Способ работы комбинированного электрического транспортного средства (варианты)

Способ работы комбинированного электрического транспортного средства (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к области электропитания транспортных средств с электроприводом. Зарядку аккумуляторных батарей (АБ) вспомогательным источником электроэнергии и от динамического торможения снижают по величине, когда АБ находятся в состоянии между частичной и полной зарядкой, при величине зарядки, связанной с относительным состоянием зарядки АБ. Дефицит между потребностью тягового двигателя и электроэнергией, доступной от вспомогательного источника, обеспечивают от АБ в количестве, зависящем от состояния АБ. Полную величину дефицита обеспечивают, когда АБ близки к полной зарядке. Небольшое количество энергии обеспечивают или совсем не обеспечивают, когда АБ близки к разряженному состоянию. При состояниях между полной зарядкой и почти полной разрядкой АБ обеспечивают такое количество энергии, которое монотонно зависит от состояния зарядки. Зарядку АБ от вспомогательного источника уменьшают во время динамического торможения, когда АБ близки к полной зарядке. Управление количеством энергии, возвращаемой во время динамического торможения, может осуществляться путем управления преобразованием эффективности тягового двигателя, работающего как генератор. Изобретение обеспечивает управление электрическим транспортным средством с возможностью согласования его работы с работой обычного транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания. 2 c.п. ф-лы, 10 ил.

Данное изобретение касается устройства и способа образования работы и рабочих характеристик простых и эффективных комбинированных электрических транспортных средств.

Комбинированные электрические транспортные средства повсеместно рассматриваются как имеющие наибольшее практическое применение из числа транспортных средств с низким загрязнением. Комбинированное электрическое транспортное средство включает в себя электрическую "тяговую" аккумуляторную батарею, которая обеспечивает электроэнергию для электрического тягового двигателя, который, в свою очередь, приводит в действие колеса транспортного средства. Аспект "комбинированный" комбинированного электрического транспортного средства заключается в использовании вторичного, или дополнительного источника электрической энергии для подзарядки тяговой аккумуляторной батареи во время работы транспортного средства. Этот вторичный источник электроэнергии может быть панелями солнечных элементов, топливным элементом, генератором, приводимым в действие двигателем внутреннего сгорания, или, в общем, любым другим источником электрической энергии. Когда в качестве вторичного источника электроэнергии используется двигатель внутреннего сгорания, обычно он представляет собой сравнительно небольшой двигатель, который использует небольшое количество топлива и производит небольшое загрязнение. Сопутствующее преимущество заключается в том, что такой маленький двигатель внутреннего сгорания может работать в ограниченном диапазоне числа оборотов в минуту, так что можно оптимизировать меры борьбы с загрязнением двигателя. Термины "первичный" и "вторичный", используемые для описания источников электрической энергии, просто относятся к способу распределения энергии во время работы и не имеют существенного значения для изобретения. Простое транспортное средство с электроприводом, запитываемое только от электрических аккумуляторных батарей, имеет недостатки, заключающиеся в том, что аккумуляторные батареи могут истощаться в то время, когда транспортное средство находится далеко от станции зарядки аккумуляторных батарей и даже когда такое транспортное средство успешно возвращается в свой гараж после использования его в течение дня, аккумуляторные батареи затем следует подзарядить. Комбинированное электрическое транспортное средство имеет значительное преимущество по сравнению с простым электрически запитываемым транспортным средством, состоящее в том, что комбинированное электрическое транспортное средство подзаряжает собственные аккумуляторные батареи во время работы, и, таким образом, обычно не нуждается ни в какой внешней зарядке аккумуляторной батареи. Таким образом, комбинированное электрическое транспортное средство можно использовать аналогично обычному транспортному средству, снабжаемому энергией от двигателей внутреннего сгорания, требующего только пополнения топлива. Другое главное преимущество комбинированного электрического транспортного средства заключается в хорошей характеристике пробега в милях на галлон израсходованного топлива (в километрах на литр израсходованного топлива). Преимущество в характеристике пробега в километрах на литр израсходованного топлива является результатом использования рекуперативного динамического торможения, которое преобразовывает кинетическую энергию движения в электроэнергию в течение по меньшей мере части торможения, и возвращает энергию в аккумуляторную батарею. Нашли, что потери на торможение объясняют где-то около половины всех фрикционных потерь, испытываемых транспортным средством при регулировании проезда в городских условиях. Регенерация этих 50% энергии и возвращение их в аккумуляторные батареи для дальнейшего использования позволяет использовать намного меньше "вторичный" работающий от топлива электрический генератор, чем в случае, если бы не использовалось рекуперативное торможение. В свою очередь, меньший вторичный источник электроэнергии приводит к меньшему количеству топлива, используемого за единицу времени, или за километр. Еще одно преимущество комбинированного электрического транспортного средства состоит в том, что при многих условиях, мощность, которая доступна для ускорения транспортного средства, является суммой максимальной мощности, которую могут обеспечить аккумуляторные батареи, плюс максимальная мощность, которую может генерировать вторичный электрический генератор. Когда электрический генератор представляет собой дизельный двигатель внутреннего сгорания, сочетание мощности аккумуляторной батареи и мощности дизеля может приводить к общей движущей силе, которая является весьма существенной, несмотря на хорошие характеристики пробега в километрах на литр израсходованного топлива.

Хотя комбинированные электрические транспортные средства выгодны с экономической и экологической точки зрения, чтобы достичь широкого распространения, они должны быть относительно "несложны", то есть они должны быть аналогичны обычным транспортным средствам с двигателями внутреннего сгорания в их работе и в их реакциях на входной сигнал оператора.

В соответствии с аспектом изобретения, способ функционирования комбинированного электрического транспортного средства, которое получает по меньшей мере часть силы тяги от электрических аккумуляторных батарей, включает в себя этап, при рабочих режимах транспортного средства, отличающихся от режима торможения, обеспечения энергии на тяговый двигатель от вспомогательного источника, а также обеспечения, от аккумуляторных батарей, разницы между требуемой тяговой мощностью и обеспечиваемой от вспомогательного источника, до максимальной возможности аккумуляторных батарей, когда аккумуляторные батареи находятся в состоянии зарядки, находящемся между состоянием первой зарядки и полной зарядки. Первое состояние зарядки, конечно, меньше, чем состояние полной зарядки. В соответствующем этому аспекту изобретения способе, при рабочих режимах транспортного средства, отличающихся от режима торможения, тяговый двигатель обеспечивается энергией только от вспомогательного источника, когда аккумуляторные батареи находятся во втором состоянии зарядки, представляющем по существу разряженное состояние аккумуляторных батарей. При рабочих режимах транспортного средства, отличающихся от режима торможения, энергия на тяговый двигатель обеспечивается от вспомогательного источника, а также он обеспечивается энергией от аккумуляторных батарей по величине, меньшей, чем полная возможность аккумуляторных батарей, когда аккумуляторные батареи находятся в состоянии зарядки, находящемся между разряженным состоянием и первым состоянием зарядки.

В варианте этого аспекта изобретения, способ функционирования комбинированного электрического транспортного средства, которое получает по меньшей мере часть силы тяги от электрических аккумуляторных батарей, включает в себя этап, при рабочих режимах транспортного средства, отличающихся от режима торможения, обеспечения энергии на тяговый двигатель от вспомогательного источника электроэнергии, а также обеспечения на тяговый двигатель, от аккумуляторных батарей, и до максимальной возможности аккумуляторных батарей, разницы между требуемой тяговой мощностью и обеспечиваемой от вспомогательного источника, когда аккумуляторные батареи находятся в состоянии зарядки, находящейся между полной зарядкой и первым состоянием зарядки, меньшим, чем полная зарядка. Другие, соответствующие этому варианту аспекта изобретения этапы включают в себя: (а) при рабочих режимах транспортного средства, отличающихся от режима торможения, обеспечение энергии на тяговый двигатель только от вспомогательного источника, когда аккумуляторные батареи находятся во втором состоянии зарядки, где второе состояние зарядки представляет по существу разряженное состояние аккумуляторных батарей, и (b) при рабочих режимах транспортного средства, отличающихся от режима торможения, обеспечение энергии на тяговый двигатель от вспомогательного источника, а также обеспечение энергии на тяговый двигатель от аккумуляторных батарей по величине, которая приблизительно находится в таком же отношении к полной возможности аккумуляторных батарей, как величина заряда в аккумуляторных батареях относится к полному заряду.

Фиг. 1 представляет упрощенную блок-схему соответствующего аспекту изобретения электрического транспортного средства, включающего в себя командный контроллер, который в соответствии с изобретением осуществляет управление, а также включающего в себя контроллер мощности.

Фиг. 2 представляет упрощенную блок-схему, иллюстрирующую некоторые из функций, осуществляемых в показанном на фиг.1 контроллере мощности.

Фиг. 3а и 3b представляют упрощенные графики рекуперации энергии в тяговую аккумуляторную батарею в зависимости от состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи и тяги из-за рекуперации в зависимости от состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи соответственно.

Фиг. 4 представляет упрощенную графическую схему программы, иллюстрирующую логический поток в контроллере команд фиг.1 и 2, для обеспечения операций, иллюстрируемых на фиг.3а и 3b.

Фиг. 5 иллюстрирует упрощенный график распределения подачи тягового усилия на тяговой двигатель транспортного средства фиг.1 в функции зарядки тяговой аккумуляторной батареи.

Фиг. 6 представляет упрощенную графическую схему программы, иллюстрирующую логический поток в командном контроллере фиг.1 и 2 для обеспечения операций, иллюстрируемых на фиг.5.

Фиг.7а представляет график мощности двигателя или генератора в зависимости от числа оборотов с крутящим моментом в качестве параметра, а фиг.7b является представлением способа управления мощностью двигателя/генератора.

Фиг.8 представляет упрощенную блок-схему, иллюстрирующую некоторые схемы или устройства управления для управления количеством электроэнергии, генерируемой вспомогательным источником энергии под действием состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи.

Как показано на фиг.1, электрическое транспортное средство 10 включает в себя по меньшей мере одно ведущее колесо 12, подсоединенное к тяговому электродвигателю 40 переменного напряжения, который в одном варианте осуществления изобретения является трехфазным двигателем переменного тока. Двигатель 40 предпочтительно представляет собой известный двигатель/генератор, так что кинетическая энергия движения может преобразовываться в электрическую энергию во время динамического торможения. Контроллер 14 мощности подсоединен каналами манипулирования мощностью к тяговому двигателю 40, к тяговой аккумуляторной батарее, показанной ссылочной позицией 20, и к вспомогательному источнику электрической энергии, показанному в виде блока 16. Как показано в блоке 16, вспомогательный источник может включать в себя двигатель внутреннего сгорания типа дизельного двигателя 18, приводящий электрический генератор 22, или он может включать в себя топливный элемент 24. Командный контроллер, показанный в виде блока 50, соединен посредством информационных каналов с контроллером 14 мощности, вспомогательным источником 16, и с тяговым двигателем 40, для управления работой контроллера 14 мощности, вспомогательного источника 16 и тягового двигателя 40 согласно соответствующим законам управления.

Одним из наиболее простых и наименее дорогостоящих типов батарей, которые способны хранить относительно высокую энергию, является обычная свинцовая/Н₂SO₄ аккумуляторная батарея. Этот тип аккумуляторной батареи является подходящим для использования в электрическом транспортном средстве, если приняты какие-либо меры для предотвращения применения его зарядного тока, когда аккумуляторная батарея полностью заряжена, предотвращения выделения газа электролита и нежелательного тепловыделения, и если можно избежать сульфатирования.

На фиг. 1 средства отображения и органы управления оператора транспортного средства 10 показаны в виде блока 30. Блок 30 показан подсоединенным двунаправленным информационным каналом 31 к блоку 50 командного управления, для применения команд приведения в действие к командному контроллеру 50, и этот командный контроллер 50 может затем преобразовывать в соответствующие команды для различных элементов мощности типа контроллера 14 мощности, вспомогательного источника 16 и тягового двигателя 40. Блок 30 также показан подсоединенным каналом 32 к фрикционным тормозам 36а и 36b для прямого управления фрикционными тормозами с помощью обычной гидравлической тормозной системы, соединенной с тормозной педалью.

Фиг. 2 представляет взаимное соединение некоторых из элементов контроллера 14 мощности фиг.1 с другими элементами фиг.1. В частности, контроллер 14 мощности включает в себя устройство 26 выпрямителя, подсоединенное к вспомогательному источнику 16, для преобразования (если необходимо) выходного сигнала переменного тока вспомогательного источника 16 в постоянное напряжение. Контроллер 14 мощности также включает в себя двунаправленную систему управления силовой установки, которая дополнительно включает в себя инвертор 28 для преобразования постоянного тока в переменный, подсоединенный с помощью энергетических связей к аккумуляторной батарее 20, к устройству 26 выпрямителя и к тяговому двигателю 40. Действиями инвертора 28, вспомогательного источника 16 и тягового двигателя 40 управляет, как упомянуто выше, командный контроллер 50. Следует отметить, что в дополнение к инвертору 28 постоянного тока в переменный, система управления силовой установки включает в себя датчики напряжения и тока, для считывания различных рабочих параметров двигателя/генератора, аккумуляторной батареи и вспомогательного источника электроэнергии.

При основной работе устройства фиг.1 и 2 командный контроллер (50) управляет индивидуальными переключателями (не показанными) инвертора 28 с помощью модулированных по длительности импульса команд, которые приводят к генерированию, на том порте 28m инвертора 28, который подсоединен к тяговому двигателю 40, аппроксимации переменного напряжения, имеющего выбранные частоту и амплитуду. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, инвертор представляет собой тип оператора с ориентированным возбуждением (OOВ), а тяговый двигатель является, аналогично этому, асинхронным двигателем ООВ. Частоту и амплитуду управляемого привода переменного тока для тягового двигателя 40 выбирают так, чтобы приводить в действие двигатель выбранным тяговым током с выбранным числом оборотов вала двигателя. В общем, тяговый двигатель 40 вырабатывает обратную электродвижущую силу, которая увеличивается с увеличением числа оборотов двигателя, и инвертор должен вырабатывать (под управлением командного контроллера 50) переменное напряжение, которое возрастает по амплитуде с увеличением частоты переменного напряжения, чтобы поддерживать тот же самый ток привода тягового двигателя. Вал двигателя вращается с частотой, соответствующей управляемой частоте выходного сигнала инвертора. Кроме того, при основной работе электрического транспортного средства, типа показанного на фиг.1 и 2, можно выполнять как динамическое торможение, так и фрикционное торможение. Динамическое торможение гораздо предпочтительнее, поскольку (кинетическая) энергия, свойственная движению транспортного средства, вновь захватывается тяговым двигателем, работающим как электрический генератор, когда движение транспортного средства замедляется. В течение тех интервалов времени, в которые происходит динамическое торможение, инвертор 28 постоянного тока в переменный фиг.2, работающий во втором, или рекуперирующем направлении, преобразует переменное напряжение, производимое тяговым двигателем 40, в постоянное напряжение, которое заряжает тяговую аккумуляторную батарею 20. Кроме того, когда электрическое транспортное средство является комбинированным электрическим транспортным средством, включающим в себя вспомогательный источник 16 электроэнергии, вспомогательный источник может работать во время работы транспортного средства, чтобы пополнять аккумуляторные батареи, и/или для обеспечения некоторой части тягового усилия, в зависимости от команд командного контроллера 50.

Следует отметить, что когда электрическое транспортное средство работает в нормальном режиме, используя динамическое торможение, а батареи полностью заряжены, динамическое торможение стремится проводить зарядный ток через уже заряженную аккумуляторную батарею. Характеристики свинцовой аккумуляторной батареи таковы, что в этой ситуации подведения зарядного тока к полностью заряженной аккумуляторной батарее напряжение аккумуляторной батареи имеет тенденцию к заметному повышению, как от полностью заряженного значения при отсутствии тока 13 Вольт, в аккумуляторной батарее с номинальным значением 12 Вольт, до значения, близкого к 16 Вольтам, вследствие чего обеспечивая индикацию для контроллера команд, что возникло условие избыточной зарядки. Если контроллер команд развязывает энергию, генерируемую динамическим торможением, от аккумуляторной батареи, как необходимо для защиты аккумуляторной батареи, напряжение аккумуляторной батареи сразу же падает до ее полностью заряженного значения при отсутствии тока. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность контроллеру динамического торможения снова начать обеспечивать энергию для аккумуляторной батареи, пока не произойдет управление перенапряжением. Это приводит к периодическому применению динамического торможения с частотой импульсов, устанавливаемой в соответствии с характеристиками контура контроллера команд, и производит ощутимые вибрации торможения, а также стремится к избыточной зарядке аккумуляторной батареи во время участков межимпульсного интервала. Как избыточная зарядка, так и вибрация нежелательны.

Фиг. 3а и 3b вместе иллюстрируют соответствующий аспекту изобретения закон управления, который обеспечивает полную рекуперацию или возвращение в тяговые аккумуляторные батареи энергии, получаемой от динамического торможения во время тех интервалов, в которых тяговые аккумуляторные батареи находятся в состоянии зарядки, меньше, чем конкретная величина зарядки, и эта конкретная величина зарядки меньше, чем полная зарядка, и которая, на уровнях зарядки тяговых аккумуляторных батарей, находящихся между конкретной зарядкой и полной зарядкой, уменьшает пропорцию рекуперируемой энергии, получаемой от динамического торможения способом, который является чувствительным или зависимым от существующего в данный момент состояния зарядки относительно разности зарядки между заранее определенной зарядкой и полной зарядкой. В одном варианте осуществления изобретения, соотношение является монотонным, и соотношение может быть линейным. На фиг.3а, график 310 представляет, в соответствии с аспектом изобретения, величину рекуперации в функции состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи в соответствии с законом управления. Более конкретно, график 310 определяет участок 312, который является постоянным по величине рекуперации динамического торможения, представляющий 100% рекуперацию, или настолько близкую к 100%, насколько это возможно. При полной зарядке величина рекуперации энергии, получаемой от динамического торможения, уменьшается до почти нулевой величины, или настолько близкой к нулю, насколько это удобно. Представленный графиком 310 закон управления далее включает в себя второй участок 314, который монотонно снижается от 100% рекуперации на заранее определенном уровне зарядки тяговых аккумуляторных батарей, называемом "первой зарядкой", до нулевой рекуперации при полной зарядке тяговой аккумуляторной батареи. Действие рекуперативной тяги или торможения транспортного средства в функции состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи показано графиком 320 на фиг.3b. На фиг.3b, график 320 содержит первый участок 322, который проходит на постоянной величине, представляющей максимальную рекуперативную тягу, от уровней низкой зарядки до "первого" уровня зарядки тяговой аккумуляторной батареи. Второй участок 324 графика 320 представляет рекуперативную тягу, которая монотонно понижается от 100% на уровне "первой" зарядки до 0% при полной зарядке. Хотя участки 314 и 324 графиков 310 и 320 соответственно показаны в виде линейных снижений, для целей управления достаточно, чтобы участки 314 и 324 были монотонными. Это монотонное снижение динамического торможения не должно быть заметно для водителя автомобиля, поскольку состояние зарядки тяговой аккумуляторной батареи изменяется медленно, и, следовательно, медленно изменяется величина рекуперативного торможения. Поскольку рекуперативное торможение изменяется медленно, фрикционные тормоза постепенно воспринимают какой-либо дефицит между динамическим торможением и требуемым тормозным усилием. Это, в свою очередь, снижает вибрацию, которая является заметной, когда закон управления просто защищает тяговую аккумуляторную батарею от избыточной зарядки простым прекращением рекуперации, когда аккумуляторные батареи находятся в состоянии полной зарядки.

Фиг. 4 представляет упрощенную графическую схему программы, иллюстрирующую ту часть 400 законов управления, управляющих процессором 50 управления фиг. 1, который приводит к типу осуществления, представленному на фиг.3а и 3b. На фиг.4, логическая схема начинается в блоке 410 "начало" и переходит к блоку 412, который представляет контроль параметров блока тяговой аккумуляторной батареи (20 фиг.1), таких как температура, напряжение и ток, а также отметку времени. Выборки этих параметров можно осуществлять на часто повторяющихся интервалах выборки, например при каждом повторении логики по циклу фиг. 4. От логического блока 412 логика переходит к блоку 414, который представляет оценку состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи, определяя величину заряда, который поступил на аккумуляторную батарею, и вычитая величину заряда, который вышел из аккумуляторной батареи. Мерой этой зарядки является ампер-час. Как только выполнится оценка состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи, логика переходит к блоку 416 принятия решения, который сравнивает ток или оцененное в данное время состояние зарядки тяговой аккумуляторной батареи с заранее определенной величиной зарядки, представленной уровнем "первая зарядка" фиг.3а и 3b; как упомянуто выше, этот уровень зарядки меньше полной зарядки. Если блок 416 принятия решения обнаруживает, что полученный в результате оценки уровень зарядки тяговой аккумуляторной батареи ниже уровня первой зарядки, логика выходит из блока 416 принятия решения через выход ДА и переходит к следующему блоку 418, который представляет возможность использования полной рекуперативной энергии или мощности торможения. Предпринятым в блоке 418 действием может быть, например, регулирование тока возбуждения в тяговом двигателе (работающем в режиме генератора) во время торможения, чтобы довести до максимума электрический выходной сигнал тягового двигателя. Следует отметить, что некоторые типы двигателей/генераторов не имеют отдельной обмотки возбуждения, а скорее имеют множества обмоток, в которых одна обмотка имеет требуемый ток, наведенный или индуцированный управляемым током в другой обмотке; для целей изобретения, способ, которым генерируется ток возбуждения, не относится к делу, достаточно того, что он генерируется с требуемой величиной. Из блока 418, логика возвращается назад в блок 412, чтобы начать другое повторение цикла. Когда комбинированное электрическое транспортное средство приводится в это состояние, тяговая аккумуляторная батарея часто становится более полно заряженной благодаря непрерывному вводу энергии (посредством действия вспомогательного двигателя внутреннего сгорания/генератора) в систему накопителя энергии, которая включает в себя тяговую аккумуляторную батарею и движение транспортного средства.

В конечном счете, состояние зарядки тяговой аккумуляторной батареи превышает уровень "первой зарядки", показанный на фиг.3а и 3b. В это время изменяются повторения логики контроллера 50 фиг.1 по части его предварительно запрограммированной логики, представленной логическим циклом 400 фиг. 4, поскольку логический поток больше не будет направляться от выхода ДА блока 416 принятия решения, а вместо этого направится к выходу НЕТ. С выхода НЕТ блока 416 принятия решения логика переходит к следующему блоку 420, который представляет снижение величины рекуперативной мощности или энергии, имеющейся в форме кинетической энергии транспортного средства, в обратной зависимости или обратно пропорционально количеству имеющегося времени зарядки относительно разности между полной зарядкой и уровнем первой зарядки фиг. 3а и 3b. Таким образом, если текущее состояние зарядки находится на 70% пути между первой зарядкой и полной зарядкой, как показано позицией С_C на фиг. 3а и 3b, величина энергии движения, которая допускается для восстановления и подачи на аккумуляторную батарею, составляет 30%. Когда текущий уровень зарядки достигает 100%, допустимая рекуперация составляет 0%. Как упомянуто выше, управление подачей энергии или мощности от тягового двигателя, действующего как генератор, может быть выполнено просто путем регулирования управляющего крутящего момента привода в электродвигателе переменного тока с управляемым ориентированным возбуждением. В фактическом варианте осуществления изобретения, крутящий момент уменьшается пропорционально числу оборотов для управления количеством энергии, производимой двигателем, действующим как генератор, которая возвращается в тяговую аккумуляторную батарею.

Как было описано до сих пор, логика фиг.4 управляет рекуперацией в соответствии с состоянием зарядки тяговой аккумуляторной батареи. Это означает, что тормозящая сила, действующая на транспортном средстве с помощью тягового двигателя, действующего как генератор, снижается во время торможения. Одно из преимуществ электрического транспортного средства, в котором используется рекуперативное торможение, заключается в том, что фрикционные тормоза не нужны для того, чтобы выполнять все торможение, и поэтому их устройство и конструкция могут быть такими, чтобы получить преимущество от меньшего использования, например, путем изготовления более легкой их конструкции. Как было описано до сих пор со ссылкой на логику фиг.4, динамическое торможение снижается при некоторых условиях зарядки тяговой аккумуляторной батареи. Для обеспечения дополнительного торможения во время тех периодов времени, когда рекуперативное торможение снижается, согласно другому аспекту изобретения, логика переходит от блока 420 фиг.4 к следующему блоку 422, который представляет снижение эффективности тягового двигателя, действующего как генератор. Это снижение эффективности тягового двигателя, действующего как генератор, можно выполнять регулированием либо проскальзывания, либо тока в обмотке возбуждения, или предпочтительно и того, и другого вместе. Из блока 422 фиг.4 логика возвращается к блоку 412, чтобы начать другое повторение "по циклу" или по логической схеме 400.

Как было описано до сих пор, вибрация или неровное выполнение происходили из-за защиты полностью заряженной аккумуляторной батареи от дополнительной зарядки. Подобный эффект возникает при ускорении в случае почти разряженной батареи. Во время ускорения транспортного средства 10 фиг.1 и тяговая аккумуляторная батарея 20, и вспомогательный, или вторичный источник 16 электроэнергии (двигатель внутреннего сгорания/генератор) доступны в качестве источников электрической энергии для тягового двигателя 40. Следовательно, тяговый двигатель 40 может обеспечивать мощность со скоростью, которая является суммой максимальной мощности, которую можно получить от тяговой аккумуляторной батареи 20, вместе с максимальной мощностью, которую может обеспечивать вспомогательный источник 16. Это удобно для работы в городе, где внезапные появления ускорения могут требовать значительной мощности. Однако при некоторых условиях органы управления защитой тяговой аккумуляторной батареи, если они просто останавливают получение мощности от тяговой аккумуляторной батареи, когда аккумуляторная батарея достигает состояния зарядки, которое считают разряженным состоянием, также приводит к некоторой форме вибрации. Эта форма вибрации встречается, если транспортное средство преодолевает подъем в течение длительного промежутка времени, такого как при пересечении континентального раздела. Если скорость использования энергии при преодолении подъема транспортного средства на дороге превышает скорость отдачи энергии вспомогательным источником 16, аккумуляторные батареи непрерывно разряжаются и в конечном счете достигнут уровня зарядки, которое считают "разряженным" уровнем. Если бы в это время контроллер тяговой аккумуляторной батареи просто отключил тяговую аккумуляторную батарею от цепи тягового двигателя, то величина тока, доступная для тягового двигателя, внезапно уменьшилась бы до уровня, обеспечиваемого вспомогательным источником 16, с последующим резким изменением тягового усилия, и транспортное средство испытало бы внезапное снижение скорости. Однако устранение разрядки тяговой аккумуляторной батареи на тяговой двигатель позволяет резко повысить напряжение аккумуляторной батареи до уровня напряжения без нагрузки. Если контроллер интерпретирует это повышение напряжения как индикацию, что тяговая аккумуляторная батарея имеет пригодную для применения зарядку, он может вновь подсоединить тяговую аккумуляторную батарею к тяговому двигателю, благодаря чему снова обеспечивая дополнительное тяговое усилие от тяговой аккумуляторной батареи, но вызывая падение напряжения тяговой аккумуляторной батареи. Специалисты в данной области техники распознают это как колебательное состояние, которое может вызывать повторяющееся "пыхтение" или покачивание транспортного средства во время преодоления подъема.

Здесь следует отметить, что "полностью" разряженная батарея, в контексте тяговой аккумуляторной батареи, в которой желателен продолжительный срок службы, все еще содержит существенный заряд, поскольку срок службы таких батарей резко снижается, если глубина разрядки слишком большая; таким образом, разряженная аккумуляторная батарея для целей обсуждения работы транспортных средств с электроприводом является такой, в которой аккумуляторные батареи находятся в состоянии зарядки, считающемся полностью разряженным состоянием, но которая все еще содержит существенный заряд. В комбинированном электрическом транспортном средстве вспомогательный источник энергии непрерывно обеспечивает энергию, которая может использоваться для зарядки тяговых аккумуляторных батарей, если потребности тяги меньше, чем выход вспомогательного источника энергии. Законы управления допускают, чтобы и вспомогательный источник энергии, и тяговые аккумуляторные батареи обеспечивали энергию для тягового двигателя. Когда потребность тягового двигателя превышает выходную мощность вспомогательного источника, ток течет от тяговой аккумуляторной батареи, что приводит к падению напряжения. Если тяговая аккумуляторная батарея близка к состоянию полной разрядки, падение напряжения, вызванное этим отведением тока, может быть таким, что вызовет защиту аккумуляторной батареи путем прекращения отвода тока от аккумуляторной батареи. Прекращение отвода тока в соответствии с законами управления, в свою очередь, вызывает подачу энергии на транспортное средство исключительно от вспомогательного источника и обеспечивает возможность повышения напряжения тяговой аккумуляторной батареи. Когда напряжение тяговой аккумуляторной батареи повышается, законы управления больше не распознают аккумуляторную батарею как разряженную, и от тяговой аккумуляторной батареи снова допускается отвод тока. Процесс неоднократного подсоединения и отсоединения тяговой аккумуляторной батареи к тяговому двигателю составляет колебание системы управления. Это колебание приводит к тому, что сила тяги изменяется со скоростью колебания системы управления, и это может быть заметно оператору транспортного средства.

В соответствии с другим аспектом изобретения, контроллер 50 управляет величиной мощности, которую можно получать от тяговой аккумуляторной батареи под действием состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи. Это исключает описанную выше ситуацию "пыхтения" и обеспечивает плавное снижение скорости, с которой транспортное средство может преодолевать подъем в гору, когда уменьшается зарядка аккумуляторной батареи. Фиг.5 иллюстрирует график 500, который представляет результат управления в соответствии с этим аспектом изобретения. На фиг. 5 доступное для транспортного средства тяговое усилие представлено графиком зависимости от состояния или уровня зарядки тяговой аккумуляторной батареи. График 500 включает в себя участок 510, который представляет непрерывный выходной сигнал вспомогательного источника электрической энергии или мощности, который представляет собой относительно низкий уровень. Участок 510 графика проходит от уровня ниже, чем номинальное состояние разрядки, до уровня зарядки, обозначенного "точкой низкой зарядки", который является номинальным разряженным состоянием тяговой аккумуляторной батареи. В рабочей области, представленной участком 512 графика, доступное для транспортного средства тяговое усилие находится на относительно высоком уровне, представляющем суммарную мощность аккумуляторной батареи и вспомогательного источника. Этот уровень максимальной мощности, представленный участком 512 графика, проходит от состояния зарядки, называемого "первая зарядка", до полностью заряженного состояния. Между состоянием "низкой зарядки" тяговой аккумуляторной батареи и состоянием "первой зарядки" величина тягового усилия зависит от состояния зарядки тяговой аккумуляторной батареи, как представлено участком 514 графика. Действие этого типа управления состоит в том, чтобы обеспечивать работу с полным тяговым усилием во время периода времени, пока тяговая аккумуляторная батарея не получит частичной разрядки до "первого" уровня. Когда напряжение тяговой аккумуляторной батареи снизится немного ниже первого уровня, величина мощности аккумуляторной батареи, которая доступна для тягового двигателя, слегка уменьшится, на величину, которая считается незаметной. Это небольшое снижение мощности в точке чуть ниже первого уровня зарядки фиг.5 несколько снижает скорость разрядки тяговой аккум