更確切地，本發(fā)明涉及用于對(duì)包括一個(gè)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)和一個(gè)或多個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力車輛的能量進(jìn)行管理的方法和裝置。

用于具有混合式推進(jìn)或驅(qū)動(dòng)裝置的車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系包括一個(gè)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)和由車載安裝在該車輛上的至少一個(gè)牽引電池提供動(dòng)力的一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)。這個(gè)或這些電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力供應(yīng)是由一個(gè)或多個(gè)高壓電池確保的，而該車輛的通用電氣構(gòu)架(起動(dòng)機(jī)、裝置、空調(diào)等)是由低壓車載電池供以動(dòng)力的。

該車輛受益于若干個(gè)用于確保所述車輛的運(yùn)動(dòng)的元件。其能量管理裝置具有一定的自由度來(lái)提供駕駛員所要求的扭矩，也就是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力分配。能量流的管理優(yōu)化可以滿足不同的目標(biāo)，例如車輛的動(dòng)態(tài)性能、燃料消耗量的最小化或二氧化碳或污染顆粒排放的限制。用于選擇最佳工作點(diǎn)而應(yīng)用的原則可包括使以每單位時(shí)間克數(shù)(g/h)表示的燃料消耗量的標(biāo)準(zhǔn)最小化，該標(biāo)準(zhǔn)等于發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗量“Conso Mth(g/h)”和電耗量的總和，在以下等式類型中用加權(quán)或當(dāng)量系數(shù)K對(duì)電力來(lái)源P_電池(W)的能量進(jìn)行加權(quán)：標(biāo)準(zhǔn)(g/h)＝Conso Mth(g/h)+K.P_電池(W)。該當(dāng)量系數(shù)表示在電池中儲(chǔ)存的電能的耗用。能以用各種方式對(duì)其進(jìn)行控制，具體地是基于該電池能量的當(dāng)前狀態(tài)(該電池的充電越低，該電池能量的當(dāng)前狀態(tài)越高)，并且基于車輛的行駛狀況，例如根據(jù)公開(kāi)號(hào)FR 2 988 674的教導(dǎo)。

通過(guò)使用駕駛員請(qǐng)求的扭矩T_駕駛、電力提供的扭矩T_SG和熱力提供的扭矩T_CE，兩種驅(qū)動(dòng)源之間的扭矩分布可寫為T_駕駛＝T_SG+T_CE。以燃料表示，在工作點(diǎn)PT處的能耗標(biāo)準(zhǔn)C寫為燃料消耗量Q_燃料(取決于扭矩T_CE和速度ω_CE)和轉(zhuǎn)變成消耗的燃料當(dāng)量的電耗量的總和：C＝Q_燃料(T_CE·ω_CE)+K.P_bat。電池P_bat的電平衡則是電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力ω_SG.T_SG，和電動(dòng)機(jī)以及逆變器向所述電機(jī)提供AC電壓的電池的電損耗P_損耗的總和：P_bat＝ω_SG.T_SG+P_損耗(ω_SG.T_SG)。

如在圖1中所總結(jié)的，基于駕駛員請(qǐng)求的扭矩T_駕駛、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的速度ω_CE以及高壓電池的當(dāng)量系數(shù)K進(jìn)行的計(jì)算使其能夠在任何時(shí)刻確定最佳電扭矩T_SG的值。然而，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的速度和熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的速度在每個(gè)傳動(dòng)比都是成比例的，允許PT的能量?jī)?yōu)化的唯一自由度是電力提供的扭矩T_SG。

本發(fā)明的目的是通過(guò)在最佳消耗量計(jì)算中引入附加的自由度來(lái)提高混合式PT的總體能量?jī)?yōu)化。

以此目標(biāo)，本發(fā)明考慮了當(dāng)對(duì)車輛的能量進(jìn)行管理時(shí)在低壓電池中包含的能量。

為此目的，本發(fā)明使用可逆變壓器，使其能夠使用車載車輛電池中的能量?jī)?chǔ)備，以便不會(huì)在牽引電池的充電水平極低時(shí)從牽引電池吸取能量。

所提出的方法是基于工作點(diǎn)的選擇的，響應(yīng)于駕駛員的扭矩請(qǐng)求，涉及熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中的最低燃料消耗量。通過(guò)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗量、牽引電池中消耗的功率以及車載電池中消耗的功率，通過(guò)迫使電動(dòng)機(jī)提供使總?cè)剂舷牧康臉?biāo)準(zhǔn)最小化的扭矩來(lái)確定這個(gè)工作點(diǎn)。

使用車載車輛電池中儲(chǔ)存的能量，其通常在混合動(dòng)力車輛的能量流中是不考慮的。所提出的措施利用了車載車輛電池在能量流管理中的潛能，具體地是以便使能量消耗標(biāo)準(zhǔn)最小化、并且對(duì)由車輛配件消耗的功率的管理進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)考慮這種能量?jī)?chǔ)備、并且通過(guò)優(yōu)化其使用，因而能夠降低車輛的總體能耗。牽引電池的能量存儲(chǔ)能力越低,則這種策略的益處越大。

參照附圖，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)從其非限制性實(shí)施例的以下描述中變得更清楚，在附圖中：

-圖1是位于混合式PT的計(jì)算機(jī)中的優(yōu)化算法，

-圖2是混合動(dòng)力車輛的電氣構(gòu)架的簡(jiǎn)圖，

-圖3是包括附加的自由度的新的優(yōu)化算法，

-圖4示出了具有已充電的14V電池的驅(qū)動(dòng)方案中的電力流，

-圖5示出了用已充電的14V電池進(jìn)行再充電的過(guò)程中的電力流，

-圖6示出了具有兩個(gè)已充電的電池的驅(qū)動(dòng)方案中的電力流，

-圖7示出了在14V電池具有非常低的充電水平的驅(qū)動(dòng)方案中的電力流，并且

-圖8示出了在用具有非常低的充電水平的14V電池進(jìn)行再充電的過(guò)程中的電力流。

總之，圖1示出了混合動(dòng)力車輛中的能量?jī)?yōu)化的基本原則，其導(dǎo)致在電動(dòng)機(jī)上施加扭矩選點(diǎn)T_SG，使其能夠在以下等式中對(duì)以每小時(shí)(h)的燃料克當(dāng)量(g)表示的燃料消耗量的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化：標(biāo)準(zhǔn)(g/h)＝Conso Mth(g/h)+K.P電池(W)。討論中的車輛包括熱力發(fā)動(dòng)機(jī)1。該車輛可以包括一個(gè)或多個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)2、至少一個(gè)高壓牽引電池4和用于該車輛的配件8的低壓車載電池6。電流逆變器3將由牽引電池2和車載電池6提供的直流電轉(zhuǎn)變成用于電動(dòng)機(jī)2的交流電。電流變壓器7將牽引電池4的高壓電流轉(zhuǎn)變成車載電池6的低壓電流。在這個(gè)優(yōu)化計(jì)算中，輸入變量是基于駕駛員在加速器踏板上的動(dòng)作而解讀的所請(qǐng)求的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩T_駕駛、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的速度ω_CE、以及考慮了電池充電狀態(tài)(SOC)的當(dāng)量系數(shù)K。與當(dāng)量系數(shù)K有關(guān)的電扭矩T_SG是用于確定PT的工作點(diǎn)的唯一自由度。

新的優(yōu)化技術(shù)在這類計(jì)算中使用附加的自由度。能量仍然是在電動(dòng)機(jī)動(dòng)力與熱力發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力之間進(jìn)行分配的，然而，本發(fā)明考慮低壓網(wǎng)絡(luò)的電池中可用的能量緩沖，用以計(jì)算電力提供的扭矩。

圖2示意性地示出了用于管理討論中的混合動(dòng)力車輛的能量的裝置。這種裝置包括熱力發(fā)動(dòng)機(jī)1、一個(gè)或多個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)2、至少一個(gè)高壓牽引電池4、以及用于該車輛的配件8的低壓車載電池6。該車輛的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)1通過(guò)該變速器機(jī)械地連接至電動(dòng)機(jī)2，其傳遞電力提供的牽引扭矩T_SG。逆變器3確保將由牽引電池4和車載電池6提供的直流電轉(zhuǎn)變成用于電動(dòng)機(jī)2的交流電。根據(jù)本發(fā)明，變壓器7具有可逆操作，使其能夠使用低壓電池6中可用的能量?jī)?chǔ)備，以便不會(huì)在高壓電池的充電水平(SOC)極低時(shí)從高壓電池4吸取能量。從現(xiàn)在開(kāi)始，通過(guò)在電動(dòng)機(jī)2上施加扭矩T_SG來(lái)確定涉及熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中的最低燃料消耗量的混合動(dòng)力車輛的工作點(diǎn)，其通過(guò)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗ConsoMth(g/h)、牽引電池中消耗的功率P_bat^HT、還有車載電池中消耗的功率P_bat^BT來(lái)使總?cè)剂舷牧康臉?biāo)準(zhǔn)最小化。在PT的每個(gè)工作點(diǎn)，確定電力提供的扭矩T_SG的值和變壓器的功率P_DC/DC的值，因而使其能夠使總?cè)剂舷牧康臉?biāo)準(zhǔn)(ConsoMth(g/h))最小化。

這種新的調(diào)節(jié)是由以下等式控制的(其中，按照慣例在再充電模式中假定負(fù)功率)：

其中，P^HT_bat是高壓電池4中消耗的功率，并且P^BT_bat是在低壓電池6中消耗的功率。變壓器7中消耗的功率是P_DC/DC。高壓電池中消耗的功率P_bat^HT是向車輛的車輪提供的電力牽引能量ω_SG.T_SG、電動(dòng)機(jī)2和逆變器3的電損耗P_損耗、以及變流器7中消耗的功率P_DC/DC的總和。低壓電池6中消耗的功率P_bat^BT等于配件8中消耗的功率P_acc和變流器7提供的功率-P_DC/DC的總和。

如果高壓電池4是一個(gè)48V(48伏)電池、并且低壓電池6是一個(gè)14V(14伏)電池，在此實(shí)例中，消耗的標(biāo)準(zhǔn)使其能夠找到具有最低燃料消耗量的工作點(diǎn)：

標(biāo)準(zhǔn)(g/h)＝Conso Mth(g/h)+K.P電池_48V(W)+K’.P電池_14V(W)

在這個(gè)等式中，牽引電池中消耗的功率P_bat^HT(P電池_48V)和車載電池中消耗的功率P_bat^BT(P電池_14V)是在總消耗的標(biāo)準(zhǔn)(ConsoMth(g/h))中通過(guò)當(dāng)量系數(shù)K、K’進(jìn)行調(diào)節(jié)的，考慮到所述電池各自的充電水平。低壓電池的功率是通過(guò)其自身當(dāng)量系數(shù)K’來(lái)調(diào)節(jié)的。因而對(duì)于PT的每個(gè)工作點(diǎn)獲得了一對(duì)值(T_SG，P_dc/dc)，這使其能夠使燃料消耗量最小化。再次計(jì)算的自由度現(xiàn)在是電力提供的扭矩和變壓器的功率P_dc/dc，這是從兩個(gè)當(dāng)量系數(shù)K和K’的狀態(tài)中得到的。

在圖3中展示了用于計(jì)算最低消耗量的新算法。14V電池的當(dāng)量系數(shù)K’已經(jīng)被加入到圖1的框中的三個(gè)計(jì)算輸入中，并且取決于所述電池的充電水平(SOE)。

另外，就目前情況，本發(fā)明提出了在兩個(gè)電池之間分配電荷，而不是通過(guò)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)電機(jī)模式下)僅對(duì)電池48V進(jìn)行再充電。由作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行操作的電動(dòng)機(jī)2提供的電荷在牽引電池4和車載電池6之間進(jìn)行分配。因?yàn)?4V電池是定期再充電的，可以避免伴有產(chǎn)量損失的從48V電池向14V電池轉(zhuǎn)移能量而用以為配件提供動(dòng)力。為此，現(xiàn)在該控制不僅涉及電力提供的扭矩T_SG，還涉及變壓器7的功率P_dc/dc。

例如，如果14V電池是高度充電的，其當(dāng)量系數(shù)K’是低的。48V電池放電。其自身的當(dāng)量系數(shù)K是高的(見(jiàn)圖4)。在駕駛場(chǎng)景中，最小化的新標(biāo)準(zhǔn)旨在提高低電壓的分量、損失向車輪提供電能的高壓電池的分量。因?yàn)楸仨殲殡妱?dòng)機(jī)提供動(dòng)力，所以對(duì)向低電壓P_dc/dc轉(zhuǎn)移的電池動(dòng)力進(jìn)行調(diào)整。其下降，以便配件電源中的14V電池的分量增加、而48V電池的分量降低。根據(jù)圖4，48V電池則可以僅僅向電動(dòng)機(jī)2提供動(dòng)力，而14V電池單獨(dú)向這些配件8提供動(dòng)力。

在再充電模式中(見(jiàn)圖5)，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗量是零，從而該能量標(biāo)準(zhǔn)的最小化僅取決于要被分配的電能在14V電池與48V電池之間的分配。因?yàn)樵摖恳姵?48V)的當(dāng)量系數(shù)K是高的，該作用使P_{電池_48V}最小化。因?yàn)樵撥囕d電池的當(dāng)量系數(shù)K’較低，其使P_{電池_14V}升高。P_dc/dc趨于0，則僅僅從電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)向牽引電池進(jìn)行再充電，而14V電池則自發(fā)地向配件8提供動(dòng)力。

在駕駛模式中，兩個(gè)電池已經(jīng)高度充電了(見(jiàn)圖6)，則兩個(gè)當(dāng)量系數(shù)K和K’是非常低的。最小化作用趨于使用兩個(gè)電池，因此也由于K’較低而降低了P_dc/dc。14V電池只對(duì)配件提供動(dòng)力，并且48V電池向電力傳動(dòng)裝置貢獻(xiàn)其全部能量。在此情景中，沒(méi)有消耗燃料。

在14V電池實(shí)際上放電、48V電池已充電的駕駛模式中(見(jiàn)圖7)，48V電池向14V電池和電動(dòng)機(jī)兩者傳遞能量。

在14V電池實(shí)際上放電、48V電池已充電的再充電模式中(見(jiàn)圖8)，電池14V的再充電是有利的。如果再充電扭矩足夠強(qiáng)，其能夠同時(shí)對(duì)48V電池進(jìn)行再充電。