用于非有軌車輛的能量管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于混合電動非有軌車輛或電動非有軌車輛的能量管理系統(tǒng)，該車輛包括電力收集器，用于在車輛的駕駛期間從外部供電軌道間歇地收集電力，其中該能量管理系統(tǒng)被布置為當(dāng)從外部供電軌道收集電力時將電力從電力收集器分配給車輛的至少一個電輔助負載。本公開還涉及用于控制混合電動車輛或電動車輛的至少一個輔助負載的操作特性的方法，該車輛包括電力收集器，用于在車輛的駕駛期間從外部供電軌道間歇地收集電力。車輛推進系統(tǒng)以及對應(yīng)的方法可以在多種類型的道路車輛和越野車輛中實施，諸如卡車、公交車、轎車、施工車輛等等。
【背景技術(shù)】
[0002]具有燃燒發(fā)動機和電牽引機的混合電動車輛具有有限的驅(qū)動范圍，并且例如由FR2809998知道，向混合電動車輛提供電力收集器，用于從外部供電軌道收集電力，從而使得車輛能夠在純電動模式下駕駛。這種方案因此提高了推進靈活性，提高了驅(qū)動范圍，并減少了排放。但是，用于這種類型車輛的已知能量管理系統(tǒng)仍未完全發(fā)展，并且可以進一步改進性能和節(jié)約成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開目的是提供一種用于混合電動非有軌車輛或電動非有軌車輛的改良能量管理系統(tǒng)，該車輛包括電力收集器，該電力收集器用于在車輛的駕駛期間從外部供電軌道間歇地收集電力。該目的通過獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征來實現(xiàn)。
[0004]本公開涉及一種用于混合電動車輛或電動車輛的能量管理系統(tǒng)，該車輛包括電力收集器，所述電力收集器用于在車輛的駕駛期間從外部供電軌道間歇地收集電力，能量管理系統(tǒng)被布置為當(dāng)從外部供電軌道收集電力時將電力從電力收集器分配給車輛的至少一個電輔助負載。
[0005]本公開特征在于:所述能量管理系統(tǒng)包括控制單元，所述控制單元被配置為取決于所述車輛是在電力收集模式還是在非電力收集模式下操作，控制所述至少一個輔助負載的操作特性。
[0006]本公開還涉及一種用于控制混合電動車輛或電動車輛的至少一個輔助負載的操作特性的方法，所述車輛包括電力收集器，所述電力收集器用于在所述車輛的駕駛期間從外部供電軌道間歇地收集電力，其中，當(dāng)從所述外部供電軌道收集電力時可將電力從所述電力收集器分配給所述車輛的至少一個電輔助負載，所述方法包括步驟:
[0007]確定所述車輛是在電力收集模式還是在非電力收集模式下操作；以及
[0008]取決于所述車輛是在電力收集模式還是在非電力收集模式下操作，控制所述至少一個輔助負載的操作特性。
[0009]為了滿足車輛能夠按照令人滿意的方式執(zhí)行推進以及運行輔助設(shè)備的需要，滑動驅(qū)動期間的能量管理是關(guān)于按照最有效的方式來使用可用能量。取決于車輛狀況以及車輛怎樣裝備，可以有不同的能量處理策略。本發(fā)明是關(guān)于怎樣按照更有效的方式來利用可用的電網(wǎng)能量，這意味著從長遠來看可以節(jié)約燃料和/或電池能量/使用。
[0010]本公開的核心是取決于車輛是否從外部電網(wǎng)收集電力，控制車輛輔助負載的操作特性?？刂撇呗员澈蟮乃枷胧?，與從車載燃燒發(fā)動機或車載電存儲系統(tǒng)(諸如，電池或超級電容器)獲取能量相比，從供電軌道供應(yīng)的能量可視為具有更低的每能量單位成本。更低的成本部分是由于傳統(tǒng)汽油或柴油燃燒發(fā)動機的低效率，汽油或柴油燃燒發(fā)動機僅將燃料能量含量的約15% -20%有效用于推進和供電輔助設(shè)備。但是由于電馬達的高效率，電驅(qū)動車輛通常具有大約80%的車載效率。此外，通過使用來自供電軌道而不是車載電池的電能，消除了否則當(dāng)使用車載電池時固有出現(xiàn)的任何充放電能量損耗。
[0011]如果可用，那么使用來自供電軌道的電力對電推進系統(tǒng)和電輔助負載的傳統(tǒng)供電帶來第一能量節(jié)約效果。本公開目的是取決于車輛在電力收集模式還是非電力收集模式下操作，通過對輔助設(shè)備的能量使用的特別控制，進一步提高第一能量節(jié)約效果。特別控制實現(xiàn)提高的能量效率。例如，基于來自供電軌道的能量具有更低成本的事實，創(chuàng)造性的控制策略可涉及當(dāng)系統(tǒng)連接到外部供電軌道時，與在對應(yīng)環(huán)境中并且沒有從電網(wǎng)收集電力的情況下駕駛期間的正常使用水平相比，相對更多地使用輔助負載。如果輔助負載與某些種類的能量存儲能力相關(guān)聯(lián)，那么這種策略會導(dǎo)致整體下降的能耗。例如，如果輔助負載是驅(qū)動用于填充車輛空氣罐的空氣壓縮機單元的電馬達，那么在電力收集模式中可以過度使用來自供電軌道的更便宜的能量，以暫時將相對低成本的能量存儲在車輛上用于后面的使用。此夕卜，重要的是能量存儲系統(tǒng)在充電、存儲和放電階段不呈現(xiàn)顯著的能量損耗，因為這種方面隨后會消耗本公開的成本節(jié)約效果。例如，在冷藏卡車的存儲室中暫時降低溫度一般會導(dǎo)致增加的能量損耗，因為通過存儲室墻壁的熱損耗增加。因此更優(yōu)選地，在不顯著增加功率消耗總量的情況下，存儲然后使用來自供電軌道的附加能量。
[0012]通過實施從屬權(quán)利要求的一個或幾個技術(shù)特征，實現(xiàn)其他優(yōu)點。
[0013]控制單元可以被配置為當(dāng)在電力收集模式下操作車輛時，與當(dāng)在非電力收集模式下在對應(yīng)環(huán)境中操作車輛時至少一個輔助負載的總功率消耗水平相比，增加至少一個輔助負載的總功率消耗水平。這種控制策略帶來上述期望的提高的能量效率。
[0014]能量管理系統(tǒng)可以被布置為當(dāng)從外部供電軌道收集電力時，將與車輛的至少一個電輔助負載相關(guān)聯(lián)的能量存儲設(shè)備充電到預(yù)定最大水平。使用來自外部供電軌道的相對低成本能量將能量存儲設(shè)備充電實現(xiàn)低成本能量在車輛上的存儲，用于后面的使用，從而降低車載燃燒發(fā)動機所需的能量水平，使得提高整體燃料效率。
[0015]通過向空氣存儲罐填充壓縮空氣，向液壓蓄能器填充加壓的液壓流體，降低貨物冷藏室的溫度，或者取決于環(huán)境，通過升高或降低駕駛室的溫度，可將能量存儲設(shè)備充電。
[0016]能量管理系統(tǒng)可包括車輛相對位置確定裝置，該車輛相對位置確定裝置被布置為確定與供電軌道可用性有關(guān)的車輛位置。車輛相對位置確定裝置可以相對簡單，并且能夠只檢測在車輛的當(dāng)前位置供電軌道的可用性。更復(fù)雜的車輛相對位置確定裝置還可以具有計算直到到達供電軌道分段的起點的剩余距離和/或時間，和/或計算直到到達供電軌道分段的終點的剩余距離和/或時間。通過與供電軌道可用性有關(guān)的車輛位置的知識，可以實現(xiàn)對車輛電輔助負載的更智能控制。
[0017]車輛相對位置確定裝置可包括結(jié)合地理供電軌道設(shè)施信息的全球定位系統(tǒng)(GPS)、用于與供電軌道設(shè)施通信的專用短距通信系統(tǒng)(DSRC)、或者用于在當(dāng)前車輛位置確定供電軌道的可用性的射頻識別(RFID)技術(shù)或類似的發(fā)射器/響應(yīng)器技術(shù)。
[0018]控制單元可以被配置為基于所確定的與供電軌道可用性的起點有關(guān)的車輛位置，估計直到電力收集器要開始收集電力的時間段。因此可以實現(xiàn)對車輛的電輔助負載的更智能控制。
[0019]例如，控制單元可以被配置為還取決于所估計的直到電力收集器要開始從外部供電軌道收集電力的時間段是否在預(yù)定時間窗口內(nèi)，控制至少一個輔助負載的操作特性。具體而言，控制單元可以被配置為當(dāng)所估計的直到電力收集器要開始從外部供電軌道收集電力的時間段在預(yù)定時間窗口內(nèi)時，與當(dāng)在所述預(yù)定時間窗口之外在對應(yīng)環(huán)境中操作車輛時至少一個輔助負載的總功率消耗水平相比，降低至少一個輔助負載的總功率消耗水平。因此可以用來自供電軌道的相對低成本的能量代替來自燃燒發(fā)動機的相對昂貴的能量。
[0020]此外，控制單元可以被配置為基于所確定的與供電軌道可用性的終點有關(guān)的車輛位置，估計直到電力收集器要從外部供電軌道斷開連接的時間段。因此可以實現(xiàn)對車輛的電輔助負載的更智能控制。例如，控制單元可以被布置為當(dāng)在車輛的駕駛期間從外部供電軌道收集電力時，用直到電力收集器要從外部供電軌道斷開連接為止的估計時間段以及所關(guān)聯(lián)的能量存儲設(shè)備的能荷水平，來協(xié)調(diào)至少一個電輔助負載的操作，以使得所關(guān)聯(lián)的能量存儲設(shè)備能夠在從外部供電軌道斷開連接時達到預(yù)定最大水平。因此實現(xiàn)最大的能量節(jié)約效果。
[0021]控制單元可以被布置為優(yōu)先將電能從電力收集器供應(yīng)給車輛的電牽引機，以及限制將電能從電力收集器供應(yīng)給至少一個電輔助負載，以防止超出電力收集器的最大允許電力傳輸水平或者供電軌道的最大允許電負載水平。因為推進一般對應(yīng)于車輛的最大負載，所以車輛的推進功能得以優(yōu)先，并且用來自供電軌道的低成本能量代替最大負載一般導(dǎo)致最大的成本節(jié)約。
[0022]電輔助負載可由電加熱設(shè)備形成，用于加熱電存儲系統(tǒng)、駕駛室、車輛座位、車窗、車輛方向盤、或者車輛側(cè)鏡。電加熱設(shè)備也可視為能量存儲設(shè)備，但是具有相對高的能量損耗比。
[0023]電輔助負載可由驅(qū)動空氣壓縮機單元/栗的電機、驅(qū)動車輛空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機單元的電機、位于車輛或者連接到車輛的拖車上的用于操作至少一個電負載的車輛電力輸出設(shè)備、或者驅(qū)動車輛的水冷卻系統(tǒng)或空氣冷卻系統(tǒng)的電機的任何一個形成。
[0024]電輔助負載可由驅(qū)動液壓系統(tǒng)的液壓栗的電機形成。液壓系統(tǒng)可包括用于推進車輛的液壓馬達、用于操作車輛的器械的液壓缸、用于操縱鉸接車輛的液壓缸、或者用于暫時存儲液壓能量的液壓蓄能器。
[0025]電力收集器可以被布置為當(dāng)與供電軌道的電導(dǎo)體處于滑動接觸時收集電力，或者通過電力收集器與供電軌道之間的感應(yīng)耦合收集電力。
[0026]除了上述之外，本公