BR102016010476B1

BR102016010476B1 - Método, aparelho para controlar recuperação de energia em um veículo híbrido e veículo a motor equipado com tal aparelho

Info

Publication number: BR102016010476B1
Application number: BR102016010476-9A
Authority: BR
Inventors: Detlef Fischer; Stefan Pfau; Matthias Hierlmeier
Original assignee: Man Truck & Bus Ag
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2022-10-04
Also published as: EP3095658A1; US10166969B2; DE102015006454A1; US20160339901A1; BR102016010476A8; RU2016119104A; EP4144604A1; RU2016119104A3; RU2711877C2; CN106167021A; EP3095658B1; BR102016010476A2; CN106167021B

Abstract

MÉTODO, APARELHO PARA CONTROLAR RECUPERAÇÃO DE ENERGIA EM UM VEÍCULO HÍBRIDO E VEÍCULO A MOTOR EQUIPADO COM TAL APARELHO. A invenção relaciona-se a um método para recuperar energia em um veículo híbrido, veículo híbrido o qual compreende um motor de combustão interna e uma máquina elétrica e tem um sistema elétrico a bordo compreendendo um acumulador de energia que pode ser carregado com energia elétrica pela máquina elétrica durante a operação de recuperação. A invenção diz respeito, adicionalmente, a um aparelho para controlar uma operação de recuperação em um veículo híbrido. De acordo com o método, uma potência de recuperação (P_act) para uma operação de recuperação da máquina elétrica é configurada para um primeiro valor (P_max) que permite uma operação de recuperação com uma máxima capacidade do gerador da máquina elétrica, se um nível de energia real (E_act) do acumulador de energia (9) for menor do que ou igual a um valor limite (E_3). Porém, a potência de recuperação (P_act) para uma operação de recuperação é configurada para um segundo valor (P_lim) que é menor docque o primeiro valor (P_max) e permite uma operação de recuperação com uma capacidade reduzida do gerador da máquina (...).

Description

DESCRIÇÃO

[0001] A invenção relaciona-se a um método para recuperar energia em um veículo híbrido, veículo híbrido o qual compreende um motor de combustão interna e uma máquina elétrica, e tem um sistema elétrico a bordo compreendendo um acumulador de energia que pode ser carregado com energia elétrica pela máquina elétrica durante a operação de recuperação. A invenção relaciona-se ainda a um aparelho para controlar uma operação de recuperação em um veículo híbrido.

[0002] Devido à legislação sobre emissão de gases cada vez mais rígida e demandas dos proprietários de veículo para redução de custos de operação, estão sendo feitas demandas cada vez mais altas de veículos motorizados em respeito ao consumo de combustível e emissões de poluente pelos dados veículos motorizados, enquanto que ao mesmo tempo um maior grau de conforto de condução é pretendido. A fim de atingir esse objetivo, é conhecido da prática equipar veículos motorizados com um aparelho de parar/iniciar automático por meio do qual o motor de combustão interna pode ser automaticamente desligado e iniciado, sob condições predeterminadas. Portanto, o motor de combustão interna é automaticamente desligado, por exemplo, quando nenhuma força de condução é requerida, por exemplo enquanto parado em um semáforo. Assim que a força de condução é requerida novamente, por assim dizer quando o semáforo se transforma em “verde” e o motorista opera o pedal de aceleração, o veículo é reiniciado por meio do motor elétrico. Consumo de combustível pelo veículo pode ser reduzido dessa maneira.

[0003] Ademais, é conhecido de a prática equipar veículos motorizados com sistemas de recuperação. Veículos híbridos desse tipo usualmente compreendem, em adição ao motor de combustão interna, uma máquina elétrica que é operada seja no modo motor ou no modo gerador dependendo da situação de condução. No modo motor, a máquina elétrica gera um torque de condução adicional que auxilia o motor de combustão interna, por exemplo em uma fase de aceleração. No modo gerador, porém, a energia cinética que é liberada durante a desaceleração do veículo é convertida em energia elétrica (recuperação). A energia elétrica que é obtida dessa maneira é armazenada em pelo menos um acumulador de energia, tal como um estoque de ultra capacitor por exemplo, e pode ser usada em outras situações de condução, por exemplo para conduzir o veículo ou para fornecer potência a cargas elétricas. O grau de eficiência do veículo pode ser consideravelmente aumentado dessa maneira.

[0004] Uma abordagem convencional em veículos desse tipo é fazer uma tentativa durante a operação de recuperação de exercer uma proporção da desaceleração total desejada a mais alta possível, que o motorista especifique previamente, por exemplo, pela operação do pedal de freio, pelo gerador e portanto recuperação da máxima quantidade de energia. Em veículos desse tipo, uma estratégia de operação comum é realizar recuperação com a máxima potência do gerador durante a operação de recuperação, até que o pelo menos um acumulador de energia para receber energia de recuperação no veículo esteja cheio. Porém, a quantidade de energia elétrica que pode ser gerada pelo gerador é dependente do estado de carga ou da capacidade do acumulador de energia. No caso de um acumulador de energia totalmente carregado, somente pouquíssima energia elétrica ou nenhuma energia elétrica pode ser alimentada ao sistema elétrico a bordo, visto que o acumulador de energia poderia, caso contrário, ser sobrecarregado ou cargas sensíveis à voltagem poderiam ser danificadas. A potência que é liberada pelo gerador é corretamente ajustada por um regulador. Isso significa que o gerador (incluindo o inversor) e o acumulador de energia são operados com altas perdas de potência e o acumulador de energia usualmente tem um alto nível de energia mesmo que existam janelas de otimização da vida útil dependendo do tipo de acumulador de energia. Particularmente no caso do meio de estoque de ultra capacitor, o estado completamente carregado reduz a durabilidade da vida útil do acumulador de energia a uma extensão desproporcionalmente excessiva.

[0005] Por isso, um objetivo da invenção é prover um método aprimorado para recuperar energia em um veículo híbrido, método com o qual as desvantagens de técnicas convencionais podem ser evitadas. O objetivo da invenção é, em particular, prover um método para recuperar energia em um veículo híbrido, método com o qual perdas de potência no sistema de recuperação, em particular no motor elétrico, inversor, acumulador de energia e/ou no cabeamento, podem ser reduzidas durante a operação de recuperação e método o qual permite uma maneira de operação de tal forma que componentes são conservados. Um objetivo adicional é prover um aparelho para controlar uma operação de recuperação em um veículo híbrido, veículo híbrido com o qual desvantagens de aparelhos convencionais podem ser evitadas.

[0006] Esses objetivos são atingidos por aparelhos e métodos que tem os recursos das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas e aplicações da invenção podem ser coletadas a partir das reivindicações dependentes e serão explicados em maior detalhe na seguinte descrição, em alguns exemplos com referência a figuras.

[0007] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, um método para recuperar energia em um veículo híbrido é provido. O veículo híbrido compreende um motor de combustão interna, uma máquina elétrica e preferencialmente um aparelho de parar/iniciar automático por meio do qual o motor de combustão interna pode ser automaticamente desligado e iniciado sob condições predeterminadas, e tem um sistema elétrico a bordo compreendendo um acumulador de energia que pode ser carregado com energia elétrica pela máquina elétrica durante a operação de recuperação.

[0008] De acordo com uma primeira medida, a potência de recuperação para uma operação de recuperação da máquina elétrica é configurada para um primeiro valor, também designado P_max no texto que segue, que permite uma operação de recuperação com uma máxima capacidade do gerador da máquina elétrica se um nível de energia real do acumulador de energia é menor que ou igual a um limite, que é designado E_3 no texto que segue. Porém, a potência de recuperação para uma operação de recuperação da máquina elétrica é configurada para um segundo valor, também designada P_lim no texto que segue, que é menor que o primeiro valor P_max e permite ou define uma operação de recuperação com uma capacidade reduzida do gerador da máquina elétrica se o nível de energia real do acumulador de energia é maior que o valor limite E_3, por assim dizer E_act > E_3.

[0009] O valor P_lim pode ser configurado para um valor fixo ou para um valor variável abaixo P_max. Se o valor de P_lim é configurado em uma maneira variável, o valor P_lim pode ser calculado de tal forma que o acumulador de energia é completamente carregado no final da recuperação, por assim dizer depois da velocidade mínima até a qual recuperação é possível é subestimada. A potência de recuperação é especificada previamente por um aparelho para controlar a máquina elétrica, de modo que potência no nível da potência de recuperação configurada é recuperada em uma operação de recuperação da máquina elétrica.

[0010] Por isso, de acordo com a primeira medida, a potência que é liberada pela máquina elétrica no modo gerador é reduzida para o valor P_lim abaixo da máxima potência P_max se o nível de energia ou o estado de carga do acumulador de energia excede um nível predeterminado. Como um resultado, as fases de operação, nas quais o acumulador de energia para receber a energia de recuperação e a máquina elétrica com altas perdas de potência são operadas, podem ser consideravelmente reduzidas e uma maneira de operação de tal forma que componentes são conservados mais efetivamente pode ser realizada.

[0011] De acordo com uma primeira medida, uma energia de recuperação E_rec é prevista, por assim dizer prognosticada ou estimada, para um estado real de operação do veículo a motor, a dita energia de recuperação indicando quanta energia seria possível recuperar se o veículo a motor fosse freado iniciando do estado atual de condução pelo menos a um valor limite de velocidade. Nesse caso, o valor limite de velocidade preferencialmente indica um limite de velocidade acima do qual energia pode ser recuperada durante a operação de recuperação e abaixo do qual uma operação de recuperação não é possível. Por isso, a energia de recuperação E_rec estima quanta energia pode ser recuperada em média a partir da energia cinética do veículo a motor se o veículo a motor é freado até parar e, por exemplo, entra numa fase de parada do modo parar/iniciar. Estimar essa energia de recuperação E_rec provê a vantagem de que, levando em conta o nível real de acumulador de energia do acumulador de energia, é possível dessa maneira estimar se existe um risco de “sobrecarregar” o acumulador de energia ou as perdas de potência associadas com isso no próximo processo de recuperação e se, no começo de uma fase de parada iminente do modo parar/iniciar, uma quantidade suficiente de energia estará disponível no acumulador de energia.

[0012] Em uma variante vantajosa dessa modalidade, o valor limite E_3 é definido como a diferença entre um nível de energia máximo E_max do acumulador de energia, por assim dizer um estado no qual o acumulador de energia é completamente carregado dentro dos limites previamente especificados, e a energia de recuperação prevista E_rec, por assim dizer E_3 = E_max menos E_rec. Se o nível de energia real E_act corresponde precisamente ao valor limite E_3, o estoque pode ser completamente carregado até o nível máximo E_max por uma operação de recuperação se o veículo é freado até parar. Se o nível de energia real estivesse acima do valor limite E_3 no começo da operação de recuperação, uma operação de recuperação convencional com uma máxima capacidade do gerador levaria a uma perda de potência que, porém, é evitada ou pelo menos reduzida de acordo com a invenção pela capacidade do gerador sendo reduzida a P_lim nesse caso.

[0013] A energia de recuperação prevista E_rec pode ser determinada dependendo de uma velocidade real do veículo, uma desaceleração média do veículo, uma carga de sistema elétrico a bordo e uma máxima capacidade do gerador P_max da operação de recuperação. Por isso, um período de recuperação ou período de frenagem antecipado pode ser estimado a partir da velocidade real do veículo e uma desaceleração média do veículo assumida. Com base no período de frenagem antecipado, a quantidade de energia que pode ser antecipada para ser recuperada, se o veículo é trazido para uma posição de parada, pode então ser calculada, a partir de uma potência de recuperação assumida, por exemplo, assumindo uma máxima capacidade do gerador P_max do gerador, menos a carga real do sistema elétrico a bordo. Dessa maneira, a quantidade de energia que pode ser antecipada para recuperada pode ser precisamente prognosticada ou estimada com base no atual estado de condução do veículo.

[0014] Ademais, é particularmente vantajoso quando a energia de recuperação prevista E_rec e/ou o valor limite E_3 são continuamente recalculados durante a condução, de forma que os valores para a energia de recuperação prevista E_rec e/ou o valor limite E_3 são adaptados logo que o estado do veículo, em particular a velocidade do veículo, mude. A desaceleração média do veículo pode indicar a desaceleração média com a qual o veículo a motor é desacelerado durante um processo de recuperação, e pode ser armazenada no veículo a motor com antecedência. Um valor atual da carga do sistema elétrico a bordo é preferencialmente determinado para o valor da carga do sistema elétrico a bordo. Como uma alternativa, um valor previamente armazenado pode também ser usado para uma carga média de sistema elétrico a bordo.

[0015] Se o veículo híbrido compreende um aparelho de parar/iniciar automático por meio do qual o motor de combustão interna pode ser automaticamente desligado e iniciado sob condições predeterminadas, de acordo com uma medida adicional, um valor mínimo limite E_min para um nível de energia do acumulador de energia pode ser determinado, dependendo da energia de recuperação prevista E_rec e de uma energia mínima E_stop, que é requerida em média para uma fase de parada de motor da operação de parar/iniciar.

[0016] Nesse caso, a energia mínima E_stop que é requerida em média para uma fase de parada de motor de uma operação de parar/iniciar pode ser determinada como uma soma de uma energia de iniciar o motor E_1, para a operação de iniciar/parar e uma demanda de energia E_2, para alimentação de um sistema elétrico a bordo durante uma fase de parada da operação de parar/iniciar. Nesse caso, a energia para iniciar o motor E_1 indica quanta energia elétrica é requerida do acumulador de energia para a partida a quente do motor de combustão interna como parte da operação de parar/iniciar, em que a máquina elétrica serve como um motor de partida. A demanda de energia E_2 para o sistema elétrico de alimentação a bordo pode ser determinada dependendo de um tempo estacionário médio para o veículo na fase de parada e uma carga média de sistema elétrico a bordo. O valor limite mínimo E_min é, preferencialmente, continuamente recalculado durante a condução.

[0017] Dessa maneira, é possível assegurar que, quando o veículo é estacionário, energia suficiente está disponível para as funções básicas, por exemplo iniciar o motor e fornecer potência para o sistema elétrico a bordo, durante a fase de parada.

[0018] Uma variante vantajosa desta medida provê que o valor limite mínimo E_min é configurado para um valor abaixo da energia mínima E_stop que é requerida, em média, para uma fase de parada de motor de uma operação de parar/iniciar se a soma do nível de energia real E_act do acumulador de energia e da energia de recuperação prevista E_rec é maior que a energia mínima E_stop. Como um resultado, o gerenciamento do acumulador de energia pode ser adicionalmente otimizado. Se a soma do nível de energia real E_act do acumulador de energia e da energia de recuperação prevista E_rec é menor que ou igual à energia mínima E_stop, E_min é configurada ao valor de E_stop.

[0019] O nível de energia E_act do acumulador de energia pode ser aumentado por meio de elevação do ponto de carga do motor de combustão interna quando o valor limite mínimo E_min do acumulador de energia é subestimado durante a condução. Ademais, o motor de combustão interna pode ser iniciado em uma fase de parada se o nível de energia E_act no acumulador de energia cai para um valor que corresponde à energia para iniciar o motor E_1 durante uma fase de parada.

[0020] O nível de energia do acumulador de energia corresponde em cada caso a um estado específico de carga do acumulador de energia, de forma que, dentro do significado desse documento, é também possível usar de forma análoga, em vez dos valores de nível de energia usados, os valores de limite de estado de carga correspondentes, de forma que o estado de carga do acumulador de energia deveria também ser abrangido pela frase “nível de energia do acumulador de energia” no presente caso. A título de exemplo, o nível de energia real E_act pode também se determinado como o estado real de carga (SOC) do acumulador de energia, e o valor limite E_3 pode então ser definido como o valor limite de estado de carga correspondente.

[0021] Já foi mencionado acima que o segundo valor P_lim para a potência de recuperação da operação de recuperação da máquina elétrica é configurado em uma maneira variável.

[0022] De acordo com uma variante de design particularmente preferencial, P_lim é, em cada caso, configurada de tal forma que o acumulador de energia seria completamente carregada no final de um processo de recuperação subsequente se o veículo a motor fosse freado a partir do estado de condução atual pelo menos para um valor limite de velocidade, em que o valor limite de velocidade, já designado v_min acima, preferencialmente indica um limite de velocidade acima do qual energia pode ser recuperada durante a operação de recuperação e abaixo do qual uma operação de recuperação não é possível. A título de exemplo, P_lim pode ser calculada de acordo com a fórmula P_lim = ((E_max - E_act) + P_on-board*t_rec))/ t_rec, onde E_max indica o nível máximo de energia e E_act indica o nível de energia real do acumulador de energia e P_on- board indica uma carga de sistema elétrico média assumida ou atual e t_rec indica uma estimativa para uma duração de um processo de recuperação que pode ser estimada a partir da diferença entre a velocidade real do veículo v_act e o valor limite de velocidade v_min dividida pela desaceleração média assumida do veículo a_brake, isto é t_rec = (v_act - v_min) a_brake. A variável t_rec corresponde ao período de frenagem médio, acima mencionado, durante o qual energia pode ser recuperada em um modo de recuperação.

[0023] De acordo com um segundo aspecto da invenção, um aparelho para controlar uma operação de recuperação em um veículo híbrido é provido, veículo híbrido o qual compreende um motor de combustão interna, uma máquina elétrica e preferencialmente um aparelho de parar/iniciar automático por meio do qual o motor de combustão interna pode ser automaticamente desligado e iniciado sob condições predeterminadas, e veículo híbrido o qual tem um sistema elétrico a bordo compreendendo um acumulador de energia que pode ser carregado com energia elétrica pela máquina elétrica durante a operação de recuperação. De acordo com a invenção, o aparelho é designado para executar o método como é descrito nesse documento. A fim de evitar repetição, recursos que são divulgados puramente de acordo com o método devem também ser considerados como divulgados e passíveis de reivindicação de acordo com o aparelho. Os aspectos e recursos acima mencionados de acordo com a invenção, portanto, também se aplicam para o aparelho.

[0024] A invenção adicionalmente relaciona-se a um veículo a motor, em particular a um veículo utilitário, que tem um aparelho desse tipo para controlar a operação de recuperação.

[0025] Detalhes e vantagens adicionais da invenção serão descritos no texto que segue, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0026] Figura 1 mostra um sistema elétrico a bordo de um veículo híbrido; e

[0027] Figuras 2 a 4 mostram a variação na potência de recuperação dependendo do atual estado de operação do veículo híbrido de acordo com uma modalidade exemplar da invenção.

[0028] A Figura 1 mostra, esquematicamente, um exemplo de um sistema elétrico a bordo 1, que é conhecido per se do estado da técnica, de um veículo híbrido, em particular um veículo utilitário. O sistema elétrico a bordo 1 tem dois elementos de sistema 2, 3:

[0029] Um primeiro elemento de sistema 2, no qual uma primeira voltagem do sistema U1 é aplicada e que compreende um primeiro acumulador de energia 5 e um resistor de carga 6. O resistor de carga 6 é formado por pelo menos uma, preferencialmente por uma pluralidade de, cargas. Ademais, uma partida convencional 7 para o motor de combustão interna é provido no primeiro elemento de sistema 2.

[0030] Ademais, um segundo elemento de sistema 3, no qual uma segunda voltagem do sistema U2 é aplicada e no qual uma máquina elétrica 10 é provida. A máquina elétrica 10 é designada para iniciar um motor de combustão interna (não mostrado) do veículo a motor e para operação do gerador ou operação de recuperação e pode ser designada, por exemplo, como um gerador de partida de virabrequim. Ademais, um segundo acumulador de energia 9 é provido no segundo elemento de sistema 3, por exemplo um estoque de alta-capacitância (estoque de ultra capacitor) que pode ser conectado à máquina elétrica 10 por meio de um inversor 11. O segundo acumulador de energia 9 é designado para estocar carga elétrica que é gerada pela máquina elétrica 10 durante a operação do gerador ou operação de recuperação. O primeiro acumulador de energia 5 pode, da mesma forma, ter a forma de um estoque de capacitor ou uma bateria recarregável de chumbo-ácido convencional. As linhas de potência 12 são identificadas por linhas pretas sólidas na Figura 1.

[0031] O sistema elétrico a bordo 1 adicionalmente compreende um conversor DC/DC 4 que bidirecionalmente conecta o primeiro elemento de sistema 2 ao segundo elemento de sistema 3. O conversor DC/DC 4 é designado para receber uma voltagem DC a partir de um dos elementos de sistema 2, 3, por exemplo uma voltagem DC com a qual o primeiro elemento de sistema 2 é operado, e para gerar uma voltagem de saída que é diferente da voltagem que é recebida na extremidade de entrada.

[0032] O sistema elétrico a bordo 1 ou 21 adicionalmente compreende uma unidade de controle (não mostrada) que é conectada aos componentes correspondentes do sistema elétrico a bordo 1, 21, em particular ao conversor de voltagem 4, os estoques de energia 5 e 9 e também a máquina elétrica 10, através das linhas de sinal correspondentes (não mostradas).

[0033] A unidade de controle recebe dados sobre o estado de carga dos estoques de energia 5, 9 dos estoques de energia 5, 9 ou do sensor de estado de carga 8 e a partir de um sistema de gerenciamento do estoque (não mostrado) do acumulador de energia 9. A unidade de controle é adicionalmente designada para liberar sinais de controle correspondentes ao conversor de voltagem 4 dependendo dos estados de carga recebidos. Dependendo dos sinais de controle que são recebidos pela unidade de controle, o conversor de voltagem 4 é designado para transmitir energia do primeiro elemento de sistema 2 para o segundo elemento de sistema 3, e vice versa.

[0034] É enfatizado que a topologia do sistema elétrico a bordo ilustrada na Figura 1 é meramente exemplar e um grande número de variantes adicionais das topologias do sistema elétrico a bordo, para incorporar uma máquina elétrica e um estoque elétrico de energia para operação híbrida com a qual o método de acordo com a invenção pode, da mesma forma, ser executado, são conhecidas do estado da técnica.

[0035] De acordo com a invenção, a unidade de controle é designada, em particular, para executar o método para controlar uma operação de recuperação e, no processo, para variar a potência de recuperação da máquina elétrica 10 por meio do inversor 11, sendo isso ilustrado por meio do exemplo com referência às Figuras 2 a 4 abaixo.

[0036] A Figura 2 mostra, no diagrama superior, valores atuais para o nível de energia do acumulador de energia E_act e o valor limite E_3 para um estado de operação específico do veículo. O diagrama inferior mostra o valor correspondente da potência de recuperação P_act especificada previamente.

[0037] As Figuras 3 e 4 mostram valores correspondentes para o nível de energia E_act, o valor limite E_3 e a potência de recuperação P_act realmente configurada em outros estados de operação do veículo. Nas ditas figuras, variáveis com os mesmos símbolos de referência correspondem às variáveis na Figura 1 e não serão descritas separadamente.

[0038] Na Figura 2, o eixo 8 indica o nível do acumulador de energia 9. O nível de energia E_max indica o nível de energia de um acumulador de energia completamente carregado. A linha de traço-e-ponto indica o nível atual de energia E_act correspondente ao real estado de carga (SOC) do acumulador de energia 9 que é continuamente determinado e monitorado.

[0039] O comprimento da flecha que é identificada pelo símbolo de referência E_rec indica a recuperação nível de energia prevista atualmente. E_rec indica quanta energia seria possível de recuperar se o veículo a motor fosse freado, iniciando do estado atual de condução pelo menos a um valor limite de velocidade v_min. O valor limite de velocidade v_min indica o limite de velocidade até o qual a energia pode ser recuperada durante a operação de recuperação. Nenhuma energia a mais é recuperada em uma velocidade de condução abaixo de v_min.

[0040] E_rec é continuamente calculada durante a condução. Para este fim, um período de frenagem médio, durante o qual energia pode ser recuperada em um modo de recuperação, é calculado a partir da velocidade atual do veículo e a partir de uma desaceleração média do veículo armazenada. Quanto mais rápido o veículo está se movendo, mais longo é o período de frenagem médio e portanto a duração média de uma fase de recuperação. Assumindo uma máxima capacidade ajustada do gerador P_max da máquina elétrica 10 no modo de recuperação, o resultado, menos a carga média de sistema elétrico, é uma potência média de recuperação que, quando multiplicada pelo período de frenagem médio, dá a energia de recuperação prevista E_rec.

[0041] Dependendo da energia de recuperação específica E_rec, o limite de energia E_3 é continuamente definido como E_3 = E_max menos E_rec.

[0042] Se o nível de energia real E_act do acumulador de energia 9 é menor que ou igual ao valor limite E_3, a potência de recuperação real P_act para uma operação de recuperação da máquina elétrica 10 é configurada para a máxima capacidade P_max, de forma que a operação de recuperação acontece com uma máxima capacidade do gerador da máquina elétrica.

[0043] Porém, se o nível de energia real E_act do acumulador de energia é maior que o valor limite E_3, a potência de recuperação P_act para uma operação de recuperação da máquina elétrica 10 é, porém, configurada para um valor P_lim que é menor que o primeiro valor P_max e permite ou define uma operação de recuperação com uma capacidade reduzida do gerador da máquina elétrica 10.

[0044] No exemplo de Figura 2, o estoque real de energia nível E_act < E_3, de forma que P_act é ajustada para o valor P_max, sendo este ilustrado no diagrama inferior na Figura 2. Por isso, se uma operação de recuperação fosse iniciada agora, a dita operação de recuperação aconteceria com a máxima potência de recuperação P_max.

[0045] A Figura 3 corresponde a um estado de operação do veículo no qual o nível de estoque real de energia E_act se encontra acima do valor limite de energia E_3, de forma que a potência de recuperação P_act é configurada para um valor reduzido P_lim nesse caso. Se uma operação de recuperação fosse iniciada nesse caso, a dita operação de recuperação aconteceria somente com a potência de recuperação reduzida P_lim.

[0046] Já foi mencionado acima que a energia de recuperação E_rec é continuamente predita e o valor limite de energia E_3 é, da mesma forma, continuamente ajustado em uma maneira correspondente. A Figura 4 mostra um exemplo no qual E_3 foi configurada para o valor E_max. Isso corresponde, por exemplo, a um estado de operação do veículo no qual a velocidade real do veículo se encontra abaixo do limite v_min, de forma que o valor para a energia de recuperação prevista E_rec é zero. Isso resulta em um valor de E_max para E_3.

[0047] Ademais, o nível de energias E_1, E_2, E_stop e E_min são mostrados nas Figuras 2 s 4. O nível de energia que é indicado por E_stop indica o nível mínimo de energia que tem que estar contido no estoque 9 no começo de uma fase de parada. O nível de energia E_stop é aditivamente composto de uma energia de iniciar o motor E_1, que é requerida para executar partida a quente no motor de combustão interna como parte da operação de parar/iniciar, e uma demanda de energia E_2 para a alimentação elétrica a bordo. A demanda de energia E_2 é dada por um tempo estacionário armazenado médio para o veículo da fase de parada, por assim dizer uma duração média assumida da fase de parada, e uma carga média de sistema elétrico a bordo durante a fase de parada.

[0048] Quando a máquina elétrica 10 não pode gerar nenhuma energia durante uma fase de parada de motor, a energia no estoque 9 é elevada ao limite E_1 e o motor de combustão interna é, então, forçadamente iniciado. A fase de parada do motor de combustão interna é portanto prematuramente interrompida. Uma opção aqui é de, então, recarregar o acumulador de energia 9 por meio do motor elétrico, de forma que o motor de combustão interna pode, então, ser parado novamente se o veículo ainda está parado, por assim dizer o motorista ainda não sinalizou o final da operação de parar/iniciar, por exemplo por meio da operação do pedal de aceleração. Como uma alternativa, o motor de combustão interna pode ser operado em marcha lenta depois do início forçado do motor de combustão interna, até que o motorista sinalize o final da fase de parada.

[0049] E_min indica um valor limite para o nível de energia, sendo iniciada a elevação do ponto de carga do motor de combustão interna quando o dito valor limite é subestimado durante a condução a fim de carregar o acumulador de energia até pelo menos o valor E_min por meio da energia excessiva gerada como um resultado. Nas modalidades exemplares de Figuras 2 a 4, E_min é configurado para o valor de E_stop = E1 mais E2.

[0050] De acordo com uma variante de design adicional, E_min pode ser continuamente recalculado dependendo da carga média do sistema elétrico a bordo, da energia requerida para iniciar o motor E_1, da desaceleração média do veículo, da velocidade do veículo e do tempo estacionário esperado para o veículo. Em particular, E_min pode ser determinada dependendo da energia de recuperação prevista E_rec e da energia mínima E_stop que é requerida em média para uma fase de parada de motor da operação de parar/iniciar.

[0051] A título de exemplo, o valor limite mínimo E_min de acordo com essa variante pode ser configurado para um valor abaixo da energia mínima E_stop (não mostrado) se a soma do nível de energia real E_act do acumulador de energia e da energia de recuperação prevista E_rec é maior que a energia mínima E_stop. Isso leva em conta que energia suficiente pode ser recuperada a partir da energia cinética real do veículo a fim de carregar o acumulador de energia 9 a pelo menos o valor E_stop no começo da próxima fase de parada. Se a soma do nível de energia real E_act do acumulador de energia e da energia de recuperação prevista E_rec é menor que ou igual à energia mínima E_stop, E_min é configurada para o valor de E_stop.

[0052] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a modalidades particulares exemplares, é evidente a uma pessoa versada na técnica que várias modificações podem ser feitas e seus equivalentes podem ser usados como um substituto, sem se distanciar do escopo da invenção. Adicionalmente, muitas modificações podem ser feitas sem se distanciar do escopo associado. Consequentemente, a invenção não pretende se limitar às modalidades exemplares divulgadas, mas, pelo contrário, pretende envolver todas as modalidades exemplares que se encaixem dentro do escopo das reivindicações de patente anexas. Em particular, a invenção também reivindica proteção para a matéria em questão e os recursos das reivindicações dependentes, independentemente das reivindicações que são referidas anteriormente.

Claims

1. Método para recuperar energia em um veículo híbrido, veículo híbrido o qual compreende um motor de combustão interna, uma máquina elétrica (10) e preferencialmente um aparelho automático de parar/iniciar por meio do qual o motor de combustão interna pode ser automaticamente desligado e iniciado sob condições predeterminadas, e veículo híbrido que tem um sistema elétrico a bordo (1) compreendo um acumulador de energia (9) que pode ser carregado com energia elétrica pela máquina elétrica (10) durante a operação de recuperação, em que uma potência de recuperação (P_act) para uma operação de recuperação da máquina elétrica (10) (a) é configurada para um primeiro valor (P_max) que permite uma operação de recuperação com uma máxima capacidade do gerador da máquina elétrica, se um nível de energia real (E_act) do acumulador de energia (9) for menor do que ou igual a um valor limite (E_3); e (b) é configurada para um segundo valor (P_lim) que é menor do que o primeiro valor (P_max) e permite uma operação de recuperação com uma capacidade reduzida do gerador da máquina elétrica (10), se o nível de energia real (E_act) do acumulador de energia (9) for maior do que o valor limite (E_3), caracterizado pelo fato de que uma energia de recuperação (E_rec) é prevista para um estado real de operação do veículo a motor, a dita energia de recuperação indicando quanta energia seria possível de ser recuperada se o veículo a motor fosse freado, começando do atual estado de condução até pelo menos um valor limite de velocidade (v_min).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor limite de velocidade indica um limite de velocidade acima do qual energia pode ser recuperada durante a operação de recuperação e abaixo do qual uma operação de recuperação não é possível.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o valor limite (E_3) é definido como a diferença entre um nível de energia máximo (E_max) do acumulador de energia (9) e a energia de recuperação prevista (E_rec).

4. Método, de acordo com as reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a energia de recuperação prevista (E_rec) é determinada dependendo de uma velocidade real do veículo, de uma desaceleração média do veículo, de uma carga de sistema elétrico a bordo e de uma máxima capacidade do gerador (P_max) da operação de recuperação.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor limite (E_3) é continuamente recalculado durante a condução.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 5, caracterizado pelo fato de que um valor limite mínimo (E_min) para um nível de energia do acumulador de energia (9) é determinado dependendo da energia de recuperação prevista (E_rec) e de uma energia mínima (E_stop) que é requerida, em média, para uma fase de parada de motor de uma operação de parar/iniciar.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a energia mínima (E_stop) que é requerida, em média, para uma fase de parada de motor de uma operação de parar/iniciar é determinada como uma soma de uma energia de iniciar o motor (E_1) para a operação de iniciar/parar e de uma demanda de energia (E_2) para um sistema elétrico de alimentação a bordo durante uma fase de parada da operação de parar/iniciar, em que a demanda de energia (E_2) para o sistema elétrico de alimentação a bordo é determinada dependendo de um tempo estacionário médio para o veículo na fase de parada e de uma carga média de sistema elétrico a bordo.

8. Método, de acordo a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o valor limite mínimo (E_min) é configurado para um valor abaixo da energia mínima (E_stop) que é requerida, em média, para uma fase de parada de motor de uma operação de parar/iniciar, se a soma do nível de energia real (E_act) do acumulador de energia e da energia de recuperação prevista (E_rec) for maior do que a energia mínima (E_stop).

9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que (a) o valor limite mínimo (E_min) é continuamente recalculado durante a condução; e/ou (b) o nível de energia (E_act) do acumulador de energia é aumentado por meio de elevação do ponto de carga do motor de combustão interna, quando o valor limite mínimo (E_min) do acumulador de energia é subestimado durante a condução; e/ou (c) o motor de combustão interna é iniciado em uma fase de parada, se o nível de energia (E_act) no acumulador de energia cai para um valor que corresponde à energia para iniciar o motor (E_1) durante uma fase de parada.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo valor (P_lim) para a potência de recuperação (P_act) da operação de recuperação da máquina elétrica (10) (a) é, em cada caso, configurado de tal forma que o acumulador de energia seria completamente carregado no final de um processo de recuperação subsequente, se o veículo a motor tivesse sido freado a partir do atual estado de condução até pelo menos um valor limite de velocidade (v_min), em que o valor limite de velocidade preferencialmente indica um limite de velocidade acima do qual energia pode ser recuperada durante a operação de recuperação e abaixo do qual uma operação de recuperação não é possível; e/ou (b) é calculado de acordo com a fórmula P_lim = ((E_max - E_act) + P_on-board*t_rec))/ t_rec, onde E_max indica um nível de energia máximo e E_act indica um nível de energia real do acumulador de energia (9) e P_on- board indica uma carga média de sistema elétrico a bordo e t_rec indica uma estimativa para uma duração de um processo de recuperação que pode ser estimado a partir da diferença entre a velocidade real do veículo (v_act) e o valor limite de velocidade (v_min) dividido por uma desaceleração média assumida do veículo.

11. Aparelho para controlar uma operação de recuperação em um veículo híbrido, veículo híbrido o qual compreende um motor de combustão interna, uma máquina elétrica (10) e um aparelho automático de parar/iniciar, por meio do qual o motor de combustão interna pode ser automaticamente desligado e iniciado sob condições predeterminadas, e veículo híbrido o qual tem um sistema elétrico a bordo (1) compreendendo um acumulador de energia (9) que pode ser carregado com energia elétrica pela máquina elétrica (10) durante a operação de recuperação, o aparelho caracterizado pelo fato de que é designado para executar o método conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 10.

12. Veículo a motor, em particular veículo comercial, caracterizado pelo fato de ter um aparelho conforme a reivindicação 11.