Способ и устройство для управления зарядом гибридного транспортного средства
Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. В способе управления зарядом гибридного транспортного средства транспортное средство имеет нормальный режим, в котором происходит зарядка аккумулятора в соответствии с рабочим состоянием и режим зарядки, в котором электрическая энергия вырабатывается посредством двигателя в соответствии с режимом работы. При этом в способе устанавливают диапазон величины заряда, который позволяет заряжать аккумулятор на основе выработанной электрической энергии, и устанавливают верхний предел диапазона величины заряда в режиме зарядки так, чтобы он был ниже, чем верхний предел диапазона величины заряда в нормальном режиме. Увеличивается выработка электроэнергии. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к способу и устройству для управления гибридным транспортным средством.
Уровень техники
[0002] Общеизвестно последовательное гибридное электрическое транспортное средство, которое включает в себя: электрогенератор, приводимый в действие посредством двигателя, загруженного в транспортное средство; аккумулятор, заряжаемый посредством электрогенератора; и электродвигатель, который создает движущую силу с использованием электрической энергии, подаваемой от аккумулятора. Последовательное гибридное электрическое транспортное средство, раскрытое в JP2016-159859A, выполняет управление выработкой энергии, которое предписывает электрогенератору, приводиться в действие посредством двигателя, когда уровень заряда аккумулятора становится предварительно определенным уровнем или ниже.
Сущность изобретения
[0003] Здесь, например, в случае, когда водитель хочет, чтобы транспортное средство двигалось бесшумно (транспортное средство, работающее в бесшумном режиме) посредством привода электродвигателя, требуется поддерживать величину заряда аккумулятора на высоком уровне заранее. Однако последовательное гибридное электрическое транспортное средство, описанное выше, не выполняет управление выработкой энергии, если уровень заряда аккумулятора не становится предварительно определенным уровнем или ниже, и, следовательно, не может активно управлять величиной заряда аккумулятора до высокого уровня в соответствии с требованием водителя.
[0004] Между тем, чтобы управлять величиной заряда аккумулятора до высокого уровня в соответствии с требованием водителя, необходимо активно приводить в действие электрогенератор в соответствии с требованием. Однако, например, когда величина заряда аккумулятора становится предварительно определенным уровнем или выше, например, в случае, когда величина заряда аккумулятора достигает уровня полного заряда, выработка энергии может быть ограничена.
[0005] Затем, даже если водитель хочет увеличить величину заряда, чтобы вынудить транспортное средство двигаться в бесшумном режиме, ограничение выработки энергии может привести к нехватке величины заряда, и транспортное средство не может продолжать работу в бесшумном режиме несмотря на требование водителя.
[0006] Настоящее изобретение предназначено для обеспечения технологии, позволяющей избежать ограничения выработки энергии из-за величины заряда аккумулятора, в то же время увеличивая величину заряда аккумулятора в соответствии с требованием водителя по зарядке аккумулятора посредством надлежащего управления величиной заряда аккумулятора.
[0007] Согласно аспекту этого изобретения, способ для управления гибридным транспортным средством, включающим в себя аккумулятор, заряжаемый с использованием электрической энергии, вырабатываемой посредством двигателя, включая электродвигатель в качестве источника привода, и имеющий несколько рабочих режимов, которые можно выбирать через режим работы, причем рабочие режимы включают в себя нормальный режим, выполненный с возможностью выполнения зарядки аккумулятора в соответствии с рабочим состоянием, и режим зарядки, выполненный с возможностью выполнения выработки электрической энергии посредством двигателя в соответствии с режимом работы, причем способ содержит этапы, на которых: устанавливают диапазон величины заряда, который позволяет зарядить аккумулятор на основе произведенной электрической энергии; и устанавливают верхний предел диапазона величины заряда в режиме зарядки, чтобы он был ниже, чем верхний предел диапазона величины заряда в нормальном режиме.
[0008] Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] Фиг. 1 является принципиальной схемой конфигурации последовательного гибридного транспортного средства, к которому применяется устройство для управления гибридным транспортным средством согласно варианту осуществления.
Фиг. 2А - схема, поясняющая диапазон SOC в нормальном режиме.
Фиг. 2B - схема, поясняющая диапазон SOC в режиме зарядки.
Фиг. 3 является временной диаграммой, показывающей характер изменения в управлении SOC согласно варианту осуществления.
Описание вариантов осуществления
[0010] - Вариант осуществления -
Вариант осуществления последовательного гибридного электрического транспортного средства, к которому применяется устройство для управления гибридным транспортным средством согласно настоящему изобретению, описан ниже.
[0011] Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы последовательного гибридного транспортного средства, к которому применяется устройство для управления гибридным транспортным средством согласно варианту осуществления. На фиг.1 показано последовательное гибридное транспортное средство, оборудованное электродвигателем для выработки электрической энергии (в дальнейшем именуемым электрогенератором 2) и электродвигателем для привода (далее именуемым приводным электродвигателем 6).
[0012] Последовательное гибридное транспортное средство (в дальнейшем именуемое просто как транспортное средство) согласно настоящему варианту осуществления включает в себя двигатель 1, электрогенератор 2, инвертор 3 генератора, аккумулятор 4, инвертор 5 привода, приводной электродвигатель 6, редуктор 7, контроллер 10 транспортного средства и переключатель 15 выбора режима.
[0013] Двигатель (двигатель внутреннего сгорания) 1 соединен с электрогенератором 2 через шестерню (не показана) и передает энергию для электрогенератора 2 для выработки электрической энергии в электрогенератор 2. Следует отметить, что транспортное средство, к которому применяется устройство для управления гибридным транспортным средством согласно настоящему варианту осуществления, представляет собой последовательную систему, и, таким образом, двигатель 1 в основном используется в качестве источника привода для приведения в движение электрогенератора 2 с целью вращения.
[0014] Электрогенератор 2 вращается посредством энергии от двигателя 1, тем самым вырабатывая электрическую энергию. То есть движущая сила двигателя 1 передается на электрогенератор 2, и электрогенератор 2 вырабатывает электрическую энергию с использованием движущей силы двигателя 1. Кроме того, при запуске двигателя 1 электрогенератор 2 также выполняет прокрутку двигателя, при которой двигатель 1 запускается с использованием энергии электрогенератора 2, а двигатель 1 приводится в действие для запуска и вращения с использованием энергии электрогенератора 2, и, таким образом, электрическая энергия потребляется.
[0015] Инвертор 3 генератора соединен с электрогенератором 2, аккумулятором 4 и инвертором 5 привода и преобразует энергию переменного тока, вырабатываемую посредством электрогенератора 2, в энергию постоянного тока и подает энергию постоянного тока в аккумулятор 4. То есть электрическая энергия, вырабатываемая посредством электрогенератора 2, заряжается в аккумулятор 4. Кроме того, инвертор 3 генератора преобразует энергию постоянного тока, подаваемую от аккумулятора 4, в энергию переменного тока и подает энергию переменного тока в электрогенератор 2.
[0016] Аккумулятор 4 заряжается с использованием электрической энергии, вырабатываемой посредством электрогенератора 2, и рекуперативной электрической энергии приводного электродвигателя 6, а также разряжает энергию привода для привода электрогенератора 2 и приводного электродвигателя 6. Аккумулятор 4 в настоящем варианте осуществления включает в себя литий-ионный аккумулятор. Уровень заряда аккумулятора 4 представлен состоянием заряда (SOC - state of charge). Здесь SOC представляет собой процент величины заряда (оставшуюся емкость заряда) аккумулятора 4 от величины заряда аккумулятора 4, когда она полностью заряжена, и его значение находится в диапазоне от 0 до 100 [%] в зависимости от величины заряда аккумулятора 4. Управление энергией аккумулятора 4 и всего транспортного средства выполняется посредством контроллера 10 транспортного средства. Контроллер 10 транспортного средства вычисляет зарядную/разрядную электрическую энергию аккумулятора 4 и электрическую энергию, подаваемую в приводной электродвигатель 6, в соответствии с требованием водителя, и управляет SOC аккумулятора 4 для поддержания его в предварительно определенном диапазоне.
[0017] Инвертор 5 привода преобразует энергию постоянного тока, подаваемую от аккумулятора 4 или инвертора 3 генератора, в энергию переменного тока и подает энергию переменного тока в приводной электродвигатель 6. Кроме того, инвертор 5 привода преобразует энергию переменного тока, регенерированную посредством приводного электродвигателя 6, в энергию постоянного тока и подает энергию постоянного тока в аккумулятор 4.
[0018] Приводной электродвигатель 6 создает движущую силу с использованием переменного тока, подаваемого от инвертора 5 привода, и передает движущую силу на ведущее колесо через редуктор 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 по инерции, тем самым накапливая кинетическую энергию транспортного средства в виде электрической энергии. Накопленная электрическая энергия заряжается, как рекуперативная электрическая энергия, в аккумулятор 4.
[0019] Контроллер 10 транспортного средства включает в себя, например, центральный процессор (CPU - central processing unit), постоянное запоминающее устройство (ROM - read-only memory), оперативное запоминающее устройство (RAM - random access memory) и интерфейс ввода/вывода (I/O - input/output). Контроллер 10 транспортного средства вычисляет командное значение крутящего момента электродвигателя для приводного электродвигателя 6 согласно информации состояния транспортного средства, такой как положение дроссельной заслонки (степень открытия дроссельной заслонки), скорость транспортного средства и уклон поверхности дороги.
[0020] Кроме того, контроллер 10 транспортного средства действует как блок обнаружения величины заряда аккумулятора, который обнаруживает или оценивает величину заряда аккумулятора. Блок обнаружения величины заряда аккумулятора измеряет SOC аккумулятора 4 на основе тока и напряжения, которые заряжаются или разряжаются из аккумулятора 4.
[0021] Кроме того, контроллер 10 транспортного средства действует как блок управления выработкой электрической энергии, который управляет выработкой электрической энергии посредством двигателя в соответствии с рабочим состоянием и т.д. Блок управления выработкой электрической энергии вычисляет входную электрическую энергию и выходную электрическую энергию аккумулятора 4 в соответствии, например, с температурой, внутренним сопротивлением и SOC аккумулятора 4, и получает вычисленные значения в качестве базовой информации о заряжаемой и разряжаемой электрической энергии аккумулятора 4. Затем блок управления выработкой электрической энергии вычисляет целевое значение SOC аккумулятора 4 на основе режима, выбранного посредством переключателя 15 выбора режима, который будет описан ниже, и такой информации, как информация SOC аккумулятора 4, входная электрическая энергия и выходная электрическая энергия аккумулятора 4 и количество рекуперативной электрической энергии приводного электродвигателя 6 и управляет количеством электрической энергии, вырабатываемой посредством электрогенератора 2, для достижения вычисленного целевого SOC.
[0022] Более конкретно, чтобы регулировать величину электрической энергии зарядки аккумулятора 4 на основе электрической энергии от электрогенератора 2, блок управления выработкой электрической энергии управляет двигателем 1, электрогенератором 2, инвертором 3 генератора и аккумулятором 4. Например, контроллер 10 транспортного средства управляет двигателем 1 так, чтобы достигать целевого количества выработки электрической энергии посредством электрогенератора 2, и регулирует количество всасываемого воздуха привода дроссельной заслонки, количество впрыскиваемого топлива инжектора и момент зажигания свечи зажигания в соответствии с сигналом состояния, представляющим скорость вращения, температуру и т. д. двигателя 1. Конкретный способ управления SOC аккумулятора 4 будет описан позже.
[0023] Кроме того, контроллер 10 транспортного средства выполняет управление переключением инвертора 5 привода в соответствии с состоянием, таким как скорость вращения и напряжение приводного электродвигателя 6, так что приводной электродвигатель 6 достигает заданного крутящего момента.
[0024] Следует отметить, что все вышеописанные функции контроллера 10 транспортного средства не должны быть выполнены с возможностью выполнения посредством одного контроллера 10 транспортного средства, как в настоящем варианте осуществления. Например, контроллер двигателя, который управляет двигателем 1, может быть обеспечен отдельно, так что несколько контроллеров выполняют функции скоординированным образом.
[0025] Переключатель 15 выбора режима (mode SW - mode selection switch) является переключателем для выбора режима (переключения), предусмотренным для того, чтобы позволить водителю или пассажиру альтернативно выбирать из множества рабочих режимов. Рабочие режимы, которые могут быть выбраны посредством переключателя 15 выбора режима, включают в себя по меньшей мере нормальный режим, бесшумный режим и режим зарядки. Далее в основном описаны различия в зарядке/разрядке аккумулятора 4 между режимами.
[0026] Нормальный режим - это режим во время нормальной работы, и это режим, выполненный с возможностью управления зарядкой/разрядкой аккумулятора 4 в соответствии с рабочим состоянием. Рабочим состоянием здесь является, например, SOC аккумулятора 4. В нормальном режиме, например, когда SOC становится значением, равным или меньшим, чем конкретное предварительно определенное значение, контроллер 10 транспортного средства предписывает электрогенератору 2 приводиться в действие посредством двигателя 1 для зарядки аккумулятора 4.
[0027] Фиг. 2А - схема, поясняющая управление величиной заряда аккумулятора 4 (управление SOC) в нормальном режиме. Горизонтальная ось указывает время, а вертикальная ось указывает SOC [%] аккумулятора 4. Сплошная линия на диаграмме представляет SOC аккумулятора 4.
[0028] В момент времени t1 контроллер 10 транспортного средства обнаруживает, что SOC аккумулятора 4 является уровнем, равным или ниже предварительно определенного уровня, и запускает выработку электрической энергии посредством двигателя 1. Предварительно определенный уровень SOC для сравнения здесь далее упоминается как «нормальный порог начала выработки энергии». Нормальный порог начала выработки энергии в настоящем варианте осуществления составляет, например, 45%.
[0029] В момент времени t2 контроллер 10 транспортного средства обнаруживает, что SOC аккумулятора 4 достиг предварительно определенного уровня, и прекращает выработку электрической энергии посредством двигателя 1. Предварительно определенный уровень SOC для сравнения здесь далее упоминается как «нормальный порог ограничения выработки энергии». С точки зрения защиты аккумулятора, «нормальный порог ограничения выработки энергии» правильно устанавливают для предотвращения перехода аккумулятора 4 в состояние перезарядки; например, устанавливают значение, которое может предотвратить осаждение ионов лития внутри аккумулятора 4. Нормальный порог ограничения выработки энергии в настоящем варианте осуществления составляет, например, 90%. Следовательно, для защиты аккумулятора 4, когда SOC аккумулятора 4 превышает 90%, управление двигателем 1 с целью выработки электрической энергии ограничивается, и зарядка аккумулятора 4 запрещается в течение заданного периода времени. Стадия, на которой зарядка аккумулятора 4 таким образом приостанавливается, далее называется «стадией запрета зарядки».
[0030] Область между «нормальным порогом начала выработки энергии» и «нормальным порогом ограничения выработки энергии», показанная на фиг. 2А представляет собой диапазон величины заряда (диапазон SOC), который допускает зарядку на основе электрической энергии, вырабатываемой посредством двигателя 1 в нормальном режиме. Другими словами, SOC, который допускает зарядку электрической энергией, вырабатываемой посредством двигателя 1, определяется посредством «нормального порога ограничения выработки энергии» в качестве верхнего предела и «нормальным порогом начала выработки энергии» в качестве нижнего предела.
[0031] Следует отметить, что на фиг. 2А, изменение SOC в диапазоне SOC изображено линейно; однако, это не обязательно должно контролироваться, чтобы показать линейный характер изменения. До тех пор, пока диапазон SOC в нормальном режиме определяется посредством «нормального порога ограничения выработки энергии» и «нормального порога начала выработки энергии», характер изменения SOC между ними может быть установлен соответствующим образом. Кроме того, во-первых, рекуперативная электрическая энергия заряжается в аккумулятор 4 в соответствии с рабочим состоянием в принципе; поэтому часто бывает так, что SOC демонстрирует нелинейный характер изменения смещения в соответствии с рекуперативной электрической энергией. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, как описано выше, 90% устанавливают в качестве верхнего предела диапазона SOC; однако, принимая во внимание добавление величины заряда на основе рекуперативной электрической энергии (буфер для рекуперативной электрической энергии), в некоторых случаях выработкой электрической энергии двигателя 1 можно управлять так, чтобы SOC аккумулятора 4 оставалось на уровне около 60%.
[0032] Следует отметить, что в нормальном режиме верхний предел величины зарядки на основе рекуперативной электрической энергии также устанавливается равным тому же значению, что и вышеописанный «нормальный порог ограничения выработки энергии (90%)». Следовательно, в случае, когда SOC превышает 90% в нормальном режиме, и рекуперативная электрическая энергия вырабатывается посредством приводного электродвигателя 6 без ее зарядки в аккумулятор 4, рекуперативная электрическая энергия потребляется, например, посредством приведения в действие электрогенератора 2 и выполнения прокрутки двигателя 1. Однако верхний предел величины зарядки на основе рекуперативной электрической энергии не обязательно должен быть таким же, как «нормальный порог ограничения выработки энергии»; например, значение, немного превышающее «нормальный порог ограничения выработки энергии», может быть отдельно установлено в качестве верхнего предела величины зарядки на основе рекуперативной электрической энергии. Следует отметить, что в нормальном режиме в настоящем варианте осуществления создается рекуперативная тормозная сила, эквивалентная торможению двигателем в обычном транспортном средстве с приводом от двигателя.
[0033] Бесшумный режим - это режим, который позволяет работать с более низким уровнем шума, чем в нормальном режиме. В бесшумном режиме зарядка аккумулятора 4 на основе электрической энергии, вырабатываемой посредством электрогенератора 2, не выполняется. Следовательно, находясь в бесшумном режиме, транспортное средство не выполняет приведение в действие двигателя 1 с целью выработки электрической энергии, и оно приводится в действие бесшумно посредством приводного электродвигателя 6 с использованием только разряда электрической энергии аккумулятора 4 в качестве источника энергии. То есть водитель может преднамеренно вынудить транспортное средство двигаться тихо, выбрав бесшумный режим.
[0034] Однако в настоящем варианте осуществления, в случае, когда транспортное средство находится в бесшумном режиме, возникает необходимость приводить в движение двигатель 1, бесшумный режим отменяется, несмотря на намерение водителя, и двигатель 1 приводится в действие. В случае, когда требуется привести в действие двигатель 1, когда транспортное средство находится в бесшумном режиме, требование главным образом связано с аспектом безопасности или защиты окружающей среды и включает в себя, например, потребность в прогреве каталитического нейтрализатора для обеспечения производительности отвода отработавших газов двигателя 1, и это делается, например, в случае, когда требуется создать отрицательное давление для содействия педали тормоза.
[0035] Режим зарядки - это режим, выполненный с возможностью выполнения зарядки аккумулятора 4 более активно, чем в нормальном режиме. Когда выбран режим зарядки, контроллер 10 транспортного средства преимущественно осуществляет выработку электрической энергии посредством двигателя 1 таким образом, что величина заряда аккумулятора 4 достигает предварительно установленного опорного значения. То есть в нормальном режиме выработка энергии выполняется в соответствии с рабочим состоянием; тогда как в режиме зарядки выработка электрической энергии посредством двигателя 1 выполняется в соответствии с режимом работы, выполняемым водителем или пассажиром. Таким образом, водитель может преднамеренно увеличивать SOC аккумулятора 4, выбирая режим зарядки, тем самым вызывая выполнение выработки электрической энергии посредством двигателя 1. Таким образом, например, посредством выбора режима зарядки перед выбором бесшумного режима, SOC в начале бесшумного режима, выбранного после режима зарядки, может быть увеличено, и, следовательно, пройденное расстояние в бесшумном режиме может быть улучшено.
[0036] Фиг. 2B - схема, поясняющая управление величиной заряда аккумулятора 4 (управление SOC) в режиме зарядки. Горизонтальная ось указывает время, а вертикальная ось указывает SOC [%] аккумулятора 4. Сплошная линия на диаграмме представляет SOC аккумулятора 4.
[0037] В момент времени t1 контроллер 10 транспортного средства обнаруживает, что режим зарядки выбран посредством переключателя 15 выбора режима, и запускает выработку электрической энергии посредством двигателя 1. То есть в режиме зарядки посредством выбора водителем режима зарядки, вырабатывается электрическая энергия посредством двигателя 1, и начинается зарядка аккумулятора 4.
[0038] В момент времени t2 контроллер 10 транспортного средства обнаруживает, что SOC аккумулятора 4 достигло предварительно определенного уровня, и прекращает выработку электрической энергии посредством двигателя 1. Следует отметить, что предварительно определенный уровень SOC для сравнения здесь далее упоминается как «порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки». Порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки устанавливают как значение ниже, чем вышеописанный нормальный порог ограничения выработки энергии. Порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки в настоящем варианте осуществления составляет, например, 75%.
[0039] Здесь описана причина, по которой «порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки» определяется следующим образом. Режим зарядки, как описано выше, является режимом, в котором SOC аккумулятора 4 может быть намеренно увеличено посредством активного выполнения выработки электрической энергии посредством двигателя 1 в соответствии с требованием водителя. В качестве примера ситуации, в которой выбран такой режим зарядки, предполагается, что он будет до выбора бесшумного режима, как описано выше.
[0040] Здесь, как описано выше, существуют случаи, такие как случай, когда величина заряда аккумулятора достигает полного уровня заряда, и случай, когда выработка энергии ограничена, когда величина заряда аккумулятора 4 становится предварительно определенным уровнем. Например, в настоящем варианте осуществления верхний предел порогового значения для запрета зарядки аккумулятора 4 определяется исходя из защиты аккумулятора, и, когда SOC аккумулятора 4 превышает верхний предел порогового значения, состояние аккумулятора 4 погружается в стадию запрета зарядки, на которой по меньшей мере выработка электрической энергии посредством двигателем 1 запрещена. В вышеприведенном описании нормального режима в настоящем варианте осуществления этот порог для погружения в стадию запрета зарядки описывается как 90%; порог также применим к режиму зарядки. То есть, в настоящем варианте осуществления, с точки зрения защиты аккумулятора, установлен верхний предел порогового значения (здесь 90%; в дальнейшем называемый «верхним пределом ограничения зарядки») для запрета зарядки аккумулятора 4 независимо от выбранного режима.
[0041] Между тем, двигатель 1, загруженный в транспортное средство, должен прогреть каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя 1 в обеспечение осуществления отвода отработавших газов (выхлопных газов) с предварительно определенным уровнем или выше. Кроме того, каталитический нейтрализатор отработавших газов выполнен с возможностью подогрева в соответствии со скоростью вращения электродвигателя и крутящим моментом двигателя 1, приводимым в движение посредством двигателя 1. Следовательно, если температура каталитического нейтрализатора отработавших газов снижается до температуры, при которой производительность отвода отработавших газов с предварительно определенным уровнем или выше не может быть обеспечен, может потребоваться прогрев каталитического нейтрализатора, что вынуждает приводить в движение двигатель 1 для прогрева каталитического нейтрализатора отработавших газов.
[0042] Здесь, если «порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки» в режиме зарядки, в котором выработка энергии активно выполняется, установлен как то же значение, что и «верхний предел ограничения зарядки», как в нормальном режиме, SOC превышает «верхний предел ограничения зарядки», когда транспортное средство находится в режиме зарядки, и состояние аккумулятора 4, вероятно, войдет в стадию запрета зарядки. Например, в случае, когда SOC принудительно увеличивается до 89,9%, когда транспортное средство находится в режиме зарядки, в этом состоянии вырабатывается рекуперативная электрическая энергия, и, таким образом, SOC легко превышает верхний предел ограничения зарядки. В результате состояние аккумулятора 4 погружается в стадию запрета зарядки, когда транспортное средство находится в режиме зарядки, и выработка энергии ограничивается на некоторое время, и, следовательно, сразу же после того, как транспортное средство начинает работать в бесшумном режиме, впоследствии, оно может потребовать прогрев каталитического нейтрализатора. Кроме того, в зависимости от продолжительности стадии запрета зарядки, SOC аккумулятора 4 уменьшается посредством электрической энергии, потребляемой на стадии запрета зарядки, и SOC начала работы в последующем бесшумном режиме может стать ниже.
[0043] То есть, если «порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки» установлен так же, как и «нормальный порог ограничения выработки энергии», это увеличивает вероятность того, что двигатель 1 приводится в действие в соответствии с требованием на прогрев каталитического нейтрализатора, когда транспортное средство работает в бесшумном режиме, или вызывает снижение SOC, и, таким образом, вероятно, что требование водителя вынудить транспортное средство бесшумно работать не может быть удовлетворено.
[0044] Соответственно, «порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки» в настоящем варианте осуществления установлен как значение ниже, чем вышеописанный «нормальный порог ограничения выработки энергии». Таким образом, буфер для рекуперативной электрической энергии может быть установлен в верхнем пределе (90% в этом примере), установленном с точки зрения защиты аккумулятора, что позволяет предотвратить переход состояния аккумулятора 4 в стадию запрета зарядки, пока транспортное средство находится в режиме зарядки. Кроме того, буфер для рекуперативной электрической энергии устанавливается в пределах диапазона SOC, достигнутого, когда транспортное средство находится в режиме зарядки, и, следовательно, можно избежать прокрутки двигателя в обеспечения замедления, происходящего, когда транспортное средство находится в последующем бесшумном режиме.
[0045] Следует отметить, что величина рекуперативной электрической энергии изменяется в соответствыии со скоростью транспортного средства, и, следовательно, размер буфера для рекуперативной электрической энергии может быть увеличен или уменьшен в соответствии со скоростью транспортного средства. В частности, количество рекуперативной электрической энергии имеет тенденцию увеличиваться с увеличением скорости транспортного средства, и, таким образом, «порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки» устанавливается как более низкое значение, когда скорость транспортного средства становится выше.
[0046] Кроме того, двигатель 1 в настоящем варианте осуществления выполнен с возможностью выбора более эффективной рабочей точки в соответствии с SOC и т.д. аккумулятора 4. Поэтому, например, во время прогрева каталитического нейтрализатора предпочтительно управлять двигателем 1 так, чтобы он работал в рабочей точке, более подходящей для прогрева каталитического нейтрализатора. То есть «порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки» в настоящем варианте осуществления установлен как значение ниже, чем «нормальный порог ограничения выработки энергии», и, таким образом, прогрев каталитического нейтрализатора посредством двигателя 1 может выполняться в более эффективной рабочей точке. Это позволяет двигателю 1 вырабатывать электрическую энергию в рабочей точке, подходящей для повышения температуры каталитического нейтрализатора, и, таким образом, можно уменьшать частоту прогрева каталитического нейтрализатора. Однако 75%, которые являются значением порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки, приведенного здесь, являются примером и могут быть соответствующим образом отрегулированы в соответствии с характеристиками двигателя 1, аккумулятора 4 и т.д.
[0047] Вернемся к фиг. 2B и продолжим объяснение. После того, как выработка электрической энергии посредством двигателя 1 была ограничена в момент времени t2, SOC аккумулятора 4 постепенно уменьшается, например, посредством приведения в действие приводного электродвигателя 6. Затем, когда SOC упало ниже «порога начала выработки энергии в режиме зарядки», контроллер 10 транспортного средства начинает выработку электрической энергии посредством двигателя 1. «Порог начала выработки энергии в режиме зарядки» представляет собой значение, которое определяет нижний предел диапазона SOC в режиме зарядки, и устанавливается как значение, превышающее «нормальный порог начала выработки энергии». «Порогов начала выработки энергии в режиме зарядки» в настоящем варианте осуществления составляет 70% в качестве примера. Следует отметить, что «порог начала выработки энергии в режиме зарядки» можно сказать, является значением, которое определяет максимальную погрешность вследствие гистерезиса по отношению к «порогу ограничения выработки энергии в режиме зарядки».
[0048] Таким образом, в режиме зарядки в настоящем варианте осуществления, как только SOC аккумулятора 4 превысит «порог начала выработки энергии в режиме зарядки», контроллер 10 транспортного средства управляет выработкой электрической энергии посредством двигателя 1, так что SOC не опускается ниже «порога начала выработки энергии в режиме зарядки». Таким образом, в то время как режим зарядки является выбранным режимом, SOC аккумулятора 4 может поддерживаться на высоком уровне (здесь 70% или более), и, следовательно, пройденное расстояние в бесшумном режиме, выбранном впоследствии, может быть улучшено независимо от времени выбора режима зарядки (даже если это преждевременно).
[0049] Описанное выше управление SOC в режиме зарядки описано со ссылкой на фиг. 3.
[0050] Фиг. 3 - временная диаграмма, показывающая характер изменения SOC в режиме зарядки. Горизонтальная ось указывает время, а вертикальная ось указывает SOC [%] аккумулятора 4. Сплошная линия на графике представляет SOC аккумулятора 4. Кроме того, t1-t3 на диаграмме соответствуют t1-t3 на фиг. 2B.
[0051] В момент времени t1 контроллер 10 транспортного средства обнаруживает, что режим зарядки выбран посредством переключателя 15 выбора режима, принудительно запускает выработку электрической энергии посредством двигателя 1. В принципе, выработка электрической энергии посредством двигателя 1, запущенная в момент времени t1, продолжается до тех пор, пока SOC не достигнет «порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки» (время t2). Однако, хотя это не показано на диаграмме, даже когда транспортное средство находится в режиме зарядки, в некоторых случаях выработка электрической энергии посредством двигателя 1 может быть в исключительном порядке отключена по запросу, особенно в целях безопасности. Например, в случае, когда требуется создать отрицательное давление для содействия педали тормоза, чтобы создать отрицательное давление во впускном канале двигателя, может быть выполнено управление прокруткой двигателя, при котором электрогенератор 2 приводится в действие от аккумулятора для запуска двигателя 1, даже когда транспортное средство находится в режиме зарядки.
[0052] В момент времени t2 контроллер 10 транспортного средства обнаруживает, что SOC аккумулятора 4 достигло «порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки», и прекращает выработку электрической энергии посредством двигателя 1. После того, как выработка электрической энергии посредством двигателя 1 была остановлена, электрическая энергия аккумулятора 4 потребляется, например, посредством запуска приводного электродвигателя 6 и работы вспомогательного оборудования (не показано), и SOC постепенно уменьшается.
[0053] В момент времени t3 контроллер 10 транспортного средства обнаруживает, что SOC аккумулятора 4 упало ниже «порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки», и начинает выработку электрической энергии посредством двигателя 1. В принципе, выработка электрической энергии посредством двигателя 1, запущенная в момент t3, продолжается до тех пор, пока SOC не достигнет «порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки» (время t4).
[0054] В момент времени t4, как и в момент времени t2, обнаруживается, что SOC аккумулятора 4 достигло «порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки», и запрещается выработка электрической энергии посредством двигателя 1. Кроме того, в момент времени t5, как и в момент времени t3, начинается выработка электрической энергии посредством двигателя 1. Затем, начиная с момента времени t5 и далее, пока режим зарядки является выбранным режимом, как в моменты времени от t2 до t5, SOC аккумулятора 4 управляется так, чтобы поддерживаться в пределах диапазона SOC.
[0055] Таким образом, в режиме зарядки в настоящем варианте осуществления контроллер 10 транспортного средства запускает выработку электрической энергии посредством двигателя 1 в соответствии с режимом работы для выбора режима зарядки, тем самым принудительно увеличивая SOC аккумулятора 4, пока он не достигнет «порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки». Затем, после того как SOC аккумулятора 4 достигнет «порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки», выработка электрической энергии посредством двигателя 1 управляется так, что SOC аккумулятора 4 попадает в диапазон SOC, определяемый посредством «порога ограничения выработки энергии в режиме зарядки» и «порога начала выработки энергии в режиме зарядки».
[0056] Таким образом, SOC, когда транспортное средство находится в режиме зарядки, может поддерживаться на высоком уровне (здесь 70% или более), и, следовательно, пройденное расстояние транспортного средства при движении в последующем бесшумном режиме может быть улучшено независимо от времени выбора режима зарядки.
[0057] Кроме того, посредством ограничения SOC, когда транспортное средство находится в режиме зарядки, значением, равным или меньшим, чем «порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки», установленным как значение ниже, чем «верхний предел ограничения зарядки», буфер для рекуперативной электрической энергии может быть зарезервирован; следовательно, можно предотвратить запрет выработки энергии в течение данного периода времени из-за зарядки рекуперативной электрической энергии в аккумулятор 4, одновременно увеличивая величину заряда аккумулятора 4 в соответствии с требованием водителя на зарядку аккумулятора. В результате можно уменьшить вероятность того, что двигатель 1 необходимо привести в действие в соответствии с требованием прогрева каталитического нейтрализатора, когда транспортное средство начинает работать в бесшумном режиме после выключения режима зарядки.
[0058] Кроме того, в настоящем варианте осуществления верхний предел диапазона SOC аккумулятора 4 устанавливается с учетом эффективной рабочей точки двигателя 1; следовательно, даже в случае, когда двигатель 1 приводится в действие согласно, например, потребности в прогреве каталитического нейтрализатора после режима зарядки, двигатель 1 может приводиться в действие в предварительно определенной более эффективной рабочей точке.
[0059] Как описано выше, устройство для управления гибридным транспортным средством согласно варианту осуществления представляет собой устройство для управления гибридным транспортным средством, включающим в себя электрогенератор 2, выполненный с возможностью зарядки аккумулятора 4 с использованием энергии двигателя 1 и снабжения приводного электродвигателя 6 как источника привода электрической энергией привода от аккумулятора 4. Это устройство для управления гибридным транспортным средством включает в себя: переключатель выбора рабочего режима (переключатель 15 выбора режима), посредством которого можно выбирать нормальный режим или режим зарядки; блок обнаружения величины заряда аккумулятора (контроллер 10 транспортного средства), который обнаруживает или оценивает величину заряда (SOC) аккумулятора 4; и блок управления выработкой электрической энергии (контроллер 10 транспортного средства), который управляет выработкой электрической энергии посредством двигателя 1 в соответствии с рабочим состоянием. Когда выбран нормальный режим, блок управления выработкой электрической энергии (контроллер 10 транспортного средства) реализует выработку электрической энергии посредством двигателя для зарядки аккумулятора 4 в соответствии с рабочим состоянием в пределах предварительно установленного диапазона величины заряда, который позволяет заряжать аккумулятор 4. Кроме того, когда выбран режим зарядки, блок управления выработкой электрической энергии реализует выработку электрической энергии посредством двигателя 1 даже в рабочем состоянии, когда выработка энергии посредством двигателя не осуществляется в нормальном режиме, и устанавливает верхний предел диапазона величины заряда в режиме зарядки (порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки) ниже верхнего предела диапазона величины заряда в нормальном режиме (нормальный порог ограничения выработки энергии).
[0060] Это позволяет ограничить SOC в режиме зарядки значением, равным или меньшим, чем верхний предел (порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки), установленный как значение ниже верхнего предела ограничения зарядки (верхнего предела диапазона SOC в нормальном режиме), и, следовательно, можно избежать погружения состояния аккумулятора 4 в стадию запрета зарядки и ограничения выработки энергии при одновременном увеличении величины заряда аккумулятора 4 в соответствии с требованием водителя на зарядку аккумулятора. В результате, в то время как транспортное средство движется в бесшумном режиме, предотвращается необходимость приводить в движение двигатель, и предотвращается возникновение прокрутки двигателя для обеспечения замедления; следовательно, можно уменьшить возможность создания ситуации, в которой требование водителя вынудить транспортное средство двигаться бесшумно не может быть удовлетворено, несмотря на заранее увеличенная величина заряда аккумулятора на основании намерения водителя.
[0061] Кроме того, согласно устройству для управления гибридным транспортным средством согласно варианту осуществления, в случае, когда величина заряда аккумулятора 4 заряжается до величины, равной или превышающей верхний предел в пределах диапазона величины заряда в нормальном режиме блок управления выработкой электрической энергии (контроллер 10 транспортного средства) запрещает зарядку аккумулятора 4 в течение предварительно определенного времени (стадия запрета зарядки). Это позволяет предотвратить износ и т.п. аккумулятора 4 из-за перезарядки.
[0062] Кроме того, в соответствии с устройством для управления гибридным транспортным средством, когда вырабатывается рекуперативная электрическая энергия приводного электродвигателя 6, блок управления выработкой электрической энергии (контроллер 10 транспортного средства) предписываем электрогенератору 2 выполнять прокрутку двигателя 1 с использованием рекуперативной электрической энергии. Это позволяет предотвратить, например, превышение величиной заряда аккумулятора 4 верхнего предела в пределах диапазона величины заряда за счет рекуперативной электрической энергии, вырабатываемой в соответствии с рабочим состоянием.
[0063] Кроме того, устройство для управления гибридным транспортным средством в соответствии с вариантом осуществления устанавливает нижний предел (порог начала выработки энергии в режиме зарядки) диапазона величины заряда в режиме зарядки (диапазон величины заряда), когда транспортное средство находится в режиме зарядки, так, чтобы он был выше нижнего предела (нормального порога начала выработки энергии) диапазона величины заряда в нормальном режиме. Это позволяет поддерживать SOC в режиме зарядки на более высоком уровне, чем в нормальном режиме. В результате, например, в случае, когда бесшумный режим выбирается после режима зарядки, можно улучшить пройденное расстояние в бесшумном режиме.
[0064] Кроме того, устройство для управления гибридным транспортным средством в соответствии с вариантом осуществления устанавливает верхний предел (порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки) диапазона величины заряда в режиме зарядки, ниже, когда скорость транспортного средства становится выше. Это позволяет добиться более правильного управления SOC с учетом количества рекуперативной электрической энергии, которая изменяется в соответствии со скоростью транспортного средства.
[0065] 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 индикатором или объектом, которым нужно управлять в управлении выработкой энергии, не ограничивается тем, что описано выше.
[0066] Например, фигура каждого порогового значения, представленного в вышеприведенном описании, является просто примером и не ограничивается представленным числовым значением. Каждое числовое значение, приведенное в качестве примера, может быть соответствующим образом скорректировано при условии, что оно соответствует своему соответствующему условию, описанному в описании, например, такому как условие, что порог ограничения выработки энергии в режиме зарядки установлен ниже, чем нормальный порог ограничения выработки энергии.
1. Способ для управления зарядом гибридного транспортного средства, включающего в себя аккумулятор, заряженный электрической энергией, вырабатываемой генератором, приводимым в действие посредством двигателя, и электродвигатель в качестве источника привода, причем транспортное средство имеет несколько рабочих режимов, которые могут быть выбраны посредством режима работы, и причем рабочие режимы включают в себя
нормальный режим, выполненный с возможностью выполнения зарядки аккумулятора в соответствии с рабочим состоянием, и
режим зарядки, выполненный с возможностью выполнения выработки электрической энергии посредством двигателя в соответствии с режимом работы,
причем способ содержит этапы, на которых:
устанавливают диапазон величины заряда, который позволяет заряжать аккумулятор на основе выработанной электрической энергии; и
устанавливают верхний предел диапазона величины заряда в режиме зарядки так, чтобы он был ниже, чем верхний предел диапазона величины заряда в нормальном режиме.
2. Способ для управления зарядом гибридного транспортного средства по п. 1, дополнительно содержащий этап установки нижнего предела диапазона величины заряда в режиме зарядки так, чтобы он был выше, чем нижний предел диапазона величины заряда в нормальном режиме.
3. Способ для управления зарядом гибридного транспортного средства по п. 1 или 2, в котором верхний предел диапазона величины заряда в режиме зарядки устанавливают ниже, когда скорость транспортного средства становится выше.
4. Устройство для управления зарядом гибридного транспортного средства, включающего в себя электрогенератор, приводимый в действие посредством двигателя и выполненный с возможностью зарядки аккумулятора, и электродвигатель в качестве источника привода, на который подается электрическая энергия от аккумулятора, причем устройство содержит:
переключатель выбора рабочего режима, посредством которого можно выбрать нормальный режим или режим зарядки;
блок обнаружения величины заряда аккумулятора, который обнаруживает или оценивает величину заряда аккумулятора; и
блок управления выработкой электрической энергии, который управляет выработкой электрической энергии посредством генератора в соответствии с рабочим состоянием транспортного средства,
при этом блок управления выработкой электрической энергии реализует,
когда выбран нормальный режим, выработку электрической энергии посредством генератора для зарядки аккумулятора в соответствии с рабочим состоянием в пределах предварительно установленного диапазона величины заряда, который позволяет заряжать аккумулятор, и
когда выбран режим зарядки, выработку электрической энергии посредством генератора даже в рабочем состоянии, когда выработка энергии посредством двигателя не осуществляется в нормальном режиме, и устанавливает верхний предел диапазона величины заряда в режиме зарядки ниже верхнего предела диапазона величины заряда в нормальном режиме.
5. Устройство для управления зарядом гибридного транспортного средства по п. 4, в котором в случае, когда аккумулятор заряжен до величины, равной или превышающей верхний предел в диапазоне величины заряда в нормальном режиме, блок управления выработкой электрической энергии запрещает зарядку аккумулятора в течение предварительно определенного времени.
6. Устройство для управления зарядом гибридного транспортного средства по п. 5, в котором, когда вырабатывается рекуперативная электрическая энергия электродвигателя, блок управления выработкой электрической энергии предписывает электрогенератору выполнять прокрутку двигателя с использованием рекуперативной электрической энергии.
7. Устройство для управления зарядом гибридного транспортного средства по любому из пп. 4-6, в котором блок управления выработкой электрической энергии устанавливает нижний предел диапазона величины заряда в режиме зарядки так, чтобы он был выше, чем нижний предел диапазона величины заряда в нормальном режиме.
8. Устройство для управления зарядом гибридного транспортного средства по любому из пп. 4-7, в котором блок управления выработкой электрической энергии устанавливает верхний предел диапазона величины заряда в режиме зарядки так, чтобы он был ниже, когда скорость транспортного средства становится выше.
