CN104228717B - 分配交通工具回收功率的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分配交通工具(10)的回收功率的方法，其中，实施下面步骤以分配交通工具(10)的回收功率：确定回收功率。获得至少一个能量消耗器(22、23)的各自额定功率(6)。把回收功率分配给电动的耗能装置(21‑23)，该耗能装置包括能量存储器(21)和该至少一个能量消耗器(22、23)，根据该至少一个能量消耗器(22、23)的各自额定功率(6)这样地把回收功率分配给耗能装置(21‑23)，以致该至少一个能量消耗器(22、23)的平均实际功率相当于或等于该至少一个能量消耗器(22、23)的各自额定功率(6)。

Description

分配交通工具回收功率的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种方法和系统，从而把在交通工具进行回收时所产生的功率在交通工具的耗能装置之间进行分配。

背景技术

DE102006026404A1描述了一种管理汽车电路中的电能的方法。在这种情况下，如果在进行回收工作时产生了太多的能量，那么也可以提高用电器的能耗。

DE102012209202A1公开了一种加热催化净化器的方法。在这种情况下，由再生制动系统所产生的电流被引导到催化净化器中，从而加热催化净化器。

DE102012004008A1公开了，在制动过程期间，根据电能量存储器的外部温度和充电状态把回收的电能引入到制冷循环的压缩机或者制动电阻中。

在现有技术的电动车或者混合动力车中，例如在交通工具进行制动时所产生的回收功率通常仅输送给能量存储器。因此在例如能量存储器充电状态太高或者存在其它防止所有回收功率可以被供给到能量存储器中的边界条件时，减小了交通工具可能的回收功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，与现有技术相比能更加合理地使用交通工具的回收功率。

根据本发明，所述技术问题通过一种分配交通工具的回收功率的方法解决，其中该方法包括下面步骤：

确定回收功率；

检测至少一个能量消耗器的各自的额定功率；及

把回收功率分配给电的耗能装置，该耗能装置包括能量存储器和所述至少一个能量消耗器，根据该至少一个能量消耗器的各自额定功率这样地把回收功率分配给耗能装置，以致该至少一个能量消耗器的平均实际功率等于或相当于所述至少一个能量消耗器的各自的额定功率。

在本发明的范围内，提供了一种分配交通工具的回收功率的方法。该方法包括下面步骤：

确定回收功率。该步骤尤其包括确定交通工具可使用的回收功率的范围。在这种情况下，回收功率尤其包括所有可逆能量转换器的回收功率，这除了电动机之外，还包括例如热电发电机。换句话说，尤其根据制动踏板的位置来确定当前最大可动用的回收功率，该回收功率应该分配到耗能装置上。

检测交通工具的一个或者多个电的能量消耗器的各自的额定功率。在这个步骤中，借助每个能量消耗器来确定该额定功率，亦即这样的功率，该功率应当被输入各自能量消耗器。

尤其通过适应电动能量消耗器的额定功率而把回收功率分配给交通工具的电动耗能装置。在这种情况下，电动耗能装置包括交通工具的能量存储器和一个或者多个能量消耗器。在这种情况下，根据一个或者多个能量消耗器的各自额定功率这样地实现把回收功率分配给耗能装置，以致一个或者多个能量消耗器的平均实际功率等于或相当于一个或者多个能量消耗器的各自额定功率。

通过不仅可以把回收功率输入能量存储器，而且可以把回收功率输入交通工具的能量消耗器的方法，有利地保证了能随时合理地使用回收功率。当例如能量存储器的充电状态表明目前不可能把供使用的回收功率完全暂存在能量存储器中时，可以把回收功率至少部分地分配给交通工具的电的能量消耗器。为了这时保证由此仅把各自消耗器的实际功率暂时地提高到相应的额定功率以上，因此尤其在此后(例如直接在交通工具的回收功率工作结束之后的预定时间间隔之后)这样地暂时减小合适的额定功率，以致以前过多地供给到各自消耗器中的能量又被节省下来了。

在这种情况下，尤其确定耗能装置的优先级，从而根据对优先级的确定把回收功率分配给耗能装置。在这种情况下，该优先级取决于：

外部温度。例如，外部温度越低，则内室加热装置的优先级越高。在类似的方式中，外部温度越高，则内室冷却装置的优先级越高。

系统温度。在这种情况下，例如能量存储器的温度或者交通工具内室的温度被理解为系统温度。有利地，在外部温度较低(即外部温度小于预定的温度阈值)时，内室温度比额定值小得越多，则交通工具加热装置与耗能装置相比优先级越高。在类似的方式中，在外部温度较高(即外部温度超过预定的温度阈值)时，内室温度比额定值大得越多，则空调设备与耗能装置相比优先级可以越高。

能量存储器的充电状态。尤其能量存储器的充电状态越低，则能量存储器的优先级越高。

耗能装置的效率。当耗能装置是电的消耗器时，规定这样的耗能装置效率，即其把电能部分转换成其它能量形式(例如加热或者致冷)。当耗能装置是能量存储器时，产生了这样的效率，即在从能量存储器中进行放电时其又把输入能量存储器中进行存储的那部分能量提供来使用。在这种情况下，，这些耗能装置的直接效率(即没有进行事前能量存储)、尤其与效率链相比越高，各自耗能装置的优先级越高，该效率链允许在改变耗能装置中的能量之前把能量中间存储在能量存储器中。

通过根据各自耗能装置的优先级来分配回收功率，可以有利地确保，供使用的回收功率尽可能有效地被使用。

可选地，至少一个能量消耗器可以被间歇地供给可使用的回收功率。为此，相应的能量消耗器周期性地在一段时间内完全不启动或者不被接通，而周期持续时间的其余时间被接通，因此在接通状态下所消耗的功率相当于或等于其最大的或者更好的效率优化的功率消耗。在这种情况下，该功率消耗理解为各自消耗器效率得到优化的功率消耗，在该功率消耗时各自消耗器具有其最好的效率。

通过这种间歇工作，可以有利地避免能量消耗器较差的部分负载效率。在整个路程中，即在没有产生回收功率的交通工具工作阶段中，这种间歇工作也是可以考虑的。

在优选的本发明实施例中，例如通过导航系统来提供交通工具将来要驶过的路程。回收功率在这种情况下根据预定的路程被分配到耗能装置中。

根据交通工具将来要驶过的路程可以确定，什么时候产生回收功率和该回收功率将为多大，从而根据这个时间点和回收功率的范围将回收功率分配到耗能装置中。

根据本发明，也可以这样地分配回收功率，以致能量存储器的充电功率或者充电电流小于这样的阈值，该阈值本身小于最大可能的充电功率或者最大可能的充电电流。

通过限定充电功率或者充电电流，能够有利地避免不良的峰值，这例如抑制了能量存储器(例如电池)的老化。

通过总是尽可能地把最大可使用的回收功率分配到耗能装置中，可以使制动踏板感觉保持不变。这尤其适用于制动作用通过作为发电机来进行工作的电动机来实现与之相反，当能量存储器完全充电和因此没有回收功率或者只是较小部分的回收功率可以消耗时，制动踏板感觉不能够保持不变。

对于供使用的回收能量不足以供给能量消耗器的情况，尤其给能量消耗器供给来自能量存储器的能量。

此外，下面这些当然也是可能的，即通过其它能量源、例如通过具有发电机的内燃机来供给该一个或者多个能量存储器。

根据优选的本发明实施例，能量存储器的放电电流尽可能总是保持小于预定的阈值，该阈值本身又小于能量存储器的放电电流的最大值。为了实现这个目标，因此在驱动功率较大的阶段中使一些能量消耗器以减小的额定功率进行工作。

通过能量存储器的放电电流即使在交通工具的全负荷阶段或者部分负荷阶段内尽可能总是保持小于预定的阈值，可以避免较大的能量存储器放电电流，而该较大的能量存储器放电电流尤其负面地影响能量存储器的耐久性。

为了使放电电流保持小于预定的阈值，因此作为本发明的变型，在交通工具的全负荷阶段中使输入能量消耗器中的功率可以降低到零，或者至少降低到小于消耗器的各自额定功率，从而为驱动工作提供大部分的放电电流。

此外可行的是，检测能量存储器的温度和交通工具的驱动电动机需求的功率。当所检测的温度小于预定的温度阈值时，可以把能量存储器的放电电流调整成比本来可能适配或满足驱动电动机需求的功率的放电电流更高。在这种情况下，能量消耗器可以被控制具有更高的额定功率，于是这导致能量存储器的放电电流更大，因此它被加热了。

因此，当它需要时(因为能量存储器的温度小于温度阈值)，能量存储器可以有利地通过相应较高的放电电流来预热。由于太冷的能量存储器只允许较小的充电电流和放电电流，因此导致要尽可能快速地加热该能量存储器，从而在后面回收阶段中可以更多地消耗来自能量存储器的回收能量。

反之亦然，在能量存储器很热时(即能量存储器的温度大于其它温度阈值)，大部分的回收功率可以被分配到能量消耗器中(例如能量消耗器被控制具有更高的额定功率)，从而避免进一步加热能量存储器。作为本发明的变型，一旦能量存储器的温度大于该其它温度阈值，阈值(能量存储器的充电电流保持在该阈值以下)随着能量存储器温度的升高被降低。

在本发明的范围内，也提供了一种分配交通工具的回收功率的系统。在这种情况下，该系统包括控制装置和多个电的耗能装置。该耗能装置包括交通工具的能量存储器和交通工具的一个或者多个能量消耗器。该控制装置被设计用于，确定回收功率，检测一个或者多个能量消耗器的各自额定功率，及根据该一个或者多个能量消耗器的各自额定功率这样地把回收功率分配给耗能装置，以致该一个或者多个能量消耗器的平均实际功率相当于或等于所述一个或者多个能量消耗器的各自额定功率。

本发明系统的优点基本上与前面详细实现的本发明方法的优点相一致，因此在这里省略了复述。

最后，在本发明的范围内，还提供了一种交通工具，该交通工具包括本发明的系统。

本发明防止了由于电池的充电状态较高或者电池的温度较低而使电池的最大充电功率长期处于低水平。此外，本发明可以实现，与从电池中应该可得到的相比可以更多地利用回收功率，这尤其在使用电动的制动助力器时是有利的。

通过本发明，尤其在冷的或者很热的环境条件下可以提高交通工具的活动范围。此外，舒适性可以通过不变的制动踏板感觉和交通工具的效率来提高。

总之，产生了下面的优点：

最大地消耗回收功率。

可再生的制动踏板性能。

例如在全负荷行驶时，没有被电的消耗器限制驱动功率。

通过避免部分负荷工作使电动的消耗器进行高效工作。

能量存储器(例如电池)的温度被保持在规定的温度范围内。

通过避免充电电流或者放电电流的峰值的方法，使能量存储器的使用寿命延长了。

本发明尤其适合用在机动车中。显然，本发明不局限于这些优选的应用范围，因为本发明也可以用在船舰、飞机及轨道连接的或者轨道引导的交通工具上。

附图说明

在下面，参照附图根据优选的本发明实施例详细描述本发明。在附图中：

在图1中示意性地示出了本发明；

图2借助与现有技术相比较来示出本发明；

在图3中示出了如何首先把回收功率输入消耗器并且然后使所输入的功率降低相应的数量。

在图4中示意性地示出了具有本发明系统的本发明交通工具。

具体实施方式

在下面以例子来解释本发明。

电动车的驾驶员通过电动车的制动踏板调到理想的减速。根据期望的减速来确定最大回收功率(例如30KW)。电动车的电池具有最大20KW的最大充电功率，及电动车的电加热装置具有20KW的最大功率，其中当前的5KW在加热装置中转化成热量。

对于第一种变型，假设电池的充电状态较低。在这种情况下，高压电池(HV电池)的优先级高于加热装置的优先级。因此，给HV电池输送最大部分的回收功率(在这种情况下为20KW)。10KW(不是5KW)其余部分的回收功率被输送给加热装置。

对于第二种变型，假设电池的充电状态较高并且同时较低的外部和内部温度占优势。在这种情况下，加热装置的优先级高于电池的优先级。因此，最大部分的回收功率(在这种情况下为20KW)被输送给加热装置，并且10KW其余部分的回收功率被输送给HV电池。

在这两种变型中，在进行回收工作之后，供给到加热装置中的功率减小了，因此按照平均数，加热装置的实际功率相当于加热装置的额定功率。当加热装置在回收阶段、例如5秒的回收阶段被提供有10KW(而不是5KW的额定功率)时，加热装置被供给超过25KW的能量。然后，通过加热装置例如在5秒期间不提供功率的方法，使该25KW可以被节省。

如果基于交通工具导航系统的导航数据而应该知道在可预见的时间内由于交通工具的牵引阶段而给能量存储设备安排更大的负载，那么在其内相应用电器(在这种情况下是加热装置)没有提供功率的相应时期在这个牵引阶段内可以被延迟。

如果耗能装置(energiesenken)的最大功率接受量(leistungsaufnahmen)的总和小于所产生的回收功率，那么回收功率根据最大功率接受量的总和减小并且例如机械制动系统被接通，从而实现驾驶员所要求的制动功率。如果与此相反供使用的回收功率小于耗能装置的最大功率接受量的总和，那么回收功率按照耗能装置的优选级来分配。在这种情况下，下面这些是可能的，即不仅为配置最高优先级的耗能装置提供回收功率，而且为多个或者所有耗能装置提供回收功率，其中具有较高优先级的耗能装置获得回收功率的更多分量。

根据本发明可行的是，即取代发电机也可以使用其他能量源作为能量源或回收源这样的能量源可以利用例如余热(即由余热产生电功率，例如热电发电机)。也可以考虑具有发电机的内燃机(作为能量源)或者把低压电池用作能量存储器。根据本发明，低压泵、后窗玻璃加热装置、散热风扇等等可以用作能量消耗器。

可选地，本发明也可以使用蓄热器(例如PCM(“相位改变材料”)或者潜热存储器)用作能量存储器或者对能量存储器的补充，从而将用于后续行驶循环的能量直接存储为热量，从而例如在行驶开始之前的低温时预热该电池或者交通工具或者乘客车厢。

在图1中以总览的方式示出了本发明的原理。

如在方框3中看到的那样，驾驶员通过加速/制动踏板调整由交通工具所实现的减速能量，由此产生了回收功率(回收能量)。除了来自其它能量源(例如热电发电机的余热利用)的能量之外，为能量分配1(即，用于能量分配的控制装置)提供回收功率。为能量分配1输入耗能装置的优先级2，该优先级可以根据各自耗能装置的最大功率7(例如，最大加热功率、最大空调器功率)、为各自耗能装置所设定的额定功率6(例如加热装置、空调器的额定功率)和交通工具数据(例如能量存储器的充电状态，各自耗能装置的效率)来计算出。

能量分配1决定了把要被分配的回收功率输入方框4的耗能装置的哪一个中。

在图2中示出了本发明与现有技术的不同之处。根据示出在图2上部中的现有技术，空调控制装置8确定了额定加热功率14，交通工具10的加热装置23被供给该额定加热功率14。因此，输送给加热装置23的额定值独立于交通工具10的回收。

与此相反，在示出在图2下部中的本发明范围内，由空调控制装置8所预设的额定加热功率14借助在图2中由方框1和2所示出的上一级控制装置根据回收来改变。上一级控制装置读入额定加热功率14并且根据耗能装置2的优先级来确定能量分配1，因此确定合适的额定加热功率15，加热装置13通过该额定加热功率15备供给能量。在这种情况下，合适的额定加热功率15随时间的平均值对应额定加热功率14随时间的平均值。

应当指出的是，上一级控制装置不必以独立控制器的形式来实现，而是可以例如借助空调控制装置8或者借助其它已经现存的控制器来实现。

在图3中示出了功率P随时间的曲线，功率P输送给加热装置23。在回收工作11期间，加热装置23被输入功率P，该功率P位于当前设定的额定功率23的上部。为了在中间使加热装置23的实际功率对应加热装置23的额定功率13，因此在交通工具随后的牵引阶段12期间，使加热装置23的实际功率相应地减小。

在图4中示意性地示出了本发明的交通工具10，该交通工具10包括本发明系统20。在这种情况下，该系统10本身包括控制装置1和HV电池21及空调设备22。在进行回收工作时，控制装置1把所产生的回收功率这样地分配在HV电池21和空调设备22上，以致空调设备22的平均实际功率与为空调设备22所设定的额定功率相等。

附图标记清单

1 能量分配或者控制

2 优先级

3 能量源

4 耗能装置

5 交通工具数据

6 额定耗能装置功率

7 最大耗能装置功率

8 控制装置

10 交通工具

11 回收阶段

12 牵引阶段

13 加热功率的额定值

14 额定值

15 合适额定值

20 系统

21HV 电池

22 空调设备

23 加热装置

P 功率

t 时间

Claims (10)

1.一种分配交通工具(10)的回收功率的方法，其中该方法包括下面步骤：

确定回收功率；

检测至少一个能量消耗器(22、23)的各自的额定功率(6)；及

把回收功率分配给电的耗能装置(21－23)，该耗能装置包括能量存储器(21)和所述至少一个能量消耗器(22、23)，根据该至少一个能量消耗器(22、23)的各自额定功率(6)这样地把回收功率分配给所述耗能装置(21－23)，以致该至少一个能量消耗器(22、23)的平均实际功率相当于或等于所述至少一个能量消耗器(22、23)的各自的额定功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据下面信息中的一个来确定耗能装置(21－23)的优先级(2)，从而根据优先级(2)的确定分配回收功率：

外部温度；

系统温度；

能量存储器(21)的充电状态；及

效率，各自的耗能装置(21－23)在把输入各自的耗能装置(21－23)的功率转变成其它能量形式时或者在储存并且又释放所输送的功率时具有该效率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个能量消耗器(22、23)可以间歇地或者根本不被供给功率，或者被供给与各自的能量消耗器(22、23)的效率优化的功率消耗相当或相等的功率。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定交通工具(10)将要驶过的路程，及

根据该路程来把回收功率分配到能量消耗器(22，23)中。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，能量存储器(21)的充电电流保持小于预定的阈值，该阈值小于能量存储器(21)的最大充电电流。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当没有回收功率供使用时，该至少一个能量消耗器(22、23)被供给来自能量存储器(21)的功率。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，能量存储器(21)的放电电流保持小于预定的阈值，该阈值小于能量存储器(21)的最大放电电流。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

检测能量存储器(21)的温度，

检测交通工具(10)的驱动电动机需求功率，及

当该温度小于预定的温度阈值时，能量存储器(21)的放电电流被调至比满足所述需求功率的放电电流更高。

9.一种用于交通工具(10)的系统，其中该系统(20)包括控制装置(1)和交通工具(10)的多个电的耗能装置(21－23)，

其中该耗能装置包括能量存储器(21)和至少一个能量消耗器(22、23)；

其中该控制装置(1)被设计用于确定回收功率，用于检测该至少一个能量消耗器(22、23)的各自额定功率(6)，并且用于根据所述至少一个能量消耗器(22、23)的各自额定功率(6)这样地把回收功率分配给耗能装置(21－23)，以致该至少一个能量消耗器(22、23)的平均实际功率相当于或等于该至少一个能量消耗器(22、23)的各自额定功率。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统设计用于实施根据权利要求1－8任一项所述的方法。