CN107878446A - 混合动力车辆中的时间优化的颗粒过滤器再生 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于再生车辆的至少一个颗粒过滤器的方法，车辆具有电驱动装置和内燃机，在达到所述至少一个颗粒过滤器的第一负载阈值(15)时暂停对所述车辆的储能器的电能供给，在所述第一负载阈值下所述至少一个颗粒过滤器已负载到了预给定的阈值，借助于内燃机在达到所述至少一个颗粒过滤器的第二负载阈值(13)时以如下方式使得由内燃机引入到所述至少一个颗粒过滤器中的焓高于由运行决定的负荷提供的焓：除由运行决定的负荷外还对内燃机加载以用于为储能器产生充电电流的负荷，在所述第二负载阈值下所述至少一个颗粒过滤器被负载到必须使所述至少一个颗粒过滤器再生的程度。

Description

混合动力车辆中的时间优化的颗粒过滤器再生
技术领域
本发明涉及一种用于再生车辆的至少一个颗粒过滤器的方法，所述车辆具有电驱动装置和内燃机。另外，本发明涉及一种车辆。
背景技术
为了降低细颗粒物的负荷，车辆装备有颗粒过滤器，所述颗粒过滤器例如捕集炭黑颗粒。通过炭黑颗粒的持续输入，颗粒过滤器被连续地负载，由此，所述颗粒过滤器一直填充到临界阈值并且必须再生。为了再生，通过对颗粒过滤器供给以废气的内燃机将具有高焓的废气引导到颗粒过滤器中，由此，在颗粒过滤器中积聚的炭黑在消耗氧的情况下燃烧并且颗粒过滤器可继续接收炭黑颗粒。
德国公开文献DE 10 2013 114 999 A1公开了一种用于再生混合动力车辆的颗粒过滤器的方法，在所述方法中电加热车辆的催化器。
德国公开文献DE 10 2008 028 448 A1中公开了一种用于通过提高施加在内燃机上的负荷来再生颗粒过滤器的方法。
欧洲公开文献EP 25 04 212 B1中公开了一种用于通过对电储存器充电来提高热力发动机的负荷的方法。
国际公开文献WO 2016 070 983 A1中公开了一种用于根据当前地理位置再生颗粒过滤器的方法。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于，提供一种用于尽可能快速地再生具有混合动力驱动装置的车辆的颗粒过滤器的可能性。
为了实现前面提及的目的，提出了一种用于再生车辆的至少一个颗粒过滤器的方法，所述车辆具有电驱动装置和内燃机，在所述方法中，在达到所述至少一个颗粒过滤器的第一负载阈值时暂停对车辆的储能器供给电能，在所述第一负载阈值时所述至少一个颗粒过滤器已被负载直到预给定的阈值，并且在所述方法中，借助于内燃机在达到所述至少一个颗粒过滤器的第二负载阈值时将通过内燃机引入到所述至少一个颗粒过滤器中的焓相对于通过运行决定的负荷提供的焓提高，其方式是对内燃机除了运行决定的负荷之外加载以用于产生储能器的充电电流的负荷，在所述第二负载阈值时所述至少一个颗粒过滤器已被这样负载，使得所述至少一个颗粒过滤器必须再生。
本发明的构型由说明书和从属权利要求中得到。
所提出的方法尤其是用于缩短具有内燃机和电驱动装置的车辆的颗粒过滤器的再生阶段。为此，根据本发明提出，对内燃机加载以除了运行决定的负荷、即由使用者为了驱动车辆而要求的负荷之外的负荷，以便提高通过内燃机提供的废气中的焓。由于通过内燃机提供的废气中的焓提高，通过废气输入到颗粒过滤器中的量的能量、尤其是热量提高，由此，颗粒过滤器可比可借助于运行决定地提供的焓所实现的更快速地再生。
为了对相应内燃机加载以相对于运行决定的负荷而言附加的负荷并且相应地提高通过相应内燃机提供的废气中的焓，即为了实现内燃机的负荷点移动，根据本发明提出，将内燃机用于对相应车辆的储能器充电。这意味着，借助于内燃机驱动充电总成、例如电机，以便产生用于对储能器充电的电能并且提高施加在内燃机上的负荷，所述电机尤其可以是根据本发明设置的电驱动装置的一部分。由于为了驱动电机而所需的附加负荷、即相对于运行决定的负荷而言附加地或除了使车辆运动附加地所需的量的能量，内燃机燃烧更多的燃料，由此，通过内燃机产生的废气中的焓相对于运行决定的负荷提高。由于内燃机的废气中的焓提高，例如热量到相应颗粒过滤器中的能量输入提高，由此，在颗粒过滤器中积聚的炭黑与基于运行决定地产生的废气进行再生相比更快速地燃烧并且颗粒过滤器相应更快速地再生。
另外，为了对相应车辆的内燃机加载以相对于运行决定的负荷而言附加的用于产生电能的负荷，需要将在使用内燃机的情况下产生的电能导出或传输到储能器中。为了储存根据本发明在颗粒过滤器再生期间产生的量的电能，需要车辆的相应储能器提供足以接收所述量的电能的容量。相应地，根据本发明提出，在颗粒过滤器的再生阶段之前，即在达到颗粒过滤器的通过预给定的阈值确定的第一负载阈值时，暂停对储能器进行供给——所述储能器尤其是车辆的动力电池，由此，储能器可准备足以接收在再生阶段期间产生的量的电能的容量。尤其是提出，这样长地暂停对储能器供给电能，直到启动颗粒过滤器的再生阶段，其中，这样长地暂停或者说中止基于回收过程对储能器供给电能，直到再生阶段结束。
通过根据本发明提出暂停对相应储能器供给电能，可导致：相应的车辆的活动范围短时间减小。但活动范围的这种减小通过根据本发明提出在再生阶段期间通过内燃机产生电能而至少部分地得到补偿。
对于第一负载阈值在本发明的意义上应理解为颗粒过滤器的这样的状态，在所述状态时颗粒过滤器已被负载以预给定量的炭黑，但仍具有足够的容量，以便尤其是这样长地过滤由相应内燃机产生的废气，直到根据本发明设置的储能器具有这样的容量或者说荷电状态，所述容量或者说荷电状态足以接收在颗粒过滤器的再生阶段时在使用内燃机的情况下产生的量的电能。负载阈值例如可借助于一阈值在从完全未负载的、即无炭黑的状态到完全负载的、即填充以炭黑的状态之间展开的标度上来描述。
在本发明的一个可能构型中提出，为了暂停对储能器供给电能，将车辆的制动系统从回收运行转换到机械运行，在所述机械运行中没有电能馈入到储能器中，并且在所述至少一个颗粒过滤器再生之后将制动系统从机械运行转换到回收运行。
为了配置相应的储能器以便接收在相应颗粒过滤器再生时、即在再生阶段期间产生的量的电能，即为了提供适用于接收在再生期间所提供的量的电能的容量，尤其是提出，从颗粒过滤器达到第一负载阈值的时刻直到至少相应再生阶段启动，暂停对相应储能器供给电能。
为了暂停对储能器供给电能，在具有基于回收的制动系统的车辆中需要制动系统从在制动期间产生电能并且将其传输到储能器中的回收运行切换到在制动期间将动能转化成热能的机械运行。相应地提出，暂停或者说中止对储能器基于回收供给电能，直到相应再生阶段结束时。
在所提出的方法的另一个可能构型中提出，在达到所述至少一个颗粒过滤器的第一负载阈值之后这样长地暂停对储能器供给电能，直到达到储能器的这样的荷电状态，在所述荷电状态时储能器适用于接收在所述至少一个颗粒过滤器再生期间借助于内燃机待提供的量的电能，由此，可对内燃机在达到第二负载阈值时加载以与所述量的电能相应的负荷，以便提高通过内燃机待引入到所述至少一个颗粒过滤器中的焓。
在车辆运行时可能发生：车辆的储能器在颗粒过滤器再生之前已完全充电，由此，仅通过短暂地暂停电能输送不可达到足够高的容量来接收在颗粒过滤器再生时根据所提出的方法产生的电能。但为了提供足够高的容量来接收在颗粒过滤器再生时待产生的电能而提出，这样长地暂停对储能器供给电能，直到由于耗电器的活动而达到储能器的这样的荷电状态，在所述荷电状态时储能器适用于接收在颗粒过滤器再生期间借助于内燃机待提供的量的电能。这意味着，动态地根据储能器的当前荷电状态和颗粒过滤器再生所需的容量来选择暂停对储能器供给电能的时间段。
在所提出的方法的另一个可能构型中提出，在达到第一负载阈值之后激活车辆的至少一个耗电器，以便提高储能器的容量。
为了提高根据本发明设置的储能器的容量，可激活相应车辆的任意在技术上合适的耗电器，例如根据本发明设置的内燃机的冷却系统，由此，电能从储能器被取出并且在再生期间待产生或已产生的电能可传输到储能器中。
另外，本发明涉及一种车辆，具有电驱动装置、内燃机、至少一个颗粒过滤器和控制器，其中，控制器被配置用于：在达到所述至少一个颗粒过滤器的第一负载阈值时暂停对车辆的储能器供给电能，在所述第一负载阈值时所述至少一个颗粒过滤器已被负载直到预给定的阈值；内燃机在达到所述至少一个颗粒过滤器的第二负载阈值时通过对内燃机加载以除了运行决定的负荷之外施加在内燃机上并且用于产生储能器的充电电流的负荷将通过内燃机引入到所述至少一个颗粒过滤器中的焓相对于通过运行决定的负荷提供的焓提高，在所述第二负载阈值时所述至少一个颗粒过滤器已被这样负载，使得所述至少一个颗粒过滤器必须再生。
所提出的车辆尤其是用于执行所提出的方法。
其它优点和构型由说明书和附图得到。
不言而喻，上文提及的以及下文还要描述的特征不仅可以以分别给出的组合而且可以以其它组合或单独地使用，而不偏离本发明的范围。
附图说明
借助于实施形式在附图中示意性示出了本发明并且参照附图对其进行示意性且详细描述。
图1示出了根据本发明的方法的可能构型的过程的示意性概图。
具体实施方式
图1中示出了一个曲线图10，所述曲线图在横坐标5上描绘了时间，在纵坐标7上一方面描绘了回收功率，另一方面描绘了炭黑负载。在横坐标5上示出了车辆的不同运行阶段，所述车辆包括电驱动装置和内燃机以及用于过滤通过内燃机产生的废气的颗粒过滤器。
变化曲线9表示颗粒过滤器的炭黑负载，而变化曲线11表示车辆的制动系统的回收功率。在所提出的方法期间，车辆在达到颗粒过滤器的第一负载阈值15时从第一运行阶段中的正常运行1变换到准备阶段2。接着，车辆在达到第二负载阈值13时从准备阶段2变换到再生运行3，最后，一旦颗粒过滤器再生，就又返回到正常运行1。
在正常运行1期间，车辆的制动系统转换到回收运行，在所述回收运行中，在制动时产生电能并且将其传输到车辆的储能器中。相应地，回收功率取值为100％。在正常运行1期间，颗粒过滤器的炭黑负载持续上升，如通过变化曲线9所示。在此，颗粒过滤器的负载状态提高，由此，颗粒过滤器在确定的时间之后到达这样的状态，在所述状态中，达到第一负载阈值15并且车辆变换到准备阶段2，直到颗粒过滤器的负载达到第二负载阈值13并且需要再生，即燃烧在颗粒过滤器中聚集的炭黑颗粒。为了将再生设计得在时间上高效，根据本发明提出，提高通过内燃机产生的废气中的焓，其方式是提高内燃机的负荷点。通过提高内燃机的废气中的焓，到颗粒过滤器中的能量输入提高，由此，在颗粒过滤器中聚集的炭黑燃烧并且颗粒过滤器得到再生。
为了提高内燃机的负荷点而提出，对内燃机加载以除了运行决定的负荷之外的负荷，其方式是使用内燃机来驱动用于产生电能的装置。通过内燃机的负荷点提高，据此产生电能并且由内燃机产生的废气的焓提高。由于内燃机的废气中的焓提高，内燃机到颗粒过滤器中的能量输入提高，由此，颗粒过滤器的炭黑负载在再生运行3期间降低到几乎零。
为了可对内燃机加载以除了运行决定的负荷之外的负荷，需要车辆的储能器具有足以接收在再生期间借助于内燃机产生的电能的容量。相应地提出，在在再生运行3中启动再生并且提供相应高的量的电能之前，在准备阶段2中调整储能器的荷电状态或容量。为此提出，已经提早地还在达到第二负载阈值13之前就停止电能到储能器的传输。为了确定停止或者说暂停通过例如在回收运行中工作的制动系统到储能器中传输电能的时刻，可使用颗粒过滤器的第一负载阈值15，所述第一负载阈值例如大约可为第二负载阈值13的95％。
在准备阶段2中，车辆的制动系统由回收运行切换到机械运行，由此，制动系统的回收功率下降到0％。如果储能器在准备阶段2开始时已经具有适用于接收在再生期间待提供的电能的容量，则可直接开始再生运行3，因为回收功率大约为0％并且不能指望对储能器进一步充电。
如果储能器的容量在制动系统从回收运行切换到机械运行之后对于接收在再生期间待产生的电能而言不足够高，则提出，车辆这样长地在无回收的情况下运行，直到储能器的容量足以接收在再生期间待产生或者说已产生的电能。
一旦储能器的容量足以接收在再生期间待产生或者说已产生的电能，则可启动再生运行3，其方式是使用内燃机产生具有高焓的废气，并且对内燃机加载以除了运行决定的负荷之外的用于产生电能的负荷。因为再生循环始终按照确定的模式进行，所以储能器为了接收在再生循环期间或者说在再生运行3中待产生或者说已产生的电能而必须提供的容量提前已知并且相应被预给定。不言而喻，储能器为了接收在再生运行3期间待产生或者说已产生的电能而必须提供的容量也可作为估计值来预给定，所述估计值包括用于例如由于环境条件而波动的量的、在再生运行3期间待产生或者说已产生的电能的缓冲。
一旦颗粒过滤器的再生完成，再生运行3就结束并且车辆又转换到正常运行1，在所述正常运行中又在回收运行中使用制动系统。

Claims (6)

1.一种用于再生车辆的至少一个颗粒过滤器的方法，所述车辆具有电驱动装置和内燃机，在所述方法中，在达到所述至少一个颗粒过滤器的第一负载阈值(15)时暂停对所述车辆的储能器的电能供给，在所述第一负载阈值下所述至少一个颗粒过滤器已负载到了预给定的阈值，在所述方法中，借助于所述内燃机在达到所述至少一个颗粒过滤器的第二负载阈值(13)时以如下方式使得由内燃机引入到所述至少一个颗粒过滤器中的焓高于由运行决定的负荷提供的焓：除由运行决定的负荷外还对内燃机加载以用于为储能器产生充电电流的负荷，在所述第二负载阈值下所述至少一个颗粒过滤器被负载到必须使所述至少一个颗粒过滤器再生的程度。
2.根据权利要求1的方法，其中，为了暂停对储能器的电能供给，将车辆的制动系统从回收运行转换到机械运行，在所述机械运行中没有电能馈入到所述储能器中，在所述至少一个颗粒过滤器再生之后将所述制动系统从机械运行转换到回收运行。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，在达到所述至少一个颗粒过滤器的第一负载阈值(15)之后一直暂停对储能器的电能供给，直至达到储能器的如下的荷电状态：在该荷电状态下储能器适合于接收在所述至少一个颗粒过滤器再生期间借助于内燃机提供的电能的量，由此，能在达到第二负载阈值(13)时对所述内燃机加载以与所述量的电能相应的负荷，以便提高由内燃机引入到所述至少一个颗粒过滤器中的焓。
4.根据上述权利要求任意之一的方法，其中，在达到第一负载阈值(15)之后激活车辆的至少一个耗电器，以便提高所述储能器的容量。
5.根据上述权利要求任意之一的方法，其中，作为储能器选择所述车辆的动力电池。
6.一种车辆，具有电驱动装置、内燃机、至少一个颗粒过滤器和控制器，其中，所述控制器被配置用于：在达到所述至少一个颗粒过滤器的第一负载阈值(15)时暂停对车辆的储能器的电能供给，在所述第一负载阈值下所述至少一个颗粒过滤器已负载到了预给定的阈值；在达到所述至少一个颗粒过滤器的第二负载阈值(13)时所述内燃机通过对内燃机加载如下的负载使得由内燃机引入到所述至少一个颗粒过滤器中的焓高于由运行决定的负荷提供的焓：该负荷附加于由运行决定的负荷而施加在内燃机上并且用于为储能器产生充电电流，在所述第二负载阈值下所述至少一个颗粒过滤器被负载到必须使所述至少一个颗粒过滤器再生的程度。
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