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文档序号:9692310
[0067]第四可选的再生模式可用于在车辆静止时对能量存储系统充电而不使用第三(直流/直流)电力转换器。
[0068]本发明还涉及一种车辆,优选(但并非必须)是商用车辆,其包括如上文所描述的并根据上述内容运行的混合能量系统。
[0069]本发明还涉及一种计算机程序、计算机程序产品和用于计算机的存储介质,它们都将与计算机一起使用,用于执行上文的任一个实例中描述的方法。
[0070]如上所述的混合能量系统包括两个高压电路,所述两个高压电路由直流/直流转换器连接并能够在不同的容许电平下运行。举例来说,在示例性系统中,这两个电路中的标称电压可例如为650V,而所述电路中的第一电路中的实际电压可在500V与900V之间变动。如果第二电路中的容许的变动被限制于550V到800V,则可在这两个电路之间连接直流/直流转换器,以允许进行电力输送而不冒对系统产生干扰或造成损坏的风险。
[0071]这种布置的其它优点在于:较少的部件需要与车辆底盘电流隔离。根据本发明,对直流/直流转换器、第二电动机及其逆变器(第二电力转换器)提供电流隔离就足够了。例如图4中描述的传统系统将需要对包括第一电动机和能量存储系统在内的整个系统提供电流隔离。通过提供将这两个高压电路连接的直流/直流转换器形式的电力转换器,该系统可在多个不同的模式中运行,而不需要所有电力都经过该直流/直流转换器。这导致了减少的转换损耗和需要冷却的发热,这进而提高了总系统效率并减少了对车辆冷却系统的需求。该直流/直流转换器的功率额定值也可减小,这允许减小该转换器的尺寸并有助于更紧凑的安装。
【附图说明】
[0072]在下文中,将参照附图来详细描述本发明。这些示意图仅用于说明的目的,且不以任何方式限制本发明的范围。在附图中:
[0073]图1A示出根据本发明的一个实施例的具有集电器的混合动力车辆的侧视图;
[0074]图1B示出根据本发明的替代实施例的混合动力车辆的侧视图;
[0075]图2A示出根据第一实例的能量系统的示意图;
[0076]图2B示出根据第二实例的能量系统的示意图;
[0077]图3A示出根据第三实例的能量系统的示意图;
[0078]图3B示出根据第四实例的能量系统的示意图;
[0079]图3C示出根据第五实例的能量系统的示意图;
[0080]图4示出常规混合能量系统的示意图;并且[0081 ]图5示出应用在计算机设备上的本发明。
【具体实施方式】
[0082]图1A是示出根据本发明的具有集电器的混合动力车辆的侧视图,且图1B是示出替代性混合动力车辆的侧视图。如图1A到图1B所示,该具有集电器的混合动力车辆适用于重型卡车(在下文中称为“车辆”)。
[0083]图1A示出卡车形式的车辆101,其具有前车轴102以及两个从动的第一后车轴103和第二后车轴104。车辆101设有自主供电装置,该自主供电装置包括内燃机(ICE)105,内燃机(ICE) 105连接到第一电动机-发电机(EM1) 106和变速箱107,变速箱107例如是手自一体变速箱(AMT)),用于经由第一驱动轴108将扭矩传递到第一后车轴103。第一电动机-发电机(EM)106(下文称为第一电动机)可被提供有来自车载能量存储系统(例如,电池)或外部供电装置(例如,架空电线)的电力。稍后将更详细描述这一点。发动机105、第一电动机106、变速箱107和第一驱动轴108构成第一驱动力传递系统,该第一驱动力传递系统将发动机105和/或第一电动机106的旋转驱动力传递到第一后车轴103。
[0084]虽然附图描述了使用架空电线的实例,但本发明的构思也适用于替代性的传导式布置结构(例如,路旁的轨道或轨线)或位于路面中的感应式布置结构。
[0085]第二电动机-发电机(EM2)110邻近第二后车轴104设置在下方,且经由第二驱动轴111连接到该车轴。第二电动机106和第二驱动轴111构成将第二电动机106的旋转驱动力传递到第二后车轴104的第二驱动力传递系统。第二电动机-发电机110(下文称为第二电动机)可被提供有来自外部供电装置(例如,架空电线)和/或车载能量存储系统(例如,电池(未不出))的电力。
[0086]为了将电力供应到第一电动机106和/或第二电动机110,受电弓112(不出了一个)作为集电器113的电力回收单元被设置在车辆101的上部中。受电弓112可在驾驶室109后方安装到车辆101的上部,如图1A所示,或安装到驾驶室自身上,如图1B所示。电力从设在道路上方的架空电线114经由受电弓112供应到第一电动机106和/或第二电动机110。架空电线114包括一对架空电线(示出了一条),且受电弓112也包括一对受电弓。受电弓112分别连接到这两条架空电线114。此处,假定直流(DC)被供应到架空电线114,且这两条架空线中的一条是被供应有直流的供电线,而另一条充当电力返回线。集电器113包括受电弓112和致动器115,该致动器115用于升高和降低受电弓112,如箭头A所指示。受电弓112适于在运行位置与缩回位置之间被驱动,在运行位置处,受电弓112从架空电线114接收电力,如图1A中的实线所示,而在缩回位置处,受电弓112不接收电力,如图1A中的虚线所示。
[0087]发动机电子控制单元(未示出)被设置为用于控制发动机105和变速箱107的内燃机控制装置。电动机电子控制单元(未示出)被设置为用于控制第一电动机106和第二电动机110的电动机控制装置,并且,集电器电子控制单元(未示出)被设置为用于控制集电器113的集电器控制装置。为了进行整体控制,电子控制单元(ECU;未示出)被设置为集成控制装置,用于执行对发动机电子控制单元、发动机电子控制单元和集电器电子控制单元的集成控制。该电子控制单元是车辆中的供电系统120的一部分,该系统控制并将电力供应到第一和第二电动机106、110和能量存储系统(例如,电池),以及从第一和第二电动机106、110和能量存储系统(例如,电池)供应电力。供电系统120是车辆的混合能量系统的一体部分,且包括用于连接集电器113、第一和第二电动机106、110以及能量存储系统的必需的电力电子器件。在下文中将更详细地描述该供电系统120。发动机105优选是柴油机,并且发动机电子控制单元响应于输出请求来电子地控制发动机的燃料喷射量。变速箱107适于是手自一体变速箱,该手自一体变速箱由换挡致动器(未示出)激活以选择要使用的换挡档位。离合器(未示出)适于由离合器致动器(未示出)接合和脱离。这些致动器由发动机电子控制单元响应于换挡请求来电子地控制,以使离合器接合和脱离以及改变换挡档位。混合动力车辆中的这种变速箱的布置和操作是众所周知的,因此将不再进一步详细描述。
[0088]第一电动机106和第二电动机110优选是三相交流(AC)电动机,且其旋转状态由电动机电子控制单元响应于输出请求来电子地控制。应当注意,第一电动机106和第二电动机110能够进行再生运行(作为发电机)和正常动力运行(作为牵引电动机)。电动机电子控制单元具有用于执行电动机106、110的再生控制的功能(再生控制装置),使得例如在制动期间或在下坡行驶期间将再生能量作为电能储存在电池(或其它电力存储装置)中。例如,当集电器113未运行以收集电力时,电池等中储存的电力可至少用于第一电动机106的运行。下面将详细描述不同的运行模式。
[0089]作为集成控制装置,ECU可设定车辆驾驶模式,并基于经由传输和接收单元接收到的来自道路的信息、GPS信息等、来自加速器踏板和制动踏板(未示出)的输出请求(包括制动请求)、以及来自允许选择驾驶模式的选择开关(驾驶模式选择装置;未示出)的选择信息来执行对发动机电子控制单元、电动机电子控制单元和集电器电子控制单元的集成控制。主要的车辆驾驶模式是外部供电模式和自主供电模式,在外部供电模式中,车辆仅由来自至少一个电动机的旋转驱动力驱动,在自主供电模式中,车辆由来自发动机和/或使用电力存储装置的至少一个电动机的旋转驱动力驱动。所述选择开关允许驾驶员选择这些驾驶模式中的任一个,并且还允许选择其中由ECU自动地选择驾驶模式的自动选择模式。
[0090]当使用所述选择开关来选择自动选择模式时,ECU可充当驾驶模式选择装置。在道路配备有架空电线114且车辆101正在配备有架空电线114的行车道中行使且能够从架空电线114收集电力的情形下,首要选择外部供电模式。在能够从架空电线114收集电力的情形下尤其需要电力时,自动地选择组合式驾驶模式。在无法从架空电线114收集电力的情形下,首要选择自主供电模式。ECU还可选择如下的组合式驾驶模式:其中,车辆由来自至少一个电动机的旋转驱动力和来自发动机的旋转驱动力的组合来驱动。
[0091]可使用传感器(例如,相机)来确定是否能够从架空电线114收集电力,该传感器设置在受电弓112附近并检测是否存在架空电线114。当从该传感器获得了检测信息时,确定能够从架空电线114收集电力,而当未从传感器获得检测信息时,确定不能从架空电线114收集电力。ECU可设有车辆位置确定装置,用于确定受电弓112是否处于它们能够从架空电线114接收电力的位置。ECU还具有架空电线确定装置,用于基于输入到ECU的来自道路的信息和GPS信息来确定在车辆101正行驶的车道上是否设有架空电线114。在使用至少一个电动机的外部供电模式(外部供电模式或组合式驾驶模式)中,当架空电线确定装置确定架空电线114在车辆101当前正行驶的车道中中断时,无论在车辆101进入未设有架空电线114的区域之前所述选择开关选择了哪种驾驶模式,ECU都自动切换到自主供电模式。当车辆位置确定装置确定受电弓112处于它们能够从架空电线114接收电力的位置时,以相反的顺序执行上述过程。在选择了不使用电动机的内燃机驾驶模式的情形中,如果发动机停机,则起动发动机,且致动器115受到控制以将受电弓112设定在缩回位置以便阻止它们收集电力。
[0092]图1B示出卡车形式的车辆131,该卡车具有前车轴132和一个后车轴133。与图1A中一样,车辆131设有自主供电装置,该自主供电装置包括内燃机(ICE) 135,内燃机(ICE) 135连接到第一电动机-发电机(EM1) 136和变速箱137,该变速箱137例如是手自一体变速箱(AMT),用于将扭矩经由驱动轴138传递到后车轴133。第一电动机-发电机(EM)136(下文称为电动机)可被提供有来自车载能量存储系统(例如,电池)或外部供电装置(例如,架空电线)的电力。下文中将更详细地描述这一点。发动机135、电动机136、变速箱137和驱动轴138构成第一驱动力传递系统,该第一驱动力传递系统将发动机135和/或第一电动机136的旋转驱动力传递到后车轴133。第二电动机-发电机(EM2)140被设置用于驱动该变速箱137后方的驱动轴138。
[0093]替代地,类似于图1A所示的方案,该第二电动机可邻近后车轴133布置在下方,并经由第二驱动轴连接到该车轴。
[0094]第二电动机-发电机136构成将第二电动机-发电机136的旋转驱动力传递到后车轴133的第二驱动力传递系统。第二电动机-发电机140 (下文称为第二电动机)可被提供有来自外部供电装置(例如,架空电线)和/或车载能量存储系统(例如,电池(未示出))的电力。
[0095]为了将电力供应到第一电动机136和/或第二电动机140,受电弓142(不出了一个)作为集电器143的电力回收单元而设置在车辆131的上部中。受电弓142可在驾驶室139后方安装到车辆131的上部,如图1A所示,或安装到驾驶室自身上,如图1B所示。电力从设在道路上方的架空电线144经由受电弓142供应到第一电动机136和/或第二电动机140。架空电线144包括一对架空电线(示出了一个),且受电弓142也包括一对受电弓。受电弓142分别连接到这两条架空电线144。假定直流(DC)被供应到架空电线144,且这两条架空线中的一条是被供应有直流的供电线,而另一条充当电力返回线。集电器143包括受电弓142和致动器145,该致动器145用于升高和降低受电弓142。受电弓142适于在运行位置与缩回位置之间被驱动,在运行位置处,受电弓142从架空电线144接收电力,如图1B中的实线所示,而在缩回位置处,受电弓142不接收电力,如图1B中的虚线所示。
[0096]图1B中的车辆131设有发动机电子控制单元(未示出),作为用于控
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