專利名稱：動力傳動分析的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施方式涉及動力傳動分析，更具體的說，涉及混合動力車輛的動力傳動分析，混合動力車輛中一般使用內(nèi)燃機和電機，通過再生恢復保存能量以及通過使車輛動力傳動系統(tǒng)中的元件在更有效的運行點運行，以獲得更好的運行效率。
背景技術：
目前來說，陸上交通工具以及其他動力系統(tǒng)的整體油耗以及運行效率亟待改善。 陸上交通工具排放大量的污染物，比如二氧化碳和微塵等。為了減少排放量，改善整體車輛效率，便有了混合動力的車輛。這些混合動力車輛一般來說結合內(nèi)燃機和電機，使得內(nèi)燃機至少在其大部分的運行時間內(nèi)能夠在轉(zhuǎn)速和扭矩方面以其最有效的狀態(tài)運行，而電機則可以從剎車等操作中獲得電能的恢復，也可以在需要的時候在馬達狀態(tài)提供額外的扭矩。經(jīng)動力傳動系統(tǒng)的動力傳遞實際上是雙向的，動力在多種運行體制下經(jīng)動力傳動系統(tǒng)出現(xiàn)和分配，例如；從內(nèi)燃機提供動力以僅用作驅(qū)動推進，像傳統(tǒng)車輛一樣；由內(nèi)燃機提供動力至驅(qū)動輪，并通過用作發(fā)電機的電機進行電能存儲；完全利用存儲的電能，通過電機由存儲的電能驅(qū)動車輛；或者通過內(nèi)燃機和電機同時驅(qū)動車輛以在需要的時候為驅(qū)動輪提供更大的驅(qū)動力。上述混合動力的傳動系和傳動裝置至少就目前來看，為提高效率以及與諸如生物能源和高效柴油機的創(chuàng)新技術相結合以獲得更好的性能和排放標準的可能性方面提供有前景的方案。另外，混合動力傳動裝置以及這里開發(fā)的能量分析方法，可以與公共電網(wǎng)以及諸如CHP系統(tǒng)的其他電力供應源相結合，以及可以與用于將來的燃料電池的應用的電傳動系的開發(fā)相結合。因此混合動力的傳動系和傳動裝置的潛在優(yōu)勢使得這一技術的運用漸漸為人所接受，并且也需要進一步改善其性能?；旌蟿恿Φ膫鲃酉迪啾葌鹘y(tǒng)排布來說要復雜的多，使得優(yōu)化問題更加困難，使用這一方法擁有的潛在優(yōu)勢可能難以實現(xiàn)，而且如果不能正確運用的話會導致獲得的效率低于預期，甚至傳動系的整體效率還會有所降低。這里列出本發(fā)明的一些實施方式描述了用于對混合動力車輛的傳動系進行分析和進一步優(yōu)化以改善車輛整體效率和實現(xiàn)混合動力配置可以獲得的潛在優(yōu)勢的方法和思路。為了進行開發(fā)，可以使用若干仿真包。這些仿真包可以獲得精確的結果，但是需要有專門技術人員來進行一定程度的解譯，才能理解與混合動力傳動系統(tǒng)的油耗以及經(jīng)元件的能量傳遞相關的相對復雜的時間歷程和的運行階段變化。如果這些結果不能可視化，那么針對混合動力系統(tǒng)的運行效率進行優(yōu)化將會難以進行。特定的問題涉及任何仿真過程中的系統(tǒng)錯誤和非一致性、由于對整體優(yōu)化潛力缺乏理解從不理解為什么特定的改進能夠成功以及選擇錯誤的設計或控制變量的危險性。傳統(tǒng)的優(yōu)化混合動力設計的方法涉及初始仿真，并將其與試驗臺上得到的測試結果進行對比。可以利用測量得到的物理結果對仿真進行校驗。但應當理解，與物理測試相關的多種內(nèi)部和外部因素可能導致測量結果偏離“理想”或者預期讀數(shù)。另外，為了精確捕捉車輛傳動系在運行中的每個微小的特征和特性，可能需要復雜度高的不切實際的模型，因此可以預見，在記錄的測試數(shù)據(jù)和仿真結果之間會有差別。因此記錄和仿真數(shù)據(jù)之間的差異將很難被精確區(qū)分并分離，而整車的仿真的精確度也很難盡如人意。這里，經(jīng)車輛傳動系的能量流的完全可視性的會提供必要的工具以用于有效的工作。特定的問題涉及混合動力系統(tǒng)的本質(zhì)以及雙向的動力傳遞機制。如前所述，混合動力系統(tǒng)一般通過合適的齒輪箱向車輪提供驅(qū)動力。而混合動力系統(tǒng)包含了用作發(fā)電機和馬達的電機以適當?shù)赜糜谀芰勘４娌⑶以谛枰臅r候提供額外的扭矩以及推進力。因此對比現(xiàn)有的系統(tǒng)，比如內(nèi)燃機僅通過齒輪箱驅(qū)動車輪的傳統(tǒng)陸上交通工具，混合動力系統(tǒng)具有雙路或者說雙向的動力和能量流，在進行仿真確定其效率時必須要考慮到這一點。還應該理解，雙向系統(tǒng)中由于混合動力排布中的功能元件，關于應用動力以及返回電能方面的一些效應存在固有的滯后或者延遲。例如，在某些部件上可能有扭矩的堆積以及電池充電延遲。這些效果都會不同程度的改變和調(diào)節(jié)動態(tài)且周期性變化的混合動力系統(tǒng)的運行效率。如前所述，已知有若干混合動力系統(tǒng)仿真的過程和方法。這些系統(tǒng)都已經(jīng)商業(yè)化， 一般都與若干情況下的傳動模擬相關。能量傳遞由于受到單個或多個運行情況的影響不是分析的主要方法。而且如前所述這種系統(tǒng)在滯后方面以及特別是經(jīng)傳動系統(tǒng)的雙向混合動力類型能量傳遞是有問題的。一般來說，混合動力傳遞系統(tǒng)中能量損耗機制的可視化是有利的。如前所述，由于不同的操作模式以及能量在傳遞系統(tǒng)中的存儲，混合動力系統(tǒng)中的能量流比起傳統(tǒng)的單一動力傳動系統(tǒng)來說要更復雜。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一些但并不必要全部的實施例，本發(fā)明提供一種分析動力傳動排布的方法，該方法定義代表動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡，能量流網(wǎng)絡包括一個或多個用來在能量流網(wǎng)絡中儲存及供應所儲存的能量的存儲塊，其中每個能量塊的能量的儲存/供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來模擬能量流網(wǎng)絡的能量損耗的效率塊，其中每個效率塊的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來確定能量流網(wǎng)絡的能量的路徑，并在至少三個分支之間規(guī)劃能量的路徑的路徑塊，其中每個路徑塊的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來為能量流網(wǎng)絡編程；以及使用已編程的能量流網(wǎng)絡來確定、分析并預測能量流。動力傳動排布中的能量流可以以能量流為雙向的能量流網(wǎng)絡來表示，傳動排布中的能量流還可以以能量流為單向的能量流網(wǎng)絡來表示。能量流網(wǎng)絡的編程可以包括通過確定雙向網(wǎng)絡的參數(shù)來為雙向能量流網(wǎng)絡編程，或通過確定單向網(wǎng)絡參數(shù)來為一個或多個單向能量流網(wǎng)絡編程。雙向能量流網(wǎng)絡的雙向網(wǎng)絡參數(shù)可以用來確定單向能量流網(wǎng)絡的單向網(wǎng)絡參數(shù)。單向能量流網(wǎng)絡中的單向網(wǎng)絡參數(shù)可以被用來確定雙向能量流網(wǎng)絡中的雙向網(wǎng)絡參數(shù)。網(wǎng)絡中的塊的網(wǎng)絡參數(shù)可以包括用來表示在運行周期內(nèi)進出塊的能量之間的關系的值。進出塊的能量的方向均根據(jù)已定義的單向。
網(wǎng)絡中的效率塊的網(wǎng)絡參數(shù)可以包括使輸出效率塊的能量的能量密度函數(shù)和輸入效率塊的能量的能量密度函數(shù)相關聯(lián)的矩陣。進出塊的能量方向根據(jù)已定義的單向。網(wǎng)絡中路徑塊的網(wǎng)絡參數(shù)包括對于路徑塊的每對輸入/輸出使輸出路徑塊的能量的能量密度函數(shù)和輸入路徑塊的能量的能量密度函數(shù)相關聯(lián)的矩陣。進出塊的能量方向根據(jù)已定義的單向。每個能量密度函數(shù)可以記錄運行周期內(nèi)離散的能量柱體的能量的統(tǒng)計學分布。能量流網(wǎng)絡可以使用在運行周期內(nèi)記錄到的動力傳動排布的經(jīng)驗測量數(shù)據(jù)來編程，或使用仿真數(shù)據(jù)來編程。每個路徑塊可以包括三個界面，并能夠為由三個界面中的任意流向三個界面對中可用的剩余一個的能量，以及由三個界面對中的任意流向可用的剩余界面的能量確定路線。這樣的路徑塊是表示為雙向能量流網(wǎng)絡的能量流網(wǎng)絡的組成部分。每個路徑塊可以包括三個界面。每個界面使用單輸入雙輸出的分離塊和雙輸入單輸出的收集塊來建模。每個界面的單輸入雙輸出分離塊的輸出之一為另一個界面的雙輸入單輸出收集塊的輸入之一個。這樣的路徑塊是表示為單向能量流網(wǎng)絡的能量流網(wǎng)絡的組成部分。模擬路徑塊的第三網(wǎng)絡參數(shù)可以包括三個分離塊和三個收集塊中的每個的分量。每個這樣的分量可以包括相關矩陣?？梢詫δ芰苛鬟M行一致性檢查。例如，可以檢查路徑塊中是否有能量損耗。已編程的能量流可以在顯示器中顯示。顯示網(wǎng)絡中能夠看到單向的能量流。還可以看到與網(wǎng)絡預定義的限制條件不相符的地方。通過將多個能量流網(wǎng)絡整合為單個能量流網(wǎng)絡，用戶可以對網(wǎng)絡重新建模。用戶也可以對網(wǎng)絡參數(shù)重新編程?？梢杂嬎銌蝹€塊或者塊的線性鏈上的能量流變化，以表示由輸出能量需求變化和各個塊的效率變化而導致的輸入能量需求的整體變化。塊的輸出能量的變化可以通過三個項的組合來表示與塊的輸入能量的變化相關的項，與塊的效率的變化相關的項以及與塊輸入的能量的變化以及塊效率的變化均相關的項。塊的輸入能量的變化可以通過三個項的組合來遞歸表示與前一個塊輸入能量變化相關的項，與前一個塊效率變化相關的項以及與前一個塊輸入能量變化和效率變化均相關的項?？梢杂嬎銌蝹€塊或者塊的線性鏈的能量流變化，以表示由輸入能量需求變化和各個塊的效率的變化而導致的輸出能量需求的整體變化。塊的輸入能量的變化可以通過三個項的組合來表示與塊輸出能量的變化相關的項，與塊的效率的變化相關的項以及與塊輸出的能量的變化以及塊效率的變化均相關的項。塊的輸出能量的變化可以通過三個項的組合來遞歸表示與后一個塊輸出能量變化相關的項，與后一個塊效率變化相關的項以及與后一個塊輸出能量變化和效率變化均相關的項?？梢詾閴K的線性鏈創(chuàng)建能量流變化貢獻矩陣。該矩陣包括行與列的陣列，其中每一列(或行)與一個輸出能量的變化因素相關，而每一行(或列)則與線性鏈中的一個塊相關。路徑塊可以用第一線性鏈塊集合中的效率塊替代?？梢杂嬎憬?jīng)第一線性鏈塊集合的能量流變化。被取代的效率塊可以被看作為第二線性鏈塊集合?？梢杂嬎憬?jīng)第二線性鏈塊集合的能量流變化?？梢詾榈谝痪€性鏈創(chuàng)建第一流變化分配矩陣，為第二線性鏈創(chuàng)建第二流變化分配矩陣。第一流變化分配矩陣和第二流變化分配矩陣可以合并。
可以使用已編程的能量流網(wǎng)絡來預測運行周期變化時的動力傳動排布的性能?？梢允褂靡丫幊痰哪芰苛骶W(wǎng)絡來預測傳動排布變化(例如效率塊變化)時動力傳動排布的性能。當諸如效率的網(wǎng)絡參數(shù)變化時，重新計算經(jīng)動力傳動排布的能量流。效率可以僅作為功率的函數(shù)來建模。效率也可以作為輸入功率與輸出功率的相關量來建模。輸入功率與輸出功率可以作為各自的能量密度的函數(shù)來建模。根據(jù)本發(fā)明的一些但并不必要全部的實施方式，本發(fā)明提供了一種分析動力傳動排布的方法，該方法包括定義代表動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡，能量流網(wǎng)絡包括一個或多個用來在能量流網(wǎng)絡中儲存及供應能量的存儲塊，其中每個能量塊的能量的儲存/供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來模擬能量流網(wǎng)絡的能量損耗的效率塊，其中每個效率塊的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來確定能量流網(wǎng)絡中的能量的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量的路徑的路徑塊，其中每個路徑塊的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來為能量流網(wǎng)絡編程；以及使用已編程的能量流網(wǎng)絡來預測動力傳動排布的性能。根據(jù)本發(fā)明的一些但并不必要全部的實施方式，本發(fā)明提供了一種能夠分析動力傳動排布的設備，設備包括記錄一個或多個數(shù)據(jù)結構的存儲器，數(shù)據(jù)結構定義了表示動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡，能量流網(wǎng)絡包括一個或多個用來在能量流網(wǎng)絡中儲存及供應能量的存儲塊，其中每個能量塊的能量的儲存/供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來模擬能量流網(wǎng)絡的能量損耗的效率塊，其中每個效率塊的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來確定能量流網(wǎng)絡中的能量的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量的路徑的路徑塊，其中每個路徑塊的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；能夠控制能量流網(wǎng)絡的編程的用戶界面，在所述編程過程中確定網(wǎng)絡參數(shù)；能夠使用已編程的能量流網(wǎng)絡來預測動力傳動排布的性能的處理器；以及用于將網(wǎng)絡及其預測性能可視化顯示的顯示器。根據(jù)本發(fā)明的一些但并不必要全部的實施方式，本發(fā)明提供了一中分析傳動排布的方法，該方法定義表示動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡，能量流網(wǎng)絡包括一個或多個用來在能量流網(wǎng)絡中儲存及供應能量的存儲塊，其中每個能量塊的能量的儲存/供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來模擬能量流網(wǎng)絡的能量損耗的效率塊，其中每個效率塊的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來確定能量流網(wǎng)絡中的能量的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量的路徑的路徑塊，其中每個路徑塊的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來對能量流網(wǎng)絡進行編程，以使得能夠使用已編程的能量流網(wǎng)絡來確定、分析或預測動力傳動排布的能量流。混合動力系統(tǒng)的傳動系中的能量流的雙向本質(zhì)，這主要指但不限于根據(jù)主要行駛狀況下對電池的充放電，意味著建模的形式以及以清晰簡潔的方式來表示能量流對于設計與優(yōu)化來說將非常有用。
將雙向能量流劃分為在每個方向的組成能量流(后文稱為單向能量分析)是本發(fā)明的一些實施方式的特征。能量流分析可以被歸結為以下a)提煉并修正上述單向能量流圖表的方法；b)比較能量流圖表，逐條確認區(qū)別的方法；c)分析某些變化下的系統(tǒng)敏感度并預測油耗的方法；以及d)使用參考仿真及參考計算來研究特殊效果的方法。eflux簡單描述在進行優(yōu)化前，需要對整個能量流有一個完整的理解，因此需要使用單向能量流圖表對經(jīng)過整個傳動系統(tǒng)的整個能量流進行繪圖。圖1中示出這種能量流圖表。圖1中的能量流圖表給出了通過累加在行駛周期的整個時間段內(nèi)驅(qū)動方向和超速方向的能量流所得到的結果。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的方面，本發(fā)明提供了一種分析具有雙向能量流性能的動力傳動排布的方法，該方法為動力傳動排布圖解地定義單向能量流途徑，圖表有4個基本元件，分別是1.存儲塊2.效率塊3.分離塊4.收集塊分析由進出塊的能量，且塊標有標記，標記顯示能量來源索引以及以與能量存儲、 能量分配、能量收集與能量傳遞有關的商的形式存在的傳遞的能量的量(連接元件)，這里的商與特定的塊種類有關，表示的是傳遞效率、能量分離比或者能量總和，拆分到動力傳動排布在階段運行狀況下的每個瞬間，對于特定的階段運行狀況或階段運行狀況程序也可以給出每個商以及可能的整體性能的商。典型的方法包括對每個元件的傳遞效率的每個或特定數(shù)量個商都以顯示或標記的形式表示并標上數(shù)值。典型的元件可以組合成功能元件，以降低圖示的復雜性，或為了集中研究某特定的元件，或響應于相連的功能元件。典型的商的確立包括對相關元件的函數(shù)使用模擬模型。商的確立還可能包括為實驗臺上的元件定義物理響應。一般來說商包括結合來自與元件相關聯(lián)的多個確定來源的多個仿真或物理值。多個確定來源可能根據(jù)預定的關系來選取。關系可以通過相關公式或方程來定義。關系也可以由與確定來源所確定的值的假設的或校正的精確度相關的加權或事件商值來定義。典型的每個元件的商將被分解為與整個動力傳動排布的每個元件的輸入和輸出能量相關的傳動布置的預先確定的抵消凈值?？梢詫ι踢M行量化或者數(shù)字化，從而以帶或者分布柱體的形式表現(xiàn)。表現(xiàn)可能是柱狀圖表現(xiàn)的一部分。該方法還可以進一步包括將復雜且相互作用的能量流鏈自動分離為一系列線性鏈。至少部分線性鏈可以描述由一個來源對象到一個存儲槽對象的能量流部分，并指示這兩個點之間的部分或全部中間元件。至少部分線性鏈可以被凝縮成為僅包含一個效率元件的鏈，該效率元件指示來源對象和存儲槽對象之間的整體能量傳遞效率。至少部分提取的線性效率鏈可以顯示給用戶，用來幫助用戶理解并優(yōu)化整個系統(tǒng)效率?？梢院喜⒕€性能量流途徑，從而以用戶選擇的方式來重新配置傳動系結構以及能量分配。根據(jù)本發(fā)明的部分但不必要全部的實施方式，本發(fā)明提供由上述任一段落中所述的方法所提供的圖形用戶界面。


下面將參考附圖示例性地來說明本發(fā)明的實施方式的方面。圖1為一個混合動力傳動系或傳動排布的單向能量流圖表的示意圖；圖2為能量流圖表元件的示意圖；圖3a_3c為創(chuàng)建單向能量流圖表的說明示意圖；圖3d示出單向能量流圖表中所使用的元件；圖4為對單向能量流圖表的進一步說明的示意圖；圖5為先前描述了用于分析的功能或元件塊的單向能量流的進一步改進；圖6為對雙向水平的能量流進行的一致性檢查的示意圖；圖7為單向水平的控制中的一致性塊的示意圖；圖8為由混合動力傳動系或傳動排布提煉出的單向能量流圖表；圖9提供了能量流中能量流修改的例子；圖10為單獨的能量的示意圖；圖11為通用方向的能量流圖表；圖12為4種不同的混合動力傳動系配置的示意圖；圖13為已凝縮的單向能量流；圖14為典型的現(xiàn)有混合動力配置的單向能量流圖表；圖15為根據(jù)能量流圖表得到的傳遞比的示例；圖16為并聯(lián)混合動力傳動排布的分階段的或運行階段的示意圖；圖16a為圖16所示的第二階段的線性子鏈的示意圖；圖17為正反饋和負反饋的(雙向)能量流的示意圖；圖18為單個效率的向前能量損耗變化計算的示意圖；圖19為線性鏈中的能量損耗迭代的示意圖圖20為能量變化分布的表格；圖21為以能量流圖表的第一階段和第二階段的矩陣的表格來表現(xiàn)能量損耗變化的疊加的示圖；圖22未非線性反應燃料消耗的示圖23為能量分布的示意圖；圖M為平均效率曲線的示意圖；圖25為通過計算結果分布的時間信號計算的示意圖；圖沈為效率生成的示圖；圖27為不同的分離塊計算模式的示意圖；圖觀為時間相關矩陣的示意圖；圖四為eflux解算器的示意圖；圖30為能量流變化所產(chǎn)生的效率反應的示意圖；圖31為混合動力傳動排布的燃油影響疊加；圖32為以示意圖的形式示出的部件參考仿真；圖33為排布中功率與時間的關系的示圖；圖34為基礎的雙向能量流示圖；圖35和36為根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的能量流路徑的示意圖；且圖37為設備的示意圖。
具體實施例方式附圖對分析動力傳動排布的方法進行了說明示意。該方法定義了代表動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡2，包括不同的組成塊。網(wǎng)絡包括通過分支相互連接的節(jié)點(成為塊或者元)。本申請文件中“能量流網(wǎng)絡”也可以稱為“能量流圖表”或者“能量流圖”或其它類似名稱。組成塊包括用于在能量流網(wǎng)絡中儲存及供應所儲存能量的一個或多個存儲塊 4，用于模擬能量流網(wǎng)絡中能量損耗的一個或多個效率塊6 ；用于確定能量流網(wǎng)絡中的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量路徑的一個或多個路徑塊8。圖2中給出了塊的示例。分離塊8s以及收集塊8c是不同種類的路徑塊8的示例。組成塊的性能可以通過網(wǎng)絡參數(shù)來定義。存儲塊4處的能量存儲/供應通過第一網(wǎng)絡參數(shù)來模擬(如參見圖2，E = Ei-E0)。在不同的時間存儲塊4可以吸收能量(Ei > E0)， 或者提供能量(Ei < E。)，或者維持穩(wěn)定(Ei = E0)。效率塊6處的能量損耗通過第二網(wǎng)絡參數(shù)來模擬(如參見圖2，E = Ei/E。)。每個路徑塊8的路徑通過第三網(wǎng)絡參數(shù)來模擬(如參見圖2，X= {XI，X2} = {Em/E^EU/EJ。能量流網(wǎng)絡通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來編程。當使用能量密度函數(shù)表示一個運行周期內(nèi)的能量時，網(wǎng)絡參數(shù)可以使用矩陣來表
7J\ ο一旦編程后，便可以使用已編程的能量流網(wǎng)絡來確定、分析或預測一個動力傳動排布中的能量流。動力傳動排布中的能量流可以使用能量流為雙向的能量流網(wǎng)絡來表示，且動力傳動排布中的能量流也可以使用能量流為單向的能量流網(wǎng)絡來表示(如圖17)。圖3示出動力傳動排布的物理模型10。本例中為齒輪。B中示出該動力傳動排布的雙向能量流網(wǎng)絡12。C中示出該動力傳動排布的單向能量流網(wǎng)絡14。對能量流網(wǎng)絡進行編程可能包括通過確定雙向網(wǎng)絡參數(shù)來對雙向能量流網(wǎng)絡進行編程，或者通過確定單向網(wǎng)絡參數(shù)來對一個或多個單向能量流網(wǎng)絡進行編程。雙向能量流網(wǎng)絡的雙向網(wǎng)絡參數(shù)可以用來確定單向能量流網(wǎng)絡的單向網(wǎng)絡參數(shù)。單向能量流網(wǎng)絡的單向網(wǎng)絡參數(shù)也可以用來確定雙向能量流網(wǎng)絡的雙向網(wǎng)絡參數(shù)。用于網(wǎng)絡中的塊的網(wǎng)絡參數(shù)可以包括用來表示一個運行周期內(nèi)進出塊的能量之間的關系的值。進出塊的能量的方向根據(jù)定義的單向。圖2中示出網(wǎng)絡參數(shù)的示例。網(wǎng)絡中效率塊的網(wǎng)絡參數(shù)可以包括矩陣，該矩陣使得離開效率塊的能量密度函數(shù)和進入效率塊的能量密度函數(shù)相關聯(lián)(如圖沈所示)。進出塊的能量的方向根據(jù)定義的單向。網(wǎng)絡中路徑塊的網(wǎng)絡參數(shù)可以包括矩陣，該矩陣使得對于路徑塊的每對輸入/輸出的離開路徑塊的能量密度函數(shù)和進入路徑塊的能量密度函數(shù)相關聯(lián)(如圖四所示)。進出塊的能量的方向根據(jù)定義的單向。每個能量密度函數(shù)可以記錄運行周期內(nèi)離散的能量柱體中的能量統(tǒng)計學分布。能量流網(wǎng)絡的編程可以使用在運行周期內(nèi)記錄的動力傳動排布的經(jīng)驗測量值，或者使用模擬數(shù)據(jù)。每個路徑塊可以包括三個界面，并且能夠確定從三個界面中的任何一個到剩余的三個界面對中的可用的一個的能量流，以及從三個界面對中的任意一個到剩余的可用界面的能量流的路徑(如圖3a所示)。當能量流網(wǎng)絡表示為雙向能量流網(wǎng)絡時，這樣的路徑塊是其一部分。每個路徑塊可以包括三個界面，每個界面都使用單輸入雙輸出的分離塊和雙輸入單輸出的收集塊來模擬。每個界面中上的單輸入雙輸出的分離塊的其中一個輸出都作為其它界面上的雙輸入單輸出的收集塊的其中一個輸入(如圖4所示)。當能量流網(wǎng)絡表示為單向能量流網(wǎng)絡時，這樣的路徑塊是其一部分。模擬路徑塊的第三網(wǎng)絡參數(shù)可以包括三個分離塊和三個收集塊中的每一個的分量。每個這種分量都可以包括關聯(lián)矩陣?？梢詫δ芰苛鬟M行一致性檢查(見圖6和圖7)。例如可以檢查在路徑塊中沒有能量損耗。編程后的能量流網(wǎng)絡可以在一顯示器中顯示(如圖8所示)。所顯示的網(wǎng)絡中的單向能量流可以在顯示器中顯示出來。同顯示器也可以顯示網(wǎng)絡中與預先定義的限制條件不符的地方。用戶可以通過將多個能量流網(wǎng)絡合并為單個能量流網(wǎng)絡來對網(wǎng)絡進行重新建模 (如圖9所示)。也可以允許用戶對網(wǎng)絡參數(shù)進行重新編程?？梢允褂帽硎驹寄芰苛鞯牡谝唤M網(wǎng)絡參數(shù)和表示變化后的能量流的第二組網(wǎng)絡參數(shù)來計算能量流的變化。在單個塊或線性鏈塊集合中能量流是變化的，用來表現(xiàn)由于輸出能量需求的變化以及相應的塊效率的變化所導致的整體輸入能量需求的變化(如圖18所示)。塊的輸出能量的變化可以通過將與塊的輸入能量變化相關的項，與塊的效率變化相關的項、以及與塊的輸入能量變化和塊的效率變化均相關的項結合起來來表示。塊的輸入能量的變化可以通過將與前一個塊的輸出能量變化相關的項、與前一個塊的效率變化相關的項、以及與前一個塊的輸入能量和前一個塊的效率變化都相關的項結合起來遞歸表示(如圖20所示)。
在單個塊或線性鏈塊集合中的能量流是變化的，用來變現(xiàn)由于輸入能量需求的變化以及相應塊效率的變化所導致的整體輸出能量需求的變化。塊的輸入能量的變化可以通過將與塊的輸出能量變化相關的項，與塊的效率變化相關的項以及與塊的輸出能量變化和塊的效率變化均相關的項結合起來來表示。塊的輸出能量的變化可以通過將與后一個塊的輸出能量變化相關的項，與后一個塊的效率變化相關的項，以及與后一個塊的輸出能量變化和后一個塊的效率變化均相關的項結合起來遞歸表示?？梢詾榫€性鏈塊集合創(chuàng)建能量流變化分配矩陣。矩陣可以包括行和列的陣列。其中每一列(或行)與一個輸出能量的變化因素相關，而每一行(或列)則與線性鏈中的一個塊相關(如圖21所示)。路徑塊可以由第一線性鏈塊集合中的效率塊取代(如圖1 所示)?？梢杂嬎愕谝痪€性鏈塊集合中的能量流變化。被取代的效率塊可以被看作為第二線性鏈塊集合?？梢杂嬎愕诙€性鏈塊集合中的能量流變化?？梢詾榈谝痪€性鏈創(chuàng)建第一流變化分配矩陣，為第二線性鏈創(chuàng)建第二流變化分配矩陣。第一流變化分配矩陣和第二流變化分配矩陣可以合并(如圖22所示)。可以用編程后的能量流網(wǎng)絡來預測當運行周期變化時動力傳動排布的性能。例如，可以使用代表能量流的第一組網(wǎng)絡參數(shù)來確定代表新的能量流的一組新的網(wǎng)絡參數(shù)?？梢杂镁幊毯蟮哪芰苛骶W(wǎng)絡來預測當動力傳動排布變化(如效率塊變化)時傳動排布的性能。當諸如效率的網(wǎng)絡參數(shù)變化時，重新計算傳動排布中的能量流。效率可以僅作為動力的函數(shù)來建模(如圖25所示)。效率也可以作為輸入動力與輸出動力的相關量來建模。輸入動力與輸出動力可以作為各自的能量密度的函數(shù)來建模 (如圖沈所示)。根據(jù)本發(fā)明的一些但并不必要全部的實施方式，提供一種用于分析動力傳動排布的設備，包括用于定義能量流網(wǎng)絡的裝置；用于通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來為能量流網(wǎng)絡編程的裝置；以及使用已編程的能量流網(wǎng)絡來預測動力傳動排布的性能的裝置，其中所述能量流網(wǎng)絡包括表征動力傳動排布，并且包括用于在能量流網(wǎng)絡中儲存能量及供應所儲存的能量的一個或多個存儲塊，其中能量塊處能量的儲存與供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型； 用于模擬能量流網(wǎng)絡中能量損耗的一個或多個效率塊，其中效率塊處的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；用于確定能量流網(wǎng)絡中能量的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量路徑的一個或多個路徑塊，其中每個路徑塊處的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型。根據(jù)本發(fā)明的一些但并不必要全部的實施方式，提供一種能夠分析動力傳動排布的設備。圖37示例性地示出設備20的例子。示出的設備20包括記錄一個或多個數(shù)據(jù)結構觀的存儲器對，數(shù)據(jù)結構觀定義了表示動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡，能量流網(wǎng)絡包括用于在能量流網(wǎng)絡中儲存能量及供應所存儲的能量的一個或多個存儲塊，其中能量塊處能量的儲存與供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；用于模擬能量流網(wǎng)絡中能量損耗的一個或多個效率塊，其中效率塊處的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；用于確定能量流網(wǎng)絡中的能量路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量路徑的一個或多個路徑塊，其中每個路徑塊處的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；能夠控制能量流網(wǎng)絡的編程的用戶界面，在該編程過程中確定網(wǎng)絡參數(shù)；能夠計算機程序30的控制下利用定義已編程的能量流網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)結構觀來預測動力傳動排布的性能的處理器22 ；以及能夠?qū)⒕W(wǎng)絡及其預測的性能可視化顯示的顯示器26。根據(jù)本發(fā)明的一些但并不必要全部的實施方式，提供一種分析動力傳動排布的方法，該方法定義能量流網(wǎng)絡，能量流網(wǎng)絡表征動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡并且包括用于在能量流網(wǎng)絡中儲存能量及供應所儲存的能量的一個或多個存儲塊，其中能量塊處能量的儲存/供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；用于模擬能量流網(wǎng)絡中能量損耗的一個或多個效率塊，其中效率塊處的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；用于確定能量流網(wǎng)絡中的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量路徑的一個或多個路徑塊，其中每個路徑塊中的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來對能量流網(wǎng)絡進行編程，從而能夠使用已編程的能量流網(wǎng)絡來確定、分析或預測動力傳動排布中的能量流。使用前述的組成塊元件，本發(fā)明的一些實施方式通過將傳動系的變化的直接和間接效果可視化來為優(yōu)化工作提供強大的工具。傳動系的元件中的變化可能在整個傳動系中產(chǎn)生影響，影響到若干部件。變化的可視化，能夠幫助理解并分析這些變化。除了上文的能量流變化的直接效果外，這些變化還可能導致間接效果，后文也稱為次要效果。這些次要效果可以改變其他塊的行為且主要是傳動效率，從而可能改變特定元件的上游和下游的能量損耗。從本質(zhì)上說，能夠確定傳動系中對單個元件的單個變化所引起的的整體影響，同時理解這種整體改變的具體表現(xiàn)和來源，都是非常有利的。為了理解本發(fā)明的一些實施方式的一些方面，有必要確定并理解用來創(chuàng)建、提煉以及修正單向能量流網(wǎng)絡的方法。圖34給出了一個基本雙向能量流圖表的示意圖。其中示出主要傳動系部件以及它們之間的能量流，這些部件的基本信息可以自定義。例如，這些自定義部件可以與效率、 輸入及輸出能量有關。一般來說，為便于分析，將一些塊組合起來從而簡化體制。雙向能量流可以作為單向能量流的依據(jù)。上文已經(jīng)說明了為這種單向能量流網(wǎng)絡創(chuàng)建塊的方法。連接元件設有標記，標記示出原始信號名稱索引以及所傳遞的能量大小，其中所傳遞的能量大小是通過對將要研究的整個運行周期中的時間信號進行積分計算得到的。對每個塊使用輸入和輸出能量來計算網(wǎng)絡參數(shù)，網(wǎng)絡參數(shù)將被顯示出來，包括例如存儲塊根據(jù)輸入和輸出能量來計算所存儲的能量的變化； 效率塊計算周期內(nèi)的有效平均效率； 分離塊計算從每個輸出分支流出的能量相對于輸入能量的有效平均份額X ； 收集塊計算從每個分支中流入的能量相對于輸出能量的有效平均份額Y。有效效率和份額也可以通過時間信號來計算，這在修正能量流圖表時尤其有用。 下面將介紹創(chuàng)建單向能量流圖表的方法，這一方法已經(jīng)通過面向?qū)ο蟮能浖a實現(xiàn)。通用連接器車輛傳動系中的能量流途徑包括雙向能量流途徑。這些雙向能量流可以被分割為單向能量流。雙向?qū)用娴目偰芰苛骺梢酝ㄟ^功率信號對時間的積分計算
E = / P(t)dt等式 1使用下面的公式，對功率信號的正功率范圍和負功率范圍分別進行積分以計算單向能量流的值，從而如圖33中所示對功率與時間的關系進行圖像表征Ep = / P(t)*(P(t) >= 0)dt等式 2a對P大于等于0的所有時間步取(P(t) >= 0)為1 ；對P(t)小于0的所有時間步取(P(t) >= 0)為 0。En = / P (t) * (P (t) < 0) dt等式 2b對P小于0的所有時間步取(P(t) < 0)為1 ；對P(t)大于等于0的所有時間步取(p(t) < 0)為 0。在這種情況下，可以看出對雙向能量流的正負區(qū)間分別進行合并可以得到兩個單向能量流，從而進行分析。能量密度能量流總體表征并不能給出傳遞的能量相關的信息，而這樣的信息。該因素與整體傳動系的工作情況和效率具有重要影響。能量密度函數(shù)概括作為功率的函數(shù)的能量分布 (如圖25)。這里，功率-時間信號以柱狀圖的形式表示，每個柱的面積代表了與每個柱i 的邊界所包含的功率處的功率-時間信號相關聯(lián)的總能量ED(i) = f P(t)*((P(t)彡 PJi))&(P(t) < Pc(i+l)))dt 等式 3其中Pc為包含了從零到最大功率的級邊的面元矢量。通常這些柱的大小都相同， 但也可以使用不同寬度的柱。對η個寬度均為ΔΡ的主體，矢量為Pc (i) = DP*i for i = 0 to n+1 (Power in W)等式 4其中括號內(nèi)的為邏輯表達式，如(P(t) >0)邏輯為真時為1，邏輯為假時為0。在這種方法中，時間信號是以統(tǒng)計方式表達的，這在以后的分析和預測中是一個重要特點。效率塊效率塊表示了能量在經(jīng)部件或部件的元件傳遞的效率。整個能量流的整體單向效率可以通過整個單向能量流計算得到η = Eo/Ei等式 5已知部件的效率會隨著動力傳動水平的變化而變化，因此這種部件的效率可以使用能量密度函數(shù)定義為功率的函數(shù)(圖η (P) = EDo (P) /EDi (P)等式 6使用這種方法可以更精確地計算部件間能量的變化。路徑塊在雙向能量流圖表層面上，另一個重要元件與交叉點有關，在交叉點處能量交匯或分叉，可以通過諸如節(jié)點元件的路徑塊表示(如圖3、圖4所示)。路徑塊可以用單向元件的組合來表示，代表從一個特定分支到另一個分支的功率流。圖3a中示出了為具有三個界面的路徑塊計算單向能量流的方法。功率流中的特定分支用下標來標示?？梢苑譃閮煞N主要情況1.能量從一個界面輸入路徑塊(i)，從兩個界面輸出(ol，02)，在該情況下Pii0l = P0l
Pij02 = P02PQl, ”Ρ。2,” Pt^dPPi2iilSOt52.能量從兩個界面輸入路徑塊(il，i2)，從一個界面輸出(ο)，在該情況下Piuo = PilPi2j0 = Pi2Ρ。,η、Ρ。, 2、Ρη, 2*Ρ 2,η*0。對每種情況而言，通過交換輸入輸出的分支可以創(chuàng)建三個子情況(如圖3a所示)。對路徑塊的三個分支的功率流入與流出進行提煉，可以得到單向水平的用于路徑塊對象共六個的外部功率流(三個分支的正負功率流)(如圖4)。分離塊/收集塊分離塊與收集塊對象描述了傳動系中功率與能量流的分離與匯合，并且指出對象的雙連接側(cè)的能量比(分離器為X，收集器為Y)。因此，對節(jié)點來說，分離塊與收集塊對象代表了在節(jié)點對象內(nèi)部的六個外部單向能量流的分離與匯合，從而產(chǎn)生了節(jié)點對象內(nèi)部的六個內(nèi)部能量流。這些功率信號可以隨后被轉(zhuǎn)化為能量密度函數(shù)以及總能量值，這些在相應的圖表中顯示。eflux 圖表圖5描述了經(jīng)過傳動系的全部能量流，包括上文列出的基礎組成塊。由于整個產(chǎn)生過程是自動化的，包括了檢查與警告過程，因此能夠提供作為所有后續(xù)研究的基礎的可靠結果。如果在圖表中檢查到不一致性，相關的值和流對象會被標上顏色。圖6示出在雙向水平上對效率塊以及功率節(jié)點所做的檢查。對雙向效率塊來說，兩個時間信號必定同時為零、為正、或為負，否則的話信號中將包括延時或存儲效應。對雙向節(jié)點來說，功率信號的總和總是零(見圖6)。對雙向能量流對象和傳動系部件之間的所有連接點進行進一步檢查。檢查時間信號和總能量的一致性。在單向能量流水平也進行檢查(如圖7)。由于單向能量流塊也可以直接創(chuàng)建，因此重復以下檢查 效率塊兩個信號同時為正或者為零 分離塊和收集塊進出的功率總和為零，也就是平衡狀態(tài)。以上描述了創(chuàng)建能量流圖表的方法。圖5中示出混合動力車輛的傳動系，使用上述組成塊在單向能量流水平表示能量。這使得經(jīng)過整個傳動系的能量流能夠可視化，因此與現(xiàn)有的工具相比能夠進行更為詳細的分析。另外，也可以從圖5中僅提取并顯示相關的能量流從而使得能量流圖表更容易閱讀和理解，或者可以將這些能量流拆分成來自能量流途徑更上游的不同來源的組成部分。接下來使用在圖5中創(chuàng)建的信號以及能量流對象，通過再次利用來自原始圖標的數(shù)據(jù)以及手動定義連接來半自動地創(chuàng)建圖8所示的能量圖。mflux 圖8示出經(jīng)過并聯(lián)混合動力傳動系的能量流。由燃料產(chǎn)生的能量流在內(nèi)燃機中轉(zhuǎn)化為機械能。該能量接著通過齒輪箱和車輪驅(qū)動汽車，并通過電機對電池充電。在電驅(qū)動運行時，使用電池和電馬達來推進汽車。在過速情況下，電機在剎車或溜車時回收來源于車輛動能的能量，這些能量回到傳動系中并且不被制動器消耗。電機產(chǎn)生的能量以及來自電池的能量都用來供應電力消耗。為進行進一步研究，有必要根據(jù)實際研究需要來修正并調(diào)整能量流圖表。圖9中給出了 4個基本的圖表修改示例。示例1 統(tǒng)一效率塊可以將線性鏈中的若干個效率塊由一個效率塊替代。作為時間的函數(shù)的該線性鏈中的單獨的效率可以相乘η (t) = ni(t)* n2(t)* n3(t) 等式 7a這些效率以時域表示，也可以類似地用功率域來表示，后者在已知能量相對傳遞功率的統(tǒng)計學分布的預測模型中更為有用η (P) = II1(P)* η2(ρ)*η3(Ρ) 等式 7b示例2 屏蔽整個功能性子系統(tǒng)如果子系統(tǒng)中不含有存儲器、存儲槽或源的話，可以使用一個效率塊來替代子系統(tǒng)η (t) = X2(t)* η (t)+X“t)等式 8a如前所述，上面這個表達式也可以用功率域來表示
n (P) = X2 (P) * n (P) +X1 (P)等式 8b示例3 隱藏通往存儲槽的分支可以通過使用效率塊替代分支來隱藏通往存儲槽的分支。n (t) = X1 (t)等式 9an2(P) = X2 (P) * η (P)； 等式 IOd能夠在功率域中表達這些能量流圖表的修正可能是非常重要的，因為所進行的建模和分析可能意味著沒有可用的時域信號。然而，只要功率的統(tǒng)計學分布是已知的、可以計算的、或者可以由其它信號預測得到，那么就可以進行這些能量流圖表的修正。不同來源的能量可以在不同的功率等級上進行傳遞，這對于傳動系中的能量傳遞效率而言非常重要。對這些單獨的能量分量的可視化和理解能夠為理解傳動系的工作情況，理解為什么沒有達到預期的效率，以及該如何對系統(tǒng)進行改進提供很有價值的資料。根據(jù)這樣修正能量流圖標的整體原則，可以進行以下應用 來源-分離分離來自不同來源的能量流(如圖10) 存儲槽-分離徹底分離用于驅(qū)動和能量來源的能量流 功能性效率的通用能量流網(wǎng)絡(如圖11)或n (P) = X1(P)示例4 分離效率塊上的流分離效率塊上的流Il1U) = X1U)* n (t)；n2(t) = x2(t)* n (t)；或Il1(P) = X1 (P) * η (P)；
等式IOc
等式IOa 等式IOb
等式9b
19
應用前面介紹并描述了具有并聯(lián)配置的混合動力傳動系的單向能量流圖表。在能量流分析中可以直接使用這個圖表來評估并研究傳動系本身及其部件的特性。更通用的情況是，可以創(chuàng)建通用的單向能量流圖表(如圖11)以涵蓋所有可能的混合動力配置。使用這樣的圖表進行分析需要三個基本步驟 確認通用能量流圖表中能量路徑的不同功能； 確認特定的混合動力傳動系配置的通用圖表中的能量路徑是否有效； 移除無效的能量路徑并凝縮有效路徑中的元件，以簡化每個能量路徑的表達方式。以圖11為例，根據(jù)功能對路徑進行重組 途徑1-機械推動力 途徑2-供應功率消耗 途徑3&4-由內(nèi)燃機產(chǎn)生的電能 途徑隊6_補償 途徑7&8-電力驅(qū)動 途徑9，10，11&12-兩個電機之間的能量流根據(jù)通用能量流圖表，不同的混合動力傳動系配置將有不同的有效和無效的能量流分支組合，如圖12所示· a 并聯(lián)混合動力路徑4、6、8、9、10、11和12無效，由單個效率塊來表示齒輪箱功能；· b 串聯(lián)混合動力路徑1、5、7、10、11和12無效；· c 組合式混合動力根據(jù)離合器連接可以為a配置或b配置；· d 分離式混合動力所有路徑都是有效的，通過路徑9、10、11和12來表示齒輪箱功能。一旦確定用于特定配置的有效路徑后，可以使用之前描述的圖表修正方法將某個功能內(nèi)的效率塊凝縮為一個表征效率。使用這種方法可以在被凝縮的單向能量流圖表中比較不同的混合動力概念(圖13)。圖14通過舉例給出了經(jīng)典的分離式混合動力配置中的能量流。根據(jù)能量流，馬達 /發(fā)電機Ml和馬達/發(fā)電機M2可以同時推進汽車，或者進入發(fā)電模式對電池進行充電。由于兩個電機之間有能量流動，因此可以被認為是機械傳動功能的一部分。可以通過幾個步驟將能量流圖表轉(zhuǎn)化為簡單圖表 提取能量供應流 提取再循環(huán)流 合并補償流 合并充電流可以使用單向能量流分析和相應的能量流圖表來可視化能量流。因此，如果使用能量流圖表來交互地顯示數(shù)據(jù)并如圖15所示來更改參數(shù)的話，用戶界面是很有用的。可以通過鼠標雙擊對象來評估功能，這樣用戶可以檢查相應的塊的內(nèi)容，并更改塊參數(shù)
顯示功能可以包括 時間信號 能量與時間分布 能量、平均功率以及其它統(tǒng)計信息 所有解算狀態(tài)有關的數(shù)據(jù)可以更改的參數(shù)可以包括 為解算運行設定邊界條件 引進外部更改 定義塊上的解算方法眷用給定數(shù)據(jù)替代模擬分析結果作為解算輸入本發(fā)明的一些實施方式的某些方面還提供了將不同的模擬或測量得到的單向能量流圖表進行比較的方法。這樣做的目的是確認產(chǎn)生不同的原因以及將這些原因?qū)τ秃幕蚰芎乃a(chǎn)生的影響量化。為了能夠在帶有交叉和環(huán)路的能量流圖表中分析能量變化，這里使用了分階段的方法，該方法能夠逐步地進行線性效率鏈提取和研究。該方法包括 用傳遞比代替分離塊和收集塊并且“隱藏部分圖表” 在下一階段研究“被隱藏的部分”使用傳遞比將待研究的鏈的分離塊和收集塊替換為等效的效率塊(圖15a)，同時將其它的分支隱藏起來。與效率塊不同，傳遞比可以大于1。以下用三個示例來示范如何應用傳遞比(TR)1. TR1-分離塊的輸出能量流之一與其輸入能量流的能量流比值。傳遞比由繞過分離塊和收集塊的點劃線表示。2. TR2-收集塊的輸出能量與其輸入能量流之一的能量流比值。傳遞比由僅繞過分離塊的點劃線表示。3. TR3-收集塊的輸出能量流與分離塊的輸入能量流之間的能量流比值。傳遞比由僅繞過收集塊的點劃線表示。這意味著也可以使用傳遞比來隱藏能量流圖表中較大的區(qū)域。傳遞比在圖16和 16a中由點劃線表示。圖16中示出如何將能量流圖表劃分為不同的功能塊，考慮到 第一階段-用于機械推進的能量流圖表塊鏈 第二階段-用于電力推進的能量流圖表塊鏈 第三階段-用于對電力系統(tǒng)進行補償?shù)哪芰苛鲌D表塊鏈每一階段都可以用效率塊和傳遞比塊的線性鏈來表示。在分析時將傳遞比塊與效率塊同樣地處理。下面將介紹在線性鏈中對不同的能量消耗的原因進行識別和隔離的方法。然后將介紹如何系統(tǒng)地使用這種方法來展示分階段分析的結果。通過本發(fā)明的實施方式的各個方面，提供一種在線性鏈效率塊中將變化的貢獻分離的方法。圖17示出用于兩次仿真或測量A和B的具有三個部件的線性鏈。輸入能量E” 效率塊的效率nl、n2和η3以及輸出能量Ε。不相同。比較兩個線性鏈最簡單的方法是計算每個效率塊上的損耗變化(AE^jssl到Δ&。ss3)。但是，這樣的計算無法說明能量流為什么變化以及如何變化。要了解其中的原因，首先必須理解能量流中的變化是怎樣發(fā)展的?？赡苡袃煞N主要情況。在一種情況下，鏈的輸入能量變化可能導致η 、η 2和η 3的變化，導致三個部件的局部能量損失的變化，進而引起輸出能量Ε。的變化。這種是正反饋的例子(如圖17Β-Α 正)。在另一種情況下，可能已知鏈的輸出能量的變化。如果是這種情況的話，那么必須考慮效率η1、η2和η 3的任何變化，計算三個部件處的局部損耗變化，然后確定結果的輸入能量Ep這種是負反饋的例子(如圖17B-A負)。能量變化貢獻無論是那種情況，總的來說，不是由于被傳遞的整體能量變化進而使得能量損耗也相稱地變化，就是由于部件的效率變化而類似地導致能量損耗也相稱地變化，從而引起部件鏈的能量流的變化。在實際運行中，這兩種情況可以同時發(fā)生，從而產(chǎn)生第三種相關聯(lián)的貢獻情況。已知輸入的能量變化(正反饋，圖18)AEloss= ΔEi^n+Ei* Δ η-ΔΕ^(1-Δ n) 等式 Ila當已知輸出側(cè)的能量變化時，也可以類似地使用這種方法將輸入能量的變化表示為一個或一組分量。該方法被稱為負反饋。在這兩種情況下，都可以將等式分別重組為三種已經(jīng)確認的貢獻 第一項-僅和Δ E有關； 第二項-僅和Δ η有關； 第三項-關聯(lián)項，和Δ η和Δ Ε。都有關。這種方法(后文被稱為疊加方法)可以通過遞歸地應用這里列出的原則而延伸用于部件鏈(圖19)，增加了整體能量損耗的構成部分的數(shù)量以及復雜性。接下來，這個方法被應用到包括兩個效率塊的鏈上(圖19)。來自效率塊2的能量流變化貢獻必須再疊加到效率塊1上。為了實現(xiàn)這樣的計算，將遞歸使用等式6。來自部件2的AEiW三個貢獻產(chǎn)生了部件1上的ΔΕ貢獻。當疊加回部件1上時，三個δε貢獻中的每一個都在部件1上產(chǎn)生兩個與ΔΕ有關的貢獻項。部件1的效率變化Δ Il1產(chǎn)生額外的項。該額外的項只在每個部件上出現(xiàn)一次。因此貢獻的數(shù)量從3上升為7(如圖19)。隨著鏈中的部件數(shù)量增加，AEkjss的貢獻的數(shù)量也相應增加。如圖19所示，這樣的迭代過程使得我們能夠分離由于參數(shù)變化而產(chǎn)生的不同貢獻。這樣的過程會產(chǎn)生很多單獨的貢獻，這些貢獻本身可能很難理解。為了便于表達和分析，這些結果由能量變化矩陣來表示(圖20)，矩陣表示了能量流變化的組成。每個原因ΔΕ。、Δ Il1,Δ、和Δ η 3都會產(chǎn)生能量流的變化，也就是說會產(chǎn)生第三能量流，在后續(xù)塊中產(chǎn)生損耗變化。矩陣被布置為使得其既可以用于能量損耗變化(AEkjss)的計算，也可以用于能量流變化(AEi)的計算，所以矩陣填充有可以以g/kWh(使用HU)或1/100千米為單位的能量數(shù)字。矩陣的能量流變化使得用戶能夠進一步研究鏈上的部件能量分配，以及部件局部損耗。以下說明能量變化貢獻矩陣的工作原理。 用于計算的矩陣(不包括單元1和單元2)〇最終行每一列的總和，給出由一個原因產(chǎn)生的能量貢獻
〇最終列每一行的總和，給出部件局部損耗〇行動1 對所有能量貢獻求和，和值1〇行動2 對所有局部損耗求和，和值2〇和值1等于和值2，也就是Σ AEloss 用于計算AEi的矩陣(包括單元1和單元2)〇單元1和單元2中的每個都包括能量流變化ΔΕ。〇最終行和最終列同上〇和值1等于和值2，也就是AEi矩陣可以另外地填充有百分比數(shù)值，百分比數(shù)值通過每個單元除以矩陣的右下角的總和得到。本發(fā)明的一些實施方式也可以為不同的傳動系配置和不同的運行特征提供可視化表示；能量變化貢獻矩陣有助于實現(xiàn)這一目的，并且可以用來比較兩個不同的能量流圖表，以及在使用分階段方法時用來確定不同的子鏈中的能量損耗變化之間的關系。如圖21所示，第一階段中的部件2使用傳遞比來分析。這一特定部件上的能量損耗變化可以在上述矩陣中找到。對第二階段來說，部件2被擴展為子鏈。相應地得到了另一個能量變化貢獻矩陣。第二階段的能量損耗變化是第一級中的疊加。疊加方法的主要特性可以被歸納為 第一階段中的等于第二階段中的總和 如果兩個矩陣都填充有百分比值，則可以將第二階段中的局部能量份額和局部損耗份額轉(zhuǎn)化為整體能量份額和損耗份額。這可以通過將第二階段矩陣乘以X或者Y來實現(xiàn)，X或者Y分別為能量份額或損耗份額。預測方法可以使用不同的方法來預測車輛傳動系中的能量流以及能量流貢獻。圖22中示出混合動力車輛在給定的測試周期內(nèi)油耗與系統(tǒng)參數(shù)(可以是車輛重量)的關系。使用上述方法進行的比較研究對兩種仿真進行比較并指出各自的貢獻。而預測則使用一個仿真的數(shù)據(jù)來預測在某些參數(shù)變化時的油耗。預測是基于之前介紹的能量流圖表來進行的。不使用仿真模型和完整的時間歷程，該方法注重能量流的統(tǒng)計學分配。該方法有兩個主要優(yōu)點 統(tǒng)計學能量流分配直接涉及損耗的產(chǎn)生 創(chuàng)建的分析結果以及分配不光對一個時間歷程有效，而是對產(chǎn)生同樣分配的所有時間歷程都有效。在實際的車輛運行中，特定的駕駛周期會隨著路面情況、路況以及駕駛員的不同而持續(xù)變化。然而導致某種能量分配的速度與加速分配則更具有代表性。預測方法可以使用時間與能量分配柱狀圖，也就是之前描述的能量密度方法(如圖23 能量分布)，其中每個柱體代表了運行時間或功率信號在某個功率等級中傳遞的能
MoED(i) = / P(t)*((P(t) >= Pc(i)&P(t) < Pc(i+1)) dt 等式 12a
TD (i) = / ((P (t) >= Pc (i) &P (t) < Pc (i+1)) dt等式 12b其中P。為包含了從零到最大功率的級邊的面元矢量。通常情況下柱體的大小是一樣的，但也可以使用不同寬度的柱體。對寬度為ΔΡ的等寬柱體，矢量的表達式為Pc (i) = AP*i for i = 0 to η (Power in W)等式 13其中括號中的為邏輯表達式，如(P(t) > 0)，在邏輯為真時等于1，邏輯為假時等于0。為了能夠在能量流圖表內(nèi)傳遞能量，需要為所有的圖表對象定義預測計算的途徑，圖表對象主要包括眷效率塊 分離塊和收集塊 儲存槽、來源以及存儲塊儲存槽和來源都可以被看作為存儲塊，只是輸出為零或者輸入為零，計算方法是一樣的。效率塊已經(jīng)知道部件上傳遞能量的效率會隨著一系列運行參數(shù)的變化而變化。圖對示出典型的效率圖。這里，效率是扭矩和速度的函數(shù)，因此效率可以表示為P和q的函數(shù)η = f(P, q)等式 14但是，經(jīng)驗顯示對典型的部件來說，功率P的影響占據(jù)主導地位。對預測而言，當特定功率級的效率平均化后，第二以及任何其它變量的影響可以忽略不計。如果使用等寬柱體的話，相應的中間功率面元矢量可以通過下面的等式計算Pm (i) = ΔΡ*( -1) + ΔΡ/2 for i = 1 to η (Power in W)等式 15aη (ζ) = / (η (t)*P(t)*(P(t) >= Pc(z)&P(t) < Pc(z+l))dt/ f (P (t) * (P (t) >=Pc (ζ) &P (t) < Pc (z+1)) dt等式 15bfor ζ = 1,2，. . . n這樣可以使用簡單的效率功率曲線來替代效率圖n = f(P(z))等式 16圖M為齒輪箱效率圖，其中示出如何通過平均曲線來近似地獲得效率點(灰色點 (n(t))的分布。對時域仿真來說，可以將功率-時間信號以及效率塊輸出的總能量定義為P0 (t) = Pi(t)*n (Pi (t))等式 17aE。= /P。(t)dt等式 17b當功率-時間信號被表示為能量密度函數(shù)時，相應的表達式可以替換為矩陣-面元表達式(如圖25)ED0 (i) = EDi (i) X η等式 18aE0 = Σ ED0 ；等式 18b兩種方法計算得到的輸出能量E。應當是相同的。對象的效率用矩陣η來表示，矩陣的大小與能量密度函數(shù)中的功率級數(shù)相等。由此得到一個方形矩陣，其行和列的數(shù)量與分布所具有的功率柱體相等。矩陣的列與輸入能量的功率級對應，矩陣的行類似地與輸出能量的功率級對應。因此，矩陣的每個單元都定義由矩陣的列定義的功率的輸入能量傳遞到由行定義的功率的效率(如圖26)因此，在使用這些方法進行能量計算時，可以確定總能量，更重要的是可以確定關于功率的能量分布
24
ED0 = JlpffXEDi等式 20a通過生成一個新的矩陣，可以使用類似的方法，由輸出分布來計算輸入的能量分布EDi=IlBwXED0等式 20b分離塊和收集塊分離塊和收集塊的計算方法是類似的，可以一起進行說明。但是它們的運行模式不如效率塊那么直觀，需要開發(fā)特殊的方法。對分離器來說，可以應用不同的操作體制。到分離器的每個輸出分支的能量流可以是獨立的，也就是說，在時間歷程的某一點，輸入功率(以及能量)可以通過分支A或者分支B離開塊，但不能同時從這兩個分支離開。在這種情況下，對象僅用作通過元件，所有的輸入都被輸出，沒有能量的損耗，且關于功率的能量分布也沒有變化。也可能在某個時間點能量同時由兩個輸出分支輸出。在這種情況下，輸入的能量分配到兩個輸出分支。在時間步長固定的情況下，這意味著輸入分支處的能量必定比輸出分支中的任意一個都高。因此在輸入分支處(關于功率的)的能量分配在輸入側(cè)比在兩個輸出側(cè)的功率更高。為了預測以這種方式運行的分離塊的輸出能量流，方法必須能夠正確預測輸入和輸出處的能量分布變化，以及總能量的正確分割。另外，這種情況下能量分割的比例未必是固定的。很可能在車輛的駕駛周期的時間歷程內(nèi)三種情況都會發(fā)生，使得預測這樣的能量流非常困難(如圖27)。盡管很復雜，但還是能夠定義數(shù)學方法來進行這樣的預測。所使用的方法與效率塊類似。整個分離塊(或收集塊)對象關于能量是平衡的， 也就是說，對象上的總能量是守恒的。Ei (t) = E01 (t) +E02 (t)等式 21因此分支之間的相互關系可以形成特定的關系。在任何時間點，進出的功率必須是守恒的(圖28):PiW = Pol(t)+Po2(t)等式 22在分離塊(或收集塊)對象的任意兩個分支之間，可以形成時間互相關矩陣。這些矩陣(圖28)給出了兩個功率信號之間的關系，并且這些矩陣為正方矩陣，其大小由基于柱狀圖的能量密度函數(shù)的柱體數(shù)量決定。在任何單元(i，j)中，單元的條目為當?shù)谝环种У墓β蕿楣β手w中的第i個柱體所決定的功率，而第二個分支的功率為功率柱體中的第 j個柱體所決定的功率時的總時間。這樣的互相關矩陣可以通過對這個對象的全部三個分支之間的關系使用標準數(shù)學方法進行分析來創(chuàng)建。在所有情況下，時間互相關矩陣中的所有單元條目的總和等于產(chǎn)生功率-時間信號的周期的總時間。時間互相關矩陣可以容易地轉(zhuǎn)化為能量分布。對時間互相關矩陣按列求和可以得到矩陣水平軸所定義的分支上的時間分配，而對行求和可以得到矩陣豎直軸所定義的分支的時間互相關矩陣。然后可以容易地將時間分配乘以功率密度方程中的功率大小來轉(zhuǎn)化為能量分配。然后對能量密度方程進行積分可以得到分支的總能量值。當預測在一系列新的運行條件下分離塊(或收集塊)對象上的能量分布時，一個或多個分支的功率-時間信號可能會產(chǎn)生變化。因此功率級i中功率分支1以及功率級j 中功率分支2的時間分布也會變化。通過了解分離塊/收集塊對象的運行如何變化、或?qū)ο蟮囊粋€特定分支如何變化，就可以對時間互相關矩陣的每個單元的時間條目重新分布。因此，可以為新的運行條件創(chuàng)建新的時間互相關矩陣，并用它來確定分離塊/收集塊對象的全部三個分支上的新的能量密度方程。存儲塊進入存儲塊對象的能量分布是由存儲塊對象的上游對象(效率塊、分離塊以及收集塊對象)的運行狀況形成的。對這些前述對象的預測可以正確地預測存儲塊對象上的能量密度函數(shù)，從而正確地預測進入存儲元件的總能量。存儲塊的輸出分支的能量密度函數(shù)來源于存儲塊輸出下游的需求以及下游對象 (效率塊、分離塊以及收集塊對象)的行為?？偟膩碚f，考慮到輸入和輸出的能量流，存儲塊的能量平衡可以通過以下等式定義 AE = E0-Ei = / P0(t)-Pi (t) dt = Σ ED0- Σ EDi 等式 24另外，存儲元件自身也可以成為整體能量分布的變化的來源，在這種情況下，該單元的變化經(jīng)過存儲塊上游以及下游的傳動系其余部分過濾(圖四)。解算方法可以將上述對基礎對象(效率塊、分離塊、收集塊、存儲塊)進行預測的方法結合起來，形成完整的傳動系能量流預測工具，從而能夠計算新的能量流圖表(圖四)。工具包括三種操作模式手動模式用戶手動定義每個塊的輸入、輸出以及運行模式，并將結果從一個塊傳遞到另一個。半自動模式用戶定義能量流路徑，或者一系列受到影響的塊(效率塊、分離塊、收集塊、存儲塊)，并指定分離塊和收集塊各自的計算模式以及初始變化。然后沿著定義的路徑計算能量流變化。自動模式用戶定義能量流圖表中的變化和限制條件。eflux解算器會針對等式的數(shù)量檢查所定義的輸入和限制條件，探測處于受影響的能量流分支中的受影響的塊，并且以滿足所有的等式以及限制條件的方式對系統(tǒng)進行解算。能量流預測的結果會顯示在新的能量流圖表中(圖四)。示出的是新的能量或能量差、元件的新的效率或效率差、以及新的能量分離比或分離比的差值。其它的功能包括給模型中的能量流元件加顏色，指示能量變化的標記與幅值，從而能夠更迅速地觀察變化。簡而言之，可以獲得對完整的傳動系能量分布和運行的新的全面的理解。使用預測工具，還可以評估若干單獨的變化對整個傳動系能量流的貢獻。圖30示出示例性的效率鏈，其中在開始處引入能量流變化。由于能量流變化，效率塊的平均效率也產(chǎn)生了變化。對比分析可以計算各個變化的貢獻。但是在變化的貢獻構成環(huán)形的情況下， 變化的貢獻僅指示油耗會如何變化。但是如果在能量流中有這種變化，那么受到影響的效率塊將改變其平均效率，從而改變貢獻的疊加。相對地可以使用解算器，考慮效率塊的效率反應，來創(chuàng)建燃油影響預測。在系統(tǒng)性的逐步研究中，可以創(chuàng)建所謂的“燃料影響疊加”(注意不要與變化貢獻疊加混淆)。當反復地使用解算器一個接一個地施加能量流變化，每次使用解算器功能來計算燃油影響時，可以形成燃油影響疊加(圖31)。燃油影響的數(shù)值與施加變化的順序有關。 通過這種方法，可以在最終預測的能量流圖表中將仿真得到的能量流圖表逐步轉(zhuǎn)化。運用燃油影響疊加，可以研究單獨的變化對于燃油效率的影響程度。參考仿真對于對比參照物來研究傳動系、分析特定的影響以及潛在改進來說都是有用的。參考仿真可以分為1.部件參考仿真，如研究效率變化2.傳動系參考仿真，如針對理想操作條件研究傳動系情況A 可以使用部件參考仿真來研究效率變化的原因。假設從測量數(shù)據(jù)中創(chuàng)建了一個數(shù)據(jù)組，那么另一個從仿真和逐步分析中得到的數(shù)據(jù)組就可以被用來分離效率變化的不同原因(圖32)1.仿真1和仿真2之間或測量與仿真之間的效率圖η (P，q)不同2.操作控制參數(shù)歷程q(t)(可以是速度或傳遞比，不影響功率)不同3.功率歷程P (t)不同參考仿真可以通過下述方法來進行1.對基本數(shù)據(jù)組P (t)、q (t)、！1 (P，q)分析效率Elossj Sim = / P (t) * η (P (t)，q (t)) dt_ / P (t) dt等式 252.使用參考效率圖η (P，q)對基本數(shù)據(jù)組P (t)、q (t)分析效率Elossj Eefm = / P (t) * η (P (t)，q (t)) ‘ dt_ / P (t) dt等式 ^aAELoss，Map 一 ELoss Refm_EL0SS7 Sim等式 26b3.使用基本數(shù)據(jù)組和參考信號q(t)'以及參考圖n(P，q)'對P (t)分析效率Elossj Eefq = / P (t) * η (P (t)，q (t) ‘ ) ‘ dt- / P (t) dt等式 27aAELoss，Map 一 ELoss，Refq~ELoss，Refm等式 27b4.對參考數(shù)據(jù)組P (t) ‘、q(t)‘和η (P，q)‘分析效率Elossj Eefp = / P(t) ‘ *n(P(t)'，q(t)' )' dt- / P (t) ‘ dt 等式 ^aAELoss，Map 一 ELoss RefP_EL0SS7 Eefq等式 28b通過這種方法，可以將由效率變化產(chǎn)生的能量損耗變化分離，分離為以下原因的貝獻 不同的效率圖 不同的控制參數(shù)歷程q (t) 不同的功率歷程ρ (t)情況B:例如，使用理想齒輪箱速比變化重新運行整個仿真模型，即在齒輪箱速比需求和實際達到整個速比之間沒有控制偏差和延時。將能量流路徑提取為單獨的鏈。
復雜系統(tǒng)中的能量流可能包括大量的互相關聯(lián)的能量流路徑。在復雜系統(tǒng)中確認所有單獨的能量流路徑的方法是很有用的。該方法可以用在上述的比較和預測方法中以對能量流進行自動分析從而自動地研究整個系統(tǒng)。本發(fā)明的實施方式可能包括一些元件，使用這些元件可以將這些能量流路徑分離為從來源到存儲槽的所有單獨的能量鏈，包括并顯示所有中間商(如圖35和36所示)。這些商可能是能量數(shù)量和部件效率。來自所有單獨的能量途徑的能量可以在傳動系的任何存儲槽、來源或中間點處匯總，它們?nèi)w的總和等于原始形式下系統(tǒng)在同一點的總能量。通過這一特性，可以對沿著鏈的能量損耗、以及從多個來源向多個存儲槽提供能量的整個系統(tǒng)的行為進行精確理解和可視化。這樣可以得到從任何來源對象，通過任何數(shù)量的中間部件，到達任何存儲槽對象的所有能量流途徑。當提取完成后，線性能量流鏈可以進行選擇性的重組，以便用不同的形式來表示能量分布。因此可以用更適合研究重點的方式來定制可視化的能量流。另外，這也使得無法直接從原始能量流圖表中獲得能量流信息也能被可視化。通過本發(fā)明的一些實施方式的方面，可以a)使用上述能量流方法來分析并優(yōu)化傳動系以及其它能量傳遞系統(tǒng)；b)使用上述能量流方法來分析仿真和測量數(shù)據(jù)；c)可以直接使用上述能量流方法的結果來優(yōu)化混合動力傳動系、其操作策略以及有效運行，并且可以幫助調(diào)查并優(yōu)化車輛實際運行以及在試驗臺上的運行情況；d)使用上述方法提供咨詢，或?qū)⑵渥鳛樘幚聿襟E儲存在一個存儲媒體中，用于提供程序以控制諸如計算機的研究或仿真設備；e)將上述能量流圖表應用于整個驅(qū)動周期以及記錄的時間歷程中的自由選擇的子區(qū)間；f)對通過對每個傳動系部件使用雙向能量流網(wǎng)絡模型由物理傳動系模型自動生成的能量流進行分析；g)將節(jié)點(三向交叉點)處的能量流分為六個能量流途徑；h)將四向以及多向交叉點(節(jié)點)表示為三向交叉點的組合；i)替代地以與三向交叉點類似的方法計算四向以及多向交叉點；j)對雙向以及單向水平的路徑進行檢查以確保能量流的一致性；k)使用面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ允沟媚芰苛鲌D表的創(chuàng)建、可視化和檢查自動化；1)通過互動用戶界面來修正能量流圖表，以便將研究優(yōu)勢最大化；m)給能量流圖表中的對象上色以標出能量流網(wǎng)絡中的不一致；η)直接定義單向能量流網(wǎng)絡，無須使用雙向水平；ο)對由仿真、參考仿真、測量或eflux解算器得到的類似的能量流圖表進行比較分析；ρ)使用傳遞比由能量流圖表中提取線性效率鏈；q)在不同的階段分析能量流圖表，并將結果關聯(lián)起來；r)將每個部件上的局部損耗分為能量流變化分布、效率變化分布以及由能量和效率變化所引起的分布；s)采用遞歸方法對線性效率鏈中的能量流貢獻進行分離；
t)對于由某種原因引起的貢獻沿著其傳播路線進行疊加；u)在能量變化貢獻矩陣中顯示結果；ν)以能量、油耗以及油耗/距離的方式顯示能量變化貢獻矩陣；w)以相關的形式表示矩陣；χ)用子矩陣來關聯(lián)每個階段的結果；y)使用時間與能量分布代替時間信號來進行敏感度研究以及估計預測；ζ)使用矩陣來傳遞經(jīng)過效率塊的能量；aa)使用效率曲線來表示效率矩陣；bb)若分離法則保持不變，使用相同的操作經(jīng)分離器傳遞能量；cc)若一個能量流分支保持不變，將使用時間傳遞矩陣的操作用來計算分離器；dd)使用面元矢量來實現(xiàn)最大計算精確度；ee)使用約束條件與假設來定義余下的分析；ff)使用解算器來計算基于約束條件與假設的能量流圖表；gg)解算器具備途徑規(guī)劃器以及迭代解算過程；hh)將上述方法整合入用戶界面中，使得僅需對其原理有一定理解即可使用該方法；ii)將所有上述方法等同地運用在任何相關的系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)中具有中間效率、 分離以及收集元件的多個互相關聯(lián)的來源與存儲槽對象之間有可測量量的能量流。綜上所述，應當理解混合動力傳動系統(tǒng)和排布所具備的雙向特性使得適當?shù)姆抡娼＞哂须y度。為了避免需要準備太多需要測試的物質(zhì)形態(tài)的樣機，仿真建模是有必要的。 一般首先制造樣機，在試驗臺上對樣機進行測試，并將試驗結果與仿真模型或模型進行對比。物理結果之間的偏差或試驗臺與仿真得到的商，對比物理結果和其他仿真，可以接著被用來確定差異從而確保仿真模型能夠更精確反映實際情況。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的方面，對于特定混合動力傳動排布通常會在時間歷程中的若干運行階段和條件下的運行數(shù)個仿真模型。然后對仿真結果通過合適的關系進行選取或者結合，合適的關系可以是公式關系，也可以僅僅是特定的仿真模型的精確度的比重。通過這種方法，每個確定來源的結果或值(也就是說仿真模型或者試驗臺物理結果或者數(shù)值組)的結合可以與特定元件的商 (也就是說傳動排布的功能部分或傳動排布提供的整體性能商)的適當符號表示相結合。 商可以表示為符號，符號表示特定元件以及數(shù)個效率水平的決定因素。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的方面，可以以特定特征定義元件，例如動力源、內(nèi)燃機或電機、飛輪或電池形式的存儲槽、電線或齒輪箱分配系統(tǒng)形式的傳動裝置、以及推進車輛形式的動力使用者。本發(fā)明的一些實施方式的方面允許單向方法確定的值之間的比重和公式關系以考慮經(jīng)過混合動力傳動系統(tǒng)的能量流。應當理解，僅考慮大量的仿真模型將是耗時且難以實施的。應當理解，通過為傳動排布在時間歷程內(nèi)的一系列運行狀況和階段創(chuàng)建單個或多個仿真模型，可以得到混合動力傳動排布在功能元件層面或者系統(tǒng)層面的適當?shù)男蕸Q定值或者商。這種簡單的對比使得能夠容易地在多種運行狀況下對混合動力傳動排布進行反復的考慮，并且快速有效地提供結果以使得能夠快速地理解混合動力傳動排布中特定的功能元件的變化是否產(chǎn)生影響。如上所述，混合動力傳遞系統(tǒng)的雙向特征導致在確定系統(tǒng)中元件的特定變化是否會影響整個系統(tǒng)方面具有特定的問題。不同的元件，無論是電池壽命的變化，還是引擎變量如不同轉(zhuǎn)速和扭矩值下的運行性能，都可能對混合動力傳動系統(tǒng)的上游或者下游產(chǎn)生影響。通過提供一種能夠快速在不同的階段理解這些變化的方法，可以更容易地實現(xiàn)混合動力傳動排布的方案的評估結果。本發(fā)明的一些實施方式的方面的進一步的特征涉及以設計者確定的尺度來組合功能元件的能力。在這種情況下，可以考慮混合動力傳動排布中的每個元件在系統(tǒng)里的特殊功能，以及由于在不同的運行狀況和階段下運行所產(chǎn)生的影響。替代地，為了降低復雜度，元件也可以組合成功能組，然后通過方法在排布中可以對它們進行共同考慮，從而能夠更加著重于研究分析所感興趣的特定元件。因此，能夠更加著重于分析特定的功能元件的能力將能夠更好地認識到其在混合動力排布中的影響，而對排布中其它元件的關注會下降，但是在可能的設計標準方面這種忽略是可接受的。應當理解，本發(fā)明的一些實施方式的方面的對象使得能夠在特定條件下對混合動力傳動排布進行更合適和更具體的分析。由于混合動力傳動排布固有的滯后和延遲以及這些排布中的能量流的雙向特性，如果缺乏充足經(jīng)驗或者對現(xiàn)有知識的應用經(jīng)驗將難以對現(xiàn)有的排布進行分析。本發(fā)明提供了一種能夠基于對混合動力系統(tǒng)的每個元件的商的定義和利用來分析混合動力傳動排布的方法。對這些元件的單向能量流、以及商之上的能量平衡和分配都進行考慮，從而獲得更為更為透明的結果，以進行圖形描述或其它表征。通過使用每個元件的多個商來分析混合動力傳遞排布的方法，并以單向方式來考慮這些元件，盡管這些商之間會通過能量的閉環(huán)來平衡，將獲得更為透明的結果，從而進行圖形描述或其它表征。
權利要求
1.一種分析動力傳動排布的方法，所述方法定義代表動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡，所述能量流網(wǎng)絡包括一個或多個存儲塊，其用于在能量流網(wǎng)絡中存儲能量及供應所存儲能量，其中，存儲塊的能量儲存/供應由第一網(wǎng)絡參數(shù)來模擬；一個或多個效率塊，其用于模擬能量流網(wǎng)絡中的能量損耗，其中，效率塊中的能量損耗由第二網(wǎng)絡參數(shù)來模擬；一個或多個路徑塊，其用于確定能量流網(wǎng)絡中的能量路徑，并且能夠在至少三個分支之間確定能量路徑，其中每個路徑塊中的路徑確定由第三網(wǎng)絡參數(shù)來模擬；通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來為能量流網(wǎng)絡編程；以及使用已編程的能量流網(wǎng)絡來確定、分析以及預測能量流。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，動力傳動排布中的能量流可以表示為能量流為雙向的能量流網(wǎng)絡，且動力傳動排布中的能量流可以表示為能量流未單向的能量流網(wǎng)絡。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，能量流網(wǎng)絡的編程包括通過確定雙向網(wǎng)絡參數(shù)能量流網(wǎng)絡的編程可以包括通過確定雙向網(wǎng)絡的參數(shù)來為雙向能量流網(wǎng)絡編程，或通過確定單向網(wǎng)絡參數(shù)來為一個或多個單向能量流網(wǎng)絡編程。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，雙向能量流網(wǎng)絡的雙向網(wǎng)絡參數(shù)可以用來確定單向能量流網(wǎng)絡的單向網(wǎng)絡參數(shù)。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，單向能量流網(wǎng)絡中的單向網(wǎng)絡參數(shù)可以被用來確定雙向能量流網(wǎng)絡中的雙向網(wǎng)絡參數(shù)。
6.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，網(wǎng)絡中的塊的網(wǎng)絡參數(shù)可以包括用來表示在運行周期內(nèi)根據(jù)已定義的單向進出塊的能量之間的關系的值。
7.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，網(wǎng)絡中的效率塊的網(wǎng)絡參數(shù)可以包括根據(jù)已定義的單向使輸出效率塊的能量的能量密度函數(shù)和輸入效率塊的能量的能量密度函數(shù)相關聯(lián)的矩陣。
8.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，網(wǎng)絡中路徑塊的網(wǎng)絡參數(shù)包括根據(jù)已定義的單向?qū)τ诼窂綁K的每對輸入/輸出使輸出路徑塊的能量的能量密度函數(shù)和輸入路徑塊的能量的能量密度函數(shù)相關聯(lián)的矩陣。
9.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，每個能量密度函數(shù)記錄運行周期內(nèi)離散的能量柱體的能量的統(tǒng)計學分布。
10.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括使用在運行周期內(nèi)記錄到的動力傳動排布的經(jīng)驗測量數(shù)據(jù)來對能量流網(wǎng)絡編程。
11.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括使用仿真數(shù)據(jù)來對能量流網(wǎng)絡編程。
12.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，每個路徑塊包括三個界面，并能夠為由三個界面中的任意一個流向三個界面對中可用的剩余一個的能量，以及由三個界面對中的任意一個流向可用的剩余界面的能量確定路線。
13.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，每個路徑塊包括三個界面，且每個界面使用單輸入雙輸出的分離塊和雙輸入單輸出的收集塊來建模，其中，每個界面的單輸入雙輸出分離塊的輸出之一為另一個界面的雙輸入單輸出收集塊的輸入之一個。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，模擬路徑塊的第三網(wǎng)絡參數(shù)包括三個分離塊和三個收集塊中的每個的分量。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，每個分量包括相關矩陣。
16.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，執(zhí)行一致性檢查。
17.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，已編程的能量流在顯示器中顯示，且顯示器中能夠看到顯示的網(wǎng)絡中的單向的能量流。
18.根據(jù)權利要求中17所述的方法，其中，顯示器中能夠看到網(wǎng)絡中與預定義的限制條件不相符的地方。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的方法，還包括用戶通過將多個能量流網(wǎng)絡整合為單個能量流網(wǎng)絡以對網(wǎng)絡重新建模。
20.根據(jù)權利要求17、18或19所述的方法，還包括用戶對網(wǎng)絡參數(shù)重新編程。
21.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括計算單個塊或者多個塊的線性鏈上的能量流變化，以表示由輸出能量需求變化和各個塊的效率變化而導致的輸入能量需求的整體變化。
22.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括將塊的輸出能量的變化表示為三個項的組合與塊的輸入能量的變化相關的項、與塊的效率的變化相關的項以及與塊輸入的能量的變化以及塊效率的變化均相關的項。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，還包括通過三個項的組合來遞歸表示塊的輸入能量的變化與前一個塊輸入能量變化相關的項、與前一個塊效率變化相關的項以及與前一個塊輸入能量變化和效率變化均相關的項。
24.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括計算單個塊或者塊的線性鏈的能量流變化，以表示由輸入能量需求變化和各個塊的效率的變化而導致的輸出能量需求的整體變化。
25.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括通過三個項的組合來表示塊的輸入能量的變化與塊輸出能量的變化相關的項、與塊的效率的變化相關的項以及與塊輸出的能量的變化以及塊效率的變化均相關的項。
26.根據(jù)權利要求25所述的方法，還包括通過三個項的組合來遞歸表示塊的輸出能量的變化與后一個塊輸出能量變化相關的項、與后一個塊效率變化相關的項以及與后一個塊輸出能量變化和效率變化均相關的項。
27.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括為塊的線性鏈創(chuàng)建能量流變化貢獻矩陣，該矩陣包括行與列的陣列，其中每一列(或行)與輸出能量的一個變化因素相關，而每一行(或列)則與線性鏈中的一個塊相關。
28.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括用第一線性鏈塊集合中的效率塊替代路徑塊并且計算經(jīng)第一線性鏈塊集合的能量流變化；以及將被取代的效率塊可以作為第二線性鏈塊集合來處理并且計算經(jīng)第二線性鏈塊集合的能量流變化。
29.根據(jù)權利要求觀所述的方法，還包括為第一線性鏈創(chuàng)建第一流變化分配矩陣；為第二線性鏈創(chuàng)建第二流變化分配矩陣；以及合并第一流變化分配矩陣和第二流變化分配矩陣。
30.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括使用已編程的能量流網(wǎng)絡來預測運行周期變化時的動力傳動排布的性能。
31.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括使用已編程的能量流網(wǎng)絡來預測傳動排布變化時動力傳動排布的性能。
32.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括改變網(wǎng)絡參數(shù)變化；并且重新計算經(jīng)傳動排布的能量流變化。
33.根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的方法，其中，效率僅作為功率的函數(shù)來建模。
34.根據(jù)權利要求33所述的方法，其中，效率作為輸入功率與輸出功率的相關量來建模。
35.根據(jù)權利要求34所述的方法，其中，輸入功率與輸出功率作為各自的能量密度的函數(shù)來建模。
36.一種分析動力傳動排布的設備，包括用于定義代表動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡的裝置，能量流網(wǎng)絡包括 一個或多個用來在能量流網(wǎng)絡中儲存及供應能量的存儲塊，其中每個能量塊的能量的儲存/供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來模擬能量流網(wǎng)絡的能量損耗的效率塊，其中每個效率塊的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來確定能量流網(wǎng)絡中的能量的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量的路徑的路徑塊，其中每個路徑塊的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型； 用于通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來為能量流網(wǎng)絡編程的裝置；以及用于使用已編程的能量流網(wǎng)絡來預測動力傳動排布的性能的裝置。
37.根據(jù)權利要求32所屬的設備，還包括用于執(zhí)行權利要求1到35中的任意一項所述的方法的裝置。
38.一種計算機程序，所述計算機程序當裝載到設備的處理器中時使設備能夠執(zhí)行權利要求1到35中的任意一項所述的方法。
39.一種計算機可讀媒介，其包括計算機程序，該計算機程序當裝載到計算機中時使得計算機能夠執(zhí)行權利要求1到35中的任意一項所述的方法。
40.能夠分析動力傳動排布的設備，包括記錄一個或多個數(shù)據(jù)結構的存儲器，數(shù)據(jù)結構定義表示動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡， 能量流網(wǎng)絡包括一個或多個用來在能量流網(wǎng)絡中儲存及供應能量的存儲塊，其中每個能量塊的能量的儲存/供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來模擬能量流網(wǎng)絡的能量損耗的效率塊，其中每個效率塊的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來確定能量流網(wǎng)絡中的能量的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量的路徑的路徑塊，其中每個路徑塊的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型； 能夠控制能量流網(wǎng)絡的編程的用戶界面，在所述編程過程中確定網(wǎng)絡參數(shù)； 能夠使用已編程的能量流網(wǎng)絡來預測動力傳動排布的性能的處理器；以及用于將網(wǎng)絡及其預測性能可視化顯示的顯示器。
41.一種分析動力傳動排布的方法，該方法定義表示動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡，能量流網(wǎng)絡包括一個或多個用來在能量流網(wǎng)絡中儲存及供應能量的存儲塊，其中每個能量塊的能量的儲存/供應使用第一網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來模擬能量流網(wǎng)絡的能量損耗的效率塊，其中每個效率塊的能量損耗使用第二網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；一個或多個用來確定能量流網(wǎng)絡中的能量的路徑，并能夠在至少三個分支之間規(guī)劃能量的路徑的路徑塊，其中每個路徑塊的路徑規(guī)劃使用第三網(wǎng)絡參數(shù)作為模型；通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來對能量流網(wǎng)絡進行編程，以使得能夠使用已編程的能量流網(wǎng)絡來確定、分析或預測動力傳動排布的能量流。
42.一種分析具有雙向能量流能力的動力傳動排布的方法，該方法定義用于動力傳動排布的單向能量流途徑示意圖，圖表有四個基本元件，分別是存儲塊、效率塊、分離塊和收集塊；分析由進出塊的能量，且塊標有標記，標記顯示能量來源索引以及以與能量存儲、能量分配、能量收集與能量傳遞有關的商的形式存在的傳遞的能量的量(連接元件)，這里的商與特定的塊種類有關，表示的是傳遞效率、能量分離比或者能量總和，拆分到動力傳動排布在階段運行狀況下的每個瞬間，對于特定的階段運行狀況或階段運行狀況程序也能夠給出每個商以及可能的整體性能的商。
43.根據(jù)權利要求42所述的方法，其中，該方法包括對每個元件的傳遞效率的每個或特定數(shù)量個商都以顯示或標記的形式表示并標上值。
44.根據(jù)權利要求42或43所述的方法，其中，元件能夠組合成功能元件，以降低圖示的復雜性，或為了集中研究某特定的元件和響應于相連的功能元件。
45.根據(jù)權利要求42至44中的任意一項所述的方法，其中，商的確立包括對相關元件的函數(shù)使用模擬模型。
46.根據(jù)權利要求42至45中的任意一項所述的方法，其中，商包括為實驗臺上的元件定義物理響應。
47.根據(jù)權利要求42至46中的任意一項所述的方法，其中，商包括結合來自與元件相關聯(lián)的多個確定來源的多個仿真或物理值。
48.根據(jù)權利要求42至47中的任意一項所述的方法，其中，根據(jù)預定的關系選取多個確定來源。
49.根據(jù)權利要求48所述的方法，其中，通過相關公式或方程來定義關系。
50.根據(jù)權利要求48或49所述的方法，其中，通過與確定來源所確定的值的假設的或校正的精確度相關的加權或事件商值來定義關系。
51.根據(jù)權利要求42至50中的任意一項所述的方法，其中，每個元件的商將被分解為與整個動力傳動排布的每個元件的輸入和輸出能量相關的傳動布置的預先確定的抵消凈值。
52.根據(jù)權利要求42至51中的任意一項所述的方法，其中，對商進行量化或者數(shù)字化， 從而以帶或者分布柱體的形式表現(xiàn)。
53.根據(jù)權利要求52所述的方法，其中，表現(xiàn)是柱狀圖表現(xiàn)的一部分。
54.根據(jù)權利要求42至53中的任意一項所述的方法，還包括將復雜且相互作用的能量流鏈自動分離為一系列線性鏈。
55.根據(jù)權利要求M所述的方法，其中，至少部分線性鏈描述由一個來源對象到一個存儲槽對象的能量流部分，并指示這兩個點之間的部分或全部中間元件。
56.根據(jù)權利要求M或55所述的方法，其中，至少部分線性鏈被凝縮成為僅包含一個效率元件的鏈，該效率元件指示來源對象和存儲槽對象之間的整體能量傳遞效率。
57.根據(jù)權利要求M至56中的任意一項所述的方法，其中至少部分提取的線性效率鏈被顯示給用戶，用來幫助用戶理解并優(yōu)化整個系統(tǒng)效率。
58.根據(jù)權利要求M至57中的任意一項所述的方法，其中，合并線性能量流途徑，從而以用戶選擇的方式來重新配置傳動系結構以及能量分配。
59.一種參照附圖所示以及/或根據(jù)上文所述的方法。
60.根據(jù)權利要求42至60中的任意一項所述的方法所提供的圖形用戶界面。
61.參照附圖所示以及/或根據(jù)上文所述的圖形用戶界面。
62.本發(fā)明所公開的具有新穎性的任何主題及其組合，無論是否出現(xiàn)在本發(fā)明的前述權利要求中或與之相關。
全文摘要
一種分析動力傳動排布的方法，該方法定義能量流網(wǎng)絡(2)，能量流網(wǎng)絡代表動力傳動排布的能量流網(wǎng)絡并且包括一個或多個存儲塊(4)，其用于在能量流網(wǎng)絡中存儲能量及供應所存儲能量，其中，存儲塊的能量儲存/供應由第一網(wǎng)絡參數(shù)來模擬；一個或多個效率塊(6)，其用于模擬能量流網(wǎng)絡的能量損耗，其中，效率塊的能量損耗由第二網(wǎng)絡參數(shù)來模擬；一個或多個路徑塊(8)，其用于確定能量流網(wǎng)絡中的能量的路徑，并且能夠在至少三個分支之間確定能量的路徑，其中每個路徑塊的路徑確定由第三網(wǎng)絡參數(shù)來模擬；通過確定網(wǎng)絡參數(shù)來對能量流網(wǎng)絡進行編程；以及使用已編程的能量流網(wǎng)絡來確定、分析以及預測能量流。
文檔編號B60W20/00GK102216138SQ200980141405
公開日2011年10月12日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權日2008年10月17日
發(fā)明者P·古滕伯格, S·羅威爾, 林夢妍 申請人:諾邁士科技有限公司