MG2 218 e uma unidade de ajuste de energia de carregamento/descarregamento admissível 220.

A unidade de determinação de carga 202 determina execução 15 de carregamento externo, com base no sinal de conector CNCT detectado pela unidade de monitoração 42 (figura 2) quando a unidade conectora 200 é acoplada à parte de recebimento de conector 40. Quando é determinado pela unidade de determinação de carga 202 que carregamento externo foi executado, um sinal de restauração RESTAURAR é aplicado à unidade de 20 integração 206. Recebendo o sinal de restauração RESTAURAR proveniente da unidade de determinação de carga 202, a unidade de integração 206 restaura o valor integrado até aquele ponto de tempo, e inicia integração do número de pulsos gerados em cada unidade de tempo prescrita pela unidade de oscilação de pulso de referência 204. Então, a unidade de integração 25 206 multiplica o valor integrado pela unidade de tempo e produz o resultado como o período sem carga externa Tcum para a unidade de ajuste de valor central de controle 208. Especificamente, a unidade de integração 206 integra o tempo transcorrido a partir da última execução de carregamento externo. A integração de pulso na unidade de integração 206 é continuada inde30 pendente do estado (IGON/IGOFF) do veículo 100.

A unidade de ajuste de valor central de controle 208 tem valores centrais de controle de SOC armazenados em correspondência com o perí odo sem carga externa Tcum, e quando o período sem carga externa Tcum é produzido pela unidade de integração 206, o valor central de controle de SOC correspondendo ao valor central de controle de SOC é lido e produzido para a unidade de seleção 210.

A unidade de seleção 210 fornece seleção para capacitar ou incapacitar o processo relacionado com a mudança de valor central de controle de SOC pelo usuário. Especificamente, tal como mostrado na figura 1, o veículo 100 de acordo com a modalidade 1 tem uma tecla de seleção 24 fornecida para permitir uma operação pelo motorista, por exemplo, e se a mudança de valor central de controle de SOC é para ser capacitada ou incapacitada é selecionado e instruído pelo estado da tecla de seleção 24. Em resposta à instrução de seleção gerada pela operação da tecla de seleção 24, a unidade de seleção 210 seleciona qualquer um de o valor central de controle de SOC aplicado pela unidade de ajuste de valor central de controle 208, o valor central de controle SOCC(N) e o valor central de controle SOCC(P) como o valor central de controle SOCC, e o produz para a unidade de gerenciamento de saída 212.

Se o usuário pretende usar ativamente a função de carregamento externo, o usuário incapacita a mudança de valor central de controle de SOC usando a tecla de seleção 24, e fixa o valor central de controle SOCC no valor central de controle SOCC(P). Se o usuário não pretende usar de nenhum modo a função de carregamento externo, o usuário pode fixar o valor central de controle SOCC em SOCC(N).

Recebendo um comando de ignição por meio de uma operação pelo motorista, o modo de funcionamento EV é definido, e a unidade de gerenciamento de saída 212 determina um valor de energia alvo de acordo com a solicitação do motorista e o aplica à unidade de distribuição de força de acionamento 214. Então, um valor de torque alvo de MG2 para o motor gerador 34-2 de acordo com valor de energia alvo é calculado pela unidade de distribuição de força de acionamento 214, e o comando de comutação PWM1 para controlar o inversor 30-1 é gerado pela unidade de controle de MG2 218, de acordo com o valor de torque alvo.

♦

Quando o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 se torna menor do que o limite inferior de SOC durante execução do modo de funcionamento EV, a unidade de gerenciamento de saída 212 muda o modo de operação do modo de funcionamento EV para o modo de funcionamento 5 HV. Então, a unidade de gerenciamento de saída 212 determina o valor de energia alvo correspondendo à energia a ser carregada/descarregada na unidade de armazenamento de energia 6, de maneira que o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é mantido dentro da faixa prescrita com o valor central de controle SOCC sendo o centro, e o aplica à unidade de 10 distribuição de força de acionamento 214. Aqui, como o valor central de controle SOCC, o valor que tenha sido produzido pela unidade de ajuste de valor central de controle 208 na hora da aplicação do comando de ignição por operação pelo motorista é usado.

Adicionalmente, a unidade de gerenciamento de saída 212 de15 termina o valor de energia alvo dentro da faixa de valor de energia máxima (energia de carregamento admissível W_in e energia de descarregamento admissível W_out) que pode ser carregada/descarregada na unidade de armazenamento de energia 6, definido pela unidade de ajuste de energia de carregamento/descarregamento admissível 220. Adicionalmente, a fim de gerar 20 a força de acionamento de veículo para atender à solicitação do motorista, a unidade de gerenciamento de saída 212 determina, além do valor de energia alvo determinado sob as condições descritas anteriormente, um comando de saída Nref para o motor de combustão interna 36.

A unidade de ajuste de energia de carregamen25 to/descarregamento admissível 220 armazena características de energia de carregamento/descarregamento admissíveis da energia de carregamento admissível \N_m 1 e da energia de descarregamento admissível W_out 1 definidas em correspondência com o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 na forma de um mapa. O mapa armazenado é pesquisado com ba30 se no SOC da unidade de armazenamento de energia 6 em cada ponto de tempo, e a energia de carregamento admissível Win e a energia de descarregamento admissível Wout correspondentes são aplicadas à unidade de gerenciamento de saída 212. Adicionalmente, a unidade de ajuste de energia de carregamento/descarregamento admissível 220 muda a característica de energia de carregamento/descarregamento admissível de acordo com o valor central de controle SOCC, tal como será descrito mais tarde.

A unidade de distribuição de força de acionamento 214 distribui o valor de energia alvo determinado pela unidade de gerenciamento de saída 212 com base na velocidade de motor NE do motor de combustão interna 36, e calcula o valor alvo de geração de energia de MG1 para o motor gerador 34-1 e o valor de torque alvo de MG2 para o motor gerador 34-2.

Cada uma de a unidade de controle de MG1 216 e a unidade de controle de MG2 218 é formada incluindo um sistema de controle de realimentação. A unidade de controle de MG1 216 gera o comando de comutação PWM1 para o inversor 30-1 de maneira que a energia gerada pelo motor gerador 34-1 casa com o valor alvo de geração de energia de MG1. Adicionalmente, a unidade de controle de MG2 218 gera o comando de comutação PWM2 para o inversor 30-2 de maneira que o torque de acionamento gerado pelo motor gerador 34-2 casa com o valor de torque alvo de MG2.

No exposto anteriormente, uma estrutura foi descrita como um exemplo na qual a unidade de integração 206 integra o período sem carga externa Tcum com base no número de pulsos gerados pela unidade de oscilação de pulso de referência 204. Também é possível calcular uma distância sem carga externa Dcum, ao integrar a velocidade de veículo SP do veículo 100 detectada pela unidade de detecção de velocidade de veículo 16 (figura 2). A distância sem carga externa Dcum representa a distância de funcionamento a partir do carregamento externo mais recente (último carregamento externo). Mesmo quando a distância sem carga externa Dcum é usada no lugar do período sem carga externa Tcum, o controle é o mesmo exceto que os valores centrais de controle de SOC correspondendo à distância sem carga externa Dcum são armazenados na unidade de ajuste de valor central de controle 208. Portanto, descrição detalhada da mesma não será repetida.

Por meio da estrutura de controle tal como descrita anteriormente, os processos de mudar valor central de controle de SOC no modo de funcionamento HV de acordo com a presente modalidade são implementados. Os processos descritos anteriormente podem ser representados pelo fluxo de processo seguinte.

A figura 10 é um fluxograma relacionado a um método de mudar valor central de controle de SOC de acordo com a modalidade 1 da presente invenção. O fluxograma mostrado na figura 10 pode ser implementado pela HV-ECU 2 e pela ECU de bateria 4 executando programas armazenados antecipadamente.

Referindo-se à figura 10, primeiro, a fim de executar o processo 10 para integrar o período sem carga externa Tcum, é determinado se carregamento externo foi ou não executado (etapa S100). Se for determinado que carregamento externo foi feito (SIM na etapa S100), o valor Tcum do período sem carga externa é restaurado (etapa S102). Após a restauração do período sem carga externa Tcum (etapa S102), ou se for determinado que carre15 gamento externo não foi feito (NÃO na etapa S100), o valor Tcum do período sem carga externa neste ponto de tempo é incrementado (etapa S104).

A seguir, a fim de executar atualização de valor central de controle de SOC, é determinado se o comando de ignição foi ou não aplicado (etapa S106). Se o comando de ignição não tiver sido aplicado (NÃO na eta20 pa S106), o processo retorna para o início.

Se o comando de ignição tiver sido aplicado (SIM na etapa S106), é determinado se um comando para instruir incapacitação da mudança no valor central de controle de SOC foi ou não aplicado pela tecla de seleção 24 (figura 2) (etapa S108). Se o comando para instruir incapacitação 25 da mudança no valor central de controle de SOC não tiver sido aplicado (NÃO na etapa S108), o valor Tcum do período sem carga externa é obtido (etapa S110), e o valor central de controle SOCC no modo de funcionamento HV é atualizado para o valor central de controle de SOC correspondendo ao valor Tcum obtido do período sem carga externa (etapa S112).

Por outro lado, se o comando para instruir incapacitação da mudança no valor central de controle de SOC tiver sido aplicado (SIM na etapa S108), o valor central de controle SOCC no modo de funcionamento HV é atualizado para o valor central de controle SOCC(N) ou para o valor central de controle SOCC(P) (etapa S114).

Quando o processo para atualizar o valor central de controle SOCC é feito (etapa S112 ou S114), o processo retorna para o início.

(Mudança de Característica de Energia de Carregamento/Descarregamento Admissível)

É desejado na unidade de ajuste de energia de carregamento/descarregamento admissível 220 incluída na estrutura de controle da HVECU 2 mostrada na figura 9 que a característica de energia de carregamento/descarregamento admissível seja mudada de acordo com o valor central de controle SOCC.

A figura 11 mostra um exemplo de característica de energia de carregamento/descarregamento admissível armazenada na unidade de ajuste de energia de carregamento/descarregamento admissível 220. Referindose à figura 11, a unidade de ajuste de energia de carregamento/descarregamento admissível 220 armazena a energia de carregamento admissível Win e a energia de descarregamento admissível Wout (característica de carregamento/descarregamento admissível) em correspondência com o SOC da unidade de armazenamento de energia 6, e muda a energia de carregamento/descarregamento admissível de acordo com o valor central de controle SOCC definido. No modo de funcionamento HV, carregamento/descarregamento é controlado de tal maneira que o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é mantido dentro de uma faixa prescrita com um valor central de controle prescrito sendo o centro e, portanto, a característica de energia de carregamento/descarregamento admissível que pode realizar este controle da unidade de armazenamento de energia 6 é ajustada. Ao mesmo tempo, a característica de carregamento/descarregamento admissível que pode evitar carregamento e descarregamento excessivos da unidade de armazenamento de energia 6 deve ser usada.

Como um exemplo, a unidade de ajuste de energia de carregamento/descarregamento admissível 220 é adotada de tal maneira que a energia de carregamento admissível Win e a energia de descarregamento ♦

admissível Wout são mudadas como um todo, vinculadas com o valor central de controle SOCC definido. Uma mudança como esta da característica de energia de carregamento/descarregamento admissível pode ser implementada ao armazenar uma pluralidade de características de energia de carre5 gamento/descarregamento admissíveis na forma de um mapa na unidade de ajuste de característica de carregamento/descarregamento admissível 220 e ao selecionar a característica de energia de carregamento/descarregamento admissível de acordo com o valor central de controle SOCC.

Como a característica de energia de carregamen10 to/descarregamento admissível é mudada de acordo com o valor central de controle SOCC ajustado, controle de carga/descarga da unidade de armazenamento de energia 6 pode ser executado de uma maneira apropriada mesmo quando o valor central de controle SOCC é mudado, e carregamento e descarregamento excessivos da unidade de armazenamento de energia 6 15 podem ser evitados.

(Mudança de Valores Característicos de Elementos de Controle em Sistema de Controle de Conversor)

A HV-ECU 2 inclui um sistema de controle para controlar a operação de conversão de tensão do conversor 8. De uma maneira geral, um 20 valor de resistência interna de uma bateria secundária ou de um capacitor de dupla camada elétrica tende a aumentar à medida que o SOC se torna menor. Especificamente, quando o valor central de controle SOCC é ajustado baixo e o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é mantido baixo, a impedância de entrada/saída para a unidade de armazenamento de ener25 gia 6 aumenta. Portanto, a operação de conversão de tensão do conversor 8 deve ser executada com maior resposta à medida que o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 se torna menor.

Portanto, na HV-ECU 2 de acordo com a modalidade 1, valores característicos de elementos de controle incluídos no sistema de controle 30 para controlar a operação de conversão de tensão do conversor 8 são mudados de tal maneira que operação de conversão de tensão ideal é executada de acordo com o valor central de controle SOCC.

A figura 12 é um diagrama de blocos mostrando uma estrutura de controle para controlar a operação de conversão de tensão do conversor 8 incluído na HV-ECU 2 de acordo com a modalidade 1 da presente invenção.

Referindo-se à figura 12, a estrutura de controle da HV-ECU 2 inclui uma unidade de cálculo de desvio 230, uma unidade de controle de Pl 232, um modulador 240 e uma unidade de mudança de valor característico 242. A figura 12 mostra um sistema de controle de realimentação para ter o valor de tensão HV entre a linha positiva principal MPL e a linha negativa 10 principal MNL casando com um valor de tensão alvo HV*.

A unidade de cálculo de desvio 230 calcula um desvio de tensão da tensão HV a partir do valor de tensão alvo HV*. A unidade de controle de Pl 32 inclui um elemento proporcional (P) 234 e um elemento integral (I) 236, recebe o desvio de tensão calculado na unidade de cálculo de desvio 230, e 15 calcula um valor de saída Pl de acordo com valores característicos (ganho proporcional K1 e tempo de integração T1) de cada elemento. Então, o valor de saída Pl calculado pela unidade de controle de Pl 232 é aplicado ao modulador 240. O modulador 240 compara o valor de saída Pl com uma onda portadora gerada por uma unidade de oscilação, não-mostrada, e gera o 20 comando de comutação PWC.

Aqui, a unidade de mudança de valor característico 242 inclui uma unidade de armazenamento de ganho 242a armazenando uma pluralidade de conjuntos de ganho proporcional K1 e tempo de integração T1, em correspondência com o valor central de controle SOCC. De acordo com o 25 valor central de controle SOCC produzido pela unidade de seleção 210, a unidade de mudança de valor característico 242 seleciona um conjunto correspondente de ganho proporcional K1 e tempo de integração T1, e define os valores do conjunto selecionado no elemento proporcional 234 e no elemento integral 236, respectivamente.

Os valores de ganho proporcional K1 e tempo de integração T1 incluídos em cada conjunto são calculados com base, por exemplo, no valor de resistência interna da unidade de armazenamento de energia 6 medido

I experimentalmente.

Tal como descrito anteriormente, os valores característicos de elementos de controle incluídos no sistema de controle para controlar a operação de conversão de tensão do conversor 8 são mudados de acordo com 5 o valor central de controle SOCC definido e, portanto, mesmo se a resistência interna da unidade de armazenamento de energia 6 oscilar, energia de carregamento/descarregamento da unidade de armazenamento de energia 6 pode ser controlada de forma ideal.

(Mudança de Faixa-padrão para Monitorar Unidade de Armaze10 namento de Energia)

Tal como descrito anteriormente, a ECU de bateria monitora constantemente se o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 está ou não dentro de uma faixa-padrão prescrita, e se o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 sair da faixa-padrão (no lado de carregamento 15 ou descarregamento excessivo), ela produz um código de diagnóstico. É desejável mudar a faixa-padrão para monitorar a unidade de armazenamento de energia 6 de acordo com o valor central de controle SOCC.

A figura 13 é um diagrama de blocos mostrando uma estrutura de controle da ECU de bateria 4 de acordo com a modalidade 1 da presente 20 invenção.

Referindo-se à figura 13, a ECU de bateria 4 calcula o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 e, com base no SOC calculado, determina se existe qualquer funcionamento de modo falho na unidade de armazenamento de energia 6. A estrutura de controle da ECU de bateria 4 25 inclui uma unidade de cálculo de SOC 402, uma unidade de ajuste de limite superior padrão de SOC 406, uma unidade de ajuste de limite inferior padrão de SOC 416 e as unidades de comparação 404 e 414.

A unidade de cálculo de SOC 402 calcula o SOC da unidade de armazenamento de energia 6, e produz o SOC calculado para a HV-ECU 4 30 (figura 2) e para as unidades de comparação 404 e 414. Embora vários métodos conhecidos possam ser usados para calcular SOC, a unidade de cálculo de SOC 402 executa, a título de exemplo, um método usando um SOC *

de tentativa calculado a partir de valor de tensão de circuito aberto e de um SOC corrigido calculado a partir de valor integrado de valor de corrente lb. Especificamente, o valor de tensão de circuito aberto da unidade de armazenamento de energia 6 é calculado com base no valor de corrente lb e no 5 valor de tensão Vb em cada ponto de tempo, e a partir de um valor correspondendo ao valor de tensão de circuito aberto em uma característica de carga/descarga de referência medida de forma experimental antecipadamente o SOC de tentativa da unidade de armazenamento de energia 6 é determinado. Adicionalmente, a partir do valor integrado do valor de corrente lb o 10 SOC corrigido é derivado, e ao somar o SOC corrigido e o SOC de tentativa, o SOC é fornecido.

A unidade de comparação 404 compara o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 calculado pela unidade de cálculo de SOC 402 com o valor de limite superior de SOC definido pela unidade de ajuste de 15 limite superior padrão de SOC 406, e se o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 exceder o limite superior padrão de SOC, ela produz um código de diagnóstico notificando que o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 está no lado de carregamento excessivo.

De forma similar, a unidade de comparação 414 compara o SOC 20 da unidade de armazenamento de energia 6 calculado pela unidade de cálculo de SOC 402 com o valor limite inferior de SOC definido pela unidade de ajuste de limite inferior padrão de SOC 416, e se o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 estiver abaixo do limite inferior padrão de SOC, ela produz um código de diagnóstico notificando que o SOC de unidade de 25 armazenamento de energia está no lado de descarregamento excessivo.

Se o valor central de controle SOCC for mudado, a faixa na qual o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é mantido também muda e, portanto, o limite superior padrão de SOC e o limite inferior padrão de SOC correspondendo à faixa de controle de SOC da unidade de armazena30 mento de energia 6 devem ser ajustados. Portanto, a unidade de ajuste de limite superior padrão de SOC 406 e a unidade de ajuste de limite inferior padrão de SOC 416 mudam o limite superior padrão de SOC e o limite infe36

I rior padrão de SOC de acordo com o valor central de controle SOCC.

Especificamente, a unidade de ajuste de limite superior padrão de SOC 406 e a unidade de ajuste de limite inferior padrão de SOC 416 incluem as unidades de armazenamento de valor padrão 406a e 406b arma5 zenando uma pluralidade de limites superiores padrões de SOC e de limites inferiores padrões de SOC em correspondência com o valor central de controle SOCC, respectivamente. De acordo com o valor central de controle SOCC produzido pela unidade de seleção 210, a unidade de ajuste de limite superior padrão de SOC 406 e a unidade de ajuste de limite inferior padrão 10 de SOC 416 selecionam o limite superior padrão de SOC e o limite inferior padrão de SOC correspondentes a partir das unidades de armazenamento de valor de referência 406a e 406b, respectivamente, e aplicam os valores selecionados às unidades de comparação 404 e 414, respectivamente.

Como o limite superior de referência de SOC e o limite inferior 15 padrão de SOC são mudados de acordo com o valor central de controle SOCC definido, se existe ou não qualquer funcionamento de modo falho na unidade de armazenamento de energia 6 pode ser monitorado em um modo vinculado com a mudança de valor central de controle SOCC.

De acordo com a modalidade 1 da presente invenção, após a 20 transição do modo de funcionamento EV para o modo de funcionamento HV, o valor central de controle de SOC como o valor alvo para controlar o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 aumenta dependendo do grau de execução de carga externa. O grau de execução de carga externa é determinado com base no tempo transcorrido ou distância de funcionamento a 25 partir do carregamento externo mais recente (último carregamento externo). Portanto, mesmo se o usuário não executar frequentemente carregamento externo, o estado de SOC baixo da unidade de armazenamento de energia 6 mantido por um longo período de tempo pode ser evitado e, consequentemente, degradação da unidade de armazenamento de energia 6 causada 30 por SOC baixo pode ser impedida.

Portanto, o usuário que executa positivamente carregamento externo pode desfrutar dos méritos, e o usuário que não executa frequente mente carregamento externo pode usar o veículo híbrido em um modo que impede degradação da unidade de armazenamento de energia 6.

Modalidade 2

No veículo 100 de acordo com a modalidade 1 indicada anteriormente, a estrutura que muda diretamente o valor central de controle SOCC no modo de funcionamento HV foi descrita. Também é possível mudar substancialmente o valor central de controle SOC ao mudar o valor de energia de carregamento exigido determinado de acordo com o SOC da unidade de armazenamento de energia 6. Na modalidade 2 será descrita uma estrutura na qual o valor central de controle SOCC é mudado substancialmente ao mudar a característica de energia de carregamento exigida.

A estrutura para carregar externamente um veiculo híbrido 100A de acordo com a modalidade 2 é igual àquela mostrada na figura 1 e, portanto, descrição detalhada da mesma não será repetida. Adicionalmente, a estrutura esquemática do veículo híbrido 100A também é similar àquela da figura 2 exceto para a estrutura de controle da HV-ECU 2 e, portanto, descrição detalhada da mesma não será repetida.

A figura 14 é um diagrama de blocos mostrando a estrutura de controle da HV-ECU 2A de acordo com a modalidade 2 da presente invenção.

Referindo-se à figura 14, a estrutura de controle da HV-ECU 2A corresponde à estrutura de controle da HV-ECU 2A mostrada na figura 9, e ela inclui uma unidade de ajuste de energia de carregamento exigida 209, uma a unidade de seleção 210A e uma unidade de gerenciamento de saída 212A, no lugar da unidade de ajuste de valor central de controle 208, da unidade de seleção 210 e da unidade de gerenciamento de saída 212, respectivamente.

A unidade de ajuste de energia de carregamento exigida 209 aplica característica de energia de carregamento exigida definindo a energia necessária para carregar a unidade de armazenamento de energia 6, em correspondência com o SOC da unidade de armazenamento de energia 6, através da unidade de seleção 210A para a unidade de gerenciamento de

I saída 212A. Especificamente, carregamento/descarregamento da unidade de armazenamento de energia 6 é controlado de acordo com o valor de energia exigido definido pela característica de energia de carregamento exigida.

A figura 15 mostra um exemplo de característica de energia de carregamento exigida, armazenada na unidade de ajuste de energia de carregamento exigida 209. Referindo-se à figura 15, a característica de energia de carregamento exigida é definida de tal maneira que o valor da energia de carregamento exigida Pchrg aumenta à medida que o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 diminui. Consequentemente, quando o SOC 10 da unidade de armazenamento de energia 6 diminui, carregamento é feito mais ativamente e controle de carga é executado em uma direção de aumentar o SOC da unidade de armazenamento de energia 6. Aqui, o SOC no qual a energia de carregamento exigida Pchrg alcança 0 corresponde ao valor central de controle SOCC. Especificamente, solicitação de carrega15 mento para a unidade de armazenamento de energia 6 continua até que a energia de carregamento exigida Pchrg alcance 0 e, portanto, o SOC da unidade de armazenamento de energia 6 é controlado com o SOC alcançando Pchrg de 0 sendo um alvo.

Portanto, a unidade de ajuste de energia de carregamento exigi20 da 209 muda a característica de energia de carregamento exigida Pchrg(SOC) de acordo com o período sem carga externa Tcum, e assim muda substancialmente o valor central de controle SOCC. Quando comparada com a mudança no valor central de controle de SOC mostrada na figura 8, a unidade de ajuste de energia de carregamento exigida 209 muda continua25 mente a característica de energia de carregamento exigida Pchrg(SOC) entre duas características de energia de carregamento exigidas nas quais o valor de energia de carregamento exigido Pchrg alcança 0, nos valores centrais de controle SOCC(P) e SOCC(N).

Referindo-se de novo à figura 14, a característica de energia de 30 carregamento exigida Pchrg(SOC) definida pela unidade de ajuste de energia de carregamento exigida 209 é produzida para a unidade de seleção 210A.

A unidade de seleção 210A produz, dependendo do estado da tecla de seleção 24 (figura 2) operada pelo motorista, uma de a característica de energia exigida Pchrg(SOC) definida pela unidade de ajuste de energia de carregamento exigida 209, a característica de energia de carregamento exigida Pchrg(N, SOC) correspondendo ao valor central de controle SOCC(N) e a característica de energia de carregamento exigida Pchrg(P, SOC) correspondendo ao valor central de controle SOCC(P), para a unidade de gerenciamento de saída 212A. Isto é para selecionar capacitação ou incapacitação da mudança no valor central de controle de SOC pelo usuário, similar à unidade de seleção 210 mostrada na figura 9.

Após a transição do modo de funcionamento EV para o modo de funcionamento HV, a unidade de gerenciamento de saída 212A determina um valor de energia alvo correspondendo à energia para a unidade de armazenamento de energia de carregamento/descarregamento 6, de acordo com a característica de energia de carregamento exigida.

Exceto para estes pontos, ela é igual à HV-ECU 2 mostrada na figura 9 e, portanto, descrição detalhada da mesma não será repetida.

De acordo com a modaiidade 2 da presente invenção, após a transição do modo de funcionamento EV para o modo de funcionamento HV, a característica de energia de carregamento exigida usada para controlar carregamento/descarregamento da unidade de armazenamento de energia 6 é mudada de acordo com o grau de execução de carga externa. Pela mudança da característica de energia de carregamento exigida, o valor central de controle de SOC para a unidade de armazenamento de energia 6 é mudado substancialmente. Portanto, efeitos similares a esses da modalidade 1 podem ser alcançados. Adicionalmente, de acordo com a modalidade 2 da presente invenção, quando comparada com a mudança direta do valor central de controle de SOC, controle de carga/descarga mais flexível se torna possível. Portanto, é possível aumentar o valor central de controle de SOC quando o grau de execução de carga externa é baixo, ao mesmo tempo que mantendo alta eficiência de consumo de combustível.

Nas modalidades 1 e 2 indicadas anteriormente, o tempo trans40 ♦

corrido a partir do carregamento externo mais recente (último carregamento externo) é calculado ao integrar o número de pulsos gerados pela unidade de oscilação de pulso de referência 204. A não ser este método, o tempo transcorrido pode ser calculado, por exemplo, com base no tempo obtido por 5 meio de GPS (Sistema de Posicionamento Global) usado para sistema de navegação de carro. Adicionalmente, o grau de execução de carga externa pode ser calculado com base na quantidade de carregamento por uma operação de carregamento, a não ser o tempo transcorrido ou distância de funcionamento a partir do último carregamento externo.

Nas modalidades 1 e 2 indicadas anteriormente, uma estrutura foi descrita na qual a entrada de energia externa (AC monofásica) para os pontos neutros de dois motores-geradores é convertida em energia DC usando dois inversores correspondentes para carregar a unidade de armazenamento de energia. A estrutura não é limitativa. A titulo de exemplo, um dispositivo de 15 conversão de energia (um retificador) pode ser fornecido separadamente para converter o fornecimento de energia externa e fornecer energia (energia DC) para carregar a unidade de armazenamento de energia.

Adicionalmente, embora um assim chamado veículo híbrido do tipo série/paralelo, no qual dois motores-geradores concretizam o dispositi20 vo de geração de energia (ou mecanismo de geração de energia) e o dispositivo de geração de força de acionamento (ou mecanismo de geração de força de acionamento), tenha sido descrito como um exemplo nas Modalidades 1 e 2 indicadas anteriormente, a presente invenção é aplicável de forma similar a um veículo híbrido tipo série ou do tipo paralelo no qual um 25 motor gerador concretiza o dispositivo de geração de energia (ou mecanismo de geração de energia) e o dispositivo de geração de força de acionamento (ou mecanismo de geração de força de acionamento).

Embora a presente invenção tenha sido descrita e ilustrada detalhadamente, está claramente entendido que a mesma é somente a título de 30 ilustração e exemplo e não é para ser considerada a título de limitação, o escopo da presente invenção sendo interpretado pelos termos das reivindicações anexas.

Claims

1. Veículo híbrido (100, 100A), compreendendo:

um motor (36) operando por meio de queima de combustível;

dispositivo de geração de energia (30-1, 34-1) capaz de gerar energia elétrica, recebendo potência gerada pela operação do dito motor (36);

uma unidade de armazenamento de energia (6) carregada pela energia elétrica proveniente do dito dispositivo de geração de energia (30-1, 34-1);

dispositivo de geração de força de acionamento (30-2, 34-2) para gerar força de acionamento a partir da energia elétrica proveniente de pelo menos um dentre o dito dispositivo de geração de energia (30-1, 34-1) e a dita unidade de armazenamento de energia (6);

dispositivo de carregamento externo (30-1, 30-2, 34-1, 34-2, 40) conectado eletricamente a um fornecimento de energia externa (PSL), para carregar a dita unidade de armazenamento de energia (6) por meio do dito fornecimento de energia externa (PSL); e uma unidade de controle (2, 2A) para controlar força de acionamento de veículo a ser gerada de acordo com uma solicitação do motorista, e para controlar energia elétrica carregada/descarregada na dita unidade de armazenamento de energia (6); em que a dita unidade de controle (2, 2A) controla em um primeiro modo de funcionamento até que um valor de estado de carga da dita unidade de armazenamento de energia (6) atinja um valor inferior ao prescrito, e faz uma transição para um segundo modo de funcionamento quando o dito valor de estado de carga se torna menor do que o valor prescrito;

no dito primeiro modo de funcionamento, o carregamento da dita unidade de armazenamento de energia (6), por meio do dito dispositivo de geração de energia (30-1, 34-1), usando a energia recebida a partir do dito dispositivo de geração de energia (30-1, 34-1) a partir do dito motor (36) não ocorre, caracterizado pelo fato de que

Petição 870180145644, de 29/10/2018, pág. 6/14 no dito segundo modo de funcionamento, o carregamento da dita unidade de armazenamento de energia (6) por meio do dito dispositivo de geração de energia (30-1, 34-1) é permitido de tal maneira que o dito valor de estado de carga é mantido em uma faixa prescrita com um valor central de controle prescrito como um centro da faixa prescrita; e a dita unidade de controle (2, 2A) inclui dispositivo de mudança de valor central de controle (202, 204, 206, 208, 210; 202, 204, 206, 209, 210A) para mudar o dito valor central de controle de acordo com um grau de execução de carga externa tal como um grau de executar carregamento da dita unidade de armazenamento de energia (6) por meio do dito dispositivo de carregamento externo (30-1, 30-2, 34-1, 34-2, 40), o grau de execução de carga externa, incluindo qualquer um dentre (i) um intervalo no qual o carregamento externo é executado, e (ii) um número de execuções de carregamento externo em um período prescrito ou em uma distância de funcionamento prescrita.

2. Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controle (2A) controla energia elétrica carregada/descarregada na dita unidade de armazenamento de energia (6) de acordo com uma característica de energia de carregamento exigida definindo energia elétrica necessária para carregar a dita unidade de armazenamento de energia (6) em correspondência com o valor de estado de carga da dita unidade de armazenamento de energia; e o dito dispositivo de mudança de valor central de controle (202, 204, 206, 209, 210A) muda o dito valor central de controle ao mudar a dita característica de energia de carregamento exigida.

3. Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de mudança de valor central de controle (202, 204, 206, 208, 210; 202, 204, 206, 209, 210A) aumenta o dito valor central de controle à medida que o dito grau de execução de carga externa diminui.

4. Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de em que o dito dispositivo de mudança de valor central de

Petição 870180145644, de 29/10/2018, pág. 7/14

3 controle (202, 204, 206, 208, 210; 202, 204, 206, 209, 210A) determina o dito grau de execução de carga externa com base em pelo menos um dentre tempo transcorrido e distância de funcionamento a partir da última execução de carregamento da dita unidade de armazenamento de energia (6) por meio do dito fornecimento de energia externa (PSL).

5. Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de mudança de valor central de controle (202, 204, 206, 208, 210; 202, 204, 206, 209, 210A) muda o dito valor central de controle se pelo menos um de o dito tempo transcorrido e a dita distância de funcionamento exceder o valor limiar prescrito correspondente.

6. Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controle (2, 2A) controla energia elétrica carregada/descarregada na dita unidade de armazenamento de energia (6), dentro de uma faixa de característica de carregamento/descarregamento admissível definindo energia elétrica de carregamento/descarregamento máxima admissível na dita unidade de armazenamento de energia (6) em correspondência com um valor de estado de carga da dita unidade de armazenamento de energia (6); e a dita característica de energia de carregamento/descarregamento admissível muda de acordo com o dito valor central de controle mudado pelo dito dispositivo de mudança de valor central de controle (202, 204, 206, 208, 210; 202, 204, 206, 209, 210A).

7. Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma unidade de conversão de tensão (8) arranjada entre a dita unidade de armazenamento de energia (6) e o dito dispositivo de geração de força de acionamento (30-2, 34-2), para executar conversão de tensão entre a dita unidade de armazenamento de energia (6) e o dito dispositivo de geração de força de acionamento (30-2, 34-2); em que a dita unidade de controle inclui adicionalmente um sistema de controle (230, 232, 240, 242) incluindo pelo menos um elemento de controle

Petição 870180145644, de 29/10/2018, pág. 8/14 e para controlar a operação de conversão de tensão na dita unidade de conversão de tensão (8); e a característica do dito pelo menos um elemento de controle incluído no dito sistema de controle (230, 232, 240, 242) muda de acordo com o dito valor central de controle que é mudado pelo dito dispositivo de mudança de valor central de controle (202, 204, 206, 208, 210; 202, 204, 206, 209, 210A).

8. Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente dispositivo de monitoração de unidade de armazenamento de energia (402, 404, 406, 414, 416) para monitorar o valor de estado de carga da dita unidade de armazenamento de energia (6) e, se o dito valor de estado de carga estiver fora de uma faixa-padrão prescrita, produzir um sinal indicando funcionamento de modo falho da dita unidade de armazenamento de energia (6); em que a dita faixa-padrão usada pelo dito dispositivo de monitoração de unidade de armazenamento de energia (402, 404, 406, 414, 416) muda de acordo com o dito valor central de controle que é mudado pelo dito dispositivo de mudança de valor central de controle (202, 204, 206, 208, 210; 202, 204, 206, 209, 210A).

9. Veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de mudança de valor central de controle (202, 204, 206, 208, 210; 202, 204, 206, 209, 210A) é capacitado ou incapacitado de acordo com um comando de seleção introduzido externamente.