Система управления энергией и способ экономии топлива для гибридного электрического транспортного средства



Система управления энергией и способ экономии топлива для гибридного электрического транспортного средства
Система управления энергией и способ экономии топлива для гибридного электрического транспортного средства
Система управления энергией и способ экономии топлива для гибридного электрического транспортного средства
Система управления энергией и способ экономии топлива для гибридного электрического транспортного средства

 


Владельцы патента RU 2588392:

ВОЛЬВО ЛАСТВАГНАР АБ (SE)

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Система управления энергией для гибридного электрического транспортного средства с электрической машиной, системой аккумулирования электрической энергии и с дополнительным электрическим вспомогательным устройством, отличающимся от электрической машины, содержит контроллер управления энергией. Контроллер, после определения возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии при прохождении спуска, обеспечивает направление электрической мощности из системы аккумулирования энергии в дополнительное электрическое вспомогательное устройство для понижения уровня электрического заряда системы аккумулирования энергии, так чтобы можно было рекуперировать и аккумулировать в систему аккумулирования энергии увеличенное количество энергии при предстоящем прохождении транспортного средства по спуску. Снижается расход топлива. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе управления энергией для гибридного электрического транспортного средства, которое содержит электрическую машину для его привода и рекуперативного торможения, электрический аккумулятор для хранения рекуперируемой энергии и по меньшей мере одно вспомогательное электрическое устройство дополнительно к указанной электрической машине. Настоящее изобретение относится также к способу экономии топлива для гибридного электрического транспортного средства.

Уровень техники

Главная цель системы управления энергией для гибридных электрических транспортных средств заключается в управлении потреблением электрической энергии и процессом ее рекуперации для снижения общего потребления топлива и вредных выбросов, а также для улучшения дорожных качеств транспортного средства. В документе US 2005/0274553 А1 описана предиктивная система управления энергией для электрических гибридных транспортных средств, которая в соответствии с ездовыми циклами и рельефом местности выбирает команды управления электродвигателем и двигателем внутреннего сгорания для снижения расхода топлива и выбросов вредных веществ. Однако необходимы дальнейшие улучшения в части снижения расхода топлива и выбросов вредных веществ.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении предлагается система управления энергией для электрического гибридного транспортного средства, которая обеспечивает дополнительные улучшения в части потребления топлива и выбросов двигателем вредных веществ, причем транспортное средство содержит электрическую машину для его привода и рекуперативного торможения, систему аккумулирования электрической энергии (САЭ или ESS - от англ. Electrical Storage System) для хранения рекуперируемой энергии и по меньшей мере одно электрическое вспомогательное устройство дополнительно к указанной электрической машине. Цель настоящего изобретения достигается за счет использования признаков отличительной части п. 1 формулы изобретения, согласно которым система снабжена контроллером управления энергией, который после определения возможности для увеличенного (избыточного) количества рекуперируемой энергии при прохождении транспортного средства по предстоящему спуску обеспечивает направление электрической мощности из САЭ в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство с целью понижения уровня заряда САЭ, так чтобы можно было рекуперировать и аккумулировать в САЭ увеличенное количество энергии при прохождении транспортного средства по спуску.

Цель настоящего изобретения также достигается при использовании предложенного в изобретении способа экономии топлива для соответствующего гибридного электрического транспортного средства, причем способ включает стадии: определения возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии при прохождении транспортного средства по предстоящему спуску и обеспечения направления электрической мощности из САЭ в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство с целью понижения уровня заряда САЭ, так чтобы можно было рекуперировать и аккумулировать в САЭ увеличенное количество энергии при прохождении транспортного средства по спуску.

Идея изобретения заключается в рациональном использовании информации о прогнозируемом маршруте движения для увеличения количества энергии, рекуперируемой в процессе рекуперативного торможения транспортного средства. Если не использовать техническое решение, предложенное в изобретении, то существует возможность того, что САЭ может быть полностью заряжена, в то время как необходимо дальнейшее торможение транспортного средства. Кроме того, в системе по настоящему изобретению не требуется использовать электрическую машину для понижения уровня заряда САЭ перед подходом транспортного средства к предстоящему спуску, а вместо этого осуществляется непосредственное запитывание электрической энергией из САЭ указанного по меньшей мере одного дополнительного электрического вспомогательного устройства. Таким образом, предложенное в настоящем изобретении техническое решение обеспечивает понижение уровня заряда САЭ, которое не зависит от маршрута движения. В предложенном техническом решении множество дополнительных электрических вспомогательных устройств может запитываться электрической энергией из САЭ, в результате чего расширяются возможности по выбору используемых потребителей энергии в зависимости от текущих и прогнозируемых ситуаций. Множество дополнительных электрических вспомогательных устройств также обеспечивают сравнительно высокое потребление энергии, что может понадобиться для понижения уровня заряда САЭ с достаточно высокой скоростью.

Другие положительные результаты предложенного способа обеспечиваются одним или несколькими признаками зависимых пунктов. Возможность увеличенного количества рекуперируемой энергии предпочтительно определяется по тому, что расчетное количество энергии, рекуперируемой в процессе рекуперативного торможения на предстоящем спуске, превышает расчетную остающуюся максимально допустимую емкость САЭ. Сравнение расчетного количества рекуперируемой энергии с расчетной остающейся максимально допустимой емкостью САЭ обеспечивает эффективное средство определения схемы управления энергией. Оценка текущего заряда системы может быть выполнена с использованием системы управления аккумуляторными батареями.

Расчетное количество энергии, рекуперируемой в процессе рекуперативного торможения при прохождении транспортного средства по предстоящему спуску, предпочтительно делится на первую часть, которой планируется запитывать указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство транспортного средства при прохождении предстоящего спуска, и вторую часть, которая планируется для аккумулирования в САЭ, и возможность увеличенного количества рекуперируемой энергии предпочтительно определяется по тому, что вторая часть расчетного количества рекуперируемой энергии превышает расчетную остающуюся максимально допустимую емкость САЭ. Непосредственное запитывание по меньшей мере одного дополнительного электрического вспомогательного устройства транспортного средства приводит к повышению эффективности использования топлива, поскольку уменьшаются потери преобразования при зарядке и разрядке САЭ. Также улучшается гибкость в отношении типа и количества потребителей, непосредственно потребляющих рекуперируемую энергию.

При определении возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии может также приниматься во внимание информация о высотах участка прогнозируемого маршрута движения до начала предстоящего спуска. Понятно, что дополнительная тяга, создаваемая электрической машиной при подъеме транспортного средства на возвышенность, находящуюся перед предстоящим спуском, может привести к неточной оценке уровня заряда системы EES в начале этого спуска.

Расчетная остающаяся максимально допустимая емкость САЭ предпочтительно определяется с учетом расчетного уровня ее заряда в начале предстоящего спуска.

Указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройства транспортного средства состоит из любых комбинаций нагревательной системы, вентиляционной системы, системы кондиционирования воздуха, аккумуляторной батареи стартера, воздушного компрессора, системы снижения выбросов вредных веществ в отработавших газах, системы охлаждения двигателя, системы смазки двигателя, системы рулевого управления или систем аккумулирования гидравлической или кинетической энергии.

Указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство транспортного средства предпочтительно присоединяют к низковольтной сети, в частности к сети с напряжением 6-50 вольт, или к высоковольтной сети, в частности к сети с напряжением 100-1000 вольт. Низковольтная сеть подходит для сравнительно маломощных электрических устройств, а высоковольтная сеть подходит для сравнительно мощных электрических устройств.

Предстоящий спуск предпочтительно определяется с использованием системы прогнозирования маршрута движения транспортного средства, которая может содержать информацию системы GPS вместе с информацией о высотах маршрута движения, или системы распознавания маршрута движения с информацией о его высотах, или их комбинации.

Предстоящий спуск предпочтительно определяется, если его начало находится на определенном расстоянии от транспортного средства. Это расстояние может быть равно, например, 2 км, предпочтительно 10 км и более предпочтительно 20 км.

Контроллер управления энергией в предпочтительных вариантах может подменять собой штатные средства управления указанного по меньшей мере одного дополнительного электрического вспомогательного устройства транспортного средства при его запитывании от САЭ с целью снижения уровня ее заряда. Некоторые из дополнительных электрических вспомогательных устройств транспортного средства при штатном управлении включаются периодически, включаются для достижения заданной величины некоторого параметра или для обеспечения его нахождения в заданном диапазоне. Однако время их работы при штатном управлении редко совпадает с периодом времени, необходимым для системы управления энергией. Поэтому система управления энергией может заменять штатное управление устройствами.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет описано ниже более подробно со ссылками на фигуры, на которых показано:

на фиг. 1 - общая схема системы управления энергией по настоящему изобретению;

на фиг. 2 - иллюстрация эффекта применения изобретения для первой схемы сохранения энергии для упрощенного профиля маршрута движения транспортного средства;

на фиг. 3 - иллюстрация эффекта применения изобретения для второй схемы сохранения энергии для упрощенного профиля маршрута движения транспортного средства.

Осуществление изобретения

Различные варианты осуществления изобретения будут описаны далее со ссылками на прилагаемые чертежи, которые предназначены для иллюстрации изобретения и никоим образом не ограничивают его объем, причем на разных чертежах одинаковые обозначения указывают одинаковые элементы и варианты осуществления изобретения не ограничиваются лишь вариантами, рассмотренными ниже в описании.

На фиг. 1 приведена схема иллюстративного варианта структуры, в которой реализуется система 1 управления энергией по настоящему изобретению. Система 1 управления энергией предназначена для применения на гибридных электрических транспортных средствах, которые в целом характеризуются тем, что для обеспечения тяги транспортного средства используется электрическая машина 2 и двигатель 3 внутреннего сгорания. В нижеописанном варианте осуществления изобретения используется параллельная схема гибридного привода, в которой двигатель 3 внутреннего сгорания может присоединяться к электрической машине 2 и отсоединяться от нее с использованием первого приводного вала 22. Электрическая машина 2 через коробку 24 передач, второй приводной вал 26 и полуоси 23 соединена с задними колесами. Однако изобретение не ограничивается параллельной схемой гибридного привода, а в равной степени может быть применено в последовательной или последовательно-параллельной схеме гибридного привода.

Такое гибридное электрическое транспортное средство также включает систему 4 аккумулирования электрической энергии (САЭ), которая соединена с электрической машиной 2 через силовой электронный блок 5, обеспечивающий преобразование электрической энергии, направляемой в САЭ 4 и электрическую машину 2 и получаемой из них. Силовой электронный блок 5 может содержать, например, преобразователь DC/DC и/или инвертор DC/AC и другие устройства в зависимости от используемой конкретной конструкции системы. САЭ может содержать один или несколько аккумуляторов и/или конденсаторы, имеющие очень большую емкость, или им подобные устройства, способные аккумулировать электрическую энергию. Электрическая машина 2 также может работать в качестве электрического генератора для обеспечения рекуперативного торможения транспортного средства. В этом случае кинетическая энергия транспортного средства преобразуется в электрическую энергию, которая может подаваться в САЭ 4 для ее хранения или непосредственно использоваться в других электрических устройствах. Система 1 управления энергией помимо электрической машины 2 содержит также по меньшей мере одно дополнительное вспомогательное электрическое устройство. Такое электрическое средство может быть, например, нагревательной системой 10, содержащей электрический нагреватель, вентиляционной системой 11, содержащей электрический вентилятор, системой 12 кондиционирования воздуха, содержащей электрический компрессор, аккумуляторной батареей 13 стартера с напряжением 12, 24 или 48 вольт, электрическим компрессором 14 системы сжатого воздуха транспортного средства, системой 15 снижения выбросов вредных веществ в отработавших газах, содержащей электрический нагреватель, системой 16 охлаждения двигателя, содержащей электрический насос, системой 17 смазки двигателя, содержащей электрический насос, электрической системой 18 рулевого управления, содержащей электрический насос, или системой 19, 20 аккумулирования гидравлической или кинетической энергии, такой как гидравлический аккумулятор или система на основе маховика.

Система 1 управления энергией содержит контроллер 9, который с целью снижения уровня заряда САЭ 4 может подменять собой штатные средства управления некоторыми дополнительными электрическими вспомогательными средствами транспортного средства. Например, контроллер 9 системы управления может задавать временное повышение или понижение нагрева или охлаждения кабины водителя или рефрижераторного отделения с учетом того, что температура в них изменяется довольно медленно, в результате чего внимание водителя меньше отвлекается на регулирование температуры. Контроллер 9 управления энергией также может принимать решение о временном увеличении скорости зарядки аккумуляторной батареи 13 стартера, о дополнительной работе компрессора 14 для обеспечения максимального давления в баллонах сжатого воздуха, о внеплановой регенерации в системе 15 снижения уровня выбросов вредных веществ в отработавших газах и т.п.

В рассматриваемом варианте транспортное средство содержит низковольтную сеть 6 постоянного напряжения, указываемую здесь также как DC-шина низкого напряжения, высоковольтную сеть 7 постоянного напряжения, указываемую также как DC-шина высокого напряжения, и преобразователь 21 DC/DC, соединяющий сети 6, 7. Мощные преобразователи DC/DC обеспечивают электрическую связь между низковольтной сетью и высоковольтной сетью, используемой в основном для привода трансмиссии транспортного средства. Таким образом, преобразователь 21 DC/DC может передавать электрическую энергию между сетями 6, 7, напряжения которых отличаются. Величина напряжения в низковольтной сети 6 обычно находится в диапазоне от 6 вольт до 50 вольт, и эта сеть подходит для запитывания сравнительно маломощных электрических устройств, а величина напряжения в высоковольтной сети 7 обычно находится в диапазоне от 100 вольт до 1000 вольт, и эта сеть подходит для запитывания достаточно мощных электрических устройств, таких как силовой электронный блок 5, используемый для подачи электроэнергии в электрическую машину 2 для создания тяги и рекуперации энергии. В рассматриваемом варианте некоторые из дополнительных вспомогательных электрических устройств 10-18 транспортного средства подсоединены к низковольтной сети 6, а другие устройства 19, 20 подсоединены к высоковольтной сети 7, однако возможны и другие варианты подсоединения этих устройств. Например, электрический воздушный компрессор 14 может быть подсоединен к высоковольтной сети 7, если такое подсоединение будет более эффективным.

Система 1, предлагаемая в настоящем изобретении, особенно подходит для тяжелых дорожных транспортных средств, таких как тяжелые грузовики, автобусы, однако она может использоваться и на других транспортных средствах, таких как легковые автомобили.

Идея изобретения заключается в рациональном использовании информации о прогнозируемом маршруте для увеличения количества рекуперируемой энергии в процессе рекуперативного торможения транспортного средства. Если не использовать техническое решение, предложенное в изобретении, то существует вероятность того, что САЭ 4 может быть полностью заряжена, то есть заряд САЭ 4 достигает максимально допустимого уровня, в то время как имеется возможность рекуперативного торможения. В качестве альтернативы вместо электрической машины 2 могут использоваться другие тормозные устройства транспортного средства, такие как фрикционные тормоза, тормоза-замедлители, или дополнительная рекуперированная электрическая энергия, которая не может быть аккумулирована в полностью заряженной САЭ 4, просто рассеивается в форме тепла в термическом элементе, установленном снаружи транспортного средства.

Системы 8 прогнозирования маршрута транспортного средства хорошо известны в технике, и далее будут описаны два разных альтернативных варианта осуществления систем 8 прогнозирования маршрута транспортного средства для использования в системе 1 управления энергией по настоящему изобретению. В первом варианте система 8 прогнозирования маршрута транспортного средства может содержать GPS-устройство, а также источник информации о высотах маршрута, что позволяет иметь информацию по маршруту движения, включающую по меньшей мере географические координаты и высоты. Во втором варианте используется система распознавания маршрута, которая включает самообучающуюся систему информации о высотах маршрута. Такая самообучающаяся система сначала формирует цифровую карту путем записи географических координат и наклона дороги, например, полученного с помощью датчиков наклона и/или нагрузки двигателя, и в процессе последующих рейсов система может распознавать текущий маршрут и, соответственно, с высокой степенью вероятности прогнозировать любые предстоящие спуски.

Центральным компонентом системы 1 управления энергией является контроллер 9. Контроллер 9 управления энергией предназначен для получения информации из системы 8 прогнозирования маршрута, а также текущего уровня заряда САЭ 4, и его работа основана по меньшей мере на определении возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии при прохождении предстоящего спуска. Возможность увеличенного количества рекуперируемой энергии может быть определена, например, если расчетное количество рекуперируемой энергии, которая будет получена в процессе рекуперативного торможения на прогнозируемом спуске, превышает расчетную остающуюся максимально допустимую емкость САЭ 4. Эта возможность, конечно, может определяться неоднократно при движении по маршруту вплоть до начала предстоящего спуска. В контроллере 9 управления энергией может быть установлено некоторое ограничение на расстояние перед транспортным средством, которое учитывается контроллером 9. Это ограничение может быть задано как длина (в километрах) или как интервал времени (в секундах). Например, в контроллере 9 управления энергией может быть задано, чтобы он просчитывал только те спуски, которые начинаются на расстоянии 2 км, или 5 км, или 10 км, или 20 км от транспортного средства.

Расчетная остающаяся максимально допустимая емкость САЭ 4 может быть определена на основе текущей оценки уровня ее заряда, а также с учетом ее максимально допустимой емкости. Кроме того, при определении расчетной остающейся максимально допустимой емкости САЭ 4 также может учитываться информация по маршруту движения от текущего положения транспортного средства до начала спуска. Если, например, часть маршрута движения между текущим положением транспортного средства и началом предстоящего спуска включает участок с подъемом, то для обеспечения движения может быть необходима дополнительная тяга, создаваемая электрической машиной 2, в результате чего будет уменьшаться уровень заряда САЭ 4, так что расчетное количество рекуперируемой энергии, получаемой при рекуперативном торможении на предстоящем спуске, уже не будет превышать расчетную остающуюся максимально допустимую емкость САЭ 4. Другими факторами, которые могут быть приняты во внимание при оценке остающейся максимально допустимой емкости САЭ 4, являются запланированные или предполагаемые мощности, которые будут потребляться одним или несколькими дополнительными электрическими вспомогательными устройствами 10-20.

Для соединения контроллера 9 управления энергией с системой 8 прогнозирования маршрута транспортного средства, с САЭ 4, с силовым электронным блоком 5, с преобразователем 21 DC/DC и с дополнительными электрическими вспомогательными устройствами 10-20 используются линии 25 управления и связи. Эти линии 25 могут быть реализованы, например, по шине CAN или с использованием иных аналогичных средств связи.

Контроллер 9 управления энергией после определения того, что имеется возможность увеличенного количества рекуперируемой энергии при движении по предстоящему спуску, направляет электрическую энергию из САЭ 4 в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство 10-20 с целью снижения уровня заряда САЭ 4 перед подходом к этому спуску. Таким образом, при такой схеме управления электрической энергией может быть предотвращена ситуация, в которой транспортное средство будет двигаться по спуску с использованием тормозов и с полностью заряженной САЭ 4, в результате чего будет невозможна рекуперация кинетической энергии с ее аккумулированием в САЭ 4. Однако при использовании системы 1 управления энергией по настоящему изобретению при движении по спуску в САЭ 4 может быть аккумулировано увеличенное количество энергии.

На фиг. 2 показан эффект применения изобретения на иллюстративном профиле маршрута в соответствии с первой схемой сохранения энергии, в которой вся рекуперируемая энергия используется для аккумулирования в САЭ 4. Транспортное средство 30 движется по горизонтальной части 31 маршрута к спуску 32. Непосредственно перед моментом t1 времени заряд САЭ 4 постоянен и находится на первом уровне 33, который находится в диапазоне, определяемом минимально допустимым уровнем 34 заряда и максимально допустимым уровнем 35 заряда, например, от 30% до 60% полной емкости САЭ 4.

В момент t1 времени контроллер 9 управления энергией получил информацию из системы 8 прогнозирования маршрута транспортного средства о предстоящем спуске 32, который находится впереди на расстоянии, например, 10 км, а также оценку длины и информацию о высотах предстоящего спуска 32. На основе указанной расчетной информации по спуску, расчетной эффективности рекуперации и зарядки, а также текущего уровня заряда САЭ 4 контроллер 9 управления потребления энергии формирует две оценки 37, 38 уровня заряда САЭ 4 в момент t4 времени, соответствующий окончанию предстоящего спуска 32.

Первая оценка 37, показанная на фиг. 2 сплошной линией, соответствует расчетному изменению уровня заряда без применения изобретения, то есть без инициирования передачи электрической энергии из САЭ 4 в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство перед подходом к предстоящему спуску 32 с целью снижения уровня заряда САЭ к моменту начала спуска. В настоящем описании расчетная остающаяся максимально допустимая емкость 48 САЭ 4 представляет собой разность между максимально допустимой емкостью 35 и первым уровнем 33 заряда САЭ 4.

В соответствии с первой оценкой 37 состояние заряда постоянно и имеет уровень 33 до момента t1 времени, соответствующего началу предстоящего спуска 32, и в этот момент электрическая машина 2 начинает рекуперацию энергию в процессе рекуперативного торможения транспортного средства 30, осуществляемого, чтобы не допустить чрезмерной скорости его движения. В соответствии с расчетами вся рекуперируемая энергия должна передаваться в САЭ 4 с учетом расчетной эффективности рекуперации и эффективности зарядки САЭ. Расчетное изменение уровня заряда для упрощения показано на фиг. 2 прямой линией 39. В соответствии с расчетами максимально допустимая емкость 35 будет достигнута в момент t3 времени, после чего дальнейшая зарядка САЭ 4 запрещается. Дальнейшее торможение транспортного средства 30 после момента t3 времени может осуществляться с помощью основной системы фрикционного торможения или путем направления дополнительной рекуперируемой энергии в рассеиватель электрической энергии в форме бортовых резисторов или им подобных устройств.

Вторая оценка 38, показанная на фиг. 2 штрихпунктирной линией, соответствует расчетному изменению уровня заряда при применении изобретения, то есть с инициированием передачи электрической энергии из САЭ 4 в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство перед подходом к предстоящему спуску 32 с целью снижения уровня заряда САЭ к моменту начала спуска. Передача электрической энергии в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство может быть непрерывной на некотором постоянном уровне, как показано на фиг. 2 прямой наклонной линией 40, и/или интенсивность может меняться, что зависит от различных факторов, таких как конкретные характеристики САЭ, первый уровень 33 заряда, температура САЭ, запланированный уровень 41 заряда в начале предстоящего спуска 32 и т.п. С другой стороны, запланированный уровень 41 заряда в начале спуска 32 определяется на основе запланированного уровня 42 заряда в конце спуска 32, а также расчетного полного заряда 43 САЭ 4 энергией, рекуперируемой в процессе прохождения спуска 32.

В соответствии со второй оценкой 38 уровень заряда линейно снижается до момента t2 времени, соответствующего началу предстоящего спуска 32, и в этот момент электрическая машина 2 начинает рекуперацию энергии в процессе рекуперативного торможения транспортного средства 30, осуществляемого, чтобы не допустить чрезмерной скорости его движения. В соответствии с расчетами вся рекуперируемая энергия должна передаваться в САЭ 4 с учетом расчетной эффективности рекуперации и эффективности зарядки САЭ. Расчетное изменение уровня заряда показано на фиг. 2 прямой линией 44. Благодаря уменьшению уровня заряда САЭ 4 перед подходом к спуску 32 вся энергия, получаемая в процессе рекуперативного торможения до момента t4 времени, соответствующего окончанию спуска 32, может быть передана в САЭ 4, в результате чего повышается эффективность рекуперации энергии и потребления топлива двигателем транспортного средства.

Как уже указывалось, возможность увеличенного количества рекуперируемой энергии может быть определена, если расчетное количество рекуперируемой энергии, которая будет получена в процессе рекуперативного торможения на предстоящем спуске, превышает расчетную остающуюся максимально допустимую емкость САЭ 4. Как показано на фиг. 2, расчетное количество рекуперируемой энергии, получаемой при рекуперативном торможении в процессе прохождения предстоящего спуска, соответствует расчетному полному заряду 43 САЭ 4, и расчетная остающаяся максимально допустимая емкость 48 САЭ 4 соответствует разности между максимально допустимой емкостью 35 и первым уровнем 33 заряда в момент t1 времени.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом при определении возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии может также приниматься во внимание информация о высотах прогнозируемого маршрута до начала предстоящего спуска 32, то есть на участке 36 маршрута между моментами t1 и t2 времени. На фиг. 2 этот участок 36 маршрута показан плоским, и на нем электрическая машина 2 не используется для создания тяги, однако участок 36 может включать возвышение или другие возвышенные элементы рельефа, на которых может планироваться работа электрической машины 2 для создания тяги, в результате чего может уменьшаться уровень заряда САЭ 4, что влияет на определение возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии.

Единственно с целью иллюстрации расчетного увеличенного количества рекуперируемой энергии, которое достигается при использовании изобретения, линейная часть 39, соответствующая расчетному изменению уровня заряда в процессе зарядки, продолжается частью 45, проходящей между моментами t3 и t4 времени. Таким образом, фиктивный уровень 46 заряда САЭ 4 в момент t4 времени для первой оценки 37 соответствует расчетному заряду для случая, если зарядка продолжается от момента t3 времени, который соответствует моменту времени, когда по расчетам заряд САЭ 4 достигает ее максимально допустимой емкости 35. Расчетное увеличенное количество рекуперируемой энергии 47, которое достигается при использовании изобретения, определяется путем вычитания максимально допустимой емкости 35 из фиктивного уровня 46 заряда САЭ 4 в момент t4 времени. Для упрощения линейные части 39, 44, соответствующие расчетному изменению уровня заряда в процесс зарядки по первой 37 и второй 38 оценкам, показаны параллельными.

Как уже указывалось, вся рекуперируемая энергия используется для зарядки САЭ 4 в соответствии с первой схемой сохранения энергии, которая иллюстрируется на фиг. 2. В соответствии со второй схемой сохранения энергии часть энергии, рекуперируемой электрической машиной 2 при прохождении предстоящего спуска 32, может быть направлена в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство транспортного средства для его непосредственного запитывания. Достоинство непосредственного запитывания заключается в устранении потерь преобразования электрической энергии, которое осуществляется в процессе зарядки и разрядки САЭ 4. На фиг. 3 на иллюстративном профиле маршрута показан эффект применения изобретения по второй схеме сохранения энергии, в которой расчетное количество рекуперируемой энергии, получаемой при прохождении предстоящего спуска 32, делится на первую часть, которой планируется запитывать указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство транспортного средства при прохождении предстоящего спуска 32, и вторую часть, которая планируется для аккумулирования в САЭ 4. Прямолинейные части 39, 44 изменения уровня заряда между моментами t2 и t3 времени, связанные с первой и второй оценками, соответственно, относятся только к вышеуказанной второй части. Например, из расчетного полного количества рекуперируемой энергии, получаемой при прохождении спуска 32, первая часть, соответствующая примерно 20% полного количества, используется для непосредственного запитывания указанного по меньшей мере одного дополнительного электрического вспомогательного устройства транспортного средства, и вторая часть 49, соответствующая примерно 80% полного количества, направляется для аккумулирования в САЭ 4.

В связи с тем что только часть расчетного полного количества рекуперируемой энергии, получаемой при прохождении спуска 32, направляется в САЭ 4, скорость ее зарядки в этом случае будет ниже по сравнению со схемой сохранения энергии, иллюстрируемой на фиг. 2, если другие факторы одинаковы. Эту разницу в скорости зарядки можно видеть на фиг. 3 по уменьшению угла наклона линий 39, 44 изменения уровня заряда между моментами t2 и t3 времени. Для предотвращения низкого планируемого уровня 42 заряда в конце предстоящего спуска 32 также понижается скорость передачи электрической энергии в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство перед подходом к спуску 32, то есть перед моментом t2 времени, как это показано уменьшением наклона начальной линейной наклонной части 40 на фиг. 3, по сравнению с аналогичной частью, показанной на фиг. 2.

В соответствии со второй схемой сохранения энергии возможность увеличенного количества рекуперируемой энергии определяется, если вторая часть 49 расчетного количества рекуперируемой энергии превышает расчетную остающуюся максимально возможную емкость САЭ 4. Расчетная остающаяся максимально возможная емкость 48 САЭ 4 на фиг. 3 соответствует разнице между максимально допустимой емкостью 35 и первым уровнем 33 заряда в момент t2.

Исключительно с целью иллюстрации расчетного увеличенного количества энергии, аккумулируемой в САЭ 4 по второй схеме сохранения энергии, на фиг. 3 показаны фиктивные линии 45, 46 уровня заряда, аналогичные линиям, показанным на фиг. 2. Расчетное увеличенное количество 50 рекуперируемой энергии, которое должно аккумулироваться в САЭ 4 при использовании изобретения, определяется путем вычитания максимально допустимой емкости 35 из фиктивного уровня 46 заряда САЭ 4 в момент t4 времени.

Также в настоящем изобретении предлагается способ экономии топлива для гибридного электрического транспортного средства. Способ включает начальную стадию определения возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии при прохождении предстоящего спуска. После определения того, что такая возможность существует, выполняется стадия направления электрической энергии из САЭ 4 в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство 10-20 для уменьшения уровня заряда САЭ 4, так чтобы увеличенное количество энергии можно было рекуперировать и аккумулировать в САЭ 4 при прохождении предстоящего спуска 32.

Система 1 управления энергией по настоящему изобретению схематически показана на фиг. 1 как структура, состоящая из различных функциональных блоков, таких как контроллер 9, система 8 прогнозирования маршрута движения транспортного средства, САЭ 4 и т.п., однако следует понимать, что такая схема представляет собой лишь один из вариантов осуществления изобретения, и в равной степени могут использоваться и другие варианты осуществления изобретения. Кроме того, некоторые из показанных на фиг. 1 отдельных функциональных блоков могут быть интегрированы в один функциональный блок, или наоборот один из функциональных блоков может быть реализован в форме нескольких субблоков, причем все эти варианты охватываются прилагаемой формулой изобретения. Прогнозируемый маршрут 31 движения и расчетные графики 37, 38 изменения уровня заряда, приведенные на фиг. 2, 3, являются всего лишь упрощенными примерами, используемыми для иллюстрации изобретения.

Ссылочные номера, указанные в формуле изобретения, не должны рассматриваться как ограничения объема охраны заявленных объектов изобретения, и их единственное назначение заключается в облегчении понимания формулы изобретения.

Как можно будет понять, возможны различные очевидные модификации изобретения без выхода за пределы его объема, определяемого прилагаемой формулой. Соответственно, чертежи и их описания должны рассматриваться лишь как иллюстрации изобретения, а не как ограничения.

1. Система (1) управления энергией для гибридного электрического транспортного средства (30), содержащего электрическую машину (2) для его привода и рекуперативного торможения, систему (4) аккумулирования электрической энергии (САЭ) для хранения рекуперируемой энергии и по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство (10-20), различающееся от упомянутой электрической машины (2), отличающаяся тем, что она содержит контроллер (9) управления энергией, который после определения возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии при прохождении предстоящего спуска (32) обеспечивает направление электрической мощности из САЭ (4) в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство (10-20) для понижения уровня электрического заряда САЭ (4), так чтобы можно было рекуперировать и аккумулировать в САЭ (4) увеличенное количество энергии при предстоящем прохождении транспортного средства (30) по спуску (32).

2. Система (1) управления энергией по п. 1, отличающаяся тем, что возможность увеличенного количества рекуперируемой энергии устанавливается, если расчетное количество рекуперируемой энергии (43), которая будет получена в процессе рекуперативного торможения на предстоящем спуске (32), превышает расчетную остающуюся максимально допустимую емкость (48) САЭ (4).

3. Система (1) управления энергией по п. 2, отличающаяся тем, что расчетное количество рекуперируемой энергии (43), генерируемой в процессе рекуперативного торможения при прохождении предстоящего спуска (32), делится на первую часть, которой планируется запитывать указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство (10-20) транспортного средства при прохождении спуска (32), и вторую часть, которая планируется для аккумулирования в САЭ (4), а возможность увеличенного количества рекуперируемой энергии определяется, если вторая часть расчетного количества рекуперируемой энергии (43) превышает расчетную остающуюся максимально допустимую емкость (48) САЭ (4).

4. Система (1) управления энергией по п. 1, отличающаяся тем, что при определении возможности увеличенного количества рекуперируемой энергии может также учитываться информация о высотах прогнозируемого маршрута движения транспортного средства до начала предстоящего спуска (32).

5. Система (1) управления энергией по п. 1, отличающаяся тем, что расчетная остающаяся максимально допустимая емкость (48) САЭ (4) определяется с учетом расчетного уровня заряда САЭ (4) в начале предстоящего спуска (32).

6. Система (1) управления энергией по п. 1, отличающаяся тем, что указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройства (10-20) транспортного средства сформировано любой из нагревательной системы (10), вентиляционной системы (11), системы (12) кондиционирования воздуха, аккумуляторной батареи (13) стартера, воздушного компрессора (14), системы (15) снижения выбросов вредных веществ в отработавших газах, системы (16) охлаждения двигателя, системы (17) смазки двигателя, системы (18) рулевого управления или систем (19, 20) аккумулирования гидравлической или кинетической энергии.

7. Система (1) управления энергией по п. 6, отличающаяся тем, что указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство (10-20) транспортного средства присоединено к низковольтной сети (6), в частности к сети постоянного тока с напряжением 6-50 вольт, или к высоковольтной сети (7), в частности к сети постоянного тока с напряжением 100-1000 вольт.

8. Система (1) управления энергией по п. 1, отличающаяся тем, что предстоящий спуск (32) определяется с использованием системы (8) прогнозирования маршрута движения транспортного средства, которая может содержать информацию GPS вместе с информацией о высотах маршрута движения, или системы распознавания маршрута движения с информацией о его высотах, или их комбинации.

9. Система (1) управления энергией по п. 1, отличающаяся тем, что предстоящий спуск (32) определяется, если его начало находится на определенном расстоянии от транспортного средства.

10. Система (1) управления энергией по п. 1, отличающаяся тем, что контроллер (9) управления энергией может подменять штатные средства управления указанного по меньшей мере одного дополнительного электрического вспомогательного устройства (10-20) транспортного средства для его запитывания от САЭ (4) с целью снижения уровня ее электрического заряда.

11. Способ экономии топлива для гибридного электрического транспортного средства (30), содержащего электрическую машину (2) для его привода и рекуперативного торможения, систему (4) аккумулирования электрической энергии (САЭ) для хранения рекуперируемой энергии и по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство (10-20), различающееся от упомянутой электрической машины (2), отличающийся тем, что он включает:
определение возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии при прохождении транспортного средства по предстоящему спуску (32); и
направление электрической энергии из САЭ (4) в указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство (10-20) для понижения уровня заряда САЭ (4), так чтобы можно было рекуперировать и аккумулировать в САЭ (4) увеличенное количество энергии при предстоящем прохождении транспортного средства (30) по спуску (32).

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что он включает дополнительную стадию определения возможности повышенного количества рекуперируемой энергии, если расчетное количество рекуперируемой энергии (43), генерируемой в процессе рекуперативного торможения на предстоящем спуске (32), превышает расчетную остающуюся максимально допустимую емкость (48) САЭ (4).

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что он включает дополнительные стадии:
разделения расчетного количества рекуперируемой энергии (43), генерируемой в процессе рекуперативного торможения при прохождении транспортного средства по предстоящему спуску (32), на первую часть, которой планируется запитывать указанное по меньшей мере одно дополнительное электрическое вспомогательное устройство (10-20) транспортного средства при прохождении предстоящего спуска (32), и вторую часть, которая планируется для аккумулирования в САЭ (4); и
определения возможности для увеличенного количества рекуперируемой энергии, если вторая часть расчетного количества рекуперируемой энергии (43) превышает расчетную остающуюся максимально допустимую емкость (48) САЭ (4).

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что он включает дополнительную стадию определения расчетной остающейся максимально допустимой емкости (48) САЭ (4) с учетом расчетного уровня заряда САЭ (4) в начале предстоящего спуска (32).

15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что он включает дополнительную стадию подмены контроллером (9) управления энергией штатных средств управления указанного по меньшей мере одного дополнительного электрического вспомогательного устройства (10-20) транспортного средства для его запитывания от САЭ (4) с целью снижения уровня ее электрического заряда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к улучшению ездовых качеств транспортного средства. В способе останова транспортного средства включают повышающую передачу трансмиссии на некоторую передачу в ответ на уклон дороги при неподвижности транспортного средства.

Настоящее изобретение относится к способу и системе для оценки веса mv для транспортного средства на основе по меньшей мере двух сил, которые действуют на транспортное средство, содержащих движущую силу FT и по меньшей мере одну дополнительную силу, и топографической информации для соответствующего участка дороги.

Изобретение относится к оценке уклона дороги. Способ оценки уклона дороги в транспортном средстве с использованием сочетания датчиков содержит этапы, на которых обнаруживают, воздействует ли динамический процесс на упомянутое транспортное средство, и оценивают уклон, проводя совместное взвешивание двух входных сигналов для упомянутого сочетания датчиков.

Изобретение относится к управлению приводом транспортного средства. Способ управления системой тяги транспортного средства, включающего движительную систему с механическим приводом от двигателя внутреннего сгорания и вторую движительную систему с гидравлическим насосом, включает определение и передачу в блок управления в автоматическом режиме сигнала о состоянии трогания с места и обеспечение тяги от второй движительной системы в ответ на состояние трогания с места.

Изобретение относится к управлению движением транспортного средства. Устройство управления движением транспортного средства содержит: модуль обнаружения поведения при повороте; модуль задания целевого поведения при повороте; модуль управления тормозной силой; рулевой механизм; поворотный механизм колеса; муфту, соединяющую рулевой механизм и поворотный механизм с возможностью отсоединения, и поворотный актуатор, прикладывающий вращающую силу к поворотному механизму.

Изобретение относится к активации динамичного режима в транспортном средстве. Способ управления транспортным средством, имеющим нормальный режим и динамичный режим, включает определение съемного ключа, уникального для каждого транспортного средства, связанного с динамичным режимом, и управление транспортным средством в динамичном режиме в ответ на определение съемного ключа.

Изобретение относится к переключению передач трансмиссии автомобиля. В способе множественного переключения передачи трансмиссии в системе двигателя в ответ на запрос множественного переключения с понижением передачи, в ответ на условия окружающей среды и высокий уровень конденсата в интеркулере переключают передачи с верхней на промежуточную, а затем на запрошенную нижнюю передачу.

Изобретение относится области приведения в движение ТС. Устройство приведения в движение для гибридного транспортного средства содержит: механизм передачи мощности, соединенный с двигателем; дифференциальный механизм, соединяющий механизм передачи мощности с ведущими колесами, и устройство переключения скорости механизма передачи мощности.

Изобретение относится к гибридному приводу. Гибридный привод для транспортного средства включает в себя первичное устройство энергоснабжения с главной передачей и передачей отбора мощности, которая включает в себя передачу посредством кулачкового вала и вторичное устройство энергоснабжения и преобразования энергии.

Изобретение относится к способам и системам для продувки конденсата из охладителя наддувочного воздуха. При событии замедления при дезактивации впрыска топлива в цилиндр двигателя, при вращении двигателя и при все еще активных клапанах цилиндра избирательно переключают с понижением передачи трансмиссию с первой, более высокой, передачи на вторую, более низкую, передачу для увеличения скорости вращения двигателя и увеличения потока воздуха двигателя в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха для продувки накопленного конденсата на впуск двигателя посредством подачи конденсата.

Система включает в себя механизм управления давлением, трубопроводы подвода воздуха к шинам колес, источник сжатого воздуха. Механизм управления давлением выполнен в виде электронного блока, а система дополнительно снабжена креномером с оптическими датчиками, связанными с электронным блоком. На ступице каждого из колес расположены пневматические баллоны, снабженные индивидуальными электромагнитными клапанами, связанными с электронным блоком. Технический результат - повышение безопасности труда оператора колесного транспортного средства путем оперативного регулирования давления воздуха в шинах. 1 ил.

Изобретение относится к системе управления силовой установкой автотранспортного средства. Система управления силовой установкой автотранспортного средства, при этом силовая установка выполнена с возможностью передачи крутящего момента на гидравлический преобразователь крутящего момента. Система содержит средства определения градиента температуры масла гидравлического преобразователя крутящего момента и средства оценки кривой силы сопротивления движению автотранспортного средства в зависимости от практической массы автотранспортного средства на основании указанного градиента температуры. Также система содержит средства автоматического регулирования указанного крутящего момента в зависимости от указанной оценки. Повышается сила проходимости транспортного средства. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к приводному устройству транспортного средства. Приводное устройство для транспортного средства содержит выходной вал двигателя, входной вал трансмиссии, электрическую машину, планетарную передачу, содержащую подвижные элементы, и блокирующий механизм, перемещающийся между первым положением и вторым положением. В первом положении выходной вал двигателя и входной вал трансмиссии могут вращаться с разными скоростями через планетарную передачу. Во втором положении блокирующий механизм жестко соединяет выходной вал двигателя с входным валом трансмиссии. Шлицевые соединения муфты блокирующего механизма в первом положении входят в зацепление со шлицевыми соединениями первого подвижного компонента планетарной передачи и во втором положении - с третьими шлицевыми соединениями второго подвижного компонента передачи. Первый подвижный компонент соединен с входным валом трансмиссии, а второй подвижный компонент с выходным валом двигателя. Повышается надежность устройства. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Гибридная трансмиссия для автотранспортного средства содержит два концентричных первичных вала, соединенные с двигателем и электрической машиной. Первый вторичный вал связан с колесами транспортного средства через дифференциал. Второй вторичный вал передает движение от первичного вала на дифференциал. Трансмиссия содержит средство соединения между двумя первичными валами, занимающее следующие положения: двигатель отсоединен от кинематической цепи, связывающей электрическую машину с колесами, или соединен с ней через второй вторичный вал; первичный вал, соединенный с двигателем, связан с первым вторичным валом для приведения во вращение колес с участием или без участия электрической машины; первичный вал, соединенный с двигателем, связан с первичным валом, соединенным с электрической машиной так, чтобы суммировать их крутящие моменты в направлении колес. Увеличивается число режимов движения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам. Устройство управления подачей энергии, установленное на транспортном средстве, содержит: генератор, приводимый в действие двигателем; первый и второй аккумуляторы, соединенные параллельно с генератором; SOC-датчик состояния заряда первого аккумулятора и контроллер заряда. Контроллер управляет зарядкой первого аккумулятора посредством генератора на основе рекуперативной предсказываемой величины, оцениваемой согласно информации о состоянии транспортного средства, когда SOC первого аккумулятора больше определенного порогового значения. Выполняется управление зарядом независимо от рекуперативной предсказываемой величины, когда SOC первого аккумулятора меньше определенного порогового значения. Контроллер получает избыточную величину заряда второго аккумулятора и, когда она больше недостающей величины заряда первого аккумулятора, управляет зарядом на основе рекуперативной предсказываемой величины, несмотря на то, что SOC первого аккумулятора меньше порогового значения. Снижается расход топлива и увеличивается срок службы аккумулятора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх