[发明专利]用于控制机动车、尤其是混合动力动车的电功率分配的方法及装置

说明书

本发明涉及在机动车的直流电压供电电路中调节电功率分配的方法，该机动力包括多个能消耗和/或产生供电电路中功率的电单元，所述电单元之一是至少驱动机动车一个驱动轮的电驱动组件。本发明也涉及能应用这种方法的驱动系统。

本发明尤其应用在混合动力的系列型机动车上，其设有的发电机组包括内燃机驱动的发电机；但本发明也可应用于并联或混合串并联的混合动力的机动车及纯电动车上，其中用于牵引所需的电功率是由除发电机组外的能源提供的，例如由蓄电池，燃料电池或光电池提供。

混合动力的系列型机动车包括具有与发电机耦合的内燃发动机的发电机组，发电机对供电电路提供电力，通常提供给直流电压供电电路，以使得蓄电池能与该电路相连接。包括一个或多个电动机的驱动组件由供电电路供电以驱动动车的驱动轮。在大多数应用中，驱动组件也可以执行电再生制动，于是将电能提供给供电电路。该能量也可以被与供电电路相连接的另外元件吸收，例如它能以化学形式储存在蓄电池中，或存储在动能蓄能器中，亦或热消耗在用于吸收多余能量的保护元件上。因此，直流电压供电电路在每一时刻与连接在其上的部件交换不同的功率流。这些功率流尤其是随时间变化，因为在机动车驱动系统中瞬态占优势。由于在不考虑电路本身损耗时这些功率流的代数和在每瞬间必须为零，故必须调节一个或多个这些流，以便获得平衡并同时至少接近地获得动车司机所需的牵引或制动功率。

传统的控制这些功率流的方法是利用被所有系统单元产生或消耗的功率的精确识别。该方法需要计算每个单元必须产生或消耗的功率，以便获得电路的平衡。因此必需精确地了解调节每个系统单元的方法，以便获得正确的总体调节。甚至必须了解，并精确地了解在系统操作中不重要的功率消耗单元。因而，这种方法应用于控制其中有N单元连接在供电电路上的系统时需要使用至少N-1个电流传感器。这些传感器通常不能在宽的测量范围上提供高精确度，这对调节带来了误差范围并常需要附加的调节以保证稳定性。当电池连接在供电电路上时，必须给予它调节程序的优先权，因为它不能很好地经受电流的波动，它是脆弱并相对昂贵的。在调节方法时采用这种优先权意味着附加的复杂性。

在没有缓冲电池且没有吸收多余功率的保护单元的操作系统中，不可能使用该功率测量调节方法，因为所有产生的功率必须立即被消耗掉。因此系统的整体调节难以处理，尤其在驱动方式时，通常内燃机及发电机组的功率与驱动组件的功率在任何时刻必须相等。

用于调节机动车中串联混合驱动系统的方法及装置尤其是公开在专利申请WO93/07022，EP-A-0460850，EP-A-0543390，EP-A-0645278及DE-A-4116899中。这些装置包括中央调节单元，它除了接收由司机给出的加速或制动预设点信号外，还接收来自各传感器的代表系统状态的各信号，这些传感器总包括一个或多个电流传感器，以便允许计算进入或离开供电电路的一个或多个功率流。

例如，文献EP-A-0543390公开了一种串联混合驱动车的驱动控制装置，它没有与供电电路连接的包括内燃发动机及直流发电机的发电机组。这种电路设有包括DC/AC变流器及三相电动机的驱动组件。该电动机通过一个差动齿轮驱动两个驱动轮。一个电池直接地连接在供电电路上，以便根据驱动组件的需要功率提供三种对驱动组件的供电方式，也即在低功率范围中仅由电池供电；在中等功率范围中仅由发电机组供电，它相当于内燃机最佳效率；及在大功率范围中由发电机组及电池供电。整体调节是由电子单元保证的。该电子单元接收来自司机的设定点信号，及代表系统状态的信号，即由直流发电机产生的电流，电池的输入电流或输出电流，供电电路的电压及电动机的速度。在这些信息的基础上，调节单元通过作用于内燃机的燃料供给，作用于发电机的励磁电流以获得供电电路的所需电压及作用于驱动组件的DC/AC变流器来确定不同的功率流。因此，与此同时，它控制由发电机组产生的电功率及电驱动组件消耗的电功率，及它通过监测在电池端子上及发电机输出端子上的两个信号，调节有关的三个功率流的平衡。利用这种方法其调节质量及平衡实质上取决于电流测量的精度。但是，该精度不佳，因为在这种机动车驱动系统中直流电流强度的变化范围大。这将产生不精确及不稳定的调节，尤其导致电池端子上不希望的电流波动，降低了电池的寿命。这种方法的另一缺点是如果另外的电装置连接在供电电路上，例如动能蓄能器，空调装置等，或如果没有蓄电池时，该方法需根本地改变。简言之，对于供电电路增添或去除任何功率流需要调节方法及装置的重大修改。