用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率管理的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率管理的方法和裝置，其中方法包含下面的步驟：通過檢測單元（21）對(duì)用于電氣驅(qū)動(dòng)設(shè)備的可調(diào)節(jié)功率需求和電氣儲(chǔ)能器的可支配電氣原電池功率進(jìn)行檢測（S1）；通過控制單元（22）對(duì)檢測的可調(diào)節(jié)功率需求和檢測的可支配電氣原電池功率進(jìn)行比較（S2）；并且若比較得出可支配電氣原電池功率比可調(diào)節(jié)功率需求較小，則根據(jù)通過控制單元預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于一個(gè)或多個(gè)確定的時(shí)間間隔通過控制單元（22）斷開（S3）至少一個(gè)電氣耗件。
【專利說明】用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率管理的方法和裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率管理的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]US 2005 0137764 Al描述一種用于控制電氣系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)檢測部件，例如用于提供量化變量以形成瞬時(shí)狀態(tài)向量的傳感器。時(shí)間序列預(yù)測器在對(duì)瞬時(shí)狀態(tài)向量的反應(yīng)中產(chǎn)生估計(jì)的未來向量值。電氣系統(tǒng)管理器包括預(yù)定的決策規(guī)貝U，其在對(duì)估計(jì)的未來向量值的反應(yīng)中被調(diào)用，以便把電氣系統(tǒng)與期望的電氣條件相匹配。
[0003]此外在那里描述的能量管理系統(tǒng)包括以微控制器為形式的獨(dú)立能量管理單元和驅(qū)動(dòng)/開關(guān)模塊。其中獨(dú)立能量管理單元控制包括電化學(xué)原電池和發(fā)電機(jī)在內(nèi)的多個(gè)能量源的功率輸入。
[0004]US 2003 0200017 Al描述一種當(dāng)在機(jī)動(dòng)車中把電源和電氣耗件直接耦合地應(yīng)用在車載電路中時(shí)用于在機(jī)動(dòng)車中對(duì)超級(jí)電容器和極端電容器列入優(yōu)先和啟動(dòng)排序的裝置。此外該裝置包括功率開關(guān)、CAN總線-控制器局域網(wǎng)總線(Controller Area Network-Bus)和其它具有在機(jī)動(dòng)車中存有的能量源或電源的接口。此外在那里描述的裝置使用在控制電子器件中被采用的減載補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率管理的方法。其中方法包括下面的步驟:通過檢測單元來檢測用于電氣驅(qū)動(dòng)裝置的可調(diào)節(jié)功率需求和電氣儲(chǔ)能器的可支配電氣原電池功率；通過控制單元來比較檢測的可調(diào)節(jié)功率需求與檢測的可支配電氣原電池功率；并且若比較得出可支配電氣原電池功率比可調(diào)節(jié)功率需求較小，則根據(jù)通過控制元件預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于一個(gè)或多個(gè)確定的時(shí)間間隔通過控制元件斷開至少一個(gè)電氣耗件。
[0006]本發(fā)明所基于的基本思想是，對(duì)于混合電動(dòng)機(jī)動(dòng)車而言在行駛運(yùn)行期間必須控制和協(xié)調(diào)在功率源和電氣耗件之間的功率流。若電氣耗件的功率需求的總和比電氣功率源的可支配功率較大，則必須將電氣耗件列入優(yōu)先并且將可為確定的電氣耗件所支配的電功率進(jìn)行限制。
[0007]若駕駛者要求混合動(dòng)力車輛的最大行駛功率并且同時(shí)其它的電氣耗件例如電氣內(nèi)室空調(diào)、電氣原電池加熱、電氣內(nèi)室加熱或電氣DC/DC轉(zhuǎn)換器是激活的，那么控制元件必須根據(jù)電氣耗件的評(píng)價(jià)或者列入優(yōu)先來短時(shí)間地限制其它耗件的功率，以便能夠?qū)⑷β视糜陔姎庑旭偂?br> [0008]根據(jù)本發(fā)明的方法具有的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不必堪于混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)系的系統(tǒng)效率中的諸多限制就達(dá)到電氣儲(chǔ)能器的經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)計(jì)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式通過由駕駛者選擇的行駛模式確定用于電氣驅(qū)動(dòng)裝置的可調(diào)節(jié)功率需求。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，由此能以簡單的方式由駕駛者直接對(duì)電氣行駛功率施加影響。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式通過控制單元借助于車輛參數(shù)或行駛參數(shù)確定用于電氣驅(qū)動(dòng)裝置的可調(diào)節(jié)功率需求。這允許舒適使用所述方法來提升性能。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式，通過檢測單元的電氣功率傳感器來檢測電氣儲(chǔ)能器的可支配電氣原電池功率。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式，在比較檢測的可調(diào)節(jié)功率需求和檢測的可支配電氣原電池功率時(shí)通過控制單元來求出差和并且將求出的差和用作為預(yù)定的、用于通過控制元件來斷開確定的電氣耗件的標(biāo)準(zhǔn)。在此而言差和的值能夠確定的是把哪個(gè)電氣耗件斷開或者是否同時(shí)把多個(gè)電氣耗件斷開。從而賦予混合動(dòng)力車輛的高效的運(yùn)行方式。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式把內(nèi)室空調(diào)單元、原電池空調(diào)單元、直流電壓轉(zhuǎn)換器單元或內(nèi)室加熱單元作為電氣耗件使用。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式把具有可達(dá)120秒、優(yōu)選可達(dá)60秒并且尤其優(yōu)選可達(dá)30秒的持續(xù)時(shí)間的時(shí)間間隔作為確定的時(shí)間間隔之一來使用。這允許了在電氣耗件的需求上匹配的、不同的斷開間隔與各個(gè)電氣耗件的配設(shè)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式，在把電氣耗件斷開確定的時(shí)間間隔之后，為電氣耗件在確定的時(shí)間間隔結(jié)束之后對(duì)于確定的接通時(shí)間間又提供電氣功率。這以有利的方式允許電氣耗件的安全運(yùn)行并且避免損壞行駛舒適性的、單個(gè)電氣耗件的持續(xù)性斷開。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施形式，電氣耗件的斷開通過為電氣耗件提供的功率的持續(xù)減小來實(shí)現(xiàn)。該實(shí)施形式具有的優(yōu)點(diǎn)是，混合動(dòng)力車輛的電氣耗件和車載電路得以保護(hù)，因?yàn)閷?duì)于設(shè)備組件而言避免了有害的電流峰值和電壓峰值。
[0017]本發(fā)明還提供了用于對(duì)具有電氣耗件和電氣儲(chǔ)能器的混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率管理的裝置，其中該裝置包括檢測單元和控制單元，其中把檢測單元設(shè)計(jì)為用于檢測用于電氣驅(qū)動(dòng)裝置的可調(diào)節(jié)功率需求和電氣儲(chǔ)能器的可支配電氣原電池功率，其中把控制元件設(shè)計(jì)為用于比較檢測的可調(diào)節(jié)功率需求和檢測的可支配電氣原電池功率，并且若比較得出可支配電氣原電池功率比可調(diào)節(jié)功率需求較小的話則根據(jù)通過控制元件預(yù)定的準(zhǔn)則在一個(gè)或多個(gè)確定的、分別對(duì)于各個(gè)電氣耗件而言由控制單元確定的時(shí)間間隔內(nèi)斷開至少一個(gè)電氣耗件。
[0018]其中控制單元和檢測單元也能通過唯一的單元實(shí)現(xiàn)，例如以微控制器或其它的單芯片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為形式。
[0019]本發(fā)明的實(shí)施形式的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從下文結(jié)合附圖得出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實(shí)施形式的用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率管理的方法的示意性流程圖；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實(shí)施形式的用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率管理的裝置的示意性框圖；并且
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實(shí)施形式的用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率管理的裝置的驅(qū)動(dòng)-和混合系-拓?fù)涞氖疽庑钥驁D?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]相同的和功能等同的元件、特征和組件-只要不是矛盾-在附圖中分別設(shè)有同樣的附圖標(biāo)記。此外不言而喻的是，在附圖中處于一目了然性和理解性的原因不必把組件和元件相互成比例地呈現(xiàn)。
[0022]用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率管理的方法和裝置可應(yīng)用在混合電動(dòng)機(jī)動(dòng)車、即插式混合動(dòng)力系統(tǒng)、微混合動(dòng)力系統(tǒng)、輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)或全混合動(dòng)力系統(tǒng)上。即插式混合動(dòng)力系統(tǒng)亦或即插式混合動(dòng)力電氣車輛或者也稱作PHEF或者座充混合動(dòng)力系統(tǒng)是具有混合驅(qū)動(dòng)器的機(jī)動(dòng)車，該混合驅(qū)動(dòng)器的電氣儲(chǔ)能器能附加地經(jīng)由連接在混合動(dòng)力車輛上的電網(wǎng)從外部得到充電。
[0023]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實(shí)施形式的用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率管理的方法的示意性流程圖。
[0024]在方法的第一步驟通過檢測單元21來進(jìn)行對(duì)用于電氣驅(qū)動(dòng)裝置的可調(diào)節(jié)功率需求和電氣儲(chǔ)能器的可支配電氣原電池功率進(jìn)行檢測Si。
[0025]接著在方法的第二步驟中通過控制單元22來對(duì)檢測的可調(diào)節(jié)功率需求和檢測的可支配電氣原電池功率進(jìn)行比較S2。
[0026]在第三步驟中若比較得出可支配電氣原電池功率比可調(diào)節(jié)功率需求較小，則根據(jù)通過控制元件22預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于一個(gè)或多個(gè)確定的時(shí)間間隔通過控制元件22對(duì)至少一個(gè)電氣耗件斷開S3。
[0027]其中單個(gè)的方法步驟能以任意的順序?qū)嵤?。同樣可設(shè)想的是以每個(gè)可設(shè)想的整改形式或者作為在多個(gè)終止條件下的以任意形式的遞歸函數(shù)對(duì)單個(gè)方法步驟進(jìn)行重復(fù)。
[0028]例如對(duì)各個(gè)電氣耗件的高效的連通持續(xù)時(shí)間的要求能夠用作預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。例如能把直流電壓轉(zhuǎn)換器以25%斷開，而把內(nèi)室空調(diào)裝置在行駛期間以75%斷開。
[0029]例如對(duì)于即插式混合動(dòng)力系統(tǒng)，在沒有用于對(duì)電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率提高的方法的情況下由電氣驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生65kW來作為用于行駛的最大機(jī)械功率，其中7kW出現(xiàn)在損失功率上。但是從電氣儲(chǔ)能器中卻總共要有90.6kff的電氣原電池功率可供支配，因?yàn)?.6kff是車載電網(wǎng)功率，7kW用于電氣空調(diào)并且IOkW用于電氣內(nèi)室加熱。
[0030]通過把用于對(duì)電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率提高的方法應(yīng)用在同樣的即插式混合動(dòng)力系統(tǒng)中，在產(chǎn)生同樣的65kW的機(jī)械驅(qū)動(dòng)功率的情況下7kW還出現(xiàn)在損失功率上。然而在應(yīng)用該方法時(shí)要施加的原電池功率對(duì)于完全斷開所有電氣耗件的情況而言僅僅處在72kW。在該情形中把車載電路、電氣空調(diào)和電氣內(nèi)室加熱斷開。其中通過斷開電氣耗件帶來的功能上的限制由于受限的、電氣耗件斷開所處的時(shí)間間隔的原因而幾乎不會(huì)被察覺。
[0031]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實(shí)施形式的用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率管理的裝置的示意性框圖。裝置10包括具有檢測單元21和控制單元22的行駛管理裝置20。裝置10的子管理單元能夠根據(jù)其控制任務(wù)構(gòu)造。從而例如在圖2中構(gòu)造了原電池管理單元31、驅(qū)動(dòng)管理單元32、E行駛管理單元33、變速管理單元34和制動(dòng)管理單元35。子管理單元31-35分別與行駛管理裝置20連接并且分別具有自身的傳感器單元51-55和致動(dòng)器單元41-45，通過其來察覺子管理單元的各個(gè)測量和控制任務(wù)。
[0032]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實(shí)施形式的用于對(duì)混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率管理的裝置的驅(qū)動(dòng)-和混合系-拓?fù)洹?br> [0033]充電座101與充電逆變器102連接。充電座101具有用于鎖住充電插頭的器件和用于充電狀態(tài)顯示的發(fā)光二極管。充電逆變器102通過混合動(dòng)力CAN總線107與具有充電管理器104的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器103連接。此外混合動(dòng)力CAN總線107與原電池管理器105、功率電子器件106a和直流電壓轉(zhuǎn)換器106b連接。
[0034]發(fā)動(dòng)機(jī)控制器103例如設(shè)計(jì)為現(xiàn)代的發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(也是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器或引擎控制單元)并且是自升級(jí)的、承擔(dān)控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)控混合動(dòng)力車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)功能的計(jì)算機(jī)。
[0035]驅(qū)動(dòng)CAN總線108具有與充電逆變器102、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器103、原電池管理器105、功率電子器件106a和直流電壓轉(zhuǎn)換器106b的連接。此外驅(qū)動(dòng)CAN總線108與高電壓空調(diào)裝置109和駕駛者信息系統(tǒng)110連接。
[0036]例如把功率電子器件106a設(shè)計(jì)為通過描繪在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)上感應(yīng)的電壓的來實(shí)現(xiàn)由E行駛管理單元33預(yù)定的混合動(dòng)力車輛行駛特性并且通過靈活選擇發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的定子電流來在輸出軸上產(chǎn)生變化的轉(zhuǎn)矩。
[0037]直流電壓轉(zhuǎn)換器106b設(shè)計(jì)為電氣開關(guān)，其將在輸入端上供應(yīng)的直流電壓轉(zhuǎn)換為具有較高、較低或反轉(zhuǎn)的電壓水平的直流電壓，以便例如把14V的車載電路或者混合動(dòng)力車輛的其它低電壓網(wǎng)與混合動(dòng)力車輛的高電壓網(wǎng)耦合。
[0038]驅(qū)動(dòng)CAN總線108和混合動(dòng)力CAN總線例如設(shè)計(jì)為CAN總線(控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network))或者為其它的異步、串行總線系統(tǒng)并且或者為其它的現(xiàn)場總線。
【權(quán)利要求】
1.用于對(duì)具有電氣耗件和電氣儲(chǔ)能器的混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行功率管理的方法，其中該方法包含下面的步驟: -通過檢測單元(21)對(duì)用于電氣驅(qū)動(dòng)設(shè)備的可調(diào)節(jié)功率需求和電氣儲(chǔ)能器的可支配電氣原電池功率進(jìn)行檢測(SI)； -通過控制單元(22)對(duì)檢測的可調(diào)節(jié)功率需求和檢測的可支配電氣原電池功率進(jìn)行比較(S2);并且 -若比較得出可支配電氣原電池功率比可調(diào)節(jié)功率需求較小，則根據(jù)通過控制單元(22)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于一個(gè)或多個(gè)確定的時(shí)間間隔通過控制單元(22)斷開(S3)至少一個(gè)電氣耗件。
2.按權(quán)利要求1的方法，其中用于電氣驅(qū)動(dòng)設(shè)備的可調(diào)節(jié)功率需求通過由駕駛者選擇的行駛模式來確定。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其中用于電氣驅(qū)動(dòng)設(shè)備的可調(diào)節(jié)功率需求通過控制單元(22)借助于車輛參數(shù)或行駛參數(shù)來確定。
4.按前述權(quán)利要求之一的方法，其中通過電氣功率傳感器由檢測單元(21)來檢測電氣儲(chǔ)能器的可支配電氣原電池功率。
5.按前述權(quán)利要求之一的方法，其中在對(duì)檢測的可調(diào)節(jié)功率需求和檢測的可支配電氣原電池功率進(jìn)行比較(S2)時(shí)通過控制單元(22)來求出差和并且把求出的差和用作為預(yù)定的用于通過控制單元(22)把確定的電氣耗件斷開(S3)的標(biāo)準(zhǔn)。
6.按前述權(quán)利要求之一的方法，其中作為電氣耗件使用內(nèi)室空調(diào)單元、原電池空調(diào)單元、直流電壓轉(zhuǎn)換器單元或內(nèi)室加熱單元。
7.按前述權(quán)利要求之一的方法，其中作為任一所述確定的時(shí)間間隔使用具有可達(dá)120秒、優(yōu)選可達(dá)60秒并且尤其優(yōu)選可達(dá)30秒的持續(xù)時(shí)間的時(shí)間間隔。
8.按前述權(quán)利要求之一的方法，其中在將電氣耗件對(duì)于確定的時(shí)間間隔斷開(S3)之后，給所述電氣耗件在確定的時(shí)間間隔結(jié)束后對(duì)于確定的連通時(shí)間間隔再提供電功率。
9.按前述權(quán)利要求之一的方法，其中通過持續(xù)地減小提供給電氣耗件的電功率來實(shí)施斷開(S3)。
10.用于對(duì)具有電氣耗件和電氣儲(chǔ)能器的混合動(dòng)力車輛的電氣驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行功率管理的裝置，其中所述裝置包括檢測單元(21)和控制單元(22)， -其中檢測單元(21)被設(shè)計(jì)用于檢測用于電氣驅(qū)動(dòng)設(shè)備的可調(diào)節(jié)功率需求和電氣儲(chǔ)能器的可支配電氣原電池功率；并且 -其中控制單元(22)被設(shè)計(jì)用于比較檢測的可調(diào)節(jié)功率需求和檢測的可支配電氣原電池功率，并且若比較得出可支配電氣原電池功率比可調(diào)節(jié)功率需求較小，則根據(jù)通過控制單元(22)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于一個(gè)或多個(gè)確定的時(shí)間間隔斷開至少一個(gè)電氣耗件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中作為電氣耗件設(shè)置了內(nèi)室空調(diào)單元、原電池空調(diào)單元、直流電壓轉(zhuǎn)換器單元或者內(nèi)室加熱單元。
【文檔編號(hào)】B60L1/00GK103998312SQ201280062575
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】T.胡貝爾, J.法斯納赫特, M.萊納, C.利貝諾夫 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司