用于非有轨车辆的能量管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于混合电动非有轨车辆或电动非有轨车辆的能量管理系统，该车辆包括电力收集器，用于在车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力，其中该能量管理系统被布置为当从外部供电轨道收集电力时将电力从电力收集器分配给车辆的至少一个电辅助负载。本公开还涉及用于控制混合电动车辆或电动车辆的至少一个辅助负载的操作特性的方法，该车辆包括电力收集器，用于在车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力。车辆推进系统以及对应的方法可以在多种类型的道路车辆和越野车辆中实施，诸如卡车、公交车、轿车、施工车辆等等。
【背景技术】
[0002]具有燃烧发动机和电牵引机的混合电动车辆具有有限的驱动范围，并且例如由FR2809998知道，向混合电动车辆提供电力收集器，用于从外部供电轨道收集电力，从而使得车辆能够在纯电动模式下驾驶。这种方案因此提高了推进灵活性，提高了驱动范围，并减少了排放。但是，用于这种类型车辆的已知能量管理系统仍未完全发展，并且可以进一步改进性能和节约成本。
【发明内容】
[0003]本公开目的是提供一种用于混合电动非有轨车辆或电动非有轨车辆的改良能量管理系统，该车辆包括电力收集器，该电力收集器用于在车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力。该目的通过独立权利要求的技术特征来实现。
[0004]本公开涉及一种用于混合电动车辆或电动车辆的能量管理系统，该车辆包括电力收集器，所述电力收集器用于在车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力，能量管理系统被布置为当从外部供电轨道收集电力时将电力从电力收集器分配给车辆的至少一个电辅助负载。
[0005]本公开特征在于:所述能量管理系统包括控制单元，所述控制单元被配置为取决于所述车辆是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作，控制所述至少一个辅助负载的操作特性。
[0006]本公开还涉及一种用于控制混合电动车辆或电动车辆的至少一个辅助负载的操作特性的方法，所述车辆包括电力收集器，所述电力收集器用于在所述车辆的驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力，其中，当从所述外部供电轨道收集电力时可将电力从所述电力收集器分配给所述车辆的至少一个电辅助负载，所述方法包括步骤:
[0007]确定所述车辆是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作；以及
[0008]取决于所述车辆是在电力收集模式还是在非电力收集模式下操作，控制所述至少一个辅助负载的操作特性。
[0009]为了满足车辆能够按照令人满意的方式执行推进以及运行辅助设备的需要，滑动驱动期间的能量管理是关于按照最有效的方式来使用可用能量。取决于车辆状况以及车辆怎样装备，可以有不同的能量处理策略。本发明是关于怎样按照更有效的方式来利用可用的电网能量，这意味着从长远来看可以节约燃料和/或电池能量/使用。
[0010]本公开的核心是取决于车辆是否从外部电网收集电力，控制车辆辅助负载的操作特性。控制策略背后的思想是，与从车载燃烧发动机或车载电存储系统(诸如，电池或超级电容器)获取能量相比，从供电轨道供应的能量可视为具有更低的每能量单位成本。更低的成本部分是由于传统汽油或柴油燃烧发动机的低效率，汽油或柴油燃烧发动机仅将燃料能量含量的约15% -20%有效用于推进和供电辅助设备。但是由于电马达的高效率，电驱动车辆通常具有大约80%的车载效率。此外，通过使用来自供电轨道而不是车载电池的电能，消除了否则当使用车载电池时固有出现的任何充放电能量损耗。
[0011]如果可用，那么使用来自供电轨道的电力对电推进系统和电辅助负载的传统供电带来第一能量节约效果。本公开目的是取决于车辆在电力收集模式还是非电力收集模式下操作，通过对辅助设备的能量使用的特别控制，进一步提高第一能量节约效果。特别控制实现提高的能量效率。例如，基于来自供电轨道的能量具有更低成本的事实，创造性的控制策略可涉及当系统连接到外部供电轨道时，与在对应环境中并且没有从电网收集电力的情况下驾驶期间的正常使用水平相比，相对更多地使用辅助负载。如果辅助负载与某些种类的能量存储能力相关联，那么这种策略会导致整体下降的能耗。例如，如果辅助负载是驱动用于填充车辆空气罐的空气压缩机单元的电马达，那么在电力收集模式中可以过度使用来自供电轨道的更便宜的能量，以暂时将相对低成本的能量存储在车辆上用于后面的使用。此夕卜，重要的是能量存储系统在充电、存储和放电阶段不呈现显著的能量损耗，因为这种方面随后会消耗本公开的成本节约效果。例如，在冷藏卡车的存储室中暂时降低温度一般会导致增加的能量损耗，因为通过存储室墙壁的热损耗增加。因此更优选地，在不显著增加功率消耗总量的情况下，存储然后使用来自供电轨道的附加能量。
[0012]通过实施从属权利要求的一个或几个技术特征，实现其他优点。
[0013]控制单元可以被配置为当在电力收集模式下操作车辆时，与当在非电力收集模式下在对应环境中操作车辆时至少一个辅助负载的总功率消耗水平相比，增加至少一个辅助负载的总功率消耗水平。这种控制策略带来上述期望的提高的能量效率。
[0014]能量管理系统可以被布置为当从外部供电轨道收集电力时，将与车辆的至少一个电辅助负载相关联的能量存储设备充电到预定最大水平。使用来自外部供电轨道的相对低成本能量将能量存储设备充电实现低成本能量在车辆上的存储，用于后面的使用，从而降低车载燃烧发动机所需的能量水平，使得提高整体燃料效率。
[0015]通过向空气存储罐填充压缩空气，向液压蓄能器填充加压的液压流体，降低货物冷藏室的温度，或者取决于环境，通过升高或降低驾驶室的温度，可将能量存储设备充电。
[0016]能量管理系统可包括车辆相对位置确定装置，该车辆相对位置确定装置被布置为确定与供电轨道可用性有关的车辆位置。车辆相对位置确定装置可以相对简单，并且能够只检测在车辆的当前位置供电轨道的可用性。更复杂的车辆相对位置确定装置还可以具有计算直到到达供电轨道分段的起点的剩余距离和/或时间，和/或计算直到到达供电轨道分段的终点的剩余距离和/或时间。通过与供电轨道可用性有关的车辆位置的知识，可以实现对车辆电辅助负载的更智能控制。
[0017]车辆相对位置确定装置可包括结合地理供电轨道设施信息的全球定位系统(GPS)、用于与供电轨道设施通信的专用短距通信系统(DSRC)、或者用于在当前车辆位置确定供电轨道的可用性的射频识别(RFID)技术或类似的发射器/响应器技术。
[0018]控制单元可以被配置为基于所确定的与供电轨道可用性的起点有关的车辆位置，估计直到电力收集器要开始收集电力的时间段。因此可以实现对车辆的电辅助负载的更智能控制。
[0019]例如，控制单元可以被配置为还取决于所估计的直到电力收集器要开始从外部供电轨道收集电力的时间段是否在预定时间窗口内，控制至少一个辅助负载的操作特性。具体而言，控制单元可以被配置为当所估计的直到电力收集器要开始从外部供电轨道收集电力的时间段在预定时间窗口内时，与当在所述预定时间窗口之外在对应环境中操作车辆时至少一个辅助负载的总功率消耗水平相比，降低至少一个辅助负载的总功率消耗水平。因此可以用来自供电轨道的相对低成本的能量代替来自燃烧发动机的相对昂贵的能量。
[0020]此外，控制单元可以被配置为基于所确定的与供电轨道可用性的终点有关的车辆位置，估计直到电力收集器要从外部供电轨道断开连接的时间段。因此可以实现对车辆的电辅助负载的更智能控制。例如，控制单元可以被布置为当在车辆的驾驶期间从外部供电轨道收集电力时，用直到电力收集器要从外部供电轨道断开连接为止的估计时间段以及所关联的能量存储设备的能荷水平，来协调至少一个电辅助负载的操作，以使得所关联的能量存储设备能够在从外部供电轨道断开连接时达到预定最大水平。因此实现最大的能量节约效果。
[0021]控制单元可以被布置为优先将电能从电力收集器供应给车辆的电牵引机，以及限制将电能从电力收集器供应给至少一个电辅助负载，以防止超出电力收集器的最大允许电力传输水平或者供电轨道的最大允许电负载水平。因为推进一般对应于车辆的最大负载，所以车辆的推进功能得以优先，并且用来自供电轨道的低成本能量代替最大负载一般导致最大的成本节约。
[0022]电辅助负载可由电加热设备形成，用于加热电存储系统、驾驶室、车辆座位、车窗、车辆方向盘、或者车辆侧镜。电加热设备也可视为能量存储设备，但是具有相对高的能量损耗比。
[0023]电辅助负载可由驱动空气压缩机单元/栗的电机、驱动车辆空调系统的压缩机单元的电机、位于车辆或者连接到车辆的拖车上的用于操作至少一个电负载的车辆电力输出设备、或者驱动车辆的水冷却系统或空气冷却系统的电机的任何一个形成。
[0024]电辅助负载可由驱动液压系统的液压栗的电机形成。液压系统可包括用于推进车辆的液压马达、用于操作车辆的器械的液压缸、用于操纵铰接车辆的液压缸、或者用于暂时存储液压能量的液压蓄能器。
[0025]电力收集器可以被布置为当与供电轨道的电导体处于滑动接触时收集电力，或者通过电力收集器与供电轨道之间的感应耦合收集电力。
[0026]除了上述之外，本公