СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2019 года по МПК B60L1/00 B60L1/12 B60L11/18 B60W10/06 B60W20/00 H02J7/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к умеренно гибридным электрическим транспортным средствам, имеющим двойную систему электроснабжения, в частности, к способу управления двойной системой электроснабжения с целью сокращения расхода топлива двигателем транспортного средства

Уровень техники

Из патентной публикации W02013/067292 от 10.05.2013 известно гибридное электрическое транспортное средство, имеющее двойную систему аккумулирования энергии, включающую в себя высоковольтную систему электроснабжения и низковольтную систему электроснабжения, которые могут быть избирательно подключены при помощи преобразователя постоянного тока.

Несмотря на то, что гибридное транспортное средство, описанное в публикации W02013/067292, имеет меньший расход топлива по сравнению с транспортным средством, имеющим одиночную систему электроснабжения, благодаря способности применять две системы электроснабжения для получения энергии без повышенного расхода топлива при передаче энергии от высоковольтной системы в низковольтную систему, а также, применяя полученную таким образом энергию, способствовать более эффективной работе двигателя, изобретатели понимают, что дальнейшие результаты в отношении экономии топлива могут быть достигнуты без значительных дополнительных затрат путем изменения способа работы системы.

Целью настоящего изобретения является создание умеренно гибридного электрического транспортного средства с уменьшенным расходом топлива путем оптимизации аккумулирования энергии и эффективности использования двух систем электроснабжения.

Раскрытие изобретения

В соответствии с настоящим изобретением представлен способ управления гибридной силовой установкой транспортного средства, имеющего двигатель и избирательно подключаемые при помощи преобразователя постоянного тока в постоянный высоковольтную и низковольтную системы электроснабжения, причем способ содержит этапы, на которых определяют, целесообразно ли выполнить автоматическую остановку двигателя для уменьшения расхода топлива, и если целесообразно осуществлять остановку двигателя, останавливают двигатель и используют низковольтную аккумуляторную батарею, формирующую часть низковольтной системы электроснабжения, для подачи питания на одну или несколько низковольтных нагрузок, формирующих часть низковольтной системы электроснабжения, во время автоматической остановки двигателя вне зависимости от состояния заряда высоковольтной аккумуляторной батареи, формирующей часть высоковольтной системы электроснабжения.

Способ также может включать в себя этап, на котором при падении состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного минимально допустимого предела, пока двигатель остановлен, подключают высоковольтную систему электроснабжения к низковольтной системе электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный и применяют высоковольтную аккумуляторную батарею для питания низковольтных электрических нагрузок.

Способ также может включать в себя этап, на котором при падении состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного минимально допустимого предела, пока двигатель остановлен, а состояние заряда высоковольтной аккумуляторной батареи ниже заранее заданного предела, подключают высоковольтную систему электроснабжения к низковольтной системе электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный, повторно запускают двигатель и применяют приводимый двигателем высоковольтный встроенный электрический стартер-генератор, формирующий часть высоковольтной системы электроснабжения, для питания низковольтных электрических нагрузок.

Способ также может включать в себя этап, на котором во время автоматической остановки двигателя отключают преобразователь постоянного тока в постоянный таким образом, чтобы изолировать высоковольтную аккумуляторную батарею от низковольтной системы электроснабжения.

Способ также может включать в себя этап, на котором используют преобразователь постоянного тока в постоянный для передачи энергии от высоковольтной аккумуляторной батареи к низковольтной аккумуляторной батарее после окончания автоматической остановки двигателя для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи.

Высоковольтная система также может включать в себя подключенный к двигателю с возможностью передачи приводного усилия встроенный стартер-генератор с ременным приводом, а способ дополнительно содержит этап, на котором применяют встроенный стартер-генератор с ременным приводом в качестве электродвигателя для помощи двигателю с целью уменьшения его расхода топлива двигателя.

Высоковольтная система также может включать в себя подключенный к двигателю с возможностью передачи приводного усилия встроенный стартер-генератор с ременным приводом, а способ дополнительно содержит этап, на котором применяют встроенный стартер-генератор с ременным приводом в качестве высоковольтного электрогенератора для подзарядки высоковольтной аккумуляторной батареи, когда возможна рекуперация энергии от двигателя без повышенного расхода топлива.

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения представлено транспортное средство, которое содержит двигатель, подключенный с возможностью передачи приводного усилия к встроенному стартеру-генератору, формирующему часть высоковольтной системы электроснабжения, которая также включает в себя высоковольтную аккумуляторную батарею, низковольтную систему электроснабжения, включающую в себя низковольтную аккумуляторную батарею и по меньшей мере одну низковольтную нагрузку, преобразователь постоянного тока в постоянный для избирательного подключения высоковольтной системы к низковольтной системе и электронный контроллер для управления работой двигателя, высоковольтной и низковольтной систем электроснабжения и преобразователя постоянного тока в постоянный, причем электронный контроллер выполнен с возможностью изолировать высоковольтную систему электроснабжения от низковольтной системы электроснабжения, когда двигатель автоматически остановлен для экономии топлива, и использовать низковольтную аккумуляторную батарею для питания по меньшей мере одной низковольтной нагрузки вне зависимости от состояния заряда высоковольтной аккумуляторной батареи.

Электронный контроллер также может быть выполнен с возможностью использовать преобразователь постоянного тока в постоянный для подключения высоковольтной системы к низковольтной системе и применять высоковольтную аккумуляторную батарею для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи, когда двигатель повторно запущен после окончания автоматической остановки двигателя.

Электронный контроллер может быть выполнен с возможностью использовать встроенный стартер генератор в качестве электродвигателя с целью помощи двигателю для уменьшения его расхода топлива.

Электронный контроллер может быть выполнен с возможностью использовать встроенный стартер генератор в качестве генератора для подзарядки высоковольтной аккумуляторной батареи, когда возможна рекуперация энергии от двигателя без повышенного расхода топлива.

Электронный контроллер может быть выполнен с возможностью подключать высоковольтную систему электроснабжения к низковольтной системе электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный и использовать высоковольтную аккумуляторную батарею для питания электрических нагрузок при падении состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного минимально допустимого предела, пока двигатель остановлен.

Электронный контроллер может быть выполнен с возможностью подключать высоковольтную систему электроснабжения к низковольтной системе электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный, повторно запускать двигатель и использовать встроенный стартер-генератор для питания низковольтных электрических нагрузок при падении состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного минимально допустимого предела, когда двигатель остановлен, а состояние заряда высоковольтной аккумуляторной батареи ниже заранее заданного предела.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлена высокоуровневая блок-схема для способа управления умеренно гибридным электрическим транспортным средством в соответствии с первым аспектом данного изобретения.

На Фиг. 2 представлена схема компонентов умеренно гибридного электрического транспортного средства, имеющего двойную систему электроснабжения в соответствии со вторым аспектом изобретения.

Осуществление изобретения

На Фиг, 2 представлена схема компонентов умеренно гибридного транспортного средства 5, имеющего двигатель 10 внутреннего сгорания, подключенный с возможностью передачи приводного усилия к высоковольтному встроенному электродвигателю-генератору 11 (BISG), входящему в состав высоковольтной системы электроснабжения. BISG 11 может работать в двух режимах: в первом режиме он приводится двигателем 10 для генерирования электрической энергии, которая может быть накоплена в высоковольтной аккумуляторной батарее 13, входящей в состав высоковольтной системы электроснабжения, которая также содержит систему 12 управления высоковольтной аккумуляторной батареей (HVBMS).

Умеренно гибридное электрическое транспортное средство включает в себя электродвигатель/генератор (стартер-генератор), подключенный с возможностью передачи приводного усилия к двигателю транспортного средства и имеющие следующие функции:

а/ помощь двигателю транспортного средства за счет создания механического вращающего момента с помощью электрической энергии, накопленной в высоковольтной аккумуляторной батарее;

b/ отбор энергии транспортного средства без повышенного расхода топлива;

с/ накапливание отобранной энергии в виде электричества в высоковольтной аккумуляторной батарее;

d/ выполнение пуска двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, и

е/ обеспечение электрической энергией пользователей транспортного средства.

Данные транспортные средства в некоторых случаях также называют микрогибридными электрическими транспортными средствами. В данных транспортных средствах электродвигатель не применяют отдельно для привода транспортного средства, его используют исключительно в качестве вспомогательного устройства для двигателя транспортного средства с целью уменьшения мгновенного расхода топлива в двигателе.

Высоковольтная система электроснабжения с помощью преобразователя 14 постоянного тока функционально соединена с низковольтной системой электроснабжения, включающей в себя низковольтную аккумуляторную батарею 16, которая также имеет систему 15 управления низковольтной аккумуляторной батареей (LVBMS).

Низковольтная система электроснабжения также включает в себя несколько низковольтных нагрузок, которые представляют собой большинство электрических устройств, устанавливаемых на автомобильное транспортное средство 5.

В данном случае низковольтная система электроснабжения работает при номинальном напряжении, равном 12 В, а высоковольтная система электроснабжения работает при номинальном напряжении, равном 48 В, однако данное изобретение не ограничено применением данных значений напряжения.

Электронный контроллер 20 функционально соединен с преобразователем 14 постоянного тока и системами управления высоковольтной и низковольтной батареями (HVBMS 12 и LVBMS 15). В данном случае электронный контроллер 20 выполнен в виде одиночного блока управления, однако следует понимать, что он может быть представлен несколькими соединенными друг с другом электронными блоками или процессорами.

В данном случае электронный контроллер 20 представляет собой контроллер пуска-останова двигателя для автомобильного транспортного средства 5 и соединен с различными входами 21, используемыми для определения момента для автоматической остановки двигателя 10 с целью экономии топлива. Остановка в данном описании изобретения названа «экономичной остановкой» ("E-stop"), поскольку ее функцией является повышение экономичности двигателя 10. Как известно из уровня техники, для инициирования экономичной остановки могут быть использованы различные пусковые сигналы, основанные на выполнении различных действий водителем, и дополнительные пусковые сигналы, основанные на действиях водителя, могут быть использованы для инициирования автоматического повторного пуска после экономичной остановки. В соответствии с настоящим изобретением может быть использовано любое соответствующее сочетание сигналов остановки и пуска. Автоматическая остановка двигателя или экономичная остановка представляет собой временную остановку двигателя 10, выполняемую электронным контроллером 20 с целью экономии топлива и сокращения вредных выхлопов в зависимости от одного или нескольких условий, возникающих в результате действий водителя.

Во время нормальной работы двигателя 10 электронный контроллер 20 на основании данных рабочего состояния двигателя 10 и степени заряженности (SOC) высоковольтной аккумуляторной батареи 13 управляет BISG 11, который работает либо как генератор для заряда высоковольтной аккумуляторной батареи 13, либо как электродвигатель, который помогает двигателю уменьшением расхода топлива двигателя 10. Предпочтительно, чтобы BISG 11 работал в качестве генератора без повышенного расхода топлива, когда возможно восстановление или рекуперация кинетической энергии от транспортного средства 5.

Во время нормальной работы электрическая энергия может быть также передана из высоковольтной системы электроснабжения с помощью преобразователя 14 постоянного тока для подзарядки или поддержания состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи 16 на заранее заданном высоком уровне, например, более 85% от полного заряда.

Если входные сигналы 21 указывают на то, что экономичная остановка предпочтительна, то электронный контроллер 20 отключает двигатель 10 и отсоединяет низковольтную систему электроснабжения от высоковольтной системы электроснабжения путем переключения, отключающего преобразователь 14 постоянного тока.

Следовательно, во время экономичной остановки все потребности низковольтных нагрузок 17 в электроэнергии могут быть удовлетворены низковольтной аккумуляторной батареей 16 вне зависимости от степени заряженности высоковольтной аккумуляторной батареи 13, которая отсоединена от низковольтной аккумуляторной батареи 16.

Однако данная схема не может быть применена в двух случаях: если степень заряженности низковольтной аккумуляторной батареи 16 падает ниже заранее заданного нижнего предела и если степень заряженности обеих аккумуляторных батарей ниже заранее заданных нижних пределов.

При падении степени заряженности низковольтной аккумуляторной батареи падает до заранее заданного минимально допустимого предела, когда двигатель отключен, высоковольтная система электроснабжения может быть соединена с низковольтной системой электроснабжения посредством преобразователя 14 постоянного тока, а высоковольтная аккумуляторная батарея 13 может быть использована для питания низковольтных электрических нагрузок 17 во избежание повреждения низковольтной аккумуляторной батареи 16.

При падении степени заряженности низковольтной аккумуляторной батареи падает до заранее заданного минимально допустимого предела, когда двигатель отключен, а уровень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи не превышает заранее заданного предела, высоковольтная система электроснабжения может быть соединена с низковольтной системой электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока, двигатель может быть запущен повторно, при этом BISG 11 может быть использован для питания низковольтных электрических нагрузок 17. Это происходит в связи с тем, что электроэнергия в аккумуляторных батареях 13,16 отсутствует, а питание на низковольтные нагрузки должно подаваться непрерывно.

Если входные сигналы 21, получаемые электронным контроллером 20, указывают на необходимость повторного пуска, электронный контроллер 20 передает сигнал об этом на HVBMS 12 и посылает команду о подаче электропитания из высоковольтной аккумуляторной батареи 13 на BISG 11, чтобы запустить двигатель 10 повторно.

После выполнения повторного запуска двигателя 10 предпочтительно, чтобы HVBMS 13 перевела BISG 11 в нейтральный рабочий режим с тем, чтобы свести к минимуму нагрузку на двигатель 10. После этого электронный контроллер 14 задействует преобразователь 14 постоянного тока для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи 15 с помощью высоковольтной аккумуляторной батареи 13 для того, чтобы дополнительно разрядить высоковольтную аккумуляторную батареи 13. Подзарядка низковольтной аккумуляторной батареи 16 будет продолжаться до достижения полного заряда низковольтной аккумуляторной батареи 16, или пока степень заряженности высоковольтной аккумуляторной батареи 13 не достигнет заранее заданного уровня полного разряда, например, 15% от полного заряда.

В редких случаях, если высоковольтная аккумуляторная батарея 13 достигает уровня полного разряда, а низковольтная аккумуляторная батарея 16 заряжена не полностью, BISG 11 может быть использован для завершения заряда низковольтной аккумуляторной батареи 16. Тем не менее, в большинстве случаев низковольтная аккумуляторная батарея 16 может быть подзаряжена с помощью только высоковольтной аккумуляторной батареи 13, и во всех случаях высоковольтная аккумуляторная батарея 13 будет разряжена до заранее заданного допустимого нижнего уровня заряда до того, как BISG 11 будет использован для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи 16. Это обеспечивает максимальную емкость высоковольтной аккумуляторной батареи 13 и практически полный заряд низковольтной аккумуляторной батареи 16 и ее готовность к следующему экономичному останову.

Это позволяет по мере возможности избежать использования двигателя и топлива для привода BISG 11, вместо этого двигатель приводит BISG 11 для подзарядки высоковольтной аккумуляторной батареи 13, когда возможна рекуперация энергии от транспортного средства 5.

Одним из преимуществ данного изобретения является отсутствие необходимости в резервировании энергии в высоковольтной аккумуляторной батарее 13 для питания низковольтных нагрузок 17 во время экономичной остановки, поскольку электрическая энергия может быть подана от низковольтной аккумуляторной батареи 16. Следовательно, в высоковольтной аккумуляторной батарее 13 может быть накоплено большее количество рекуперированной энергии автомобильного транспортного средства 5, и BISG 11 может иметь потенциально больше энергии для обеспечения более экономичной работы двигателя 10.

Кроме того, поскольку электрическая энергия может быть подана на низковольтные нагрузки 17 непосредственно от низковольтной аккумуляторной батареи 16, коэффициент передачи преобразователя 14 постоянного тока (КПД) может не учитываться. Другими словами, КПД системы может быть выше, чем в случае, когда для питания нагрузок во время экономичной остановки применяют высоковольтную аккумуляторную батарею 13, и КПД преобразователя 14 постоянного тока имеет существенное значение. Следовательно, количество энергии, которое должно находиться в низковольтной аккумуляторной батарее 16 для питания низковольтных нагрузок 17, меньше, чем количество энергии, которое было бы необходимо в случае применения высоковольтной аккумуляторной батареи 13 для питания низковольтных нагрузок. Кроме того, поскольку подача питания осуществляется для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи, а не для питания низковольтных нагрузок 17, скорость передачи энергии из высоковольтной системы электроснабжения в низковольтную систему электроснабжения может быть задана электронным контроллером таким образом, чтобы максимально увеличить КПД преобразователя 14 постоянного тока и BISG 11 в случае его использования.

На основании статистических данных длительность остановки 90-ой процентили составляет 33 секунды, и среднее значение потребляемого тока, используемого для питания низковольтных нагрузок автомобилей класса C/D, равно 40-50 А при напряжении 12 В. Следовательно, допустим, что расход тока при напряжении 12,5 В равен 45А, то для питания низковольтных нагрузок 17 низковольтной аккумуляторной батареи 16 потребуется 18,562 кДж. Допустим, что низковольтная аккумуляторная батарея 16 представляет собой аккумуляторную батарею 60А-ч, 12В при номинальном напряжении 12,5 В, то энергия экономичной остановки, эквивалентная степени заряженности низковольтной аккумуляторной батареи, равна:

18,562кДж/(60х3600х12,5) = (18,562x100)/2700 = 0,6875% от степени заряженности.

Допустим, что при использовании высоковольтной аккумуляторной батареи 13 90% КПД преобразователя 14 постоянного тока потребует наличия энергии экономичной остановки, равной 18,562/0,9 = 20,625 кДж. Следует понимать, что это то, минимальное количество энергии, которое высоковольтная аккумуляторная батарея 13 должна передать для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи 16 после повторного пуска двигателя 10. При недостаточном количестве энергии в высоковольтной аккумуляторной батарее 13 BISG 11 может быть использован для завершения зарядки низковольтной аккумуляторной батареи.

Допустим, что высоковольтная аккумуляторная батарея 13 представляет собой аккумуляторную батарею 48 В, изготовленную из тринадцати литий-ионных ячеек с емкостью 5 А-ч при номинальном напряжении 3,8 В, которые являются литий-ионными ячейками, известными из уровня техники, то энергия экономичной остановки, эквивалентная степени заряженности высоковольтной аккумуляторной батареи, равна:

20,626 кДж/(65х3600х3,8) = (20,625х100)/889,2 = 2,32% от степени заряженности

Следовательно, энергия от высоковольтной аккумуляторной батареи 13, требуемая для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи 16, составляет 2,32% от степени заряженности высоковольтной аккумуляторной батареи 13, и общая возможная экономия для транспортного средства составляет данное значение, умноженное на два, а именно 4,64% от степени заряженности, поскольку нет необходимости в резервировании 2,32% от степени заряженности в высоковольтной аккумуляторной батарее 13 для питания низковольтных нагрузок 17 во время экономичной остановки. Другими словами, при использовании высоковольтной аккумуляторной батареи 13 для питания низковольтных нагрузок 17 во время экономичной остановки минимальная используемая степень заряженности будет равна 22,3%, исходя из того, что 20% - это минимально допустимая степень заряженности.

Следовательно, благодаря способу, предложенному в настоящем изобретении, дополнительная энергия, эквивалентная 4,64% от степени заряженности высоковольтной аккумуляторной батареи 13, может быть доступна для рекуперации и накопления кинетической энергии, и данная дополнительная энергия может быть возвращена в транспортное средство, что позволит дополнительно экономить топливо.

Как сказано выше, одним из преимуществ данного изобретения является возможность выполнения подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи 16 со скоростью, обеспечивающей наибольший КПД электрической системы, а не со скоростью, необходимой для удовлетворения потребностей низковольтных электрических нагрузок.

Например, если потребление тока низковольтными нагрузками составляет 45 А в течение 33 секунд экономичной остановки, то данное значение является током, который должен быть подан преобразователем 14 постоянного тока на его выходную сторону и который обеспечит КПД преобразователя 14 постоянного тока, соответствующий данному выходному току. Однако работа преобразователя 14 постоянного тока может быть не так эффективна при подаче тока силой 45 А, но преобразователь 14 постоянного тока может работать с высоким/максимальным КПД, если выходной ток составляет 90 А. В соответствии с настоящим изобретением электронный контроллер 20 может управлять системой таким образом, чтобы подавать вышеуказанный выходной ток, что позволит высоковольтной аккумуляторной батарее 13 подзаряжать низковольтную аккумуляторную батарею 16 менее чем за 16,5 секунд. Точное время, необходимое для подзарядки, будет зависеть от действительного КПД преобразователя постоянного тока при 90 А, однако поскольку преобразователь постоянного тока в данном случае работает с более высоким КПД, то период времени, необходимый для подзарядки, будет меньше, чем в случае, когда преобразователь постоянного тока работает при 45 А с меньшим КПД. Аналогичным образом, если преобразователь 14 постоянного тока работает с высоким КПД при выходном токе, равном 22,5 А, то электронный контроллер 20 может управлять системой таким образом, чтобы подавать вышеуказанный выходной ток, который необходимо будет подать для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи 16 менее чем за 66 секунд при условии, что КПД в данном случае выше.

Аналогичная ситуация имеет место, когда для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи 16 используют BISG 11, скорость заряда может быть отрегулирована до оптимальной как для BISG 11, так и для преобразователя 14 постоянного тока, что невозможно, когда BISG 11 применяют для питания низковольтных нагрузок, поскольку величина потребления в данном случае задана потребителем в транспортном средстве 5.

Следовательно, благодаря настоящему изобретению, потребности низковольтных нагрузок в электроэнергии отделены от высоковольтной системы электроснабжения и связанных с ней коэффициентов передачи путем использования низковольтной аккумуляторной батареи в тех случаях, когда это возможно, для удовлетворения указанных потребностей, что позволяет преобразователю постоянного тока и BISG работать с оптимальными или близкими к оптимальным КПД,

На Фиг. 1 представлен способ 100 для управления умеренно гибридным транспортным средством, например, транспортным средством 5 с Фиг. 2, которое имеет соединенные между собой высоковольтную и низковольтную системы электроснабжения.

Способ может быть начат на этапе 110 с ручного пуска двигателя, обычно называемого включением зажигания. Двигатель может быть запущен с помощью BISG или традиционным стартером, известным из уровня техники, если таковой установлен в транспортном средстве 5. Далее способ переходит на этап 115, в котором двигатель работает, и на этап 120, в котором происходит проверка наличия условий для экономичной остановки.

Для транспортного средства с автоматической коробкой переключения передач данные условия могут включать в себя отсутствие нажатия педали акселератора и нажатие тормозной педали. Если установлена механическая коробка переключения передач, то такие условия могут быть обычно основаны на положении педали сцепления и на том, выбрана ли передача. В соответствии с неограничивающим примером двумя обычными сочетаниями условий являются следующие: а) педаль сцепления полностью отжата, а передача включена (остановка при включенной передаче), Ь) передача не выбрана, и педаль тормоза нажата (остановка на нейтрали). Следует понимать, что известны различные сочетания условий остановки двигателя и что изобретение не ограничено каким-либо конкретным сочетанием условий для остановки двигателя.

При выполнении заранее заданного сочетания условий способ переходит на этап 130, в противном случае способ может возвращается на этап 115, на котором осуществляется работа двигателя.

На этапе 130 происходит отключение двигателя, а на этапе 135 он остановлен, т.е. находится в режиме экономичной остановки.

Отсоединение высоковольтной системы от низковольтной системы, к которой подключены низковольтные нагрузки, происходит либо во время отключения двигателя, либо после его остановки. Следовательно, как указано на этапе 140, для подачи питания на низковольтные нагрузки во время экономичной остановки предпочтительным является использование только низковольтной аккумуляторной батареи. Как было сказано выше, при падении степени заряженности низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного уровня, в качестве первого варианта высоковольтная аккумуляторная батарея может быть использована для питания низковольтных нагрузок, при этом, если степень заряженности высоковольтной аккумуляторной батареи также слишком низкая, в качестве последней возможности двигатель будет запущен автоматически для того, чтобы поддержать подачу электропитания на низковольтные нагрузки с помощью приводимого от двигателя электрического генератора.

Способ переходит на этап 150, на котором может быть выполнена проверка наличия условий для повторного пуска двигателя. В соответствии с неограничивающим примером для транспортного средства с автоматической коробкой переключения передач данными условиями могут быть отпускание тормозной педали или нажатие на педаль акселератора, а для транспортного средства с механической коробкой переключения передач данными условиями могут быть частичное отпускание педали сцепления при включенной передаче или нажатие педали сцепления и включение передачи, если во время экономичной остановки рычаг переключения коробки передач находится в нейтральном положении. Следует понимать, что известны различные сочетания условий повторного пуска двигателя и что изобретение не ограничено каким-либо конкретным сочетанием условий для повторного пуска двигателя.

При невыполнении вышеуказанных условий способ может вернуться на этап 135, на котором двигатель все еще не работает, а низковольтная аккумуляторная батарея все еще подает питание на низковольтные нагрузки. Данный режим экономичной остановки будет иметь место до выполнения условий для повторного пуска, в момент обнаружения наличия условий для повторного пуска способ переходит на этап 160 для повторного пуска двигателя. Для максимального разряда высоковольтной аккумуляторной батареи обычно используют BISG, подключаемый с возможностью передачи приводного усилия к высоковольтной аккумуляторной батарее и двигателю.

После повторного запуска двигатель работает, как обозначено на этапе 165, а затем на этапе 170 высоковольтная аккумуляторная батарея может быть соединена с низковольтной аккумуляторной батареей с помощью преобразователя постоянного тока для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи от высоковольтной аккумуляторной батареи.

При достижении низковольтной аккумуляторной батареей требуемого уровня заряда, который может составлять некоторый процент степени заряженности от практически 100%, подзарядка от высоковольтной аккумуляторной батареи завершается, при этом высоковольтная аккумуляторная батарея является практически разряженной, что максимально увеличивает шансы на рекуперацию энергии в дальнейшем.

Предпочтительно, чтобы в течение данного периода времени BISG работал в нейтральном режиме так, чтобы он создавал минимальное сопротивление в двигателе и практически не генерировал электрическую энергию. BISG может быть использован для генерирования электрической энергии в данный период времени для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи только в случае, если высоковольтная аккумуляторная батарея не способна подзарядить низковольтную аккумуляторную батарею. Это должно быть выполнено для того, чтобы свести к минимуму использование топлива двигателем для генерирования электроэнергии.

После этапа 170 способ может перейти через этап 180 на этап 115, на котором двигатель работает, после чего этапы могут быть последовательно повторены.

На этапе 180 происходит выключение зажигания. Если выключения зажигания не происходит, то способ может вернуться на этап 115, однако в случае выключения зажигания способ может быть завершен на этапе 190.

Следует понимать, что выключение зажигания может иметь место в другие моменты времени во время выполнения этапов 115-170 и что в каждом случае выключение зажигания приведет к завершению способа.

Как было сказано выше, отсутствие необходимости в резервировании электрической энергии в высоковольтной аккумуляторной батарее для питания низковольтных нагрузок во время экономичной остановки и последующая подзарядка низковольтной аккумуляторной батареи с помощью высоковольтной аккумуляторной батареи до тех пор, пока либо низковольтная аккумуляторная батарея не будет полностью заряжена, либо высоковольтная аккумуляторная батарея не будет полностью разряжена (другими словами, до минимально допустимой степени заряженности), позволяют увеличить экономию топлива двигателем обеспечением большего количества возможной энергии в высоковольтной аккумуляторной батарее для обеспечения помощи двигателю и большей емкости высоковольтной аккумуляторной батареи для накопления рекуперированной энергии.

Например, если в конструкции, известной из уровня техники, 2,5% от степени заряженности необходимо зарезервировать для повторного пуска двигателя, 2,32% необходимо зарезервировать для подачи питания на низковольтные нагрузки во время экономичной остановки, минимально допустимая степень заряженности высоковольтной аккумуляторной батареи составляет 20%, а максимальная допустимая степень заряженности составляет 85%, то общая возможная емкость для аккумулирования энергии с целью помощи двигателю равна 85-(20+2,5+2,32)=60,18% от степени заряженности.

Однако способ, предлагаемый в настоящем изобретении, позволяет использовать 62,5% от степени заряженности для помощи двигателю.

Кроме того, поскольку 2,32% от степени заряженности необходимы для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи после повторного пуска, то степень заряженности высоковольтной аккумуляторной батареи будет меньше на данную величину после повторного пуска, что приведет к максимально возможному разряду высоковольтной аккумуляторной батареи.

Следует понимать, что данное изобретение не ограничено системами, работающими с напряжением 48 и 12 В и что данное изобретение может быть осуществлено в системах, в которых значения высокого и низкого напряжения, отличны от указанных значений.

Специалисты в данной области техники должны понимать, что, несмотря на то, что изобретение было описано посредством примера со ссылкой на один или более предпочтительных вариантов осуществления изобретения, оно не ограничивается ими, и что возможно осуществление одного или более изменений без отступления от сущности изобретения.

Изобретение относится к транспортным средствам. Способ управления гибридной силовой установкой транспортного средства, имеющего двигатель и избирательно подключаемые при помощи преобразователя постоянного тока в постоянный высоковольтную и низковольтную системы электроснабжения, содержит этапы, на которых определяют, целесообразно ли выполнить автоматическую остановку двигателя для уменьшения расхода топлива. Если осуществлять остановку двигателя целесообразно, то останавливают двигатель и используют низковольтную аккумуляторную батарею, формирующую часть низковольтной системы электроснабжения, для подачи питания на одну или несколько низковольтных нагрузок во время автоматической остановки двигателя вне зависимости от состояния заряда высоковольтной аккумуляторной батареи, формирующей часть высоковольтной системы электроснабжения. Уменьшается расход топлива. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ управления гибридной силовой установкой транспортного средства, имеющего двигатель и избирательно подключаемые при помощи преобразователя постоянного тока в постоянный высоковольтную и низковольтную системы электроснабжения, причем способ содержит этапы, на которых определяют, целесообразно ли выполнить автоматическую остановку двигателя для уменьшения расхода топлива, и если целесообразно осуществлять остановку двигателя, останавливают двигатель и используют низковольтную аккумуляторную батарею, формирующую часть низковольтной системы электроснабжения, для подачи питания на одну или несколько низковольтных нагрузок, формирующих часть низковольтной системы электроснабжения, во время автоматической остановки двигателя вне зависимости от состояния заряда высоковольтной аккумуляторной батареи, формирующей часть высоковольтной системы электроснабжения.

2. Способ по п. 1, причем способ дополнительно содержит этап, на котором при падении состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного минимально допустимого предела, пока двигатель остановлен, подключают высоковольтную систему электроснабжения к низковольтной системе электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный и применяют высоковольтную аккумуляторную батарею для питания низковольтных электрических нагрузок.

3. Способ по п. 1, причем способ дополнительно содержит этап, на котором при падении состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного минимально допустимого предела, пока двигатель остановлен, а состояние заряда высоковольтной аккумуляторной батареи ниже заранее заданного предела, подключают высоковольтную систему электроснабжения к низковольтной системе электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный, повторно запускают двигатель и применяют приводимый двигателем высоковольтный встроенный электрический стартер-генератор, формирующий часть высоковольтной системы электроснабжения, для питания низковольтных электрических нагрузок.

4. Способ по п. 1, причем способ дополнительно содержит этап, на котором во время автоматической остановки двигателя отключают преобразователь постоянного тока в постоянный таким образом, чтобы изолировать высоковольтную аккумуляторную батарею от низковольтной системы электроснабжения.

5. Способ по п. 1, причем способ дополнительно содержит этап, на котором используют преобразователь постоянного тока в постоянный для передачи энергии от высоковольтной аккумуляторной батареи к низковольтной аккумуляторной батарее после окончания автоматической остановки двигателя для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи.

6. Способ п. 1, причем высоковольтная система дополнительно включает в себя подключенный к двигателю с возможностью передачи приводного усилия встроенный стартер-генератор с ременным приводом, а способ дополнительно содержит этап, на котором применяют встроенный стартер-генератор с ременным приводом в качестве электродвигателя для помощи двигателю с целью уменьшения расхода топлива двигателя.

7. Способ по п. 1, причем высоковольтная система дополнительно включает в себя подключенный к двигателю с возможностью передачи приводного усилия встроенный стартер-генератор с ременным приводом, а способ дополнительно содержит этап, на котором применяют встроенный стартер-генератор с ременным приводом в качестве высоковольтного электрогенератора для подзарядки высоковольтной аккумуляторной батареи, когда возможна рекуперация энергии от двигателя без повышенного расхода топлива.

8. Транспортное средство, которое содержит двигатель, подключенный с возможностью передачи приводного усилия к встроенному стартеру-генератору, формирующему часть высоковольтной системы электроснабжения, которая также включает в себя высоковольтную аккумуляторную батарею, низковольтную систему электроснабжения, включающую в себя низковольтную аккумуляторную батарею и по меньшей мере одну низковольтную нагрузку, преобразователь постоянного тока в постоянный для избирательного подключения высоковольтной системы к низковольтной системе и электронный контроллер для управления работой двигателя, высоковольтной и низковольтной систем электроснабжения и преобразователя постоянного тока в постоянный, причем электронный контроллер выполнен с возможностью изолировать высоковольтную систему электроснабжения от низковольтной системы электроснабжения, когда двигатель автоматически остановлен для экономии топлива, и использовать низковольтную аккумуляторную батарею для питания по меньшей мере одной низковольтной нагрузки вне зависимости от состояния заряда высоковольтной аккумуляторной батареи.

9. Транспортное средство по п. 8, в котором электронный контроллер дополнительно выполнен с возможностью использовать преобразователь постоянного тока в постоянный для подключения высоковольтной системы к низковольтной системе и применять высоковольтную аккумуляторную батарею для подзарядки низковольтной аккумуляторной батареи, когда двигатель повторно запущен после окончания автоматической остановки двигателя.

10. Транспортное средство по п. 8, в котором электронный контроллер выполнен с возможностью использовать встроенный стартер-генератор в качестве электродвигателя с целью помощи двигателю для уменьшения расхода топлива двигателя.

11. Транспортное средство по п. 8, в котором электронный контроллер выполнен с возможностью использовать встроенный стартер-генератор в качестве генератора для подзарядки высоковольтной аккумуляторной батареи, когда возможна рекуперация энергии от двигателя без повышенного расхода топлива.

12. Транспортное средство по п. 8, в котором электронный контроллер выполнен с возможностью подключать высоковольтную систему электроснабжения к низковольтной системе электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный и использовать высоковольтную аккумуляторную батарею для питания электрических нагрузок при падении состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного минимально допустимого предела, пока двигатель остановлен.

13. Транспортное средство по п. 8, в котором электронный контроллер выполнен с возможностью подключать высоковольтную систему электроснабжения к низковольтной системе электроснабжения с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный, повторно запускать двигатель и использовать встроенный стартер-генератор для питания низковольтных электрических нагрузок при падении состояния заряда низковольтной аккумуляторной батареи до заранее заданного минимально допустимого предела, пока двигатель остановлен, а состояние заряда высоковольтной аккумуляторной батареи ниже заранее заданного предела.