针对混合动力车辆用以实现负载点移位、回收和增压的运行策略的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于监控混合驱动装置的方法，该混合驱动装置包括内燃机、能够由内燃机驱动的发电机、蓄电器以及电马达，并且该混合驱动装置以能够以负载点移位运行方式、回收运行方式以及增压运行方式运行，其中，在负载点移位运行方式中，功率或转矩分配调节器以维持蓄电器的充电状态的预先确定的额定值的方式来预设由内燃机和电马达输出的功率或转矩，本发明还涉及一种相应的控制装置以及具有这种控制装置的作业机械。
【背景技术】
[0002]用于作业机械的混合驱动装置包括内燃机、由内燃机驱动的发电机、蓄电器以及电马达。作业机械的前进和/或对由作业机械驱动的部件的驱动通过如下的传动系来实现，在该传动系中，内燃机和电马达的驱动力矩通过复合变速器(一般是行星变速器)得到叠加或者共同作用于一个轴。这种混合驱动装置能够以不同的运行方式运行，特别是:(a)负载点移位运行方式，其中，发电机给蓄电器充电或者由蓄电器馈电的电马达为传动系提供附加的驱动力矩并且改良内燃机的效率，b)回收运行方式，其中，电马达用作发电机并且将作业机械的动能转换成电能，用以给蓄电器充电，以及c)增压运行方式，其中，内燃机和由蓄电器馈电的电马达分别以最大功率运行，以便克服短时的负载峰值。运行方式之间的切换根据内燃机的瞬时转速以及瞬时负载力矩来进行。
[0003]在负载点移位运行方式中，将驱动功率划分为由内燃机提供的功率和由蓄电器提供的功率。由此，这种混合驱动装置相对于传统的驱动装置提供了进一步的自由度，在传统的驱动装置中，仅能改变内燃机的功率。为了对内燃机的转矩和电马达的转矩进行预设，或者为了将需要提供的功率分摊给内燃机和电马达，在现有技术中应用了不同类型的调节器，特别是比例积分调节器(参见DE 10 2006 010 223 Al)或者启发式调节器。这种所谓的功率或转矩分配调节器必须关注其他边界条件，如力求维持蓄电器中一定电量的额定值，并且可以为了优化总体效率来进行优化。
[0004]运行类型之间的转换表现在用于现有技术的功率或转矩分配调节器中可能被证实是有问题的。如果例如激活的是回收运行方式，蓄电器的充电状态通过回收的动能来提高。如果接下来激活的是负载点移位运行方式，那么调节器力求再次平衡电量增长。由此，蓄电器中的电量再次降低，但是代价是内燃机的效率方面较为不利。而在接下来进行增压时，缺少了蓄电器中回收到的电量。
[0005]在现有技术中，已经介绍了如下的运行策略，其组合式地涉及负载点移位、回收以及增压，并且以启发或优化方法为基础。对于启发有利的是硬件要求很低，但代价是通常很少的消耗降低以及很高的参数化耗费。在优化方法中能够获得较高的消耗降低，但同时硬件要求很复杂。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，实现启发方案的优点和优化可行方案，并且避免迄今的功率或转矩分配调节器的上述缺陷。
[0007]所述目的根据本发明通过权利要求1、6和10的教导来实现，其中，在其他权利要求中列出了以有利方式改进技术方案的特征。
[0008]混合驱动装置包括内燃机、能够由内燃机驱动的发电机、蓄电器以及电马达。通过控制装置能够使混合驱动装置可选地以负载点移位运行方式、回收运行方式以及增压运行方式来运行。在负载点移位运行方式中，功率或转矩分配调节器以维持蓄电器的充电状态的预先确定的额定值的方式来预设由内燃机和电马达输出的功率或转矩，其中，附加地力求改善内燃机的效率。蓄电器的充电状态的由功率或转矩分配调节器所顾及的额定值在负载点移位运行方式中，根据蓄电器的在之前经历的回收运行方式和/或增压运行方式中发生的充电状态变化而移位。
[0009]按照上述方式，蓄电器的充电状态的预设值自主地在回收运行之后向上移位或者在增压运行之后向下移位，从而功率或转矩分配调节器不再试图获得平均的充电状态，而是将充电状态的额定值与混合驱动装置的当前运行更佳地匹配。由此，混合驱动装置在后续的回收或增压过程中能够降低充电量或者再次给蓄电器充电，而不会偏离蓄电器容许的电量极限。该电量极限被设置为如下数值，其确保蓄电器足够的寿命并且下边界为最大充电量的例如20%，上边界为最大充电量的80%。
[0010]如果多次先后出现回收或增压，则可能使蓄电器的电量极限受到损伤。为了避免超出电量极限，在这种情况下可以将充电状态的发生移位的额定值逐渐(例如呈坡面状)地调整回充电状态的标称的额定值(例如为最大电量的50% )。
【附图说明】
[0011]在附图中示出本发明下面详细介绍的实施例。其中:
[0012]图1示出呈带有被牵引的圆辊压力件的拖拉机形式的农用作业机械的侧视图，
[0013]图2示出作业机械的传动系和所属控制装置的图解，
[0014]图3示出控制装置的详细图解。
【具体实施方式】
[0015]图1示出呈拖拉机10和由拖拉机10牵引的圆辊压力件12形式的农用作业机械。圆辊压力件12本身是传统形式的并且包括由轮16支撑的行驶机架14(带有辊腔18)。圆辊压力件12通过车辕20由拖拉机10牵引并且其能被驱动的元件借助动力输出轴22由拖拉机10驱动。拖拉机10包括行驶机架24，该行驶机架被支撑在前部的能转向的车轮26和后部的被驱动的车轮28上。带有座位32的操作人员工作位置处在驾驶室30中。能够从该座位来操作转向轮34、油门踏板36以及带有显示装置和按键和/或对碰触敏感的显示装置的操作人员界面38。
[0016]图2示出作业机械的传动系。通常实现为柴油发动机的内燃机40的曲轴借助能分离的离合器74来驱动轴42，该轴在其一侧驱动发电机44、带齿轮48、50和52的中间变速器46以及动力输出轴分离离合器54的输入侧。动力输出轴分离离合器54在输出侧与动力输出轴变速器56的输入端相连接，动力输出轴变速器在输出侧驱动可分离的动力输出轴离合器58，在该动力输出轴离合器上以能取下的方式联接圆辊压力件12的动力输出轴22。中间变速器46在输出侧与复合变速器60连接，该复合变速器以行星变速器的形式实现，该行星变速器的行星轮与中间变速器46的输出齿轮52啮合并且该行星变速器的中心轮与电马达62的输出轴64相连接。行星轮承载件与换档变速器66的输入侧相联接，该换档变速器在输出侧借助差速变速器68来驱动后轮28。
[0017]在另一实施方式中，动力输出轴变速器56也能够在复合变速器60的下游得到驱动。此外，换档变速器66能够实施为负载换档变速器。在又一实施方式中，复合变速器60能够与各个车轮28以及必要时还有前轮26对应。在又一实施方式中，电马达62能够将其转矩直接或经由变速器传递给轴42或者传动系的另一部位，也就是这样能够取消复合变速器60，并且电马达62能够一并承担发电机44的任务。在又一实施方式中，全部机械功率能够由电马达62产生，其中，发电机44和电马达62的最大功率将会增大，这是因为取消了机械驱动支路。
[0018]控制装置70与发电机44、内燃机控制器76、呈蓄电池(或高容量的电容器等)形式的蓄电器78以及电马达62电连接。另外，控制装置70与用于检测油门踏板位置36位置的传感器80相联接。另一传感器(未示出)能够检测制动踏板(未示出)的位置(或者说状态)或者制动系统中的压力。
[0019]换档变速器66能够手动地通过操作人员借助杆装置或自主地通过控制装置70或者借助操作人员界面38以及由控制装置70监控的促动器(未示出)来切换。动力输出轴分离离合器54也可以借助一种机构又操作人员或者借助操作人员界面38或单独的开关和由控制装置70监控的促动器(未示出)来切换。类似地，离合器74也可以由操作人员以机械方式借助踏板(未示出)或借助操作人员界面38或单独的开关和由控制装置70监控的促动器(未示出)来切换。
[0020]在运行中，操作人员借助油门踏板36预设拖拉机12的所希望的速度，该速度借助传感器80传输给控制装置70，该控制装置按照负载点移位运行方式，根据功率或转矩分配调节器72的信号来操控内燃机控制器76和电马达62。根据功率或转矩分配调节器72的预设，控制装置70按照负载点移位运行方式从蓄电器78中获取电功率，以便驱动电马达62或者用来自发电机44的电功率给蓄电器78充电。此外，设置有回收运行方式，其中，发电机44在倒拖运行中用作制动器并且回收获取作业机械的动能以及作为电能馈入蓄电器78中。最后，同样还设置一种增压运行方式，其中，电马达62被以来自蓄电器78的最大功率加载，而内燃机40以最大功率运行。
[0021]图3示出控制装置70的详细图解。该控制装置包括:状态转换装置82、回收控制器84 (带有电量测量计96)、功率或转矩分配调节器72、增压控制器86 (带有电量测量计94)、充电状态额定值给定器92以及两个输出转换装置88、90。
[0022]在运行中，由内燃机控制器76向状态转换装置82输送内燃机40的转速ω和负载力矩τ作为输入参量。状态转换装置82可以被附加地加载关于电马达62的负载力矩τ的信息，该负载力矩能够借助其电学量值得到估算。内燃机40和/或电马达62的转速ω和负载力矩τ也可以通过单独的传感器来检测。所述量值得到