用于对混合动力车辆的电驱动器进行功率管理的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于对混合动力车辆的电气驱动器进行功率管理的方法和装置，其中方法包含下面的步骤：通过检测单元（21）对用于电气驱动设备的可调节功率需求和电气储能器的可支配电气原电池功率进行检测（S1）；通过控制单元（22）对检测的可调节功率需求和检测的可支配电气原电池功率进行比较（S2）；并且若比较得出可支配电气原电池功率比可调节功率需求较小，则根据通过控制单元预定的标准对于一个或多个确定的时间间隔通过控制单元（22）断开（S3）至少一个电气耗件。
【专利说明】用于对混合动力车辆的电驱动器进行功率管理的方法和装
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于对混合动力车辆的电驱动器进行功率管理的方法和装置。
【背景技术】
[0002]US 2005 0137764 Al描述一种用于控制电气系统的能量管理系统。能量管理系统包括数据检测部件，例如用于提供量化变量以形成瞬时状态向量的传感器。时间序列预测器在对瞬时状态向量的反应中产生估计的未来向量值。电气系统管理器包括预定的决策规贝U，其在对估计的未来向量值的反应中被调用，以便把电气系统与期望的电气条件相匹配。
[0003]此外在那里描述的能量管理系统包括以微控制器为形式的独立能量管理单元和驱动/开关模块。其中独立能量管理单元控制包括电化学原电池和发电机在内的多个能量源的功率输入。
[0004]US 2003 0200017 Al描述一种当在机动车中把电源和电气耗件直接耦合地应用在车载电路中时用于在机动车中对超级电容器和极端电容器列入优先和启动排序的装置。此外该装置包括功率开关、CAN总线-控制器局域网总线(Controller Area Network-Bus)和其它具有在机动车中存有的能量源或电源的接口。此外在那里描述的装置使用在控制电子器件中被采用的减载补偿和温度补偿。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种用于对混合动力车辆的电气驱动器进行功率管理的方法。其中方法包括下面的步骤:通过检测单元来检测用于电气驱动装置的可调节功率需求和电气储能器的可支配电气原电池功率；通过控制单元来比较检测的可调节功率需求与检测的可支配电气原电池功率；并且若比较得出可支配电气原电池功率比可调节功率需求较小，则根据通过控制元件预定的标准对于一个或多个确定的时间间隔通过控制元件断开至少一个电气耗件。
[0006]本发明所基于的基本思想是，对于混合电动机动车而言在行驶运行期间必须控制和协调在功率源和电气耗件之间的功率流。若电气耗件的功率需求的总和比电气功率源的可支配功率较大，则必须将电气耗件列入优先并且将可为确定的电气耗件所支配的电功率进行限制。
[0007]若驾驶者要求混合动力车辆的最大行驶功率并且同时其它的电气耗件例如电气内室空调、电气原电池加热、电气内室加热或电气DC/DC转换器是激活的，那么控制元件必须根据电气耗件的评价或者列入优先来短时间地限制其它耗件的功率，以便能够将全功率用于电气行驶。
[0008]根据本发明的方法具有的另一个优点是，不必堪于混合动力车辆的电气驱动系的系统效率中的诸多限制就达到电气储能器的经济有效的设计。
[0009]根据本发明的第一实施形式通过由驾驶者选择的行驶模式确定用于电气驱动装置的可调节功率需求。这具有的优点是，由此能以简单的方式由驾驶者直接对电气行驶功率施加影响。
[0010]根据本发明的另一种实施形式通过控制单元借助于车辆参数或行驶参数确定用于电气驱动装置的可调节功率需求。这允许舒适使用所述方法来提升性能。
[0011]根据本发明的另一种实施形式，通过检测单元的电气功率传感器来检测电气储能器的可支配电气原电池功率。
[0012]根据本发明的另一种实施形式，在比较检测的可调节功率需求和检测的可支配电气原电池功率时通过控制单元来求出差和并且将求出的差和用作为预定的、用于通过控制元件来断开确定的电气耗件的标准。在此而言差和的值能够确定的是把哪个电气耗件断开或者是否同时把多个电气耗件断开。从而赋予混合动力车辆的高效的运行方式。
[0013]根据本发明的另一种实施形式把内室空调单元、原电池空调单元、直流电压转换器单元或内室加热单元作为电气耗件使用。
[0014]根据本发明的另一种实施形式把具有可达120秒、优选可达60秒并且尤其优选可达30秒的持续时间的时间间隔作为确定的时间间隔之一来使用。这允许了在电气耗件的需求上匹配的、不同的断开间隔与各个电气耗件的配设。
[0015]根据本发明的另一种实施形式，在把电气耗件断开确定的时间间隔之后，为电气耗件在确定的时间间隔结束之后对于确定的接通时间间又提供电气功率。这以有利的方式允许电气耗件的安全运行并且避免损坏行驶舒适性的、单个电气耗件的持续性断开。
[0016]根据本发明的另一种实施形式，电气耗件的断开通过为电气耗件提供的功率的持续减小来实现。该实施形式具有的优点是，混合动力车辆的电气耗件和车载电路得以保护，因为对于设备组件而言避免了有害的电流峰值和电压峰值。
[0017]本发明还提供了用于对具有电气耗件和电气储能器的混合动力车辆的电气驱动装置进行功率管理的装置，其中该装置包括检测单元和控制单元，其中把检测单元设计为用于检测用于电气驱动装置的可调节功率需求和电气储能器的可支配电气原电池功率，其中把控制元件设计为用于比较检测的可调节功率需求和检测的可支配电气原电池功率，并且若比较得出可支配电气原电池功率比可调节功率需求较小的话则根据通过控制元件预定的准则在一个或多个确定的、分别对于各个电气耗件而言由控制单元确定的时间间隔内断开至少一个电气耗件。
[0018]其中控制单元和检测单元也能通过唯一的单元实现，例如以微控制器或其它的单芯片计算机系统为形式。
[0019]本发明的实施形式的其它特征和优点从下文结合附图得出。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1示出根据本发明的一种可能的实施形式的用于对混合动力车辆的电气驱动装置进行功率管理的方法的示意性流程图；
图2示出根据本发明的一种可能的实施形式的用于对混合动力车辆的电气驱动装置进行功率管理的装置的示意性框图；并且
图3示出根据本发明的一种可能的实施形式的用于对混合动力车辆的电气驱动装置进行功率管理的装置的驱动-和混合系-拓扑的示意性框图。【具体实施方式】
[0021]相同的和功能等同的元件、特征和组件-只要不是矛盾-在附图中分别设有同样的附图标记。此外不言而喻的是，在附图中处于一目了然性和理解性的原因不必把组件和元件相互成比例地呈现。
[0022]用于对混合动力车辆的电气驱动装置进行功率管理的方法和装置可应用在混合电动机动车、即插式混合动力系统、微混合动力系统、轻度混合动力系统或全混合动力系统上。即插式混合动力系统亦或即插式混合动力电气车辆或者也称作PHEF或者座充混合动力系统是具有混合驱动器的机动车，该混合驱动器的电气储能器能附加地经由连接在混合动力车辆上的电网从外部得到充电。
[0023]图1示出根据本发明的一种可能的实施形式的用于对混合动力车辆的电气驱动装置进行功率管理的方法的示意性流程图。
[0024]在方法的第一步骤通过检测单元21来进行对用于电气驱动装置的可调节功率需求和电气储能器的可支配电气原电池功率进行检测Si。
[0025]接着在方法的第二步骤中通过控制单元22来对检测的可调节功率需求和检测的可支配电气原电池功率进行比较S2。
[0026]在第三步骤中若比较得出可支配电气原电池功率比可调节功率需求较小，则根据通过控制元件22预定的标准对于一个或多个确定的时间间隔通过控制元件22对至少一个电气耗件断开S3。
[0027]其中单个的方法步骤能以任意的顺序实施。同样可设想的是以每个可设想的整改形式或者作为在多个终止条件下的以任意形式的递归函数对单个方法步骤进行重复。
[0028]例如对各个电气耗件的高效的连通持续时间的要求能够用作预定的标准。例如能把直流电压转换器以25%断开，而把内室空调装置在行驶期间以75%断开。
[0029]例如对于即插式混合动力系统，在没有用于对电气驱动装置进行功率提高的方法的情况下由电气驱动装置产生65kW来作为用于行驶的最大机械功率，其中7kW出现在损失功率上。但是从电气储能器中却总共要有90.6kff的电气原电池功率可供支配，因为1.6kff是车载电网功率，7kW用于电气空调并且IOkW用于电气内室加热。
[0030]通过把用于对电气驱动装置进行功率提高的方法应用在同样的即插式混合动力系统中，在产生同样的65kW的机械驱动功率的情况下7kW还出现在损失功率上。然而在应用该方法时要施加的原电池功率对于完全断开所有电气耗件的情况而言仅仅处在72kW。在该情形中把车载电路、电气空调和电气内室加热断开。其中通过断开电气耗件带来的功能上的限制由于受限的、电气耗件断开所处的时间间隔的原因而几乎不会被察觉。
[0031]图2示出根据本发明的一种可能的实施形式的用于对混合动力车辆的电气驱动装置进行功率管理的装置的示意性框图。装置10包括具有检测单元21和控制单元22的行驶管理装置20。装置10的子管理单元能够根据其控制任务构造。从而例如在图2中构造了原电池管理单元31、驱动管理单元32、E行驶管理单元33、变速管理单元34和制动管理单元35。子管理单元31-35分别与行驶管理装置20连接并且分别具有自身的传感器单元51-55和致动器单元41-45，通过其来察觉子管理单元的各个测量和控制任务。
[0032]图3示出根据本发明的一种可能的实施形式的用于对混合动力车辆的电气驱动装置进行功率管理的装置的驱动-和混合系-拓扑。
[0033]充电座101与充电逆变器102连接。充电座101具有用于锁住充电插头的器件和用于充电状态显示的发光二极管。充电逆变器102通过混合动力CAN总线107与具有充电管理器104的发动机控制器103连接。此外混合动力CAN总线107与原电池管理器105、功率电子器件106a和直流电压转换器106b连接。
[0034]发动机控制器103例如设计为现代的发动机控制机构(也是发动机控制器或引擎控制单元)并且是自升级的、承担控制、调节和监控混合动力车辆的发动机功能的计算机。
[0035]驱动CAN总线108具有与充电逆变器102、发动机控制器103、原电池管理器105、功率电子器件106a和直流电压转换器106b的连接。此外驱动CAN总线108与高电压空调装置109和驾驶者信息系统110连接。
[0036]例如把功率电子器件106a设计为通过描绘在发动机发电机系统上感应的电压的来实现由E行驶管理单元33预定的混合动力车辆行驶特性并且通过灵活选择发动机系统的定子电流来在输出轴上产生变化的转矩。
[0037]直流电压转换器106b设计为电气开关，其将在输入端上供应的直流电压转换为具有较高、较低或反转的电压水平的直流电压，以便例如把14V的车载电路或者混合动力车辆的其它低电压网与混合动力车辆的高电压网耦合。
[0038]驱动CAN总线108和混合动力CAN总线例如设计为CAN总线(控制器局域网(Controller Area Network))或者为其它的异步、串行总线系统并且或者为其它的现场总线。
【权利要求】
1.用于对具有电气耗件和电气储能器的混合动力车辆的电气驱动设备进行功率管理的方法，其中该方法包含下面的步骤: -通过检测单元(21)对用于电气驱动设备的可调节功率需求和电气储能器的可支配电气原电池功率进行检测(SI)； -通过控制单元(22)对检测的可调节功率需求和检测的可支配电气原电池功率进行比较(S2);并且 -若比较得出可支配电气原电池功率比可调节功率需求较小，则根据通过控制单元(22)预定的标准对于一个或多个确定的时间间隔通过控制单元(22)断开(S3)至少一个电气耗件。
2.按权利要求1的方法，其中用于电气驱动设备的可调节功率需求通过由驾驶者选择的行驶模式来确定。
3.按权利要求1或2的方法，其中用于电气驱动设备的可调节功率需求通过控制单元(22)借助于车辆参数或行驶参数来确定。
4.按前述权利要求之一的方法，其中通过电气功率传感器由检测单元(21)来检测电气储能器的可支配电气原电池功率。
5.按前述权利要求之一的方法，其中在对检测的可调节功率需求和检测的可支配电气原电池功率进行比较(S2)时通过控制单元(22)来求出差和并且把求出的差和用作为预定的用于通过控制单元(22)把确定的电气耗件断开(S3)的标准。
6.按前述权利要求之一的方法，其中作为电气耗件使用内室空调单元、原电池空调单元、直流电压转换器单元或内室加热单元。
7.按前述权利要求之一的方法，其中作为任一所述确定的时间间隔使用具有可达120秒、优选可达60秒并且尤其优选可达30秒的持续时间的时间间隔。
8.按前述权利要求之一的方法，其中在将电气耗件对于确定的时间间隔断开(S3)之后，给所述电气耗件在确定的时间间隔结束后对于确定的连通时间间隔再提供电功率。
9.按前述权利要求之一的方法，其中通过持续地减小提供给电气耗件的电功率来实施断开(S3)。
10.用于对具有电气耗件和电气储能器的混合动力车辆的电气驱动设备进行功率管理的装置，其中所述装置包括检测单元(21)和控制单元(22)， -其中检测单元(21)被设计用于检测用于电气驱动设备的可调节功率需求和电气储能器的可支配电气原电池功率；并且 -其中控制单元(22)被设计用于比较检测的可调节功率需求和检测的可支配电气原电池功率，并且若比较得出可支配电气原电池功率比可调节功率需求较小，则根据通过控制单元(22)预定的标准对于一个或多个确定的时间间隔断开至少一个电气耗件。
11.根据权利要求10的装置，其中作为电气耗件设置了内室空调单元、原电池空调单元、直流电压转换器单元或者内室加热单元。
【文档编号】B60L1/00GK103998312SQ201280062575
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年12月19日
【发明者】T.胡贝尔, J.法斯纳赫特, M.莱纳, C.利贝诺夫 申请人:罗伯特·博世有限公司