SE1351232A1 - Förfarande och system för styrning av ett fordons drivlina - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för styrning av ett fordons (1) drivlina (10), vilken drivlina (10) innefattar en förbränningsmotorenhet (42) för mekanisk drivning av nämnda drivlina (10), en elektrisk motorenhet (49) anordnad att försörjas med elektrisk energi för elektrisk drivning av nämnda drivlina (10), samt en medelst nämnda förbränningsmotorenhet (42) driven generatorenhet (44) för alstrande av elektrisk energi, jämte medel (100) för att styra fordonets drivlina (10),att styra det till drivlinan (10) tillhandhållna drivmomentet på så sätt att drivlinan drivs medelst nämnda elektriska motorenhet (49) och härvid med elektrisk energi alstrad medelst nämnda generatorenhet (44) vid ett visst lägre effektbehov som erfordras för att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal; och att drivlinan (10) drivs mekaniskt medelst nämnda förbränningsmotorenhet (42) vid ett visst högre effektbehov som erfordras för att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal.Föreliggande uppfinning hänför sig också till ett system för styrning av ett fordons drivlina. Föreliggande uppfinning hänför sig också till ett motorfordon. Föreliggande uppfinning hänför sig också till ett datorprogram och en datorprogramprodukt.(Fig. 2)

Description

1 FORFARANDE OCH SYSTEM FOR STYRNING AV ETT FORDONS DRIVLINA TEKNISKT OMRADE Uppfinningen hanfor sig till ett forfarande for styrning av ett fordons drivlina enligt ingressen till patentkrav 1. Uppfinningen hanfOr sig till ett system kir styrning av ett fordons drivlina enligt ingressen till patentkrav 7. Uppfinningen hanfor sig ocksa till ett motorfordon. Uppfinningen hanfor sig ocksa till ett datorprogram och en datorprogramprodukt.

BAKGRUND Mekaniskt drivna overlagringstransmissioner är mekaniskt komplicerade och kraverenrelativtstorutvecklingsinsats.Elektrisktdrivna overlagringstransmissioner är mekaniskt enklare i sin uppbyggnad, men for den dominerande produkten som anvander den har typen av vaxellada, nnilitara bandfordon, är effektbehoven stora over hela varvtalsomradet. Det medic& att kostnadseffektiva induktionselmaskiner darigenom inte kan anvandas pa grund av den kraftigt minskande uteffekten hos induktionselmaskiner vid okande varvtal.

SYFTE MED UPPFINNINGEN Ett syfte med foreliggande uppfinning är att astadkomma ett forfarande for styrning av ett fordons drivlina som mojliggor effektiv drift och utnyttjande av kostnadseffektiv drivlina. 2 Ett ytterligare syfte med foreliggande uppfinning är att astadkomma ett system for styrning av ett fordons drivlina som nnojliggor effektiv drift och utnyttjande av kostnadseffektiv drivlina.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Dessa och andra syften, vilka framgar av nedanstaende beskrivning, astadkommes medelst ett forfarande, ett system, ett fordon, samt ett datorprogram och en datorprogramprodukt av inledningsvis angivet slag och som vidare uppvisar sardragen angivna i den kannetecknande delen av bifogade sjalvstandiga patentkrav. Foredragna utforingsformer av forfarandet, systemet och fordonet är definierade i bifogade osjalvstandiga patentkrav.

Enligt uppfinningen uppnas syftena med ett forfarande for styrning av ett fordons drivlina, vilken drivlina innefattar en forbranningsmotorenhet for mekanisk drivning av namnda drivlina, en elektrisk motorenhet anordnad att f6rs6rjas med elektrisk energi for elektrisk drivning av namnda drivlina, samt en medelst namnda forbranningsmotorenhet driven generatorenhet f6r alstrande av elektrisk energi, jamte medel fOr att styra fordonets drivlina, varvid forfarandet inbegriper att styra det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs medelst namnda elektriska motorenhet och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet vid ett visst lagre effektbehov som erfordras f6r att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal; och att drivlinan drivs mekaniskt medelst namnda forbranningsmotorenhet vid ett visst hOgre effektbehov som erfordras f6r att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal. Harigenom mojliggors utnyttjande av en mer kostnadseffektiv elektrisk motorenhet i form av en induktionsmotor i det att effektiv framdrivning av fordonet mojliggors aven da induktionsnnotorn inte kan tillgodose fordonets effektbehov. 3 Harigenom mojliggors hog verkningsgrad vid hoga hastigheter genom utnyttjande av direkt nnekanisk drift vid h6gre effektbehov. Vidare mojliggors harigenom acceleration med maximalt momentutnyttjande redan fran stillastaende fordon genom drivning medelst den elektriska motorenheten vid namnda lagre effektbehov.

Enligt en utforingsform av forfarandet sker drivning av drivlinan saval vid nannnda lagre effektbehov sonn vid nannnda h6gre effektbehov till en gemensam drivaxel. Harigenom utnyttjas drivlinan effektivt.

Enligt en utf6ringsform av fOrfarandet svarar namnda h6gre effektbehov mot ett effektbehov hos fordonet som den elektriska motorenheten inte tillfullo kan tillgodose. Foljaktligen drivs drivlinan mekaniskt medelst forbranningsnnotorenheten da den elektriska motorenheten inte tillfullo kan tillgodose effektbehovet varvid drivlinan utnyttjas effektivt for effektiv framdrivning av fordonet.

Enligt en utf6ringsform av forfarandet overgar namnda lagre effektbehov till namnda hogre effektbehov vid en framdrivningshastighet overstigande halva maximala tillhandhallna hastigheten hos fordonet.

Enligt en utfOringsform innefattar fOrfarandet steget att styra det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs delvis medelst namnda elektriska motorenhet och namnda forbranningsmotorenhet inom ett effektbehovsomrade mellan namnda lagre och hogre effektbehov for optinnering av verkningsgraden. Harigenom mojliggors optimering av verkningsgraden for effektiv framdrivning av fordonet.

Enligt en utforingsform av forfarandet utgors namnda elektriska motorenhet av en induktionsmotor. Harigenom erhalles en kostnadseffektiv drivlina i det att en induktionsmotor är relativt billigare an andra typer av motorenheter sasom permanentmagnetmotor eller motsvarande. 4 Enligt uppfinningen uppnas syftena med ett system for styrning av ett fordons drivlina, vilken drivlina innefattar en forbranningsmotorenhet fOr nnekanisk drivning av namnda drivlina, en elektrisk motorenhet anordnad att forsorjas med elektrisk energi f6r elektrisk drivning av namnda drivlina, samt en medelst namnda forbranningsmotorenhet driven generatorenhet for alstrande av elektrisk energi, jamte medel for att styra fordonets drivlina, innefattande medel for att styra det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs medelst namnda elektriska motorenhet och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet vid ett visst lagre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal och att drivlinan drivs mekaniskt medelst namnda forbranningsmotorenhet vid ett visst hogre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal. Harigenom mOjliggOrs effektiv drift med utnyttjande av kostnadseffektiv drivlina i det att utnyttjande av induktionsmotor med motsvarande drivmomentsuttag som vid anvandande av en relativt dyrare permanentmagnetmotor mojliggors. Harigenom mojliggors utnyttjande av en mer kostnadseffektiv elektrisk motorenhet i form av en induktionsmotor i det att effektiv framdrivning av fordonet mojliggors aven da induktionsmotorn inte kan tillgodose fordonets effektbehov. Harigenom mojliggors h6g verkningsgrad vid hOga hastigheter genom utnyttjande av direkt mekanisk drift vid hogre effektbehov. Vidare mojliggors harigenom acceleration med maximalt momentutnyttjande redan Than stillastaende fordon genom drivning medelst den elektriska motorenheten vid namnda lagre effektbehov.

Enligt en utfOringsform av systemet är drivning av drivlinan saval vid namnda lagre effektbehov som vid namnda hOgre effektbehov anordnad att ske till en gemensam drivaxel. Harigenom utnyttjas drivlinan effektivt.

Enligt en utfOringsform av systemet svarar namnda hogre effektbehov mot ett effektbehov hos fordonet som den elektriska motorenheten inte tillfullo kan 30 tillgodose. Foljaktligen drivs drivlinan mekaniskt medelst forbranningsmotorenheten da den elektriska motorenheten inte tillfullo kan tillgodose effektbehovet varvid drivlinan utnyttjas effektivt f6r effektiv framdrivning av fordonet.

Enligt en utforingsfornn av systemet Overgar namnda lagre effektbehov till namnda hogre effektbehov vid en framdrivningshastighet overstigande halva maximala tillhandhallna hastigheten hos fordonet.

Enligt en utf6ringsform innefattar systemet medel for att styra det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs delvis medelst namnda elektriska motorenhet och namnda forbranningsmotorenhet inom ett effektbehovsomrade mellan namnda lagre och hOgre effektbehov for optinnering av verkningsgraden. Harigenom mojliggors optimering av verkningsgraden for effektiv franndrivning av fordonet.

Enligt en utfOringsform av systemet utgors namnda elektriska motorenhet av en induktionsmotor. Harigenom erhalles en kostnadseffektiv drivlina i det att en induktionsmotor är relativt billigare an andra typer av motorenheter sasom permanentmagnetmotor eller motsvarande.

Enligt en utforingsfornn av systemet innefattar namnda medel for att styra fordonets drivlina medel fOr varvtalssynkronisering vid Overgang -Iran drivning medelst namnda elektriska motorenhet till drivning medelst namnda 20 fOrbranningsmotorenhet.

Enligt en utforingsform av systemet inbegriper drivningen av namnda drivaxel kopplingsorgan f6roch urkoppling av namnda mekaniska drivning.

Harigenom erhalles effektivt utnyttjande av drivlinan.

FIGURBESKRIVNING Foreliggande uppfinning konnnner att forstas battre nned hanvisning till foljande detaljerade beskrivning last tillsammans med de bifogade 6 ritningarna, dar lika hanvisningsbeteckningar hanfor sig till lika delar genonngaende i de manga vyerna, och i vilka: Fig. 1 schematiskt illustrerar ett motorfordon enligt en utforingsform av foreliggande uppfinning; Fig. 2 schematiskt illustrerar ett blockschema av ett system for styrning av ett fordons drivlina; Fig. 3 schematiskt illustrerar drivnnomentuttag som funktion av hastigheten; Fig. 4 schematiskt illustrerar effektuttag som funktion av hastigheten i relation till fordonets effektbehov; Fig. 5 schematiskt illustrerar hastighet som funktion av varvtal hos forbranningsnnotorenhet; Fig. 6 schematiskt illustrerar ett blockschema av ett forfarande for styrning av ett fordons drivlina; och Fig. 7 schematiskt illustrerar en dator enligt en utforingsforrn av foreliggande 15 uppfinning.

BESKRIVNING AV UTFORINGSFORMER Hari hanfOr sig termen "lank" till en kommunikationslank som kan vara en fysisk ledning, sasom en opto-elektronisk kommunikationsledning, eller en icke-fysisk ledning, sasom en tradlos anslutning, till exempel en radio- eller mikrovagslank.

Hari hanfor sig termen "kraftelektronikenhet" till en enhet konfigurerad att astadkommaelfOrsOrjningavelektriskmotorenhet/elmotor.

Kraftelektronikenheten an foljaktligen konfigurerad att forsorja elmotor med 25 elektrisk energi. Enligt en variant ar en sadan kraftelektronikenhet 7 konfigurerad att omvandla vaxelspanning/vaxelstrom till likspanning/likstrom och likspanning/likstronn till vaxelspanning/vaxelstronn. Enligt en variant är en sadan kraftelektronikenhet konfigurerad att transformera upp eller ned spanning. Enligt en variant är en sadan kraftelektronikenhet konfigurerad att mojliggora anslutning till energilagringsenhet sasom batten, kondensator eller motsvarande. Enligt en variant är en sadan kraftelektronikenhet konfigurerad att styra varvtal hos elmotorer.

Hari hanfor sig termen "framdrivningsvarvtal" till det varvtal som fordonets markkontaktande organ har, dvs. varvtalet som fordonets drivhjul har.

Hari hanfor sig "effektbehov" till fordonets effektbehov for framdrivning.

Fig. 1 illustrerar schematiskt ett motorfordon 1 enligt en utforingsfornn av foreliggande uppfinning. Det exemplifierade fordonet 1 utgors av ett tungt fordon i form av ett militart bandfordon. Fordonet innefattar ett system fOr styrning av fordonets drivlina enligt utf6ringsformer av foreliggande uppfinning.

Fig. 2 illustrerar schematiskt ett blockschema av ett system I f6r att styra ett fordons drivlina enligt en utf6ringsform av foreliggande uppfinning.

Systemet I innefattar en drivlina 10 f6r framdrivning av ett motorfordon, exennpelvis fordonet 1 illustrerat i fig. 1.

Drivlinan 10 innefattar en drivaxel 12. Drivaxeln 12 är forbunden med markkontaktande organ 14a, 14b inbegripande drivhjul vilka enligt en utforingsform är anordnade att driva drivband hos fordonet. Markkontaktande organen utgors foljaktligen enligt en variant av drivband for ett banddrivet fordon. Enligt en alternativ variant utgors de markkontaktande organen av dackforsedda drivhjul for ett hjuldrivet fordon.

Drivaxeln 12 innefattar ett vanster drivaxelparti 12a och ett hOger drivaxelparti 12b. Namnda drivhjul innefattar ett vanster drivhjul 14a 8 forbundet med vanster drivaxelparti 12a och ett motstaende Niger drivhjul 14b forbundet med Niger drivaxelparti 12b.

Drivlinan 10 innefattar vidare en transmissionskonfiguration 34. Transmissionskonfigurationen 34 innefattar enigt denna variant en vanster 5 transmissionsenhet 34a och en hOger transmissionsenhet 34b. Respektive transmissionsenhet innefattar enligt en utforingsform en reduktionsvaxel.

Transmissionskonfigurationen 34 innefattar en differentialanordning som kan utgOras av vilken som heist lamplig differential fOr astadkommande av differentialfunktion.

Respektive drivaxelparti 12a, 12b är forbundet med respektive drivhjul 14a, 14b via respektive transmissionsenhet 34a, 34b.

Vanster transmissionsenhet 34a är forbunden med en vanster hjulaxel 13a ansluten till vanster drivhjul 14a. Hoger transmissionsenhet 34b är forbunden med en hoger hjulaxel 13b ansluten till Niger drivhjul 14b.

Drivlinan 10 innefattar en forbranningsnnotorenhet 42 for nnekanisk drivning av namnda drivlina. Forbranningsmotorenheten 42 utgors enligt en variant av en dieselnnotor. Flarvid utg6rs drivlinan 10 av en dieselelektrisk drivlina.

Drivlinan 10 innefattar vidare en generatorenhet 44 forbunden med namnda 20 forbranningsmotorenhet 42. Namnda forbranningsmotorenhet 42 är anordnad att driva nannnda generatorenhet 44 for alstrande av elektrisk energi.

Drivlinan innefattar en kraftelektronikenhet 46. Kraftelektronikenhet en 46 innefattar en med generatorenheten 44 forbunden AC/DC-omvandlingsenhet 25 46a konfigurerad att omvandla vaxelspanning tan generatorenheten 44 till likspanning. 9 Kraftelektronikenhet en 46 innefattar vidare en med AC/DConnvandlingsenheten 46a forbunden DC/AC-onnvandlingsenhet 46b konfigurerad att omvandla likspanningen till styrbar vaxelspanning.

Namnda drivlina 10 innefattar en elektrisk motorenhet 49 f6r framdrivning av ett fordon. Namnda elektriska motorenhet 49 är anordnad att forsOrjas med namnda elektriska energi. Den elektriska motorenheten 49 utgors av en induktionsnnotor. Den elektriska nnotorenheten 49 är forbunden med och anordnad for drivning av drivaxeln 12.

Hastighet och drivmoment hos namnda elektriska motorenhet 49 styrs medelst den genom DC/AC-omvandlingsenheten 46b fran likspanning till kontrollerad vaxelspanning omriktade vaxelspanningen.

Drivlinan 10 innefattar enligt en utforingsform en energilagringsanordning 48. Namnda energilagringsanordning 48 innefattar enligt en utforingsform en eller flera superkondensatorer. Enligt en alternativ utf6ringsform innefattar namnda energilagringsanordning 48 en eller flera batterienheter. Enligt en utforingsforminnefattarnamndaenergilagringsanordningbade superkondensator och batterienhet. Namnda likspanningsmellanled 46 är enligt en variant direkt forbunden med namnda energilagringsanordning 48. Namnda energilagringsanordning 48 är anordnad att lagra namnda alstrade elektriska energi fran generatorenhet och vid inbromsning omvandlad rorelseenergi, samt uppladdning vid laddningsstation eller motsvarande. Energilagringsanordningen innefattar enligt en alternativ utforingsform en branslecellsenhet.

Drivlinan 10 innefattar vidare ett kopplingsorgan 50 for i- och urkoppling av 25 mekaniska drivning av namnda drivaxel 12. Kopplingsorganet 50 är f6rbundet med drivaxeln 12 via en transmissionsanordning 60. Kopplingsorganet 50 är har forbundet med det hogra drivaxelpartiet 12b.

Drivlinan 10 är anordnad att drivas medelst namnda elektriska motorenhet 49 och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet 44 vid ett visst lagre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmonnentsbehov kopplat till ett visst franndrivningsvarvtal. Pilen Al visar den elektriska kraftvagen. Vid drivning medelst den elektriska motorenheten 49 är foljaktligen kopplingsorganet 50 urkopplat.

Drivlinan 10 är vidare anordnad att drivas mekaniskt medelst namnda forbranningsmotorenhet 42 vid ett visst hogre effektbehov som erfordras for att tillgodose eft visst drivnnonnentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal. Pilen A2 visar den mekaniska kraftvagen. Vid drivning medelst forbranningsmotorenheten 42 är foljaktligen kopplingsorganet ikopplat till drivaxeln 12. Kopplingsorganet 50 inbegriper enligt en variant avkanningsorgan for att avkanna huruvida kopplingsorganet 50 är i- eller urkopplat.

Foljaktligen är saval vid namnda lagre effektbehov som vid namnda hogre effektbehov drivning av drivlinan är anordnad att ske till en gemensam drivaxel i form av drivaxeln 12.

Vid overgang tan drivning medelst namnda elektriska motorenhet 49 till drivningmedelstnamndaforbranningsmotorenhet42är varvtalssynkronisering anordnad att ske vid ikoppling av kopplingsorganet, varvid forbranningsmotorenhetens 42 varvtal vid namnda overgang är anordnat att sankas sa att varvtalssynkroniseringen underlattas. Forbranningsmotorenhetens 42 varvtal 6kas sedan vid 6kande hastighet.

Enligt en utf6ringsform är det till drivlinan 10 tillhandhallna drivmomentet anordnat att styras pa sa satt att drivlinan 10 drivs delvis medelst namnda elektriska motorenhet 49 och namnda forbranningsmotorenhet 42 inom ett effektbehovsomrade mellan namnda lagre och hOgre effektbehov fOr optinnering av verkningsgraden. Detta beskrivs mer i detalj med hanvisning till fig. 6.

Systemet I innefattar vidare ett manovreringsorgan 90 for kraftbegaran, dar manovreringsorganet enligt en variant innefattar gaspadragsenhet 90, sasom 11 en gaspedal. Kraftbegaran genereras pa basis av en utford handling som nnotsvarar en onskan att ge kraft till fordonet for franndrivning av detsannnna. Namnda kraftbegaran utfors enligt en variant av fordonsoperatoren, enligt en variant av foraren av fordonet. Kraftbegaran kan aven ske automatiskt, vara forprogrammerad eller motsvarande, sasom hos ett forarlost fordon/autonomt fordon. Kraftbegaran hos manovreringsorganet i form av gaspadragsenheten 90 motsvarar ett Onskat drivmoment.

Systemet I innefattar vidare medel for att styra drivlinan 10. Namnda medel innefattar atminstone en elektronisk styrenhet 100 for styrning av drivlinan 10.

Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad att vid drift styra det till drivlinan 10 tillhandhallna drivnnonnentet pa sa satt att drivlinan 10 drivs medelst namnda elektriska motorenhet och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet vid ett visst lagre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal; och att drivlinan drivs mekaniskt medelst namnda fOrbranningsmotorenhet vid ett visst hOgre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmonnentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal Den elektroniska styrenheten är signalansluten till namnda forbranningsmotorenhet 42 via en lank. Den elektroniska styrenheten är anordnad att mottaga en signal Than namnda forbranningsmotorenhet 42 representerande driftsdata for faststallning av den effekt som forbranningsmotorn kan leverera.

Den elektroniska styrenheten 100 är signalansluten till namnda gaspadragsenhet 90 via en lank. Den elektroniska styrenheten 100 ar anordnad att mottaga en signal Than namnda gaspadragsenhet 90 representerande gaspadragsdata for begard prestanda sasom moment/effekt, dar namnda gaspadragsdata inbegriper prestandadata sasom nnomentdata och/eller effektdata. 12 Den elektroniska styrenheten 100 är signalansluten till namnda forbranningsmotorenhet 42 via en lank. Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad att sanda en signal till namnda forbranningsmotorenhet 42 representerande prestandadata sasonn momentdata och/eller effektdata f6r fran gaspadragsenheten 90 begart moment.

Den elektroniska styrenheten 100 är signalansluten till namnda forbranningsmotorenhet 42 via en lank. Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad att mottaga en signal fran namnda forbranningsmotorenhet 42 representerandevarvtalsdataochmomentdatahos forbranningsmotorenheten 42.

Den elektroniska styrenheten 100 är signalansluten till namnda kraftelektronikenhet 46 via en lank. Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad all sanda en signal till namnda kraftelektronikenhet 46 representerande varvtalsdata och momentdata for begart varvtal och moment.

Den elektroniska styrenheten 100 är signalansluten till namnda kopplingsorgan 50 via en lank. Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad att mottaga en signal fran kopplingsorganet 50 representerande data for kopplingsstatus hos kopplingsorganet, dvs. huruvida kopplingsorganet 50 är i- eller urkopplat.

Den elektroniska styrenheten 100 är signalansluten till namnda kopplingsorgan 50 via en lank. Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad att sanda en signal till kopplingsorganet 50 representerande kopplingsaktiveringsdata for i- eller urkoppling av kopplingsorganet 50.

Den elektroniska styrenheten 100 inbegriper data som hanfor sig till den elektriska motorenhetens 49 specifika prestanda inbegripande effekt som den elektriska motorenheten 49 kan leverera vid olika varvtal. Den elektroniska styrenheten 100 inbegriper data som hanfor sig till forbranningsmotorenhetensspecifikaprestandainbegripande 13 forbranningsmotorenhetens 42 effekt som funktion av varvtalet. Den elektroniska styrenheten 100 inbegriper data sonn hanfor sig till fordonets effektbehov relaterat till framdrivningsvarvtal/hastighet.

Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad att behandla namnda varvtalsdata, momentdata och namnda data for prestanda hos elektriska motorenheten 49, forbranningsmotorenheten 42 och data for fordonets effektbehov vid aktuellt franndrivningsvarvtal/hastighet hos fordonet for att saledes faststalla huruvida effektbehovet hos den elektriska motorenheten är tillgodosett.

Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad styra det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan 10 drivs mekaniskt nnedelst forbranningsmotorenheten 42 vid ett visst hogre effektbehov sonn erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal.

Om effektbehovet for framdrivning inte är tillfullo tillgodosett av den elektriska motorenheten 49, vilken utgors av en induktionsmotor, är den elektroniska styrenheten 100 anordnad att sanda en signal till kopplingsorganet 50 att aktivera ikoppling av kopplingsorganet 50 sa att drivlinan 10 drivs mekaniskt medelst forbranningsmotorenheten 42 da den elektriska motorenhetens 49 effektbehov inte kan tillgodoses, alternativt bibehalla ikoppling av forbranningsmotorenheten 42 om kopplingsorganet redan är ikopplat. Enligt en variant är den elektroniska styrenheten 100 anordnad att sanda en signal till kopplingsorganet 50 att aktivera ikoppling av kopplingsorganet 50 sa att drivlinan 10 drivs mekaniskt nnedelst forbranningsnnotorenheten 42 vid det framdrivningsvarvtal da den elektriska motorenheten 49 borjar sjunka, dvs. dadenelektriskamotorenheten49intekanleverera forbranningsmotorenhetens 42 installerade effekt.

Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad styra det till drivlinan 10 tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan 10 drivs medelst namnda 14 elektriska motorenhet 49 och harvid med elektrisk energi alstrad medelst nannnda generatorenhet 44 vid ett visst lagre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal.

Om effektbehovet hos den elektriska motorenheten 49 är tillgodosett är den elektroniska styrenheten 100 anordnad att sanda en signal till kopplingsorganet 50 att aktivera urkoppling av kopplingsorganet sa att drivlinan 10 drivs medelst namnda elektriska motorenhet 49 och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet 44, alternativt bibehalla urkoppling av forbranningsmotorenheten 42. Den elektroniska styrenheten 100 är anordnad att vid ett visst lagre effektbehov som erfordras kir att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal Enligt en utforingsform är den elektroniska styrenheten 100 anordnad att styra det till drivlinan 10 tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs delvis medelst namnda elektriska motorenhet 49 och namnda fOrbranningsmotorenhet 42 inom ett effektbehovsomrade nnellan namnda lagre och hogre effektbehov for optimering av verkningsgraden.

Fig. 3 illustrerar schematiskt drivmomentuttag som funktion av fordonets hastighet.

Den heldragna linjen illustrerar karaktaristiken for drivmoment hos en induktionsmotor som funktion av hastigheten vilken vasentligen svarar mot fordonets framdrivningsvarvtal. Induktionsmotorn har ett beroende som vasentligen motsvarar kvoten av varvtalet i kvadrat.

Den streckade linjen illustrerar karaktaristiken for drivmoment hos en permanentmagnetmotor (PM-motor) som funktion av hastigheten vilken vasentl igensvararmotfordonetsframdrivningsvarvtal.

Permanentmagnetmotorn har ett beroende som vasentligen motsvarar kvoten av varvta let.

Den punktade linjen illustrerar karaktaristiken for drivmoment hos en forbranningsnnotorenhet, har en dieselnnotor.

Initialt är drivmomentet konstant. Over en viss hastighet v0 uppkommer namnda varvtalsberoende hos induktionsmotorn och PM-motorn.

Over en viss hastighet v1 svarande mot ett visst varvtal klarar inte induktionsmotorn att leverera dieselmotorns effekt, varvid induktionsmotorns effekt sjunker sasom framgar av fig. 4. Harvid kopplas dieselmotorn in vid hastigheten v1 sá att fordonet drivs mekaniskt medelst dieselmotorn upp till fordonets maxhastighet v2 varvid effektiv drift mojliggors trots den kostnadseffektiva induktionsmotorns begransningar.

Fig. 4 illustrerar schematiskt effektuttag som funktion av hastigheten i relation till fordonets effektbehov i enlighet med forutsattningarna illustrerade med kurvan i fig. 3.

Den heldragna linjen illustrerar karaktaristiken for effektuttag hos induktionsmotorn som funktion av hastigheten vilken vasentligen svarar mot fordonets framdrivningsvarvtal.

Den streckade linjen illustrerar karaktaristiken for effektuttag hos PM-motorn som funktion av hastigheten vilken vasentligen svarar mot fordonets framdrivningsvarvtal. Permanentmagnetmotorn har ett beroende som vasentligen motsvarar kvoten av varvtalet.

Den punktade linjen illustrerar karaktaristiken fOr effektuttag hos dieselmotorn.

Den punktstreckade linjen illustrerar fordonets effektbehov som funktion av hastigheten.

Harvid framgar att effekten hos induktionsmotorn och PM-motorn okar fram till hastigheten v0. For PM-nnotorn är sedan effekten konstant tam till hastigheten v2 utgorande fordonets maxhastighet. 16 For induktionsmotorn är effekten konstant fram till hastigheten v1 och borjar sedan sjunka fram till fordonets maxhastighet v2.

Fordonets effektbehov okar huvudsakligen linjart med okad hastighet fram till fordonets maxhastighet v2. Vid punkten P kommer induktionsmotorns effekt 5 att understiga fordonets effektbehov varvid induktionsmotor inte kan tillgodose fordonets effektbehov.

Over en viss hastighet v1 svarande mot ett visst varvtal klarar foljaktligen inte induktionsmotorn att leverera dieselmotorns effekt, varvid induktionsmotorns effekt som namnts sjunker. Harvid kopplas dieselmotorn in vid hastigheten v1 sa att fordonet drivs mekaniskt medelst dieselmotorn upp till fordonets maxhastighet v2 varvid effektiv drift mojliggors trots den kostnadseffektiva induktionsmotorns begransningar.

Enligt en variant utgOrs fordonet av ett bandfordon. Enligt en variant är hastigheten v0 i storleksordningen 10-20 km/h, hastigheten v1 i storleksordningen 45-50 km/h och v2 i storleksordningen 70-80 km/h.

Vid drift av fordonet fran stillastaende framfors fordonet genom drift medelst den elektriska motorenheten 49 genom att mata den med elektrisk energi fran generatorenheten 44 varvid fordonet accelereras upp till en framdrivningshastighet som overstiger halva maximala tillhandhallna hastigheten hos fordonet, enligt denna variant ca 2/3 av den maximala tillhandhallna hastigheten hos fordonet, dvs. sa lang sonn maximal effekt kan hallas hos den elektriska motorenheten i form av namnda induktionsmotor. Harvid ligger forbranningsmotorenheten 42, har dieselmotorn pa maxeffekt, med ett maxvarvtal pa exempelvis 2100 rpm, varvid kopplingsorganet 50 är urkopplat.

Nar den elektriska motorenheten 49 borjar tappa i effekt sker en overgang till mekanisk drift genom att kopplingsorganet 50 fasas in, under vilken fas varvtalet hos forbranningsmotorenheten 42 sankt till ett lagre varvtal pa exempelvis 1100 rpm. Under det att kopplingsorganet 50 stangs sker 17 overforing av elektrisk energi. Fordonet accelererar sedan synkront med varvtalet hos forbranningsnnotorenheten 42. Harvid erhalles god verkningsgrad vid start och vid hoga drivmoment eftersom den elektriska overforingen har är battre an momentomvandlaroverforing. Vidare erhalles battre verkningsgrad vid hogre hastigheter eftersom den mekaniska overforingen d6 är battre an den elektriska overforingen.

Enligt en variant är dieselmotorns effekt i storleksordningen 600 kW.

Harigenom mOjliggors utnyttjande av en mer kostnadseffektiv elektrisk motorenhet i form av en induktionsmotor istallet for en vasentligt dyrare PM- motor i det att effektiv framdrivning av fordonet mOjliggOrs aven da induktionsmotorn inte kan tillgodose fordonets effektbehov genom att salunda koppla in direkt nnekanisk drift. Harigenonn mojliggors h6g verkningsgrad vid hoga hastigheter genom utnyttjande av direkt mekanisk drift vid h6gre effektbehov da mekanisk drivning medelst forbranningsmotorenheten, har dieselmotorn, vid hogre hastighet och hogre framdrivningsvarvtal ger en h6gre verkningsgrad an en elektrisk motorenhet sasom en PM-motor vid motsvarande hOga hastighet/framdrivningsvarvtal. Vidare mojliggors harigenom acceleration med maximalt momentutnyttjande redan fran stillastaende fordon genom drivning medelst den elektriska motorenheten vid namnda lagre effektbehov.

Fig. 5 illustrerar schematiskt hastighet som funktion av varvtal hos fOrbranningsmotorenheten, exempelvis dieselmotor.

Under ett visst varvtal nO och en viss hastighet v0 hos forbranningsmotorenheten är inte mekanisk drift genom inkoppling till drivaxeln fOr drivning av drivhjul medelst fOrbranningsmotorenheten mOjlig.

Detta illustreras med omrade A i fig. 5. I detta omrade m6ste foljaktligen drivlinan drivas medelst den elektriska motorenheten 49 och harvid med elektrisk energi alstrad medelst generatorenheten 44. For en viss forbranningsmotorenhet i form av en dieselmotor kan exempelvis lagsta 18 tillatna varvtal nO vara i storleksordningen 600 rpm och hastigheten v0 i storleksordningen 25 km/h. Omradet A illustrerar det onnrade dar forbranningsmotorenhetens varvtal aven vid tomgang är for hogt for att driva fordonet varfor foljaktligen elektriska motorenheten maste anvandas.

Over ett visst varvtal n1 och en viss hastighet v1 hos forbranningsmotorenheten är inte elektrisk drift medelst den elektriska motorenheten 49 i form av induktionsnnotor mojlig eftersom induktionsmotorn vid detta varvtal hos elektriska motorenheten och denna hastighet inte langre kan tillgodose fordonets effektbehov. Den elektriska motorenheten 49 tappar harvid effekt och forbranningsmotorenheten 42 har hogre uteffekt an vad den elektriska motorenheten 49 kan prestera. Detta illustreras med omrade B i fig. 5. I detta omrade maste foljaktligen drivlinan drivas mekaniskt medelst forbranningsmotorenheten 42.

I alla omraden mellan omradet A dar endast elektrisk drift medelst den elektriska motorenheten 49 är mojlig och omradet B dar endast mekanisk drift medelst forbranningsmotorenheten 42 är mojlig, är elektrisk drift medelst den elektriska motorenheten och/eller mekanisk drift medelst forbranningsmotorenheten mojlig. Harvid mojliggors att mellan omrade A och onnrade B driva drivlinan elektriskt och/eller nnekaniskt och saledes optinnera verkningsgraden. Exempelvis kan forbranningsmotorenhetens varvtal da kopplingsorganet är urkopplat laggas pa ett annat varvtal vilket mojliggor optinnering av verkningsgraden.

MeIlan nO och n1 kan den elektriska motorenheten och/eller forbranningsmotorenheten foljaktligen anvandas. Vid drivning med elektriska motorenheten är det harvid mojligt att medelst elektriska motorenheten accelerera med maximal effekt medan vid drivning med forbranningsmotorenheten effekten blir beroende av motorns momentkarakteristik. Forenklat kan man saga att med helt "platt" momentkurva M, dvs. effekten okar linjart med okande varvtal, sa okar forbranningsmotorenhetens uteffekt linjart med varvtalet, dvs. vid nO = n1/2 19 är effekten vid nO ocksa = n1/2. Med elektriska motorenheten kan effekten vid nO vara lika med effekten vid n1 (eller till och med n2) varfor en snabbare acceleration kan erhallas.

Foljaktligen styrs enligt en utf6ringsform det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sã satt att drivlinan drivs delvis medelst namnda elektriska motorenhet och namnda forbranningsmotorenhet inom ett effektbehovsonnrade nnellan ett lagre effektbehov och ett hogre effektbehov for optimering av verkningsgraden.

Bade den elektriska motorenhetens och forbranningsmotorenhetens drift blir mekaniskt kopplade till fordonshastigheten nar de är inkopplade.

Den elektriska motorenheten har maximalt moment fran noll och kan sedan driva med konstant effekt, nar hastigheten overskrider den niva dar maximalt moment ganger hastigheten är stOrre an tillganglig effekt, upp till en viss hastighet som enligt en variant är ungefar halva eller 2/3 av maxeffekten beroende pa hur konfiguration, varefter effekten sjunker.

Forbranningsmotorenheten har ett tomgangsvarvtal som nnotsvarar en fordonshastighet, dvs. det gar inte kora langsammare. Den har forenklat "platt" momentkurva, dvs. effekten Okar linjart med Okande varvtal.

Nar elektriska motorenheten är inkopplad och forbranningsmotorenheten är urkopplad, är varvtalet pa forbranningsmotorenheten frikopplat och kan laggas pa punkt for maximal effekt. Darefter synkroniseras forbranningsmotorenheten med elektriska motorenheten vilket sker vid ungefar vid varvtal n1, och darefter kopplas fOrbranningsmotorenheten mekaniskt in och/el mekaniskt ur.

Fig. 6 schematiskt illustrerar ett blockschema av ett forfarande for styrning av ett fordons drivlina enligt en utforingsform av foreliggande uppfinning. Drivlinan innefattar en forbranningsmotorenhet for mekanisk drivning av namnda drivlina, en elektrisk motorenhet anordnad att fOrsOrjas med elektrisk energi for elektrisk drivning av namnda drivlina, samt en medelst namnda forbranningsnnotorenhet driven generatorenhet for alstrande av elektrisk energi, jamte medel for att styra fordonets drivlina Enligt en utforingsform innefattar forfarandet for styrning av ett fordons drivlina att styra Si det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs medelst namnda elektriska motorenhet och harvid med elektrisk energi alstrad nnedelst namnda generatorenhet vid ett visst lagre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal; och att drivlinan drivs mekaniskt medelst namnda forbranningsmotorenhet vid ett visst hogre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal.

Med hanvisning till fig. 7, visas ett diagram av ett utforande av en anordning 500. Styrenheten 100 som beskrivs med hanvisning till fig. 2 kan i ett utforande innefatta anordningen 500. Anordningen 500 innefattar ett icke- flyktigt minne 520, en databehandlingsenhet 510 och ett las/skriv-minne 550. Det icke-flyktiga minnet 520 har en forsta minnesdel 530 van i ett datorprogram, sa som ett operativsystem, är lagrat for att styra funktionen hos anordningen 500. Vidare innefattar anordningen 500 en buss-controller, en seriell kommunikationsport, 1/0-organ, en ND-omvandlare, en tids- och datum inmatnings- och overforingsenhet, en handelseraknare och en avbrytningscontroller (ej visade). Det icke-flyktiga minnet 520 har ocksa en andra minnesdel 540.

Det tillhandahalles ett datorprogram P som innefattar styrning av ett fordons drivlina enligt det innovativa forfarandet.

Programmet P innefattar rutiner fOr att styra det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs medelst namnda elektriska motorenhet och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet vid ett visst lagre effektbehov som erfordras f6r att tillgodose 21 ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal; och att drivlinan drivs nnekaniskt medelst nannnda forbranningsnnotorenhet vid ett visst hogre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal.

Programmet P kan vara lagrat pa ett exekverbart vis eller pa komprimerat vis i ett minne 560 och/eller i ett las/skrivminne 550.

Nar det är beskrivet att databehandlingsenheten 510 utf6r en viss funktion ska det fOrstas att databehandlingsenheten 510 utfOr en viss del av programmet vilket är lagrat i minnet 560, eller en viss del av programmet som är lagrat i las/skrivminnet 550.

Databehandlingsanordningen 510 kan kommunicera med en dataport 599 via en databuss 515. Det icke-flyktiga minnet 520 är avsett f6r kommunikation med databehandlingsenheten 510 via en databuss 512. Det separata minnet 560 är avsett att kommunicera med databehandlingsenheten 510 via en databuss 511. Las/skrivminnet 550 är anordnat att kommunicera med databehandlingsenheten 510 via en databuss 514. Till dataporten 599 kan t.ex. lankarna f6rbundna med styrenheten 100 anslutas.

Nar data mottages pa dataporten 599 lagras det temporart i den andra minnesdelen 540. Nal- mottaget indata temporart har lagrats, är databehandlingsenheten 510 iordningstalld att utfOra exekvering av kod pa ett vis som beskrivits ovan.

De mottagna signalerna pa dataporten 599 kan anvandas av anordningen 500 for att styra det till drivlinan tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs medelst namnda elektriska motorenhet och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet vid ett visst lagre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal; och att drivlinan drivs mekaniskt medelst namnda forbranningsmotorenhet vid ett visst hogre effektbehov som 22 erfordras for att tillgodose eft visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst franndrivningsvarvtal.

Delar av nnetoderna beskrivna hari kan utforas av anordningen 500 med hjalp av databehandlingsenheten 510 som k6r programmet lagrat i minnet 560 eller las/skrivminnet 550. Nar anordningen 500 Icor programmet, exekveras had beskrivna forfaranden.

Beskrivningen ovan av de foredragna utforingsformerna av foreliggande uppfinning har tillhandahallits i illustrerande och beskrivande syfte. Den är inte avsedd att vara uttOmmande eller begransa uppfinningen till de beskrivna varianterna. Uppenbarligen kommer manga modifieringar och variationer att framga for fackmannen. Utforingsformerna har valts och beskrivits for att bast forklara principerna av uppfinningen och dess praktiska tillampningar, och armed mojliggora for en fackman att forsta uppfinningen f6r olika utforingsformer och med de olika modifieringarna som är lampliga for det avsedda bruket. 23

Claims (18)

PATENTKRAV

1. Forfarande f6r styrning av ett fordons (1) drivlina (10), vilken drivlina (10) innefattar en forbranningsmotorenhet (42) for nnekanisk drivning av namnda drivlina (10), en elektrisk motorenhet (49) anordnad att f6rs6rjas med elektrisk energi for elektrisk drivning av nannnda drivlina (10), samt en medelst namnda forbranningsmotorenhet (42) driven generatorenhet (44) for alstrande av elektrisk energi, jannte nnedel (100) for att styra fordonets drivlina (10), kannetecknat av att styra det till drivlinan (10) tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs medelst namnda elektriska motorenhet (49) och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet (44) vid ett visst lagre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal; och att drivlinan (10) drivs mekaniskt medelst namnda forbranningsnnotorenhet (42) vid ett visst hogre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal .

2. Forfarande enligt krav 1, varvid saval vid namnda lagre effektbehov som vid namnda hogre effektbehov sker drivning av drivlinan (10) till en gennensann drivaxel (12).

3. Forfarande enligt krav 1 eller 2, varvid namnda hogre effektbehov svarar mot ett effektbehov hos fordonet (1) som den elektriska motorenheten (49) inte tillfullo kan tillgodose.

4. Forfarande enligt nagot av kraven 1-3, varvid namnda lagre effektbehov overgar till nannnda hogre effektbehov vid en framdrivningshastighet overstigande halva maximala tillhandhallna hastigheten hos fordonet (1).

5. Forfarande enligt nagot av kraven 1-4, innefattande steget att styra det till drivlinan (10) tillhandhallna drivmomentet pa sa satt att drivlinan drivs delvis medelst namnda elektriska motorenhet (49) och namnda 24 forbranningsmotorenhet (42) inom ett effektbehovsomrade mellan namnda lagre och h6gre effektbehov f6r optinnering av verkningsgraden.

6. Forfarande enligt nagot av kraven 1-5, varvid namnda elektriska motorenhet (49) utgors av en induktionsmotor (49).

7. System (I) for styrning av ett fordons (1) drivlina, vilken drivlina (10) innefattar en forbranningsmotorenhet (42) for nnekanisk drivning av namnda drivlina (10), en elektrisk motorenhet (49) anordnad att forsorjas med elektrisk energi for elektrisk drivning av nannnda drivlina (10), samt en medelst namnda forbranningsmotorenhet (42) driven generatorenhet (44) f6r alstrande av elektrisk energi, jamte medel (100) for att styra fordonets drivlina (10), kannetecknat av medel (100, 50) for att styra det till drivlinan (10) tillhandhallna drivnnonnentet pa sa satt att drivlinan drivs medelst nannnda elektriska motorenhet (49) och harvid med elektrisk energi alstrad medelst namnda generatorenhet (44) vid ett visst lagre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst framdrivningsvarvtal och att drivlinan (10) drivs mekaniskt medelst namnda fOrbranningsmotorenhet (42) vid ett visst hogre effektbehov som erfordras for att tillgodose ett visst drivmomentsbehov kopplat till ett visst franndrivningsvarvtal

8. System enligt krav 7, varvid saval vid namnda lagre effektbehov som vid namnda h6gre effektbehov drivning av drivlinan (10) är anordnad att ske till en gemensam drivaxel (12).

9. System enligt krav 7 eller 8, varvid namnda hogre effektbehov svarar mot ett effektbehov has fordonet (1) som den elektriska motorenheten (49) inte tillfullo kan tillgodose.

10. System enligt nagot av kraven 7-9, varvid namnda lagre effektbehov overgar till nannnda h6gre effektbehov vid en framdrivningshastighet overstigande halva maximala tillhandhallna hastigheten has fordonet (1).

11. System enligt nagot av kraven 7-10, innefattande medel (100) for aft styra det till drivlinan (10) tillhandhallna drivnnonnentet pa sa satt att drivlinan (10) drivs delvis medelst namnda elektriska motorenhet (49) och namnda forbranningsmotorenhet (42) inom ett effektbehovsomrade mellan namnda lagre och hogre effektbehov for optimering av verkningsgraden.

12. System enligt nagot av kraven 7-11, varvid namnda elektriska motorenhet (49) utgors av en induktionsnnotor.

13. System enligt nagot av kraven 7-12, varvid namnda medel (100) for aft styra fordonets drivlina (10) innefattar medel for varvtalssynkronisering vid 10 overgang -Iran drivning medelst namnda elektriska motorenhet (49) till drivning medelst namnda forbranningsmotorenhet (42).

14. System enligt nagot av kraven 7-13, varvid drivningen av namnda drivaxel (12) inbegriper kopplingsorgan (50) kir och urkoppling av namnda mekaniska drivning.

15. Fordon innefattande ett system enligt nagot av kraven 7-14.

16. Fordon enligt krav 15, varvid namnda fordon (1) utgors av ett bandfordon (1).

17. Datorprogram (P) styrning av ett fordons drivlina, dar namnda datorprogram (P) innefattar programkod som, da det kors av en elektronisk styrenhet (100) eller en annan dator (500) ansluten till den elektroniska styrenheten (100), fOrmar den elektroniska styrenheten (100) aft utfOra stegen enligt krav 1-6.

18. Datorprogramprodukt innefattande ett digitalt lagringsmedium som lagrar datorprogrammet enligt krav 17. 6wwwwiraos.' 1/