包括电力收集器的车辆推进系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种非有轨车辆推进系统，该系统包括燃烧发动机、连接到燃烧发动机的排气后处理系统和用于在车辆驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力的电力收集器。本公开还涉及一种用于借助电加热系统来加热车辆排气后处理系统的至少一个组件和/或车辆推进系统的燃烧发动机的方法。车辆推进系统和相应的方法可以在许多类型的公路车和越野车中实施，诸如货车、公共汽车、轿车、工程车辆等。
【背景技术】
[0002]公知的是，混合式电动车辆设置有电力收集器，电力收集器被布置为在车辆驾驶期间连接到外部供电轨道，用于从所述外部供电轨道提取电力。这种装置诸如从US5582262知悉。这种类型的车辆推进系统具有如下优点:当沿着具有供电轨道的行驶路径驾驶时能够从外部源获得相对低成本的电能，但不束缚于供电轨道的有限的可利用性。由于在车辆驾驶期间与供电轨道的滑动连接性，也降低了复杂的和昂贵的电池组的需求。
[0003]然而，带有电力收集器的现有技术车辆推进系统尚未被充分开发并且能够进一步?是I^f生會K O
【发明内容】
[0004]本公开的目的是提供包括电力收集器的非有轨车辆推进系统，该电力收集器用于从具有改进的性能的供电轨道收集电力。此目的由独立权利要求的特征实现。
[0005]本公开涉及车辆推进系统，该车辆推进系统包括:燃烧发动机、连接到燃烧发动机的排气后处理系统和用于在车辆驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力的电力收集器。
[0006]本公开的特征在于，车辆推进系统包括加热系统，该加热系统被布置为加热排气后处理系统的至少一个组件和/或燃烧发动机；并且电力收集器被布置用于当从外部供电轨道收集电力时，将电力供给加热系统。
[0007]当车辆推进系统由来自供电轨道的电能提供动力时，为了提高燃料效率，可停止车辆推进系统的燃烧发动机的操作。然而，由于燃烧发动机的停止操作，燃烧发动机和排气后处理系统冷却。当车辆推进系统在达到供电轨道的末端而随后必须再次切换到燃烧发动机推进时，排气后处理系统可呈现低于其正常工作温度的温度，使得降低性能。相似地，为了获得更具成本效益的整体推进系统的目的，可只有达到一定的道路倾斜度时选择车辆推进系统的电牵引机的最大动力输出足够作为唯一动力源，但是在爬更大的道路倾斜度期间需要来自燃烧发动机的额外的推进动力。而且这种系统在发动机起动时将因而潜在地经受排气后处理系统的组件和/或燃烧发动机的低温。
[0008]从停止的冷发动机至带有显著负荷的运行的发动机的突然切换就服役需求而言对发动机可能具有有害影响。具有冷润滑油的冷发动机未呈现和热润滑油一样的良好的润滑性能，由此缩短轴承、活塞、气缸等的寿命。如果在高负荷下操作发动机并且带有冷润滑油，可能损坏的发动机的其它组件是油栗和油过滤器，该油栗和油过滤器可能未被定尺寸为经受由冷润滑油的高粘度引起的提高的压力。
[0009]现代的基于催化的排气后处理系统常常高度依赖于具有一定的操作温度以实现足够的催化过程。例如，用于减少NOx排放物的选择性催化还原(SCR)的使用在汽车工业内是普遍的，最常见的技术是使用尿素(NH2C0NH2)作为氨(NH3)的先质，通过将NOx和氨(NH3)的混合物转换成氮气(N2)和水(H20)，用于NOx排放物的催化除去。然而，SCR催化器的NOx减少效率具有双重温度依赖性，限制在低温排气状况期间的效率。用于NOx除去的催化反应的反应速率依赖于温度，活性温度窗口一般开始于诸如150°C的催化温度，还依赖于原料气NOx排放物的NO:N02的比率。而且，在使用尿素作为用于SCR的还原剂的情况下，分解反应即尿素的热解和水解以产生气态氨和二氧化碳高度地依赖于温度。如果在SCR催化器上游的排气温度低于一定水平诸如200°C，存在不完全的尿素分解的风险，因而限制NOx除去效率。还存在通过聚合反应形成不需要的固体副产物的风险，引起SCR催化器阻塞和排气后处理系统的增加的背压。显然，从停止的发动机和冷的排气后处理系统到运行的发动机的突然切换将暂时导致高NOx排放水平，直到排气后处理系统的工作温度已经达到足够高的温度，诸如约150-200°C。
[0010]可以以如下方式有效地解决冷发动机和/或冷排气后处理系统的问题:车辆推进系统包括加热系统，该加热系统被布置为加热排气后处理系统的至少一个组件和/或燃烧发动机。车辆推进系统的电力收集器被布置用于当从外部供电轨道收集电力时将电力供给加热系统用于具有成本效益的加热。
[0011]在加热系统不由来自外部供电轨道的电能提供动力的情况下，因为排气后处理系统的工作温度会低于阈值，在一定初始时间段期间，排气减排性能可能低。可替代地，为了加热发动机和排气后处理系统的目的，在达到外部供电轨道的末端之前，燃烧发动机必须在燃烧模式下操作一定的时间段，由此导致降低的燃料经济性能。因此，提供由来自外部供电轨道的电能提供动力的电加热系统引起车辆推进系统的改进的性能。
[0012]本公开还涉及用于借助加热系统加热车辆排气后处理系统的至少一个组件和/或车辆推进系统的燃烧发动机的方法，其中，车辆推进系统包括电力收集器，该电力收集器用于在车辆驾驶期间从外部供电轨道间歇地收集电力。方法包括当从外部供电轨道收集电力时将来自电力收集器的电力供给加热系统的步骤，由此使改进的性能成为可能。
[0013]进一步的优点由实施从属权利要求的一个或数个特征来实现。
[0014]车辆推进系统可包括用于推进混合动力电动车辆的电牵引机，并且燃烧发动机的操作可被配置用于在车辆驾驶期间当从外部供电轨道收集电力时，在该时间的至少一部分期间停止。通过在从供电轨道收集电能期间主要使用电牵引机作为推进装置并且保持燃烧发动机在停止、静止模式，可实现显著的燃料节约和减排。
[0015]车辆推进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相对于供电轨道可用性的车辆位置。车辆相对位置确定装置可主要地布置为将当前的地理的车辆推进系统位置与关于地理的供电轨道装置的存储的数据比较，并且根据其确定相对于当前选择的行驶路径的供电轨道可用性的当前和未来的车辆位置。可能地，车辆相对位置确定装置还可或可替代地包括一些类型的专用短距离通信装置，该通信装置位于车辆推进系统上并且至少部分地沿着供电轨道，用于在不了解当前地理位置的情况下局部地实时确定外部供电轨道在当前车辆位置处是否可用。
[0016]电力收集器可被布置为在与供电轨道的电导体滑动接触的同时或通过在电力收集器和供电轨道之间的电感非接触耦合来收集电力。滑动接触可由使供电轨道定位成嵌入地面中、或在地面上方但是邻接地面、或在用于驾驶的道路或行驶路径上方的提高的位置来实现。电感耦合可由将电导体设置在地面中或地面上、或在车辆的任何一侧来实现。滑动接触一般地呈现比电感耦合更高的电力传输效率因子，但是也呈现对电力收集器性能更高的需求、更高的磨损和更高的维护要求。
[0017]加热系统可被布置为借助至少一个电加热器来加热排气后处理系统的至少一个组件和/或燃烧发动机，该电加热器包括至少一个电阻部件，该电阻部件被布置为将电能转换成热。使用电阻部件的电加热器是具有成本效益并且是用于加热的可靠的解决方案。电阻部件一般地也相对小，使紧凑的安装成为可能。
[0018]电阻部件可被固定到排气后处理系统的至少一个组件和/或燃烧发动机，并且被布置为直接将热传导至排气后处理系统的至少一个组件和/或燃烧发动机。这样的设计解决方案使具有当前排气后处理系统布置的少量修改的紧凑的安装成为可能。排气后处理系统的服役和维修也未被负面影响到显著的程度。电阻部件可包括金属丝或金属带或陶瓷材料。线、带或陶瓷材料可被附接到组件的外表面以进行加热，或被嵌入在组件内。陶瓷材料可像这样形成该组件的组件以进行加热，或可被层压到该组件的材料部分。
[0019]至少一个电阻部件可被布置为加热流体传热介质诸如空气，并且流体传热介质可被布置为加热排气后处理系统的至少一个组件和/或燃烧发动机。电阻部件因此可从组件间隔开，并且热载体诸如空气，将热从电加热器携带到发动机和/或排气后处理系统的组件。这实际上可以以许多方式解决。例如，排气后处理系统的