Способ и устройство для управления зарядом гибридного транспортного средства - RU2746116C1

Чертежи

Описание

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к способу и устройству для управления гибридным транспортным средством.

Предпосылки изобретения

[0002] Общеизвестно гибридное транспортное средство с силовой установкой последовательного типа (так называемый последовательный гибрид), которое включает в себя: электрический генератор, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, установленным на транспортное средство; аккумуляторную батарею, заряжаемую электрическим генератором; и электродвигатель, который создает движущую силу при разряде электрической энергии аккумуляторной батареи. Гибридное транспортное средство с силовой установкой последовательного типа, раскрытое в JP2009-240116A, имеет несколько режимов, связанных с величиной выработки электроэнергии электрическим генератором, величиной зарядки/разрядки аккумуляторной батареи и т.п., и включает в себя блок управления напряжением, который управляет целевым значением тока зарядки/разрядки аккумуляторной батареи в соответствии с каждым из режимов.

Сущность изобретения

[0003] Вышеописанный блок управления напряжением имеет режим подавления зарядки, в котором зарядка во время эксплуатации транспортного средства подавляется с точки зрения защиты аккумуляторной батареи, и управляет целевым значением тока зарядки/разрядки (состоянием зарядки/разрядки), когда в этом режиме в направлении разряда большей электрической мощности, чем в нормальном режиме, и управляет целевым значением тока зарядки/разрядки в направлении зарядки большей электрической мощности, чем в режиме снижения выработки электроэнергии, в котором выработка электроэнергии во время эксплуатации транспортного средства подавлена.

[0004] Здесь, например, в случае, когда существует потребность водителя в бесшумной эксплуатации за счет привода от электродвигателя, желательно заранее поддерживать величину заряда батареи на высоком уровне. Однако описанное выше гибридное транспортное средство с силовой установкой последовательного типа не имеет режима, в котором величина заряда батареи активно контролируется на высоком уровне, пока транспортное средство эксплуатируется в соответствии с потребностью водителя.

[0005] Между тем, чтобы отрегулировать величину заряда батареи до высокого уровня в соответствии с потребностью водителя, необходимо активно приводить в действие электрический генератор в соответствии с потребностью.

[0006] Однако, с точки зрения защиты батареи, необходимо избегать зарядки батареи до величины, равной или большей, чем заданная, с учетом предотвращения перезаряда и т.д.; следовательно, может иметь место случай, когда батарея не может быть заряжена, даже если есть потребность водителя в зарядке.

[0007] Настоящее изобретение предназначено для предоставления технологии, позволяющей избежать зарядки батареи до величины, равной или большей, чем заданная величина, при увеличении величины заряда батареи в соответствии с потребностью водителя в зарядке посредством надлежащего управления зарядкой/разрядкой батареи.

[0008] Согласно одному аспекту этого изобретения, способ управления гибридным транспортным средством, включающим в себя двигатель, аккумуляторную батарею, заряжаемую генерируемой с помощью двигателя электрической энергией, и электродвигатель в качестве источника привода и имеющий несколько режимов эксплуатации, которые можно выбирать посредством режима работы, причем режимы эксплуатации включают в себя: нормальный режим, предназначенный для выполнения зарядки батареи в соответствии с состоянием эксплуатации; и режим заряда, предназначенный для выработки электроэнергии с помощью двигателя в соответствии с режимом работы, при этом способ содержит установку верхнего предела электрической мощности зарядки на основе генерируемой электрической мощности в режиме заряда более низким, чем верхний предел электрической мощности зарядки на основе генерируемой электрической мощности в нормальном режиме.

[0009] Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Фиг. 1 является схематичным изображением строения гибридного транспортного средства с силовой установкой последовательного типа, в котором применяется устройство для управления гибридным транспортным средством согласно варианту осуществления.

Фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций, показывающей последовательность операций процесса управления выработкой электроэнергии согласно варианту осуществления.

Фиг. 3 - схема, поясняющая концепцию ограничения выработки электроэнергии.

Фиг. 4 - схема, поясняющая концепцию ограничения выработки электроэнергии в случае, когда генерируется рекуперативная электрическая мощность.

Фиг. 5 - схема, поясняющая концепцию ограничения выработки электроэнергии в случае, когда генерируется рекуперативная электрическая мощность, превышающая заданный верхний предел.

Фиг. 6 является временной диаграммой, показывающей поведение в процессе управления выработкой электроэнергии согласно варианту осуществления.

Описание вариантов осуществления

- Вариант осуществления -

[0011] Вариант осуществления гибридного транспортного средства с силовой установкой последовательного типа, в котором применяется устройство для управления гибридным транспортным средством согласно настоящему изобретению, описан ниже.

[0012] Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы гибридного транспортного средства с силовой установкой последовательного типа, в котором применяется устройство для управления гибридным транспортным средством согласно варианту осуществления. На фиг.1 показано гибридное транспортное средство с силовой установкой последовательного типа, оборудованное электродвигателем для выработки электроэнергии (в дальнейшем именуемым электрическим генератором 2) и электродвигателем для приведения в движение (далее именуемым приводным электродвигателем 6).

[0013] Гибридное транспортное средство с силовой установкой последовательного типа (в дальнейшем именуемое гибридным транспортным средством или просто транспортным средством) согласно настоящему варианту осуществления включает в себя двигатель 1, электрический генератор 2, инвертор 3 генератора, аккумуляторную батарею 4, приводной инвертор 5, приводной электродвигатель 6, редукторную передачу 7, контроллер 10 транспортного средства и переключатель 15 режима.

[0014] Двигатель (двигатель внутреннего сгорания) 1 соединен с электрическим генератором 2 через передачу (не показана) и передает усилие на электрический генератор 2 для выработки электроэнергии электрогенератором 2. Следует отметить, что транспортное средство, в котором применяется устройство для управления гибридным транспортным средством согласно настоящему варианту осуществления, представляет собой последовательную систему, и поэтому двигатель 1 в основном используется в качестве источника привода для приведения электрического генератора 2 во вращение.

[0015] Электрический генератор 2 вращается за счет энергии от двигателя 1, тем самым вырабатывая электрическую энергию. То есть движущая сила двигателя 1 передается на электрический генератор 2, и электрический генератор 2 вырабатывает электрическую энергию с помощью движущей силы двигателя 1. Кроме того, при запуске двигателя 1 электрический генератор 2 также выполняет прокрутку двигателя, при которой коленчатый вал двигателя 1 проворачивается с использованием энергии электрического генератора 2, и двигатель 1 приводится в эксплуатацию и вращение с использованием энергии электрического генератора 2 и таким образом электрическая энергия потребляется.

[0016] Инвертор 3 генератора подключен к электрическому генератору 2, аккумуляторной батарее 4 и приводному инвертору 5 и преобразует энергию переменного тока, генерируемого электрическим генератором 2, в энергию постоянного тока и подает энергию постоянного тока в аккумуляторную батарею 4. То есть электроэнергия, вырабатываемая электрическим генератором 2, заряжается в аккумуляторную батарею 4. Кроме того, инвертор 3 генератора преобразует энергию постоянного тока, подаваемую от аккумуляторной батареи 4, в энергию переменного тока и подает энергию переменного тока в электрический генератор 2.

[0017] Аккумуляторная батарея 4 заряжается электрической энергией, генерируемой электрическим генератором 2, и рекуперативной электрической энергией приводного электродвигателя 6, а также разряжает энергию привода для приведения в действие электрического генератора 2 и приводного электродвигателя 6. Аккумуляторная батарея 4 в настоящем варианте осуществления включает в себя литий-ионную аккумуляторную батарею.

[0018] Приводной инвертор 5 преобразует энергию постоянного тока, подаваемую от аккумуляторной батареи 4 или инвертора 3 генератора, в энергию переменного тока и подает энергию переменного тока на приводной электродвигатель 6. Кроме того, приводной инвертор 5 преобразует энергию переменного тока, рекуперированную приводным электродвигателем 6, в энергию постоянного тока и подает энергию постоянного тока в аккумуляторную батарею 4.

[0019] Приводной электродвигатель 6 создает движущую силу (приводное усилие) с помощью переменного тока, подаваемого от приводного инвертора 5, и передает движущую силу на ведущее колесо через редукторную передачу 7. Кроме того, приводной электродвигатель 6 создает рекуперативную движущую силу при вращении вместе с ведущим колесом, например, когда транспортное средство замедляется или когда транспортное средство движется накатом, тем самым улавливая кинетическую энергию транспортного средства в виде электрической энергии. Собранная электрическая энергия заряжается в аккумуляторную батарею 4 в качестве рекуперативной электрической энергии.

[0020] Контроллер 10 транспортного средства включает в себя, например, центральный процессор (ЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и интерфейс ввода/вывода (I/O). Контроллер 10 транспортного средства вычисляет значение команды крутящего момента электродвигателя для приводного электродвигателя 6 согласно информации о состоянии транспортного средства, такой как положение акселератора (степень открытия акселератора), скорость транспортного средства и уклон поверхности дороги.

[0021] Кроме того, контроллер 10 транспортного средства вычисляет величину целевой электрической мощности зарядки аккумуляторной батареи 4 на основе режима, выбранного описываемым ниже переключателем 15 режима, и такой информации, как информация о степени заряда (СЗ) аккумуляторной батареи 4, принимаемая электрическая мощность аккумуляторной батареи 4, выдаваемая электрическая мощность и рекуперативная электрическая мощность приводного электродвигателя 6, и управляет электрической мощностью, генерируемой электрическим генератором 2, для достижения вычисленной величины целевой электрической мощности зарядки.

[0022] Более конкретно, чтобы регулировать электрическую мощность зарядки аккумуляторной батареи 4 на основе электрической мощности от электрического генератора 2, контроллер 10 транспортного средства управляет двигателем 1, электрическим генератором 2, инвертором 3 генератора и аккумуляторной батареей 4. Например, контроллер 10 транспортного средства управляет двигателем 1 так, чтобы добиться целевой величины выработки электроэнергии электрическим генератором 2, и регулирует количество всасываемого воздуха приводом дроссельной заслонки, количество впрыскиваемого топлива инжектором и момент зажигания свечи зажигания в соответствии с сигналом состояния, представляющим скорость вращения, температуру и т.д. двигателя 1. Конкретный способ регулировки электрической мощности зарядки аккумуляторной батареи 4 будет описан позже.

[0023] Кроме того, контроллер 10 транспортного средства измеряет степень заряда (СЗ) на основе тока и напряжения, которые заряжаются в или разряжаются от аккумуляторной батареи 4. Кроме того, контроллер 10 транспортного средства вычисляет принимаемую электрическую мощность и выдаваемую электрическую мощность аккумуляторной батареи 4 в соответствии с температурой, внутренним сопротивлением и СЗ аккумуляторной батареи 4 и получает вычисленные значения в качестве базовой информации о заряжаемой и разряжаемой электрической мощности аккумуляторной батареи 4.

[0024] Кроме того, контроллер 10 транспортного средства выполняет управление переключением приводного инвертора 5 в соответствии с состоянием, таким как скорость вращения и напряжение приводного электродвигателя 6, так что приводной электродвигатель 6 достигает намеченного крутящего момента привода.

[0025] Следует отметить, что все вышеописанные функции контроллера 10 транспортного средства не должны быть предназначены для выполнения только контроллером 10 транспортного средства, как в настоящем варианте осуществления. Например, может быть отдельно предусмотрен контроллер двигателя, который управляет двигателем 1, так что несколько контроллеров выполняют функции скоординированным образом.

[0026] Переключатель 15 режима (SW режима) является переключателем для выбора режима (переключения), предусмотренным с тем, чтобы позволить водителю или пассажиру (находящемуся в транспортном средстве лицу) альтернативно выбирать из множества режимов эксплуатации. Режимы эксплуатации, которые можно выбирать посредством переключателя 15 режима, включают в себя, по меньшей мере, нормальный режим, бесшумный режим и режим заряда. Далее в основном описаны различия между режимами в зарядке/разрядке аккумуляторной батареи 4.

[0027] Нормальный режим - это режим во время нормальной эксплуатации, и это режим, предназначенный для управления зарядкой/разрядкой аккумуляторной батареи 4 в соответствии с рабочим состоянием. Рабочим состоянием здесь является, например, СЗ аккумуляторной батареи 4. В нормальном режиме, например, когда СЗ становится равной или меньшей, чем заданное предписанное значение, контроллер 10 транспортного средства заставляет двигатель 1 приводить в действие электрический генератор 2 для зарядки аккумуляторной батареи 4. Кроме того, в нормальном режиме создается рекуперативное тормозное усилие, эквивалентное торможению двигателем в обычном транспортном средстве с приводом от теплового двигателя. Следует отметить, что нормальный режим в настоящем варианте осуществления устанавливается в исходное состояние после запуска системы транспортного средства.

[0028] Бесшумный режим - это режим, который позволяет работать с более низким уровнем шума, чем в нормальном режиме. В бесшумном режиме зарядка аккумуляторной батареи 4 на основе электроэнергии, вырабатываемой электрическим генератором 2, не выполняется. Следовательно, транспортное средство в выбранном бесшумном режиме не выполняет приведение в действие двигателя 1 с целью генерирования электрической энергии, и оно приводится в движение бесшумно приводным электродвигателем 6 с использованием только электрической энергии разряда аккумуляторной батареи 4 в качестве источника энергии. То есть водитель может преднамеренно заставить транспортное средство двигаться тихо, выбрав бесшумный режим.

[0029] Режим заряда - это режим, предназначенный для выполнения зарядки аккумуляторной батареи 4 более активно, чем в нормальном режиме. Когда выбран режим заряда, выработка электроэнергии с помощью двигателя 1 предпочтительно выполняется так, что СЗ аккумуляторной батареи 4 достигает предустановленного опорного значения. То есть можно сказать, что режим заряда является режимом, предназначенным для осуществления выработки электроэнергии с помощью двигателя 1 в соответствии с режимом работы, установленным водителем или находящимся в транспортном средстве лицом, в отличие от нормального режима, предназначенного для выполнения выработки электроэнергии в соответствии с рабочим состоянием. Например, когда в нормальном режиме выработка электроэнергии с помощью двигателя 1 не выполняется, пока СЗ аккумуляторной батареи 4 не станет равной или меньшей, чем предписанное значение (например, равной или меньшей, чем 50%); однако, когда выбран режим заряда, даже если СЗ аккумуляторной батареи 4 составляет 60%, выработка электроэнергии с помощью двигателя 1 выполняется принудительно и начинается зарядка аккумуляторной батареи 4. Таким образом, водитель может преднамеренно увеличивать СЗ аккумуляторной батареи 4, выбирая режим заряда, тем самым вызывая выполнение выработки электроэнергии с помощью двигателя 1. Таким образом, например, выбрав режим заряда перед выбором бесшумного режима, можно увеличить СЗ на начало бесшумного режима, выбираемого после режима заряда, и поэтому можно повысить расстояние пробега в бесшумном режиме.

[0030] Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления зарядка аккумуляторной батареи 4 на основе рекуперативной электрической энергии приводного электродвигателя 6 выполняется независимо от любого из вышеописанных режимов эксплуатации.

[0031] Между тем с точки зрения защиты аккумуляторной батареи 4, следует избегать перезарядки (т.е. избыточной зарядки) аккумуляторной батареи 4, и предпочтительно устанавливать верхний предел электрической мощности зарядки (количества заряжаемой электрической энергии) аккумуляторной батареи 4. В настоящем варианте осуществления в качестве такого верхнего предела установлен «порог защиты от осаждения Li», который является пороговым значением для предотвращения выпадения ионов лития в осадок внутри аккумуляторной батареи 4.

[0032] Существует вероятность того, что ионы лития (металлический литий) могут осаждаться внутри аккумуляторной батареи 4 (литий-ионной аккумуляторной батареи) из-за быстрой или чрезмерной зарядки батареи 4. Осажденные ионы лития, например, вызывают короткое замыкание внутренней цепи аккумуляторной батареи 4, что приводит к ее ухудшению. Порог защиты от осаждения Li, установленный в настоящем варианте осуществления, представляет собой значение, сравниваемое со средним током зарядки аккумуляторной батареи 4 за заданное время. Порог защиты от осаждения Li является пороговым значением, устанавливаемым для поддержания среднего тока зарядки аккумуляторной батареи 4 за заданное время ниже этого порога с тем, чтобы иметь возможность предотвратить осаждение ионов лития внутри аккумуляторной батареи 4. Здесь, в настоящем варианте осуществления, в качестве заданного времени принято 100 секунд; когда средний ток зарядки аккумуляторной батареи 4 за 100 секунд превышает порог защиты от осаждения Li, зарядку аккумуляторной батареи 4 приостанавливают на определенное время, что позволяет избежать осаждения ионов лития внутри аккумуляторной батареи 4. Стадия, на которой приостанавливают зарядку аккумуляторной батареи 4 таким образом, далее называется «стадией запрета зарядки».

[0033] Следует отметить, что заданное время, показанное здесь, является просто примером и не ограничено этим примером. Заданное время соответствующим образом устанавливают на значение, которое позволяет определять правильность электрической мощности зарядки и скорости зарядки аккумуляторной батареи 4 по сравнению с порогом защиты от осаждения Li. Например, может быть настроено, что в качестве заданного времени устанавливаются два вида: 10 секунд и 100 секунд, и когда средний ток зарядки аккумуляторной батареи 4 за по меньшей мере одно из этих двух заданных времен превышает порог защиты от осаждения Li, зарядка аккумуляторной батареи 4 приостанавливается на определенное время.

[0034] Здесь, в случае, когда водитель выбирает режим заряда, зарядка аккумуляторной батареи 4 выполняется активно, как описано выше, и, следовательно, становится более вероятным, что электрическая мощность зарядки аккумуляторной батареи 4 превысит порог защиты от осаждения Li. Тогда возможно, что даже если водитель выберет режим заряда для увеличения электрической мощности зарядки аккумуляторной батареи 4, средний ток зарядки аккумуляторной батареи 4 за заданное время превышает порог защиты от осаждения Li, и поэтому состояние аккумуляторной батареи 4 повергается в стадию запрета зарядки и она недостаточно заряжается даже при нахождении в режиме заряда. Это может привести к той ситуации, что когда режим заряда отменяется, например, путем выбора бесшумного режима, электрическая мощность зарядки аккумуляторной батареи 4 становится ниже, даже если ранее был выбран режим заряда.

[0035] Соответственно, контроллер 10 транспортного средства согласно настоящему варианту осуществления выполняет процесс ограничения выработки электроэнергии, чтобы избежать состояния аккумуляторной батареи 4, повергающегося в стадию запрета зарядки при нахождении в режиме заряда.

[0036] Фиг.2 - блок-схема последовательности операций, показывающая процесс ограничения выработки электроэнергии в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Контроллер 10 транспортного средства запрограммирован на многократное выполнение описанного ниже процесса ограничения выработки электроэнергии с заданным интервалом.

[0037] На этапе S10 контроллер 10 транспортного средства (в дальнейшем именуемый просто «контроллером 10») определяет, выбран ли режим заряда в качестве режима эксплуатации транспортного средства. В случае, когда определено, что режим заряда выбран, выполняется процесс на этапе S20.

[0038] В случае, когда определено, что режим заряда не выбран, поддерживается управление выработкой электроэнергии, применяемое в текущем режиме (нормальном режиме или бесшумном режиме). Например, в случае, когда выбран бесшумный режим, контроллер 10 запрещает выработку электроэнергии двигателем 1.

[0039] На этапе S20 контроллер 10 устанавливает верхний предел (первый верхний предел) электрической мощности зарядки при нахождении в режиме заряда. Как описано выше, режим заряда является режимом, в котором водитель намеренно приводит двигатель 1 в действие для выработки электроэнергии; поэтому средний ток зарядки за заданное время имеет тенденцию к увеличению, и состояние аккумуляторной батареи 4 с большей вероятностью войдет в стадию запрета зарядки, чем в нормальном режиме. Следовательно, на этом этапе, верхний предел электрической мощности зарядки при нахождении в режиме заряда устанавливают более низким, чем в нормальном режиме. Таким образом, в режиме заряда генерируемая с помощью двигателя 1 электрическая мощность ограничена так, что электрическая мощность зарядки аккумуляторной батареи 4 не превышает первый верхний предел; следовательно, можно предотвратить тенденцию к увеличению среднего тока зарядки за заданное время и снизить вероятность того, что состояние аккумуляторной батареи 4 войдет в стадию запрета зарядки. Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления электрическая мощность зарядки на основе рекуперативной электрической мощности приводного электродвигателя 6 не ограничена первым верхним пределом и вторым верхним пределом, который будет описан позже.

[0040] Следует отметить, что первый верхний предел в настоящем варианте осуществления установлен на несколько десятков кВт; однако его значение составляет приблизительно половину верхнего предела (нормального верхнего предела) электрической мощности зарядки в нормальном режиме. Кроме того, первый верхний предел может регулироваться в соответствии с по меньшей мере одной из температуры аккумуляторной батареи 4, СЗ и скорости транспортного средства с учетом характеристик, связанных с внутренним сопротивлением и т.д. аккумуляторной батареи 4. В настоящем варианте осуществления первый верхний предел устанавливают на более высокое значение по мере того, как температура и СЗ аккумуляторной батареи 4 и скорость транспортного средства становятся выше.

[0041] На этапе S30 контроллер 10 определяет, превышает или нет средний ток зарядки аккумуляторной батареи 4 за заданное время заданный «порог ограничения выработки электроэнергии». «Порог ограничения выработки электроэнергии» представляет собой пороговое значение, установленное для предотвращения превышения средней электрической мощностью зарядки аккумуляторной батареи 4 за заданное время вышеописанного порога защиты от осаждения Li при нахождении в режиме заряда. Поэтому порог ограничения выработки электроэнергии устанавливают на более низкое значение, чем порог защиты от осаждения Li. Кроме того, заданное время здесь применяется с тем же временем, что и описанное выше заданное время, используемое при сравнении с порогом защиты от осаждения Li.

[0042] Кроме того, порог защиты от осаждения Li и порог ограничения выработки электроэнергии в настоящем варианте осуществления также регулируются в соответствии с, по меньшей мере, либо температурой, либо СЗ аккумуляторной батареи 4 с учетом характеристик, связанных с внутренним сопротивлением и т.д. аккумуляторной батареи 4. Например, в настоящем варианте осуществления порог защиты от осаждения Li и порог ограничения выработки электроэнергии устанавливают на более низкое значение по мере того, как температура и СЗ аккумуляторной батареи 4 становятся ниже. Следует отметить, что соответствующие диапазоны снижения порога защиты от осаждения Li и порога ограничения выработки электроэнергии при их регулировании в соответствии с температурой и т.д. не должны быть одинаковыми. В настоящем варианте осуществления порог защиты от осаждения Li и порог ограничения выработки электроэнергии регулируют так, чтобы диапазон снижения порога ограничения выработки электроэнергии был больше, чем диапазон снижения порога защиты от осаждения Li. То есть порог защиты от осаждения Li и порог ограничения выработки электроэнергии регулируют так, что разница между ними становится больше по мере того, как становятся ниже температура или СЗ аккумуляторной батареи 4.

[0043] На этапе S30, когда определено, что средний ток зарядки аккумуляторной батареи 4 за заданное время превышает порог ограничения выработки электроэнергии, выполняют процесс на последующем этапе S40 для дополнительного ограничивания электрической мощности зарядки аккумуляторной батареи 4. В случае, когда определено, что средний ток зарядки не превышает порог ограничения выработки электроэнергии, процесс на этапе S30 выполняют повторно до тех пор, пока не будет определено, что величина среднего тока зарядки превышает порог ограничения выработки электроэнергии.

[0044] На этапе S40, чтобы предотвратить переход аккумуляторной батареи 4 в стадию запрета зарядки, контроллер 10 устанавливает второй верхний предел в качестве верхнего предела электрической мощности зарядки при нахождении в режиме заряда. Второй верхний предел устанавливают на более низкое значение, чем первый верхний предел. Здесь концепция «ограничения выработки электроэнергии», согласно которой выработка электроэнергии с помощью двигателя 1 ограничена вторым верхним пределом, описана со ссылкой на фиг. 3-5.

[0045] На фиг.3 показана схема, поясняющая концепцию ограничения выработки электроэнергии в рабочем состоянии (состоянии силовой работы), в котором рекуперативная электрическая мощность не вырабатывается. Как показано на этой схеме, второй верхний предел установлен на более низкое значение (в настоящем варианте осуществления – несколько кВт), чем первый верхний предел, и, после установки второго верхнего предела на этапе S40, контроллер 10 управляет величиной выработки электрической энергии с помощью двигателя 1 так, что электрическая мощность зарядки аккумуляторной батареи 4 попадает в пределы диапазона, указанного двухсторонней стрелкой а. Например, если электрическая мощность зарядки является значением, которое достигает второго верхнего предела, генерируемая с помощью двигателя 1 электрическая мощность становится электрической мощностью (двухсторонние стрелки a + b), в которой суммированы вместе электрическая мощность зарядки величиной, соответствующей второму верхнему пределу, и электрическая мощность, потребляемая на привод приводного электродвигателя 6 и работу вспомогательного оборудования.

[0046] Фиг.4 - схема, поясняющая концепцию ограничения выработки электроэнергии в рабочем состоянии, в котором вырабатывается рекуперативная электрическая мощность. Как показано на этой схеме, рекуперативная электрическая мощность (двухсторонняя стрелка d) также идет на зарядку, а значит, после установки второго верхнего предела, контроллер 10 управляет величиной выработки электроэнергии с помощью двигателя 1 так, что электрическая мощность (двухсторонние стрелки c + d), в которой суммированы вместе рекуперативная электрическая мощность и генерируемая электрическая мощность, не превышает второй верхний предел. Например, если электрическая мощность зарядки является значением, которое достигает второго верхнего предела, величина выработки электроэнергии двигателем 1 становится электрической мощностью (двухсторонняя стрелка с), в которой рекуперативная электрическая мощность вычитается из второго верхнего предела. Что касается ограничения с использованием первого верхнего предела, то следует отметить, что его можно объяснить аналогичным образом, заменив второй верхний предел на этой схеме первым верхним пределом.

[0047] Фиг.5 - схема, поясняющая концепцию ограничения выработки электроэнергии в рабочем состоянии, в котором вырабатывается рекуперативная электрическая мощность величиной, превышающей второй верхний предел. Электрическая мощность зарядки, основанная на рекуперативной электрической мощности приводного электродвигателя 6, не ограничивается первым верхним пределом или вторым верхним пределом; поэтому, как показано на этой схеме, в некоторых случаях электрическая мощность зарядки на основе рекуперативной электрической мощности может превышать второй верхний предел. Здесь, если генерируемой электрической мощностью управляют так, что сумма рекуперативной электрической мощности и генерируемой электрической мощности не превышает второй верхний предел, как описано выше со ссылкой на фиг. 4, необходимо выключить двигатель 1, когда рекуперативная электрическая мощность превышает второй верхний предел, и привести двигатель 1 в действие, когда рекуперативная электрическая мощность опустится ниже второго верхнего предела. Тогда в случае, когда рекуперативная электрическая мощность колеблется вокруг второго верхнего предела, приведение в действие и выключение двигателя 1 часто повторяются, а значит, существует вероятность того, что водитель почувствует дискомфорт. Кроме того, режим заряда является режимом, в котором водитель намеренно приводит в действие двигатель 1, тем самым активно выполняя зарядку; поэтому состояние, при котором двигатель 1 не приводится в действие, даже если был выбран режим заряда, может давать состояние, противоречащее ожиданиям водителя.

[0048] Следовательно, в настоящем варианте осуществления, даже в том случае, когда генерируется рекуперативная электрическая мощность величиной, превышающей второй верхний предел, как показано на схеме, после установки второго верхнего предела контроллер 10 управляет количеством вырабатываемой с помощью двигателя 1 электрической энергии так, чтобы она находилась в диапазоне, в котором электрическая мощность зарядки на основе величины выработки электроэнергии с помощью двигателя 1 не превышает второй верхний предел. Однако верхний предел электрической мощности зарядки на основе генерируемой электрической энергии в этом состоянии может быть величиной электрической мощности, соответствующей второму верхнему пределу, или может быть установлен на более низкое значение в соответствии с рекуперативной электрической мощностью, и так далее. Таким образом, выработка электроэнергии с помощью двигателя 1 продолжается в режиме заряда даже в том случае, когда рекуперативная электрическая мощность превышает второй верхний предел; следовательно, даже в случае, когда рекуперативная электрическая мощность колеблется вокруг второго верхнего предела, можно избежать частого повторения включения и выключения двигателя 1 и избавиться от возможности вызвать дискомфорт у водителя. Однако в том случае, когда рекуперативную электрическую мощность величиной, превышающей второй верхний предел, генерируют, отдавая приоритет защите аккумуляторной батареи 4, электрическая мощность зарядки, основанная на величине выработки электроэнергии с помощью двигателя 1, может быть установлена на ноль. То есть, в том случае, когда генерируется рекуперативная электрическая мощность величиной, превышающей второй верхний предел, контроллер 10 может отключить выработку электрической энергии с помощью двигателя 1. Что касается ограничения с использованием первого верхнего предела, то следует отметить, что его можно объяснить аналогичным образом, заменив второй верхний предел на схеме первым верхним пределом. Однако в случае, когда рекуперативная электрическая мощность превышает первый верхний предел во время ограничения с использованием первого верхнего предела, предпочтительно, чтобы максимальное значение электрической мощности зарядки на основе величины выработки электроэнергии с помощью двигателя 1 было эквивалентом второго верхнего предела.

[0049] Как описано выше, на этапе S40 устанавливается второй верхний предел меньшего значения, чем первый верхний предел, установленный на этапе S20, который увеличивает величину зарядки в режиме заряда ранее в диапазоне вплоть до первого верхнего предела, а после того, как установлен второй верхний предел, дополнительно исключается возможность того, что средняя электрическая мощность зарядки может достигать порога защиты от осаждения Li, и, таким образом, можно избежать повергания состояния аккумуляторной батареи 4 в стадию запрета зарядки, когда транспортное средство находится в режиме заряда. Когда второй верхний предел был установлен на этом этапе, выполняют процесс на последующем этапе S50.

[0050] На этапе S50 контроллер 10 определяет, ниже ли или нет средний ток зарядки аккумуляторной батареи 4 за заданное время «порога отмены ограничения выработки электроэнергии». «Порог отмены ограничения выработки электроэнергии» является пороговым значением, установленным для определения того, отменять или нет ограничение выработки мощности с использованием второго верхнего предела. Другими словами, порог отмены ограничения выработки электроэнергии является гистерезисом отмены ограничения относительно порога ограничения выработки электроэнергии при управлении выработкой электроэнергии в режиме заряда. Когда определено, что средний ток зарядки аккумуляторной батареи 4 опускается ниже порога отмены ограничения выработки электроэнергии, выполняют процесс на последующем этапе S60. Когда определено, что средний ток зарядки не опускается ниже порога отмены ограничения выработки электроэнергии, процесс на этапе S50 выполняют повторно до тех пор, пока не будет определено, что средний ток зарядки опустился ниже порога отмены ограничения выработки электроэнергии.

[0051] На этапе S60 контроллер 10 отменяет второй верхний предел, тем самым снимая ограничение выработки электроэнергии с этапа S40, и заканчивает процесс ограничения выработки электроэнергии в соответствии с данной последовательностью операций. Выше приведено содержание процесса ограничения выработки электроэнергии при нахождении в режиме заряда, выполняемого контроллером 10 в настоящем варианте осуществления. Далее со ссылкой на временную диаграмму описан фактический пример в случае, когда выполняется вышеописанный процесс ограничения выработки электроэнергии.

[0052] Фиг. 6 является временной диаграммой, показывающей поведение в процессе ограничения выработки электроэнергии при нахождении в режиме заряда.

[0053] На фиг.6 сверху вниз показаны скорость [км/ч] транспортного средства, генерируемая электрическая мощность [кВт] двигателя 1, средний ток зарядки [A] аккумуляторной батареи 4 за заданное время (здесь – 100 сек) и флаг ограничения выработки электроэнергии (0 или 1). На горизонтальной оси отложено время [сек].

[0054] Кроме того, сплошная линия, показанная для каждой из генерируемой электрической мощности [кВт] двигателя 1 и среднего тока зарядки [A] аккумуляторной батареи 4, представляет поведение каждого значения в состоянии, когда выбран режим заряда, и при этом установлен первый верхний предел; пунктирная линия представляет поведение каждого значения в состоянии, когда установлен второй верхний предел ограничением выработки электроэнергии. Кроме того, средний ток зарядки [A] аккумуляторной батареи 4 показан вместе с порогом защиты от осаждения Li, указанным штриховой линией, и порогом ограничения выработки электроэнергии и порогом отмены ограничения выработки электроэнергии, каждый из которых указан штрихпунктирной линией.

[0055] Когда транспортное средство находится в режиме заряда, выбранном операцией водителя, генерация электрической мощности двигателем 1 выполняется принудительно до тех пор, пока аккумуляторная батарея 4 не достигнет заданной СЗ; поэтому, как показано на диаграмме, средний ток зарядки [A] и генерируемая электрическая мощность [кВт] всегда обладают положительным значением. Однако, хотя это и не показано на диаграмме, даже когда транспортное средство находится в режиме заряда, в некоторых случаях выработка электроэнергии двигателем 1 может быть в исключительном порядке отключена по запросу, особенно в целях безопасности. Например, в случае, когда требуется создать отрицательное давление для помощи педали тормоза, чтобы создать отрицательное давление во впускном канале двигателя, может быть выполнено управление прокруткой, при котором электрический генератор 2 приводится в действие от энергии батареи, чтобы запустить двигатель 1, даже когда транспортное средство находится в режиме заряда.

[0056] В момент времени t1 генерируемая электрическая мощность ступенчато возрастает в соответствии с ростом скорости транспортного средства, и можно видеть, что средний ток зарядки с этой точки и далее демонстрирует тенденцию к увеличению. Начиная с момента времени t1 и далее, пока средний ток зарядки ограничен, так что наклон его увеличения не превышает первого верхнего предела, средний ток зарядки постепенно увеличивается до момента времени t2. Таким образом, в соответствии с управлением выработкой электроэнергии в настоящем варианте осуществления, путем установки первого верхнего предела наклон увеличения среднего тока зарядки делается относительно более плавным, чем в нормальном режиме, а значит, можно исключить возможность того, что состояние аккумуляторной батареи 4 может повергнуться в стадию запрета зарядки, в то время как СЗ увеличивается за счет электроэнергии, генерируемой с помощью двигателя 1.

[0057] В момент времени t2 из-за того, что средний ток зарядки превышает порог ограничения выработки электроэнергии, контроллер 10 выполняет ограничение выработки электроэнергии, которое устанавливает второй верхний предел в качестве верхнего предела электрической мощности зарядки (флаг ограничения выработки электроэнергии = 1). Это дополнительно ограничивает генерируемую электрическую мощность и делает наклон увеличения среднего тока зарядки более плавным (см. пунктирную линию); поэтому тенденция к увеличению среднего тока зарядки становится умеренной с момента времени t2. Следует отметить, что величина выработки электроэнергии, ограниченная ограничением выработки электроэнергии (величиной ограничения выработки электроэнергии), соответствующим образом регулируется в соответствии с температурой аккумуляторной батареи 4 и скоростью транспортного средства. Например, величина ограничения выработки электроэнергии может быть отрегулирована так, чтобы она была большей по мере того, как температура аккумуляторной батареи 4 и скорость транспортного средства становятся выше.

[0058] Между тем, если управление выработкой электроэнергии выполняется с использованием только первого верхнего предела без наложения второго верхнего предела, средний ток зарядки продолжает увеличиваться также после момента времени t2 (см. сплошную линию), и в момент времени t3 превышает предел защиты от осаждения Li. В результате состояние батареи 4 повергается в стадию запрета зарядки, и зарядка запрещается на заданный период времени, даже если транспортное средство находится в режиме заряда.

[0059] В настоящем варианте осуществления наклон увеличения среднего тока зарядки ограничен более плавным по второму верхнему пределу, что позволяет предотвратить превышение средним током зарядки порога защиты от осаждения Li; следовательно, можно избежать ситуации, когда зарядка запрещена в течение определенного периода времени, даже если транспортное средство находится в режиме заряда. Затем, при ограничении с использованием второго верхнего предела, средний ток зарядки постепенно уменьшается до момента времени t4.

[0060] В момент времени t4 из-за того, что средний ток зарядки падает ниже порога отмены ограничения выработки электроэнергии, контроллер 10 отменяет ограничение выработки электроэнергии и изменяет верхний предел электрической мощности зарядки со второго верхнего предела на первый верхний предел (флаг ограничения выработки электроэнергии = 0). В результате генерируемая с помощью двигателя 1 электрическая мощность увеличивается, и можно видеть, что средний ток зарядки снова демонстрирует тенденцию к увеличению. Начиная с момента времени t4, при управлении с использованием первого верхнего предела, СЗ аккумуляторной батареи 4 постепенно увеличивается до момента времени t5. Таким образом, даже в случае, когда после выключения режима заряда выбран бесшумный режим, приводной электродвигатель 6 может приводиться в действие электрической энергией разрядки аккумуляторной батареи 4, заряженной в режиме заряда.

[0061] Между тем в случае, когда второй верхний предел не наложен, состояние аккумуляторной батареи 4 повергается в стадию запрета зарядки в момент времени t3; следовательно, даже если зарядка аккумуляторной батареи 4 не выполняется, электроэнергия продолжает потребляться на привод приводного электродвигателя 6. В результате, при обычном управлении выработкой электроэнергии без установленного второго верхнего предела, СЗ аккумуляторной батареи 4 после выключения режима заряда (например, в момент времени t5) становится ниже, чем при управлении выработкой электроэнергии со вторым верхним пределом, установленным в настоящем варианте осуществления.

[0062] Как описано выше, устройство для управления гибридным транспортным средством согласно варианту осуществления представляет собой устройство для управления гибридным транспортным средством, включающим в себя: двигатель 1; аккумуляторную батарею 4, заряжаемую электроэнергией от двигателя 1; электродвигатель 6 в качестве источника привода; и контроллер 10, который управляет несколькими режимами эксплуатации, которые могут быть выбраны посредством режима работы. Это устройство для управления гибридным транспортным средством имеет в качестве режимов эксплуатации нормальный режим, предназначенный для выполнения зарядки/разрядки аккумуляторной батареи в соответствии с рабочим состоянием, и режим заряда, предназначенный для выполнения выработки электроэнергии с помощью двигателя в соответствии с режимом работы. Контроллер 10 устанавливает верхний предел (первый верхний предел) электрической мощности зарядки на основе генерируемой электрической мощности при нахождении в режиме заряда более низким, чем верхний предел (нормальный верхний предел) электрической мощности зарядки на основе генерируемой электрической мощности при нахождении в нормальном режиме. Таким образом, в режиме заряда, генерируемая с помощью двигателя 1 электрическая мощность ограничивается так, что электрическая мощность зарядки аккумуляторной батареи 4 не превышает первый верхний предел. В результате предотвращается тенденция к увеличению среднего тока зарядки за заданное время и исключается зарядка аккумуляторной батареи 4 до величины, равной или большей, чем заданная величина, при увеличении СЗ аккумуляторной батареи 4 согласно потребности водителя, а значит, можно уменьшить вероятность того, что состояние аккумуляторной батареи 4 может повергнуться в стадию запрета зарядки.

[0063] Кроме того, в соответствии с устройством для управления гибридным транспортным средством в этом варианте осуществления, в случае, когда электрическая мощность зарядки в течение заданного времени при нахождении в режиме заряда превышает заданное предписанное значение (порог ограничения выработки электроэнергии), контроллер 10 дополнительно понижает верхний предел при нахождении в режиме заряда (устанавливает второй верхний предел). Это увеличивает величину зарядки в режиме заряда на раннем этапе в диапазоне до первого верхнего предела, и после того, как установлен второй верхний предел, дополнительно подавляет возможность того, что средняя электрическая мощность зарядки может достичь порога защиты от осаждения Li, а значит, можно избежать повергания состояния аккумуляторной батареи 4 в стадию запрета зарядки при нахождении в режиме заряда.

[0064] Кроме того, в соответствии с устройством для управления гибридным транспортным средством в этом варианте осуществления, в случае, когда аккумуляторная батарея 4 заряжается рекуперативной электрической энергией, генерируемой приводным электродвигателем 6, контроллер 10 понижает верхний предел электрической мощности зарядки на основе генерируемой электрической мощности при нахождении в режиме заряда в соответствии с величиной рекуперативной электрической мощности. Таким образом, можно управлять генерируемой с помощью двигателя 1 электрической мощностью с учетом рекуперативной электрической мощности, и можно соответствующим образом управлять электрической мощностью зарядки аккумуляторной батареи 4 в диапазоне вплоть до установленного верхнего предела.

[0065] Кроме того, в соответствии с устройством для управления гибридным транспортным средством в этом варианте осуществления, контроллер 10 регулирует верхний предел (первый верхний предел и второй верхний предел) в соответствии с температурой аккумуляторной батареи 4. Таким образом, можно стабильно выполнять управление выработкой электроэнергии, при котором предотвращается повергание состояния аккумуляторной батареи 4 в стадию запрета зарядки даже тогда, когда любая из характеристик, таких как внутреннее сопротивление, изменяется за счет изменения температуры аккумуляторной батареи 4.

[0066] Вариант осуществления настоящего изобретения был описан выше; тем не менее, вышеописанный вариант осуществления представляет собой только некоторые из примеров применения настоящего изобретения и не предназначен для ограничения технического объема настоящего изобретения конкретной конфигурацией вышеописанного варианта осуществления. Например, каждое значение, которое должно быть тем показателем или объектом, которым управляют при управлении выработкой электроэнергии, не ограничивается тем, что описано выше.

[0067] Например, генерируемая электрическая мощность [кВт] двигателя 1 может быть заменена током [A], генерируемым при выработке электроэнергии с помощью двигателя 1; средний ток зарядки [A] может быть заменен средней электрической мощностью зарядки [кВт]. Кроме того, средний ток зарядки за заданное время может быть интегрированным значением (суммой) токов зарядки за заданное время. То есть вышеописанное управление выработкой электроэнергии может быть выполнено с использованием не только такого показателя, как значение тока, используемого в вышеописанном варианте осуществления, но и другого показателя, который имеет пропорциональное соотношение с этим показателем.

Реферат

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. В способе управления зарядом гибридного транспортного средства, транспортное средство имеет режимы эксплуатации, включающие нормальный режим, предназначенный для зарядки аккумуляторной батареи в соответствии с рабочим состоянием, и режим заряда, предназначенный для выработки электроэнергии генератором в соответствии с режимом работы. Когда ток зарядки в режиме заряда превышает заданное предписанное значение, устанавливают верхний предел электрической мощности зарядки на основе электрической мощности, генерируемой генератором в режиме заряда, на более низкое значение, чем верхний предел электрической мощности зарядки на основе электрической мощности, генерируемой генератором в нормальном режиме. Не допускается перезаряд батареи. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула