CN1832870A - 驱动系统以及用于控制驱动系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及驱动系统(1)，特别是用于机动车，至少包括：一个机械的驱动装置(2)、特别是一个内燃机(3)；一个被机械地耦合在该机械的驱动装置(2)上的扭矩传感器(4)、特别是离心泵(5)；以及一个负载传感器(6)、特别是转速传感器，用于根据在扭矩传感器(4)上所需的功率来控制或调节机械的驱动装置(2)的机械功率、特别是转速，其特征在于，一个发电机(10)被机械地耦合在驱动装置(2)上并通过它被驱动并且一个电子电路(15)在输入侧与该发电机(10)相连接，其中该电子电路(15)被构成得至少用于影响、特别是控制和/或调节在输出侧被提供在该电子电路(15)上的电能量、特别是电特征量的电能量，该电特征量例如电压、电流、频率等等。
Description
技术领域
本发明涉及驱动系统以及用于控制汽车驱动系统的方法，如它们在权利要求1和8的前序部分中所记载的。
背景技术
在现有技术中，已知驱动系统，其中扭矩传感器，例如离心泵，被机械地耦合在驱动装置，例如内燃机，上，其中这种耦合例如通过借助于传动机构而与主驱动分开的从驱动来实现，并且其中由内燃机发出的机械功率通过在扭矩传感器上所需要的转速或功率来确定。其中，在驱动装置上的功率设置通过用于控制或调节驱动装置的转速的负荷指示器来实现。在这样的驱动系统中有如下缺点，即在除了上述扭矩传感器之外的、被耦合在驱动装置上的另一扭矩传感器，特别是发电机，中，该另一扭矩传感器与在第一扭矩传感器上所需要的功率相关地直接经受转速波动。因为驱动装置的转速不能被保持恒定，所以由以“被动的”扭矩传感器的方式设置在驱动系统中的发电机不可能实现受控制地产生能量，该发电机不干涉驱动装置的控制或调节。因此，通过这样与驱动装置耦合的发电机来驱动电负载则由于所产生的电能量的波动的电特征参数而大多是不可能的，因此目前使用独立的驱动电动机来驱动发电机，从而在汽车中由于附加的电动机，更高的部件花费以及成本花费是必须的。
此外，在现有技术中已知这样的驱动系统，其中电负载通过电动机/发电机耦合被供以电能量。例如由DE 195 02 224 C1公开了一种尤其是用于汽车的串联的混合驱动，它包括内燃机、机械耦合在其上的发电机、包括整流器和逆变器的电子电路以及连接在该逆变器之后的电驱动电机。在这样的驱动系统中，根据连接在该电子电路输出侧上的单个电负载实现内燃机或电子电路的控制和/或调节，并且驱动两个与内燃机耦合的扭矩传感器是不可能的。
发明内容
本发明的任务是提供一种驱动系统以及控制驱动系统的方法，利用它可实现机械的以及电的负载的改善的驱动。
本发明的该任务独立地通过权利要求1的特征部分中的以及也独立地通过权利要求8的特征部分中所给出的特征被解决。其中，优点在于，由发电机所给出的电特征量的波动可被补偿或者这些特征量的值可被控制和/或调节，并且在电子电路的输出侧可实现恒定的、可确定的能量流。因此，可以直到一定程度地与驱动装置的所给出的机械功率无关地提供可由驱动系统在输出侧被输出给负载上的电气电路的能量，从而首次在同时通过机械负载或扭矩传感器所引起的驱动装置的转速波动的情况下实现电负载的可控制的或可调节的驱动。通过这样的方式，即为了机械的和电的负载的可控制或可调节的驱动，现在仅仅还需要一个驱动装置，实现了驱动系统的经济、紧凑以及重量减轻的构造，其中也简化了驱动系统的维护以及减少了维护耗费或维护费用。此外，通过仅仅使用一个驱动装置，可减少驱动系统的安装体积，并且例如由此扩大汽车的装载体积。
驱动系统的其他有利的实施方式在权利要求2至7以及9的特征部分中被说明，其中这些优点可由附图说明中得出。
附图说明
为更好地理解，根据在附图中示意描述的图来详细说明本发明。
其中：
图1表示按照本发明的驱动系统的实施变型；
图2表示按照本发明的驱动系统的另一可能的实施变型；
图3表示在驱动系统中的电子电路的一个可能的构型，用于控制或调节由发电机所产生的电能量的电特征量。
具体实施方式
固定的采用的是：在不同地描述实施形式中相同的部件被设定以同样的参考标号或同样的部件名称，其中，在整个说明书中所包含的公开可以根据含义被转移到具有相同参考标号和相同部件名称的相同部分上。在说明书中所选择的位置说明，例如上、下、侧等等，也可以被涉及直接描述或描绘的图，并且在位置改变的情况下，可以根据含义被转移到新的位置上。所示的和所描述的不同实施例的单个特征或特征组合还能够表示独立的、发明性的或按照发明的解决方案。
在图1中示出了根据发明的驱动系统1，它包括机械的驱动装置2，该驱动装置尤其由内燃机3，例如柴油机，构成；扭矩传感器4，该扭矩传感器特别是通过旋转泵或离心泵5构成；以及负荷指示器6。扭矩传感器4通过用于扭矩传递的装置7机械地被耦合在驱动装置2上，使得通过由驱动装置2输出的机械功率、特别是转速，确定在第一扭矩传感器4上的驱动功率，其中，该装置7优选通过一个或多个轴8、例如万向轴，与必要时的一个或多个转换级(Uebersetzungsstuf)或传动机构9构成。其中，所示出的驱动系统1优选从传动机构9的辅助驱动开始被构建。为了预给定驱动装置2的转速，它与负荷指示器6作用连接(wirkungsverbinden)，其中负荷指示器6根据在扭矩传感器4输入侧所需的机械驱动功率来控制或调节驱动装置2的转速。
其中，负荷指示器6可例如被构造为电子的或机械的控制装置或其组合，并且优选被构造为用于预给定驱动装置2的转速的转速传感器。通过负荷指示器6预给定或调节驱动装置2的这个转速可以例如通过转速的或在扭矩传感器4上的驱动线路的-在图1中示出的用于将参数反馈给负荷指示器的线路-的额定值预给定或额定值/实际值比较，或者根据在另一辅助驱动或主驱动上必需的驱动功率，例如在车辆的要提高的行驶速度中实现的。其中，额定值的确定可以通过任意由现有技术所公知的输入元件或操作元件实现。
说明如下，根据本发明的驱动系统1优选可应用在机动车中，其中与执勤车，例如救火车，结合的应用是特别有利的，因为在这些车辆中，一个或多个扭矩传感器4，例如离心泵5，必须被供以足够的机械的驱动功率，并且同时必须通过发电机10对电负载11供应能量。例如，在救火车中，其离心泵5，特别是灭火剂泵，通过内燃机3被机械地驱动，并且转速根据必需的表示可变化量的泵功率被调节，其中根据本发明，通过被机械地耦合在内燃机3上并且没有被考虑进其转速控制或转速调节的发电机10，可同时对电负载11，例如照明、电动机、泵等等，进行供电，其中具有高功率消耗的负载11也可被供以足够的能量。以下情况也是可能的，即在电路15的电输出侧连接另外的变频器(Frequenzumrichter)，这些变频器例如被构造为标准化的变频器模块，以便对被连接在输出侧的负载11独立地供应所需的能量。
现在，为了为电负载11供电，在驱动系统1中表示另一扭矩传感器的发电机10通过用于运动传递的装置7，特别是轴8，以及在必要时通过在该至少一个传动机构9上的辅助驱动，被与驱动装置2耦合，使得由发电机10所输出的电能量或功率直接取决于由驱动装置2所输出的机械功率、特别是转速，其中驱动装置2的转速，如所提到的，通过第一扭矩传感器4来确定，并且转速波动以与由发电机10所输出的电能量的这些波动的电特征量，特别是电压、电流、频率等等，成比例的形式表现出来。
为了解决该问题，以及为了对电负载11供给恒定的或者可控制的和/或可调节的能量流，发电机10的电输出端，例如输出端子，例如通过引导能量的线路12至14以及零线与电子电路15，特别是功率电子部件连接，其中该电路15被构造用于控制和/或调节电特征量，例如电压、电流、频率等等，并且可由电路15确定的特征量的能量被提供到其输出侧，并且可基于该可控制的操作环境驱动电负载11。例如，可以通过线路16至18或者零线将三相交流电机19、特别是异步三相交流电机连接到电路15上，该三相交流电机的转速通过由电路15相应地控制和/或调节电特征量来确定，其中在三相交流电机19上的转速基本上与机械的驱动装置2的转速无关。
优选地，使用同步三相电机类型的发电机10，使得可对负载11也提供高的无功功率分量，其中所使用的同步三相电机具有可变的传动转速，并且具有例如在比例为nmin∶nmax＝1∶3的最小转速和最大转速之间的扩展(Spreizung)，并且它优选具有可调节的激励场，其中当然也可以使用其他的发电机类型。
在图1中所示出的驱动系统1的实施变型中，用于产生电能的发电机10在输入侧被机械地耦合在驱动装置2上，并在输出侧被机械地耦合在扭矩传感器4上，使得发电机10以被连接在驱动装置2和扭矩传感器4之间的发电机插件(Generatorzwischenstueck)的形式被构造。驱动系统1的另一可能的实施变型被表示在图2中，其中这里发电机10被构造为终端段(Endstueck)，即必要时通过一个或多个传动机构9被机械地耦合在驱动装置2上，并且在此情况下发电机10不与扭矩传感器4耦合。
在图3中示出了电子电路15的一个可能的实施变型，包括一个或多个变频器模块20、21，并且在输出侧由电路15输出的能量的电特征量可通过其被确定。例如，变频器模块20被设置为用于预给定在通过电线路16至18或零线被连接到电路上的三相交流电机19、特别是异步三相交流电机，上的转速的转速调节模块22，变频器模块20被设置为用于提供恒定输出电压的电压输出模块23，其中这里可以涉及在50Hz或60Hz下230或400V的标准电压输出，等等。
变频器模块20、21可以具有例如网络侧的整流器、负载侧的整流器和优选具有被连接在它们之间的能量存储器26、例如具有存储元件-如电容或电感-的直流电压中间回路或直流电流中间回路，其中网络侧的整流器可由整流电路25构成，该整流电路优选地通过能量存储器26与被构造为变流器电路27的、负载侧的整流器连接，其中被构造为变流器电路27的、负载侧的整流器用于提供可预给定的特征量、特别是在电路15的输出端上的电压、频率、电流等等。其中，变频器模块20、21控制和/或调节电特征量可通过额定值/实际值比较来进行，其方式是，被连接在变频器模块20、21上的负载11的一个或多个参数的实际值例如通过线路28被反馈到电路15上。相应于例如由额定值预给定29所预给定的额定值和被反馈的参数的实际值，例如三相交流电机的实际转速、实际输出电压等等，可调节变频器模块20、21，特别是变流器电路27，以接近电特征量的确定的或可确定的额定值。
一般地，电路15或每个变频器模块20、21可具有电子控制装置30，用于执行逻辑操作以分析这些被馈入的额定值和实际值、以及用于执行各个电路部件，特别是整流器，的控制过程。也可看出这种可能性，即代替变频器模块20、21，可使用其他电路装置用于改变电特征量。
电路15可还包括发电机调节模块24，通过该发电机调节模块，被构造为三相交流发电机的发电机10的激励场可被控制或调节，其中为此，控制线路31、32与发电机10的励磁线圈连接，如在图2中示意地所示出的那样。因此，在发电机10的电输出端上的电压特性可附加地被影响，从而可实现输入电压的广泛的变化，以及由此也可实现电路15的输出电压或能量的广泛的变化。
实施例示出了驱动系统1的可能的实施变型，其中在此处应注意，本发明并不被限定在特定地被描述的实施变型上，而是也可以将各个实施变型彼此进行组合，并且该变型可能性由于技术处理的教导通过具体的发明而在该技术领域的专业人员的能力之内。那些可以通过所表示和所描述的实施变型的各个细节的组合而实现的、所有可想到的实施变型被包括在保护范围内。
为有序起见，最后指出，为更好的理解驱动系统1的构建，它或它们的组成部件部分地不按比例的和/或放大地和/或缩小地被表示。
可从说明书中提取以这些独立的、发明性的解决方案为基础的任务。
首先，单独地在图1；2，3中被示出的实施可构成独立的按照发明的解决方案的主题。与此相关的、按照本发明的任务和解决方案可由这些图的具体描述中提取。
附图标号列表
1驱动系统
2驱动装置
3内燃机
4扭矩传感器
5泵
6负载传感器
7装置
8轴
9传动机构
10发电机
11负载
12线路
13线路
14线路
15电子电路
16线路
17线路
18线路
19三相交流电机
20变频器模块
21变频器模块
22转速调节模块
23电压输出模块
24发电机调节模块
25整流器电路
26能量存储器
27变流器电路
28线路
29额定值预给定
30控制装置
31控制线路
32控制线路
Claims (9)
1.驱动系统(1)，尤其是用于机动车的驱动系统(1)，至少包括：机械驱动装置(2)、尤其是内燃机(3)；被机械地耦合到所述机械驱动装置(2)上的扭矩传感器(4)、尤其是离心泵(5)；以及负载传感器(6)、尤其是转速传感器，用于根据在所述扭矩传感器(4)上所需的功率来控制或调节所述驱动装置(2)的机械功率、特别是转速，其特征在于，发电机(10)被机械地耦合到所述驱动装置(2)上并通过它被驱动，并且电子电路(15)在输入侧与所述发电机(10)电气连接，其中所述电子电路(15)被构造至少用于影响、特别是控制和/或调节在输出侧被提供在所述电子电路(15)上的电能量、特别是电特征量，例如电压、电流、频率等等。
2.根据权利要求1的驱动系统，其特征在于，所述发电机(10)的类型从三相交流电机的组中选择，并且优选通过同步三相交流电机构成。
3.根据权利要求1或2的驱动系统，其特载在于，所述发电机(10)通过用于运动传递的轴(8)与所述驱动装置(2)和所述扭矩传感器(4)机械地耦合，尤其是所述发电机(10)被设置作为所述驱动装置(2)和所述扭矩传感器(4)之间的中间网络，或者所述发电机(10)作为终端网络被机械地连接在所述驱动装置(2)或者所述扭矩传感器(4)之后。
4.根据前述权利要求中一项或多项的驱动系统，其特征在于，所述发电机(10)的激励场可通过被配置给所述电路(15)的发电机调节模块(24)来调节。
5.根据前述权利要求中一项或多项的驱动系统，其特征在于，所述电子电路(15)包括一个或多个变频器模块(20、21)，用于对可被连接到所述电路(15)上的电负荷(11)供能，并且所述变频器模块(20、21)例如被构造为用于预给定三相交流电机(19)的转速的转速调节模块(22)、用于对负荷(11)等提供恒定电压的电压输出模块(23)。
6.根据前述权利要求中一项或多项的驱动系统，其特征在于，相应于额定值预给定-特别是通过额定值/实际值比较、相应于负荷(11)的一个或多个参数-例如三相交流电机(19)的转速、输出电压等等，控制或调节所述变频器模块(20、21)的至少一些，并且其中，优选地将在负载侧或输出侧被连接到所述电路(15)上的负载(11)的实际值通过线路(28)反馈到所述变频器模块(20、21)。
7.根据前述权利要求中一项或多项的驱动系统，其特征在于，在所述电子电路(15)上，特别是在所述变频器模块(20、21)上，在输出侧耦合一个或多个其他变频器模块，在所述一个或多个其他变频器模块上可各耦合电负荷(11)。
8.用于控制优选用于机动车的驱动系统(1)的方法，其中通过负载传感器(6)控制或调节机械驱动装置(2)的输出功率、特别是转速，其中，通过所述负载传感器(6)，根据与所述驱动装置(2)机械耦合的扭矩传感器(4)-特别是离心泵(5)-来预给定功率预给定值或转速预给定值，或者功率预给定值或转速预给定值可通过它们确定，其特征在于，发电机(10)通过被机械地耦合到其上的驱动装置(2)被驱动，并且在所述发电机(10)上所产生的电能量被馈送给电子电路(15)，借助所述电子电路(15)来影响、特别是控制和/或调节所馈送的电能量、特别是电特征量，例如电压、电流、频率等等，并且所述能量被提供在所述电路的输出侧，所述电路可与一个或多个负载(11)连接。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述方法以根据权利要求1至7之一的驱动系统(1)来实施。
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