CN102481922B - 用于运行动力总成系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行汽车动力总成系统的方法，其中，动力总成系统具有：带有内燃机(1)和电机(2)的混合驱动器，作为动力设备；在混合驱动器的电机(2)发电机式运行时能充电且在混合驱动器的电机(2)马达式运行时能放电的电蓄能器(11)；连接在混合驱动器和动力输出端装置之间的变速器；和至少一个在变速器侧或动力设备侧的辅助动力输出端装置(7、8)，其中，辅助动力输出端装置(7、8)能在依赖于辅助动力输出端装置的性能极限内以可变的能量需求运行。按照本发明，依赖于混合驱动器的当前运行工况和/或依赖于电蓄能器(11)的当前运行工况和/或依赖于辅助动力输出端装置的当前运行工况，将在动力总成系统中可供使用的并且不是动力输出端装置处所需的能量在绕开电蓄能器(11)的情况下储存在辅助动力输出端装置(7、8)中。

Description

用于运行动力总成系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行汽车动力总成系统的方法。
背景技术
动力总成系统的主部件为动力设备和变速器。变速器转变转速和扭矩，并且如此在动力总成系统的动力输出端装置处提供动力设备的牵引力供给。本发明涉及一种用于运行动力总成系统的方法，动力总成系统具有构造为混合驱动器的动力设备和至少一种在变速器侧或动力设备侧的辅助动力输出端装置。
这种动力总成系统的混合驱动器包括内燃机和电机，其中，混合驱动器的电机可以发电机式地或马达式地运行。在混合驱动器的电机发电机式运行时，动力总成系统的电蓄能器被较强地充电，并且在混合驱动器的电机的马达式运行时，动力总成系统的电蓄能器被较强地放电。
辅助动力输出端装置也标称为取力器(PTO)，其中，辅助动力输出端装置在变速器侧或在动力设备侧提取功率，那么该功率不在动力输出端装置处作为牵引力供给提供。辅助动力输出端装置可以是例如冷藏车的冷却设备或垃圾车的液压式压力机，或载重车的液压操纵的起重机或类似物。
迄今为止，困难在于有效地运行带有混合驱动器和至少一个辅助动力输出端装置的动力总成系统。
发明内容
由此出发，本发明的基本技术问题是，建立一种用于运行汽车的动力总成系统的新型的方法。
该技术问题通过如下所述的用于运行汽车的动力总成系统的方法解决。一种用于运行汽车动力总成系统的方法，其中，所述动力总成系统具有：带有内燃机和电机的混合驱动器，作为动力设备；在混合驱动器的电机的发电机式运行中能充电且在混合驱动器的电机的马达式运行中能放电的电蓄能器；接在混合驱动器与动力输出端装置之间的变速器；和在变速器侧和/或动力设备侧的至少一个辅助动力输出端装置，其中，至少一个辅助动力输出端装置能在依赖于辅助动力输出端装置的性能极限内以可变的能量需求运行；其中，依赖于混合驱动器的当前运行工况和/或依赖于电蓄能器的当前运行工况和/或依赖于至少一个辅助动力输出端装置的当前运行工况，
-求出关于整个动力总成系统的能量平衡，并
-基于所求出的能量平衡，将不是动力输出端装置处所需的能量在考虑到
-内燃机的、电机的、电蓄能器的以及至少一个辅助动力输出端装置的效率，和
-电蓄能器的存储容量和状态参数以及至少一个辅助动力输出端装置的性能极限的情况下，相应地在电蓄能器中和/或在绕开电蓄能器的情况下在辅助动力输出端装置中以如下方式储存，即，确保动力总成系统的最佳总效率。依据本发明，依赖于混合驱动器的当前运行工况和/或依赖于电蓄能器的当前运行工况和/或依赖于辅助动力输出端装置的当前运行工况，将在动力总成系统中可供使用的并且不需要在动力输出端装置处作为牵引力供给的能量在绕开电蓄能器的情况下，储存在辅助动力输出端装置中。
本发明使得如下动力总成系统的有效地运行成为可能，该动力总成系统带有构造为混合驱动器的动力设备和至少一个辅助动力输出端装置。依赖于混合驱动器的当前运行工况和/或依赖于电蓄能器的当前运行工况和/或依赖于辅助动力输出端装置的当前运行工况，将在动力总成系统中可供使用的、在动力输出端装置处不需要作为牵引力供给的能量或功率在绕开电蓄能器的情况下储存在辅助动力输出端装置中。
绕开电蓄能器具有如下优点，即，通过电蓄能器的能量通过量变小，进而由此可以保护电蓄能器。此外，通过能量在辅助动力输出端装置中的储存，扩大了动力总成系统的蓄能器容量，更确切地说，超过了由电蓄能器提供的范围。可以说这相当于电蓄能器的存储容量的虚拟扩大。
附图说明
本发明优选的扩展设计方案由下列说明得出。借助附图详细示出了本发明的一个实施例，而不局限于此实施例。附图中：
图1典型性地示出了汽车的动力总成系统的示意图，依据本发明的方法能应用在该动力总成系统中；
图2示出了动力总成系统的框图以说明按本发明的方法。
具体实施方式
本发明涉及一种用于运行动力总成系统的方法，该动力总成系统带有混合驱动器和至少一个辅助动力输出端装置。图1十分简化地示出了动力总成系统的示意图，按本发明的方法可以应用在该动力总成系统中。因此图1所示的动力总成系统具有混合驱动器，该混合驱动器由内燃机1与电机2构成，其中，在混合驱动器，亦即混合驱动器的电机2与动力总成系统的动力输出端装置3之间接有变速器4。在内燃机1与电机2之间可以按照所示实施例接有离合器5。同样在所示实施例中在电机2与变速器4之间接有离合器6，其中，离合器6提供起动元件并且也可以在变速器内部。
图1的动力总成系统还具有两个辅助动力输出端装置，即，一个变速器侧的辅助动力输出端装置7和一个动力设备侧的辅助动力输出端装置8。变速器侧的辅助动力输出端装置7从变速器4获取功率，该功率于是在动力输出端装置3处不提供作为牵引力供给。动力设备侧的辅助动力输出端装置8从混合驱动器，亦即从混合驱动器的电机2获取功率。
图2示出了用于图1的动力总成系统的另一种框图，其中，图1中除了已经提及的组件外，亦即除了内燃机1、电机2和两个辅助动力输出端装置7和8外，还示出了蓄能器。因此在动力总成系统的燃料箱9中已经备好了燃料，燃料由内燃机1转化成汽车的动能，其中，汽车的质量10储存汽车的动能。
车辆质量10的动能也可以由混合驱动器的电机2提高，为此电机2使动力总成系统的电蓄能器11较强地放电。依据图2，在电机2与电蓄能器11之间接有实施为直流中间回路的电的中间回路12。如由图2的箭头可知，在电机2的发电机运行中，可以将车辆质量10的动能转化成电能以便为电蓄能器11较强地充电，其中，电蓄能器11的放电及其充电分别经由电的中间回路12完成。
图2还示出了变速器侧的辅助动力输出端装置7和动力设备侧的动力输出端装置8的细节。典型性地，应当以如下为出发点，即，变速器侧的辅助动力输出端装置7例如是液压操纵的辅助动力输出端装置，其中，液压操纵的辅助动力输出端装置7包括电驱动的液压泵13，液压泵由电的中间回路12供应电能，并且电能可以转化成液压能，液压能可以储存在辅助动力输出端装置7的液压存储器14中。依据图2的箭头，液压能也能转化成电能。
动力设备侧的辅助动力输出端装置8包括例如冷却设备15，冷却设备由电的中间回路12供应电能，其中，冷却设备15冷却动力总成系统的冷却室16，冷却室也可以作为蓄能器，亦即热蓄能器16运作。
按照本发明建议，以如下方式来运行这种动力总成系统，即，依赖于混合驱动器的当前运行工况，亦即依赖于混合驱动器的内燃机1和电机2的当前运行工况和/或依赖于电蓄能器11的当前运行工况和/或依赖于各个辅助动力输出端装置7或8的当前运行工况，在绕开电蓄能器11的情况下，将在动力总成系统中可供使用的、且不需要在动力输出端装置3处作为牵引力供给的能量储存在辅助动力输出端装置7和/或8中。
然后，当，如图2所示，在辅助动力输出端装置8包括用于冷却冷却室16的冷却设备15时，将不是动力输出端装置3处所需的能量在绕开电蓄能器11的情况下，由冷却设备15用于在冷却室允许的温度极限内冷却冷却室16，以便如此将不是动力输出端装置处所需的能量热学地储存在冷却室16中。因此例如冷却室的、功能不受损地在限定的温度范围内的运行是被允许的，从而可以使用在动力总成系统中可供使用的、不需要作为牵引力供给的多余的能量，以便在绕开电蓄能器11的情况下在允许的温度范围内较强地冷却冷却室。温度极限是冷却室16或冷却设备15的性能极限。
在液压操纵的辅助动力输出端装置7的情形下，不是动力输出端装置处所需的能量同样可以在绕开电蓄能器11的情况下、功能不受损地用于在辅助动力输出端装置8的液压存储器14中在允许的压力极限内提高工作压力。压力极限是液压操纵的辅助动力输出端装置7的性能极限。
同样可能的是，当辅助动力输出端装置8是用于冷却内燃机1的冷却风扇时，不是动力输出端装置3处所需的能量在绕开电蓄能器11的情况下、由冷却风扇用于在允许的温度极限内冷却内燃机1，以便如此将不是动力输出端装置3处所需的能量热学地用于内燃机冷却，亦即作为冷却功率热学地储存在内燃机1的质量中。
当辅助动力输出端装置8是用于加热内燃机1的加热装置时，不是动力输出端装置3处所需的能量在绕开电蓄能器11的情况下、由加热装置用于在允许的温度极限内加热内燃机1，以便如此将不是动力输出端装置3处所需的能量热学地用于内燃机加热，亦即作为加热功率热学地储存在内燃机1的质量中。
当辅助动力输出端装置8是用于加热或冷却客舱的空调装置时，不是动力输出端装置3处所需的能量在绕开靠电蓄能器11的情况下、在允许的温度极限内由空调装置用于加热或冷却客舱，以便如此将不是动力输出端装置3处所需的能量在客舱内使用，亦即热学地储存。
因此本发明的认识是，由以下方式有效地运行带有混合驱动器和辅助动力输出端装置（该辅助动力输出端装置能在依赖于辅助动力输出端装置的性能极限内、功能不受损地、以可变的能量需求运行）的动力总成系统，即，依赖于混合驱动器的运行工况和/或依赖于电蓄能器的运行工况和/或依赖于辅助动力输出端装置的运行工况，在绕开电蓄能器11的情况下，可以将在动力输出端装置3处不需要作为驱动功率的能量，储存在至少一个辅助动力输出端装置7和/或8中。由此保护了电蓄能器11，这是因为通过电蓄能器的能量通过量减小。
此外由此获得电蓄能器11的容量的虚拟的扩大，这是因为不需要作为驱动功率的多余的能量不仅可以储存在电蓄能器11中，而且可以储存在辅助设备7和/或8的蓄能器中。因此辅助设备具有可变的功率需求，以便在允许的性能极限内功能不受损地运行辅助设备。在此，在考虑到和遵循辅助设备专门的性能极限的情况下，在绕开电蓄能器11的情况下进行能量的、到一个或多个辅助设备中的储存。
按照本发明一种有利的改进方案，依赖于混合驱动器的当前运行工况，亦即依赖于内燃机1和电机2的当前运行工况、和/或依赖于电蓄能器11的当前运行工况、和/或依赖于所述或每个辅助动力输出端装置的当前运行工况，求出关于整个动力总成系统的能量平衡。
基于这种能量平衡，将不是动力输出端装置3处所需的能量在确保动力总成系统的最佳总效率的情况下，储存在电蓄能器11中，和/或在绕开电蓄能器11的情况下，储存在各个辅助动力输出端装置7和/或8中。由此在动力总成系统运行时确保高能效，其中，在此考虑到了各单个参与的装置的，也就是内燃机1的、以及电机2的、以及电蓄能器11的、以及辅助动力输出端装置7和8的效率。
在确定能量平衡时，为了确保动力总成系统最佳的总效率，不仅考虑到参与的装置的效率，而是，也考虑到各个蓄能器的存储容量和状态参数以及各个辅助动力输出端装置的现有的自由度或性能极限。有利地，能量储存在如下蓄能器中，该蓄能器从整个动力总成系统来看可以效率最佳地储存当前可供使用的能量。
随着求出的能量平衡，可以为了提供动力总成系统的最佳的总效率而例如提升内燃机的负荷运行点，亦即当在能量平衡中确定出在提高内燃机的负荷运行点的情况下动力总成系统的总效率上升时。
那么在负荷运行点提高时，多余的、由内燃机1提供的能量被用于充填不同的现有的蓄能器。
此外，可以基于求出的能量平衡，例如在动力总成系统的高行驶速度的情况下，并且当然又在各个辅助动力输出端装置的允许的性能极限内，不继续向辅助动力输出端装置输送能量，以便如此使各个辅助动力输出端装置的蓄能器较强地放电，并且为在高行驶速度下可预见的制动能（该制动能在回收时转化为电能）在各个蓄能器中形成存储容量。那么，以此方法和方式可以例如在制动时、在绕开电蓄能器11的情况下使用通过回收而提供的电能，以便例如在辅助动力输出端装置7中经由液压泵13提高液压存储器14中的工作压力，或为辅助动力输出端装置8通过运行冷却设备15来降低冷却室16中的温度。那么，以此方法和方式可以在高行驶速度的情况下，前瞻性地计划绕开电蓄能器11。
附图标记列表
1.内燃机
2.电机
3.动力输出端装置
4.变速器
5.离合器
6.离合器
7.变速器侧的辅助动力输出端装置
8.发动机侧的辅助动力输出端装置
9.燃料箱
10.车辆质量
11.电蓄能器
12.中间回路
13.液压泵
14.液压蓄能器
15.冷却设备
16.热蓄能器

Claims (8)

1.用于运行汽车动力总成系统的方法，其中，所述动力总成系统具有：
带有内燃机（1）和电机（2）的混合驱动器，作为动力设备；
在所述混合驱动器的所述电机（2）的发电机式运行中能充电且在所述混合驱动器的所述电机（2）的马达式运行中能放电的电蓄能器（11）；
接在所述混合驱动器与动力输出端装置（3）之间的变速器（4）；和
在变速器侧和/或动力设备侧的至少一个辅助动力输出端装置（7、8），其中，所述至少一个辅助动力输出端装置（7、8）能在依赖于辅助动力输出端装置（7、8）的性能极限内以可变的能量需求运行；
其特征在于，依赖于所述混合驱动器的当前运行工况和/或依赖于所述电蓄能器（11）的当前运行工况和/或依赖于所述至少一个辅助动力输出端装置（7、8）的当前运行工况，
-求出关于整个动力总成系统的能量平衡，并
-基于所求出的能量平衡，将不是所述动力输出端装置处所需的能量在考虑到
-所述内燃机（1）的、所述电机（2）的、所述电蓄能器（11）的以及所述至少一个辅助动力输出端装置（7、8）的效率，和
-所述电蓄能器的存储容量和状态参数以及所述至少一个辅助动力输出端装置的性能极限的情况下
相应地在所述电蓄能器（11）中和/或在绕开所述电蓄能器（11）的情况下在所述辅助动力输出端装置（7、8）中以如下方式储存，即，确保所述动力总成系统的最佳总效率。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述辅助动力输出端装置（7、8）是用于冷却冷却室（16）的冷却设备（15）时，将不是所述动力输出端装置（3）处所需的能量在绕开所述电蓄能器（11）的情况下由所述冷却设备（15）用于在允许的温度极限内冷却所述冷却室（16），以便这样将所述不是所述动力输出端装置处所需的能量热学地储存在所述冷却室中（16）。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述辅助动力输出端装置（7、8）是用于冷却内燃机（1）的冷却风扇时，将不是所述动力输出端装置（3）处所需的能量在绕开所述电蓄能器（11）的情况下由所述冷却风扇用来在允许的温度极限内冷却所述内燃机（1），以便这样将所述不是所述动力输出端装置（3）处所需的能量热学地用于内燃机冷却。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述辅助动力输出端装置（7、8）是用于加热内燃机（1）的加热装置时，将不是所述动力输出端装置（3）处所需的能量在绕开所述电蓄能器（11）的情况下由所述加热装置用来在允许的温度极限内加热所述内燃机（1），以便这样将所述不是所述动力输出端装置（3）处所需的能量热学地用于内燃机加热。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述辅助动力输出端装置（7、8）是用于加热或冷却客舱的空调装置时，将不是所述动力输出端装置（3）处所需的能量在绕开所述电蓄能器（11）的情况下由所述空调装置用于在允许的温度极限内加热或冷却所述客舱，以便这样将所述不是所述动力输出端装置（3）处所需的能量用于所述客舱内。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述辅助动力输出端装置（7、8）是液压或气动操纵的辅助动力输出端装置（7、8）时，将不是所述动力输出端装置（3）处所需的能量在绕开所述电蓄能器（11）的情况下用于在所述辅助动力输出端装置（7、8）的液压存储器（14）中或气动存储器中在允许的压力极限内提高工作压力。
7.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，基于所述能量平衡提升所述内燃机（1）的负荷运行点。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述能量平衡，在高行驶速度下，在各个辅助动力输出端装置（7、8）的允许的性能极限内，不继续向所述辅助动力输出端装置输送能量。
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