CN105189180B - 用于非有轨车辆的能量管理系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于混合电动车辆或电动车辆(1)的能量管理系统，车辆(1)包括电力收集器(3)，该电力收集器(3)用于在车辆(1)的驾驶期间从外部供电轨道(2)间歇地收集电力。能量管理系统被布置为当从外部供电轨道(2)收集电力时将电力从电力收集器(3)分配给车辆的至少一个电辅助负载(4，25，26)。能量管理系统包括控制单元(5，24)，该控制单元被配置为取决于车辆(1)是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作，控制至少一个辅助负载(4，25，26)的操作特性。

Description

用于非有轨车辆的能量管理系统
技术领域
本公开涉及用于混合电动非有轨车辆或电动非有轨车辆的能量管理系统，该车辆包括电力收集器，用于在车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力，其中该能量管理系统被布置为当从外部供电轨道收集电力时将电力从电力收集器分配给车辆的至少一个电辅助负载。本公开还涉及用于控制混合电动车辆或电动车辆的至少一个辅助负载的操作特性的方法，该车辆包括电力收集器，用于在车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力。车辆推进系统以及对应的方法可以在多种类型的道路车辆和越野车辆中实施，诸如卡车、公交车、轿车、施工车辆等等。
背景技术
具有燃烧发动机和电牵引机的混合电动车辆具有有限的驱动范围，并且例如由FR2809998知道，向混合电动车辆提供电力收集器，用于从外部供电轨道收集电力，从而使得车辆能够在纯电动模式下驾驶。这种方案因此提高了推进灵活性，提高了驱动范围，并减少了排放。但是，用于这种类型车辆的已知能量管理系统仍未完全发展，并且可以进一步改进性能和节约成本。
发明内容
本公开目的是提供一种用于混合电动非有轨车辆或电动非有轨车辆的改良能量管理系统，该车辆包括电力收集器，该电力收集器用于在车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力。
本公开涉及一种用于混合电动车辆或电动车辆的能量管理系统，该车辆包括电力收集器，所述电力收集器用于在车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力，能量管理系统被布置为当从外部供电轨道收集电力时将电力从电力收集器分配给车辆的至少一个电辅助负载。
本公开特征在于：所述能量管理系统包括控制单元，所述控制单元被配置为取决于所述车辆是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作，控制所述至少一个辅助负载的操作特性。
本公开还涉及一种用于控制混合电动车辆或电动车辆的至少一个辅助负载的操作特性的方法，所述车辆包括电力收集器，所述电力收集器用于在所述车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力，其中，当从所述外部供电轨道收集电力时可将电力从所述电力收集器分配给所述车辆的至少一个电辅助负载，所述方法包括步骤：
确定所述车辆是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作；以及
取决于所述车辆是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作，控制所述至少一个辅助负载的操作特性。
为了满足车辆能够按照令人满意的方式执行推进以及运行辅助设备的需要，滑动驱动期间的能量管理是关于按照最有效的方式来使用可用能量。取决于车辆状况以及车辆怎样装备，可以有不同的能量处理策略。本发明是关于怎样按照更有效的方式来利用可用的电网能量，这意味着从长远来看可以节约燃料和/或电池能量/使用。
本公开的核心是取决于车辆是否从外部电网收集电力，控制车辆辅助负载的操作特性。控制策略背后的思想是，与从车载燃烧发动机或车载电存储系统(诸如，电池或超级电容器)获取能量相比，从供电轨道供应的能量可视为具有更低的每能量单位成本。更低的成本部分是由于传统汽油或柴油燃烧发动机的低效率，汽油或柴油燃烧发动机仅将燃料能量含量的约15％-20％有效用于推进和供电辅助设备。但是由于电马达的高效率，电驱动车辆通常具有大约80％的车载效率。此外，通过使用来自供电轨道而不是车载电池的电能，消除了否则当使用车载电池时固有出现的任何充放电能量损耗。
如果可用，那么使用来自供电轨道的电力对电推进系统和电辅助负载的传统供电带来第一能量节约效果。本公开目的是取决于车辆在电力收集模式还是非电力收集模式下操作，通过对辅助设备的能量使用的特别控制，进一步提高第一能量节约效果。特别控制实现提高的能量效率。例如，基于来自供电轨道的能量具有更低成本的事实，创造性的控制策略可涉及当系统连接到外部供电轨道时，与在对应环境中并且没有从电网收集电力的情况下驾驶期间的正常使用水平相比，相对更多地使用辅助负载。如果辅助负载与某些种类的能量存储能力相关联，那么这种策略会导致整体下降的能耗。例如，如果辅助负载是驱动用于填充车辆空气罐的空气压缩机单元的电马达，那么在电力收集模式中可以过度使用来自供电轨道的更便宜的能量，以暂时将相对低成本的能量存储在车辆上用于后面的使用。此外，重要的是能量存储系统在充电、存储和放电阶段不呈现显著的能量损耗，因为这种方面随后会消耗本公开的成本节约效果。例如，在冷藏卡车的存储室中暂时降低温度一般会导致增加的能量损耗，因为通过存储室墙壁的热损耗增加。因此更优选地，在不显著增加功率消耗总量的情况下，存储然后使用来自供电轨道的附加能量。
控制单元可以被配置为当在电力收集模式下操作车辆时，与当在非电力收集模式下在对应环境中操作车辆时至少一个辅助负载的总功率消耗水平相比，增加至少一个辅助负载的总功率消耗水平。这种控制策略带来上述期望的提高的能量效率。
能量管理系统可以被布置为当从外部供电轨道收集电力时，将与车辆的至少一个电辅助负载相关联的能量存储设备充电到预定最大水平。使用来自外部供电轨道的相对低成本能量将能量存储设备充电实现低成本能量在车辆上的存储，用于后面的使用，从而降低车载燃烧发动机所需的能量水平，使得提高整体燃料效率。
通过向空气存储罐填充压缩空气，向液压蓄能器填充加压的液压流体，降低货物冷藏室的温度，或者取决于环境，通过升高或降低驾驶室的温度，可将能量存储设备充电。
能量管理系统可包括车辆相对位置确定装置，该车辆相对位置确定装置被布置为确定与供电轨道可用性有关的车辆位置。车辆相对位置确定装置可以相对简单，并且能够只检测在车辆的当前位置供电轨道的可用性。更复杂的车辆相对位置确定装置还可以具有计算直到到达供电轨道分段的起点的剩余距离和/或时间，和/或计算直到到达供电轨道分段的终点的剩余距离和/或时间。通过与供电轨道可用性有关的车辆位置的知识，可以实现对车辆电辅助负载的更智能控制。
车辆相对位置确定装置可包括结合地理供电轨道设施信息的全球定位系统(GPS)、用于与供电轨道设施通信的专用短距通信系统(DSRC)、或者用于在当前车辆位置确定供电轨道的可用性的射频识别(RFID)技术或类似的发射器/响应器技术。
控制单元可以被配置为基于所确定的与供电轨道可用性的起点有关的车辆位置，估计直到电力收集器要开始收集电力的时间段。因此可以实现对车辆的电辅助负载的更智能控制。
例如，控制单元可以被配置为还取决于所估计的直到电力收集器要开始从外部供电轨道收集电力的时间段是否在预定时间窗口内，控制至少一个辅助负载的操作特性。具体而言，控制单元可以被配置为当所估计的直到电力收集器要开始从外部供电轨道收集电力的时间段在预定时间窗口内时，与当在所述预定时间窗口之外在对应环境中操作车辆时至少一个辅助负载的总功率消耗水平相比，降低至少一个辅助负载的总功率消耗水平。因此可以用来自供电轨道的相对低成本的能量代替来自燃烧发动机的相对昂贵的能量。
此外，控制单元可以被配置为基于所确定的与供电轨道可用性的终点有关的车辆位置，估计直到电力收集器要从外部供电轨道断开连接的时间段。因此可以实现对车辆的电辅助负载的更智能控制。例如，控制单元可以被布置为当在车辆的驾驶期间从外部供电轨道收集电力时，用直到电力收集器要从外部供电轨道断开连接为止的估计时间段以及所关联的能量存储设备的能荷水平，来协调至少一个电辅助负载的操作，以使得所关联的能量存储设备能够在从外部供电轨道断开连接时达到预定最大水平。因此实现最大的能量节约效果。
控制单元可以被布置为优先将电能从电力收集器供应给车辆的电牵引机，以及限制将电能从电力收集器供应给至少一个电辅助负载，以防止超出电力收集器的最大允许电力传输水平或者供电轨道的最大允许电负载水平。因为推进一般对应于车辆的最大负载，所以车辆的推进功能得以优先，并且用来自供电轨道的低成本能量代替最大负载一般导致最大的成本节约。
电辅助负载可由电加热设备形成，用于加热电存储系统、驾驶室、车辆座位、车窗、车辆方向盘、或者车辆侧镜。电加热设备也可视为能量存储设备，但是具有相对高的能量损耗比。
电辅助负载可由驱动空气压缩机单元/泵的电机、驱动车辆空调系统的压缩机单元的电机、位于车辆或者连接到车辆的拖车上的用于操作至少一个电负载的车辆电力输出设备、或者驱动车辆的水冷却系统或空气冷却系统的电机的任何一个形成。
电辅助负载可由驱动液压系统的液压泵的电机形成。液压系统可包括用于推进车辆的液压马达、用于操作车辆的器械的液压缸、用于操纵铰接车辆的液压缸、或者用于暂时存储液压能量的液压蓄能器。
电力收集器可以被布置为当与供电轨道的电导体处于滑动接触时收集电力，或者通过电力收集器与供电轨道之间的感应耦合收集电力。
除了上述之外，本公开还涉及对应的方法。
附图说明
在下面给出的本公开的具体实施方式中参考以下附图，其中：
图1示出与高架供电轨道电连接的车辆；
图2示出与埋入供电轨道电连接的车辆；
图3示出根据本公开的能量管理系统的简化示意性布局；
图4示出根据本公开的能量管理系统的更详细示意性布局；
图5示出示例性行驶路径，其一部分具有供电轨道设施；
图6-8示意性地示出用于控制辅助负载的操作特性的控制策略。
具体实施方式
下面结合附图描述本公开的各个方面，附图图示出本公开但是不限制本公开，其中相同的附图标记表示相似的元素，并且发明性方面的变型不限于具体示出的实施例，而是可应用于本公开的其他变型。
图1示出可以有利实施本公开的典型示例。具有混合电动推进系统或者纯电动推进系统的非有轨车辆1(诸如卡车)被示出为通过紧固于车辆1的电力收集器3以滑动方式连接到外部供电轨道2。通常，该供电轨道2并非在车辆1的整个行驶路径上都可用，并且因此，必须将车辆1的电力收集器3配置为在供电轨道2可用的行驶路径的那些分段，从供电轨道2间歇地收集电力。电力收集器3被配置为在车辆1的驾驶和静止期间从外部供电轨道2收集电力。优选地，电力收集器3被进一步布置为在车辆1的驾驶和静止期间都启动和终止从外部供电轨道2收集电力。供电轨道2包括至少两个分开的导体，用于向车辆1供应DC或AC。如图1所示，当供电轨道2位于车辆1上方时，可将电力收集器3设计为受电弓。可将并排布置的两个分开的受电弓布置为分别接触两个分开的导体的其中一个。
图2示出供电轨道2的替代性布置，其中将供电轨道2设置为埋入道路，并且其中，在车辆1下面安装的电力收集器3与供电轨道2之间可以建立滑动式电连接。这种解决方案具有相对低的安装成本，坚固耐用，并且使得所有类型的车辆都能够连接到供电轨道，与车辆的高度无关。但是，本公开也包括其他供电轨道解决方案，诸如位于车辆1的旁路的供电轨道。类似地，可以替代性地将电力收集器3布置为通过电力收集器与供电轨道(位置例如埋入地面)之间的感应耦合来收集电力。感应耦合基于在两个对象之间传送能量的电磁场。能量通过感应耦合发送给电设备，然后电设备利用该能量来推动车辆推进系统。
图3示意性示出根据本公开的混合电动车辆或电动车辆的能量管理系统。能量管理系统包括电力收集器3，用于在车辆1的驾驶期间从外部供电轨道2间歇地收集电力。能量管理系统被布置为当从外部供电轨道2收集电力时，将电力从电力收集器3分配给车辆的至少一个电辅助负载4，其中通过转换器和分配系统6来进行分配。能量管理系统还包括控制单元5，该控制单元5被配置为取决于车辆是在电力收集模式下操作还是在非电力收集模式下操作，控制至少一个电辅助负载4的操作特性。
能量管理系统包括车辆相对位置确定装置7，用于确定与供电轨道可用性有关的车辆位置。位置确定装置通常包括全球定位系统GPS，用于确定当前地理定位信息。此外，控制单元5还可以访问涉及供电轨道设施地理位置的存储数据，使得控制单元5能够计算与供电轨道可用性有关的当前车辆位置。存储数据可以存储在车辆上，或者存储在固定服务器等等上，并且能够通过通信装置(诸如，车载信息通信设备)获得。涉及供电轨道设施地理位置的存储数据可以由供应商提供，或者通过在首次登记供电轨道期间登记供电轨道可用性的自学系统简单地收集。然后，多个车辆还可以在内部共享供电轨道的登记地理位置。此外，通过关于将来行驶路径的知识，控制单元5还可以计算与供电轨道可用性有关的将来车辆位置。为了确定外部供电轨道2在当前车辆位置是否可用，系统可以进一步或者替代性地包括用于与供电轨道设施通信的专用短距通信装置、射频识别(RFID)技术、或者任何其他类似的发射器/响应器技术。
电辅助负载4可通过在混合电动车辆或电动车辆上通常可用的多种不同类型的电负载形成。例如，电辅助负载4可通过电加热设备形成。加热设备例如可以适合于加热电存储系统，诸如电池和/或电容器。可替代地，加热设备例如可以适合于加热驾驶室、车辆座位、车窗、车辆方向盘、或者车辆侧镜。由于紧接着使用来自电力收集器的电力充电之后相对高的热电荷水平，在连接模式期间过度使用电加热设备一般导致从供电轨道断开连接之后一定的时间段内不太需要使用加热设备。因此，可以达到成本节约效果。
可替代地，电辅助负载4可通过驱动空气压缩机单元的电机形成。压缩空气一般在商用车辆中频繁使用，例如用于刹车系统、用于空气悬架系统、以及用于不同类型的致动系统，诸如在公交车中用于开门。空气压缩机可通过形成辅助负载的电机来供电。
电辅助负载4可通过驱动车辆空调系统的压缩机单元的电机形成。大多数现代车辆都有空调系统，用于控制和调节驾驶室中的空气温度。特殊的商用车辆(诸如，在相对低温度下运输易腐烂货物的卡车)还可以具有用于该货运的大型冷藏室，其隔室需要大型空调系统，用于达到所需的低温。用于压缩工作流体的热泵是空调和冷藏系统的必要部件，其中热泵可通过形成辅助负载的电机来供电。例如，如果卡车拖动具有冷藏室的拖车，那么电辅助负载可通过车辆电力输出设备形成，电力输出设备供应电力，用于操作拖车的至少一个电负载。
可替代地，电辅助负载4可通过驱动车辆的水冷系统或空气冷系统的电机形成。车辆的很多组件在车辆使用期间变得很热，并且需要冷却，以避免损坏或性能下降。例如，发动机冷却装置以及用于混合电动车辆的电存储系统和/或大功率组件的冷却装置可通过形成辅助负载的电机来供电。冷却装置可以是水冷却泵和通风机。
电辅助负载4可通过驱动液压系统的液压泵的电机形成。液压系统在施工设备车辆(诸如，轮式装载机、挖掘机、铰接式载重车等等)中常见。液压系统经常用于与施工设备车辆相关联的任何器械的推进、操纵和运动。通常将固定或可变位移液压泵用作液压马达，用于向系统的液压流体施加压力，并且可将电机用于向液压泵供电。此外，在液压系统中可包括液压蓄能器，用于暂时存储液压能量。
图4公开根据本公开的混合电动车辆的能量管理系统的更详细示例性布局。动力传动系统包括燃烧发动机10，该燃烧发动机10经由主离合器12可驱动地连接到从动轮11，主离合器12可以是根据现有技术的自动摩擦离合器。电机13被布置在所述主离合器12下游，用于与燃烧发动机10联合或者单独地进行车辆推进。所述电机13具有充当发电机的能力，用于在刹车期间恢复动能，并将电能存储在高电压电存储系统14中，该高电压电存储系统14例如具有几百伏特的工作电压。高电压电存储系统14例如可以包括电池和/或超级电容器，该超级电容器可以被充电或放电，并经由AC/DC电力转换器20往来于电机13传输电力。此外，电机13可驱动地连接到变速器15(例如，齿轮传动自动变速器)。随后变速器15经由传动轴16与所述从动轮11连接。车辆推进系统被配置为当推进系统处于非收集模式下时(也就是当车辆1没有从供电轨道2收集电力时)操作燃烧发动机10，并且在收集模式下(也就是当车辆的电力收集器从供电轨道2收集电力时)操作至少一个电牵引机13。被布置为从外部供电轨道2收集电力的电力收集器3经由电力变压器单元21耦接到高电压电存储系统14。与高电压电存储系统14的电压水平相比，外部供电轨道2的电力可以具有显著更高的电压，因此需要电力变压器单元21。此外，混合电动车辆经常包括大约12-48伏特的低电压电存储系统22，该低电压电存储系统22经由DC/DC转换器23连接到高电压电存储系统14。提供至少一个车辆系统电子控制单元24，用于控制混合电动推进系统的部件。可以按照GPS27和存储设备28的形式来设置车辆相对位置确定装置7，存储设备28具有涉及供电轨道设施地理位置的存储数据。可替代地，根据本公开的具有小的修改的能量管理系统当然也可以用于具有电存储系统的纯电动车辆，即使在本公开中不包括用于纯电动车辆的详细布局。
在图4中，第一电辅助负载25连接到低电压电存储系统22，而第二电辅助负载26连接到高电压电存储系统14。显然，可将多个电辅助负载连接到低电压电存储系统22和高电压电存储系统14的每一个。由于辅助负载的相对低功率，大多数辅助负载很可能连接到低电压电存储系统22，因此不需要与高电压电存储系统14的更昂贵的高功率连接。但是，某些高功率辅助负载更好地用于连接到高电压电存储系统，因为这样实现更高的输出功率和更低的电流水平，从而可以使用更细和更便宜的电源线。
取决于能量管理系统的复杂度，能量管理系统可以具有实现高成本节约的不同控制策略。下面参照图5至图8描述能量管理系统的控制策略的示例。图5图示出车辆的典型行驶路径50，该车辆具有根据箭头54的行驶方向。行驶路径50包括第一地理点51和第二地理点52，该第一地理点51表示供电轨道部分53的开始，该第二地理点52表示供电轨道部分53的结束。第一地理点51和第二地理点52可以按照经度和纬度或者用于确定绝对地理位置的类似系统来定义。供电轨道部分53的长度可以大范围变化，但是很可能不短于约500米，让系统带来任何实质上提升的性能。视情况考虑长度从几公里到几十公里的供电轨道部分53。
不太复杂的车辆相对位置确定装置可能只能确定当前车辆位置的供电轨道可用性，也就是不必考虑车辆的当前地理位置。这种类型的车辆相对位置确定装置可能因此能够检测供电轨道2何时可用以及何时不可用，不需要将来供电轨道可用性的知识。例如，车辆相对位置确定装置可包括至少一个传感器设备，其可以检测供电轨道2的存在。例如，传感器设备可包括用于通过视觉方式识别供电轨道的一个或多个相机、对磁场敏感的传感器设备、雷达单元。可替代地，传感器设备可以是与供电轨道设施相互作用的专用短距通信装置。
结合图5和图6示意性图示出使用不太复杂的车辆相对位置确定装置控制能量管理系统的辅助设备25、26的操作特性的控制策略。在控制方法的第一步骤61中，系统调查电力收集器3是否在收集给车辆的电能，通常用于操作车辆的主电动推进器13。具有根据本公开的能量管理系统并在图5中箭头54的方向上行驶的车辆将首先在到达第一地理点51时确定供电轨道2的可用性，因为系统没有执行将来供电轨道可用性估计的装置。当确定供电轨道2的可用性时，车辆将开始使用电力收集器3从供电轨道2收集电力，燃烧发动机10将停止，并通过电牵引机13推动车辆推进系统。
响应于该动作，能量管理系统将进行到图6中方法的第二步骤62，其中控制单元24根据高消耗模式控制辅助负载25、26。高消耗模式通常涉及与每个辅助负载25、26相关联的控制参数的调整，以实现辅助负载25、26暂时更高的能耗。例如，取决于环境，驾驶室和/或冷藏室的温度目标水平会上升或下降一度或几度，使得驱动空调单元和冷藏单元的电马达至少呈现暂时增加的工作负载。触发空气压缩机操作的最小空气压力水平可能增加，使得驱动空气压缩机泵的电机至少呈现暂时增加的工作负载。液压蓄能器的最小电荷水平可能增加，使得驱动液压泵用于将液压蓄能器充电的电马达至少呈现暂时增加的工作负载。可以调节当前间歇或连续操作的电加热功能，以具有更高的目标值。之后能量管理系统将进行到图6中方法的第三步骤63，以确定何时停止从电网收集电力。
在通过第二地理点52时，车辆相对位置确定装置将确定没有供电轨道2，并且响应于此，将启动燃烧发动机10并通过燃烧发动机10推动车辆推进系统。在确定停止从供电轨道2收集电力时，能量管理系统将进行到第四步骤64，其中控制单元24重新根据正常消耗模式控制辅助负载25、26。
结合图5，图7中公开了更复杂但是更有效的控制策略。在此，车辆相对位置确定装置能够对于某个将来时间段，确定与供电轨道可用性有关的车辆位置。例如，车辆的专用短距通信系统(DSRC)可以与供电轨道设施通信，以提供关于与供电轨道的起点和/或终点的距离的预测信息。在供电轨道部分53前面，沿着行驶路径50的至少一个通信点55可以供应与到供电轨道的起点和/或终点51、52的长度有关的信息。可替代地，车辆相对位置确定装置能够对于整个规划的行驶路径确定与供电轨道可用性有关的车辆位置。这可以通过例如基于司机输入确定车辆的整个规划的行驶路径，基于全球定位系统(GPS)或类似系统确定当前的车辆地理位置，以及使用与供电轨道设施的地理位置有关的存储数据来实现。通过对于某个将来时间段与供电轨道可用性有关的关于车辆位置的信息，可将控制单元24布置为基于此来控制加热系统的操作。作为GPS和DSRC的替代，可以实施基于行驶路径特性的行驶路径识别，或者使用射频识别(RFID)技术或类似的发射器/响应器技术。
在该控制策略的第一步骤71，车辆已经通过供电轨道部分53的起点51，在燃烧发动机10处于停止模式的情况下，在电力收集模式下操作并接近供电轨道2的终点。控制单元24被布置为计算将辅助负载充电以达到预定最大水平所需的估计第一时间段T1。因此，对于每个辅助负载25、26而言估计的第一时间段T1将是独特的，并且还可以随时间而改变。当估计第一时间段T1以预见来自供电轨道2的任何潜在的电力供应短缺时，例如在上坡道路段期间，和/或由于估计的多个辅助负载25、26的同时操作，也优选考虑对于即将出现的道路条件的应有关注。因此，需要行驶路径高程数据来确定很可能出现来自供电轨道的电力供应短缺的地理点。优选地，可以提供附加数据(诸如，当前车辆总重量)来改善来自供电轨道2的可能电力供应短缺的计算。
在第二步骤72，控制单元被布置为计算到发动机10的重启的估计的第二时间段T2。该计算可以基于当前车辆位置与供电轨道的终点52之间的剩余道路距离，用于行驶所述距离的历史值和/或车辆的当前速度和估计速度。在第三步骤73，控制单元比较第一时间段T1和第二时间段T2，并且如果第一时间段T1大于第二时间段T2，则决定前进到第四步骤74。否则将返回第一步骤71。
在第四步骤74，对应于图5中的中间地理点56，控制单元24开始根据高消耗模式控制辅助负载25、26，与图6的第二步骤62相同，使得当车辆到达终点52时，辅助负载将达到预定最大水平。此外，本控制策略剩余的第五步骤75和第六步骤76与前面所述与图6相关联的控制策略对应的第三步骤63和第四步骤64相同。本控制策略的优点是，不到必要时不根据高消耗模式来控制辅助负载25、26，以避免由于在高消耗模式下操作辅助负载所致增加的能量损耗，诸如，例如增加的热量损耗。
结合图5，图8中公开了另一个更复杂但是更有效的控制策略。在此，车辆相对位置确定装置也能够对于某个将来时间段，确定与供电轨道可用性有关的车辆位置。在该控制策略的第一步骤81，在车辆到达供电轨道部分53的起点51之前，其中车辆在非收集模式下操作并且燃烧发动机10处于操作状态，控制单元计算直到车辆开始从供电轨道2收集电力的剩余估计时间段。此外，控制单元24将此估计时间段与预定时间窗口相比较。对于每个个别负载，预定时间窗口可以不同，因为每个个别负载具有不同的操作特性。如果在预定时间窗口内从电网收集电力，则控制策略进行到第二步骤82，其涉及根据低消耗模式控制辅助负载25、26。通过将辅助负载的某个操作延迟一定时间段，直到经由供电轨道可以获得更多低成本的电能，可以达到成本节约效果。
低消耗模式通常会涉及与每个辅助负载25、26相关联的控制参数的调节，以实现辅助负载暂时更低的能耗。例如，取决于环境，可将驾驶室和/或冷藏室的温度目标水平上升或下降一度或几度，使得驱动空调单元和冷藏单元的电马达至少呈现暂时减少的工作负载。在空气罐的再填充期间触发空气压缩机操作终止的压缩空气罐的最大空气压力水平可以降低，并且如果没有引起安全风险，那么有可能延迟再填充，使得驱动空气压缩机泵的电机至少呈现暂时减少的工作负载。此外，液压蓄能器的最大电荷水平可以降低，并且如果没有引起安全风险，那么有可能延迟通过电马达对液压蓄能器的充电，使得驱动液压泵用于将液压蓄能器充电的电马达至少呈现暂时增加的工作负载。当前间歇或连续操作的电加热功能可以被调节为具有更低的目标值。
在到达第一地理点51以及在确定供电轨道2的可用性时，控制单元24将在第三步骤83中确定使用电力收集器3从供电轨道2收集电力。结果，控制单元24控制燃烧发动机10停止以及用于推进的电牵引机的使用，以及进入控制策略的第四步骤84。策略的第四至第六步骤84、85、86与图6的背景下公开的控制策略的第二至第四步骤62、63、64相同，并对其文本进行参考。
权利要求书中提及的附图标记不应视为限制权利要求书所保护的主题的范围，并且它们唯一的功能是使得权利要求书更加容易理解。如同将要实现的，本公开能够在多种明显的方面中进行修改，皆不脱离后附权利要求书的范围。因此，附图及其描述在性质上应视为说明性而非限制性的。

Claims (20)

1.一种用于混合电动车辆或电动车辆(1)的能量管理系统，所述车辆(1)包括电力收集器(3)，所述电力收集器(3)适用于在所述车辆(1)的驾驶期间从外部供电轨道(2)间歇地收集电力，所述能量管理系统被布置为：当从所述外部供电轨道(2)收集电力时，将来自所述电力收集器(3)的电力分配给所述车辆的至少一个电辅助负载(4，25，26)，其特征在于：所述能量管理系统包括控制单元(5，24)，所述控制单元(5，24)被配置为：取决于所述车辆(1)是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作，控制所述至少一个辅助负载(4，25，26)的操作特性，在所述电力收集模式下在所述车辆的驾驶期间从所述外部供电轨道(2)收集电力，在非电力收集模式下在所述车辆的驾驶期间不收集电力，其中，
所述能量管理系统包括车辆相对位置确定装置(7)，所述车辆相对位置确定装置(7)被布置为确定与供电轨道可用性有关的车辆位置，以及
所述能量管理系统被布置为，当所述车辆在电力收集模式下操作时：
计算将与所述至少一个电辅助负载(4，25，26)相关联的能量存储设备充电到预定最大水平所需的估计第一时间段(T1)；
基于所确定的与供电轨道(2)的终点(52)有关的车辆位置，估计直到所述电力收集器(3)要从所述外部供电轨道(2)断开连接为止的第二时间段(T2)；
比较所述第一时间段和所述第二时间段(T1，T2)；以及
如果所述第一时间段(T1)大于所述第二时间段(T2)，
所述控制单元(5，24)被配置为：与当在所述非电力收集模式下在对应环境中操作所述车辆(1)时所述至少一个辅助负载(4，25，26)的总功率消耗水平相比，增加所述至少一个辅助负载(4，25，26)的所述总功率消耗水平，以使得所关联的能量存储设备能够在从所述外部供电轨道(2)断开连接时达到所述预定最大水平；
其中，所述能量存储设备包括空气存储罐并且通过向空气存储罐填充压缩空气而被充电，或者包括液压蓄能器并且通过向液压蓄能器填充加压的液压流体而被充电，或者包括货物冷藏室并且通过降低货物冷藏室的温度而被充电，或者包括驾驶室的温度并且通过取决于环境来升高或降低驾驶室的温度而被充电。
2.根据权利要求1所述的能量管理系统，其特征在于：所述车辆相对位置确定装置(7)包括下述中的一个或多个：
结合地理供电轨道设施信息的全球定位系统(27)，
用于与所述供电轨道设施通信的专用短距通信系统，和
用于在当前车辆位置确定供电轨道(2)的可用性的发射器/响应器技术。
3.根据权利要求1所述的能量管理系统，其特征在于：所述控制单元(5，24)被配置为：基于与供电轨道(2)的起点(51)有关的所确定的车辆位置，估计直到所述电力收集器(3)要开始收集电力为止的时间段。
4.根据权利要求3所述的能量管理系统，其特征在于：所述控制单元(5，24)被配置为：还取决于直到所述电力收集器(3)要开始从所述外部供电轨道(2)收集电力为止的估计时间段是否在预定时间窗口内，控制所述至少一个辅助负载(4，25，26)的操作特性。
5.根据权利要求3所述的能量管理系统，其特征在于：所述控制单元(5，24)被配置为：当直到所述电力收集器(3)要开始从所述外部供电轨道(2)收集电力为止的估计时间段在预定时间窗口内时，与当在所述预定时间窗口之外在对应环境中操作所述车辆时所述至少一个辅助负载(4，25，26)的总功率消耗水平相比，降低所述至少一个辅助负载(4，25，26)的所述总功率消耗水平。
6.根据权利要求1所述的能量管理系统，其特征在于：所述控制单元(5，24)被布置为：将来自所述电力收集器(2)的电能优先供应给所述车辆(1)的电牵引机(13)，以及限制将来自所述电力收集器(3)的电能供应给所述至少一个电辅助负载(4，25，26)，以防止超出所述电力收集器的最大允许电力传输水平或者所述供电轨道(2)的最大允许电负载水平。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的能量管理系统，其特征在于：所述至少一个电辅助负载(4，25，26)由电加热设备形成，用于加热电存储系统、驾驶室、车辆座位、车窗、车辆方向盘、或者车辆侧镜。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的能量管理系统，其特征在于：所述至少一个电辅助负载(4，25，26)由驱动空气压缩机单元/泵的电机形成。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的能量管理系统，其特征在于：所述至少一个电辅助负载(4，25，26)由驱动车辆空调系统的压缩机单元的电机形成。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的能量管理系统，其特征在于：所述至少一个电辅助负载(4，25，26)由车辆电力输出设备形成，所述车辆电力输出设备用于操作至少一个电负载。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的能量管理系统，其特征在于：所述至少一个电辅助负载(4，25，26)由驱动所述车辆的水冷却系统或空气冷却系统的电机形成。
12.根据权利要求1-6中任一项所述的能量管理系统，其特征在于：所述至少一个电辅助负载(4，25，26)由驱动液压系统的液压泵的电机形成。
13.根据权利要求12所述的能量管理系统，其特征在于：所述液压系统包括用于推进所述车辆的液压马达、用于操作所述车辆的器械的液压缸、用于操纵铰接车辆的液压缸、或者用于暂时存储液压能量的液压蓄能器。
14.根据权利要求1所述的能量管理系统，其特征在于：所述电力收集器(3)被布置为：当与所述供电轨道(2)的电导体滑动接触时收集电力，或者通过所述电力收集器(3)与所述供电轨道(2)之间的感应耦合收集电力。
15.一种用于控制混合电动车辆或电动车辆(1)的至少一个辅助负载(4，25，26)的操作特性的方法，所述车辆(1)包括电力收集器(3)，所述电力收集器(3)用于在所述车辆(1)的驾驶期间从外部供电轨道(2)间歇地收集电力，其中，当从所述外部供电轨道(2)收集电力时，可将来自所述电力收集器(3)的电力分配给所述车辆的至少一个电辅助负载(4，25，26)，所述方法包括以下步骤：
-确定所述车辆(1)是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作，在所述电力收集模式下在所述车辆的驾驶期间从所述外部供电轨道(2)收集电力，在所述非电力收集模式下在驾驶期间不收集电力；以及
-取决于所述车辆(1)是在所述电力收集模式还是在所述非电力收集模式下操作，控制所述至少一个辅助负载(4，25，26)的操作特性，包括：如果所述车辆在所述电力收集模式下操作：
-确定与所述供电轨道(2)有关的车辆位置；
-计算将与所述车辆(1)的所述至少一个电辅助负载(4，25，26)相关联的能量存储设备充电到预定最大水平所需的估计第一时间段(T1)；
-基于所确定的与供电轨道(2)的终点(52)有关的车辆位置，估计直到所述电力收集器(3)要从所述外部供电轨道(2)断开连接为止的第二时间段(T2)；
-比较所述第一时间段和所述第二时间段(T1，T2)；以及如果所述第一时间段(T1)大于所述第二时间段(T2)，
-与当在所述非电力收集模式下在对应环境中操作所述车辆(1)时所述至少一个辅助负载(4，25，26)的总功率消耗水平相比，增加当在在所述电力收集模式下操作所述车辆(1)时所述至少一个辅助负载(4，25，26)的所述总功率消耗水平，以使得所关联的能量存储设备能够在从所述外部供电轨道(2)断开连接时达到所述预定最大水平；
-其中，所述能量存储设备包括空气存储罐并且将能量存储设备充电包括向空气存储罐填充压缩空气，或者所述能量存储设备包括液压蓄能器并且将能量存储设备充电包括向液压蓄能器填充加压的液压流体，或者所述能量存储设备包括货物冷藏室并且将能量存储设备充电包括降低货物冷藏室的温度，或者所述能量存储设备包括驾驶室的温度并且将能量存储设备充电包括通过取决于环境来升高或降低驾驶室的温度。
16.根据权利要求15所述的方法，包括以下步骤：基于所确定的与供电轨道(2)的起点(51)有关的车辆位置，估计直到所述电力收集器(3)要开始收集电力为止的时间段。
17.根据权利要求16所述的方法，包括以下步骤：还取决于直到所述电力收集器(3)要开始从所述外部供电轨道(2)收集电力为止的估计时间段是否在预定时间窗口内，控制所述至少一个辅助负载(4，25，26)的操作特性。
18.根据权利要求16所述的方法，包括：当直到所述电力收集器(3)要开始从所述外部供电轨道(2)收集电力为止的估计时间段在预定时间窗口内时，与当在所述预定时间窗口之外在对应环境中操作所述车辆(1)时所述至少一个辅助负载(4，25，26)的总功率消耗水平相比，降低所述至少一个辅助负载(4，25，26)的总功率消耗水平。
19.根据权利要求15至18任一项所述的方法，包括以下步骤：将来自所述电力收集器(3)的电能优先供应给所述车辆的电牵引机(13)，以及限制将来自所述电力收集器(3)的电能供应给所述至少一个电辅助负载(4，25，26)，以防止超出所述电力收集器(3)的最大允许电力传输水平或者所述供电轨道(2)的最大允许电负载水平。
20.根据权利要求15至18任一项所述的方法，包括以下步骤：当与所述供电轨道(2)的电导体滑动接触时使用所述电力收集器(3)收集电力，或者通过所述电力收集器(3)与所述供电轨道(2)之间的感应耦合收集电力。
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