Система зарядки аккумуляторной батареи для гибридных транспортных средств

Система зарядки аккумуляторной батареи для гибридных транспортных средств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к гибридным электрическим транспортным средствам и, в частности, к системе зарядки аккумуляторной батареи для использования в подключаемых к сети гибридных транспортных средствах и в электрических транспортных средствах повышенной дальности пробега.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Подключаемые к сети гибридные транспортные средства и электрические транспортные средства повышенной дальности пробега перспективны с точки зрения обеспечения их владельцам значительной экономии расходов на топливо и, в конечном счете, уменьшения зависимости от нефтяного топлива. В этих транспортных средствах (особенно в электрических транспортных средствах повышенной дальности пробега) имеющиеся эксплуатационные характеристики связаны с наличием электрического заряда в аккумуляторных батареях, обеспечивающих энергию движения или дополняющих традиционный двигатель внутреннего сгорания. При уменьшении электрического заряда эксплуатационные характеристики транспортного средства могут снизиться.

При местных поездках на короткое расстояние, прерывающихся временными интервалами, владелец гибридного транспортного средства имеет возможность, по мере необходимости, заряжать аккумуляторную батарею транспортного средства между поездками от электросети или иного внешнего источника электропитания. При поездках на дальние расстояния используется двигатель внутреннего сгорания, либо он используется в дополнение, и это может привести к ухудшению эксплуатационных характеристик транспортного средства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является обеспечение системы, которая исключает зависимость, или повышенную зависимость от двигателя при движении гибридного транспортного средства.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предлагается система зарядки аккумуляторной батареи гибридного транспортного средства, содержащая аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью подачи питания в электродвигатель, двигатель, способный приводить в действие генератор для подачи питания в аккумуляторную батарею, и контроллер, выполненный с возможностью автоматического запуска двигателя в ответ на преобладающие условия работы двигателя, причем система дополнительно содержит управляемый пользователем переключающий элемент для запуска двигателя.

Преимущество вышеупомянутой системы состоит в том, что она позволяет пользователю транспортного средства в случае необходимости отключить нормальную работу системы зарядки аккумуляторной батареи.

В предпочтительном варианте осуществления система содержит датчик для детектирования уровня состояния зарядки аккумуляторной батареи, при этом датчик выполнен с возможностью остановки или предотвращения запуска двигателя при превышении заданного уровня состояния зарядки. В альтернативном варианте осуществления система содержит таймер для задания времени срабатывания переключающего элемента для запуска двигателя. Указанные воплощения предотвращают работу двигателя, когда он больше не нужен, т.е., при достижении заданного уровня состояния зарядки.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предлагается способ зарядки аккумуляторной батареи гибридного транспортного средства с помощью его двигателя, содержащий этапы, на которых при движении транспортного средства измеряют уровень состояния зарядки аккумуляторной батареи, и при падении его ниже заданного порога двигатель автоматически приводят в действие для зарядки аккумуляторной батареи, а когда транспортное средство запарковано, осуществляют ручной запуск переключающего элемента для приведения в действие двигателя с целью зарядки аккумуляторной батареи.

Преимущество данного способа состоит в том, что пользователь транспортного средства может использовать временной интервал, в течение которого транспортное средство не движется, для подготовки аккумуляторной батареи к следующей поездке.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает схему системы зарядки аккумуляторной батареи электромобиля повышенной дальности пробега в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения; и

фиг. 2 изображает схему системы зарядки аккумуляторной батареи гибридного транспортного средства в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Используемое в данном описании выражение «гибридное транспортное средство» включает все гибридные электрические транспортные средства, подключаемые к сети гибридные транспортные средства (PHEV), транспортные средства повышенной дальности пробега (REV) и др. В частности, оно охватывает все транспортные средства, имеющие двигатель внутреннего сгорания (или иной вторичный источник энергии), независимо от того, способен ли он осуществлять непосредственное приведение в движение ходовых колес или иных движущих элементов транспортного средства, и одну или более аккумуляторных батарей, которые способны подавать питание в электродвигатель для приведения в движение ходовых колес или иных движущих элементов.

На Фиг. 1 показана система зарядки 10 аккумуляторной батареи электромобиля повышенной дальности пробега. Данная система, как правило, устанавливается в автомобиле или ином дорожном транспортном средстве. Система содержит аккумуляторную батарею 12, которая может заряжаться путем подключения ее к внешнему источнику 14 электропитания, такому как электрическая сеть.

Аккумуляторная батарея 12 подает питание в электродвигатель 16, который, в свою очередь, приводит в действие трансмиссию 18 для приведения в движение ходовых колес транспортного средства. Для повышения дальности пробега транспортного средства предусмотрен двигатель внутреннего сгорания 20. Когда уровень состояния зарядки аккумуляторной батареи падает ниже заданного порога, например, во время относительно продолжительной поездки, это детектируется датчиком 22, который запускает двигатель 20 для приведения в действие генератора 24, который подзаряжает аккумуляторную батарею.

Помимо датчика 22 система 10 зарядки содержит дополнительное устройство 30 для запуска двигателя 20. Устройство 30 представляет собой управляемый пользователем переключающий элемент, который управляется следующим образом.

Когда пользователь транспортного средства находится в поездке, включающей более одного участка, часто возникает ситуация, в которой заряда аккумуляторной батареи недостаточно для завершения следующего участка поездки без использования двигателя. Поэтому в интервале времени между участками поездки пользователь может приводить в действие переключающий элемент 30, чтобы осуществить зарядку аккумуляторной батареи 12 двигателем 20, в то время как транспортное средство стоит на месте. Когда аккумуляторная батарея полностью заряжена, на это указывается датчику 22 или иному датчику 32, который отключает элемент 30 для выключения двигателя.

Преимущество описанного выше варианта состоит в том, что пользователь исключает ухудшение эксплуатационных характеристик транспортного средства во время следующего участка поездки. Вместо этого аккумуляторная батарея может заряжаться двигателем, пока транспортное средство запарковано и не используется, в то время как пользователь занят чем-либо другим, например работой, приемом пищи, осмотром достопримечательностей и т.д. Таким образом, система зарядки аккумуляторной батареи может приводиться в действие в отсутствие возможности для подключения аккумуляторной батареи к электрической сети.

Даже во время перерыва, который слишком короток, чтобы аккумуляторная батарея полностью зарядилась, зарядка может быть достаточной, чтобы на следующем участке поездки можно было избежать зависимости от двигателя или, по крайней мере, уменьшить ее.

В предпочтительном варианте осуществления датчик 22 детектирует напряжение аккумуляторной батареи для контроля степени зарядки. В альтернативном варианте осуществления для определения степени зарядки аккумуляторной батареи могут использоваться химические способы, способы интегрирования тока или способы определения давления.

В одной модификации датчик 22 реализован с помощью любого подходящего средства контроля, которое может включать в себя один или более датчиков, уже предусмотренных в системе в других целях.

В другой модификации устройство 30 включает в себя таймер, который может быть установлен пользователем для определения продолжительности периода зарядки, пока транспортное средство стоит на месте. Во время длительного перерыва может потребоваться, чтобы зарядка не начиналась в начале перерыва, а происходила во время его последней части; таким образом, таймер может содержать средства управления, позволяющие пользователю устанавливать время начала и/или окончания процедуры зарядки.

Датчик 32 (или дополнительный датчик, не показан) может дополнительно детектировать один или более уровней топлива, температуру охлаждающей жидкости двигателя и наличие неисправностей; при необходимости он служит для отключения элемента 30 и для выключения двигателя.

Блокировочное устройство 34 может быть предусмотрено для предотвращения случайного запуска двигателя переключающим элементом 30 во время нормальной эксплуатации транспортного средства. Блокировочное устройство может быть сконфигурировано для предотвращения запуска двигателя элементом 30, до тех пор, пока транспортное средство не будет остановлено и/или электродвигатель 16 не выключится.

На Фиг. 2 показана система 60 зарядки аккумуляторной батареи подключаемого к сети гибридного транспортного средства, в которой элементы, соответствующие элементам изображенной на Фиг. 1 системы, имеют те же номера позиций. В системе гибридного транспортного средства привод трансмиссии 18 ходовых колес может осуществляться непосредственно двигателем 20 и непосредственно электродвигателем 16. Управление управляемым пользователем переключающим элементом 30 для запуска двигателя 20, чтобы привести в действие генератор 24 с целью зарядки аккумуляторной батареи 12, может осуществляться, пока транспортное средство запарковано. И в этом случае, вместе с устройством таймера может быть предусмотрен отдельный датчик 32 и/или блокировочное устройство.

Кроме того, в каждом из вариантов осуществления может быть предусмотрено блокировочное устройство, позволяющее пользователю приводить в действие двигатель 20 для зарядки аккумуляторной батареи 12 даже в том случае, когда транспортное средство движется. Это позволяет пользователю обеспечить полный заряд аккумуляторной батареи для следующего участка поездки после относительно короткой остановки или в том случае, когда пользователь не хочет, чтобы двигатель работал в течение длительного интервала времени при отсутствии его в транспортном средстве.

Несмотря на то что делались ссылки на ведущие колеса транспортного средства, настоящее изобретение также включает в себя транспортные средства, имеющие одно ведущее колесо, такие как мотоциклы. Системы в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться в транспортных средствах другого типа, включая транспортные средства повышенной проходимости или поезда.

Для того чтобы аккумуляторная батарея могла заряжаться на более раннем этапе для длительной поездки по сравнению с поездкой средней продолжительности, каждый из описанных выше вариантов осуществления может содержать датчик переменных параметров аккумуляторной батареи и компаратор, который подключен к выходу датчика и осуществляет сравнение текущего значения переменного параметра аккумуляторной батареи с регулируемым пороговым значением, причем система дополнительно содержит устройство зарядки аккумуляторных батарей, которое подключено к выходу компаратора и выполнено с возможностью зарядки аккумуляторной батареи при падении переменного параметра аккумуляторной батареи ниже установленного в данный момент порогового значения. Такая система описана в параллельной заявке, называемой «Гибридные транспортные средства» и имеющей ту же дату подачи. В указанной родственной заявке также описан способ эксплуатации гибридного транспортного средства, в соответствии с которым во время поездки средней продолжительности двигатель транспортного средства приводится в действие для зарядки аккумуляторной батареи транспортного средства при падении значения переменного параметра аккумуляторной батареи ниже заданного порогового значения, а во время напряженной или длительной поездки двигатель приводится в действие для зарядки аккумуляторной батареи при падении значения переменного параметра ниже более высокого порога. Содержание параллельной заявки включено в настоящее описание путем ссылки.

Подобным образом, несмотря на то что делались ссылки на одну аккумуляторную батарею 12, ясно, что она обычно образована группой аккумуляторных батарей.

НОМЕРА ПОЗИЦИЙ

10 Система зарядки аккумуляторной батареи

12 Аккумуляторная батарея

14 Внешний источник электропитания

16 Электродвигатель

18 Трансмиссия

20 Двигатель внутреннего сгорания

22 Датчик

24 Генератор

30 Переключающий элемент

32 Датчик

34 Блокировочное устройство

60 Система зарядки аккумуляторной батареи.

1. Система (10, 60) зарядки аккумуляторной батареи гибридного транспортного средства, содержащая аккумуляторную батарею (12), выполненную с возможностью подачи питания в электродвигатель (16), двигатель (20), способный приводить в действие генератор (24) для подачи питания в аккумуляторную батарею, и контроллер, выполненный с возможностью автоматического запуска двигателя в ответ на преобладающие условия работы транспортного средства, причем система дополнительно содержит управляемый пользователем переключающий элемент (30) для запуска двигателя и таймер для управления заданием времени срабатывания переключающего элемента (30) для запуска двигателя (20).

2. Система по п. 1, содержащая датчик (22) для детектирования уровня состояния зарядки аккумуляторной батареи (12), при этом датчик выполнен с возможностью остановки или предотвращения запуска двигателя (20), когда уровень состояния зарядки превышает заданный уровень.

3. Система по любому из пп. 1 или 2, содержащая блокировочное устройство (34) для предотвращения запуска двигателя (20) переключающим элементом (30) во время нормальной работы транспортного средства.

4. Система по п. 3, в которой блокировочное устройство (34) предотвращает запуск двигателя (20), до тех пор, пока электродвигатель (16) не выключится.

5. Система по п. 3, в которой блокировочное устройство (34) предотвращает запуск двигателя (20), до тех пор, пока транспортное средство не будет остановлено.

6. Система по п. 4, в которой блокировочное устройство (34) предотвращает запуск двигателя (20), до тех пор, пока транспортное средство не будет остановлено.

7. Гибридное транспортное средство, содержащее систему (10, 60) зарядки аккумуляторной батареи по любому из пп. 1-6.

8. Способ зарядки аккумуляторной батареи (12) гибридного транспортного средства с помощью двигателя (20), содержащий этапы, на которых, при движении транспортного средства, измеряют уровень состояния зарядки аккумуляторной батареи, и при падении уровня ниже заданного порога двигатель автоматически переключают на зарядку аккумуляторной батареи, а когда транспортное средство запарковано, для приведения в действие двигателя с целью зарядки аккумуляторной батареи осуществляют ручной запуск переключающего элемента (30).

9. Способ по п. 8, содержащий этап, на котором, когда транспортное средство запарковано, двигатель (20) выключают, когда уровень состояния зарядки аккумуляторной батареи достигает соответствующего порогового значения или превышает его.

10. Способ по п. 8 или 9, содержащий этап, на котором, когда транспортное средство запарковано, двигатель (20) приводят в действие на период времени, определяемый пользователем.