CN107914700A - 用于运行混合动力车辆的方法和控制装置 - Google Patents

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T·贝克
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Abstract

一种用于运行混合动力车辆的方法，其中，该混合动力车辆具有电机(10)、与该电机(10)相互作用的电力牵引能量蓄积器(12)、内燃发动机(11)、和与该内燃发动机(11)相互作用的燃料箱(13)，其中，从该内燃发动机(11)被停机并且该燃料箱(13)的截流阀(16)被关闭的纯电力驱动模式起，取决于该牵引能量蓄积器(12)的当前充电状态并且取决于该燃料箱(13)中的当前压力而打开该燃料箱(13)的该截流阀(16)并启动该内燃发动机(11)。

Description

用于运行混合动力车辆的方法和控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于运行混合动力车辆的方法。此外，本发明涉及一种用于执行该方法的控制装置。
背景技术
混合动力车辆包括作为第一驱动源的内燃发动机和作为第二驱动源的电机。可以将燃料从燃料箱给送至该内燃发动机。电机与电力牵引能量蓄积器相互作用，其中，该电力牵引能量蓄积器以电机的电动机模式被更强地放电并且以电机的发电机模式被更强地充电。
在实践中已经知道，取决于混合动力车辆的限定的运行条件，混合动力车辆在纯电力驱动模式(其中，仅电机提供驱动功率)、纯内燃发动机驱动模式(其中，仅内燃发动机提供驱动功率)、和混合驱动模式(其中，内燃发动机和电机均提供驱动功率)之间变化。已知在这种连接中，取决于限定的运行条件，从纯电力驱动模式起，启动内燃发动机。这是在实践中已知的混合动力车辆情况下，在牵引能量蓄积器的充电状态不足以单独地经由电机提供期望的驱动功率时发生。
此外，在实践中已知，在混合动力车辆的纯电力驱动模式下，在内燃发动机停机时，指配给燃料箱的截流阀关闭。这样避免了碳氢化合物气体或燃料蒸气能够从燃料箱中排出并且能够逃逸进入活性炭过滤器中或者甚至逃逸进入周围环境中。
然而，由于燃料箱仅被配置成限定的气压，因此当燃料箱中的压力超过极限值时，必须打开燃料箱的截流阀从而使得碳氢化合物气体或燃料蒸气然后逃逸进入活性炭过滤器或者甚至逃逸进入机动车辆的周围环境。具体而言，蒸气在活性炭过滤器已经装载碳氢化合物到这样一种程度使得所述活性炭过滤器不再能吸收任何额外的带有碳氢化合物的负载时，则碳氢化合物气体或燃料蒸气逃逸进入机动车辆的周围环境中。
US 8,104,454 B2披露了一种用于运行混合动力车辆的方法，在该方法中，根据位于机动车辆中液体燃料的第一数量并且取决于前一次进行再补给燃料操作的第一持续时间而启动内燃发动机并从燃料箱中移除燃料蒸气。根据位于燃料箱中的液体燃料的第二数量以及自第一再补给燃料操作以来的第二时间段，取决于内燃发动机的运行条件而从燃料罐中移除燃料蒸气。
从DE 102 00 016 B4中已知，确切地是根据燃料箱中的压力而冲洗混合动力车辆的燃料箱。
US 9,328,678 B2披露了一种取决于燃料系统的部分的压力变化、根据大气压力来适配驱动器的运行条件的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于运行混合动力车辆的方法以及一种对应的控制装置，通过该控制装置可以避免碳氢化合物气体或燃料蒸气逃逸进入周围环境的风险。
此目的是通过根据本发明的方法实现的。
从纯电力驱动模式起，至少取决于牵引能量蓄积器当前的充电状态并且取决于燃料箱中的当前的压力而打开该燃料箱的截流阀并启动该内燃发动机。
根据本发明的方法，首次提出了取决于电力牵引能量蓄积器的当前的充电状态并且取决于燃料箱中当前的压力而打开该燃料箱的截流阀并启动混合动力车辆的内燃发动机。通过打开燃料箱的截流阀，能够以限定的方式使燃料箱通风。从燃料箱逃逸的碳氢化合物气体或逃逸的燃料蒸气通过运行的内燃发动机以限定的方式被燃烧。该电力驱动模式的这种取决于箱压力的中断允许环保地运行混合动力车辆。
具体而言，提供的是，当该电力牵引能量蓄积器的充电状态大于第一极限值(即实际上具有足够的量值以便在纯电力驱动模式中仅经由电动机器提供期望的驱动功率)时，以及此外当该燃料箱中的当前压力大于第二极限值时，可以打开该燃料箱的截流阀并且可以启动内燃发动机。此后，尽管该电力牵引能量蓄积器处于充足的充电状态，但该纯电力驱动模式然后被中断以便使该燃料箱通风并且在该内燃发动机中燃烧碳氢化合物或燃料蒸气，以便降低燃料蒸气或碳氢化合物进入该机动车辆的周围环境中的风险。该电力驱动模式的这种取决于箱压力的中断允许特别环保地运行混合动力车辆。
根据本发明的一个有利发展，从该混合动力车辆的纯电力驱动模式起，还取决于该混合动力车辆当前的和/或未来的大地测量高度或大地测量高度的变化而打开燃料箱的截流阀并启动内燃发动机。当根据该机动车辆的当前的和/或未来的大地测量高度或大地测量高度的变化而额外地启动该内燃发动机和打开燃料箱的截流阀时，可以进行该混合动力车辆的甚至更有利的操作，以便进一步避免碳氢化合物或燃料蒸气逃逸进入周围环境中。
在一个优选实施方式中，当该大地测量高度沿大地测量高度增加的方向变化时，如果该电力牵引能量蓄积器的当前充电状态大于该第一极限值并且该燃料箱中的当前压力大于第三极限值，其中，该第三极限值优选地小于该第二极限值，则打开该燃料箱的截流阀并启动该内燃发动机。在一个优选实施方式中，当该大地测量高度沿大地测量高度降低的方向变化时，如果该电力牵引能量蓄积器的当前充电状态大于该第一极限值并且该燃料箱中的当前压力大于第四极限值，其中，该第四极限值优选地大于该第二极限值，则打开该燃料箱的截流阀并启动该内燃发动机。在一个优选实施方式中，取决于导航系统的数据而确定未来的大地测量高度或大地测量高度的变化。
根据另一个有利发展，从混合动力车辆的纯电力驱动模式起，还取决于当前的环境温度或当前环境温度的变化而打开燃料箱的截流阀并启动内燃发动机。通过本发明的这种发展，确保了没有燃料蒸气或碳氢化合物气体进入周围环境。
在一个优选实施方式中，当该环境温度沿环境温度上升的方向变化时，如果该电力牵引能量蓄积器的当前充电状态大于该第一极限值并且该燃料箱中的当前压力大于第五极限值，其中，该第五极限值优选地小于该第二极限值，则打开该燃料箱的截流阀并且启动该内燃发动机。在一个优选实施方式中，当该环境温度沿环境温度降低的方向变化时，如果该电力牵引能量蓄积器的当前充电状态大于该第一极限值并且该燃料箱中的当前压力大于第六极限值，其中，该第六极限值优选地大于该第二极限值，则打开该燃料箱的截流阀并启动该内燃发动机。
根据一个有利的发展，从纯电力驱动模式起，还取决于燃料箱的截流阀的诊断功能而启动内燃发动机。本发明的这种发展基于以下发现：在诊断功能的事件中，当在任何情况下必须打开燃料箱的截流阀时，应额外地启动内燃发动机，以便在该内燃发动机中燃烧逃逸的碳氢化合物或燃料蒸气，因此降低碳氢化合物或燃料蒸气进入周围环境中的风险。还通过这种发展，避免了燃料蒸气或碳氢化合物气体逃逸进入周围环境中。
此目的还通过根据本发明的用于运行混合动力车辆的控制装置实现。在所述用于运行混合动力车辆的控制装置中，从纯电力驱动模式起，至少取决于牵引能量蓄积器的当前充电状态以及取决于燃料箱中的当前压力，所述控制装置通过控制器打开该燃料箱的截流阀并且通过控制器启动该内燃发动机。
在一个优选实施方式中，所述控制装置通过控制器来执行根据本发明所述的方法。
附图说明
本发明的多个优选的发展显现在从属权利要求以及以下的说明中。参见附图对本发明的多个示例性实施例进行更详细的说明，但并不限于此，在附图中：
图1示出了混合动力车辆的简图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于运行混合动力车辆的方法。此外，本发明涉及一种用于执行该方法的控制装置。
图1示出了混合动力车辆的简图，其中，该混合动力车辆包括作为驱动源的电机10和内燃发动机11。
电力牵引能量蓄积器12与电机10相互作用，该电力牵引能量蓄积器以电机10的电动机模式被更强地放电和以电机10的发电机模式被更强地充电。其中保持有液体燃料14的燃料箱13与内燃发动机11相互作用。所述液体燃料14可以经由燃料管线(未示出)供应至内燃发动机11用于燃烧。此外，燃料蒸气15积聚在燃料箱13中。
图1进一步示出了燃料箱13的截流阀16，当内燃发动机11停机时该截流阀关闭，以便因此避免燃料蒸气15或碳氢化合物气体从所述燃料箱逃逸。当内燃发动机11运转时，所述截流阀16打开，于是其中用于燃烧的燃料蒸气15可以取决于至少一个“通风阀”17的位置而被供应至内燃发动机11。在内燃发动机11具有多个汽缸组的情况下，内燃发动机11的每个汽缸组优选地被分配有一个这样的通风阀17。
图1进一步示出了连接在截流阀16与这个或每个通风阀17之间的活性炭过滤器18。活性炭过滤器18可以装载有燃料蒸气或碳氢化合物，以便吸收从燃料箱13中逃逸的相关量的燃料蒸气或相关量的碳氢化合物。
新鲜空气可以经由新鲜空气连接19而被供应至活性炭过滤器18。如果活性炭过滤器18装载的燃料蒸气的量或碳氢化合物的量过大，则存在燃料蒸气或碳氢化合物经由新鲜空气连接19进入周围环境的风险。
此外，图1示出了压力传感器20，通过测量技术、使用该压力传感器可以检测该燃料箱13中的压力。如果燃料箱13中的压力超过极限值，则必须打开该截流阀16以便避免对燃料箱13的损害。
以上所述的混合动力车辆的驱动侧组件10至20由图1中的点划线框界定。内燃发动机11的运行以及电机10的运行是经由发动机控制单元21来控制和/或调节，为此目的，发动机控制单元21与限定的驱动侧组件交换数据。具体地讲，这些组件包括电机10、牵引能量蓄积器12、内燃发动机11、压力传感器20、以及阀门16和17。
此外，图1示出了连接在驱动源10、11与混合动力车辆的输出端23之间的变速器22。变速器22可以改变旋转速度和转矩，因此在输出端23处提供混合驱动装置(即电机10和内燃发动机11)的牵引力。变速器22的运行是由变速器控制装置24来控制或调节，其中，变速器控制单元24与变速器22以及与发动机控制单元21交换数据。
当混合动力车辆以纯电力驱动模式运行时，内燃发动机11停机，燃料箱13的截流阀16关闭，电机10运转并且尤其以电动机模式运行。
当内燃发动机11停机并且燃料箱13的截流阀16关闭时，燃料箱13中的燃料蒸气的量可以取决于混合动力车辆的主导的运行条件(例如取决于主导的环境压力以及主导的环境温度)而增加，因此燃料箱13中的压力于是升高。
如果混合动力车辆的燃料箱13中的压力超过极限值，必须打开燃料箱13的截流阀16以便排除对燃料箱13损害的风险。然后，取决于活性炭过滤器18装载有燃料蒸气或碳氢化合物的状态，燃料蒸气或碳氢化合物可以进入周围环境中。这旨在根据以下描述的本发明来予以避免。
在此，在本发明的背景下，提出的是，从混合动力车辆的纯电力驱动模式(在该模式中，内燃发动机11停机并且燃料箱13的截流阀16关闭)起，至少取决于电力牵引能量蓄积器12的当前充电状态并且取决于燃料箱13中的当前压力，打开燃料箱13的截流阀16并且启动内燃发动机11。
当电力牵引能量蓄积器12的当前充电状态大于第一极限值(即实际具有这样一个量值使得电机10自身可以在输出端23处提供期望的驱动功率)时，以及此外当燃料箱13中的当前压力(所述压力由压力传感器20检测)大于第二极限值时，截流阀16打开以便燃料箱13通风，并且内燃发动机11启动了限定的最小时间段以便使在这种情况下从燃料箱13中排出的燃料蒸气或排出的碳氢化合物气体燃烧。
相应地，尽管牵引能量蓄积器12处于充足的充电状态，但在本发明的背景下，中断纯电力驱动模式并且启动内燃发动机11，以便降低燃料箱13中的压力并且此外还优选地减少活性炭过滤器18装载燃料蒸气或碳氢化合物，因此燃料箱13中的压力保持尽可能低并且活性炭过滤器18的装载也保持尽可能低。取决于内燃发动机11的运行状态，以限定的方式打开和关闭这个或每个通风阀17以便向内燃发动机11提供碳氢化合物用于燃烧。
用于启动内燃发动机11的限定的最小时间段具有足够的量值以便在内燃发动机11中可靠地燃烧碳氢化合物。所述最小时间段可以取决于活性炭过滤器18的装载状态并且取决于内燃发动机11的运行状态。
根据本发明的一个有利发展，提供的是，从纯电力驱动模式起，还取决于当前和/或未来的大地测量高度或大地测量高度的变化而打开燃料箱13的截流阀16并启动内燃发动机11。当机动车辆当前和/或未来运行的大地测量高度沿大地测量高度增加的方向而变化时，即如果电力牵引能量蓄积器12的充电状态大于第一极限值，并且此外如果燃料箱13中的当前压力大于第三极限值，其中，该第三极限值小于第二极限值或者与其相对应，则打开燃料箱13的截流阀并启动内燃发动机11。第三极限值优选地小于第二极限值，因此，当机动车辆的大地测量高度在当前或在未来增加时，截流阀16已经被打开并且内燃发动机11已经被启动以便在较早时刻降低燃料箱13中的压力。相比之下，当大地测量高度沿机动车辆的大地测量高度降低的方向变化时，如果电力牵引能量蓄积器12当前的充电状态大于第一极限值，并且燃料箱中的当前压力大于第四极限值，其中，第四极限值优选地大于第二极限值，则打开燃料箱13的截流阀16并启动内燃发动机11。在这种情况下，降低在机动车辆运行中的大地测量高度导致燃料箱13中的压力减小，然后因此可以延迟或避免启动内燃发动机11。
优选地取决于导航系统的数据来确定混合动力车辆运行的当前的、尤其是未来的大地测量高度。导航系统提供了还包括关于具体路径的大地测量高度的信息的路径数据，因此，由此可以在根据本发明的方法中通过一种特别简单的方式考虑当前和/或未来的大地测量高度或大地测量高度的变化。
根据本发明的另一个有利发展，提供的是，从纯电力驱动模式起，取决于机动车辆当前的环境温度或环境温度的变化，启动内燃发动机11并打开燃料箱13的截流阀16。当环境温度沿着环境温度上升的方向而变化时，如果电力牵引能量蓄积器12的当前充电状态大于第一极限值并且此外燃料箱13中的当前压力大于第五极限值，其中，第五极限值小于第二极限值或者与其相对应，则打开燃料箱13的截流阀16并启动内燃发动机11。具体而言，第五极限值小于第二极限值，因此，当混合动力车辆运行的环境温度增加时，在燃料箱13处于一个较低的压力下该燃料箱13已经被打开，并且相应地，启动内燃发动机11。相比之下，当混合动力车辆的环境温度沿环境温度降低的方向而变化时，如果电力能量蓄积器12的当前的充电状态大于第一极限值并且燃料箱中当前的压力大于第六极限值，其中，第六极限值优选地大于第二极限值，则打开燃料箱13的截流阀16并启动内燃发动机11。如果环境温度然后降低，则仅因为环境温度的降低而降低燃料箱13中压力，因此可以延迟或避免内燃发动机11启动。
根据另一个有利发展，提供的是，从纯电力驱动模式起，还取决于截流阀16的诊断功能而启动内燃发动机11。因此一般习惯于通过所述截流阀打开的事实来检查燃料箱13的截流阀16的功能。在这种运行状态下，于是适合额外地使内燃发动机11启动了限定的最小时间段，以便以受控的方式在内燃发动机11中燃烧从燃料箱13中排出的燃料蒸气或碳氢化合物，优选地进一步降低活性炭过滤器18的装载状态。
因此，本发明涉及一种纯电力驱动模式的中断，确切地讲，如果由于电力牵引能量蓄积器12处于充电模式，在纯电力驱动模式中，输出端23处所需要的驱动功率实际上可以仅由电机10来提供。在这种情况下，如果在燃料箱13中占主导的压力(该压力可以取决于大地测量高度或高度变化的和/或环境温度或环境温度的变化)大于一个极限值，则打开燃料箱13的截流阀16并启动内燃发动机11。
通过这种手段，确切地通过指向目标地致动这个或每个通风阀17使燃料箱13通风，逃逸的燃料蒸气或逃逸的碳氢化合物在内燃发动机11中燃烧。此外，在此可以降低活性炭过滤器18装载有碳氢化合物的状态。
本发明此外涉及一种用于运行混合动力车辆的控制装置，该控制装置通过控制器来执行根据本发明的方法。所述控制装置优选地是图1的发动机控制单元21，该发动机控制单元控制和/或调节内燃发动机11的运行以及电机10的运行。还可以使单独的发动机控制单元保持随时可以用于电机10和内燃发动机11，其中，所述发动机控制单元中的一者于是可以通过控制器来执行根据本发明的方法。

Claims (12)

1.一种用于运行混合动力车辆的方法，其中，该混合动力车辆具有电机(10)、与该电机(10)相互作用的电力牵引能量蓄积器(12)、内燃发动机(11)、和与该内燃发动机(11)相互作用的燃料箱(13)，其中，从该内燃发动机(11)被停机并且该燃料箱(13)的截流阀(16)被关闭的纯电力驱动模式起，取决于限定的运行条件而启动该内燃发动机(11)，其特征在于，从该纯电力驱动模式起，至少取决于该牵引能量蓄积器(12)的当前充电状态以及取决于该燃料箱(13)中的当前压力，打开该燃料箱(13)的该截流阀(16)并启动该内燃发动机(11)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当该电力牵引能量蓄积器(12)的当前充电状态大于第一极限值并且该燃料箱(13)中的当前压力大于第二极限值时，该截流阀(16)打开以便使该燃料箱通风，并且启动该内燃发动机(11)以便燃烧在这种情况下从该燃料箱(13)中排出的燃料蒸气或碳氢化合物气体。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从该纯电力驱动模式起，还取决于当前的和/或未来的大地测量高度或大地测量高度的变化而打开该燃料箱(13)的截流阀(16)并启动该内燃发动机(11)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当该大地测量高度沿大地测量高度增加的方向变化时，如果该电力牵引能量蓄积器(12)的当前充电状态大于该第一极限值并且该燃料箱(13)中的当前压力大于第三极限值，其中，该第三极限值优选地小于该第二极限值，则打开该燃料箱(13)的截流阀(16)并启动该内燃发动机(11)。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，当该大地测量高度沿大地测量高度降低的方向变化时，如果该电力牵引能量蓄积器(12)的当前充电状态大于该第一极限值并且该燃料箱(13)中的当前压力大于第四极限值，其中，该第四极限值优选地大于该第二极限值，则打开该燃料箱(13)的截流阀(16)并启动该内燃发动机(11)。
6.如权利要求3至5之一所述的方法，其特征在于，取决于导航系统的数据而确定未来的大地测量高度或大地测量高度的变化。
7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，从该纯电力驱动模式起，还取决于当前的环境温度或环境温度的变化而打开该燃料箱(13)的截流阀(16)并启动该内燃发动机(11)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当该环境温度沿环境温度上升的方向变化时，如果该电力牵引能量蓄积器(12)的当前充电状态大于该第一极限值并且该燃料箱(13)中的当前压力大于第五极限值，其中，该第五极限值优选地小于该第二极限值，则打开该燃料箱(13)的截流阀(16)并且启动该内燃发动机(12)。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，当该环境温度沿环境温度降低的方向变化时，如果该电力牵引能量蓄积器(12)的当前充电状态大于该第一极限值并且该燃料箱(13)中的当前压力大于第六极限值，其中，该第六极限值优选地大于该第二极限值，则打开该燃料箱(13)的截流阀(16)并启动该内燃发动机(11)。
10.如权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，从该纯电力驱动模式起，还取决于该燃料箱(13)的该截流阀(16)的诊断功能而启动该内燃发动机(11)。
11.一种用于运行混合动力车辆的控制装置，其特征在于，从纯电力驱动模式起，至少取决于牵引能量蓄积器(12)的当前充电状态以及取决于燃料箱(13)中的当前压力，所述控制装置通过控制器打开该燃料箱的截流阀(16)并且通过控制器启动该内燃发动机(11)。
12.如权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置通过控制器来执行如权利要求1至10之一所述的方法。
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