用于在预测出的下坡处控制废热回收系统的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制与车辆(1)的动力系(3)相关联的废热回收系统(10)的方法，该动力系(3)包括燃式发动机(2)和连接至燃式发动机(2)的变速箱(4)，废热回收系统(10)包括工作流体回路(12)；蒸发器(14)；膨胀器(16)；冷凝器(18)；用于工作流体(WF)的储存器(20)以及布置成用于将工作流体(WF)泵送通过回路(12)的泵(22)，其中蒸发器(14)布置成用于工作流体(WF)与至少一个热源(24)之间的热交换，其中废热回收系统(10)还包括布置成与冷凝器(18)连接的冷却回路(26)，并且其中膨胀器(16)机械连接至动力系(3)。该方法包括以下步骤：预测(s101)将会需要对车辆进行制动的下坡；将蒸发器(14)的温度降低(s102)至预定温度；以及关闭(s103)泵(22)从而关闭废热回收系统(10)。本发明专利技术还涉及废热回收系统(10)、包括这种系统(10)的车辆(1)、计算机程序(P)和计算机程序制品。

Method and system for controlling waste heat recovery system at predicted downhill

The invention relates to a method for controlling a waste heat recovery system (10) associated with a power system (3) of a vehicle (1), which comprises a fuel engine (2) and a gearbox (4) connected to the fuel engine (2), a waste heat recovery system (10) comprising a workflow loop (12), an evaporator (14), an expander (16), a condenser (18), a storage (20) for a workflow fluid (WF) and an arrangement thereof. A pump (22) for pumping a workflow fluid (WF) through a loop (12), in which the evaporator (14) is arranged for heat exchange between the workflow fluid (WF) and at least one heat source (24), in which the waste heat recovery system (10) also includes a cooling loop (26) arranged to connect to the condenser (18), and in which the expander (16) is mechanically connected to the power system (3). The method comprises the following steps: predicting (s101) the downhill where braking will be required on the vehicle; lowering the temperature of evaporator (14) to a predetermined temperature (s102); and closing (s103) pump (22) to shut down the waste heat recovery system (10). The invention also relates to a waste heat recovery system (10), a vehicle (1), a computer program (P) and a computer program product including the system (10).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在预测出的下坡处控制废热回收系统的方法和系统
本专利技术涉及根据所附权利要求的一种用于控制废热回收系统的方法、一种废热回收系统、一种包括这种废热回收系统的车辆、一种计算机程序、以及一种计算机程序制品。
技术介绍
如今，汽车制造商正在努力提高发动机效率并且减少燃料消耗。对于重型车辆，诸如卡车和公共汽车的制造商而言，这尤其是个问题。在具有燃式发动机的车辆中，来自燃料的一些能量通过排气管和发动机冷却系统作为热量消散。通过使用废热回收系统，一些消散的热量可以替代地用于产生机械功。机械功可以例如传递至动力系并且因此用于推进车辆。这样，可以改善发动机效率和燃料消耗。废热回收系统通常基于朗肯循环，从而包括工作流体、用于在回路中循环工作流体的泵、至少一个蒸发器、膨胀装置和冷凝器。工作流体适当地处于液态以开始。泵对通过蒸发器泵送的工作流体加压。工作流体由热源加热，工作流体由此蒸发。蒸汽随后在膨胀装置中膨胀。借助于膨胀装置，所回收的热量转换成机械功。蒸汽接下来在冷凝器中冷却，使得工作流体恢复到其初始液态。冷凝器从而通常连接至冷却回路，该冷却回路可以是发动机冷却系统的一部分或单独的冷却回路。如果膨胀装置机械连接至动力系，则由膨胀装置产生的机械功可以传递至车辆的动力系。文献US2009211253A1公开了一种废热回收系统，其中涡轮(膨胀装置)的轴杆耦连至发动机曲轴。由膨胀装置产生的机械功从而是用于推进车辆的扭矩。由这种废热回收系统提供的额外扭矩可能并不总是期望的。当车辆在上坡行驶时，燃式发动机上的高负荷将会导致排气的温度升高，由此更多的能量经由蒸发器传递至废热回收系统。这意味着可以由膨胀装置提供更大的扭矩。在上坡行驶时，这通常是一个优点。然而，当车辆开始下坡行驶时，可能不期望由废热回收系统提供的额外扭矩。在长下坡中，由于车辆的质量(势能)，车辆速度将会增加，并且存在车辆速度变得过高的风险。因此可能不需要来自废热回收系统的额外扭矩。如果不需要额外扭矩，则应当以某种方式节省废热回收系统中的能量。
技术实现思路
尽管存在本领域已知的解决方案，仍然需要开发一种用于控制废热回收系统的方法，其在不需要来自系统的能量输出来推进车辆时节省废热回收系统中的存储能量。本专利技术的一个目的是实现一种用于控制废热回收系统的有利方法，该方法在不需要来自系统的能量输出时节省废热回收系统中的存储能量。本专利技术的另一个目的是实现一种用于控制废热回收系统的有利方法，该方法在不需要能量来推进车辆时节省系统中的存储能量。本专利技术的另一个目的是实现一种有利的废热回收系统，该系统在不需要从系统输出的能量时保存废热回收系统中的存储能量。本专利技术的另一个目的是实现一种有利的废热回收系统，当不需要能量来推进车辆时，该系统保存系统中的存储能量。本文提到的目的通过根据独立权利要求的一种用于控制废热回收系统的方法、一种废热回收系统、一种车辆、一种计算机程序和一种计算机程序制品的方法来实现。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于控制与车辆的动力系相关联的废热回收系统的方法。动力系包括燃式发动机以及连接至燃式发动机的变速箱，废热回收系统包括工作流体回路；蒸发器；膨胀器；冷凝器；用于工作流体的储存器以及布置成用于将工作流体泵送通过回路的泵，其中蒸发器布置成用于工作流体与至少一个热源之间的热交换，其中废热回收系统还包括布置成与冷凝器连接的冷却回路，并且其中膨胀器机械连接至动力系。该方法包括以下步骤：-预测将会需要对车辆进行制动的下坡；-将蒸发器的温度降低至预定温度；以及-关闭泵，从而关闭废热回收系统。本专利技术的废热回收系统适合基于朗肯循环，优选有机朗肯循环。工作流体从而适当地是有机的，诸如乙醇或丙酮。基于朗肯循环的废热回收系统适当地配置成使得适当地处于液态的工作流体被泵送通过蒸发器。工作流体由此由连接至蒸发器的至少一个热源加热，并且工作流体从而蒸发。蒸汽接下来在膨胀器中膨胀，从而产生机械功。机械功作为扭矩从膨胀器传递至动力系。机械功可以例如传递至燃式发动机的曲轴或变速箱，从而用于推进车辆。蒸汽接下来通过与冷却回路中的冷却流体进行热交换而在冷凝器中冷却，使得工作流体恢复到其初始液态。包括废热回收系统的车辆中的至少一个热源可以是来自燃式发动机的排气、排气再循环系统、燃式发动机的冷却流体、燃式发动机本身或车辆中的任何其它热部件。至少一个热源优选地与燃式发动机相关联。蒸发器适当地是连接至至少一个热源和工作流体回路的热交换器。工作流体与热源之间的热传递是导致温度变化的能量交换。因此，热源提供进入废热回收系统的能量，并且能量经由膨胀器作为机械功并且经由冷却回路作为热量离开废热回收系统。废热回收系统中的温度从而取决于进入系统的能量和离开系统的能量。由膨胀器提供的扭矩有助于推进车辆，但可能存在不需要额外扭矩的情况。当车辆上坡行驶时，燃式发动机上的高负荷将会增加排气的温度，并且更多的能量将会经由蒸发器传递至废热回收系统。这意味着可以由膨胀器提供大的扭矩。这在上坡行驶时通常是有利的，但是当车辆开始下坡行驶时，可能不期望额外扭矩。在长下坡中，由于车辆的质量(势能)，车辆速度将会自身增加。这通常导致需要在沿着下坡的某处对车辆进行制动以便保持期望的车辆速度。制动可以由车辆的操作者或由车辆系统，诸如下坡速度控制系统请求和/或开始。为了节省燃料，通常在沿着长坡行驶时通过在接合一挡位的情况下滑行来对车辆进行制动。当车辆在接合一挡位的情况下滑行时，发动机正在运转并且燃料供应被切断，使得发动机由车辆的驱动轮驱动。如果在沿着斜坡行驶时必须对车辆进行制动，则不需要由膨胀器提供的额外扭矩。事实上，额外扭矩只会增加对车辆进行制动的需要。因此反而希望节省废热回收系统中的能量。这可以通过关闭废热回收系统来实现。通过节省废热回收系统中的能量，一旦再次启动废热回收系统，就可以快速地提供扭矩。蒸发器是废热回收系统中的主要能量储存器。然而，废热回收系统的工作温度通常非常高，并且系统的热惯性(特别是蒸发器的热惯性)导致在系统已关闭后很长时间内处于高温。在车辆已上坡行驶的情况下，温度当然甚至更高。过高的温度可能会损坏工作流体和废热回收系统的其它部件。因此，重要的是在废热回收系统关闭之前冷却该系统。通过预测将会需要对车辆进行制动的下坡、将蒸发器的温度降低至预定温度、接下来关闭泵从而关闭废热回收系统，确保系统中的能量在不需要其作为机械功时以安全有效的方式节省。由此实现了一种用于控制废热回收系统以节省能量并且当不需要来自系统的机械功时减少冷却系统上的热负荷的方法。通过降低蒸发器的温度，进入废热回收系统的能量减少，废热回收系统中的温度由此降低。预定温度适当地是使得关闭废热回收系统被认为是安全的温度。预定温度可以是约200摄氏度；确切温度取决于工作流体类型。通过关闭泵，工作流体将会停止在废热回收系统中循环，由此不能进行能量传递，并且系统被认为是关闭的。该方法适当地包括预测一下坡，该下坡将会需要对车辆进行制动以便不超过预定的车辆速度。这种预定车辆速度可以是由车辆操作者请求的期望速度，或者其可以是速度限制。将会需要对车辆进行制动的下坡通常是长下坡。适当地基于道路倾斜度、摩擦力、斜坡的长度等来预测将会需要对车辆进行制动的下坡。这种道路数据在车辆控制系统中可用，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制与车辆(1)的动力系(3)相关联的废热回收系统(10)的方法，动力系(3)包括燃式发动机(2)和连接至燃式发动机(2)的变速箱(4)，废热回收系统(10)包括工作流体回路(12)；蒸发器(14)；膨胀器(16)；冷凝器(18)；用于工作流体(WF)的储存器(20)以及布置成将工作流体(WF)泵送通过回路(12)的泵(22)，其中蒸发器(14)布置成用于工作流体(WF)与至少一个热源(24)之间的热交换，其中废热回收系统(10)还包括布置成与冷凝器(18)连接的冷却回路(26)，并且其中膨胀器(16)机械连接至动力系(3)，其特征在于以下步骤：‑预测(s101)将会需要对车辆进行制动的下坡(s101)；‑将蒸发器(14)的温度降低(s102)至预定温度；以及‑关闭(s103)泵(22)从而关闭废热回收系统(10)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.12 SE 1651040-61.一种用于控制与车辆(1)的动力系(3)相关联的废热回收系统(10)的方法，动力系(3)包括燃式发动机(2)和连接至燃式发动机(2)的变速箱(4)，废热回收系统(10)包括工作流体回路(12)；蒸发器(14)；膨胀器(16)；冷凝器(18)；用于工作流体(WF)的储存器(20)以及布置成将工作流体(WF)泵送通过回路(12)的泵(22)，其中蒸发器(14)布置成用于工作流体(WF)与至少一个热源(24)之间的热交换，其中废热回收系统(10)还包括布置成与冷凝器(18)连接的冷却回路(26)，并且其中膨胀器(16)机械连接至动力系(3)，其特征在于以下步骤：-预测(s101)将会需要对车辆进行制动的下坡(s101)；-将蒸发器(14)的温度降低(s102)至预定温度；以及-关闭(s103)泵(22)从而关闭废热回收系统(10)。2.根据权利要求1所述的方法，其中基于道路倾斜度、摩擦力、斜坡的长度等来预测(s101)将会需要对车辆(1)进行制动的下坡。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中当车辆(1)处于预测出的下坡的顶部时，开始降低(s102)蒸发器(14)的温度的步骤。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中当车辆(1)的辅助制动器已启动时，开始降低(s102)蒸发器(14)的温度的步骤。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中降低(s102)蒸发器(14)的温度的步骤包括控制所述至少一个热源(24)以绕过蒸发器(14)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括控制工作流体(WF)以绕过蒸发器(14)的步骤。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：当再次请求扭矩时或者当车辆(1)的制动已经停止时，启动泵(22)。8.一种与车辆(1)的动力系(3)相关联的废热回收系统，动力系(3)包括燃式发动机(2)和连接至燃式发动机(2)的变速箱(4)，废热回收系统(10)包括工作流体回路(12)；蒸发器(14)；膨胀器(16)；冷凝器(18)；用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·约翰逊，E·霍克戴尔，T·蒂姆伦，
申请(专利权)人：斯堪尼亚商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE