CN103003119B - 驱动系统的状态监测的方法、具有用于状态监测的模块的蓄电池以及具有相应蓄电池的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动系统的状态监测的方法，具有用于状态监测的模块的蓄电池以及具有相应蓄电池的机动车。这些尤其能够用于控制对尾气排放有特殊考虑的混合动力车辆的驱动系统。为此提出，为对驱动系统(100)的状态监测，该驱动系统包括至少一个内燃机(116)和至少一个具有至少一个电源的电动机(118)，确定至少一个用于驱动至少一个内燃机(116)的第一功率值和至少一个用于描述能够由至少一个电源提供的功率的第二功率值。将该至少一个第一功率值和该至少一个第二功率值相比较，以监测所述驱动系统(100)的状态，并且根据比较的结果来控制驱动系统(100)。此外，提出了具有用于这种状态监测的模块的蓄电池(112)和具有这类蓄电池(112)的机动车。

Description

驱动系统的状态监测的方法、具有用于状态监测的模块的蓄电池以及 具有相应蓄电池的机动车
技术领域
本发明涉及一种对驱动系统的状态监测的方法，具有用于状态监测的模块的蓄电池以及具有相应蓄电池的机动车。这些尤其能够用于控制对尾气排放有特殊考虑的混合动力汽车的驱动系统。
背景技术
混合动力汽车结合了不同的驱动方式，例如：内燃机和电动机。从而这些驱动方式之间能相互补充并弥补彼此的弱点。内燃机的一个弱点是它的尾气。尾气在法律上是有限制的，必须在行驶过程中对其进行监测。例如，可以通过车载诊断(Onboard-Diagnose：OBD)实施这种监测。
内燃机的尾气主要在以下情况下是不好的：动态驱动即快速的负载变化，或大的加速即高负载。通过使用电动机可以使这种境况得以缓解。从而，电动机及其附属的蓄电池对车辆尾气的排放有直接影响，因此必须对其进行监测。在此，监测极限是这样确定的：当与一个限定的测试周期相关的尾气恶化了一个预先规定的因数时，将会被标记。鉴于蓄电池和蓄电池系统，这些状态是无法求得的，并且没有常规的办法，来关于尾气排放而监测蓄电池状态。
专利申请文件DE 10 2005 040 783 A1介绍了一种用于控制车辆驱动单元的方法，其中驱动单元至少包含两个发动机。根据在DE 102005 040 783 A1中描述的方法，根据至少由两个单独发动机的单个实际力矩计算总的实际力矩，并将其与允许的总力矩相比较。
发明内容
根据本发明，将因此提供一种驱动系统的状态监测方法，尤其是混合动力车辆的驱动系统的状态监测方法。在此，驱动系统包括至少一个内燃机和至少一个电动机。该至少一个电动机与作为电源的至少一个蓄电池或其他的电能储存器或产生器(例如，Powercaps或者燃料电池)相连接或者能够与它们连接。蓄电池优选地是牵引蓄电池。根据本发明，确定用于驱动至少一个内燃机的至少一个第一功率值。除此之外，根据本发明确定至少一个第二功率值，其表明该至少一个蓄电池必须提供多少功率。一种优选的的实施方式设置：通过发动机管理装置确定至少一个第一功率值和/或通过蓄电池管理装置确定至少一个第二功率值。根据本发明还设置：将该至少一个第一功率值和该至少一个第二功率值相比较，以监测驱动系统的状态，并且根据比较结果来控制驱动系统。
对于至少一个第一功率值和至少一个第二功率值的比较，至少一个第一功率值能够是预先算出的功率值，或者是在行驶过程中由发动机管理装置实际要求的功率值。
在本发明的一个优选的实施方式中，在确定至少一个第一功率值时，考虑由内燃机排放的废气。特别地，将至少一个第一功率值确定为导致不会超过废气排放的法定规定值的功率值。另外，至少一个第二功率值是这样的一个功率值，其表明为了实现期望的(总的)发动机功率，必须由至少一个蓄电池提供多少功率。
本发明的另一个方面在于，当功率值的比较表明能够由蓄电池提供的功率不足以实现期望的(总的)发动机功率，即当至少一个第一功率值大于至少一个第二功率值时，采取措施。在本发明的一个优选的实施方式中在这种情况下设置，减少至少一个内燃机的功率，和/或确定排放的尾气量，尤其是由于至少一个电动机对内燃机的减少的支持而额外排放的尾气量。附加地或替代地，在一个优选的实施方式中存储故障事件并/或向驾驶者发出信号，蓄电池不能提供所需的能量。被证实为有利的是，根据所存储故障事件的数量发出信号。为此，在一个优选的实施方式中，当比较表明至少一个第一功率值大于至少一个第二功率值时，将提高计数器值。被证实为有利的是，根据附加产生的尾气而提高计数器值。此外有利的是，当符合或低于尾气限制时，能减少计数器值。
本发明的一个优选的实施方式中设置，确定关于可以预先给定的行驶周期(测试周期)的尾气排放。被证实为有利的是，用描述至少一个内燃机的运行状态的值(例如，发动机的温度、负载、转数或类似的值)对所确定的由于至少一个蓄电池减少其功率提供而额外排放的尾气量进行加权，以建立与行驶周期的关系。
此外，被证实为有利的是，针对至少两个不同的时间间隔确定至少一个第一和/或至少一个第二功率值。例如，一个优选的实施方式中设置，确定短的时间间隔的功率值，以使得例如快速的负载变化成为可能。并且确定较长的时间间隔的功率值，以便例如在较长的加速的情况下，通过至少一个电动机来支持内燃机。
本发明的另一重要方面在于，通过对统计数据的分析确定至少一个第一功率值。优选地，统计数据涉及例如法定的行驶周期。在统计数据中，根据可预先给定的参数，尾气的量是可以取得的。能够将例如至少一个内燃机的发动机温度、负载、转数或这类值设置为这些参数。
在本发明的一个优选的实施方式中设置，在统计数据中，要考虑关于至少一个电动机对至少一个内燃机的支持的不同情况。例如，能够这样设置，确定统计数据的尾气值，
-借助于通过至少一个电动机的支持来驱动至少一个内燃机，
-没有通过至少一个电动机的支持并且无功率降低来驱动一个内燃机和/或
-借助于通过至少一个电动机的支持来驱动至少一个内燃机，其中，该至少一个电动机仅提供减少了的功率。
通过模拟至少一个电动机的减少了的功率，能够生成用于驱动至少一个电动机的统计数据，该电动机通过至少一个电动机以减少了功率支持。在模拟中，能够根据负载状态和/或要求的功率来模拟减少了的功率。另一个优选的实施方式中设置，使用具有减少了的功率的真实的蓄电池以生成这些统计数据。其中，这些功率参数对蓄电池管理装置是已知的。
本发明的另一个方面涉及一种具有用于驱动系统的状态监测的模块的蓄电池。其中，这个模块被设置为能够执行用于驱动系统的状态监测的方法。其中，确定至少一个用于驱动至少一个内燃机的第一功率值和至少一个用于描述能够由至少一个蓄电池提供的功率的第二功率值，并将至少一个第一功率值和至少一个第二功率值相比较，以监测驱动系统的状态，并根据比较的结果来控制驱动系统。优选地，蓄电池是锂离子蓄电池或者包括被构造为锂离子蓄电池单元的电化学单元的蓄电池。
本发明的另一个方面涉及一种机动车，其具有一个电驱动电机和至少一个内燃机，以驱动机动车，并且具有与电驱动电机相连接的或能够与其连接的根据本发明前述方面的蓄电池。然而，该蓄电池并不仅局限于这种使用目的，而是也能够被用在其他的电气系统中。
本发明的一个特别优势在于，提供了一种简单的在混合动力系统中在电动机的蓄电池对车辆尾气排放的影响方面监测电动机的蓄电池的方法。
本发明的另一优势在于将内燃机的管理和蓄电池管理分开。
本发明的有利改进方案在从属权利要求中说明并在说明书中加以描述。
附图说明
下面根据附图和下面的说明书进一步解释本发明的实施例。附图中：
图1根据方框图示出了本发明实施例的示意图。
具体实施方式
下面根据机动车的混合动力驱动对本发明做进一步描述。在此，该示例的混合动力驱动包括内燃机116和电动机118。然而，本发明并不局限于对这种混合动力发动机的控制，而是也包括其他的驱动系统，例如，这样的具有多个内燃机和/或电动机的驱动系统或者用于其他设备的驱动系统。也能够使用超级电容器或者燃料电池来代替蓄电池。
在图1中示出了根据本发明的实施例的驱动系统100的部件。
在此，由发动机管理装置110计算为了不违反尾气限值而必须由蓄电池系统120提供的(第一)功率值A。
在发动机管理装置110中计算的功率值A必须涉及与法定的确定相关的行驶周期。为此，一个示例的实施方式设置，在行驶周期内生成统计数据114，在这些统计数据中根据发动机温度、负载和转数来描述内燃机116的尾气。
在一个示例的实施方式中，统计数据114描述了三种不同的情况：
-借助于通过电动机118的支持来驱动内燃机116时尾气排放的确定，
-没有通过电动机118的支持并且无功率降低来驱动内燃机116时尾气排放的确定，以及
-借助于通过电动机118的支持(其中，电动机118的功率受到限制)来驱动内燃机116时尾气排放的确定。
在最后提到的情况下，能够根据蓄电池112的充电状态和要求的功率，通过人为地减少来模拟蓄电池112的功率的限制。替代地，为此能够使用实际损坏的蓄电池112。如果使用损坏的蓄电池112，其功率极限对于蓄电池管理装置120是已知的，将会获得非常有说服力的统计数据114。然后根据统计数据114能够根据电动机温度、负载和转数确定功率极限A，超过该极限则需要通过电动机118支持。
另一方面，通过蓄电池管理装置120计算由蓄电池112最大能够呈现的(第二)功率值B。
在一个示例的实施方式中，也通过特征曲线122描述蓄电池112的功率值B的极限，该极限值能够表示为蓄电池112的状态。其中，根据蓄电池112的充电状态SOC和驱动温度说明功率值B的极限。
在此，功率值A和B是能够被分成例如在限定的短的时间间隔能够取得的功率和在较长的时间能够取得的功率。在限定的短的时间间隔能够取得的功率用于缓冲快速的负载变化，而在较长的时间能够取得的功率用于在加速阶段在低尾气值情况下补充内燃机116的功率。
在模块124中，在比较功率值A和B时，检验能够由蓄电池112提供的功率是否足够用于支持内燃机116。如果蓄电池112不能够提供所要求的功率，即在B＜A的情况下，那么发动机管理装置110能够通过设置降低功率，使尾气值维持在极限值之内，或通过在存储单元128中存储故障事件来对此作出响应。当然，能够这两种反应都设置。
如果在分析单元126中确定更加频繁的发生故障事件(去抖)，那么这表示蓄电池系统处出现了故障。在这种情况下要通过显示器130引起驾驶者的注意。
为判定蓄电池状态，替代事先计算出的并在统计数据114中储存的功率值A，也能够将在行驶过程中的功率值B和实际由发动机管理装置110要求的功率值C相比较。如果蓄电池不能够呈现功率值C，则在一个示例的实施方式中计算，会产生多少额外的尾气。为此，优选地采用现有的排放模型。为了使已确定的尾气量跟测试周期有关，用发动机温度、负载和/或转数的所表现的值来加权已确定的尾气量。
在另一示例的实施方式中设置，根据额外排放的尾气的量来向上计数计数器。在一个示例的实施方式中，当符合或低于尾气限制时，减小计数器值。当计算器值达到阈值时，实现故障存储记录。其还设置，在重复故障记录情况下发出信号，例如，通过通知驾驶者，因为这些重复的故障记录表示蓄电池112破损或老化。
本发明在其实施方式中不局限于以上描述的优选的实施例。相反地，可以想象一些即便在基本不同的实施例中仍使用依据本发明的方法、依据本发明的蓄电池、依据本发明的机动车的变型。

Claims (9)

1.用于驱动系统(100)的状态监测的方法，所述驱动系统包括至少一个内燃机(116)和至少一个电动机(118)，所述至少一个电动机(118)具有至少一个电源，其中，根据所述至少一个内燃机(116)的尾气值来确定至少一个用于驱动所述至少一个内燃机(116)的第一功率值，其中，所述第一功率值必须由蓄电池系统来提供，其特征在于，确定至少一个用于描述能够由所述至少一个电源提供的功率的第二功率值，并且将所述至少一个第一功率值和所述至少一个第二功率值相比较，以监测所述驱动系统(100)的状态，并且根据所述比较的结果来控制所述驱动系统(100)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述至少一个第二功率值小于所述至少一个第一功率值时，采取下列措施中的至少一个：
-减少所述至少一个内燃机(116)的功率，
-确定释放的尾气，
-存储所述至少一个第一功率值和所述至少一个第二功率值，
-实现信号发送。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述至少一个第一和/或所述至少一个第二功率值涉及功率提供的不同时间间隔。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据统计数据(114)确定所述至少一个第一功率值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，以所述至少一个电动机(118)对所述至少一个内燃机(116)的支持的不同等级来评估所述驱动系统(100)，以生成所述统计数据(114)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个第一功率值是计算出的功率值或实际由发动机管理装置(110)所要求的功率值。
7.一种蓄电池(112)，其具有用于驱动系统(100)的状态监测的模块，其中，所述模块被设置为能够执行根据权利要求1至6中任意一项所述的用于驱动系统(100)的状态监测的方法。
8.根据权利要求7所述的蓄电池(112)，其中，所述蓄电池(112)的电化学单元包括锂离子蓄电池单元。
9.一种机动车，其具有至少一个电动机(118)并具有至少一个内燃机(116)以驱动所述机动车，并且具有与所述电动机(118)相连接或者可与其相连接的根据权利要求7或8之一所述的蓄电池(112)。
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