用于混合动力电动车辆的能量管理系统和燃料节约方法技术方案

本发明专利技术的目的是提供一种新颖的用于混合动力电动车辆(30)的能量管理系统(1)，该车辆包括用于车辆牵引驱动和再生式制动的电机(2)，用于存储再生能量的电存储系统ESS(4)，和不同于所述电机(2)的至少一个附加的车辆电气辅助设备(10-20)。能量管理控制器(9)布置为一旦建立在预测的未来下坡下行(32)期间再生能量增量的潜在可能，就把所述ESS(4)的电力导引到所述至少一个附加的车辆电气辅助设备(10-20)以减小所述ESS(4)的充电水平，使得在所述预测的未来下坡下行(32)期间能量增量可以再生并且被存储在所述ESS(4)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于混合动力电动车辆的能量管理系统和燃料节约方法
本专利技术涉及用于混合动力电动车辆的能量管理系统，其中该汽车包括用于车辆牵引驱动和再生式制动的电机，用于存储再生能量的电存储系统，和不同于所述电机的至少一个附加的车辆电气辅助设备。本专利技术还涉及用于所述混合动力电动车辆的燃料节约方法。
技术介绍
用于混合动力电动车辆的能量管理系统的总体目标是管理电力消耗和电力再生，以得到更低的整体燃料消耗和排放，并且改善车辆可驱动性。文献US2005/0274553A1示出了用于混合动力电动车辆的预测能量管理系统，为了获得更好的燃料经济和更低的排放，其基于预测的驱动循环和地形选择功率要求以操作电动机和发动机。然而，期望对燃料消耗和发动机排放有进一步的改善。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供新颖的用于混合动力电动车辆的能量管理系统，其使得对于燃料消耗和发动机排放有了进一步的提高，该电动汽车包括用于车辆牵引驱动和再生式制动的电机，用于存储再生能量的电存储系统ESS，和不同于所述电机的至少一个附加的车辆电气辅助设备。本专利技术的目的通过一种能量管理系统实现，其中，能量管理控制器布置为一旦建立在预测的未来下坡下行期间再生能量增量的潜在可能，就把来自所述ESS的电力导引到所述至少一个附加的车辆电气辅助设备以减小所述ESS的充电水平，使得在所述预测的未来下坡下行期间能量增量可以再生并且被存储在所述ESS中。所述目的还通过本专利技术的用于相应混合动力电动车辆的燃料节约方法来实现，该方法包括步骤：建立在预测的未来下坡下行期间再生能量增量的潜在可能；以及接下来，把来自所述ESS的电力导引到所述至少一个附加的车辆电气辅助设备以减小所述ESS的充电水平，使得在所述预测的未来下坡下行期间能量增量可以再生并且被存储在所述ESS中。本专利技术的系统和方法基于对预测未来行进路径的合理使用，用以增加车辆再生式制动期间的再生能量的量。如果没有本专利技术的方案，则存在在下坡下行期间ESS可能变成完全充电，同时需要进一步的再生式制动的风险。此外，本专利技术的系统不需要在到达预测下行之前，操作电机以减小ESS的充电水平，但是替代地布置为将来自所述ESS的电能导引到所述至少一个附加的车辆电气辅助设备。因此，本专利技术的方案提供独立于行进路径、用于减小ESS的充电水平的可选择的方案。本专利技术的方案还提出多个附加的电气辅助设备，其可以由ESS的电能供电，从而增加选择使用哪个功率消耗器件的自由度，这依赖于当前的和预测的未来环境。多个附加的电气辅助设备还促进相对大的功率消耗率，其可能需要用来减小在足够高的速率下的ESS充电水平。优选地，如果在所述预测的未来下坡下行期间由再生式制动产生的再生能量的估计量超过所述ESS的估计剩余最大允许存储容量，则建立所述再生能量增量的潜在可能。通过将再生能量的估计量与ESS的估计剩余最大允许存储容量进行比较，可提供用于确定能量管理策略的有效工具。ESS的当前SOC的估计可以通过电池管理系统执行。优选地，在所述预测的未来下坡下行期间由再生式制动产生的再生能量的所述估计量被分为第一部分和第二部分，该第一部分是要在所述下坡下行期间对至少一个附加的车辆电气辅助设备供电，该第二部分是要存储在所述ESS中，并且优选地，如果再生能量的所述第二部分超过所述ESS的估计剩余最大允许存储容量，则建立所述再生能量增量的潜在可能。由于减小了ESS的充放电的转换损失，所以至少一个附加的车辆电气辅助设备由再生能量的直接操作导致燃料效率的提高。此外，相对于再生能量的直接功率消耗器件的类型和数量的适应性得到提高。优选地，所述再生能量增量的潜在可能的建立也考虑直到所述预测的未来下坡下行的起点的预测的未来行进路径海拔信息。在预测下行之前，在上坡路径部分期间由电机带来的附加牵引驱动可能以其他的方式对预测下行起点的EES的充电状态给出不正确的估计。优选地，考虑所述预测的未来下坡下行的起点的所述ESS的估计的充电状态，来确定所述ESS的估计剩余最大允许存储容量。优选地，所述至少一个附加的车辆电气辅助设备由加热系统、通风系统、空调系统、启动机电池、空气压缩机、废气减排系统、发动机冷却系统、发动机润滑系统、转向系统、液压或动能存储系统中的任何一个形成。优选地，所述至少一个附加的车辆电气辅助设备耦接到低压网络，具体地是6-50伏网络，或者优选地，所述至少一个附加的车辆电气辅助设备耦接到高压网络，具体地是100-1000伏网络。低压网络适用于相对低的功率应用，而高压网络适用于相对高的功率应用。优选地，所述未来下坡下行由车辆未来行进路径预测系统预测，其可以包括与行进路径海拔信息相结合的GPS、或具有行进路径海拔信息的行进路径识别系统、或者它们的组合。优选地，如果所述下行的起点位于车辆一定距离内，则建立所述预测的未来下坡下行。该距离可以例如是直到2km，优选地，直到10km，更优选地，直到20km。优选地，一旦所述至少一个附加的车辆电气辅助设备由来自所述ESS的电能供电以减小所述ESS的充电水平，则所述能量管理控制器可以超驰(override)所述至少一个附加的车辆电气辅助设备的正常控制。所述附加的车辆电气辅助设备中的一些在正常控制期间，周期性地操作，或者操作为获得目标值，或者操作以定位在预定范围中。然而，正常操作的时间很少与由能量管理系统所需的操作时间一致。因此，能量管理系统可以超驰正常控制。附图说明现在，将参考附图详细地描述本专利技术，其中：图1示出根据本专利技术的能量管理系统的示意性概览；图2示出根据本专利技术的第一能量节约策略的简化的示例性行进路径的专利技术效果；以及图3示出根据本专利技术的第二能量节约策略的简化的示例性行进路径的专利技术效果。具体实施方式在下文中，将结合示例性的而不是限制本专利技术的附图描述本专利技术的各个方面，其中，相同的标记指示相同的元件，并且各方面的改变并不被限制为具体示出的情况，而是可以应用于本专利技术的其他变型。图1示出用于执行本专利技术的能量管理系统1的示意性系统设计的示例。能量管理系统1设计用于在混合动力电动车辆HEV中使用，HEV的特征通常在于，它们的驱动系具有借助于电机2和内燃机3的组合的推动力。公开的本专利技术的实施例示出了并联式混合动力驱动系系统，其中，内燃机3能够经由第一驱动轴22可转动地连接到电机2和与其断开。接着，电机2经由传动装置24和第二驱动轴26可转动地连接到后轮和轮轴23。然而，本专利技术不限于并联式混合动力驱动系系统，而是可以以串联或串并混合的驱动系系统等效地实现。HEV还包括经由电力电子设备5连接到电机2的电存储系统ESS4，其布置为将馈送到ESS4和电机2或从它们接收的电力进行转换。根据使用的具体系统设计，电力电子设备5例如可以包括DC/DC转换器和/或DC/AC逆变器等。ESS可以包括能够存储电能的一个或多个电池和/或超级电容器等。电机2还适用于能够作为发电机工作，从而提供车辆的再生式制动。从而，车辆动能转换为电能，这可以馈送到EES4以储能，或者用于其他电设备的直接供电。能量管理系统1还包括不同于电机2的至少一个附加的车辆电力辅助设备。附加的车辆电力辅助设备例如可以是包括电加热器的加热系统10，包括电风扇的通风系统11，包括电动压缩机的空调系统12，优选为12、24或48伏的启动机电池1本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于混合动力电动车辆(30)的能量管理系统(1)，所述车辆包括用于车辆牵引驱动和再生式制动的电机(2)，用于存储再生能量的电存储系统ESS(4)，和不同于所述电机(2)的至少一个附加的车辆电气辅助设备(10‑20)，所述能量管理系统的特征在于，能量管理控制器(9)被布置为一旦建立在预测的未来下坡下行(32)期间再生能量增量的潜在可能，就把来自所述ESS(4)的电力导引至所述至少一个附加的车辆电气辅助设备(10‑20)以降低所述ESS(4)的充电水平，使得在所述预测的未来下坡下行(32)期间能量增量可以再生并且被存储在所述ESS(4)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于混合动力电动车辆(30)的能量管理系统(1)，所述车辆包括用于车辆牵引驱动和再生式制动的电机(2)，用于存储再生能量的电存储系统ESS(4)，和不同于所述电机(2)的至少一个附加的车辆电气辅助设备(10-20)，所述能量管理系统的能量管理控制器(9)被布置为一旦建立在预测的未来下坡下行(32)期间再生能量增量的潜在可能，就把来自所述ESS(4)的电力导引至所述至少一个附加的车辆电气辅助设备(10-20)以降低所述ESS(4)的充电水平，使得在所述预测的未来下坡下行(32)期间能量增量可以再生并且被存储在所述ESS(4)中，所述能量管理系统的特征在于，所述再生能量增量的潜在可能的所述建立也考虑直至所述预测的未来下坡下行(32)的起点的预测的未来行进路径海拔信息。2.根据权利要求1所述的能量管理系统(1)，其中，如果在所述预测的未来下坡下行(32)期间由再生式制动产生的再生能量(43)的估计量超过所述ESS(4)的估计剩余最大允许存储容量(48)，则建立所述再生能量增量的潜在可能。3.根据权利要求2所述的能量管理系统(1)，其中，在所述预测的未来下坡下行(32)期间由再生式制动产生的再生能量(43)的所述估计量被分为第一部分和第二部分，该第一部分是要用于在所述预测的未来下坡下行(32)期间对至少一个附加的车辆电气辅助设备供电，该第二部分是要存储在所述ESS(4)中，以及，如果再生能量(43)的所述估计量的所述第二部分超过所述ESS(4)的估计剩余最大允许存储容量(48)，则建立所述再生能量增量的潜在可能。4.根据权利要求2所述的能量管理系统(1)，其中，考虑在所述预测的未来下坡下行(32)的起点的所述ESS(4)的估计的充电状态SOC，来确定所述ESS(4)的所述估计剩余最大允许存储容量(48)。5.根据权利要求1所述的能量管理系统(1)，其中，所述至少一个附加的车辆电气辅助设备(10-20)由下述的任何一个形成：加热系统(10)、通风系统(11)、空调系统(12)、启动机电池(13)、空气压缩机(14)、废气减排系统(15)、发动机冷却系统(16)、发动机润滑系统(17)、转向系统(18)、或者液压或动能存储系统(19、20)。6.根据权利要求5所述的能量管理系统(1)，其中，所述至少一个附加的车辆电气辅助设备(10-20)耦接到低压网络(6)，或者，所述至少一个附加的车辆电气辅助设备(10-20)耦接到高压网络(7)。7.根据权利要求6所述的能量管理系统(1)，其中，所述低压网络(6)是6-50伏DC网络。8.根据权利要求6所述的能量管理系统(1)，其中，所述高压网络(7)是100-1000伏DC网络。9.根据权利要求1所述的能量管理系统(1)，其中，所述预测的未来下坡下行(32)利用车辆未来行进路径预测系统(8)来预测，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：耶克·伦纳威，托比亚斯·阿克塞尔松，
申请(专利权)人：沃尔沃拉斯特瓦格纳公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE