專利名稱：具有電動轉(zhuǎn)換器和操縱桿的無軌車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無軌車輛，其中至少有一個驅(qū)動車輪與一個電動機相連，由內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機所產(chǎn)生的電流經(jīng)能量分配器按控制單元產(chǎn)生的控制信號所給定的分量輸送給電動機，所述的控制單元操縱桿獲得一個行駛信號，該信號至少代表操縱桿的位置。
無軌車輛特指小客車和載貨車。迄今為止這種車輛通常由內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動。內(nèi)燃發(fā)動機具有的扭矩/轉(zhuǎn)數(shù)特性曲線只在特定的轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)具備相對較強的最大扭矩，而在高轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)和特別是在低轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)內(nèi)的扭矩則要大大減少。
發(fā)動機的功率由扭矩和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積計算。為使車輛盡可能快地加速，必須將最大可用功率傳遞給驅(qū)動輪。當車輛的發(fā)動機工作在低轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)時，則在節(jié)氣門處在最大開啟狀態(tài)時只會產(chǎn)生相對較慢的加速度，因為可支配功率太小。通過切換到低擋位可以提高加速功率，因為在低擋位上可以實現(xiàn)高轉(zhuǎn)數(shù)，從而產(chǎn)生較高的功率。實際上所有的內(nèi)燃發(fā)動機車輛都配備有手動或自動變速器，以充分利用發(fā)動機的有效功率。
對于主要用于有軌車輛，特別是火車機車的電力驅(qū)動而言，其優(yōu)點是，和內(nèi)燃發(fā)動機相比功率受轉(zhuǎn)數(shù)的影響很弱。因此在所有的情況下均可在電力驅(qū)動中省去變速器。
也有人考慮用直接連接在車輪上的一臺或若干臺電動機來驅(qū)動無軌車輛，特別是小客車、載貨車和大轎車。電動機所需的電能由內(nèi)燃發(fā)動機-發(fā)電機機組通過一個由大功率電子線路組成的能量分配器供給。這種混合式發(fā)動機有一系列優(yōu)點，除了可以省掉手動或自動變速器外，用電動機直接驅(qū)動車輪還可以使電動機在車輛滑行或制動時作為發(fā)動機運行，以將所發(fā)出的電力用于取暖或其他目的。
有人曾建議在內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動的車輛中設(shè)置一個飛輪作為能量存儲器。這樣就可以使內(nèi)燃發(fā)動機始終在最佳運行狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，例如在最有利的單位燃油消耗區(qū)運轉(zhuǎn)。與內(nèi)燃發(fā)動機相連的發(fā)電機將電能提供給驅(qū)動電動機。當車輛加速時可從飛輪中取出附加的能量。在制動過程中作為發(fā)電機工作的電動機產(chǎn)生的能量被送入飛輪作為機械能儲存起來。
然而迄今為止所提出的關(guān)于在車輛中設(shè)置帶發(fā)電機的內(nèi)燃發(fā)動機和相應(yīng)的驅(qū)動電動機的建議在實際中只實現(xiàn)了一部分。
德國專利公開說明書DE4000678A1中公開的無軌車輛包括一個內(nèi)燃發(fā)動機、一個可以充放電的飛輪蓄能器;至少一個電動機和一個由控制單元操縱的大功率電子電能分配器。電動機由能量分配器取自發(fā)電機和/或飛輪蓄能器提供的電力驅(qū)動。電子控制單元使內(nèi)燃發(fā)動機按照飛輪蓄能器的充能狀況或者以怠速轉(zhuǎn)數(shù)(蓄能器完全充滿)運行，或者以第二種轉(zhuǎn)數(shù)(蓄能器還末充滿)運行，其中第二種轉(zhuǎn)數(shù)按一些最佳參數(shù)點(如燃油消耗、有害物質(zhì)排放量)選擇其數(shù)值。
上述具有電動轉(zhuǎn)換器的車輛方案在節(jié)約能源、環(huán)境保護和其他的要求方面做了許多承諾。但問題是這種車輛在使用中要求駕駛員要從習慣的內(nèi)燃發(fā)動機車輛轉(zhuǎn)換到某種電動車輛方式。而電動機驅(qū)動會使車輛的行駛性能非常接近于純電力驅(qū)動方式。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種上述類型的無軌車輛，它可通過操縱桿，特別是行駛踏板的運動正確地傳遞駕駛員的要求并采取相應(yīng)措施，讓駕駛員的要求轉(zhuǎn)換成為一個功率狀況，使車輛達到駕駛員所要求的行駛狀態(tài)。
上述任務(wù)的解決方案是具有權(quán)利要求1所述特征的車輛。這種車輛的特征是，具有一個能量存儲器，它經(jīng)能量分配器與電動機和發(fā)電機電氣耦合，控制單元將行駛信號加工成內(nèi)燃發(fā)動機的控制信號，使內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生相應(yīng)于操縱桿位置的功率或者保持該功率運行，另外控制單元還根據(jù)操縱桿運動的速度和/或加速度產(chǎn)生控制信號，以便從能量存儲器中取出能量，從而至少達到a)內(nèi)燃發(fā)動機最佳地被加速到一個新的運行點和/或b)車輛最大限度地被加速和/或c)在內(nèi)燃發(fā)動機全功率運行的條件下再提高車輛的最高速度。
本發(fā)明還建議，行駛信號，特別是操縱桿(行駛踏板)的各個角度位置均代表特定的驅(qū)動功率，該功率基本上要由內(nèi)燃發(fā)動機提供。隨著操作行駛踏板，駕駛員便發(fā)出了某種功率要求。所要求的功率和踏板位置之間的特性曲線最好是非線性的，其初始區(qū)要比較平緩，以便在低速行駛時易于調(diào)節(jié)功率。
應(yīng)當將行駛踏板位置所選擇的功率看作是基本上由內(nèi)燃發(fā)動機提供的持續(xù)功率。本發(fā)明所述的能量存儲器是與控制單元連在一起的，其目的是完成從一種給定行駛速度向另一種新的行駛速度的過渡。當車輛以給定的速度Va行駛時，驅(qū)動源，即內(nèi)燃發(fā)動-發(fā)電機機組和能量存儲器提供的功率為初始功率Pa，它在速度恒定時和作用在車輛上的阻力，特別是空氣阻力，輪胎滾動阻力等保持平衡。如果這種穩(wěn)定狀態(tài)下繼續(xù)下壓行駛踏板，就意味著提出了一個更高的功率要求。在提供這一升高的功率時車輛被加速，直至達到最終速度Ve為止，此時升高了的功率Pe與作用在車輛上的阻力也保持平衡。
按照本發(fā)明，能量存儲器此時被控制單元以極為專門的方式投入使用，以組織從穩(wěn)定行駛狀態(tài)提供的初始功率Pa到新的功率Pe的過渡。
根據(jù)本發(fā)明的第一種形式，內(nèi)燃發(fā)動機“最佳地”被加速到一個新的運行點上。內(nèi)燃發(fā)動機具有一個特性曲線區(qū)，特別是在轉(zhuǎn)數(shù)/扭矩特性曲線區(qū)內(nèi)有一條最有利的單位燃油耗線。如果內(nèi)燃發(fā)動機以相對較低的轉(zhuǎn)數(shù)動轉(zhuǎn)時駕駛員提出了升高功率的要求，即駕駛員繼續(xù)下壓行駛踏板，則發(fā)動機就應(yīng)進入到一個較高轉(zhuǎn)數(shù)的狀態(tài)，因為此時重新選擇的功率也要被理解為內(nèi)燃發(fā)動機應(yīng)當提供的持續(xù)功率。眾所周知僅開大節(jié)氣閥并且不改變發(fā)動機的負載會使發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)升高得很慢，并且和發(fā)動機的負載相關(guān)。本發(fā)明則提供了一種可能，當從上述最有利的單位燃油消耗曲線上的一個運行點出發(fā)將轉(zhuǎn)數(shù)提高到同樣位于該曲線上的第二個運行點時，可以做到僅耗很少的燃油。為此要連續(xù)地或步進地升高轉(zhuǎn)數(shù)以適應(yīng)所調(diào)整的扭矩或功率。此時發(fā)電機至電動機之間的電氣耦合要被完全切斷或部分切斷，使發(fā)電機實際上完全或部分空載運行。這樣就可使內(nèi)燃發(fā)動機在發(fā)電機負載減小的情況下相當快地提高轉(zhuǎn)數(shù)，即提高到上述最佳單位燃油消耗曲線附近。
另一種方式是讓內(nèi)燃發(fā)動機在發(fā)電機空轉(zhuǎn)的情況下迅速升高到所要求的轉(zhuǎn)數(shù)值，以便使發(fā)電機能重新與電動機逐漸耦合，耦合的過程要足夠地緩慢，使轉(zhuǎn)數(shù)不致重新下降，在此期間電動機的驅(qū)動由能量存儲器完成。這樣就可以實現(xiàn)從內(nèi)燃發(fā)動機-發(fā)電機驅(qū)動向能量存儲器驅(qū)動的無沖擊過渡。在內(nèi)燃發(fā)動機“最佳地”加速的同時，也應(yīng)控制能量存儲器中能量的提取，以達到車輛最大限度的加速。為此要注意，加速度要和能量存儲器中存儲的全部能量相適應(yīng)，使能量存儲器不致在加速過程中被耗盡，以致于在交通中發(fā)生險情。
和車輛最大限度加速的情形有某種類似的措施是，使車輛在內(nèi)燃發(fā)動機最大功率下達到的最高速度再進一步提高，即在最大內(nèi)燃發(fā)動機功率下再從能量存儲器中取出額外的能量輸送給電動機。
為避免出現(xiàn)險情，還設(shè)置了警告裝置，以便在能量存儲器中的能量下降到一個剩余值的情況下通知駕駛員。
以上所述的在某些情況下最佳利用能量存儲器的措施也與專門的行駛信號有關(guān)，對此后面還要詳述。在不受該行駛信號影響的情況下也可將能量自能量存儲器輸送給電動機，以便在車輛上坡時為保持速度大致恒定，不改變內(nèi)燃發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)而提供額外的能量，和/或在穩(wěn)定運行狀態(tài)下將一部分內(nèi)燃發(fā)動機功率用取出能量存儲器的能量代替，和/或可以在關(guān)閉內(nèi)燃發(fā)動機的條件下行駛。特別是上述最后一種情形對市內(nèi)交通和所謂的“走走停?！钡慕煌ǘ氯钟欣?，因為不僅燃油消耗相對較少，而且可明顯避免有害物質(zhì)的排放。最好在車上裝一個可關(guān)閉內(nèi)燃機的選擇開關(guān)，但前提是在能量存儲器中儲有足夠的能量用于純能量存儲器驅(qū)動。
本發(fā)明所述的能量存儲器原則上可以是一種機械式存儲器，例如飛輪，但最好是能儲存電能的蓄電池。
以上所述的目標，例如內(nèi)燃發(fā)動機的加速要盡可能迅速、油耗低，有害物質(zhì)排放少等均可同時考慮，但最好以各個參數(shù)加權(quán)的方式考慮。
如上所述，本發(fā)明為了實現(xiàn)最佳地加速內(nèi)燃發(fā)動機，要全部或部分地脫離發(fā)電機和電動機之間的耦合，并且內(nèi)燃發(fā)動機在達到了新的運行點后要和發(fā)電機一起逐漸與電動機重新耦合，并且在脫離耦合階段從能量存儲器向電動機輸送能量，以實現(xiàn)無沖擊的耦合過渡。
如上所述，在控制進入能量存儲器替代方式時行駛信號起著重要的作用。在最簡單的情況下，行駛踏板，特別是位于行駛踏板上的位置傳感器向控制單元發(fā)出位置信號α。
控制單元由該位置信號α的時間曲線中可以分離出行駛踏板運動的速度信號α′和加速度信號α″。行駛踏板的速度和加速度信號也可直接由踏板上的傳感器提供。
除了上述因行駛踏板運動而發(fā)出的行駛信號，本發(fā)明還設(shè)有最大加速度要求(踏到底)發(fā)生器以及在必要時設(shè)的間斷運行(市區(qū)交通)選擇開關(guān)。
能量存儲器具有一個充能狀態(tài)傳感器，它可向控制單元提供表示能量存儲器中還剩多少能量的信號。根據(jù)該信號值和其它事先存儲的數(shù)值，控制單元可得出在單位時間內(nèi)可自能量存儲器中取出多少能量(功率)以將車輛加速到所要求的新的最終速度，同時又不致在加速過程中將能量存儲器耗盡，以致于因加速消失而產(chǎn)生危險情況。
由于增加了來自能量存儲器的額外能量，所以在內(nèi)燃發(fā)動機已發(fā)出最大功率的條件下，還能進一步增加內(nèi)燃發(fā)動機最大功率所實現(xiàn)的最高速度。為了通過能量存儲器的額外功率而獲得上述附加的推動力，本發(fā)明為行駛踏板行程設(shè)置了一個終段。只有當行駛踏板完全被壓到底時，內(nèi)燃發(fā)動機和能量存儲器兩者才能同時驅(qū)動車輛。
如上所述，能量自存儲器中的提取有兩種形式。一種是無需駕駛員有意識地參與，僅通過控制裝置的相應(yīng)運行即可實現(xiàn)，此時控制裝置除了獲得行駛信號外還自內(nèi)燃發(fā)動機、發(fā)電機、存儲器和驅(qū)動電動機獲得附加信號，從而使內(nèi)燃發(fā)動機和發(fā)電機的轉(zhuǎn)數(shù)以及扭矩的連續(xù)信號、存儲器充能狀態(tài)和電動機轉(zhuǎn)數(shù)的連續(xù)信號產(chǎn)生于控制單元之中。另一種形式是駕駛員主動地參與提取存儲器中的能量，他可在市內(nèi)交通中利用上述選擇開關(guān)選擇內(nèi)燃發(fā)動機停車的運行方式。
本發(fā)明也可以很好地用在配備了自動調(diào)速裝置的車輛上。如果實際車輛速度相對于額定車輛速度產(chǎn)生的任何偏離超過了一個預(yù)定值，能量存儲器即被投入使用以維持速度的恒定。
上述在市內(nèi)交通中用選擇開關(guān)切換到準純電力驅(qū)動的方式也可以與控制單元所執(zhí)行的學(xué)習功能聯(lián)合使用。在一個特定時間窗口內(nèi)，控制單元計算出制動和加速過程的頻度。如果平均頻度超過了一個閾值，則自動轉(zhuǎn)換到“市區(qū)行駛”方式，即準純電動機驅(qū)動方式，此時內(nèi)燃發(fā)電機只是間歇地根據(jù)能量存儲器的充能狀態(tài)啟動，向后者充入能量。
能量存儲器的客觀上有限的容量會帶來某些問題。如果車輛為了超車而要強烈加速，從能量存儲器中提取能量的話則必須保證存儲器中的能量足夠用于整個超車過程。超車所需的能量和所要求的車輛加速度、車的質(zhì)量、道路走向(坡度)及其影響因素有關(guān)。和普通的內(nèi)燃發(fā)動機車輛一樣，顯然存在著某種駕駛員必須考慮的功率極限，以免開始進行那種車輛功率所不能達到的超車行動。
當然在所述的車輛上也可能出現(xiàn)能量存儲器因正在進行的強力能量輸出而造成相當強烈的放電。在這種情況下車輛就無法以最大的加速度完成超車過程。所以本發(fā)明設(shè)置了一個能量存儲器充能狀況的信號發(fā)送裝置。該信號發(fā)送裝置可按光或聲的方式構(gòu)成，但最好以觸覺方式構(gòu)成，例如以行駛踏板阻力的形式實現(xiàn)。在能量存儲器充能狀況不足時，駕駛員在操縱行駛踏板時會感到異常高的阻力。此外他還得到光或聲音信號的警告，該信號的強度取決于能量存儲器的放電狀況。
下面對照附圖所示的實例對本發(fā)明做進一步的說明。其中

圖1表示配備了電動轉(zhuǎn)換器和作為能量存儲器的蓄電池的小客車的主要單元的示意圖，圖2表示一臺內(nèi)燃發(fā)動機的特性曲線，圖3表示功率/操縱桿位置的特性曲線，圖4表示以操縱桿速度α′作為參數(shù)的功率/速度特性曲線。
圖1為一輛小客車的主要驅(qū)動單元的示意圖。由內(nèi)燃發(fā)動機4和發(fā)電機6組成的內(nèi)燃發(fā)動機-發(fā)電機機組(下稱VGA)2經(jīng)導(dǎo)線L1將電力提供給由大功率電子線路構(gòu)成的能量分配器8，該能量分配器經(jīng)導(dǎo)線L2和L3向兩臺直接與后輪14和18相連的電動機12和16饋電。因此后輪14和18在能量分配器8輸給電動機12和16的電流驅(qū)動下運轉(zhuǎn)。
車輛10也可以采用全輪驅(qū)動，如圖1左下部的通向與其余車輪的其他電動機的虛線導(dǎo)線所示。
經(jīng)能量分配器8輸入電動機12和16的電流由控制單元20控制，該控制單元包括一個微處理器和存儲裝置。該存儲裝置中存有控制程序特性曲線等。
除了VGE2以外，配備的另一種能源是作為能量存儲器23的蓄電池22，它經(jīng)導(dǎo)線L4和L5與能量分配器8相連。電能可經(jīng)導(dǎo)線L4和L5輸入蓄電池22或者蓄電池22將電能輸出給能量分配器8。
蓄電池22設(shè)有可將表示蓄電池22充電狀況的信號輸給控制單元20的傳感器24。此外控制單元20還接收兩個電動機12和16的轉(zhuǎn)數(shù)信號n，及VGE2的轉(zhuǎn)數(shù)信號n和扭矩信號M，和行駛踏板27的行駛信號。
行駛踏板27具有一個傳感器30，它可以向控制單元20發(fā)出代表行駛踏板27角度位置α的位置信號α、速度信號α′和加速度信號α″。信號α、α′和α″各代表行駛踏板27的位置、操作速度和加速度。
此外，行駛踏板27還和一個傳感器28相連，它向控制單元20發(fā)出“踏到底”信號kd。另外駕駛員還可通過選擇開關(guān)26向控制單元20發(fā)出信號W，向控制單元20傳遞駕駛員所要求的完全由蓄電機為電動機12和16饋送電流的信號(市區(qū)行駛)。
控制單元20從輸入給它的信號中分別計算出VGE2(特別是內(nèi)燃發(fā)動機)能量存儲器8所需的信號。當駕駛員以一定的速度α′將行駛踏板27從第一個位置壓到第二個位置時，這一過程即被控制單元加工成讓VGE2提供更高的持續(xù)功率的要求，此時控制單元20向VGE2發(fā)出控制信號，使內(nèi)燃發(fā)動機運轉(zhuǎn)到一個更高的運行點。以達到所要求的持續(xù)功率。
行駛踏板位置和所要求的功率之間的關(guān)系是非線性的，如圖3所示。當行駛踏板位移α很小時，所要求的功率也只有很小的改變。這就能在低速行駛時易于對功率要求加以計量。
上述下壓行駛踏板27，以一定的操作速度α′使行駛踏板位置α產(chǎn)生一定變化的過程可以確定車輛加速的類型，見圖4所示。所要求提高的功率相當于將車輛的平均速度Ve升高到一個新的水平。為了從開始的平均速度Va出發(fā)達到這一新的速度，使內(nèi)燃發(fā)動機在達到該速度Ve后提供全部功率，首先要立刻由能量存儲器22提供一附加功率，其大小要至少等于內(nèi)燃發(fā)動機(Pa)的初始功率。然后內(nèi)燃發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)升高到對應(yīng)著所要求的功率Pe的數(shù)值。車輛借助于存儲能量的加速和行駛踏板27運動速度α′的高低有關(guān)，如圖4所示。行駛踏板27運動得越快，提供給車輛加速的能量就越多。
在上述實例中，當內(nèi)燃發(fā)動機在增速到新的運行點期間，發(fā)電機6和驅(qū)動電動機12和16之間要脫離耦合。
圖2所示的是一臺100kw內(nèi)燃發(fā)動機的特性曲線圖。圖中所示的是轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩的坐標，虛線bv是與轉(zhuǎn)數(shù)相關(guān)的最佳單位燃油消耗曲線。轉(zhuǎn)數(shù)n＝2200所大致對應(yīng)的點bemin，是燃油消耗最低的點。在較低的轉(zhuǎn)數(shù)上燃油消耗雖然較少，但扭矩也要不成比例地減小。在較高的轉(zhuǎn)數(shù)上燃油消耗升高而扭矩的增加卻不成比例。
從上述實例中可以看出，當車輛速度為Va，功率完全由內(nèi)燃發(fā)動機4施加時，內(nèi)燃發(fā)動機4以3000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)工作，如圖2中位于bv線上的A＊點所示。如果此時駕駛員下壓行駛踏板27，使所要求的持續(xù)功率達到Pe，則內(nèi)燃發(fā)動機4就要增速到新的bv線上的運行點B＊。
內(nèi)燃發(fā)動機4的這種增速最好通過發(fā)電機6的卸載實現(xiàn)。為此要對能量分配器8進行控制，使驅(qū)動車輛前進的電動機12和16不再完全由發(fā)電機6供電，而全部或部分地改由能量存儲器22供電。在此狀態(tài)下內(nèi)燃發(fā)動機4沿線bv增速至新的運行點B＊。然后發(fā)電機6逐漸與電動機12和16重新接通。這一耦合過程可由控制單元20控制，使其逐漸發(fā)生代換并以無沖擊驅(qū)動的方式進行。
在上述圖2所示的實例中，利用能量存儲器22加速車輛是在考慮到有利于燃油消耗的條件下進行的。也可以考慮選擇或增加其他的參數(shù)，如有害物質(zhì)排放量，噪音的發(fā)生，機組的負載等等。
當車輛以某種恒定的速度行駛，而駕駛員希望最大限度地加速時，他可將行駛踏板27完全踩到底。此時傳感器28發(fā)出“踩到底”信號kd。然后電動機12和16以下列方式獲得最大可用功率，一方面內(nèi)燃發(fā)動機4增速到其最大功率，另一方面能量存儲器22也提供某種最大功率。為此可如上所述，首先從能量存儲器22中取出非常高的功率，高于內(nèi)燃發(fā)動機4的最大功率。當內(nèi)燃發(fā)動機4進入了最大功率的工作區(qū)后，再降低自能量存儲器22中取出的能量的份額，但要使電動機12和獲得的功率始終大于內(nèi)燃發(fā)動機4發(fā)出的最大功率。
上述過程用于對車輛進行極強的加速的情形(踩到底)。如果車輛已經(jīng)在以相當于內(nèi)燃發(fā)動機4最大功率的最高速度行駛，則通過踏到底的操作仍可額外獲得動力，此時控制單元20自能量存儲器22獲得能量并提供給電動機12和16，這樣就可以在一定程度上進一步提高額定最高速度。
附圖中并未詳細表示出向駕駛員發(fā)出蓄電池22充電狀況的信號的手段。該充電狀況信號的發(fā)出并不是數(shù)值方式進行的，而是以聲音、光或觸覺信號的形式進行的。最好將行駛踏板27和一個阻尼器，例如可調(diào)式預(yù)緊彈簧連在一起，當能量存儲器22的充電狀況超過了某個特定的下限閾值時，該阻尼器就會使駕駛員感到行駛踏板27的操作阻力增加。這樣就向駕駛員發(fā)出了信號，告訴他能量存儲器22目前存儲的能量過少，不足以實現(xiàn)加速度的增加。
在市區(qū)交通中駕駛員通過操縱開關(guān)26可以產(chǎn)生信號W，該信號可通過控制單元20使內(nèi)燃發(fā)動機4停止運轉(zhuǎn)。實現(xiàn)該過程的條件是，蓄電池22中已儲存了足夠的能量。該操作狀態(tài)適合于走走停停的交通狀況。
作為選擇開關(guān)26的替代也可以讓控制單元20自動地切換到“市區(qū)行駛”狀態(tài)。為此控制單元20要在一個時間窗口內(nèi)計算加速和制動過程的頻度(根據(jù)電動機12和16所提供的轉(zhuǎn)數(shù)信號n)。如果制動和加速過程的頻度超過了一個閾值，則控制單元20便自動切換到另一個運行狀態(tài)，此時內(nèi)燃發(fā)動機4的啟動僅是為了給蓄電池22重新充電。此時的驅(qū)動原則上全部由蓄電池22提供的功率。蓄電池不僅由內(nèi)燃發(fā)動機充電，還由車輛在制動可減速運行時作為發(fā)電機工作的電動機12和16所產(chǎn)生的電流充電。
表示行駛踏板27的加速度的加速度信號α″同樣也可以被控制單元20利用，以區(qū)分駕駛員要求改變車輛速度的方式。和速度信號α′一樣，加速信號α″也可通過微分控制單元20在某一時間內(nèi)收到的行駛踏板位置α的信號而求出，如果沒有為此而設(shè)置專門的傳感器的話，和行駛踏板角度α的最大值相結(jié)合，控制單元20可以行駛踏板移動的速度α′或加速度α″超過了一預(yù)定極限值的情況下識別出一個“踏到底”信號。在此情形下就無必要再安裝一個專門的傳感器28。
權(quán)利要求
1.無軌車輛，其中至少有一個驅(qū)動車輪(14，18)與一個電動機(12，16)相連，由內(nèi)燃發(fā)動機(4)驅(qū)動的發(fā)電機(6)所產(chǎn)生的電流經(jīng)能量分配器(8)以控制單元(20)產(chǎn)生的控制信號所給定的分量輸送給電動機，所述的控制單元(20)自操縱桿(27)獲得一個行駛信號(α，α′，α″)，該信號不僅代表操縱桿的位置(α)，而且還至少代表操縱桿(27)運動的速度(α′)和加速度(α″)，其中，還有一個能量存儲器(22)，它經(jīng)能量分配器(8)與電動機(12，16)和發(fā)電機(6)電氣連接，控制單元(20)將行駛信號(α，α′，α″)加工成內(nèi)燃發(fā)動機(4)的控制信號，使內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生相應(yīng)于操縱桿位置(α)的功率或者保持該功率運行，另外控制單元(20)還根據(jù)操縱桿運動的速度(α′)和/或加速度(α″)產(chǎn)生控制信號，以便從能量存儲器(22)中取出能量，從而至少達到a)內(nèi)燃發(fā)動機(4)最佳地被加速到一個新的運行點(B*)和/或b)車輛最大限度地被加速和/或c)在內(nèi)燃發(fā)動機全功率運行的條件下再提高車輛的最高速度。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛，其特征是，控制單元(20)不受行駛信號(α，α′……)的影響將能量從能量存儲器(22)輸送到電動機(12，16)，從而達到。d)在上坡時不改變內(nèi)燃發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)，為使速度大致保持恒定而提供額外的能量和/或e)在固定的運行狀態(tài)下由取自能量存儲器的能量取代一部分內(nèi)燃發(fā)動機功率和/或f)在關(guān)閉內(nèi)燃發(fā)動機(4)條件下的行駛驅(qū)動。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車輛，其特征是，內(nèi)燃發(fā)動機(4)進入一個新運行點的最佳化加速至少要考慮下列要求之一，即-盡可能地快速。-以最有利的單位燃料消耗，-以盡可能低的有害物質(zhì)排放，-盡可能地低噪音。
4.如權(quán)利要求3所述的車輛，其特征是，同時或加權(quán)考慮若干個所述的要求。
5.如權(quán)利要求1至4之中任何一項所述的車輛，其特征是，為了以最佳方式加速內(nèi)燃發(fā)動機，發(fā)電機暫時地與電動機(12，16)全部或部分地脫離電氣耦合，并且內(nèi)燃發(fā)動機(4)在達到了新的運行點(B＊)又和發(fā)電機(6)一起逐漸與電動機(12，16)重新耦合，并且在脫離耦合階段中能量以聯(lián)接過渡無沖擊的方式自能量存儲器(22)進入電動機(12，16)。
6.如權(quán)利要求1至5之中任何一項所述的車輛，其特征是，行駛信號另外還表示完全由能量存儲器斷續(xù)地通過啟動的內(nèi)燃發(fā)動機和必要時附加地通過車輛的減速或制動而使即時作為發(fā)電機工作的電動機(12，16)所產(chǎn)生的電能而充電。
7.如權(quán)利要求1至6之中任何一項所述的車輛，其特征是，為了達到最大的車輛加速功率，由能量存儲器(22)平行于內(nèi)燃發(fā)動機/發(fā)電機(2)所供給的功率向電動機(12，16)供給足夠的存儲能量，以達到新的操縱桿位置(α)所對應(yīng)的持續(xù)功率。
8.如權(quán)利要求1至7之中任何一項所述的車輛，其特征是，在操縱桿行程的最后階段，自能量存儲器(22)中在限定時間內(nèi)取出能量，以提高單獨由內(nèi)燃發(fā)動機(4)所能達到的最高速度。
9.如權(quán)利要求1至8之中任何一項所述的車輛，其特征是，有一個能量存儲器(22)充能狀態(tài)的信號發(fā)送裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的車輛，其特征是，信號發(fā)送裝置按觸覺方式工作，特別是作為可提高操縱桿(27)的操縱阻力的可調(diào)式預(yù)緊彈簧而構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1至10之中任何一項所述的車輛，其特征是，控制單元(20)根據(jù)同時出現(xiàn)的操縱桿位置的最大值和超出操縱桿運動速度(α′)或加速度(α″)的給定極限值的情形而識別出一個“踏到底”信號。
全文摘要
一種小客車或載貨車，包括由內(nèi)燃發(fā)動機(4)和發(fā)電機(6)組成的機組，該機組經(jīng)大功率電子能量分配器(8)向聯(lián)接在車輛驅(qū)動輪(14、18)上的電動機(12、16)供電。作為附加能源還設(shè)置了蓄電池(22)，它也可經(jīng)能量存儲器(22)與電動機(12、16)相耦合。電子控制單元(20)接收行駛踏板(27)發(fā)出的行駛信號，特別是位置信號和速度信號(α，α′)。行駛踏板(27)的位置信號(α)代表要求內(nèi)燃發(fā)動機(4)提供某種特定的持續(xù)功率。內(nèi)燃發(fā)動機例如在被要求提供最大功率耦合，以便最佳地(如消耗低)增速到新的運行點。在此期間車輛加速所需的能量由蓄電池(22)提供。速度信號(α′)確定加速度的大小，利用選擇開關(guān)可切換到關(guān)閉內(nèi)燃發(fā)動機的純蓄電池運行狀態(tài)。此時不設(shè)置專門的傳感器也可。
文檔編號F02D11/10GK1074867SQ9211284
公開日1993年8月4日 申請日期1992年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月4日
發(fā)明者烏沃·阿德勒, 漢斯-尤根·德萊克瑟, 蒂特·盧茨, 弗蘭茨·納格勒, 馬丁·奧克斯, 斯泰凡·施堡爾德, 漢斯-約歇姆·施米特-伯旅肯, 沃夫?qū)さ倮? 米歇爾·瓦格納, 霍爾格·維斯特道夫, 賴納·維克納柯 申請人:曼內(nèi)斯曼股份公司