針對(duì)混合動(dòng)力車輛用以實(shí)現(xiàn)負(fù)載點(diǎn)移位、回收和增壓的運(yùn)行策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控混合驅(qū)動(dòng)裝置的方法，該混合驅(qū)動(dòng)裝置包括內(nèi)燃機(jī)、能夠由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)、蓄電器以及電馬達(dá)，并且該混合驅(qū)動(dòng)裝置以能夠以負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式、回收運(yùn)行方式以及增壓運(yùn)行方式運(yùn)行，其中，在負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式中，功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器以維持蓄電器的充電狀態(tài)的預(yù)先確定的額定值的方式來(lái)預(yù)設(shè)由內(nèi)燃機(jī)和電馬達(dá)輸出的功率或轉(zhuǎn)矩，本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的控制裝置以及具有這種控制裝置的作業(yè)機(jī)械。
【背景技術(shù)】
[0002]用于作業(yè)機(jī)械的混合驅(qū)動(dòng)裝置包括內(nèi)燃機(jī)、由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)、蓄電器以及電馬達(dá)。作業(yè)機(jī)械的前進(jìn)和/或?qū)τ勺鳂I(yè)機(jī)械驅(qū)動(dòng)的部件的驅(qū)動(dòng)通過(guò)如下的傳動(dòng)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，在該傳動(dòng)系中，內(nèi)燃機(jī)和電馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力矩通過(guò)復(fù)合變速器(一般是行星變速器)得到疊加或者共同作用于一個(gè)軸。這種混合驅(qū)動(dòng)裝置能夠以不同的運(yùn)行方式運(yùn)行，特別是:(a)負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式，其中，發(fā)電機(jī)給蓄電器充電或者由蓄電器饋電的電馬達(dá)為傳動(dòng)系提供附加的驅(qū)動(dòng)力矩并且改良內(nèi)燃機(jī)的效率，b)回收運(yùn)行方式，其中，電馬達(dá)用作發(fā)電機(jī)并且將作業(yè)機(jī)械的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，用以給蓄電器充電，以及c)增壓運(yùn)行方式，其中，內(nèi)燃機(jī)和由蓄電器饋電的電馬達(dá)分別以最大功率運(yùn)行，以便克服短時(shí)的負(fù)載峰值。運(yùn)行方式之間的切換根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速以及瞬時(shí)負(fù)載力矩來(lái)進(jìn)行。
[0003]在負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式中，將驅(qū)動(dòng)功率劃分為由內(nèi)燃機(jī)提供的功率和由蓄電器提供的功率。由此，這種混合驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置提供了進(jìn)一步的自由度，在傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置中，僅能改變內(nèi)燃機(jī)的功率。為了對(duì)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩和電馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行預(yù)設(shè)，或者為了將需要提供的功率分?jǐn)偨o內(nèi)燃機(jī)和電馬達(dá)，在現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用了不同類型的調(diào)節(jié)器，特別是比例積分調(diào)節(jié)器(參見(jiàn)DE 10 2006 010 223 Al)或者啟發(fā)式調(diào)節(jié)器。這種所謂的功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器必須關(guān)注其他邊界條件，如力求維持蓄電器中一定電量的額定值，并且可以為了優(yōu)化總體效率來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。
[0004]運(yùn)行類型之間的轉(zhuǎn)換表現(xiàn)在用于現(xiàn)有技術(shù)的功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器中可能被證實(shí)是有問(wèn)題的。如果例如激活的是回收運(yùn)行方式，蓄電器的充電狀態(tài)通過(guò)回收的動(dòng)能來(lái)提高。如果接下來(lái)激活的是負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式，那么調(diào)節(jié)器力求再次平衡電量增長(zhǎng)。由此，蓄電器中的電量再次降低，但是代價(jià)是內(nèi)燃機(jī)的效率方面較為不利。而在接下來(lái)進(jìn)行增壓時(shí)，缺少了蓄電器中回收到的電量。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)介紹了如下的運(yùn)行策略，其組合式地涉及負(fù)載點(diǎn)移位、回收以及增壓，并且以啟發(fā)或優(yōu)化方法為基礎(chǔ)。對(duì)于啟發(fā)有利的是硬件要求很低，但代價(jià)是通常很少的消耗降低以及很高的參數(shù)化耗費(fèi)。在優(yōu)化方法中能夠獲得較高的消耗降低，但同時(shí)硬件要求很復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)啟發(fā)方案的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)化可行方案，并且避免迄今的功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器的上述缺陷。
[0007]所述目的根據(jù)本發(fā)明通過(guò)權(quán)利要求1、6和10的教導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，在其他權(quán)利要求中列出了以有利方式改進(jìn)技術(shù)方案的特征。
[0008]混合驅(qū)動(dòng)裝置包括內(nèi)燃機(jī)、能夠由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)、蓄電器以及電馬達(dá)。通過(guò)控制裝置能夠使混合驅(qū)動(dòng)裝置可選地以負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式、回收運(yùn)行方式以及增壓運(yùn)行方式來(lái)運(yùn)行。在負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式中，功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器以維持蓄電器的充電狀態(tài)的預(yù)先確定的額定值的方式來(lái)預(yù)設(shè)由內(nèi)燃機(jī)和電馬達(dá)輸出的功率或轉(zhuǎn)矩，其中，附加地力求改善內(nèi)燃機(jī)的效率。蓄電器的充電狀態(tài)的由功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器所顧及的額定值在負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式中，根據(jù)蓄電器的在之前經(jīng)歷的回收運(yùn)行方式和/或增壓運(yùn)行方式中發(fā)生的充電狀態(tài)變化而移位。
[0009]按照上述方式，蓄電器的充電狀態(tài)的預(yù)設(shè)值自主地在回收運(yùn)行之后向上移位或者在增壓運(yùn)行之后向下移位，從而功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器不再試圖獲得平均的充電狀態(tài)，而是將充電狀態(tài)的額定值與混合驅(qū)動(dòng)裝置的當(dāng)前運(yùn)行更佳地匹配。由此，混合驅(qū)動(dòng)裝置在后續(xù)的回收或增壓過(guò)程中能夠降低充電量或者再次給蓄電器充電，而不會(huì)偏離蓄電器容許的電量極限。該電量極限被設(shè)置為如下數(shù)值，其確保蓄電器足夠的壽命并且下邊界為最大充電量的例如20%，上邊界為最大充電量的80%。
[0010]如果多次先后出現(xiàn)回收或增壓，則可能使蓄電器的電量極限受到損傷。為了避免超出電量極限，在這種情況下可以將充電狀態(tài)的發(fā)生移位的額定值逐漸(例如呈坡面狀)地調(diào)整回充電狀態(tài)的標(biāo)稱的額定值(例如為最大電量的50% )。
【附圖說(shuō)明】
[0011]在附圖中示出本發(fā)明下面詳細(xì)介紹的實(shí)施例。其中:
[0012]圖1示出呈帶有被牽引的圓輥壓力件的拖拉機(jī)形式的農(nóng)用作業(yè)機(jī)械的側(cè)視圖，
[0013]圖2示出作業(yè)機(jī)械的傳動(dòng)系和所屬控制裝置的圖解，
[0014]圖3示出控制裝置的詳細(xì)圖解。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出呈拖拉機(jī)10和由拖拉機(jī)10牽引的圓輥壓力件12形式的農(nóng)用作業(yè)機(jī)械。圓輥壓力件12本身是傳統(tǒng)形式的并且包括由輪16支撐的行駛機(jī)架14(帶有輥腔18)。圓輥壓力件12通過(guò)車轅20由拖拉機(jī)10牽引并且其能被驅(qū)動(dòng)的元件借助動(dòng)力輸出軸22由拖拉機(jī)10驅(qū)動(dòng)。拖拉機(jī)10包括行駛機(jī)架24，該行駛機(jī)架被支撐在前部的能轉(zhuǎn)向的車輪26和后部的被驅(qū)動(dòng)的車輪28上。帶有座位32的操作人員工作位置處在駕駛室30中。能夠從該座位來(lái)操作轉(zhuǎn)向輪34、油門(mén)踏板36以及帶有顯示裝置和按鍵和/或?qū)ε鲇|敏感的顯示裝置的操作人員界面38。
[0016]圖2示出作業(yè)機(jī)械的傳動(dòng)系。通常實(shí)現(xiàn)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)40的曲軸借助能分離的離合器74來(lái)驅(qū)動(dòng)軸42，該軸在其一側(cè)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)44、帶齒輪48、50和52的中間變速器46以及動(dòng)力輸出軸分離離合器54的輸入側(cè)。動(dòng)力輸出軸分離離合器54在輸出側(cè)與動(dòng)力輸出軸變速器56的輸入端相連接，動(dòng)力輸出軸變速器在輸出側(cè)驅(qū)動(dòng)可分離的動(dòng)力輸出軸離合器58，在該動(dòng)力輸出軸離合器上以能取下的方式聯(lián)接圓輥壓力件12的動(dòng)力輸出軸22。中間變速器46在輸出側(cè)與復(fù)合變速器60連接，該復(fù)合變速器以行星變速器的形式實(shí)現(xiàn)，該行星變速器的行星輪與中間變速器46的輸出齒輪52嚙合并且該行星變速器的中心輪與電馬達(dá)62的輸出軸64相連接。行星輪承載件與換檔變速器66的輸入側(cè)相聯(lián)接，該換檔變速器在輸出側(cè)借助差速變速器68來(lái)驅(qū)動(dòng)后輪28。
[0017]在另一實(shí)施方式中，動(dòng)力輸出軸變速器56也能夠在復(fù)合變速器60的下游得到驅(qū)動(dòng)。此外，換檔變速器66能夠?qū)嵤樨?fù)載換檔變速器。在又一實(shí)施方式中，復(fù)合變速器60能夠與各個(gè)車輪28以及必要時(shí)還有前輪26對(duì)應(yīng)。在又一實(shí)施方式中，電馬達(dá)62能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)矩直接或經(jīng)由變速器傳遞給軸42或者傳動(dòng)系的另一部位，也就是這樣能夠取消復(fù)合變速器60，并且電馬達(dá)62能夠一并承擔(dān)發(fā)電機(jī)44的任務(wù)。在又一實(shí)施方式中，全部機(jī)械功率能夠由電馬達(dá)62產(chǎn)生，其中，發(fā)電機(jī)44和電馬達(dá)62的最大功率將會(huì)增大，這是因?yàn)槿∠藱C(jī)械驅(qū)動(dòng)支路。
[0018]控制裝置70與發(fā)電機(jī)44、內(nèi)燃機(jī)控制器76、呈蓄電池(或高容量的電容器等)形式的蓄電器78以及電馬達(dá)62電連接。另外，控制裝置70與用于檢測(cè)油門(mén)踏板位置36位置的傳感器80相聯(lián)接。另一傳感器(未示出)能夠檢測(cè)制動(dòng)踏板(未示出)的位置(或者說(shuō)狀態(tài))或者制動(dòng)系統(tǒng)中的壓力。
[0019]換檔變速器66能夠手動(dòng)地通過(guò)操作人員借助桿裝置或自主地通過(guò)控制裝置70或者借助操作人員界面38以及由控制裝置70監(jiān)控的促動(dòng)器(未示出)來(lái)切換。動(dòng)力輸出軸分離離合器54也可以借助一種機(jī)構(gòu)又操作人員或者借助操作人員界面38或單獨(dú)的開(kāi)關(guān)和由控制裝置70監(jiān)控的促動(dòng)器(未示出)來(lái)切換。類似地，離合器74也可以由操作人員以機(jī)械方式借助踏板(未示出)或借助操作人員界面38或單獨(dú)的開(kāi)關(guān)和由控制裝置70監(jiān)控的促動(dòng)器(未示出)來(lái)切換。
[0020]在運(yùn)行中，操作人員借助油門(mén)踏板36預(yù)設(shè)拖拉機(jī)12的所希望的速度，該速度借助傳感器80傳輸給控制裝置70，該控制裝置按照負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式，根據(jù)功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器72的信號(hào)來(lái)操控內(nèi)燃機(jī)控制器76和電馬達(dá)62。根據(jù)功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器72的預(yù)設(shè)，控制裝置70按照負(fù)載點(diǎn)移位運(yùn)行方式從蓄電器78中獲取電功率，以便驅(qū)動(dòng)電馬達(dá)62或者用來(lái)自發(fā)電機(jī)44的電功率給蓄電器78充電。此外，設(shè)置有回收運(yùn)行方式，其中，發(fā)電機(jī)44在倒拖運(yùn)行中用作制動(dòng)器并且回收獲取作業(yè)機(jī)械的動(dòng)能以及作為電能饋入蓄電器78中。最后，同樣還設(shè)置一種增壓運(yùn)行方式，其中，電馬達(dá)62被以來(lái)自蓄電器78的最大功率加載，而內(nèi)燃機(jī)40以最大功率運(yùn)行。
[0021]圖3示出控制裝置70的詳細(xì)圖解。該控制裝置包括:狀態(tài)轉(zhuǎn)換裝置82、回收控制器84 (帶有電量測(cè)量計(jì)96)、功率或轉(zhuǎn)矩分配調(diào)節(jié)器72、增壓控制器86 (帶有電量測(cè)量計(jì)94)、充電狀態(tài)額定值給定器92以及兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)換裝置88、90。
[0022]在運(yùn)行中，由內(nèi)燃機(jī)控制器76向狀態(tài)轉(zhuǎn)換裝置82輸送內(nèi)燃機(jī)40的轉(zhuǎn)速ω和負(fù)載力矩τ作為輸入?yún)⒘?。狀態(tài)轉(zhuǎn)換裝置82可以被附加地加載關(guān)于電馬達(dá)62的負(fù)載力矩τ的信息，該負(fù)載力矩能夠借助其電學(xué)量值得到估算。內(nèi)燃機(jī)40和/或電馬達(dá)62的轉(zhuǎn)速ω和負(fù)載力矩τ也可以通過(guò)單獨(dú)的傳感器來(lái)檢測(cè)。所述量值得到