用于控制机动车、尤其是混合动力动车的电功率分配的方法及装置的制作方法

专利名称：用于控制机动车、尤其是混合动力动车的电功率分配的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在机动车的直流电压供电电路中调节电功率分配的方法，该机动力包括多个能消耗和/或产生供电电路中功率的电单元，所述电单元之一是至少驱动机动车一个驱动轮的电驱动组件。本发明也涉及能应用这种方法的驱动系统。
本发明尤其应用在混合动力的系列型机动车上，其设有的发电机组包括内燃机驱动的发电机；但本发明也可应用于并联或混合串并联的混合动力的机动车及纯电动车上，其中用于牵引所需的电功率是由除发电机组外的能源提供的，例如由蓄电池，燃料电池或光电池提供。
混合动力的系列型机动车包括具有与发电机耦合的内燃发动机的发电机组，发电机对供电电路提供电力，通常提供给直流电压供电电路，以使得蓄电池能与该电路相连接。包括一个或多个电动机的驱动组件由供电电路供电以驱动动车的驱动轮。在大多数应用中，驱动组件也可以执行电再生制动，于是将电能提供给供电电路。该能量也可以被与供电电路相连接的另外元件吸收，例如它能以化学形式储存在蓄电池中，或存储在动能蓄能器中，亦或热消耗在用于吸收多余能量的保护元件上。因此，直流电压供电电路在每一时刻与连接在其上的部件交换不同的功率流。这些功率流尤其是随时间变化，因为在机动车驱动系统中瞬态占优势。由于在不考虑电路本身损耗时这些功率流的代数和在每瞬间必须为零，故必须调节一个或多个这些流，以便获得平衡并同时至少接近地获得动车司机所需的牵引或制动功率。
传统的控制这些功率流的方法是利用被所有系统单元产生或消耗的功率的精确识别。该方法需要计算每个单元必须产生或消耗的功率，以便获得电路的平衡。因此必需精确地了解调节每个系统单元的方法，以便获得正确的总体调节。甚至必须了解，并精确地了解在系统操作中不重要的功率消耗单元。因而，这种方法应用于控制其中有N单元连接在供电电路上的系统时需要使用至少N-1个电流传感器。这些传感器通常不能在宽的测量范围上提供高精确度，这对调节带来了误差范围并常需要附加的调节以保证稳定性。当电池连接在供电电路上时，必须给予它调节程序的优先权，因为它不能很好地经受电流的波动，它是脆弱并相对昂贵的。在调节方法时采用这种优先权意味着附加的复杂性。
在没有缓冲电池且没有吸收多余功率的保护单元的操作系统中，不可能使用该功率测量调节方法，因为所有产生的功率必须立即被消耗掉。因此系统的整体调节难以处理，尤其在驱动方式时，通常内燃机及发电机组的功率与驱动组件的功率在任何时刻必须相等。
用于调节机动车中串联混合驱动系统的方法及装置尤其是公开在专利申请W093/07022，EP-A-0460850，EP-A-0543390，EP-A-0645278及DE-A-4116899中。这些装置包括中央调节单元，它除了接收由司机给出的加速或制动预设点信号外，还接收来自各传感器的代表系统状态的各信号，这些传感器总包括一个或多个电流传感器，以便允许计算进入或离开供电电路的一个或多个功率流。
例如，文献EP-A-0543390公开了一种串联混合驱动车的驱动控制装置，它没有与供电电路连接的包括内燃发动机及直流发电机的发电机组。这种电路设有包括DC/AC变流器及三相电动机的驱动组件。该电动机通过一个差动齿轮驱动两个驱动轮。一个电池直接地连接在供电电路上，以便根据驱动组件的需要功率提供三种对驱动组件的供电方式，也即在低功率范围中仅由电池供电；在中等功率范围中仅由发电机组供电，它相当于内燃机最佳效率；及在大功率范围中由发电机组及电池供电。整体调节是由电子单元保证的。该电子单元接收来自司机的设定点信号，及代表系统状态的信号，即由直流发电机产生的电流，电池的输入电流或输出电流，供电电路的电压及电动机的速度。在这些信息的基础上，调节单元通过作用于内燃机的燃料供给，作用于发电机的励磁电流以获得供电电路的所需电压及作用于驱动组件的DC/AC变流器来确定不同的功率流。因此，与此同时，它控制由发电机组产生的电功率及电驱动组件消耗的电功率，及它通过监测在电池端子上及发电机输出端子上的两个信号，调节有关的三个功率流的平衡。利用这种方法其调节质量及平衡实质上取决于电流测量的精度。但是，该精度不佳，因为在这种机动车驱动系统中直流电流强度的变化范围大。这将产生不精确及不稳定的调节，尤其导致电池端子上不希望的电流波动，降低了电池的寿命。这种方法的另一缺点是如果另外的电装置连接在供电电路上，例如动能蓄能器，空调装置等，或如果没有蓄电池时，该方法需根本地改变。简言之，对于供电电路增添或去除任何功率流需要调节方法及装置的重大修改。
在纯电动车的情况下会产生相同问题，因为这种电动车相当于发电机组不投入工作的混合动力车，提供牵引能量的电源可能是可调节的也可能是不可调节的。
本发明的目的是避免上述现有技术的缺点，作为该方法的结果，允许系统各单元之间的功率流以简、可靠及经济的方式调节，它能有利地应用于各种结构的驱动系统，尤其是在供电电路上连接或不连接蓄电池，及连接或不连接保护单元，均不需在基本调节上作根本改变便可从一种系统转换到另一系统。另一目的在于获得系统的稳定及可靠的调节，尤其是尽可能避免使用电流传感器。
又一目的是能够控制蓄电池工作并同时避免蓄电池端电流的波动、以便增加其寿命。
最后，该方法在调节功率流方面提供了最大的灵活性，即能允许宽范围的组合，以获得系统的最佳效率及优越的机动车人机控制性能。
因而，本发明涉及上述导言中所指类型的方法，其特征在于将所述电单元之一确定为功率平衡单元，它与供电电路交换调节功率；确定供电电路的所需电压；持续地监测有效的供电电路电压；及调节平衡单元的所述调节功率，以使得所述有效电压保持在所述所需电压的电平上。
该平衡单元最好是驱动组件，但另外的选择也是可能的，这将在下面描述。
所述电单元之一可能是发电机组，它能根据需要与供电电路交换第一功率，而平衡单元是所述电单元中的另一个。
因而，控制装置可以基本根据司机确定的功率或转矩需要确定由发电机组提供的第一功率，而不必基于供电电路中电功率流的分配实时地调节该功率。用于执行该调节的电子单元基本在于监测供电电路电压，如果用电不足该电压将增大，或如果用电过多它将下降；将该有效电压与所需电压相比较，在有差别的情况下，调节平衡单元的功率，以使电压回到所需值上。在驱动方式时，易于在驱动机组上执行该调节，因为通常它是主要的用电装置，并在通常情况下它包括提供宽广调节可能性的DC/AC变流器。
将供电电路电压选择为基本调节参数在许多方面是有利的。它涉及到对连接在电路上的所有单元的一个共同参数，而不管这些单元的数目及特性如何。该电压在小范围中变化并可被精确地测量。控制单元将所需电压确定为所需功率流分配的函数，然后无需对这些流作测量，由此也不要使电流传感器就能执行该调节。
这将引起首先，高度的调节稳定性及可靠性，及其次对不同结构的驱动系统，根据是否有电池及保护单元来使调节单元适配的极大方便性。
在电池连接在供电电路上的情况下，基于电压的调节成为有利，因为所需电压可选择为电池性能的函数，并尤其是其充电状态的函数，这种选择允许电池的损耗或吸收功率能被预定。特别是允许电流与电池端子上易于稳定在零值上，这将在下面解释。
根据本发明的方法也具有以相同方式应用的优点，如需要可应用于电制动方式及驱动方式，也可具有不同的驱动系统构型。驱动组件则可被选择为平衡单元，在这种情况下所述驱动组件将功率提供给供电电路，或耗电单元例如保护单元。
应该指出，文献EP-A-0645278公开了一种用于串联混合动力车的控制方法，该动力车在供电电路上连接有蓄电池，其中电子控制单元监测电池充电的电压及状态，以便控制电功率流。通过该方法的调节比本发明的方法要复杂且稳定性差，因为它需要根据其转矩和速度的测量来计算驱动机组的有效功率，或根据电动机的电流及电压来计算有效功率，然后作为该功率及电池充电状态的函数反馈给发电机组，以便在一定的范围内维持所述状态。因此使保证功率流精确平衡的电池几乎要持续地经受充电及放电周期。
本发明也涉及机动车驱动系统，尤其是实施根据本发明的方法的驱动系统，所述系统包括多个能消耗和/或产生供电电路中功率的电单元，所述单元之一是至少驱动机动车一个驱动轮的可调节电驱动组件，及控制装置设置用于控制一个确定为电平衡单元的所述电单元，它与供电电路交换第二功率，控制装置这样设置，以便连续地监测有效供电电路电压，其特征在于所述控制装置包括一个电子调节单元，该电子调节单元与平衡单元相连接并设置用来根据由控制装置确定的所需电压调节平衡单元的功率，以便将所述有效电压维持在所需电压的电平上。
在以下通过参照附图以例子形式对不同实施例的说明中，将会阐明本发明的另外特征及优点，附图为

图1是应用根据本发明的方法一个串联混合动力车驱动系统的电路总框图；图2是图1中系统的控制单元的电路框图，其中该系统不设有电池及保护单元；图3是在电池端子上的电流/电压特性的曲线图；图4是放大比例的图3曲线的细节；图5是图1中系统的控制单元的电路框图，其中该系统包括电池；图6表示图5电路的一个变型；图7表示作为时间函数的系统中一些变量在可被发电机组覆盖的功率需要增加时的变化过程；图8表示与图7中相同的变量，但是在不能被发电机组覆盖的功率需要增加时的变化过程；图9表示作为时间函数的系统中一些变量在供电给电池及保护单元的电制动情况下的变化过程；图10类似于图9，但表示该方法的另外实施方式；图11类似于图1，但表示并联混合动力车的情况；及图12类似于图1，但表示纯电力动车的情况。
参照图1，这里所描述的例子涉及串联型混合动力车的驱动系统，它包括发电机组1，设来用于以直流电压U。对双线供电电路2提供直流电流IG。该电路2对驱动组件3供电，后者通过轴5或通过任何其它的机械传动装置驱动该动车的至少一个驱动轮。当然，该动车通常包括被一个共用电动机或被各个电动机驱动的多个驱动轮。
在这里所示的通常情况下，供电电路2也连接到一个起缓冲作用的蓄电池6，及一个保护单元7，用于吸收剩余能量，并供电给一个或多个用电单元8，例如乘客空间加热器及空调装置。为了表示单元6，7及8是可选用的，它们在图1中被用虚线表示。
在所示实施例中，发电机组1已公知方式包括一个内燃机11，例如为四冲程内燃机。柴油机或燃气轮机类型，它驱动一个三相发电机12，例如为异步或元刷类型的，及一个AC/DC变流器13，它将直流电流IG提供给供电电路2。在另外的实施例中，发电机组1可包括一个直流发电机或由任何另外的车上可调节电源如燃料电池，光电池与相连接的DC/DC变流器等组成。
图1中概要表示的驱动组件3包括一个电子DC/AC变流器14，它经过三相网络15连接到一个或多个电机16，例如为异步或元刷类型电机。每个电机16最好经过它的轴5与单个驱动轮4相耦合，并且它们可作为牵引电动机及作为再生制动发电机工作，以便将功率经由共用变流器14提供给供电电路2。
驱动系统的操作是由电子控制单元20作为系统状态函数及作为司机给定指令的函数进行控制的，司机指令在这里被概要地表示为提供牵引指令信号T的加速踩扳及提供电制动指令信号F的制动踩板F。指令信号T及F最好各具有代表司机所希望性能的可变幅值。这两个信号T及F也可来自于同一踩板。
为了知道系统的状态，控制单元20接收这里未示出的传感器提供的信号。为了简化说明，这些信号中主要的信号表示为供电电路2的有效电压，即在根据本发明的方法中起实质作用的变量。由单元20接收的另外状态信号23被用信号V概要表示驱动电机16的轴5的速度，及一组信号X表示为例如保护单元7的存在，用电器8的接通及关断状态等。
如图1中所示，单元20通过至少两个设定点信号PGC及UOC控制该驱动系统。信号PGC持续地对发电机组1指示它必须提供给供电电路2的电功率。发电机组1以公知方式包括一个电子控制单元，它调节发电机组的输出功率，尤其是通过在本例中影响发动机11的空气和燃料供给及对发电机12调节其阻力矩。信号UOC仅作用于驱动组件3。在本例中，它被传送给电子调节单元24，该单元也接收代表供电电路2有效电压Uo的信号。调节单元24将值Uo与值UOC相比较，并根据这个比较结果，借助信号ST调节牵引变流器14，该信号ST相当于变流器14的电功率的增加或减少，因此也相应于作为电动机或发电机工作的电机16的机械功率的变化。变换器14的调节可用公知的方式改变三相电网15上的电压、电流和/或供电频率。
在设有由信号F控制的电制动的实施例中，控制单元20也可将制动转矩指令FC供给调节单元24从而修改驱动组件3的工作，这将在后面描述。类似地，在其中设有保护单元7的情况下，单元20可借助于信号Sc控制该单元7，这将在下面描述。
在包括电池6的实施例中，控制单元20与电也的管理单元26相连接或组合，后者包括尤其是一个单元27，它监测电池6的充电状态(SOC)并提供相应的信号，及一个单元28，如只读存储器(ROM)或模糊逻辑装置，该装置包括这种电池的特征数据。单元20和26交换信号29，这将在下面描述。
虽然在根据本发明的方法中最好避免电流测量，但是不是在所有的情况下排除，并尤其可在为保护检验或计算电池充电状态时使用。但是，不使用电流传感器确定充电状态的方法是公知的。
图1表示出直流电输入及输出供电电路2，并用箭头指示正方向。在所示常规情况下，电路的平衡可用代数的方式描述IG＝IT+IC+IB+IS，其中IT是流到驱动组件3的电流，IC是流到用电单元8的电流，IB是流到电池6的电流，及IS是流到保护单元7的电流。通过乘以公共电压Uo，可获得类似的电功率平衡的方程式。本技术领域的熟练技术人员将理解如果未获得平衡，当功率消耗小于功率发生时，则供电电路的电压Uo将上升，或当功率消耗大于功率发生时该电压下降。图1表示的根据本发明的方法主要基于Uo及Uoc之间的比较调节驱动组件3来再建立平衡。相反地，作为驱动方式主要功率提供者的发电机组1直接地作为司机给定指令T(或F)的函数被受控制，而没有受到驱动组件3的反馈作用。换句话说，在驱动方式中，由发电机直接导入电路的电动率优先被确定，及通过调节一个用电单元使电路平衡，以便将有效电压Uo维持在所需电压Uoc的电平上。因此控制单元20有责任来将该所需电压确定为系统状态及司机给定指令的函数。在电制动方式中，可应用类似方法，但可用不同的方式，因为供电功率源于驱动组件3。以下参照图2至10来解释驱动系统不同操作方式的各种构型。
在第一个特别简单的构型中，图1中所示驱动系统不包括单元6，7及8。在驱动方式中，由发电机组1产生的电功率必须全部被驱动组件3消耗。在此情况下不存在信号Fc，Uc及Sc和电池管理单元26。图2表示用于该构型的控制单元20的简化电路框图。单元20包括一个负载计算单元，它接收由司机给出的指令信号T和F，并将功率设定点信号PGC提供给发电机组1。单元30最好也接收至少一个代表驱动组件状态的信号，例如信号V，它能限制电功率以便当电机16转动相对慢时避免超过驱动机组的强度。
为了作用于驱动组件3的功率调节，单元20包括一个所需电压单元31，它提供确定可能为恒定值的所需电压的信号Uoc。单元31因此例如可用有线电路的形式来得到。但是，也可提供变型的实施例，其中所需电压Uoc具有可变的值，并选择得使电路效率最佳。然后将对驱动系统的特征及状态作出考虑，例如获得额定值，在该值时内燃机具有良好的效率及低的污染率。单元31则可在一个只读存储器中包括Uoc值的一个范围，其中它将选择作为信号T、F、V及它可能接收的另外信号的当前状态的函数的适当值。
上述简单构型也允许动车电制动，即，使用驱动电机16作为发电机使动车减速，而发电机12作为电动机，驱动内燃机11作为发动机制动工作。发电机组1将消耗由信号PGC确定的电功率，而驱动组件3将如上述地通过维持Uo到Uoc的电平，来自动调节该功率。
在电池6连接于供电电路2的构型中，电压Uo直接依赖于电池的电压特性。当根据本发明的方法用于这种驱动系统时，对该电池特性作出考虑，通过以适当方式选择所需电压Uoc来监测系统中的功率流。
首先参照图3及4，回忆一个传统电池的某些已知特性。图3是表示作为电池各种充电状态SOC下电池6端子电压UB函数的电流IB(呈功率PB)的曲线图。如果电流进入电池，电流具有正号，而如果它从电池出来则具有负号。当电流为零时，电池具有空载电压UBO，该电压随充电状态SOC变化。通过例子的方式并假定SOC＝60％，则具有工作点P1，这时电池提供电流IB1并具有电压UB1，及具有另一工作点P2，这时电池吸收电流IB2并具有电压UB2。实际上，图3的曲线组例如可用三维表的形式存储在一个电子单元中。这个表可周期性更新，尤其考虑到电池的时效或另外参数。另一公知方法在于，已知一根曲线上的一个点，借助于适当的算法计算该曲线上另一点。
图4概要地以放大方式表示了图3中任何一根曲线在垂直轴UB附近，也即在对于一种充电状态SOCn的空载电压UBo附近的情况。为了在电池端子上建立正或负电流，必须对开路电压UBo分别加上或减去一个偏置电压UBPO1。因此，在点P3及点P4之间具有很陡的斜率，其中点P3相应于电压UBO-UBPO1及电流-IBPO1，及点P4相应于电压UBO+UBPO1及电流+IBPO1。应当指出，值±UBPO1接近于零，图4中的标度相对图3大大地被放大。
在本发明中，该特性尤其当需要用所需电压Uoc的适当选择来取消电池电流IB时，对于建立电功率分配有用。在图4的情况下，充电状态为SoCn，适宜选择Uoc＝UBon。但是在计算充电状态时可能具有小的误差，使得选择的所需电压Uco例如稍大于UBon。由此产生了工作点Ps，相当于进入电池的电流IBs。因为该电流小于IBPo1，它非常小并实际上不影响功率流的所需分配。它的唯一影响是逐渐使电池充电到较高的充电状态SOCn+1，该电流将逐渐减小直到工作点P6为止，这时IB＝O。于是系统趋向于所需的稳定状态，而不会使电池经受电流波动。因此，根据本发明的方法允许当电池6中电流值希望保持低或零时特别精确及稳定的调节。
相反地，根据现有技术的方法基于电流测量，电流之一的任何误测量将导致功率流分配的错误，而这种错误不会自动地排除。因此必须基于监测电池充电状态设置附加的精确调节，以便使充电状态保持在预定限度内。
利用根据本发明的方法，如果希望从电池6中吸取预定的功率，将使用图3中表示的值作为当前充电状态SOC，因为曲线SOC中每个相应点以单值方式代表一个功率PB＝UB·IB。
例如，如果所需功率相当于曲线SOC＝60％上的点P1，则固定在指令Uoc为相应于该点的值UB1就足以了。电池6然后提供电流IB1给供电电路2。如果希望以相应于点P2的功率对电池6充电，则将所需电压Uoc固定在值UB2上，电池将吸收电流IB2。如果希望充电蓄池使它的充电状态SOC改变到如80％的所需值，而不考虑影响动车工作的其它参数，Uoc理论上可固定在等于SOC＝80％时电池的空载电压UBO7。因此将具有相同的工作点P7及在SOC＝60％时的充电电流IB71然后随着充电状态的上升该电流逐渐下降。当然还必须检验该电流IB7不超过最大允许值，或者否则所需SOC将选择低于80％。类似方法应用来使电池放电到此目前充电状态低的充电状态。
在每种情况下，通过调节单元24对驱动组件的作用调节电压值Uo，使Uo保持在非常窄的界限内，以避免通常电池电流的变化及功率流分配的变化。
图5表示通过控制电池6的工作提供上述方法的控制单元20的布置。图2中的单元31被功率流分配单元32取代，它接收信号Pc并与电池管理单元26交换一组信号29，如图1所示。单元26所提供的信号包括持续指示电池6的当前充电状态的信号SOC，两个持续指示在此充电状态下电池工作窗界限的信号Pcharge及Pdischarge，即分别对应电池充电及放电的最大允许功率，及一个信号UB，它响应于由单元32发出的所需功率信号PBdem。对于电池充电该功率是正的，对于放电或零电池该功率为负，如果要维持目前充电状态的话。信号UB指示与所需功率PBdem相应的电压，如以上已解释的。
单元32计算作为信号Pc函数的信号PBdem，信号Pc指示如在图2情况下的所需驱动或制动功率，并选择连接于供电电路2上各单元之间功率最佳分配。该计算要考虑SOC，PBcharge和PBdisoharge。然后单元32将所需电压Uoc固定在由单元26提供的值UB上，并且它提供给发电机组1它的功率设定点信号PGC。电池6将吸收或提供由PBdem表示的功率，而驱动组件将它的功率维持在等于PGC-PBdem的值上。
图6表示图5电路的改进变型，其中功率流分配单元32还接收信号Rend及Dyn，以使得它实时地、作为动车各单元目前工作状态的函数地优化功率分配。控制单元20则包括动车效率管理单元33及动车动力管理单元34。单元33接收指示目前状态参数或有关单元效率的信号，及基于这些信号和函数或算法计算信号Rend，以确定相应于最佳整体效率的优选功率分配。单元34接收指示动车当前动力参数的信号36并由此计算信号Dyn，以使得当选择了最佳功率分配时，单元32预先考虑系统将来的状态。
图7的曲线图表示在具有图5构型的系统中作为时间t函数的某些参数的变化，这时司机作用于加速踩板21上指令驱动功率增大，该驱动功率能全部被发电机组1覆盖。为了简化的缘故，忽略了能量损耗及瞬态动力效应。曲线图(a)表示司机需要的及驱动组件消耗的功率PT在司机压下加速器时在时刻t1从PT1上升到PT2。由发电机组1提供的电功率PG与设定点信号PGC一致，然后逐渐地在时刻t2增加到等于PT2的值，接着它保持在该值上。在t1及t2之间，功率差PB＝PG-PT是由电池覆盖的，如曲线图(b)所示。为了从电池提取该功率，单元32通过施加相应的所需电压Uoc来暂时降低供电电路电压Uo，如曲线图(c)所示。
图8中的曲线图(a)，(b)及(c)与图7中的相对应，但是不同的是其中发电机组的功率PG不能超过小于PT2的值PG3。功率PB由电池提供，它先前为零，在时刻t1时到达值PB1，然后逐渐下降在时刻t2稳定在PB2＝PG3-PT2。这些PB值由相应的值UB＝Uoc确定，如以上所解释的。
图9表示根据本发明一个驱动系统中电制动的情况，根据图1，该驱动系统包括电池6及保护单元7并根据图5的电路来控制。图(a)，(b)，(e)及(f)表示上面已述的参数的变化。图(c)表示控制保护单元7的设定点信号Sc，及图(d)表示由该单元吸收的功率Ps。
在时刻to以前，动车受信号T的控制(图1及5)处于驱动方式，但在时刻to司机释放加速器及信号T消失。在时刻t1出现一个制动指令信号F，它由附加释放加速器或启动制动踩板来产生。然后控制单元20使所需电压Uoc从其值Uo1上升，该值相当于电池的零电流，直到达到值Uo2，该值相当于时刻t2时电池的最大充电功率PBcharge(或低功率)。此后，附加制动功率将被受到信号Sc控制的保护单元7吸收达到预定功率Ps。通过在最大充电功率附近操作电池6持续地保证了电功率的平衡。
当需要制动功率或转矩(负功率PT)时通过下降的信号F从时刻t4开始以相反次序重复相同的现象。该功率仅在t5及t6之间被电池吸收，在该期间制动需要停止。然后所需电压Uoc回到它的起始值U01。
应当指出，在驱动方式或在制动方式中，如上所述，功率流的平衡将不会受到图1所示耗电单元8的开关的影响。仅是在功率分配计算时，控制单元20通过在驱动方式中增加由发电机组1或电池6提供的功率或通过在制动方式中减少被电池6或保护单元7吸收的功率来考虑这种开关。为此目的，在图1中所示的一个信号X将能指示用电单元8的额定开通功率，而不需要精确地测量由该单元吸收的功率。
图10是类似于图9的示图，但它表示根据本发明的方法在电制动方式时借助电池6及保护单元7的另一种实施方式。在此情况下，通过调节电压Uo的电功率平衡不是对驱动组件3产生影响，而是对保护单元7产生影响。正如图1中看到的，设置了第二电子调节装置38，它在制动方式中控制保护单元7的功率，正如调节单元24在驱动方式中控制驱动组件3那样。
在制动方式中，单元24不再接收所需电压信号Uoc，而接收制动转矩设定点信号Fc。然后它“忘掉”它的电压调节并直接作为Fc的函数地控制驱动组件的负功率PT。接着，控制单元将电压设定点信号Uoc提供给调节单元38，该调节单元38也接收值Uo并由此通过信号SF控制保护单元7的功率的增加或减少。
图10表示与图9中同样情况下系统参数随时间的变化。图(a)，(b)，(d)，(e)及(f)与图9中的相同。图(C)表示制动转矩设定点信号Fc的变化，它产生类似制动功率PT的变化。直到时刻t2，图示的参数如图9中那样变化。从该时刻起，因为设定点信号Uoc不能再升高以免使电池6过充电，电制动功率PT趋于使供电电路的电压Uo增加，由此调节电路38作出响应并增加保护单元的功率Ps，以便自动地使电压稳定在值Uoc上。在时刻t6，制动指令信号F消失，系统恢复到驱动方式的调节，Uoc恢复到它的初始值。
本技术领域中的熟练技术人员将理解，根据本发明的方法可用相同的方式应用到并联或混合动力车，因为功率流分配的计算不考虑由发电机组1实际产生的电功率，而是将一预定功率施加在该机组上。图11表示根据本发明的并联混合动力车驱动系统的一个例子，其中发电机组1的功能被内燃机11取代，该内燃机借助它的输出轴40，齿轮箱41及传动轴42，与电驱动组件3并联地、机械地驱动各驱动轮。发动机11的功率由来自控制单元20的设定点信号PGc控制。该组件通过供电电压Uo的调节对功率的调节可以完全如上述那样实现。这对混合驱动系统是同样的，例如，如果将机械驱动环节加到图1系统的发动机11的轴及驱动轮4的驱动轴5之间的话。
当然，根据本发明的方法也可用于驱动系统完全是电的并在牵引方式时由电池6供电的动车中，如图12所示。相对于图1中的系统，这意味着除消了发电机组1及相应的信号PGc。这种机组也可由另外可调节的电功率源，如燃料电池代替，其功率由信号PGc控制。
权利要求
1.用于调节机动车的直流电压供电电路中电功率分配的方法，该机动车包括多个能消耗和/或产生供电电路中功率的电单元(1，3，6，7，8)，所述电单元之一是至少驱动机动车一个驱动轮(4)的电驱动组件(3)，该方法的特征在于将所述电单元(3，6，7，8)之一确定为功率平衡单元，它与供电电路(2)交换调节功率；确定供电电路的所需电压(Uoc)；持续地监测有效的供电电路电压(Uo)；及调节所述平衡单元的调节功率，以使得所述有效电压保持在所述所需电压的电平上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电单元之一是发电机组(1)，它能根据需要与供电电路(2)交换第一功率；其特征在于所述第一功率基于由机动车司机给定的功率或转矩指令(T，F)来控制；及平衡单元(3，7)是所述电单元中的另一个。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于平衡单元是驱动组件(3)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述电单元作为平衡单元还包括电池(6)，其特征在于监测电池(6)的充电状态及将所需电压(Uoc)确定为所述充电状态的函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于为了确定作为充电状态函数的所需电压，对于每个充电状态使用电池端子上电流(IB)及电压(UB)之间的预定特性关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于为了确定电池(6)及供电电路(2)之间交换的零值功率，将所需电压(Uoc)确定为等于电池目前充电状态的空载电压(UBO)。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于为了使电池(6)改变到小于或大于目前充电状态的所需状态，将所需电压(Uoc)确定为等于在电也所需充电状态下的空载电压(UB07)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述电单元包括驱动组件(3)用于电制动时用来消耗多余功率的保护单元(7)，其特征在于在电制动的情况下，使保护单元(7)工作在预定功率上并使用驱动组件(3)作为向供电电路提供功率的平衡单元。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述电单元包括驱动组件(3)用于电制动时用来消耗多余功率的保护单元(7)，其特征在于在电制动的情况下，使驱动组件(3)工作在预定电制动功率上并使用保护单元(7)作为消耗所述功率的平衡单元，或当一个电池(6)连接在供电电路上时消耗至少所述预定电制动功率的一部分。
10.机动车驱动系统，尤其是实施根据权利要求1方法的驱动系统，所述系统包括多个能消耗和/或产生供电电路中功率的电单元(1，3，6，7，8)，所述单元之一是至少驱动机动车一个驱动轮(4)的可调节电驱动组件(3)，及控制装置设置用于控制一个确定为电平衡单元的所述电单元(3，7)，它与供电电路(2)交换第二功率，所述控制装置这样设置，以使连续地监测有效供电电路电压(Uo)，其特征在于所述控制装置(20-38)包括一个电子调节单元(24，38)，该电子调节单元与平衡单元(3，7)相连接并设置来根据由控制装置确定的所需电压(Uoc)调节平衡单元的功率，以便将所述有效电压维持在所需电压的电平上。
11.根据权利要求10所述的驱动系统，其特征在于所述电单元之一是能根据需要将第一功率提供给直流电压供电电路(2)的发电机组(1)；控制装置(20-38)设置来基于由机动车司机给定的功率指令控制所述第一功率；及平衡单元(3、7)是所述单元中的另一个。
12.根据权利要求10或11所述的驱动系统，其特征在于平衡单元是驱动组件(3)。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的驱动系统，其特征在于所述电单元作为平衡单元还包括与供电电路(2)相连接的电池(6)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的驱动系统，其特征在于所述电单元包括与驱动组件(3)用于电制动时用来消耗多余功率的保护单元(7)。
全文摘要
本发明涉及用于调节机动车的直流电压供电电路中电功率分配的方法,机动车例如为混合动力车,它包括一个发电机组及一个或多个能消耗和/或产生供电电路中功率的电单元,所述电单元之一是能驱动机动车驱动轮的电驱动组件。发电机组的功率是基于司机给定的所需功率调节的。所述电单元之一被确定为功率平衡单元。确定供电电路的所需电压,持续地监测所述电路的有效电压,及调节平衡单元的功率,以使得有效电压保持在所需电压的电平上。
文档编号B60L11/18GK1174790SQ9710292
公开日1998年3月4日 申请日期1997年1月4日 优先权日1996年1月5日
发明者P·特里耶列特, G·弗朗切斯克图, R·亚普特 申请人:Smh管理服务有限公司