Способ подзарядки аккумуляторной батареи гибридного транспортного средства на стоянке

Способ подзарядки аккумуляторной батареи гибридного транспортного средства на стоянке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к гибридным автотранспортным средствам, снабженным гибридной силовой установкой, содержащей двигатель внутреннего сгорания и по меньшей мере один электродвигатель, выполненные с возможностью обеспечивать одновременно или независимо друг от друга перемещение автотранспортного средства, работающего в режиме электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания или гибридной силовой установки в зависимости от условий движения и состояния заряда тяговой батареи, обеспечивающей питание электродвигателя.

Более подробно, изобретение относится к способу управления подзарядкой аккумуляторной батареи на стоянке.

Это изобретение предпочтительно находит свое применение в гибридном автотранспортном средстве, где электродвигатель сам должен обеспечить тягу автотранспортного средства на фазе пуска или «запуска» на стоянке и на малых скоростях движения, так как двигательная группа располагает только электроэнергией, накопленной в аккумуляторных батареях автотранспортного средства для обеспечения запуска и трогания с места до момента запуска двигателя внутреннего сгорания. Это касается некоторых случаев, в которых из-за конструктивных особенностей двигатель внутреннего сгорания может принимать участие в движении автотранспортного средства только при достижении определенного порога скорости. Если аккумуляторные батареи имеют слишком слабый заряд, чтобы привести в движение транспортное средство электрическим способом до включения двигателя внутреннего сгорания, применяют режим подзарядки на стоянке, называемый «подзарядка на обочине дороги», при помощи двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме генератора.

В документе ЕР 1122857 раскрыт способ управления уровнем подзарядки тяговой аккумуляторной батареи на гибридном автотранспортном средстве, предназначенной для обеспечения запуска автотранспортного средства через электромотор в случае, когда тяговая аккумуляторная батарея имеет слишком слабый заряд для того, чтобы запустить электродвигатель и/или двигатель внутреннего сгорания. Предлагаемый способ использует для подзарядки тяговой аккумуляторной батареи бортовую аккумуляторную батарею, предназначенную обычно для питания электрооборудования автотранспортного средства, но он не позволяет ни запустить автотранспортное средство с помощью только одного электромотора, ни запустить двигатель внутреннего сгорания, так как тяговая аккумуляторная батарея не обладает для этого достаточной мощностью.

Настоящее изобретение решает задачу использования двух источников энергии гибридного автотранспортного средства, а именно аккумуляторной батареи и топливной массы, заключенной в баке, учитывая при этом потребности водителя и его пожелания.

Для этого изобретением предложено отказаться от запуска транспортного средства без предварительной подзарядки аккумуляторной батареи на стоянке, если уровень заряда аккумуляторной батареи ниже критического порога.

Напротив, запуск автотранспортного средства на стоянке может быть разрешенным при предварительной подзарядке аккумуляторной батареи на стоянке, если уровень заряда аккумуляторной батареи находится между критическим порогом и более высоким по сравнению с ним порогом безопасности.

Данное изобретение предлагает также применение специального интерфейса, предназначенного для управления этим процессом посредством заданных сигналов и кнопок, встроенных, например, в приборную панель.

Таким образом, подзарядка аккумуляторной батареи может быть включена на стоянке по желанию водителя путем его воздействия на специально предназначенный для этого интерфейс.

Изобретение станет более понятным при прочтении следующего описания варианта осуществления, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показана кнопка включения подзарядки на стоянке;

на фиг. 2 показан визуальный интерфейс;

на фиг. 3 представлена блок-схема способа при движении;

на фиг. 4 представлена блок-схема способа на стоянке;

на фиг. 5 представлена блок-схема принудительного включения;

на фиг. 6 представлена блок-схема управления топливом;

на фиг. 7 показан критический порог топлива.

Средство воздействия, каковым является кнопка 1, обозначенное на фиг. 1, предназначено для управления режимом работы автотранспортного средства, названным «зарядка на обочине дороги», благодаря которому водитель имеет возможность выбора или вынужден принудительно использовать двигатель внутреннего сгорания в качестве генератора для того, чтобы подзарядить его аккумуляторную батарею вне цикла движения, то есть на стоянке. Эта кнопка располагается, например, на уровне приборной доски или около рычага переключения скоростей. При нажатии на кнопку включение (или выключение) подзарядки должно быть обозначено информацией на приборной доске и/или световым ободком на кнопке. Не выходя за границы изобретения, интерфейс, тем не менее, может быть реализован различными способами, такими как сенсорный экран, голосовая команда и другие.

При подзарядке аккумуляторной батареи на стоянке используют двигатель внутреннего сгорания в комбинации с электромотором, при этом электромотор используется в качестве генератора, как электрогенераторная установка. Двигатель внутреннего сгорания располагает ограниченным источником питания, каковым является имеющееся в наличии топливо. Как показано на фиг. 2, информация об этом снимается и передается через интерфейс 2 водителю. Таким образом, информация о включении режима подзарядки «на обочине дороги» дополняется информацией об уровне топлива (датчик горючего 2) и об уровне заряда в аккумуляторной батарее (датчик уровня заряда аккумуляторной батареи 3). Эти условные обозначения показывают водителю реальный уровень заряда его аккумуляторной батареи 3а, соотношение между уровнем заряда его аккумуляторной батареи и количеством имеющегося в наличии топлива, а также максимальную зарядку 3b, которую можно получить, потребив все топливо из бака.

В соответствии с изобретением подзарядка аккумуляторной батареи включается при следующих условиях:

- либо алгоритмы контроля автотранспортного средства, анализируя свои входящие параметры, указывают на необходимость подзарядки аккумуляторной батареи автотранспортного средства (в качестве альтернативного варианта подключение автотранспортного средства к имеющейся зарядной клемме);

- либо водитель по собственной инициативе решает принудительно подзарядить аккумуляторную батарею автотранспортного средства в режиме подзарядки на стоянке.

В первом случае принятые к сведению параметры включают в себя уровень заряда (или SOC "state of charge") аккумуляторной батареи и количество фаз «запуска», которые автотранспортное средство еще может осуществить на своих аккумуляторных батареях при имеющемся в них уровне заряда. Во втором случае определяющими являются действия водителя через интерфейс при соблюдении определенных условий безопасности, таких как постановка рычага переключения скоростей в нейтральное положение или положение остановки или другие.

Во всех случаях подзарядка аккумуляторной батареи включается только на стоянке исключительно вне режима движения, по требованию водителя и через его воздействие на соответствующий интерфейс, такой как кнопка 1 на фиг. 1. Аналогично, отключение подзарядки может быть выполнено в любой момент водителем посредством воздействия на интерфейс, например повторным нажатием на ту же или какую-нибудь другую кнопку.

Она также может быть прервана автоматически, в зависимости от входящих параметров алгоритмов контроля автотранспортного средства.

Целесообразность или необходимость включения или выключения подзарядки аккумуляторной батареи на стоянке, по меньшей мере, определяются уровнем заряда аккумуляторной батареи SOC и количеством запусков или «фаз запуска» n в режиме электродвигателя, которые автотранспортное средство может осуществить при этом уровне заряда. Если в соответствии с конструкцией режим электродвигателя (без поступления тепловой энергии) является для автотранспортного средства обязательным до какого-то определенного порога скорости (например, до 16 км/час), двигатель внутреннего сгорания не сможет запуститься ниже этого порога скорости: рассматриваемое число «фаз стартов» n соответствует числу возможных запусков автотранспортного средства с момента трогания с места на стоянке до запуска двигателя внутреннего сгорания.

Этот способ учитывает также электрическую энергию, которая может потребляться при движении в различных условиях. Если тяговая аккумуляторная батарея (например, порядка 400 вольт) используется для питания электрооборудования автотранспортного средства (фары, радио, питание компьютеров и т.д.), она может разрядиться даже при тепловом режиме. Такое потребление энергии также должно приниматься во внимание. То же самое происходит, когда автотранспортное средство длительное время движется ниже порога запуска двигателя внутреннего сгорания, например в пробке.

На блок-схеме на фиг. 3 уровень заряда SOC аккумуляторной батареи сравнивается в движении с порогом безопасности S и с более низким, чем он, критическим порогом С. В промежутке между порогом безопасности и критическим порогом S>SOC>С трогание автотранспортного средства с места разрешается с рекомендацией предварительной подзарядки аккумуляторной батареи на стоянке. Визуальный интерфейс на фиг. 2 может показать с помощью сигнальной лампочки, что рекомендована подзарядка на стоянке и следует остановиться для подзарядки аккумуляторных батарей. При уровне заряда ниже критического порога, SOC<С, трогание автотранспортного средства с места разрешается после предварительной подзарядки аккумуляторной батареи на стоянке. Интерфейс, таким образом, может подать сигнал тревоги, предупреждая, что подзарядка желательна или необходима. Она также может быть усилена звуковым сигналом, предупреждающим об опасности остановки автотранспортного средства.

В случае, когда автотранспортное средство находится на стоянке и водитель решает им воспользоваться, важно обеспечить выполнение определенного количества фаз запуска автотранспортного средства. Следовательно, необходимо убедиться, что уровень заряда в аккумуляторной батарее превышает определенный зарядный порог, например, критический порог или порог безопасности на фиг. 3. В зависимости от этого уровня заряда и числа возможных запусков, водитель может получить сигнал:

- рекомендующий ему осуществить подзарядку: автотранспортное средство может трогаться с места, но при этом уровень заряда или число фаз запуска ниже порогов безопасности;

- предписывающий ему осуществить подзарядку: автотранспортное средство не может трогаться с места, так как уровень заряда недостаточен (ниже критического порога) для осуществления фазы запуска.

Подзарядка в таком случае может осуществляться подключением автотранспортного средства к электрической сети или применением режима подзарядки на стоянке, если только условия безопасности, чтобы разрешать подзарядку, были выполнены.

Если подзарядка была рекомендована или навязана водителю алгоритмами контроля автотранспортного средства, она автоматически прекращается, как только заряд гарантирует некоторую возможность использования автотранспортного средства, например, при наличии некоторого порога, который может быть промежуточным между критическим порогом С и порогом безопасности S, упомянутыми выше. Водитель может постоянно контролировать подзарядку с помощью интерфейса и может в любой момент ее прервать.

Как это видно на фиг. 4, когда водитель производит действие по запуску автотранспортного средства, уровень SOC аккумуляторной батареи начинает автоматически контролироваться. Если он превышает уровень порога безопасности S, разрешенное число запусков n при электрическом режиме сравнивается с порогом d. Если n>d, запуск разрешается с выводом на экран дисплея «слабый заряд батареи». Если SOC<С, запуск откланяется, и подзарядка является обязательной. Автотранспортное средство может предложить произвести подзарядку на стоянке либо потому, что уровень заряда SOC находится между порогом безопасности S и критическим порогом С, либо потому, что число запусков является низким (n<d). Если водитель дает команду на подзарядку, а рычаг переключения скоростей стоит не в нейтральном положении, он получает сигнал тревоги, при этом, если положение рычага находится в любом другом положении, кроме нейтрального, подзарядка начата не будет. Блок-схема не носит ограничивающий характер, и для осуществления эффективной подзарядки может быть также проверено соблюдение других условий безопасности.

Кроме действий, вызванных сигналом тревоги или рекомендаций дисплея автотранспортного средства, водитель оставляет за собой право осуществить подзарядку на стоянке, если, например, ему предстоит преодолеть значительное расстояние. Как показано на фиг. 5, подзарядка включается по его команде, кроме случаев, если автотранспортное средство находится в движении, если аккумуляторная батарея уже полностью заряжена, или если не выполнены определенные условия безопасности. Он может прервать ее в любой момент посредством интерфейса, например, нажав повторно на кнопку.

Как указывалось выше, водитель в движении получает информацию о емкости подзарядки аккумуляторной батареи на стоянке и о соотношении между количеством топлива, имеющимся в наличии, и уровнем заряда аккумуляторной батареи. Таким образом, он знает о ходе подзарядки аккумуляторной батареи и уменьшении количества топлива в баке, равно, как и о максимальном уровне подзарядки, который он может достичь при полном потреблении топлива, находящегося в баке. Эта информация особенно полезна при движении в населенных пунктах, где включение двигателя внутреннего сгорания не разрешено.

Команда на подзарядку аккумуляторной батареи отклоняется, если не выполнено хотя бы одно условие безопасности или если аккумуляторная батарея полностью заряжена.

Как показано на фиг. 6, топливный бак имеет резервный уровень, ниже которого зарядка автоматически прерывается при отправке водителем команды на использование оставшегося топлива для подзарядки аккумуляторной батареи. И, наконец, как показано на фиг. 7, целесообразно также предусмотреть критический порог уровня топлива, ниже которого количество оставшегося топлива будет недостаточным для того, чтобы восстановить уровень заряда SOC аккумуляторной батареи выше критического порога С. В последнем случае способ «подзарядки на обочине дороги» не срабатывает, и только классический способ подзарядки от сети позволит аккумуляторной батарее достичь уровня заряда, достаточного для приведения автотранспортного средства снова в движение.

1. Способ управления подзарядкой аккумуляторной батареи гибридного автотранспортного средства на стоянке, включающего в себя двигатель внутреннего сгорания и по меньшей мере один электродвигатель, выполненные с возможностью обеспечивать одновременно или независимо друг от друга перемещение автотранспортного средства при работе в режиме электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания или гибридной силовой установки в зависимости от условий движения и уровня заряда (SOC) тяговой батареи, обеспечивающей питание электродвигателя, отличающийся тем, что подзарядка аккумуляторной батареи включается на стоянке по требованию водителя посредством его воздействия на специально предназначенный для этого интерфейс, при этом запуск автотранспортного средства на стоянке разрешен с рекомендацией предварительно подзарядить аккумуляторную батарею на стоянке, если уровень заряда аккумуляторной батареи находится между критическим порогом (С) и более высоким по сравнению с ним порогом безопасности (S).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что запуск транспортного средства без предварительной подзарядки аккумуляторной батареи на стоянке отклоняется, если уровень заряда аккумуляторной батареи (SOC) ниже критического порога (С).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что запуск автотранспортного средства на стоянке допускается с рекомендацией предварительно подзарядить аккумуляторную батарею на стоянке, если уровень заряда аккумуляторной батареи выше порога безопасности, но число возможных пусков (n) при режиме электродвигателя с этим уровнем ниже определенного порога (d).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подзарядка на стоянке включается только тогда, когда рычаг переключения скоростей находится в нейтральном положении.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время движения водитель получает информацию о необходимости остановиться для подзарядки аккумуляторной батареи, если уровень заряда (SOC) ниже критического порога (С).

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водителю во время движения рекомендуется остановиться для подзарядки своей аккумуляторной батареи, если уровень заряда (SOC) находится между порогом безопасности (S) и критическим порогом (С).

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подзарядка аккумуляторной батареи не включается, если аккумуляторная батарея уже полностью заряжена, или выключается автоматически, как только аккумуляторная батарея зарядилась полностью.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подзарядка аккумуляторной батареи на стоянке прекращается, если уровень топлива в баке ниже резервного уровня.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подзарядка аккумуляторной батареи на стоянке прекращается, если количество топлива, имеющегося в баке автотранспортного средства, недостаточно для того, чтобы поднять уровень заряда (SOC) выше критического уровня (С).