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车辆系统和方法

阅读:55发布:2020-12-31

专利汇可以提供车辆系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种车辆系统,该车辆系统包括:混合动 力 传送系(E、EMG、B),用于驱动该车辆系统并且被设置用于生成 电能 ;和至少一个通电可工作的 致冷 器单元(R),被设置用于冷却该车辆系统的至少一个储藏厢,其中,该致冷器单元(R)由该混合动力传送系生成的电能来提供动力。,下面是车辆系统和方法专利的具体信息内容。

1、一种车辆系统,该车辆系统包括:
-混合动传送系(E、EMG、B),用于驱动所述车辆系统并且被设 置用于生成电能;和
-至少一个通电可工作的致冷器单元(R),其被设置用于冷却所述系 统的至少一个储藏厢;
其中,所述致冷器单元(R)由所述混合动力传送系生成的电能来提 供动力。
2、根据权利要求1所述的系统,其中,所述储藏厢不同于所述车辆 系统的驾驶室,其中,所述通电可工作的致冷器单元(R)被优选地设置 成,将所述储藏厢冷却至10℃以下的温度
3、根据权利要求1或2所述的系统,该系统包括控制器(1),该控 制器被设置用于控制混合动力车辆系统的电力生成和/或消耗部件,其中, 所述控制器优选为模化控制器,并且被优选地设置成,使得不同的控 制模块可以同时表示执行它们相应功能的需求。
4、根据权利要求3所述的系统,其中,所述控制器(101)是包括 多个控制模块(11、12、13)的模块化控制器,所述多个控制模块被设 置用于控制所述部件(C)来执行多个相应的电力生成和消耗功能,其中, 每一个控制模块(11、12、13)都与一个或更多个相应输入变量相关联。
5、根据权利要求4所述的系统,其中,所述控制器包括用于控制充 电功能的模块(11)。
6、根据权利要求4或5所述的系统,其中,所述控制器包括用于控 制助推功能的控制模块(12)。
7、根据权利要求4-6中任一项所述的系统,其中,所述控制器包括 用于控制电力再生的控制模块(13)。
8、根据权利要求4-7中任一项所述的系统,其中,所述控制器包括 电驱动控制模块。
9、根据权利要求4-8中任一项所述的系统,其中,所述控制器(1) 被设置成向每个所述控制模块(11、12、13)分配能量预算或者将能量 预算与每个所述控制模块(11、12、13)关联起来,并且在某一功能用 尽其能量预算的至少一部分的情况下,更改可用于该功能的能量值。
10、根据权利要求4-9中任一项所述的系统,其中,所述控制器被 设置成,使得所述控制模块(11、12、13)与相互不同的优先级关联起 来,其中,每个所述控制模块(11、12、13)都被设置成,根据所述一 个或更多个相应输入变量来请求执行相应功能,其中,在一个以上模块 (11、12、13)请求执行其功能的情况下,所述控制器(1)被设置成, 允许请求执行它们的功能的那些控制模块中的具有最高优先级的控制模 块(11、12、13)来执行其功能,其中,所述控制器(1)还被设置成对 所述至少一个致冷器单元(R)的运行进行调度。
11、根据权利要求3-10中任一项所述的系统,其中,所述控制器(1) 被设置成,将至少一个致冷器优先级与每一个致冷器单元(R)关联起来, 从而致冷器优先级决定了在运行期间是否允许所述致冷器单元(R)活动, 或者允许活动到什么程度。
12、根据权利要求11所述的系统,其中,所述控制器(1)被设置 成,将规则致冷优先级指配给与规则致冷条件有关的第一致冷功能,并 将混合动力传送系优先级指配给混合动力传送系互斥调度器(102),所 述规则致冷优先级低于所述混合动力传送系优先级。
13、根据权利要求12所述的系统,其中,所述控制器(1)被设置 成,将紧急致冷优先级指配给与紧急致冷条件有关的第二致冷功能,所 述紧急致冷优先级高于所述混合动力传送系优先级。
14、根据权利要求3-13中任一项所述的系统,其中,所述控制器包 括用于调度多个电能相关功能的调度器(102)。
15、根据权利要求14所述的系统,其中,所述调度器是互斥调度器。
16、根据权利要求14或15所述的系统,其中,所述多个电能相关 功能中的一个具有并行调度器(114′),该并行调度器被设置用于调度规 则致冷功能(114a)和动力传送系相关功能(114b),例如电驱动功能。
17、根据权利要求3-16中任一项所述的系统,其中,所述混合动力 传送系具有比所有车辆部件的最大电力消耗能力的总和要低的最大电力 递送能力,所述车辆部件要由所述动力传送系生成的电能来提供动力, 其中,所述控制器(1;101)被设置成,按照使最大可用电力量从不超 出实际给予或分配的电能的量的方式来向各种车辆部件给予/分配电力。
18、根据前述权利要求中任一项所述的系统,该系统包括至少一个 逆变器(INV),所述至少一个逆变器被设置成将直流电变换成交流电, 以驱动所述致冷器单元(R)的至少一个电动机
19、根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述致冷器单 元被设置成,在其运行期间消耗至少10kW的动力传送系生成能量,并 且被优选地设置成,将所述储藏厢冷却至10℃以下的温度。
20、根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述储藏厢是 运输拖车的拖车厢。
21、根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述致冷器单 元(R)包括用于压缩致冷流体的以电作为动力的压缩机(CO),其中, 在运行期间,所述压缩机(CO)从以下一个或更多个来源接收电能:
-所述动力传送系的至少一个电池(B);
-所述动力传送系的至少一个电动机/发电机(EMG);
-所述动力传送系的至少一个电再生器。
22、一种车辆系统,例如根据前述权利要求中任一项所述的系统, 该车辆系统包括:
-动力传送系(E、EMG、B),用于驱动所述车辆系统,并且被设置 用于生成电能;和
-至少一个通电可工作的致冷器单元(R),被设置用于冷却所述系统 的至少一个储藏厢;
其中,所述致冷器单元(R)可以由所述动力传送系产生的电能来提 供动力,其特征在于,所述系统被设置成,估计或确定运行期间在所述 动力传送系中需要平均以上电力消耗的未来驱动状况,其中,所述系统 被设置成,在遇到那些驱动状况之前激活所述致冷器单元,以向所述储 藏厢提供额外的冷却。
23、根据权利要求22所述的系统,其中,所述控制系统(101)被 设置成,利用全球定位系统(GPS)数据来预测所述未来驱动状况。
24、一种用于在混合动力车辆系统中分配电力的方法,该方法包括 利用根据前述权利要求中任一项所述的系统的步骤,其中,具体来说, 所述致冷器单元只能以电作为动力。
25、根据权利要求24所述的方法,该方法包括以下步骤:基于指配 给那些功能的优先级来调度车辆功能,以将混合动力驱动系生成的可用 电力的至少一部分分配给至少一个通电可工作的致冷器单元(R)来冷却 至少一个储藏厢。
26、根据权利要求24或25所述的方法,其中,所述储藏厢被致冷 至10℃以下的温度。
27、一种数字机器可读指令,具体来说是软件代码,该数字机器可 读指令被设置成,在被机器运行时使该机器执行根据权利要求24-26中任 一项所述的方法,具体来说,提供根据权利要求3-17中任一项所述的系 统的控制器。
28、根据权利要求27所述的数字机器可读指令,其中,所述数字机 器可读指令中嵌入有至少一个致冷单元控制模块(162、165;114a)。

说明书全文

技术领域

发明提供了一种新颖的车辆系统。

背景技术

已知将用于运输用拖车的致冷系统安装在该拖车本身上,该致冷系 统通常包括蒸汽-压缩系统。这些系统通常由独立3相电源来驱动,或者 由发动机驱动的压缩机来驱动,具体地说,由下列三种方法(1-3)中的 一种来驱动:
1)应用连接至现有卡车传送系(powertrain)的分离3相发电 机,例如,发动机驱动皮带轮;到电力网的外部连接能够用于夜间冷却; 发电机具有相当于10-15kW冷却功率的大约15-20kVA的功率;
2)应用直接由内燃机驱动的压缩机,可以带有用于夜间冷却的额外 电连接;以及
3)应用自励发电机组,包括发动机和3相发电机。
这些系统相对较重(致冷单元300kg,发电机65kg)、昂贵(例如, 5000欧元)、庞大以及缺乏用于最优化总卡车效率的控制(例如:用于生 成致冷器动力的分离柴油机单元消耗大约3l/h)。而且,这些已知系统可 以排放相对较多的温室效应气体和其它污染物。
此外,DE 202 07 534 U1公开了一种具有带致冷系统的储藏厢 (storage compartment)的车辆。该致冷系统可以由电动机驱动,该电动 机通过连接至液压达的发电机来提供电力,该液压马达经由液压回路 连接至液压,其中,该液压泵可以由内燃机来驱动。在这种情况下, 该车辆还具有柴油发动机,以驱动该致冷系统。
DE41 23 843 A1公开了一种具有冷冻容器的车辆,其中,该容器的 冷却单元由电动机或者连接至卡车发动机的静液压传动装置来驱动。
CA 2 457 216 A1公开了一种具有牵引车单元和拖车单元的牵引式拖 车,其中,所述牵引车单元包括内燃机。该拖车具有被设置成驱动该拖 车的车轴上的多个轮子中的至少一些的电驱动装置。这种结构为需要额 外动力的情况提供了额外动力,并且在电驱动马达直接安装在轮子上的 情况下,可以提供更好的制动。根据CA′216,使用电池来提供电力。
此外,US2004/168449A1和US 6073456涉及车辆乘客厢的空气调节。

发明内容

本发明旨在缓解至少一些上述问题。具体来说,本发明旨在提供一 种能够可靠地向至少一个储藏厢提供冷却的、成本合算且高效节能的车 辆系统。
根据本发明的一个实施方式,该目的通过一种车辆系统来实现,其 特征在于,该系统包括:
-混合动力传送系,用于驱动该车辆系统并且被设置用于生成电能; 和
-至少一个通电可工作的致冷器单元,被设置用于冷却该车辆系统的 至少一个储藏厢;
其中,该致冷器单元由该混合动力传送系生成的电能来提供动力。
具体来说,该致冷器单元仅可由电能来提供动力。
这样,提供了一种相对廉价、紧凑且经济的、包括致冷器功能的车 辆系统,其中,可以避免应用分离的、相对较重且庞大的发电机。
而且,一个实施方式提供了一种利用根据本发明的系统,在混合动 力(hybrid)车辆系统中分配电力的方法。例如,该方法可以包括以下步 骤:基于指配给车辆功能的优先级来调度(schedule)这些功能,以将混 合动力驱动系生成的可用电力的至少一部分分配给至少一个通电可工作 的致冷器单元,以冷却至少一个储藏厢。
此外,一个实施方式提供了一组数字机器可读指令,具体来说是软 件代码,该数字机器可读指令被设置成,在被机器执行时使该机器执行 根据本发明的方法。而且,例如,根据本发明的一个实施方式,可以提 供一种承载这些数字机器可读指令的数据载体。优选的是,该机器可读 指令中嵌入有至少一个致冷单元控制模。例如,该机器可读指令可以 在适当的控制器中执行。在优选实施方式中,该控制器为硬件控制器, 或者为ECU(电子控制器单元)。
在另一实施方式中,对致冷器功能的控制可以被嵌入控制器中/由控 制器来执行,该控制器被设置用于控制混合动力车辆的电力生成和/或消 耗部件。
优选的是,该控制器包括多个控制模块,这些控制模块被设置用于 控制所述部件以执行多个相应的电力生成和消耗功能,例如:
-充电功能,用于通过利用车辆的发动机驱动混合动力车辆的发电机 来生成电能;
-助推(Boost)功能,用于利用电动机来增加扭矩
-再生制动功能,其在不需要利用发动机的情况下通过驱动发电机来 恢复车辆动能;以及
-电驱动(eDrive)功能,其中,电动机使用电能来提供扭矩,具体 来说,不需要来自发动机的支持;
其中,每一个控制模块都与一个或更多个相应输入变量相关联,
例如,该控制器可以被设置成,使得这些控制模块与彼此不同的优 先级相关联,其中,每一个控制模块都被设置成,表明根据所述一个或 更多个相应输入变量来执行相应功能的需求,
其中,在一个以上模块表明执行其功能的需求的情况下,该控制器 被设置成,允许表明执行它们的功能的需求的那些控制模块中具有最高 优先级的控制模块来执行其功能。
优选的是,该控制器被设置成,使得不同控制模块可以彼此独立地 同时表明执行它们的相应功能的需求。
而且,根据一个有利方面,本发明提供了一种车辆系统,该车辆系 统包括:动力传送系,用于驱动该车辆系统并且被设置用于生成电能; 和至少一个通电可工作的致冷器单元,被设置用于冷却该车辆系统的至 少一个储藏厢,其中,该致冷器单元由该动力传送系生成的电能来提供 动力,其中,该车辆系统被设置成,估计或确定运行期间在该动力传送 系中需要平均以上(above-average)电力消耗的未来驱动状况(future driving condition),其中,该车辆系统被设置成,在遭遇那些驱动状况之 前激活该致冷器单元,以便向该储藏厢提供额外的冷却。例如,根据另 一个实施方式,该控制系统可以被设置成,利用全球定位系统(GPS)数 据来预测所述未来驱动状况。
此外,从属权利要求中描述了更有利的实施方式。
附图说明
下面将参照附图,通过示范实施方式来进一步阐述本发明,图中:
图1示意性地描绘了混合动力车辆的一部分;
图2示意性地描绘了控制系统的实施方式;
图3是控制方法的实施方式的流程图
图4是燃料消耗随着电驱动极限而变化的曲线图;
图5与图1类似,示出了包括致冷单元的混合动力车辆系统;
图6与图3类似,示出了包括对致冷单元进行控制的控制方法的流 程图;
图7和图6类似,示出了另选控制方法;
图8示意性地示出了另选车辆系统的一部分。

具体实施方式

在本申请中,相同或对应的特征用相同或对应的标号来标示。
图1示意性地描绘了混合动力车辆的一部分。混合动力车辆的构造 同样是技术人员已知的,因此仅作一般说明。这种车辆包括混合动力传 送系(动力驱动系),该混合动力传送系包括发动机E和电动机EMG, 它们可以连接至车轮,以彼此独立地或同时向车轮提供扭矩。箭头X表 示扭矩能量的流动。而且,设置了电池(蓄电池)B来提供电能。向电 池充电可以按多种方式来实现。例如,该动力传送系可以处于充电状态, 在该状态下,电动机EMG充当发电机并且由发动机来驱动,以对蓄电池 /电池B进行充电(在图1中用箭头Y1表示了所得到的能量路径)。例如, 电动机EMG(或动力传送系)可以设置有逆变器,以将直流电变换成交 流电,或者将交流电变换成直流电。此外,这种车辆可以被设置成提供 一种或更多种再生状态,以生成用于向电池B充电的电力。通常来说, 这种再生状态可以在车辆制动或车辆减速过程中(例如,电动机/发电机 EMG由车轮来驱动的情况)获得(在图1中用箭头Y2表示了所得到的 能量路径)。一台混合动力车辆可以包括几个能量再生系统,例如,利用 电动机EMG来生成电力的再生器、电磁或液压减速器,和/或以液压方 式或气动方式驱动的常规摩擦制动器。此外,混合动力传送系可以为串 联混合动力型、并联混合动力型或其组合。优选的是,该动力传送系包 括还充当发电机的单个电动机EMG,就像图1的实施方式中那样。另选 的是,动力传送系中可以包括电动机和分离的发电机。而且,发动机E 可以是例如燃烧汽油、柴油、氢气和/或其它燃料的内燃机,或者其它类 型的发动机。技术人员应当清楚,混合动力车辆通常包括多种其它部件, 例如,变速箱(transmission)、使发动机E和电动机EMG啮合/分开的一 个或更多个离合器、转换器,以及传感器S,传感器S用于确定多种部件 的状态,例如,确定电池的电池充电状态(SOC)、确定动力传送系所提 供或请求的电能量、确定操作者(驾驶员)需求,以及提供有关其它参 数的信息,例如,与车辆驾驶室温度和/或排气催化剂系统有关的热变量。
在一个实施方式中,混合动力车辆可以处于与电力的生成和消耗(使 用)有关的多种混合动力状态,例如:
-充电状态,在该状态下,电能是通过利用发动机驱动发电机EMG 来生成的;
-助推状态,用于利用电动机EMG来增加发动机E的扭矩;
-再生状态,用于在不需要利用发动机E的情况下通过驱动发电机(例 如,电动机EMG)来生成电能;
-电驱动状态,在该状态下,扭矩完全是由电动机E而非发动机E来 生成的。
还可以有其它混合动力状态,例如,待机状态,在该状态下,动力 传送系正在待机(例如,当车辆静止不动时)。
图2示意性地描绘了包括控制器1的控制系统的非限制性实施方式, 其被设置用于控制混合动力车辆的各种耗电和/或发电部件C(即,蓄电 池相关部件)。根据上述内容,这些部件可以包括:一个或更多个电动机 EMG、一个或更多个发电机组(例如包括用于驱动发电机EMG的发动 机M在内)、一个或更多个能量再生器(参见上述内容)、用于对至少一 个电池B充电的一个或更多个电池充电器,和/或其它部件。
控制器1至少被设置成,基于与电力的可用性和特定部件C所需电 力量有关的特定控制器输入变量,来处理电力控制(即,分配可用电力 或电能)。
在本实施方式中,控制器1可连接至和/或包括接口结构(还称为“硬 件接口层”)20,以在控制器1与相应远程车辆部件C之间提供通信。例 如,通信可以是单方的(REQ)或握手的(REQ/ACK),或者是不同的 格式。本实施方式中提供了第一通信系统105,其例如经由有线和/或无 线通信装置、车辆数据通信网络或者按照技术人员应当清楚的其它方式, 以可通信的方式使部件C和该接口结构互连。本实施方式中还提供了一 种通信路径104,其以可通信的方式使接口结构20和控制器1互连,以 允许其间进行数据通信。另选的是,接口20可以是控制器1的一体部分, 或者可以提供多个适当的数据接口,以允许控制器1与远程车辆部件C 之间进行通信。
控制器1与车辆部件C之间的通信可以包括:从控制器1向相应车 辆部件发送控制信息,以控制(例如激活、停止和/或改变)那些部件C 的操作。另外,这种通信还可以包括向控制器1发送车辆电能状态信息。 所提到的状态信息可以包括多种电能相关变量,例如以下变量:电池充 电状态、车辆驱动电能、制动器再生器电能、减速器再生器电能,和/或 其它电能相关变量。如技术人员应当清楚的,这些变量可以取决于驾驶 员相关动作、驱动状况、驱动本身。例如,车辆电能状态信息可以由相 应车辆部件C、传感器S、被设置用于请求动力传送系提供特定量的驱动 电能以获得或维持特定车速的车速控制器(未示出),和/或其它车辆部件 或系统来生成。
例如,接口结构20被设置用于(例如,从相应车辆部件)接收电能 状态信息并且将接收到的电能信息发送给控制器1,具体来说,该电能状 态信息是可以由控制器1读取的格式。例如,接口结构20被优选地设置 成,将电能状态信息翻译成要由控制器1接收的特定输入变量。
在一个实施方式中,所提到的电能状态信息可以包括多种类型的信 息。例如,在本实施方式中,车辆可以被设置成生成与部件C的状态有 关的车辆电能状态信息(该状态具体包括与部件C有关的电力相关信 息)。例如,这些部件C中的一个或更多个可以被设置成,例如根据车辆 的状态和运行来生成电力相关状态信息,例如,包括运行期间相应部件C 所需要或请求的电力量的信息。
此外,如上所述,可以提供一个或更多个传感器S,以确定各个部 件的电能状态,例如,确定电池B的电池充电状态(SOC)。例如,这些 传感器S中的一个或更多个可以是相应车辆部件C的一部分,或者是专 用车辆控制系统(例如,车速控制器)的一部分。例如,传感器S可以 是局部或本地部件控制器,其中,该本地控制器可以处理传感器信号, 并将处理过的传感器信号或传感器信号相关信息发送给混合动力控制器 1。每一个传感器S都还可以被设置成,生成与该传感器S所测量或估定 的参数有关的电能相关状态信息。
例如,电池充电状态传感器S可以提供与电池充电状态有关的信息, 并且在传感器S检测到或确定出电池充电状态已经达到相对较低电平或 者预期在较短时间内达到这种较低电平的情况下,可以优选地生成包括 向电池B充电的请求的信息。
在另一实施方式中,例如,可以存在两个电平:第一电平(例如, 在本地电池控制器中),其中,充电控制功能可用,该功能确定是否想要 充电,并且可以生成例如“马上充电(load),否则电池可能被破坏”的 警告信息。第二电平可以是安全功能,该功能可以是硬件接口层20的一 部分。
此外,在电池充电状态传感器S检测到或确定出电池充电状态已经 达到相对较高的充电电平的情况下,该传感器S可以提供不必向该电池 充电的信息。此外,车速传感器可以,例如,作为车辆控制单元的一部 分而得到,以提供与实际车速有关的信息。
控制器1可以按多种方式来设置。优选的是,控制器1设置有机器 可读指令,具体来说是一组数字代码或控制算法,其被设置成在被控制 器1执行时使该控制器执行下面将要描述的方法。技术人员应当清楚, 控制器1可以包括适当的硬件,例如:用于执行这些指令的一个或更多 个处理器PR;可以由这一个或更多个处理器PR来访问的数据存储器 DM,其例如用于保存这些指令和/或指令相关变量的至少一部分。
在一个优选实施方式中,控制器1包括多个基本上自主运行的控制 模块11、12、13,它们被设置用于控制部件C以执行多个相应电力生成 和消耗/使用(虚拟)功能,例如:
-充电功能,用于通过利用混合动力车辆的发动机驱动该车辆的发电 机来生成电能;
-助推功能,用于利用电动机来增加扭矩;
再生功能,用于在不需要利用发动机的情况下通过驱动发电机来生 成电能;以及
-电驱动功能,其中,电动机使用电能来提供扭矩,而不需要来自发 动机的支持。
在一个优选实施方式中,部件C可以经由接口层20间接地由模块 11、12、13来控制,其中,控制模块11、12、13可以控制接口层20(或 与相应功能相关联的相应接口层部分),并且这些相应接口层部分可以基 于控制模块11、12、13接收到的指令来控制部件C。因而,接口层20 可以在控制模块11、12、13的管理下控制部件C。
在本实施方式中,这些控制模块11、12、13集成在控制器1中或实 现为控制器1,即集成在上述机器可读指令中或实现为上述机器可读指 令。图3示出了控制器所执行的方法的实施方式的流程图,该流程图示 出了控制模块11、12、13。
作为非限制性例子,本实施方式包括:用于控制充电功能的第一控 制模块11、用于控制助推功能的第二控制模块12,以及用于控制电力再 生的第三控制模块13。可以通过简单的方式向控制器1添加其它控制模 块,例如,与电驱动功能有关的电驱动控制模块(未示出)。
每一个控制模块11、12、13都优选地与一个或更多个相应输入变量 (如上所述,控制器1经由接口结构可以接收到的输入变量)相关联。 例如,第一控制模块11可以与电池充电状态变量相关联,第二控制模块 12可以与驱动电能变量相关联,而第三控制模块13可以与一个或更多个 再生器电能变量相关联。而且,控制模块11、12、13与彼此不同的优先 级相关联。例如,可以将这些优先级和提到的变量存储在存储器DM中, 由控制器1的处理部分PR来访问(读取和/或写入)。控制模块11、12、 13中的每一个都被优选地设置成,根据一个或更多个相应输入变量来请 求执行相应功能(即,根据输入变量来提供用于表明对该功能有需求的 信息)。
例如,在一个实施方式中,控制模块11、12、13可以被设置成,根 据一个或更多个相应输入变量来自动请求执行相应功能。在一另选且优 选实施方式中,例如,可以周期性地向控制模块11、12、13询问(例如, 通过控制器的调度器2)是否要执行相应功能,其中,作为结果,控制模 块11、12、13可以检查其输入参数并且可以根据那些参数,经由适当的 指示来确认或拒绝(采用答复的形式)执行该功能。
对于仅控制模块11、12、13中的一个请求执行其功能的情况来说, 控制器1可以允许该控制模块执行其功能。然而,在另一实施方式中, 这可能取决于能量预算的使用,如下所述(例如,可选地,控制器1可 以检查控制模块是否用尽了相应的能量预算,并且在已经用尽相应的能 量预算的情况下,可以拒绝该模块执行该功能)。
控制器1被设置成,使得在一个以上模块11、12、13请求执行其功 能的情况下,控制器1被设置成允许请求执行它们的功能的那些控制模 块中的具有最高优先级的控制模块11、12、13来执行其功能。例如,控 制器1可以被设置成,使得不同控制模块11、12、13可以彼此独立地、 同时请求执行它们的相应功能,其中,控制器1被设置成,某一时刻仅 允许控制模块11、12、13中的一个执行其功能(可选地,基于该控制模 块的能量预算的使用)。技术人员所应当清楚,措辞“同时”要广泛地解 释,例如可以指“瞬时”和/或在控制器1的“单个控制迭代内”(例如: 在多个控制迭代中的每一个迭代中,控制器1执行特定的控制过程,以 接收来自所有控制模块的执行请求)。
控制模块11、12、13中的每一个都可以被设置成,根据控制器1是 否允许这种执行来执行其功能(具体来说,通过经由相应接口部分向其 相应车辆部件发送适当的控制信息,即,通过向接口层20发送适当的控 制信息,以使控制该部件C的接口层20来执行该功能)。举个例子,在 本实施方式中,对于第一模块11被允许执行其功能的情况来说,该模块 利用经由接口20发送的信息使车辆处于充电状态,在该状态下,相应车 辆部件E、EMG对电池B进行充电。对于第二模块12被允许执行其功 能的情况来说,该模块12利用经由接口20发送的信息使车辆处于助推 状态,在该状态下,电动机EMG向动力传送系提供附加扭矩。对于第三 模块13被允许执行其功能的情况来说,该模块13利用经由接口20发送 的信息使车辆处于再生状态,在该状态下,相应车辆部件M、EMG再生 出电力。对于电驱动模块被允许执行其功能的情况来说,该模块利用经 由接口20发送的信息使车辆处于电驱动状态,在该状态下,仅电动机 EMG能够向车辆提供扭矩(发动机E不能)。
优选的是,控制器1包括主调度器2,优选为互斥调度器2,其被设 置成在某一时刻仅允许控制模块11、12、13中的一个执行其相应功能。 在本实施方式中,互斥调度器2可以被简单地嵌入控制器1的上述机器 可读指令中/作为其一部分。
互斥调度器2可以按多种方式来操作。例如,在一个实施方式中, 互斥调度器2可以被设置成从要求执行它们的功能的多个控制模块11、 12、13中选择仅具有最高优先级的控制模块11、12、13来执行其功能。 另外,在一个实施方式中,互斥调度器2可以被设置成,在选择了这些 控制模块中的优先级比其中一个控制模块更高的另一个控制模块来执行 其功能的情况下,不允许前一个控制模块执行其功能。例如,根据一个 实施方式,主调度器2在工作过程中,可以同时接收来自不同控制模块 11、12、13的不同执行(激活)请求。
在本实施方式中,优选的是,接口结构20可以向相应车辆部件提供 从控制模块11、12、13中的每一个发送来的控制信息(即,将控制信息 翻译成/到函数空间)并且向控制模块11、12、13提供从该车辆部件发送 来的电能状态信息,接口结构20被设置成将(经由相应通信装置105接 收到的)电能状态信息翻译成要由相应控制模块11、12、13接收的特定 输入变量。例如,接口20可以被设置成,仅向控制器1的充电模块11 发送电池充电状态信息(具体来说,在被翻译成输入变量之后),而不向 另两个控制模块12、13中的任一个发送。另外,例如,充电控制模块11 可以被设置成仅对与其相关联的输入变量,例如,仅对电池充电变量进 行接受和/或操作。接口20可以被设置成,仅向助推模块12发送驱动电 能信息(具体来说,在被翻译成输入变量之后),而不向另两个控制模块 11、13中的任一个发送。接口20接收到的再生器信息可以被翻译并且仅 发送至再生器控制模块13,而不向另两个控制模块11、12中的任一个发 送。此外,在一个实施方式中,多个输入变量中的一个或更多个可以被 发送至不同控制模块,被它们来接受。例如,可以将与动力传送系驱动 车辆所需的总电力量相关联的驱动电能变量发送至助推控制模块12和电 驱动控制模块两者(图3中未具体示出)。
在一个实施方式中,每一个控制模块11、12、13都可以被设置成, 在相应一个或更多个输入变量表明需要相应功能的情况下生成相应激活 请求。例如,控制器1(具体来说,其互斥调度器2)可以被设置成,连 续或半连续地搜索这种激活请求,并且在遇到这种请求之后继续搜索。
此外,在一个实施方式中,每一个控制模块11、12、13都可以被设 置成,在相应一个或更多个输入变量表明需要相应功能的情况下生成相 应激活请求,其中,控制器1(即,互斥调度器2)可以被设置成,通过 每一次生成激活请求而被触发,以基于是否存在其它控制模块的激活请 求并且基于控制模块的优先级来确定是否允许激活所请求的功能。
在本实施方式中(参见图3),再生模块13包括与相应子功能有关 的多个子模块,其中,这些子模块优选地被彼此相对地进行优先排序, 然而,这些在子功能可以并列运行。例如,第一子模块13a可以被设置 成控制第一再生功能,该第一再生功能包括驱动电动机/发电机EMG来 生成电能。第二子模块13b可以控制第二再生功能,该第二再生功能包 括操作专用减速器(未示出)使车辆减速并且生成电力。第三子模块13c 可以被设置成,执行机械(例如,液压或气动)制动系统所获得的再生 功能。这些子模块13a、13b、13c不必彼此相对地进行优先排序,并且 该再生模块可以设置有调度器,以允许在子模块13a、13b、13c请求执 行其功能的情况下,共享(同时)执行这些子模块的功能。在一个更优 选实施方式中,子模块13a、13b、13c彼此相对地进行优先排序,但例 如可以根据电能请求和可用电能而同时工作。在这种情况下,例如,在 最高优先级子模块13a被允许使用全部可用电能的情况下,其他子模块 13b、13c没有获得任何电能。另一方面,在这种情况下,当较高优先级 子模块13a未用尽全部可用电能时,可以向较低优先级子模块13b提供 剩余电能部分等。此外,如图3所示,可以设置能量缓冲器75,以缓冲 来自子模块13a的能量。
例如,利用电以外的能量形式的每能量缓冲器的附加调度器,接口 20可以展示更多的车辆功能。可以在接口层20中组合来自每一个调度器 的不同电能请求和关联功能,以确定部件控制信号
在另一实施方式中,控制器1被设置成,估定并控制同样可用于车 辆上的热能缓冲器。例如,车辆可以包括多种热源,例如,发动机(发 动机HEX 31)和一个或更多个电加热器(例如,用于加热驾驶舱的加热 器或PTC热敏电阻发热器件32、用于加热排气催化剂系统的一部分的加 热器44)。另外,车辆可以按多种方式释放热,例如,经由排气的热能 41、经由来自车辆主体的热辐射对流33、经由排气催化剂系统的对流 损失43、经由催化化学反应的热损失42,和/或不同方式来释放热。
在一个有利实施方式中,控制器1还可以被设置成,为每一个功能 (即,控制模块11、12、13)分配能量预算/将其与能量预算关联起来。 例如,控制器1被设置成,在某一功能用尽其能量预算的至少一部分的 情况下,改变该功能可使用的能量值。另外,例如,控制器1可以被设 置成,根据某一功能所使用的能量值来允许或拒绝执行该功能。例如, 可以将各种功能的能量预算存储在控制器1的存储器部分DM中。在另 一实施方式中,控制器1被设置成根据历史(例如,根据当前驱动时段 之前的在先驱动时段)和/或利用预料的未来值,来计算或估计每一个电 能预算。在另一个实施方式中,控制器1被设置成,向不同功能(或控 制模块11、12、13)分配电力预算。优选的是,控制器1可以被设置成, 在运行期间,当某一功能(或控制模块11、12、13)用尽其预算值或能 量值时,将该功能从活动范围(scope)中去除,例如,从运行列表移动 至等待列表。
例如,在控制模块11、12、13用尽其能量预算的情况下,控制器1 可以拒绝控制模块11、12、13执行其相应功能。另外,在这种情况下, 例如,可以由控制器1自动降低各个控制模块11、12、13的优先级,或 者仅仅不再执行相应功能。技术人员应当清楚,可以通过许多方法来进 行这个过程,粒化量(grained quanta)可精细亦可粗略。另外,在此, 电力分配本身同样可以取决于功能的预算(该预算不必为功能的一部分, 但功能可以涉及预算)。例如,向模块11、12、13分配可用电能可以与 已经例如按线性(即,模块11、12、13使用的预算的一半就表示分配给 该模块11、12、13的电能的一半)或非线性方式使用了的预算值成比例。
因此,为了维持最优的燃料经济性,可以通过提出每功能能量预算 的概念,在“电力输出(source)”功能与“电力输入(sink)”功能之间 达到平衡。例如,在燃料经济性显著降落之后,电驱动功能(模块)提 供高达能量使用限值的燃料经济效益。本实施方式还有助于工程师处理 这种类型的非常复杂的系统。图4描绘了发动机燃料消耗(1/100km)随 电驱动极限(kw)而改变的曲线的例子。电驱动极限是车辆处于eDrive 状态下可用的电力预算。最优电驱动极限由虚线Lopt表示。在这种情况下, 燃料消耗最小并且除了再生功能以外还可以使用充电功能(基于它们的 优先级,按相互排它的方式)以提供用于电驱动功能的能量。另外,还 示出了较低的第二电驱动极限状态Lreg,其中,燃料消耗显著高于最优电 驱动极限处,在该情况下,例如,仅能使用再生功能。换句话说,仅使 用再生功能的驱动状况可能导致Lreg。一旦电驱动已经经由该预算接入两 个源,就可以提升电驱动的优点。
因而,根据图4可知,为了改进车辆燃料消耗,可以在使用再生功 能之外再使用充电功能,以提供用于电驱动功能的能量。例如,所有混 合动力功能都可以利用为保证最小路径效率而确定的最小和最大电能, 以类似方式来加以限制。
控制器1还可以设置有一个或更多个热缓冲器控制模块或调度器 30、40,用于按能量效率方式控制热生成和损失,例如,驾驶室蓄热器 调度器30(涉及热累积),和催化蓄热器调度器40(也涉及热累积)。为 实现该目标,控制器1被优选地设置成,基于不断改变的热需求来调节 电力相关控制模块11、12、13的优先级。例如,热缓冲调度器30、40 可以被设置成与主调度器2协作,以提高充电模块11的优先级,从而在 排气催化剂系统的热缓冲器需要供热的情况下(即,在排气催化剂系统 的温度已经降到某一预定或优选最小值以下的情况下),增大发动机被激 活以向电池B充电的机会。类似的是,热缓冲器调度器30、40可以被设 置成与主调度器2协作,以提高电驱动或助推模块的优先级,从而在排 气催化剂系统的热缓冲器需要热损失的情况下(即,当排气催化剂系统 的温度高于所述某一预定或优选最大值时),减小发动机被激活的机会。 主调度器2与热调度器30、40之间的协作可以包括经由适当通信装置的 数据通信,例如经由允许在调度器之间和/或按不同方式进行数据传输的 消息传送接口50。
在使用图1-3的实施方式的过程中,控制模块11、12、13中的一个 或更多个可以根据一个或更多个相应输入变量来请求执行相应功能。在 一个以上模块11、12、13请求执行其功能的情况下,请求执行它们的功 能的那些控制模块中的具有最高优先级的控制模块11、12、13被允许执 行该功能。另外,优选的是,蓄电池调度器2仅允许在某一时刻控制模 块11、12、13中的一个来执行其功能。另外,经由接口结构20将接口 控制信息从控制模块11、12、13发送至相应车辆部件C,并且向控制模 块11、12、13发送电能状态信息,接口结构20将该电能状态信息翻译 成要由相应控制模块11、12、13接收的特定输入变量。
根据上述说明可知,在使用过程中,在一个实施方式中,控制模块 11、12、13在相应一个或更多个输入变量表示需要相应功能的情况下, 可以生成相应激活请求,其中,该激活请求与其它控制模块的状态无关。 此外,在一个实施方式中,控制模块11、12、13的激活请求可以触发主 调度器2,其中,被触发的调度器2可以基于存在其它控制模块的激活请 求并且基于这些控制模块的不同优先级来确定是否允许激活所请求的功 能。在此,该方法还可以包括相互排它地调度多个蓄电池相关功能,具 体来说,就是涉及相应子模块13a、13b、13c的各个再生功能,其中, 这些功能中的至少一个包括多个子功能,其中,该方法优选地包括并行 地调度这些子功能。
在控制模块11、12、13已经变为活动的情况下,其控制相应部件来 执行相应功能。另外,模块11、12、13可以被设置成,例如在不再需要 该功能的情况下,例如基于经由接口结构20从特定车辆部件接收到的相 应信息,自动地返回一非活动状态。
因此,在使用过程中,控制器1将不同电力视为功能(即,相应控 制模块11、12、13)独立的仅由状态变量来定义的分离实体,即,根据 变量“驱动电能”来驱动功能“电驱动”,而根据变量“电池充电状态” 来控制功能“充电”。每一个功能(即,相应控制模块11、12、13)都被 赋予了一个优先级。每一个功能(即,控制模块11、12、13)都检查其 输入变量(由调度器2指示的),并且具有最高优先级请求执行的功能(控 制模块11、12、13)运行。例如,如果电驱动控制模块是活动的并且电 池状态充电状态(SOC)较高,且电驱动控制模块的优先级比充电控制 模块11要低,则功能“充电”在SOC降到特定极限以下之前不运行。 到那时,电驱动控制模块接管控制。当SOC降到一特定临界值以下时, 充电控制模块11请求控制,并且由于它具有较高的优先级,比“电驱 动”占先(pre-empt),由此取得了对系统的控制。这样,虚拟功能可再 使用,并且与最大可能范围互不相关(orthogonal)。控制模块11、12、 13的优先级不必是固定的,而可以例如通过其它软件部件(如热缓冲器 相关控制部件)来实时地改变。
例如,根据上述内容可知,在使用过程中,该方法优选地包括估定 车辆可用的热能缓冲器,其中,控制模块11、12、13的优先级至少部分 地根据与这些热缓冲器的热需求来制定。
在使用过程中,例如,控制器1的主调度器部分2、11、12、13可 以表示/涉及能量(enery)缓冲器“电池”,其可以表示控制树的一个分 支(参见图3)。根据上述内容可知,混合动力车辆内可以有多个能量缓 冲器,例如,排气后处理系统的热缓冲器。优选的是,如上所述,控制 器1被设置成,使得不同的缓冲器可以彼此互相作用(例如,通过模块/ 映射功能)。在一个实施方式中,所述控制系统可以是以能量和电能为中 心的,从而任何处理能量或电能的车辆系统都可以利用这种控制器1来 加以控制,还允许各个系统之间的相互作用。例如,控制器1(经由相应 控制模块而)提供的虚拟功能“电驱动”可以从排气催化剂载体(brick) 中移除能量源(废气)。这样,就可以通过优先级改变(自适应优先排序) 或者通过触发更高优先级的功能来提升用于维持排气还原化能力的功 能。
在本系统和方法中,具体来说,控制模块11、12、13(或相应功能) 本身被进行了优先排序,而没有在所述控制模块或功能之间进行转换。 因而提供了一种完全互不相关的、模块化的系统和方法,其中,自主运 行的控制模块11、12、13不交叠,因此它们的虚拟功能在虚拟状态空间 中也不交叠。
上述实施例是建立在包括用于进行电能分配的互斥调度器2的控制 器1的基础上的,即,在任意指定时刻,电能树中仅有一个虚拟功能可 以采取控制。可以获得的另一种类型的电能分配(调度算法)是共享电 能分配。这可以是针对功能“再生”和“液压制动”的情况(参见图3), 因为这两个功能可以共享任何所需的电能请求。尽管存在共享与互斥之 间的差异,但是该系统在功能上是类似的。本实施方式还可以设置有用 于调度混合动力车辆的电力相关功能的一个或更多个其它调度方法。
另外,本控制器1和相应控制方法的优点在于,其可以提供硬件独 立性。在本实施方式中,控制器1的配置可以针对不同混合动力车辆(例 如,不同制造商、不同混合动力车辆型号、不同混合类型的混合动力车 辆)保持相同,其中,只需对接口系统进行更改就可以使控制器1控制 不同车辆。
例如,在一个实施方式中,来自(图3所绘)控制器的虚拟功能层 级(level)的输出是“电能”。这些抽象信号可以被映射至车辆的物理硬 件。利用诸如“助推”和“充电”的抽象概念,可以通过本实施方式所 提供的一个高级控制系统来控制宽泛范围的车辆。可以通过硬件接口层 (HIL)20将这些输出映射至特定硬件构造。这个层20将较高级信号翻 译成部件特有信号。例如,针对每一种类型的混合动力车辆,都可以设 置专用数据翻译接口(硬件接口层;HIL),以允许控制器1与该车辆相 互作用。具体来说,HIL 20向硬件展示了(expose)标准化接口。
此外,因为控制器1的配置是一种模块化设计,所以可以简单地向/ 从控制器中添加/去除电力相关功能,以适应具有不同(更多或更少)电 力相关功能的车辆的操作。
例如,根据上述内容和图2-3可知,本混合动力车辆控制实施方式 可以被设置成,通过接口20来展示能量路径。例如,通过接口20接收 来自车辆的充电请求。这个请求可以包括针对车辆动能的请求(增大或 减小),和电池充电请求(增加或减少)。该系统可以被设置成,将这些 请求映射到路径上,从而沿发动机-车辆(驱动请求)和发动机-电机-电 池(充电请求)的路径将这些电能请求传回。沿该路径,确定部件电能 请求,其中,针对部件极限进行必要的求和和剪取(clipping)。接着,将 这些电能请求发送给特定动力传送系部件。根据上述内容可知,这些路 径可以具有共享或互斥信号量(semophore),具有优先级占先,以及根 据级联的自限定电能限制。
本实施方式可以例如经由平衡能量预算来提供燃料效率。控制器为 特定独立架构。接口层20可以提供对的控制器1标准化,而不需要修改 要被控制器1控制的车辆硬件。得益于控制器1的模块化结构,可以简 单地使功能适应车辆规范,并且适应可用的控制器处理能力。另外,得 益于不同虚拟功能的优先级的“局部性(locality)”,可以更准确地并且 直接地执行对控制器实施方式的校准。此外,利用模块化设计中的标准 结构,可以缩减用于生成产品代码的人力物力。
图5的实施方式与图1的实施方式的不同之处在于,车辆(或车辆 系统)此时还设置有至少一个致冷单元R。这个单元是通电可工作的, 并且被设置成,对该系统的至少一个储藏厢(例如,运输储藏容器、拖 车的拖车厢)或要冷却的不同空间进行冷却。作为一个实施例,车辆包 括用于运输拖车的卡车。具体来说,储藏厢与驾驶员的驾驶室的区别在 于,储藏厢可以被冷却至相对较低的温度,例如,低于10℃的温度。作 为一个实施例,致冷器单元R可以被设置成,在工作期间消耗至少10kW 的动力传送系生成能量。在另一个实施方式中,致冷器单元R的能力使 该单元可以将储藏厢冷却至例如0℃以下的温度,从而将该储藏厢的容纳 物(例如食品)冻起来。另外,致冷器单元R可以被设置成,例如, 在储藏厢的容纳物要被保存在恰好0℃以上的情况下,将储藏厢冷却至 0℃-5℃范围内的温度。
具体来说,根据一个实施方式,致冷器单元R可以具有第一最大功 耗能力(例如,至少10kW),而混合动力传动系的电动机EMG可以具 有第二最大功耗能力(例如,45kW)。在这种情况下,本发明可以允许 混合动力驱动系具有比全部车辆部件的最大功耗能力(具体来说,主要 包括电动机EMG和致冷器单元R的最大功耗能力)的总和要低的最大 电能递送能力(例如,可以由电池B递送的最大能力)。具体来说,根据 一个实施方式,致冷器单元R的最大功耗能力可以大于混合动力传送系 的最大电能递送能力的大约20%。另外,混合动力驱动电动机EMG的最 大功耗能力可以大于最大电能递送能力的80%。
致冷器单元R可以是技术人员应当清楚的、公知的压缩机-蒸发器类 型,并且可以包括一个或更多个以电为动力的压缩机CO,以压缩致冷流 体。优选的是,所述一个或更多个压缩机CO只能以电能作为动力。此 外,致冷器单元R还可以包括其它部件,例如,用于将热量从致冷剂移 除到外部环境中的换热器,和用于沿换热器吹的风扇F。可以设置一个 或更多个电动机EM,以驱动压缩机CO和可选风扇F。这些电动机EM 中的每一个都可以是直流(DC)驱动电动机,然而,有利的是,每一个 致冷器单元电动机都是交流(AC)驱动类型。在后一情况下,致冷器单 元R优选地包括一个或更多个逆变器INV,每一个逆变器都被设置成将 直流电变换成交流电,以驱动致冷器单元R的至少一个电动机EM。例 如,在图5的实施方式中,车辆系统包括致冷器单元R,该致冷器单元 具有由相应电动机-逆变器组件来驱动的风扇,并且具有由相应电动机- 逆变器组件来驱动的压缩机CO。
另外,图5的实施方式还包括用于驱动车辆系统并且被设置用于生 成电能的混合动力传送系E、EMG、B。该动力传送系本身可以被设置成 与上面针对图1-4描述的实施方式相同。
根据图5可知,有利的是,致冷器单元R可以仅由混合动力传送系 所生成电能来提供动力。为此,在本实施方式中,将致冷器单元R的电 力输入连接至动力传送系的电力输出,以使致冷系统R的电动机/逆变器 EM/INV组件可以接收来自电池B(由箭头Z1表示)和/或电动机/发电 机EMG电能再生器(由箭头Z2表示)的直流电。此外,可以使用由其 它混合动力传送系部件(例如,可选的制动器电能再生器)提供的电力 向致冷器单元R提供动力。将致冷器单元R连接至混合动力传送系的电 能输出可以按多种方式来设置,举例来说,如技术人员应当清楚的,按 可拆卸方式或者按不同方式经由合适的电线、电缆来设置。
在一个优选实施方式中,还提供了这样一种控制器1,即,其被设 置成根据混合动力传送系生成的电能的可用性来控制至少一个致冷器单 元R。例如,控制器1同样可以被设置成控制混合动力传送系,例如在 运行期间调度或分配电力。在另一个实施方式中,上述混合动力系统控 制器1(包括被设置成控制多个部件(C)从而以大致互不相关的方式执 行多个相应电力生成和消耗功能的多个控制模块(11、12、13))还可以 被设置成控制致冷器单元R的运行,或者至少允许或调度特定电力量馈 送至致冷器单元R。例如,根据一个实施方式,如图2-3示意性地示出的 控制器还可以被设置成,调度至少一个致冷器单元R的运行。在此,如 技术人员所应当清楚的,可以由动力传送系和致冷器控制器来协调电能, 这可以在也可以不在同一物理控制器中实现。
优选的是,在控制系统中,仅邻混合动力控制树,可以添加一个或 更多个额外功能/模块162、165,它们用于控制针对致冷器单元R的电力 分配。每一个附加致冷器控制模块162、165都可以关联一优先级,并且 可以可选地连接至表示拖车的热缓冲器。例如,可以添加优先级相对较 高的紧急致冷功能162,其在紧急情况下赋予致冷系统R优先级(例如, 在货物可能受损的条件下)。下面针对图6的实施方式对其实施例进行说 明。
图6实施方式的基本配置和图3实施方式相同。例如,控制器101 可以包括互斥调度器102,其可以允许其中一个控制模块按相互排它的方 式执行相应的功能。作为一个实施例,这些控制模块可以包括:优先级 最高的再生器模块113、优先级比再生器模块113低的充电模块111、优 先级比充电模块低的助推模块112、优先级比充电模块低的电驱动模块 1134,以及,例如优先级最低的针对车辆待机模式的待机模块115。
另外,例如,控制器101的层级可以包括位于互斥调度器102上方 的并行调度器101A,其被设置成按并行方式调度各个功能161、162、102、 164、165。这些功能可以包括:用于检查/验证主要车辆安全条件和/或检 测系统故障的主要安全功能161、互斥调度器功能/模块102,以及用于驱 动各种次要电子车辆部件(例如,灯光)的次要电能模块162。在此,安 全功能161具有最高优先级,而次要电能模块162具有比动力传送系互 斥调度器102低的优先级。并行调度器101A可以根据可用的能量,允许 “下属”模块161、162、102、164、165中的几个同时运行,其中,可 用电力从具有最高优先级的模块161向具有最低优先级的模块165分配。 在此,在具有较高优先级的全部模块都已经得到了由此请求的所有电能 的情况下,模块仅接收电能(例如,在主要安全模块161和互斥调度器 102已经通过并行调度器101A获得了它们的电力预算的情况下,次要能 量模块162只能得到电能)。
图6的实施方式与图3的实施方式的不同之处在于,控制器101被 设置成,将至少一个致冷器优先级与每一个致冷器单元R关联起来,从 而致冷器优先级决定了在运行期间致冷器单元R是否被允许活动或活动 到什么程度。例如,控制器1可以被设置成,将规则致冷优先级指配给 与规则致冷条件有关的第一致冷模块(功能)165,而将混合动力传送系 优先级指配给混合动力传送系互斥调度器102,规则致冷优先级低于混合 动力传送系优先级。此外,控制器101可以被设置成,将紧急致冷优先 级指配给与紧急致冷条件有关的第二致冷模块(功能)162,该紧急致冷 优先级高于混合动力传送系优先级102。根据图6可知,第一致冷模块 165和紧急致冷模块16还由并行调度器101A来调度,第一致冷模块165 例如具有最低的优先级(低于次要电能功能),而紧急致冷模块162的优 先级在安全模块161与动力传送系互斥调度器102之间。
因而,提供了一种对车辆动力传送系和(例如,拖车)致冷的组合 控制。
在本实施方式的运行过程中,在不需要致冷的条件下,混合动力控 制部101可以如上面针对图1-4的实施方式而描述地那样运行(因为致冷 系统R没有请求活动范围)。
在一个实施方式中,当第一规则致冷功能165进入活动范围时,即, 当冷却厢中的条件需要冷却时,例如,当传感器检测到厢中温度达到上 限时,并且在没有使用混合动力功能的情况下,可以根据致冷功能165 的请求和可用性向其分配能量。由于在这些条件下电系统(即,包括安 全功能161和次要电能功能164)一般为轻载,因而这典型地允许规则致 冷器功能165的全面实现。
规则致冷功能165有时候会进入活动范围,但电能消耗混合动力功 能112、114中的一个(例如,助推或电驱动)已经在运行并从电池B汲 取能量。由于混合动力功能(即,它们的互斥调度器102)的优先级比规 则致冷功能165要高,因而它们优先地接收可用电能,而可用电能受到 了适当能量路径上的部件极限的限制。规则致冷功能165可以获得剩余 的可用电池电力,其通常因混合动力功能的运行而不再足够,尤其是在 变冷阶段。控制系统101被设置成,使得在这种条件下允许规则致冷功 能165在部件极限内尽可能地利用剩余电力。当规则致冷功能165已经 在运行时,在其中一个电能消耗混合动力功能112、114(例如,助推或 电驱动)进入活动范围的情况下,可以应用类似的电能调度。
此外,例如,规则致冷功能165有时候会进入活动范围,并且其中 一个电能生成混合动力功能(例如,充电或再生)已经在运行以生成电 力。在这种情况下,例如,生成(再生)的电力的一部分可用于向电池B 充电,并且生成(再生)的电力的一部分可以用于制冷系统R。当规则 致冷功能165已经在运行时,在其中一个电能生成功能进入活动范围的 情况下可以应用类似的电能调度。
在每一种情况下,向规则致冷功能165提供电力还可以根据相应电 能预算来加以约束(还参见上述内容)。
在图6实施方式的运行过程中,万一可用电力被证明不足以在要致 冷的厢中维持期望的温度平,就可以自动使能紧急致冷功能162,因为 它具有比混合动力功能(即,互斥调度器102)更高的优先级。在这种情 况下,首先将电力传送至致冷功能,确保这个功能的可靠性。剩余电能 可用于混合动力功能。因此,局部混合动力功能得以保持。在另一个实 施方式中,为了进行更精细的控制,可以使用比例化并行调度器,从而 例如根据各个电力请求的比率,向致冷和混合动力功能提供比例化的电 能分配。
此外,根据另一个实施方式,基于能量,控制器101可以被设置成, 使得可以根据电能预算(还参见上述内容)来约束规则致冷功能165。这 个预算例如可以基于充电和再生功能(111、113)的最优能量可用性或 者按不同方式来定义。如此,规则致冷功能165在其预算耗尽时被占先。 这在真实驱动状况下可以维持整个车辆的最优燃料经济性。例如,万一 已致冷厢的容纳物(例如,拖车货物)预示要变坏,则紧急致冷功能162 将被控制器101激活,因为这个功能162不受能量预算的约束。这将导 致车辆燃料效率的劣化,但会保证不因货物变坏而造成收入损失。
另外,根据一个实施方式,可以将另一致冷功能插入中间优先级下, 以平衡致冷温度、货物以及燃料经济性之间的折衷。
万一上述折衷在针对驱动性能的特定应用中不可接受,就可以将致 冷功能插入混合动力功能分支中的不同点处,以获取期望的折衷。图7 示出了一个实施例。
图7实施方式与图6实施方式的不同之处在于,互斥调度器102包 括第二并行调度器114′,其被设置用于按并行方式来调度第二规则致冷 功能114a和电驱动功能114b。因而,该第二并行调度器114′和相应功能 系列114a、114b取代了图6实施方式的电驱动模块114。具体来说,在 本实施方式中,第二规则致冷模块114a获得了超过电驱动模块114b的优 先级。因而,只有在规则致冷器功能114a剩下足够能量实现该目标(例 如,非常低的车速)的情况下,和/或在第二规则致冷器功能114a不需要 (很多)电力的情况下(即,当储藏厢不需要冷却时),第二并行调度器 114′才允许电驱动。
此外,根据另一个实施方式,控制器可以被设置成,使得规则致冷 功能还可以对特定动力传送系状态(扭矩、速度、再生制动)作出响应, 并且仅在混合动力系统效率相对较高的情况下才开始活动。为了这个目 标,例如,控制器1可以被设置成,检测或确定系统的效率。
另外,根据一个实施方式,各种功能的优先级不必是固定的;动态 优先级也是可以的(例如,延迟进入某一功能,或提高(bump)优先级)。
在另一个实施方式中,控制器101可以被设置成,估计或确定在运 行期间动力传送系中需要平均以上电力消耗的未来驱动状况,其中,控 制器101被设置成,在遇到这些驱动状况之前,激活致冷器单元R,从 而向储藏厢提供额外的冷却。
例如,基于车辆控制系统可用的特定信息、关于驱动状况的显著自 适应/预测信息,可以提供对要冷却的储藏厢的预测冷却。这样做可以确 保在车辆例如被驱动长时间爬坡时、在需要长时间电力驱动时,不超出 储藏厢中温度的极限。控制系统101接着执行“预冷却”功能。作为一 个非限制实施例,控制系统101可以利用全球定位系统(GPS)数据来预 测未来驱动状况。
此外,在另一些实施方式中,混合动力控制系统不必实现在和致冷 功能相同的控制器中,并且混合动力功能不必明确地或者全部地按优先 级树来实现。图8示意性地描绘了附加(add-on)系统,其中,现有混合 动力控制器(例如,具有与图3所示控制器配置不同的配置)可以与附 加控制器201交换信息,附加控制器包括致冷功能控制模块265,和用于 提供优先级调度器功能的优先级调度器202。在这种情况下,附加控制器 201的优先级调度器202可以控制现有混合动力控制器HC,并且可以对 致冷功能265进行控制。附加控制器201的优先级调度器202可以经由 适当的通信线路或通信网络280向混合动力控制器发送控制信息并且从 该混合控制器接收混合动力状态信息。另外,优先级调度器202与致冷 控制模块265之间也可以使用内部通信281。
本发明提供了一种车辆系统,其中,可以简单且有效地避免应用额 外的发电机或发电机组向致冷系统供应电力(导致高成本并且增加重 量)。本发明的基本思想是使用混合动力传送系的电系统来向致冷系统R 供应电能(不需要应用包括额外内燃机的额外发电机)。而且,这样,具 体来说,通过将致冷系统R集成到动力传送系的动力和能量管理中,就 可以实现总系统最优化,从而实现很高的能量效率。具体来说,致冷器 单元仅以电作为动力(即,仅在有电力供应时才操作/起作用),并且例如 绝对不包括电动机EM之外的其它驱动装置。例如,致冷器单元压缩机 (CO)(即,相应的电动机EM)可以仅从动力传送系的至少一个充电蓄 电池B、动力传送系的至少一个电动机/发电机EMG,以及动力传送系的 至少一个电再生器中的一个或更多个(而不从其它电能源)接收电能。
此外,在常规车辆系统中,动力传送系和常规致冷系统是基于单独 需要而规定尺寸的,从而导致较大的部件尺寸。按照本发明的实施方式, 可以提供控制系统的连接或集成以及部件的共享,从而不需要对部件规 定尺寸来向每一个单独系统供应全部电能,因为电能请求可能是“交错 的”。
例如,在常规系统中,混合动力传送系可以递送最大电能量(例如, 具有可以递送高达45kW电能的电池B),动力传送系的电动机EMG可 以使用特定的最大第一电能量(例如,45kW),而分离的常规致冷系统 在运行时需要相对较高的第二电能量(例如,10kW),因此必须由分离 的发电机(例如,柴油发电机)来递送。
根据本发明的实施方式(参见图5-8),混合动力传送系仍可以递送 特定的最大电能量(例如,45kW),其中,动力传送系的电动机EMG 可以使用特定的最大第一电能量(例如,45kW),而常规致冷系统在运 行时可能仍需要较大的电能量(例如,至少10kW)。在这种情况下,控 制器1、101被设置成,根据动力传送系的电动机EMG与致冷系统R的 需要,在它们之间按能量效率方式来分配可用电能(具体来讲,例如经 由上面已经描述的区分优先级和/或基于能量预算),使得最大可用电能量 从不超出(控制器)实际给予或分配给系统的不同功能的电能量。例如, 本发明可以在现有混合动力车辆中实现,而不必添加用于提供足够能量 的额外电能产生能力,来提供对冷却厢的期望冷却。
尽管已经参照附图,对本发明的例示实施方式进行了更详细的描述, 但应当明白,本发明不限于这些实施方式。在不脱离权利要求书中限定 的本发明的范围或精神的情况下,本领域技术人员可以实现多种改变或 修改。
应当明白,在本申请中,措辞“包括”不排除其它部件或步骤。而 且,措辞“一”和“一个”都不排除多个。权利要求书中的任何标号都 不应解释为对权利要求书的范围的限制。而且,单个控制器、处理器或 其它单元可以实现权利要求书中陈述的几个装置的功能。
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