混合动力驱动系制造技术

本发明专利技术涉及一种尤其用于工作机的并联混合动力驱动系，该混合动力驱动系具有内燃发动机(1)、电机(2)以及用于驱动工作设备(6‑8)并且用于移动该工作机的液压组件(3，4，5，9)。为了提高效率，降低该内燃机的转速，即，移动负载点。通过驾驶员输入而识别出提高的功率要求并提供额定转速。该电机支持将该内燃机加速到这个额定转速。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合动力驱动系本专利技术涉及一种车辆的混合动力驱动系，尤其具有内燃发动机和电机的移动式工作机的混合动力驱动系。由ATZ7-8/2002，第664-674页已知此类的混合动力驱动系。在此，该电机与该内燃发动机并且与一个液压泵连接。工程机械通常在其工作阶段中以内燃发动机的恒定的高额定转速运行，以便能够在高动态的负载峰值中随时提供最大的系统性能。此外，一旦没有实现该内燃发动机的最大使用率，大多数情况下在发动机控制设备中设定进一步提高工作转速的P度。如果该负载高于该内燃发动机的最大使用率，使得该内燃发动机承受压力或者甚至有停机的危险，一般来说进行极限负载调节，以工程机械的待完成的工作为代价将该内燃发动机的负载降低，使得额定转速可以保持不变。也就是，在整个工作阶段上设定较高的额定转速，然而该额定转速仅在负载峰值时是确实必要的。在这些其余的范围内，内燃发动机的较小的额定转速可能足以便提供恰好要求的功率。额定转速的降低对该内燃发动机的燃料消耗的降低并且由此对二氧化碳排放量的减少(降低温室效应，较少的环境污染)具有显著影响。如果将额定转速始终保持低到正好必要的程度并且仅在可能有十分动态的要求的对应负载阶段时才提高所需数值，则该内燃发动机通常不能单独地动态提高额定转速，使得不能以与持续的高额定转速下可能的情况相同的程度来提供所需的功率。当该内燃发动机在这种情况中尝试加速到新的更高的额定转速时，该内燃发动机上的当前存在的负载抵消了加速度，并且甚至可以导致转速下降而不是提高，因为该内燃发动机不能足够快速地累积必要的扭矩。本专利技术的目的在于，开发一种在内燃发动机从较低转速到较高转速的加速阶段中提高整个驱动系的扭矩的方法，通过该方法在这些工作阶段中可以动态地调节工程机械的额定转速，而不用在动态的负载峰值中遭受损失。为此，该系统即使在十分动态的负载要求下也必须能够从较低的额定转速高动态地加速到更高的额定转速。由此，工程机械的额定转速可以在较宽的范围上保持在燃料消耗方面的尽可能较低的并且高效的转速。本专利技术所基于的目的也在于，改善车辆的混合动力驱动系。该目的通过一种根据权利要求1所述的方法或通过根据权利要求3所述的设备实现。除其他之外，这以驱动系具有液压工作机的方式实现。根据本专利技术实现以下优点：通过增加该内燃发动机的平均使用率来节约燃料，在较低的转速下具有较大的扭矩改善该驱动器的动态特性。所示出的构型将该电机用作整合的启动器和发电机，该内燃发动机的扭矩支持以如下方式进行，使得提供在较短的时间(<1秒)内的较高扭矩。部件的安排由内燃发动机和液压驱动单元组成的移动式工作机的常规的驱动系加装了平行安排的电机，该电机在空间上代替飞轮。该电机通过功率电子器件由电能存储器馈送并且可以在所有四个象限中运行。在给出的安排中，柴油-电动混合动力以调节转速的方式运行。也就是说，驾驶员的意愿被解释为额定转速。这种运行方式尤其建立在移动式工作机的领域中。在此，柴油-电动混合动力即使在交替的负载下也尽可能调节到设备操作者所期望的转速，其方式为对应地适配由柴油-电动混合动力所产生的扭矩。该负载由工作液压、驱动负载和其他输出产生。该内燃发动机(VKM)的启动，与常规的驱动器不同，不通过分开的起动发动机、而是直接通过电机进行。不同于已知的驱动系，该内燃发动机可以在十分短的时间段内(大约在约200毫秒或低于200毫秒的范围内)启动。以此方式，可以在自动启动/停止运行中操作该内燃发动机。启动/停止运行的效果是，该内燃发动机只有当实际需要时才被操作。如果该内燃发动机在某一时间段上处于较低的怠速时，则根据系统要求停止。一旦设备操作者致动操作部件，立即再次启动内燃发动机，使得该操作员几乎没有感知到延迟。操作部件可以是加速踏板、转向装置、工作液压的控制单元或操纵杆。通过避免不必要的怠速时间，这种功能导致节省燃料。在合适的运行点中，该电机以电动机方式运行，以便提高整个驱动器的扭矩。维持设备操作者期望的转速所需的扭矩通过调节算法来计算并且由功率电子器件实现。在此，该系统考虑到与系统相关的所有状态，例如该能量存储器的充电状态、各个部件的温度等。该额定转速是在全负载下所期望的该内燃发动机转速。该工作转速是考虑到P度的情况下当前设定的转速。这些工作阶段是工程机械工作的阶段，即对该内燃发动机施加负载的阶段。在工程机械不工作的阶段中，大多数情况下将额定转速设置为较低的怠速。动态地降低转速的功能能够实现使用具有较低的转速的内燃发动机。操作者所要求的功率保持不变。降低转速，为此该内燃发动机的扭矩对应地增加。功率＝扭矩×转速。短暂出现的峰值功率可以通过电动机式运行的电机的支持来满足，使得内燃发动机不再需要被设计为所需/所期望的峰值功率。在此适用的是，本来已经在较高的额定转速(例如20001/分钟)下要求的峰值功率，仍然必须尽可能由内燃发动机产生。在此，仅添加在加速阶段中产生的额外的功率峰值。一般来说，正是这些功率无法由内燃发动机足够快速地产生，这是因为转速过低并且仅通过内燃发动机不能足够快速地施加扭矩。除了在满足功率峰值时提速之外，还可以使用该电机的电动机式运行来提高驱动系的动态性。尤其当该内燃发动机的喷射量依赖于增压压力的填充限制而受限于顶部曲线下方时，可以施加电机的电动机功率以于增加动态性，直到由于足够的增压压力而不再需要这种限制。通过在运行中产生该电机的发电机扭矩对该电能存储器进行充电。在此，所产生的扭矩依赖于该能量存储器的充电状态、该内燃发动机的使用率和不同的系统条件。该扭矩可以作为调节器的调整变量或者也可以受控地连接。再生通常被理解为将机械制动能量重新收获为电能。在常规的移动式工作机中，制动能量的几乎全部部分通过在较高的转速下该内燃发动机的牵引运行并且通过针对性的接通液压负载来实现。在混合动力驱动器的这种构型中，通过将制动力矩接入该电机来实现制动矩。由此一方面避免较高的发动机转速，另一方面将制动能量通过该电机和该功率电子器件馈送到该电能存储器中。在由根据本专利技术的部件，即内燃发动机(柴油发动机)、具有变换器的电机、电能存储器和液压移动驱动器和工作驱动器，组成的移动式工作机的混合动力驱动系中，为了降低CO2排放量和燃料消耗尤其还使用负载点偏移的功能。借助于这种功能，在该内燃发动机的特征图表(力矩作为转速的函数)中的相应的工作点沿着恒定功率的曲线(功率双曲线)移动，以便将内燃发动机的工作点移入相应的最佳燃料消耗的区域中。在负载偏移中，由混合动力控制设备，尤其依赖于参数(该内燃发动机的当前力矩、该电机的当前力矩、该能量存储器的充电状态和内燃发动机及电机的当前转速)借助于在该混合动力控制设备中实现的运行策略来确定最佳的额定转速，并且作为额定值传输给连接在下游的转速调节器。在此适用的是，借助于来自HMI接口(人机界面)的信息获取最佳的额定转速。在此，该能量存储器的充电状态例如不起作用。该内燃发动机的转速调节器一如既往地位于该发动机控制设备中。在混合动力控制设备中确定转速标准，即额定转速。对该内燃发动机进行转速调节。对该电机进行扭矩调节。该额定扭矩由转速差(参见图5中的位置④)计算。相对于移动式工作机的常规的驱动系，在使用具有混合动力驱动器的负载点偏移的功能时存在以下优点：在常规驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于尤其在工程机械中尤其借助于电机动态地降低内燃发动机转速的方法，其中，该方法包括以下步骤：获取该内燃发动机的额定转速，借助于电机，尤其在工程机械中，利用动态地降低内燃发动机的转速，在此，需要该电机以支持该内燃发动机从较低转速到较高转速的加速阶段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.23 DE 102015002111.71.用于尤其在工程机械中尤其借助于电机动态地降低内燃发动机转速的方法，其中，该方法包括以下步骤：获取该内燃发动机的额定转速，借助于电机，尤其在工程机械中，利用动态地降低内燃发动机的转速，在此，需要该电机以支持该内燃发动机从较低转速到较高转速的加速阶段。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，尤其通过分析HMI接口20来获取额定转速。3.车辆的混合动力驱动系，尤其用于根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，尤其使用具有内燃发动机(1)和电机(2)的移动式工作机和/或该驱动系还具有液压工作机。4.根据权利要求1所述的混合动力驱动系，其特征在于，该工作机具有轴向活塞泵(4)，该工作机具有要求内燃发动机1或电机(2)的功率的轴向活塞泵(4)。5.根据前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：索斯藤·马林加，马可·布朗，
申请(专利权)人：道依茨股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE