ГИБРИДНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
HYBRID TRANSPORT FACILITY, METHOD OF CONTROLLING ITS ELECTRIC POWER SYSTEM

Область техники
Изобретение относится к гибридному транспортному средству, которое передвигается за счет движущей выходной энергии от двигателя внутреннего сгорания и/или электродвигателя, и способу управления электроэнергией гибридного транспортного средства. В частности, настоящее изобретение относится к гибридному транспортному средству, в котором устройство хранения энергии, установленное на транспортном средстве, может заряжаться от внешнего, по отношению к транспортному средству, источника электропитания, и способу для управления электроэнергией гибридного транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В публикации выложенной заявки на полезную модель Японии № 6-823 (далее - Документ 1) раскрыта аппаратура для управления внутреннего подогрева транспортного средства для электрического транспортного средства. В этой аппаратуре управления внутренним подогревом транспортного средства устройства нагревания и охлаждения связаны с выходной линией зарядного устройства, установленного на транспортном средстве. После того как зарядка аккумулятора для передвижения с помощью зарядного устройства, установленного на транспортном средстве, завершена, и электрический выход имеет свободное место в отношении емкости, проход электроэнергии через устройства нагревания и охлаждения управляется для нагревания внутри транспортного средства (см. Документ 1).
Аналогичная информация раскрыта в публикации выложенной заявки на патент Японии № 2005-295668 (далее - Документ 2).
ЗАДАЧИ, НА РЕШЕНИЕ КОТОРЫХ НАПРАВЛЕНО НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
В последние годы внимание уделялось гибридному транспортному средству, которое может передвигаться путем использования движущей выходной энергии от двигателя внутреннего сгорания и/или электродвигателя. У гибридного транспортного средства есть устройство хранения энергии, инвертор и двигатель, который управляется инвертором, установленным на нем, в качестве источника энергии для того, чтобы передвигаться, в дополнение к двигателю.
Для такого гибридного транспортного средства также известно транспортное средство, в котором устройство хранения энергии, установленное в транспортное средство, может заряжаться от внешнего, по отношению к транспортному средству, источника электропитания. Например, стационарный выход источника электропитания соединен с зарядным портом, предусмотренным в транспортном средстве, путем использования зарядного кабеля так, чтобы устройство хранения энергии было заряжено от домашнего электропитания. Такое гибридное транспортное средство, в котором устройство хранения энергии, установленное в транспортное средство, может быть заряжено от источника электропитания, внешнего, по отношению к транспортному средству, в дальнейшем будет также упоминаться как "подключаемое к сети гибридное транспортное средство".
Так как на подключаемом к сети гибридном транспортном средстве также установлен двигатель внутреннего сгорания, нагреватель блока цилиндров для разогрева автомобиля необходим для того, чтобы гарантировать способность к легкому запуску двигателя в холодных регионах. Электропитание для нагревателя блока цилиндров необходимо для того, чтобы нагревать двигатель путем использования нагревателя блока цилиндров. К подключаемому к сети гибридному транспортному средству необходимо подсоединить зарядный кабель, чтобы зарядить устройство хранения энергии от источника электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству. Поэтому отдельное соединение зарядного кабеля энергии для нагревателя блока цилиндров с выходом электропитания снижает удобство пользователя.
Кроме того, в подключаемом к сети гибридном транспортном средстве устройство хранения энергии может заряжаться электроэнергией, произведенной с помощью двигателя, даже если устройство хранения энергии не может быть заряжено достаточно от источника электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству. Однако, когда двигатель не может быть подогрет и запущен при чрезвычайно низкой температуре, генерирование электроэнергии, используемой двигателем, становится невозможным, и даже есть возможность того, что подключаемое к сети гибридное транспортное средство не сможет передвигаться.
Таким образом, настоящее изобретение направлено на решение вышеупомянутых проблем, и его задачей является создание гибридного транспортного средства, в котором может быть учтено удобство пользователя, и электроэнергия может соответственно питаться от нагревателя блока цилиндров.
Кроме того, другой задачей настоящего изобретения является создание способа для управления электроэнергией гибридного транспортного средства, в котором может быть учтено удобство пользователя, и электроэнергия может быть соответственно подана от нагревателя блока цилиндров.
СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ
Согласно настоящему изобретению создано гибридное транспортное средство, приводимое в движение посредством движущей выходной энергии от двигателя внутреннего сгорания и/или электродвигателя, содержащее: устройство хранения энергии для хранения электроэнергии, подаваемой на электродвигатель; устройство приема электроэнергии для приема электроэнергии от источника электроэнергии, являющегося внешним относительно транспортного средства; зарядное устройство, выполненное с возможностью преобразования напряжения на входе электроэнергии от устройства приема электроэнергии и зарядки устройства хранения энергии; нагреватель для приема рабочей энергии от зарядного устройства и нагревания двигателя внутреннего сгорания; и контроллер для управления зарядным устройством, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к нагревателю, чем зарядке устройства хранения энергии, когда нагреватель электрически соединен с зарядным устройством.
Предпочтительно, контроллер изменяет контроль зарядки над устройством хранения энергии, основываясь на том, соединен ли нагреватель электрически с зарядным устройством.
Предпочтительно, гибридное транспортное средство дополнительно содержит порт источника электроэнергии. Порт источника электроэнергии расположен внутри моторного отделения, в котором размещен двигатель внутреннего сгорания, для того, чтобы получить электроэнергию от зарядного устройства. Нагреватель выполнен с возможностью присоединения/отсоединения к/от порта источника электроэнергии.
Кроме того, предпочтительно, гибридное транспортное средство дополнительно содержит переключатель для переключения между рабочим и нерабочим режимами нагревателя. Контроллер управляет зарядным устройством для того, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к нагревателю, чем зарядке устройства хранения энергии, когда переключатель включен.
Предпочтительно, гибридное транспортное средство дополнительно содержит первый температурный датчик для определения температуры двигателя внутреннего сгорания. Контроллер управляет зарядкой устройства хранения энергии и подачей энергии к нагревателю, основываясь на значении, определенном первым температурным датчиком, и состоянии зарядки устройства хранения энергии.
Наиболее предпочтительно, контроллер управляет зарядным устройством, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к нагревателю, чем зарядке устройства хранения энергии, когда значение, определенное первым температурным датчиком, ниже, чем первое заданное значение, и нагреватель электрически соединен с зарядным устройством.
Наиболее предпочтительно, контроллер управляет зарядным устройством, чтобы прекратить подачу энергии к нагревателю, когда значение, определенное первым температурным датчиком, достигнет первого заданного значения или выше, и управляет зарядным устройством, чтобы зарядить устройство хранения энергии, когда величина состояния, указывающая состояние зарядки устройства хранения энергии, ниже, чем второе заданное значение при прекращении подачи энергии к нагревателю.
Кроме того, наиболее предпочтительно, контроллер управляет зарядным устройством, чтобы зарядить устройство хранения энергии, когда нагреватель электрически отсоединен от зарядного устройства, и когда величина состояния, указывающего состояние зарядки устройства хранения энергии, ниже, чем второе заданное значение.
Предпочтительно, гибридное транспортное средство дополнительно содержит второй температурный датчик для определения температуры внутри транспортного средства; и электрически приводимый в действие кондиционер, управляемый электроэнергией, хранящейся в устройстве хранения энергии, или электроэнергией от устройства приема электроэнергии. Электрически приводимый в действие кондиционер кондиционирует воздух внутри транспортного средства перед тем, как пользователь сядет в транспортное средство, основываясь на команде, запрашивающей кондиционирование для кондиционирования воздуха внутри транспортного средства прежде, чем пользователь сядет в транспортное средство. Контроллер управляет зарядкой устройства хранения энергии, энергией, подаваемой к нагревателю, и работой электрически приводимого в действие кондиционера, основываясь на дальнейшем значении, определенном вторым температурным датчиком, и команде предварительного кондиционирования.
Наиболее предпочтительно, контроллер управляет зарядным устройством, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к нагревателю, чем зарядке устройства хранения энергии, и работой электрически приводимого в действие кондиционера, когда значение, определенное первым температурным датчиком, ниже, чем заданное значение, и нагреватель электрически соединен с зарядным устройством.
Предпочтительно, гибридное транспортное средство дополнительно содержит устройство электроподогреваемого катализатора для приема электроэнергии от устройства хранения энергии и очистки выхлопного газа, выходящего из двигателя внутреннего сгорания. Контроллер осуществляет управление электроэнергией для того, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к электрически подогреваемому устройству катализатора, чем к нагревателю, когда ожидается запуск двигателя внутреннего сгорания.
Предпочтительно, гибридное транспортное средство дополнительно содержит устройство генерирования электроэнергии, выполненное с возможностью генерирования электроэнергии путем использования движущей выходной энергии от двигателя внутреннего сгорания и обеспечения зарядки устройства хранения энергии. Контроллер управляет зарядным устройством, чтобы подавать электроэнергию от устройства хранения энергии к нагревателю, когда устройство приема электроэнергии не получает электроэнергию от источника энергии.
Кроме того, согласно настоящему изобретению создан способ управления электроэнергией гибридного транспортного средства, приводимого в движение посредством движущей выходной энергии от двигателя внутреннего сгорания и/или электродвигателя. Гибридное транспортное средство содержит: устройство хранения энергии для хранения электроэнергии, подаваемой на электродвигатель; устройство приема электроэнергии для приема электроэнергии от источника электроэнергии, являющегося внешним относительно транспортного средства; зарядное устройство, выполненное с возможностью преобразования напряжения на входе электроэнергии от устройства приема электроэнергии и зарядки устройства хранения энергии; и нагреватель для приема рабочей энергии от зарядного устройства и нагревания двигателя внутреннего сгорания. Способ включает этапы определения, соединен ли электрически нагреватель с зарядным устройством; и управления зарядным устройством для того, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к нагревателю, чем зарядке устройства хранения энергии, когда определено, что нагреватель электрически соединен с зарядным устройством.
Предпочтительно, способ дополнительно включает этап изменения контроля зарядки устройства хранения энергии, основываясь на том, соединен ли электрически нагреватель с зарядным устройством.
Предпочтительно, способ дополнительно включает этап определения, является ли температура двигателя внутреннего сгорания ниже, чем заданное значение. При этом, на этапе управления зарядным устройством, зарядным устройством управляют для того, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к нагревателю, чем зарядке устройства хранения энергии, когда определено, что температура ниже, чем заданное значение, и определено, что нагреватель электрически соединен с зарядным устройством.
Наиболее предпочтительно, гибридное транспортное средство дополнительно содержит электрически приводимый в действие кондиционер, управляемый электроэнергией, хранящейся в устройстве хранения энергии, или электроэнергией от устройства приема электроэнергии. Электрически приводимый в действие кондиционер кондиционирует воздух внутри транспортного средства перед тем, как пользователь сядет в транспортное средство, основываясь на команде предварительного кондиционирования для того, чтобы запросить кондиционирование воздуха внутри транспортного средства прежде, чем пользователь сядет в транспортное средство, При этом, на этапе управления зарядным устройством, устройством зарядки управляют для того, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к нагревателю, чем зарядке устройства хранения энергии и работе электрически приводимого в действие кондиционера.
Предпочтительно, гибридное транспортное средство дополнительно содержит устройство электроподогреваемого катализатора для приема электроэнергии от устройства хранения энергии и очистки выхлопного газа, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания. При этом способ дополнительно включает этап осуществления контроля электроэнергии для того, чтобы обеспечить более высокий приоритет энергии, подаваемой к электрически подогреваемому устройству катализатора, чем энергии, подаваемой к нагревателю, когда ожидается запуск двигателя внутреннего сгорания.
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению устройство хранения энергии может быть заряжено от источника электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству. Кроме того, обеспечен нагреватель для того, чтобы получать рабочую мощность от зарядного устройства и нагревания внутреннего двигателя внутреннего сгорания. Когда нагреватель соединен электрически с зарядным устройством, зарядное устройство управляется для того, чтобы подавать электроэнергию к нагревателю. Поэтому, нет необходимости отдельно обеспечивать силовой кабель для питания от источника электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, к нагревателю. Кроме того, зарядное устройство управляется для того, чтобы обеспечить более высокий приоритет питанию нагревателя, чем зарядке устройства хранения энергии. Поэтому, обеспечивается питание нагревателя, даже если устройство хранения энергии не может быть достаточно заряжено от источника электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству.
Следовательно, согласно настоящему изобретению может учитываться удобство пользователя, и двигатель внутреннего сгорания может подогреваться соответствующим образом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - общая блок-схема подключаемого к сети гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - коллинеарный график устройства разделения энергии.
Фиг.3 - схема конфигурации зарядного устройства и электронного блока управления (ЭБУ), показанного на Фиг.1.
Фиг.4 - блок-схема для описания структуры управления ЭБУ, показанного на Фиг.3.
Фиг.5 - блок-схема процесса определения работы нагревателя блока цилиндров, показанного на Фиг.4.
Фиг.6 - блок-схема процесса определения работы предварительного кондиционирования, показанного на Фиг.4.
Фиг.7 - блок-схема процесса управления внешней зарядки, показанного на Фиг.4.
Фиг.8 - блок-схема для описания работы ЭБУ в модификации первого варианта осуществления во время движения.
Фиг.9 - общая блок-схема подключаемого к сети гибридного транспортного средства согласно второму варианту осуществления.
Фиг.10 - схема конфигурации зарядного устройства и ЭБУ, показанного на Фиг.9.
Фиг.11 - блок-схема для описания работы ЭБУ, показанного на Фиг.10 во время движения.
Фиг.12 - схема конфигурации электрической системы подключаемого к сети гибридного транспортного средства согласно третьему варианту осуществления.
Фиг.13 - нулевая фаза эквивалентной схемы первого и второго инверторов, а также первого и второго электродвигателей-генераторов (ЭДГ), показанных на Фиг.12.
Фиг.14 - схема конфигурации, когда переключатель обеспечен для того, чтобы пользователь мог переключиться между рабочим и нерабочим состояниями нагревателя блока цилиндров.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения будут в дальнейшем описаны подробно со ссылками на чертежи. Одни и те же или соответствующие части обозначены одинаковыми ссылочными позициями на чертежах, и их описание повторяться не будет.
Первый вариант осуществления изобретения
Фиг.1 представляет собой общую блок-схему подключаемого к сети гибридного транспортного средства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. как показано на Фиг.1, подключаемое к сети гибридное транспортное средство 1 содержит двигатель 10, первый электродвигатель-генератор (ЭДГ) 20, второй ЭДГ 30, устройство 40 разделения энергии, редукционный механизм 50, устройство 60 электропривода, устройство 70 хранения энергии, ведущее колесо 80 и моторное отделение 90. Подключаемое к сети гибридное транспортное средство 1 дополнительно содержит зарядный порт 110, зарядное устройство 120, порт 130 электропитания, нагреватель 140 блока цилиндров, штепсель 150 электропитания, электрически приводимый в действие кондиционер 160, электронный блок управления (ЭБУ) 165 и температурные датчики 170 и 180.
Двигатель 10, первый ЭДГ 20 и второй ЭДГ 30 соединены с устройством 40 разделения энергии. Подключаемое к сети гибридное транспортное средство 1 движется за счет движущей силы от двигателя 10 внутреннего сгорания и/или второго ЭДГ 30. Движущая мощность, сгенерированная двигателем 10, разделена устройством 40 разделения энергии на два пути, то есть, один путь, через который передается движущая мощность, на ведущее колесо 80 через редукционный механизм 50, и другой, через который передается движущая мощность к первому ЭДГ 20.
Первый ЭДГ 20 и второй ЭДГ 30 являются вращающимися электромашинами, работающими на переменном токе (АС), и, например, являются трехфазными синхронными AC двигателями. Первый ЭДГ 20 и второй ЭДГ 30 управляются устройством 60 электропривода. Первый ЭДГ 20 генерирует электроэнергию путем использования движущей энергии двигателя 10, разделенной устройством 40 разделения энергии. Например, когда состояние зарядки (которое будет также упоминаться как "СЗ") устройства 70 хранения энергии падает ниже заданного значения, двигатель 10 запускается, и электроэнергия генерируется первым ЭДГ 20. Электроэнергия, сгенерированная первым ЭДГ 20, преобразовывается из AC в постоянный ток (DC) устройством 60 электропривода, и затем сохраняется в устройстве 70 хранения энергии.
Второй ЭДГ 30 производит движущую силу путем использования, по меньшей мере, одной из электроэнергий, хранящейся в устройстве 70 хранения энергии и электроэнергии, сгенерированной первым ЭДГ 20. Движущая сила второго ЭДГ 30 передается на ведущее колесо 80 через редукционный механизм 50. В результате второй ЭДГ 30 помогает двигателю 10 или заставляет транспортное средство двигаться за счет использования движущей силы от второго ЭДГ 30. Хотя ведущее колесо 80 показано как переднее колесо на Фиг.1, заднее колесо может управляться вторым ЭДГ 30, вместо переднего колеса или вместе с передним колесом.
Следует отметить, что во время торможения и т.п. транспортного средства второй ЭДГ 30 управляется ведущим колесом 80 через редукционный механизм 50, и второй ЭДГ 30 используется как генератор. В результате второй ЭДГ 30 используется как регенеративный тормоз для того, чтобы преобразовать кинетическую энергию транспортного средства в электроэнергию. Электроэнергия, сгенерированная вторым ЭДГ 30, сохраняется в устройстве 70 хранения энергии.
Устройство 40 разделения энергии сформировано из планетарного зубчатого колеса, включающего в себя солнечное зубчатое колесо, ведущее зубчатое колесо, водило и кольцевое зубчатое колесо. Ведущее зубчатое колесо зацепляет солнечное зубчатое колесо и кольцевое зубчатое колесо. Водило, способное вращаться, поддерживает ведущее зубчатое колесо и, кроме того, соединено с коленчатым валом двигателя 10. Солнечное зубчатое колесо соединено с вращающимся валом первого ЭДГ 20. Кольцевое зубчатое колесо соединено с вращающимся валом второго ЭДГ 30 и редукционным механизмом 50.
Двигатель 10, первый ЭДГ 20 и второй ЭДГ 30 вместе с устройством 40 разделения энергии сформированы из планетарного зубчатого колеса, вставляемого между ними так, чтобы отношения между числом оборотов двигателя 10 первого ЭДГ 20 и второго ЭДГ 30 были такими, чтобы они были связаны прямой линией в коллинеарной диаграмме, как показано на Фиг.2.
Как показано на Фиг.1, устройство 60 электропривода получает электроэнергию от устройства 70 хранения энергии и приводит в действие первый ЭДГ 20 и второй ЭДГ 30. Кроме того, устройство 60 электропривода преобразовывает электроэнергию AC, сгенерированную первым ЭДГ 20 и/или вторым ЭДГ 30, в электроэнергию DC и выводит электроэнергию DC в устройство 70 хранения энергии.
Нагреватель 140 блока цилиндров присоединен к двигателю 10 и может нагревать двигатель 10, получая входящую электроэнергию из розетки 150 источника электропитания и производя тепло. В качестве нагревателя 140 блока цилиндров может использоваться любой известный нагреватель блока цилиндров.
Порт 130 источника электропитания соединен электрически с зарядным устройством 120 (которое будет описано далее). Соединив розетку 150 источника электропитания нагревателя 140 блока цилиндров с портом 130 источника электропитания, электроэнергия может поставляться из зарядного устройства 120 в нагреватель 140 блока цилиндров. Штепсель 150 источника электропитания может быть присоединен/отсоединен пользователем к/от порту 130 источника электропитания.
Температурный датчик 170 определяет температуру двигателя 10 и выводит определенное значение в ЭБУ 165. Следует отметить, что температурный датчик 170 может непосредственно определить поверхностную температуру двигателя 10 или может оценить температуру двигателя 10, определив температуру воды, охлаждающей двигатель 10. В дальнейшем температурный датчик 170 сконфигурирован так, чтобы определять температуру воды, охлаждающей двигатель 10.
Двигатель 10, первый ЭДГ 20, второй ЭДГ 30, устройство 40 разделения энергии, редукционный механизм 50, устройство 60 электропривода, обогреватель 140 блока цилиндров, порт 130 источника электропитания и температурный датчик 170 размещены внутри моторного отделения 90.
Устройство 70 хранения энергии является перезаряжающимся DC источником электропитания и сформировано из вторичной батареи (аккумулятора), такой как, например, гидрид металлического никеля и иона лития. Напряжение устройства 70 хранения энергии является равным, например, приблизительно 200 В. В дополнение к электроэнергии, сгенерированной первым ЭДГ 20 и вторым ЭДГ 30, электроэнергия, поставляемая от источника 210 электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, хранится в устройстве 70 хранения энергии, как будет описано в дальнейшем. Следует отметить, что в качестве устройства 70 хранения энергии может использоваться конденсатор большой емкости.
Зарядный порт 110 является электрическим интерфейсом, сопряженным с блоком питания, для того, чтобы получить электроэнергию от источника 210 электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству. Во время зарядки устройства 70 хранения энергии от источника 210 электропитания, соединитель 200 зарядного кабеля, через который передается электроэнергия от источника 210 электропитания, в транспортное средство, соединяется с зарядным портом 110.
Зарядное устройство 120 связано электрически с зарядным портом 110, устройством 70 хранения энергии и портом 130 источника электропитания. Когда соединитель 200 зарядного кабеля связан с зарядным портом 110, зарядное устройство 120 преобразовывает напряжение электроэнергии, поставляемой от источника 210 электропитания, до уровня напряжения устройства 70 хранения энергии и заряжает устройство 70 хранения энергии. В это время, когда штепсель 150 источника электропитания нагревателя 140 блока цилиндров соединен с портом 130 источника электропитания внутри моторного отделения 90, зарядное устройство 120 выводит электроэнергию, поставляемую от источника 210 электропитания, в нагреватель 140 блока цилиндров. Когда штепсель 150 источника электропитания не соединен с портом 130 источника электропитания, зарядное устройство 120 не генерирует электроэнергию в порт 130 источника электропитания. Конфигурация зарядного устройства 120 будет описана подробно далее.
Электрически приводимый в действие кондиционер 160 работает, получая электроэнергию от устройства 70 хранения энергии или зарядного устройства 120. Электрически приводимый в действие кондиционер 160 регулирует температуру внутри транспортного средства до заданной температуры, основываясь на значении, определенном температурным датчиком 180 определения температуры внутри транспортного средства. Кроме того, этот электрически приведенный в действие кондиционер 160 сконфигурирован для того, чтобы осуществлять предварительное кондиционирование воздуха, посредством которого кондиционируется воздух внутри транспортного средства прежде, чем пользователь сядет в транспортное средство, основываясь на наборе команд пользователя перед кондиционированием.
ЭБУ 165 производит сигналы двигателя для ведущего устройства 60 электропривода, зарядного устройства 120 и приведенного в действие электрически кондиционера 160 и выводит сгенерированные сигналы двигателя на устройство 60 электропривода, зарядное устройство 120 и электрически приведенный в действие кондиционер 160. Конфигурация ЭБУ 165 будет описана подробно далее.
Фиг.3 представляет собой конфигурации схемы зарядного устройства 120 и ЭБУ 165, показанных на Фиг.1. Согласно Фиг.3 зарядное устройство 120 включает в себя устройства преобразования AC/DC 310 и 340, устройство преобразования DC/AC 320, изолирующий трансформатор 330, реле 362 и датчики тока 372 и 374.
Каждое из устройств преобразования AC/DC 310 и 340 и устройств преобразования DC/AC 320 сформировано по однофазовой мостовой схеме. Устройство преобразования AC/DC 310 преобразовывает электроэнергию AC, обеспеченную от источника 210 электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, в зарядный порт 110, в электроэнергию DC и генерирует электроэнергию DC в устройство преобразования DC/AC 320, на основе сигнала двигателя от ЭБУ 165. Устройство преобразования DC/AC 320 преобразует электроэнергию DC, поставляемую из устройства преобразования AC/DC 310, в высокочастотную электроэнергию AC и генерирует электроэнергию AC в изолирующий трансформатор 330 на основе сигнала двигателя от ЭБУ 165.
Изолирующий трансформатор 330 содержит сердечник, выполненный из магнитного материала, так же как первичная катушки и вторичная катушка, намотанные вокруг сердечника. Первичная катушка и вторичная катушка электрически изолированы и связаны с устройством преобразования DC/AC 320 и устройством преобразования AC/DC 340, соответственно. Изолирующий трансформатор 330 преобразовывает высокочастотную электроэнергию AC, полученную из устройства преобразования DC/AC 320, до уровня напряжения, соответствующего отношению намотки первичной катушки и вторичной катушки, и генерирует преобразованную электроэнергию в устройство преобразования AC/DC 340. Устройство преобразования AC/DC 340 преобразовывает выходную электроэнергию AC от изолирующего трансформатора 330 в электроэнергию DC и генерирует электроэнергию DC в устройство 70 хранения энергии на основе сигнала двигателя от ЭБУ 165.
Порт 130 источника электропитания, с которым может быть связан нагреватель 140 блока цилиндров, связан между устройством преобразования AC/DC 310 и зарядным портом 110 с помощью вставленного реле 362. Реле 362 включается/выключается исходя из сигнала двигателя от ЭБУ 165.
Датчик тока 372 определяет ток I1, поставляемый от источника 210 электропитания, и выводит определенное значение в ЭБУ 165. Датчик тока 374 определяет ток I2 из зарядного устройства 120 в устройство 70 хранения энергии и выводит определенное значение в ЭБУ 165.
Следует отметить, что датчик напряжения 376 определяет напряжение Vb устройства 70 хранения энергии и генерирует определенное значение для ЭБУ 165. Датчик тока 378 определяет ток Ib, входящий и выходящий из/в устройство 70 хранения энергии, и генерирует определенное значение для ЭБУ 165.
ЭБУ 165 получает каждое из значений, определенных текущими датчиками 372, 374, 378 и датчиком напряжения 376. Кроме того, ЭБУ 165 получает каждое из определенных значений температуры TE и TI, определенных температурными датчиками 170 и 180 (см. Фиг.1), соответственно. Кроме того, ЭБУ 165 получает сигнал HC, указывающий, связан ли штепсель 150 источника электропитания нагревателя 140 блока цилиндров (см. Фиг.1) с портом 130 источника электропитания. Кроме того, ЭБУ 165 получает команду предварительного кондиционирования, выполнить ли предварительное кондиционирование воздуха, которым обусловливается воздух внутри транспортного средства прежде, чем пользователь сядет в транспортное средство. Следует отметить, что, независимо от того, соединен ли штепсель 150 источника электропитания с источником электропитанием, порт 130 может быть определен, например, датчиком. Кроме того, команды предварительного кондиционирования установлены пользователем, который запрашивает выполнение предварительного кондиционирования воздуха.
Тогда, на основе каждого сигнала, описанного выше, ЭБУ 165 управляет зарядкой устройства 70 хранения энергии от источника 210 электропитания, мощностью, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, связанный с портом 130 источника электропитания, и предварительным кондиционированием воздуха путем использования электрически приводимого в действие кондиционера 160 (см. Фиг.1), в скоординированной манере, путем использования способа, который будет описан далее.
Фиг.4 представляет собой блок-схему для описания структуры управления ЭБУ 165, показанного на Фиг.3. Следует отметить, что процесс в этой блок-схеме вызывается для выполнения из ведущей программы в регулярных временных интервалах или всякий раз, когда удовлетворяется заданное условие.
Как показано на Фиг.4, ЭБУ 165 определяет, является ли режим работы транспортного средства режимом зарядки (этап S10). Например, когда определяется, что соединитель 200 (см. Фиг.1) источника 210 электропитания соединен с зарядным портом 110 (см. Фиг.1), ЭБУ 165 определяет, что режим работы транспортного средства является режимом зарядки. Если определяется, что режим работы не является режимом зарядки (НЕТ на этапе S10), ЭБУ 165 не выполняет последующий процесс и перемещает процесс на этап S50.
Если на этапе S10 определяется, что режим работы является режимом зарядки (ДА на этапе S10), ЭБУ 165 выполняет процесс определения работы нагревателя блока цилиндров (этап S20). Затем ЭБУ 165 выполняет процесс определения работы предварительного кондиционирования (этап S30). Впоследствии, ЭБУ 165 выполняет процесс контроля внешней зарядки (этап S40).
Фиг.5 представляет собой блок-схему процесса определения работы нагревателя блока цилиндров, показанного на Фиг.4. Как показано на Фиг.5, ЭБУ 165 определяет СЗ (обозначенный от 0 до 100% относительно полностью заряженного состояния) устройства 70 хранения энергии, основываясь на определенных значениях напряжения Vb и токе Ib устройства 70 хранения энергии, и определяет, выше ли расчетный СЗ или равен предписанному верхнему пределу (этап S110). Следует отметить, что этот верхний предел представляет собой значение определения для того, чтобы решить, что зарядка устройства 70 хранения энергии закончена. Кроме того, известный способ может использоваться как способ вычисления СЗ.
Если на этапе S110 определено, что СЗ устройства 70 хранения энергии ниже, чем верхний предел (НЕТ на этапе S110), то есть, если определено, что зарядка устройства 70 хранения энергии не закончена, ЭБУ 165 устанавливает значение X1 (например, -30°C) как пороговую температуру X из температуры воды, охлаждающей двигатель 10 (этап S120). Это значение X1 представляет собой пороговую температуру для того, чтобы определить, есть ли у разогрева двигателя 10 нагревателя 140 блока цилиндров более высокий приоритет, чем у зарядки устройства 70 хранения энергии, чтобы предотвратить состояние, в котором двигатель 10 не может быть запущен из-за чрезмерно низкой температуры.
С другой стороны, если определяется на этапе S110, что СЗ устройства 70 хранения энергии выше или равен верхнему пределу (ДА на этапе S110), то есть, если определено, что зарядка устройства 70 хранения энергии закончена, ЭБУ 165 устанавливает значение X2 (например, 0°C), которое выше, чем значение X1, как пороговую температуру X температуры воды, охлаждающей двигатель 10 (этап S130). Это значение X2 представляет собой пороговую температуру для того, чтобы определить, закончено ли нагревателем 140 блока цилиндров нагревание двигателя 10 после зарядки устройства 70 хранения энергии с точки зрения предотвращения ухудшения эффективности топлива и т.п.
Затем, ЭБУ 165 определяет, является ли температура воды, охлаждающей двигатель 10, ниже, чем пороговая температура X, исходя из определенного значения температуры TE от температурного датчика 170 (см. Фиг.1) (этап S140). Если определено, что температура воды, охлаждающей двигатель 10, ниже, чем пороговая температура X (ДА на этапе S140), ЭБУ 165 определяет, связан ли штепсель 150 источника электропитания из нагревателя 140 блока цилиндров с портом 130 источника электропитания (см. Фиг.1), на основе сигнала HC (этап S150). Если определено, что нагреватель 140 блока цилиндров соединен с портом 130 источника электропитания (ДА на этапе S150), ЭБУ 165 включает реле 362 (см. Фиг.3). В результате электроэнергия питает нагреватель 140 блока цилиндров (этап S160).
С другой стороны, если на этапе S140 определено, что температура воды, охлаждающей двигатель 10, выше или равна пороговой температуре X (НЕТ на этапе S140), или если определено на этапе S150, что нагреватель 140 блока цилиндров не соединен с портом 130 источника электропитания (НЕТ на этапе S150), ЭБУ 165 выключает реле 362. В результате электроэнергия не подается к нагревателю 140 блока цилиндров (этап S170).
Фиг.6 представляет собой блок-схему процесса определения работы предварительного кондиционирования, показанного на Фиг.4. Как показано на Фиг.6, ЭБУ 165 определяет, есть ли указание для команды PRE предварительного кондиционирования, выполнить ли предварительное кондиционирование воздуха, которым обусловливается воздух внутри транспортного средства прежде, чем пользователь сядет в транспортное средство (этап S210). Если предварительное кондиционирование команды PRE выключено (НЕТ на этапе S210), ЭБУ 165 перемещает процесс на этап S240, и кондиционирование воздуха кондиционером 160, электрически приводимым в действие (см. Фиг.1), выключается (этап S240).
Если на этапе S210 определено, что дана команда PRE для предварительного кондиционирования (ДА на этапе S210), ЭБУ 165 определяет, является ли температура воды, охлаждающей двигатель 10, ниже, чем значение X1, исходя из определенного значения температуры TE от температурного датчика 170 (см. Фиг.1) (этап S220). Следует отметить, что это значение X1 представляет собой пороговую температуру для того, чтобы определить, есть ли у подогрева двигателя 10 нагревателем 140 блока цилиндров более высокий приоритет, чем у зарядки устройства 70 хранения энергии.
Если на этапе S220 определено, что температура воды, охлаждающей двигатель 10, ниже, чем значение X1 (ДА на этапе S220), ЭБУ 165 определяет, связан ли штепсель 150 источника электропитания из нагревателя 140 блока цилиндров с портом 130 источника электропитания (см. Фиг.1), исходя из сигнала HC (этап S230). Если определено, что нагреватель 140 блока цилиндров соединен с портом 130 источника электропитания (ДА на этапе S230), ЭБУ 165 перемещает процесс на этап S240. Другими словами, в этом случае, несмотря на то, что требуется предварительное кондиционирование воздуха, предварительное кондиционирование воздуха не выполняется, и у подогрева двигателя 10 нагревателем 140 блока цилиндров есть приоритет, потому что температура воды, охлаждающей двигатель 10, ниже, чем значение X1, и нагреватель 140 блока цилиндров соединен с портом 130 источника электропитания.
С другой стороны, если на этапе S220 определено, что температура воды, охлаждающей двигатель 10, выше или равна значению X1 (НЕТ на этапе S220), или на этапе S230 определено, что нагреватель 140 блока цилиндров не соединен с портом 130 источника электропитания (НЕТ на этапе S230), ЭБУ 165 определяет, является ли СЗ устройства 70 хранения энергии выше или равным предписанному верхнему пределу (этап S250). Следует отметить, что этот верхний предел представляет собой значение для определения того, чтобы определить, что зарядка устройства 70 хранения энергии закончена.
Если на этапе S250 определено, что СЗ устройства 70 хранения энергии ниже, чем верхний предел (НЕТ на этапе S250), то есть, если определено, что зарядка устройства 70 хранения энергии не закончена, ЭБУ 165 устанавливает значение Y1 (например, 0°C) как пороговую температуру Y температуры внутри транспортного средства (этап S260). С другой стороны, если на этапе S250 определено, что СЗ устройства 70 хранения энергии выше или равно верхнему пределу (ДА на этапе S250), то есть, если определено, что зарядка устройства 70 хранения энергии закончена, ЭБУ 165 устанавливает значение Y2 (например, 10°C), которое выше, чем значение Y1, как пороговую температуру Y температуры внутри транспортного средства (этап S270).
Затем ЭБУ 165 определяет, ниже ли температура внутри транспортного средства, чем пороговая температура Y, исходя из определенного значения температурного TI из температурного датчика 180 (см. Фиг.1) (этап S280). Если определено, что температура внутри транспортного средства ниже, чем пороговая температура Y (ДА на этапе S280), ЭБУ 165 заставляет электрически приводимый в действие кондиционер 160 работать (этап S290). В результате выполняется предварительное кондиционирование воздуха, на основе команды PRE предварительного кондиционирования. С другой стороны, если на этапе S280 определено, что температура внутри транспортного средства выше или равна пороговой температуре Y (НЕТ на этапе S280), ЭБУ 165 перемещает процесс на этап S240.
В этом процессе определения работы предварительного кондиционирования, даже если идет предварительное кондиционирование команды PRE, выключается кондиционирование воздуха кондиционером 160, электрически приводимым в действие, потому что у энергии, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, есть приоритет, когда температура воды охлаждения двигателя ниже, чем значение X1, и нагреватель 140 блока цилиндров соединен с портом 130 источника электропитания. С другой стороны, когда электроэнергия не подается к нагревателю 140 блока цилиндров и когда температура внутри транспортного средства ниже, чем пороговая температура Y, у предварительного кондиционирования воздуха более высокий приоритет, чем у зарядки устройства 70 хранения энергии. Следует отметить, что после того, как зарядка закончена, может быть обеспечена большая способность кондиционирования, чем полученная во время зарядки, и пороговая температура Y (Y2), которая выше, чем установленная во время зарядки, устанавливается потому, что мощность, питающаяся устройство 70 хранения энергии, не нужна.
Фиг.7 представляет собой блок-схему процесса управления внешней зарядки, показанного на Фиг.4. Как показано на Фиг.7, если ЭБУ 165 определяет, что электроэнергия питает нагреватель 140 блока цилиндров и выполняется кондиционирование воздуха (предварительное кондиционирование воздуха) кондиционером 160, электрически приводимым в действие (ДА на этапе S310), ЭБУ 165 устанавливает команду 1 заданной энергии зарядки, как целевого значения электроэнергии для зарядного устройства 70 хранения энергии (этап S320). Это значение команды энергии зарядки 1, полученное вычитанием оцененной энергии нагревателя 140 блока цилиндров и электрического приведенного в действие кондиционера 160 из номинальной энергии, которая может поставляться источником 210 электропитания (см. Фиг.1), внешнего по отношению к транспортному средству.
Если ЭБУ 165 определяет, что электроэнергия питает нагреватель 140 блока цилиндров, и кондиционирование воздуха (предварительное кондиционирование воздуха) кондиционером 160, электрически приводимым в действие, выключено (ДА на этапе S330), ЭБУ 165 устанавливает заданную команду 2 зарядки, как целевое значение электроэнергии для зарядного устройства 70 хранения энергии (этап S340). Эта команда 2 зарядки представляет собой значение, полученное путем вычитания номинальной энергии нагревателя 140 блока цилиндров из номинальной энергии, которая может поставляться источником 210 электропитания.
Если ЭБУ 165 определяет, что электроэнергия не питает нагреватель 140 блока цилиндров, и кондиционирование воздуха (предварительное кондиционирование воздуха) кондиционером 160, электрически приводимым в действие, выполняется (ДА на этапе S350), ЭБУ 165 устанавливает заданную команду 3 зарядки, как целевое значение электроэнергии для зарядного устройства 70 хранения энергии (этап S360). Это значение команды 3 зарядки получено путем вычитания номинальной энергии электрически приводимого в действие кондиционера 160 из номинальной энергии, которая может поставляться источником 210 электропитания.
Если ЭБУ 165 определяет, что ни мощность, питающая нагреватель 140 блока цилиндров, ни кондиционирование воздуха (предварительное кондиционирование воздуха) кондиционером 160, электрически приводимым в действие, не выполняются (НЕТ на этапе S350), ЭБУ 165 устанавливает заданную команду 4 зарядки, как целевое значение электроэнергии для зарядного устройства 70 хранения энергии (этап S370). Эта команда 4 зарядки соответствует номинальной энергии, которая может поставляться источником 210 электропитания.
Тогда, пока не будет определено, что СЗ устройства 70 хранения энергии выше или равен предписанному верхнему пределу, ЭБУ 165 будет управлять устройствами преобразования AC/DC 310 и 340 так же, как устройство преобразования DC/AC 320, таким образом, чтобы устройство 70 хранения энергии заряжалось от источника 210 электропитания через устройство преобразования AC/DC 310, устройство преобразования DC/AC 320, изолирующий трансформатор 330 и устройство преобразования AC/DC 340 в свою очередь, в соответствии с настройкой зарядки. Если определено, что СЗ устройства 70 хранения энергии достигает верхнего предела или выше (ДА на этапе S380), ЭБУ 165 определяет, что зарядка устройства 70 хранения энергии закончена и заканчивает зарядку устройства 70 хранения энергии (этап S390).
Следует отметить, что отношения величин между вышеупомянутыми командами зарядки 1-4 являются такими, что команда зарядки мощностью 1 < команды зарядки мощностью 2 и 3 < команды зарядки мощностью 4. Другими словами, у энергии, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, и энергии, питающей электрически приводимый в действие кондиционер 160 для предварительного кондиционирования воздуха, есть более высокий приоритет, чем у зарядки устройства 70 хранения энергии. Следует отметить, что, как показано на Фиг.6, у энергии, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, более высокий приоритет, чем у энергии, питающей электрически приводимый в действие кондиционер 160 для предварительного кондиционирования воздуха.
Следует отметить, что команды зарядки 1-3 могут быть установлены на 0 в рассмотренном выше. Другими словами, зарядка устройства 70 хранения энергии не может быть выполнена, когда выполняется, по меньшей мере, одна из энергии, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, и энергии, питающей электрически приводимый в действие кондиционер 160 для предварительного кондиционирования воздуха.
Как описано выше, в настоящем первом варианте осуществления, нагреватель 140 блока цилиндров может быть соединен электрически с зарядным устройством 120. Так как электроэнергия питает от зарядного устройства 120 нагреватель 140 блока цилиндров, когда нагреватель 140 блока цилиндров соединен электрически с зарядным устройством 120, нет необходимости отдельно обеспечивать шнур питания для энергии, питающей от электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, нагреватель 140 блока цилиндров. Кроме того, так как контролируется, чтобы зарядное устройство 120 имело более высокий приоритет энергии, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, чем зарядка устройства 70 хранения энергии, мощность, питающая нагреватель 140 блока цилиндров, достигается, даже если устройство 70 хранения энергии не может быть достаточно заряжено от электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству. Следовательно, согласно первому варианту осуществления, может учитываться удобство пользователя, и двигатель 10 может соответственно подогреваться.
Кроме того, в первом варианте осуществления, внутри моторного отделения 90 обеспечен порт 130 источника электропитания для того, чтобы получать электроэнергию от зарядного устройства 120, и нагреватель 140 блока цилиндров сконфигурирован для того, чтобы присоединяться/отсоединяться к/от порта 130 источника электропитания. Следовательно, согласно первому варианту осуществления, использовать ли нагреватель 140 блока цилиндров или нет, зависит от пожелания пользователя.
Кроме того, в настоящем первом варианте осуществления, зарядное устройство 120 контролирует устройство 70 хранения энергии от источника 210 электропитания, мощность, питающую нагреватель 140 блока цилиндров, связанный с портом 130 источника электропитания, и предварительное кондиционирование воздуха кондиционером 160, электрически приводимым в действие, в скоординированном порядке. Определенно, приоритет, от самого высокого до самого низкого, дан энергии, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, предварительное кондиционирование воздуха и зарядка устройства 70 хранения энергии, и зарядка устройства 70 хранения энергии управляется для того, чтобы не превысить номинальную мощность, которая может поставляться источником 210 электропитания. Следовательно, согласно настоящему первому варианту осуществления, оптимальное управление электроэнергией достигается в пределах диапазона номинальной энергии, которая может поставляться источником 210 электропитания.
Модификация
Подключаемое к сети гибридное транспортное средство движется, обеспечив более высокий приоритет использованию электроэнергии, хранящейся в устройстве хранения энергии, чем использованию топлива двигателя. Поэтому, если не требуется большая движущая сила для движения, двигатель не запускается до тех пор, пока не понизится СЗ устройства хранения энергии. Соответственно, двигатель, который подогрелся во время зарядки устройства хранения энергии от электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, может остыть во время движения, и способность к легкому запуску двигателя может ухудшиться во время движения. Таким образом, в вышеупомянутом первом варианте осуществления, порт 130 источника электропитания, с которым может быть связан нагреватель 140 блока цилиндров, предусмотрен внутри моторного отделения 90 и связан с зарядным устройством 120 так, чтобы электроэнергия могла подаваться от устройства 70 хранения энергии через зарядное устройство 120 в нагреватель 140 блока цилиндров во время движения.
Фиг.8 представляет собой блок-схему для описания работы ЭБУ 165 в модификации первого варианта осуществления во время движения. Следует отметить, что процесс в этой блок-схеме также вызывается для исполнения ведущей программы в регулярных временных интервалах или всякий раз, когда удовлетворяется заданное условие.
Как показано на Фиг.8, ЭБУ 165 определяет, является ли режим работы транспортного средства способом передвижения (этап S410). Например, когда старт переключается для активизации системы транспортного средства, переключатель зажигания или им подобный включен, ЭБУ 165 определяет, что режим работы находится в режиме передвижения. Если определено, что режим работы не находится в режиме передвижения (НЕТ на этапе S410), ЭБУ 165 не выполняет последующий процесс и перемещает процесс на этап S450.
Если на этапе S410 определено, что режим работы представляет собой режим движения (ДА на этапе S410), ЭБУ 165 определяет, является ли температура воды, охлаждающей двигатель 10, ниже, чем пороговая температура X, исходя из определенного значения температуры TE температурного датчика 170 (см. Фиг.1) (этап S420). Если определено, что температура воды, охлаждающей двигатель 10, ниже, чем пороговая температура X (ДА на этапе S420), ЭБУ 165 определяет, присоединен ли штепсель 150 источника электропитания от нагревателя 140 блока цилиндров к порту 130 источника электропитания (см. Фиг.1), на основе сигнала HC (этап S430).
Если определено, что нагреватель 140 блока цилиндров соединен с портом 130 источника электропитания (ДА на этапе S430), ЭБУ 165 включает реле 362 (см. Фиг.3) и, кроме того, управляет устройствами преобразования AC/DC 310 и 340 так же, как устройством преобразования DC/AC 320, таким образом, чтобы электроэнергия подавалась от устройства 70 хранения энергии через устройство преобразования AC/DC 340, изолирующий трансформатор 330, устройство преобразования DC/AC 320 и устройство преобразования AC/DC 310 по очереди в нагреватель 140 блока цилиндров (этап S440).
С другой стороны, если на этапе S420 определено, что температура воды, охлаждающей двигатель 10, выше или равна пороговой температуре X (НЕТ на этапе S420), или если на этапе S430 определено, что нагреватель 140 блока цилиндров не соединен с портом 130 источника электропитания (НЕТ на этапе S430), ЭБУ 165 перемещает процесс на этап S450.
Как описано выше, согласно настоящей модификации, электроэнергия подается от устройства 70 хранения энергии в нагреватель 140 блока цилиндров, связанный с портом 130 источника электропитания, также во время движения, и таким образом, двигатель 10 может подогреваться.
Второй вариант осуществления изобретения
В настоящем втором варианте осуществления описана конфигурация, в которой электроподогреваемый катализатор (который будет также упоминаться как "ЭПК") обеспечен в выхлопной системе двигателя 10, и электроэнергия может подаваться от устройства 70 хранения энергии в нагреватель 140 блока цилиндров и ЭПК во время движения.
Фиг.9 представляет собой общую блок-схему подключаемого к сети гибридного транспортного средства согласно второму варианту осуществления. Как показано на Фиг.9, это подключаемое к сети гибридное транспортное средство 1A дополнительно содержит ЭПК 190 и содержит зарядное устройство 120A и ЭБУ 165A вместо зарядного устройства 120 и ЭБУ 165, соответственно, по сравнению с конфигурацией подключаемого к сети гибридного транспортного средства 1, показанного на Фиг.1.
ЭПК 190 является устройством электроподогреваемого катализатора для очистки выхлопного газа, расположенным в выхлопной системе двигателя 10. ЭПК 190 соединен электрически с зарядным устройством 120A и получает рабочую мощность от зарядного устройства 120A.
Зарядное устройство 120A электрически связано с зарядным портом 110, устройством 70 хранения энергии, портом 130 источника электропитания и ЭПК 190. Зарядное устройство 120A сконфигурировано для обеспечения поставки электроэнергии от устройства 70 хранения энергии к ЭПК 190 и порта 130 источника электропитания в режиме движения.
Фиг.10 представляет собой схему конфигурации зарядного устройства 120A и ЭБУ 165A, показанного на Фиг.9. Как показано на Фиг.10, зарядное устройство 120A дополнительно содержит реле 364 и 380, по сравнению с конфигурацией зарядного устройства 120, показанного на Фиг.3.
ЭПК 190 соединен между устройством преобразования AC/DC 340 и изолированным трансформатором 330 с вставленным реле 364. Реле 364 включается/выключается исходя из сигнала управления от ЭБУ 165A.
В питающей сети, через которую ведется электроэнергия из зарядного порта 110, реле 380 помещено между узлом связи порта 130 источника электропитания и зарядным портом 110. Реле 380 включается/выключается ЭБУ 165A.
В режиме движения ЭБУ 165A управляет мощностью, подающейся от устройства 70 хранения энергии в ЭПК 190, и мощностью, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, связанный с портом 130 источника электропитания, в скоординированной манере, путем использования способа, который будет описан в дальнейшем. Кроме того, ЭБУ 165A выключает реле 380 таким образом, чтобы напряжение не применялось к зарядному порту 110 во время питания мощностью от устройства 70 хранения энергии в ЭПК 190 и нагреватель 140 блока цилиндров.
Следует отметить, что остающаяся конфигурация зарядного устройства 120A является такой же, как и из зарядного устройства 120 в первом варианте осуществления.
Фиг.11 представляет собой блок-схему для описания работы ЭБУ 165A, показанной на Фиг.10, во время движения. Следует отметить, что процесс в этой блок-схеме также вызывается для выполнения из ведущей программы в регулярных временных интервалах или всякий раз, когда удовлетворяется заданное условие.
Как показано на Фиг.11, эта блок-схема далее содержит этапы S415 и S460 по сравнению с блок-схемой, показанной на Фиг.8. Другими словами, если на этапе S410 определено, что режим работы представляет собой режим движения (ДА на этапе S410), ЭБУ 165A определяет, является ли СЗ устройства 70 хранения энергии ниже, чем предписанное пороговое значение (этап S415). Следует отметить, что это пороговое значение представляет собой значение для определения того, что запуск двигателя 10 требует скорой зарядки устройства 70 хранения энергии, и может быть установлено в значении, которое немного выше, чем более низкий предел СЗ, при котором требуется запуск двигателя 10.
Если на этапе S415 определено, что СЗ устройства 70 хранения энергии ниже, чем пороговое значение (ДА на этапе S415), ожидается запуск двигателя 10. Тогда, ЭБУ 165A включает реле 364 (см. Фиг.10) и, кроме того, управляет устройством преобразования AC/DC 340 таким образом, чтобы электроэнергия питалась от устройства 70 хранения энергии через устройство преобразования AC/DC 340 к ЭПК 190 (этап S460). Другими словами, когда ожидается запуск двигателя 10, у энергии, питающей ЭПК 190, есть первоочередность, даже если удовлетворяется условие для энергии, питающей нагреватель 140 блока цилиндров.
С другой стороны, если на этапе S415 определено, что СЗ устройства 70 хранения энергии выше или равен пороговому значению (НЕТ на этапе S415), ЭБУ 165A перемещает процесс на этап S420.
Как описано выше, согласно настоящему второму варианту осуществления, электроэнергия может питать ЭПК 190 и нагреватель 140 блока цилиндров в нужное время.
Третий вариант осуществления изобретения
В каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления электроэнергия AC, поставляемая от источника 210 электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, преобразуется в электроэнергию DC зарядным устройством 120 (120A), и устройство 70 хранения энергии заряжается электроэнергией DC. В настоящем третьем варианте осуществления описана конфигурация, в которой электроэнергия AC, поставляемая от источника 210 электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, обеспечена для нейтральных точек первого ЭДГ 20 и второго ЭДГ 30, и устройство 70 хранения энергии заряжается путем использования инвертора, который настраивает устройство 60 электропривода, и, кроме того, электроэнергия может питаться от источника 210 электропитания к нагревателю 140 блока цилиндров.
Фиг.12 представляет собой схему конфигурации электрической системы, подключаемой к сети гибридного транспортного средства согласно третьему варианту осуществления. Как показано на Фиг.12, у питающей сети PL1 есть один конец, связанный с нейтральной точкой 22 из первого ЭДГ 20, и у питающей сети PL2 есть один конец, связанный с нейтральной точкой 32 из второго ЭДГ 30. Питающими сетями PL1 и PL2 соединены другие концы с зарядным портом 110. Порт 130 источника электропитания, с которым может быть связан нагреватель 140 блока цилиндров, соединен с питающими сетями PL1 и PL2 с помощью связанных с ними реле 362.
Устройство 60 электропривода для того, чтобы управлять первым ЭДГ 20 и вторым ЭДГ 30, включает в себя первый инвертор 410, второй инвертор 420 и бустерный конвертер 430.
Первый инвертор 410 и второй инвертор 420 обеспечены соответственно для первого ЭДГ 20 и второго ЭДГ 30, соответственно, и связаны с главной положительной шиной MPL и главной отрицательной шиной MNL с первым инвертором 410 и вторым инвертором 420 параллельно. Каждый первый инвертор 410 и второй инвертор 420 сформирован по трехфазной мостовой схеме.
Первый инвертор 410 получает электроэнергию от главной положительной шины MPL и главной отрицательной шины MNL и управляет первым ЭДГ 20. Кроме того, первый инвертор 410 получает движущую мощность двигателя 10, преобразовывает электроэнергию AC, произведенную первым ЭДГ 20, в электроэнергию DC и генерирует электроэнергию DC на главную положительную шину MPL и главную отрицательную шину MNL.
Второй инвертор 420 получает электроэнергию от главной положительной шины MPL и главной отрицательной шины MNL и управляет вторым ЭДГ 30. Кроме того, во время торможения транспортного средства второй инвертор 420 получает вращающую силу колеса двигателя 80, преобразует электроэнергию AC, произведенную вторым ЭДГ 30, в электроэнергию DC и генерирует электроэнергию DC в главную положительную шину MPL и главную отрицательную шину MNL.
Кроме того, когда устройство 70 хранения энергии заряжается от источника 210 электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, первый инвертор 410 и второй инвертор 420 преобразуют в электроэнергию DC, электроэнергию AC, обеспеченную от источника 210 электропитания, через питающие сети PL1 и PL2 в нейтральной точке 22 из первого ЭДГ 20 и нейтральной точке 32 из второго ЭДГ 30, и генерируют преобразованную электроэнергию DC на главную положительную шину MPL и главную отрицательную шину MNL, путем использования способа, который будет описан в дальнейшем.
Бустерный конвертер 430 предусмотрен между устройством 70 хранения энергии и главной положительной шиной MPL, так же как и главной отрицательной шиной MNL. Бустерный конвертер 430 сформирован из бустерной схемы DC, включающей в себя реактор и два переключающихся элемента. Бустерный конвертер 430 регулирует напряжение между главной положительной шиной MPL и главной отрицательной шиной MNL до заданного напряжения, которое выше или равно напряжению устройства 70 хранения энергии.
Фиг.13 иллюстрирует эквивалентную схему нулевой фазы первых и вторых инверторов 410 и 420 так же как первого и второго ЭДГ 20 и 30, показанных на Фиг.12. Каждый первый инвертор 410 и второй инвертор 420 сформирован по трехфазной мостовой схеме, как показано на Фиг.12, и есть восемь образцов комбинаций включения/выключения шести переключающихся элементов в каждом инверторе. В двух из восьми переключающихся образцов межфазовое напряжение становится нулевым, и такое состояние напряжения упоминается как вектор нулевого напряжения. Вектор нулевого напряжения может пониматься так, что три переключающихся элемента плечевого звена находятся в том же самом состоянии переключения (все ВКЛ или ВЫКЛ), и точно так же три переключающихся элемента предплечья находятся в том же самом состоянии переключения.
Во время зарядки устройства 70 хранения энергии от источника 210 электропитания, внешнего по отношению к транспортному средству, вектор нулевого напряжения управляется в первом инверторе 410 и втором инверторе 420. Поэтому, в этой Фиг.13, три переключающихся элемента плечевого звена первого инвертора 410 все вместе показывают как плечевое звено 410A, и три переключающихся элемента предплечья первого инвертора 410 все вместе показаны как предплечье 410B. Точно так же три переключающихся элемента плечевого звена второго инвертора 420 все вместе показаны как плечевое звено 420A, и три переключающихся элемента предплечья второго инвертора 420 все вместе показаны как предплечье 420B.
Как показано на Фиг.13, эта эквивалентная схема нулевой фазы может расцениваться как однофазовый конвертер PWM, который принимает вход однофазной электроэнергии AC, обеспеченной от источника 210 электропитания в нейтральной точке 22 от первого ЭДГ 20 и нейтральной точке 32 от второго ЭДГ 30. Таким образом, изменяя нулевой вектор напряжения в первом инверторе 410 и втором инверторе 420 и управляя переключением первого инвертора 410 и второго инвертора 420 так, чтобы первый инвертор 410 и второй инвертор 420 работали как плечи однофазового конвертера PWM, причем электроэнергия AC, поставляемая от источника 210 электропитания, может преобразовываться в DC электроэнергию, и устройство хранения энергии DC 70 может заряжаться.
Обращаясь снова к Фиг.12, в третьем варианте осуществления, первый ЭДГ 20, второй ЭДГ 30 и устройство 60 электропривода осуществляют функцию зарядного устройства 120 в первом варианте осуществления. Порт 130 источника электропитания, с которым связан нагреватель 140 блока цилиндров, соединен с питающими сетями PL1 и PL2 с помощью связанных с ними реле 362, и нагреватель 140 блока цилиндров, связанный с портом 130 источника электропитания, и зарядка устройства 70 хранения энергии управляются в скоординированной манере, как в первом варианте осуществления.
Как описано выше, в настоящем третьем варианте осуществления, первый ЭДГ 20, второй ЭДГ 30 и устройство 60 электропривода осуществляют функцию зарядного устройства 120 в первом варианте осуществления. Следовательно, согласно настоящему третьему варианту осуществления, поскольку нет необходимости отдельно обеспечивать зарядное устройство 120, сокращается размер и вес транспортного средства.
Следует отметить, что в электрической системе, показанной на Фиг.12, ЭПК 190 соединен между устройством 70 хранения энергии и устройством 60 электропривода или с главной положительной шиной MPL и главной отрицательной шиной MNL, с помощью размещенного конвертера напряжения, и таким образом, мощность, поступающая от устройства 70 хранения энергии в ЭПК 190, и мощность, питающая нагреватель 140 блока цилиндров, связанного с портом 130 источника электропитания, может управляться в скоординированной манере в режиме движения, как в вышеупомянутом втором варианте осуществления. В качестве альтернативы, ЭПК 190 может быть соединен с питающими сетями PL1 и PL2 параллельно с портом 130 источника электропитания.
Хотя порт 130 источника электропитания предусмотрен внутри моторного отделения 90 и нагреватель 140 блока цилиндров является присоединяемым/отсоединяемым от/к порту 130 источника электропитания, в каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления, нагреватель 140 блока цилиндров может быть непосредственно соединен с зарядным устройством 120 (120A), без предоставления порта 130 источника электропитания, и переключатель 145 может быть обеспечен для того, чтобы пользователь мог переключаться между рабочим и нерабочим режимами нагревателя 140 блока цилиндров, как показано на Фиг.14. Следует отметить, что переключатель 145 может быть обеспечен в нагревателе 140 блока цилиндров, или может быть обеспечен на щите управления и т.п. внутри транспортного средства, чтобы иметь возможность отдаленно управлять нагревателем 140 блока цилиндров.
Кроме того, хотя у энергии, питающей нагреватель 140 блока цилиндров, есть более высокий приоритет, чем у зарядки устройства 70 хранения энергии, и когда температура двигателя 10 повышается и мощность, питающая нагреватель 140 блока цилиндров, заканчивается, устройство 70 хранения энергии заряжается до того, как СЗ достигнет верхнего предела в вышеупомянутом входном устройстве (таком как переключатель), это может быть обеспечено для того, чтобы пользователь мог выбрать, заряжаться ли устройству 70 хранения энергии после того, как мощность, питающая нагреватель 140 блока цилиндров, закончится.
Следует отметить, что в каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления было описано гибридное транспортное средство последовательного/параллельного типа, в котором движущая мощность двигателя 10 может быть разделена на ведущее колесо 80 и первый ЭДГ 20, использующий устройство 40 разделения энергии. Настоящее изобретение, однако, также применимо к другим типам гибридных транспортных средств. Другими словами, настоящее изобретение также применимо к, например, так называемому гибридному транспортному средству последовательного типа, используя двигатель 10 только для того, чтобы вести первый ЭДГ 20 и производить движущую силу транспортного средства, используя только второй ЭДГ 30, гибридного транспортного средства, в котором только регенеративная энергия из кинетической энергии, сгенерированной двигателем 10, восстановлена как электроэнергия, гибридного транспортного средства с «вспомогательным электродвигателем», в котором двигатель используется как главный источник энергии, и электродвигатель помогает двигателю внутреннего сгорания, насколько это требуется и т.п.
Также следует отметить, что двигатель 10 соответствует "двигателю внутреннего сгорания" в настоящем изобретении, и второй ЭДГ 30 соответствует "электродвигателю" в настоящем изобретении. Кроме того, зарядный порт 110 соответствует "устройству получения электроэнергии" в настоящем изобретении, и зарядные устройства 120 и 120A соответствуют "устройствам зарядки" в настоящем изобретении. Кроме того, нагреватель 140 блока цилиндров соответствует "нагревателю" в настоящем изобретении, и ЭБУ 165 и 165A соответствуют "контроллеру" в настоящем изобретении.
Кроме того, температурный датчик 170 соответствует "первому температурному датчику" в настоящем изобретении, и температурный датчик 180 соответствует "второму температурному датчику" в настоящем изобретении. Кроме того, ЭПК 190 соответствует "электрически нагреваемому устройству катализатора" в настоящем изобретении, и первый ЭДГ 20 и первый инвертор 410 образуют "устройство генерации электроэнергии" в настоящем изобретении.
Следует понимать, что варианты осуществления, раскрытые здесь, являются иллюстративными и не ограничивают его в любом отношении. Объем настоящего изобретения определен формулой изобретения, а не вышеупомянутым описанием вариантов осуществления, и включает в себя любые модификации в пределах области и значения, эквивалентного пунктам формулы изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
На чертежах, ссылочной позицией 1, 1A обозначено подключаемое к сети гибридное транспортное средство; 10 - двигатель; 20 - первый ЭДГ; 22, 32 - нейтральные точки; 30 - второй ЭДГ; 40 - устройство разделения энергии; 50 - редукционный механизм; 60 - устройство двигателя; 70 - устройство хранения энергии; 80 - ведущее колесо; 90 - моторное отделение; 110 - заряженный порт; 120, 120A - зарядное устройство; 130 - порт электропитания; 140 - нагреватель блока цилиндров; 145 - переключатель; 150 - штепсель электропитания; 160 - электрически приводимый в действие кондиционер; 165, 165A - ЭБУ; 170, 180 - температурные датчики; 190 - ЭПК; 200 - соединитель; 210 - источник электропитания; 310, 340 - устройства преобразования AC/DC; 320 - устройство преобразования DC/AC; 330 - изолирующий трансформатор; 362, 364, 380 - реле; 372, 374, 378 - датчик тока; 376 - датчик напряжения; 410, 420 - инвертор; 410A, 420A - плечевые звенья; 410B, 420B - предплечья; 430 - бустерные конвертеры; MPL - главная положительная шина; MNL - главная отрицательная шина; PL1, PL2 - питающая сеть.