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用于加熱混合動力傳動系部件的方法

文檔序號:3849455閱讀:165來源:國知局
專利名稱:用于加熱混合動力傳動系部件的方法
技術領域
本發(fā)明涉及混合動カ傳動系和備用能量動カ傳動系統(tǒng)中部件的操作和控制。
背景技術
機動化車輛包括動カ傳動系統(tǒng),該動力傳動系可操作為推進車輛并對車載車輛電子部件供電。動カ傳動系統(tǒng)或驅動系統(tǒng)通常包括發(fā)動機,該發(fā)動機通多速動カ變速器對最終驅動系統(tǒng)提供動力。許多車輛可通過往復活塞式內燃發(fā)動機(ICE)得到動力。混合動カ車輛利用多個、備用動カ源來推進車輛,使得發(fā)動機的動カ依賴最小。例如,混合動カ電動車(HEV)引入了電能和化學能,且將它們轉換為機械功率來推進車輛并對車輛系統(tǒng)供電。HEV通常米用一個或多個電機(electric machine)(電動機/發(fā)電機),其獨立地運行或與內燃發(fā)動機關聯(lián)運行,以推進車輛。電動車還包括用于推進車輛的ー個或多個電機和能量存儲裝置。電機將動能轉換成電能,電能可被存儲在能量存儲裝置中。來自能量存儲裝置的電能可隨后被轉換回動能,用于推進車輛,或可用于對電子裝置和輔助裝置或部件供電。

發(fā)明內容
提供一種控制混合動カ傳動系的方法。混合動カ傳動系包括電機和發(fā)動機,且該方法包括確定用于混合動カ傳動系的所請求功率并確定用于混合動カ傳動系的過剩功率。所請求功率基本滿足混合動カ傳動系的需求。過剩功率是非零的且不包括在經(jīng)確定的所請求功率。方法包括用電機吸收過剩功率。方法還可包括確定理想控制電流和用于電機的能量散耗控制電流。理想控制電流通過電機以基本最佳的效率吸收過剩功率。但是,能量散耗控制電流使得電機故意將一部分過剩功率轉換成熱能。方法還包括用能量散耗控制電流控制電機,從而電機從過剩功率產(chǎn)生熱能。熱能對電機升溫。在下文結合附圖進行的對實施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點以及其他的特征和優(yōu)點。


圖I為混合動カ傳動系的示意圖;圖2A為三相電流的示意性曲 線圖,該三相電流用于控制圖I所示的混合動カ傳動系的電機;圖2B是用于控制電機的三相電流的一個相的示意性曲線圖,顯示了磁通中性的電流并置了電動電流和發(fā)電電流;圖3A是用于第一電機的三相控制電流的一個相的示意性曲線圖,顯示了配置為加熱第一電機的理想相和幅度改變相;圖3B是用于第一電機的三相控制電流的一個相的示意性曲線圖,顯示了理想相、相位角移動、和相位角移動與幅度變化相組合;圖4A是用于第一電機的三相控制電流的一個相的不意性曲線圖,顯不了形成AC電機控制電流的脈寬調制(PWM)波,包括顯示了 PWM波的標準部分和形狀改變部分二者;圖4B是當經(jīng)歷了類似圖4A的控制電流時對圖I所示的動カ傳動系統(tǒng)的DC總線和電池的最終影響的示意性曲線圖,顯示了插置在放電事件中的快速充電脈沖,其頻率配置為對電池進行加熱;圖4C是與圖4B中的類似地的對DC總線和電池的最終影響的示意性曲線圖,但是顯示了插置在充電事件中的快速放電脈沖;圖5顯示了用于控制混合動カ傳動系的算法或方法的高度示意性流程圖,混合動力系統(tǒng)例如是圖I所示的動カ傳動系統(tǒng);圖6顯示了圖5所示的方法的子流程,該子流程配置為對第一電機加熱; 圖7顯示了圖5所示的方法的另一子流程,該另一子流程配置為對電池加熱;和圖8顯示了通過圖I所示的混合動カ傳動系的電機故意將過剩功率轉換成多種能量形式的示意性功率流動示意圖。
具體實施例方式參見附圖,其中只要可能幾幅圖中相同的附圖標記指示相同的部件,在圖I中示出了混合動カ傳動系110的示意圖,其通??杀环Q為混合動カ傳動系或備用燃料動カ傳動系統(tǒng)。混合動カ傳動系Iio包括車輛(未不出)的內燃發(fā)動機112和變速器114。發(fā)動機112驅動地連接到變速器114,該變速器為混合動カ變速器,其有與之合并的ー個或多個第一電機116和第二電機117。第一電機116和第二電機117可被設置在殼體118中或可被設置在變速器114以外。例如但非限制性地,一個或多個電機(如第一電機116和第二電機117)可設置在發(fā)動機112和變速器114之間,或可設置在發(fā)動機112附近并通過傳動帶或傳動鏈連接到發(fā)動機112。盡管本發(fā)明參照機動車應用進行了詳細描述,但是本領域技術人員應理解本發(fā)明的更廣泛的應用。本領域技術人員應理解諸如“上”、“下”、“向上”、“向下”等術語用于描述附圖,且并不代表對本發(fā)明范圍的限制,本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定。變速器114操作性地連接到最終驅動部120 (或驅動系統(tǒng))。最終驅動部120可包括前差動或后差動扭矩傳遞機構或其他扭矩傳遞機構,其通過各種車輛輪軸或半軸(未示出)將扭矩輸出提供給ー個或多個車輪。車輪可以是其所應用的車輛的前輪或后輪,或它們可以是卡車的驅動齒輪。本領域技術人員應理解最終驅動部120具有任何公知的構造,包括前輪驅動(FWD),后輪驅動(RWD),四輪驅動(4WD),或全輪驅動(AWD),而不改變要求保護的范明的范圍。除了發(fā)動機112,第一電機116和第二電機117用作牽引裝置或用于混合動カ傳動系110的原動機。第一電機116和第二電機117 (它們可以被稱為電動機或電動機/發(fā)電機)能將動能轉換成電能以及能將電能轉換成動能。電池122用作用于混合動カ傳動系110的能量存儲裝置且可以是化學電池,電池組,或其他能量存儲裝置(energy storagedevice ESD)。取決于混合動カ傳動系110和變速器114的構造,第一電機116和第二電機117可以是類似尺寸的或不同尺寸的電動機/發(fā)電機。出于展示的目的,大部分描述將僅針對第一電機116做出。但是,第一電機116和第二電機117中之一或二者可以與本文描述的
方法一起使用。
第一電機116與電池122連通。當?shù)谝浑姍C116將電能轉換成動能時,電流從電池122流動到第一電機116,從而電池122釋放存儲的能量。這可以被稱為電動模式(motoringmode)或稱為電動機模式。相反,當?shù)谝浑姍C116將動能轉換成電能時,電流從第一電機116流入電池122,從而電池122被充電且存儲能量。這可以被稱為發(fā)電模式(generatingmode)或發(fā)電機模式。但是,應注意第一電機116、電池122和混合動カ傳動系110配線的內部損失會改變電池122和第一電機116之間的實際電流。圖I顯示了高度示意性的控制器或控制系統(tǒng)124。控制系統(tǒng)124可包括一個或多個部件(未分別示出),具有存儲介質和合適量的可編程存儲器,它們能存儲并執(zhí)行ー個或多個算法或方法,以實現(xiàn)混合動カ傳動系110的控制??刂葡到y(tǒng)124的每個部件可包括分布式控制器架構,如基于微處理器的電子控制単元(ECU)。額外的模塊或處理器可存在于控制系統(tǒng)124中??刂葡到y(tǒng)124可替換地被稱為混合動カ控制處理器(hybrid controlsystem HCP)。電池122高壓直流稱合(DCf禹合)到第一功率轉換模塊(power inverter module PIM),該第一功率轉換模塊可被稱為第一 PM126。第二 PM127可以與第二電機117連通。替換地,第一 PM126可以構造為連通并控制第一電機116和第二電機117 二者。電池122與第一 PM126和第二 PM127經(jīng)由DC線、傳遞導體或DC總線130連通。第一 PIM126與控制系統(tǒng)124連通并與第一電機116連通。電流可根據(jù)電池122是否在充電還是放電而傳遞到電池122或從電池122傳遞出。第一 PM126包括功率逆變器和各個電動機控制器,所述電動機控制器配置為接收電動機控制命令并從其控制逆變器的狀態(tài),用于提供電動機驅動或電動機再生功能。 響應于來自控制系統(tǒng)124的控制信號,第一 PM126將電機控制電流發(fā)送到第一電機116。第一 PM126在電池122的直流和到第一電機116的交流(AC)之間進行轉換。如本文所述的,AC電機控制電流實際上用脈沖DC電流形成。在再生控制中,第一 PM126接收來自第一電機116的AC電流并將DC電流提供到電池122。提供到或來自于第一 PM126 (在ー些情況下還包括第二 P頂127)的凈DC電流決定了電池122的充電或放電運行模式。第一電機116和第二電機117例如可以且非限制性地是三相AC機器且第一 PIM126和第二PIM127可以是互補的三相功率電子器件?,F(xiàn)在參見圖2A和圖2B,且繼續(xù)參見圖1,顯示了用于控制混合動カ傳動系110的第一電機116的三相電流的示意性曲線圖200,以及顯示了經(jīng)變化以造成發(fā)電磁通差動和電動磁通差動(flux differential)的控制電流的示意性曲線圖250。圖2A的曲線圖200顯示運行在理想發(fā)電狀態(tài)的、和理想電動狀態(tài)、或中性狀態(tài)下的三相電流,在中性狀態(tài)中第一電機116既不電動也不發(fā)電。y軸線202是三相電流(以及電壓,因為電流和電壓是成比例的)的示意性顯示且在AC電流震蕩時從正移動到負。電流沿y軸線202的值會基于混合動カ傳動系110、第一電機116和電池122而極大地變化。X軸線204是時間的示意性顯示。在所示的三相電流中,第一相210可被稱為A相或U相。在圖2A和2B中,出于示意性的目的,沿y軸線202標記出第一相210的半個波長。半波標記212代表在為正值之后第一相210返回到零電流。半波標記212代表旋轉180度或Pi弧度。全波標記214代表在為負值之后第一相210返回到零電流。全波標記214代表旋轉三百六十度或2Pi弧度。未標出數(shù)字的四分之一波標記顯示在半波標記212和全波標記214之間。第二相216可被稱為B相或V相,且從第一相210偏移一百二十度。第三相218可被稱為C相或W相,且從第一相210偏移二百四十度。因此,三個相姆一個電偏移一百二十度,且三相電流可以被認為是對稱的。三個相姆ー個對應于第一電機116的定子(未不出)或轉子(未示出)上的ー個或多個繞組設置。組合起來,三個相構成用于第一電機116的電機控制電流。出于示意性的目的,本說明將假定第一電機116的轉子在運動且定子被固定到變速器114。進而,出于示意性的目的,本說明將假定轉子是永磁體(permanent magnet PM) 轉子;盡管其他的電動機設計(如永磁體定子電動機或感應電動機)也可以使用。本文所示的第一電機116的構造還可以被稱為內部永磁體(interior permanent magnet IPM)電動機。在第一電機116是PM轉子機器的情況下,轉子的旋轉決定了第一、第二、以及第三相210、216和218的頻率,它們全都是基本相等的。對第一電機116的控制通過定子電流相對于轉子位置的空間方位和幅度(顯示在圖2A和2B中)的控制來實現(xiàn)。當AC電壓(來自于AC控制電流)通過第一 PM126跨過第一電機116的定子繞組而施加時,電流流過定子繞組并產(chǎn)生磁通,該磁通為旋轉磁通。該旋轉磁通將以同步速度旋轉,其將取決于給予第ー電機116的電流源的頻率以及極數(shù)。第一 PM126驅動定子中每個繞組的電壓和電流,以造成繞定子的旋轉電磁場和旋轉磁通,這使得轉子相對于定子旋轉。旋轉磁場追逐或者引導通過轉子產(chǎn)生的固定磁場,這取決于第一電機116是在發(fā)電還是在電動。具體說,繞組隨后被供電以產(chǎn)生流過其中兩個繞組的旋轉電流路徑,而第三繞組處于三態(tài)(tristate)。固定磁場可以通過永磁體產(chǎn)生(如在永磁體電動機中其在本文中作一般的描述),或通過電場產(chǎn)生(如在感應電動機中)。幅度220顯示了每個相的峰值電流幅度。替換地,電流可以通過電流或電壓的有效幅度測量。如圖2A所述,如許多三相裝置那樣,每個相大致具有相同的幅度。如本文所述的,為了控制第一電機116的功率,第一 PM126(如控制系統(tǒng)124所指示的)使用脈寬調制(PWM)來大致模擬控制電流的每個相。PWM是非線性功率源,在其エ作過程中被供應的功率根據(jù)模式被切換通斷。通過改變所供應的“通”時間的百分比,第一PIM126可控制第一電機116的旋轉速度。旋轉速度被脈沖頻率控制且扭矩被脈沖電流控制。因為第一電機116既是電動機又是發(fā)電機,所以由干與之附接的部件(如發(fā)動機112或最終驅動部120)其可具有被賦予的旋轉速度和被賦予的磁通。甚至在第一電機116處于中性狀態(tài)(既不發(fā)電也不電動)的同時時,發(fā)動機112可能正在旋轉并使得第一電機116的轉子相對于定子運動。因此,被賦予的速度可以被認為是基線(baseline),從而第一電機116的旋轉速度的改變被脈沖頻率的改變控制且扭矩的改變通過脈沖電流的改變控制(這兩種改變都是相對于第一電機116的中性運行狀態(tài)而言的)。圖2B再次示出了第一相210,但是沒有示出另外兩個相,它們基本是類似的但是有偏移。因此,單個相被顯不為代表用于第一電機116的電機控制電流的所有三個相。第一相210顯示在圖2B中處于中性狀態(tài),且因此還可以代表轉子的磁通位置。電動控制相252顯不了用于讓第一電機116進入電動模式的相對電機控制電流,其中第一電機116對用于混合動カ傳動系110貢獻機械功率。電動控制相252移動ー電動相位角253。通過讓定子磁通移動到所述電動相位角253,定子的磁通牽引轉子。電動控制相252向前拉動轉子(沿其旋轉方向)并將扭矩加到轉子。所加的扭矩是用于混合動カ傳動系110的電動扭矩,且從電能獲得(電能通常存儲在電池122中)。發(fā)電控制相254顯示了用于讓第一電機116進入發(fā)電模式的相對電機控制電流,其中第一電機116從混合動カ傳動系110移除或吸收機械功率。發(fā)電控制相254移動ー發(fā)電相位角255。由于將定子移動了所述磁通相位角255,定子磁通延遲或拖后轉子。發(fā)電控制相254向后拉動轉子(相對于旋轉方向)并將到轉子的扭矩去除。被去除的扭矩是用于混合動カ傳動系110的發(fā)電扭矩,且可以被存儲在電池122中。當?shù)谝浑姍C116既不發(fā)電也不電動時——如圖所示在第一相位線210上——存在旋轉的轉子和旋轉的定子電磁場之間的凈零磁通差。但是,當?shù)谝浑姍C116在發(fā)電時,定子的磁通拖曳轉子的磁通且存在二者之間的磁通差。如果電池122能接收電流,則磁通差使得電流從第一 P頂126流動到電池122中,增加其充電狀態(tài)。對用于第一電機116的控制電流移相到電動控制相252或發(fā)電控制相254還可以相對于轉子旋轉地示出。正北位置(在十二點位置)可用于代表來自轉子的永磁磁通場的中性位置。從第一相210移到電動控制相252讓定子磁通順時針旋轉所述電動相位角253。定子磁通的該旋轉形成轉子和定子之間的磁通差,這將使得第一電機116進入電動模式。參見圖3A和圖3B,且繼續(xù)參見圖1、2A和2B,顯示了用于第一電機116的三相電機控制電流的單個相的示意性曲線圖300和示意性曲線圖350。圖3A顯示了幅度改變,其是配置為對第一電機116和變速器114進行加熱的電流的相對增加。圖3B顯示了相位角移動,其是電機控制電流和定子磁通遠離理想值的相位角的相對移動,且還被配置為加熱第一電機116和變速器114。圖3B還顯示了幅度改變和相位角移動的組合。曲線圖300和曲線圖350 二者顯示了運行在理想發(fā)電狀態(tài)下的理想相310,其中對于給定的一組運行條件第一電機116正將動能以最高或最佳效率準換成電能。最佳效率如在本文使用的是指可用于第一電機116的在具體運行條件下的以最高效率進行電能和機械能之間的轉換。類似于圖2A所示的曲線圖200,圖3A和3B中y軸線302是在AC電流震蕩時電流(或電壓)從正到負的示意性顯示。X軸線304是時間的示意性顯示。第一電機116的第二和第三相未示出在圖3A和3B中,但是大致類似于理想相310,只是分別移動ー百二十度和二百四十度。理想相310被示出而沒有示出其同屬相,以更好地顯示幅度和正時的改變,這種改變發(fā)生于電機控制電流的每個相,以在第一電機116中產(chǎn)生所需效果和加熱。理想相310代表了用于第一電機116的理想控制電流的單個相。盡管用于第一電
機116的設計因素-如與反電動勢(back EMF)和嵌齒(cogging)以及轉子位置的感知
有關的因素——將防止第一電機116到達熱動力學上的理想運行狀態(tài),但是第一電機116仍將相對于其自身的設計局限而運行在理想狀態(tài)。當以理想控制電流運行時,第一電機116在其最佳狀態(tài)下電動或發(fā)電并浪費掉對第一電機116可能的最小量的能量。、
當僅針對其對混合動カ傳動系110的效率的直接貢獻來看時-通過在機械能量
和電能之間做出轉換——對于第一電機116來說總是優(yōu)選以理想控制電流運行。第一電機116還可以以基本最佳的電壓或功率下運行。控制策略可以集中在電壓或功率上,而不是輸送到第一電機116的電流。但是,如本文所述的的技術和方法包括故意偏離理想控制電流并讓第一電機116以比最佳情況低的效率運行,以便在第一電機116,或電池122或二者中產(chǎn)生熱。該故意形成的熱可隨后被用于在混合動カ傳動系110中在別處改善效率,如通過減少變速器114中的滑差損失或通過允許電池122更容易地充電或放電來改善效率。 在圖3A和3B中,理想相310再次被顯示為具有用于其波長的標記。半波標記312代表在為正值之后理想相310返回到零電流。全波標記314代表在為負值之后理想相310返回到零電流。未標出數(shù)字的四分之一波標記被顯示在半波標記312和全波標記314之間。高電流相316被顯示為具有與理想相310相同的頻率和波長。但是,如圖3A所示,理想相310具有第一幅度320,且高電流相316具有過大的幅度(excess amplitude) 322。其可被稱為用于讓第一電機116的控制電流的幅度改變。例如,如果發(fā)動機112正以固定的旋轉速度產(chǎn)生固定量的扭矩——且因此產(chǎn)生固定功率,則理想相310是將該扭矩和旋轉最有效地轉換成電能的電流。但是,當?shù)谝?PM126命令第一電機116以高電流相316運行時,通過第一電機116的定子繞組汲取更多的電流。結果,第一電機116將相同的扭矩和功率較低效率地轉換成電能。高電流相316的過剩電流在其流過第一電機116的繞組被轉換成熱。過剩的熱量是從第一幅度320 (理想電流)改變到較低效率的過大幅度322的結果。因此,當發(fā)動機112產(chǎn)生到變速器114的相同扭矩和功率輸入時,所述功率中較少的部分(或可能沒有)被轉換成電能,用于可能地存儲在電池122中,且該功率中更多的部分被轉換成熱。由于幅度改變到高電流相316造成的熱使得第一電機116升溫,且如果第一電機116被設置在變速器114中,則過剩的熱量還將加熱鄰近第一電機116的變速器114。變速器114的殼體118中循環(huán)流動的流體(或機油)可有助于加熱變速器114。幅度改變技術可被稱為電動機中的能量散耗(或energy dissipation in motor :EDIM),且用于使用EDIM的第一電機116 (或第二電機117)的任何電機控制電流可被稱為能量散耗控制電流。在車輛被啟動之后,其可以經(jīng)歷“暖車”階段,在該階段部件的溫度從環(huán)境溫度增加到穩(wěn)定狀態(tài)運行溫度。變速器114和其中所含的流體就是這樣ー種部件,其在段車階段被升溫。直到變速器114的流體完全被加熱,其粘度増加和且與流體接觸的旋轉部件的轉動損失也增加。在暖車階段減少的轉動損失可以改善混合動カ傳動系110的效率和燃料經(jīng)濟性。連接第一電機116、第一 PM126和電池122的導線和線纜在變速器114已經(jīng)升溫之后具有減少的電阻。而且,直到第一電機116升溫之前,第一電機116會在混合動カ傳動系110非常冷時受到限制,且第一電機116產(chǎn)生大的電動扭矩或大的再生扭矩的能力也受到限制。通過按照命令運行在高電流相316下而將第一電機116驅動到低效運行范圍,混合動カ傳動系110可以在不使用并入到變速器114中電阻性加熱器的情況下運轉。圖3B的曲線圖350再次顯示了作為用于第一電機116的理想發(fā)電控制電流的理想相310。偏移相352在理想相310之后移動ー相位偏移角353。相位角移動涉及內部改變永磁場(來自PM轉子電動機中的轉子)和旋轉場(來自定子)之間的相對磁通,以故意地形成第一電機116的低效運行。當?shù)谝浑姍C116通過偏移相352而被控制吋,定子磁通在轉子后方運動得過遠,且第一電機116不能如其在理想相310下時那樣有效地產(chǎn)生電能。應注意理想相310已經(jīng)使得定子磁通拖曳轉子磁通,從而理想相310將第一電機116置于發(fā)電模式。這種相位角移動造成本可被直接轉換成電能的一些動能轉換成第一電機116中的熱。進而,使用相位角移動來讓控制電流運動到偏移相352減少了在再生過程中流動到電池122的DC電流的量。因此,如果電池122不能接收大量的電流,或具有顯著的電壓限制,則讓第一電機運行在偏移相352會減少流到電池122的電流量。與幅度改變類似,相位角移動技術還可以被稱為電動機中的能量散耗(ED頂),且用于使用任ー種EDIM技術的第ー電機116(或第二電機117)的任何電機控制電流可被稱為能量散耗控制電流。通過EDIM技術產(chǎn)生的熱量的量可被控制系統(tǒng)124監(jiān)測。相位角移動(其導致偏移相352)還可以在控制系統(tǒng)124中通過內部偏移轉子124 的正北位置來實現(xiàn)。轉子的正北位置可被控制系統(tǒng)124感測或決定,例如但非限制性地通過解算器(resolver)或其他位置傳感器。如果控制系統(tǒng)124將正北(其應在十二點(或零度))處理為偏移了所述相偏移角353,則磁通差將大于最佳的情況。D-Q轉變可用于控制第一電機116。D-Q轉變是將控制電流的三個AC相轉換為兩個DC矢量的方式。D-Q轉變允許控制系統(tǒng)124控制定子電流和磁通相對于轉子位置的幅度和空間方位(通常分別是Q矢量和D矢量)。在D-Q轉變用于控制第一電機116的情況下,當磁通量差為中性時轉子的正北位置可以與D矢量的零位置(也被稱為零Id)重合。因此,讓用于第一電機116的控制電流進行相位角移動可包括將D矢量移動經(jīng)過用于發(fā)電的理想位置。替換地,D軸線可以以與改變轉子的正北類似的方式改變——以移位轉子和定子磁通之間的關系。第一電機116可用偏移相352控制,以便故意在許多情況下降低對于理想相310的效率。在車輛的冷啟動過程中,例如,發(fā)動機112可被要求以比在正常怠速條件下更高的功率輸出運行,以增加發(fā)動機中產(chǎn)生的熱并用于讓加熱芯(heater core)使車廂升溫。隨后可通過命令第一電機116以偏移相352代替理想相310 (該理想相將最大量的過剩發(fā)動機功率轉換成電能)運行,第一電機116吸收發(fā)動機112產(chǎn)生的額外扭矩和功率。所吸收的功率可被認為是被第一電機116散耗的能量。進而,當車輛具有過大的慣性——例如在再生制動或滑行下坡情況下(其中來自混合動カ傳動系110的功率輸出為負并試圖減速車
輛時-通過降低車輛慣性產(chǎn)生的一些過剩功率可被第一電機116吸收并通過偏移相352
轉換為熱。此外,偏移相352和其他的本文所述的EDM技術可用于保護動カ傳動系統(tǒng)110不受過電壓事件的損害。例如,在變速器114換擋過程中車輛牽引的快速改變或瞬時事件會導致電壓尖峰。這些尖峰會超過控制系統(tǒng)124、電池122、第一電機116或動カ傳動系統(tǒng)110的其他部分的電壓(或電流或功率)極限。通過EDIM,安裝偏移相352控制第一電機116可允許電壓尖峰被第一電機116吸收,這可以保護動カ傳動系統(tǒng)110的其余部分。在許多情況下,通過發(fā)動機112產(chǎn)生的或通過減小車輛慣性產(chǎn)生的過剩功率的僅一部分可被第一電機116散耗且其余的部分轉可被換成電能用于在車輛中使用或存儲在電池122中。因此,全部的過剩功率不必被第一電機116散耗,從而不形成或不存儲電能,而是用過剩能量產(chǎn)生熱能和電能。但是,在電池122具有高充電狀態(tài)而不能接受更多電荷的情況下,或電池122非常冷且有非常有限的能力來產(chǎn)生或接收電流的情況下,第一電機116可用于將幾乎所有過剩功率作為熱量消散并防止電流從第一電機116流到電池122。以偏移相352運行第一電機116將減少流到電池122的電流,但還將減少被第一電機116(通過發(fā)電)吸收的扭矩量。被放大的偏移相356可用于增加流到定子的電流量,以便增加第一電機116產(chǎn)生的發(fā)電扭矩。不同于偏移相352(其具有與理想相310相同的幅度),被放大的偏移相356以過大幅度322運行。例如,如果發(fā)動機112以過剩的扭矩量運行,以便 為加熱芯提供額外的熱量,則第ー電機116可用于吸收該過剩的扭矩。否則,過剩的扭矩會傳遞到達最終驅動部120。但是,如果變速器114也非常冷,則第一電機116可被喚起以加熱變速器114。以偏移相352運行第一電機116將使得變速器114升溫,但不能吸收必要量的過剩扭矩。因此,控制系統(tǒng)124可為被放大的偏移相356增加電流。對過大幅度322的幅度增加將使得額外的扭矩通過第一電機116產(chǎn)生,這將吸收被發(fā)動機112產(chǎn)生的全部量的過剩扭矩同時保持低效相偏移角353。被放大偏移相356的相位角移動(相對于相偏移角353)以及幅度改變(相對于過大幅度322)將在第一電機116中造成系統(tǒng)低效,這將在第一電機116和變速器114中產(chǎn)生熱?,F(xiàn)在參見圖4A、4B、4C并繼續(xù)參見圖1_3B,顯示了電機控制電流及其對電池122和DC總線130的影響的示意圖。圖4A是用于第一電機116的三相控制電流的單個相的曲線圖400,顯示了脈寬調制(PWM)波,其形成AC控制電流并構造為用于加熱電池122。圖4B是當在放電事件中經(jīng)受了與圖4A所示類似的控制電流時對DC總線130和電池122的最終影響的示意性曲線圖。圖4C是在充電事件中對DC總線130和電池122的最終影響的示意性曲線圖。圖4A中所示的曲線圖400再次顯示了第一相410運行在理想發(fā)電狀態(tài),在該狀態(tài)中第一電機116以對于給定的一組運行條件來說的峰值效率將動能轉換成電能。第一相410示意性地與用于形成或模擬AC電流的PWM脈沖一起示出。因此,第一相410實際上是組合起來形成AC電流形狀或波形的一系列變化DC脈沖。y軸線402是電流(或電壓)的示意性顯示并在AC電流震蕩時從正移動到負。x軸線404是時間的示意性顯示。用于第一電機116的第二和第三相未示出在圖4A中,但是它們基本類似于第一相410,只是分別移位一百二十度和二百四十度。通常,對用于第一機器116的控制電流的改變在三個相姆一個中都是相同的。第一相410再次被示出為具有用于其波長的標記。半波標記412表示在為正值之后第一相410返回到零電流。全波標記414表示在為負值之后第一相410返回到零電流。未標出數(shù)字的四分之一波標記顯示在半波標記412和全波標記414之間。第一相410具有第一幅度420。通過命令發(fā)出PWM脈沖形成波以模擬第一相410,從而形成第一相410。PWM波在PWM波的第一半波中包括沿第一方向(在圖4A觀察時向上)的多個脈沖430,該第一半波是從起點到半波標記412。PWM波還在PWM波的第二半波中包括沿第二方向(在圖4A中向下)的多個脈沖432,該第二半波是從半波標記412到全波標記414。如果僅使用正常的脈沖430和432,則第一相410將被完全模擬且第一電機116將以等于或接近最大的效率來產(chǎn)與三%倉泛。如圖4A所示,第一 PM126還命令發(fā)出多個第一反脈沖434。第一反脈沖434在PWM波的第一半波中是沿第二方向的。因此,第一反脈沖434是沿與脈沖430相反方向的獨立脈沖。類似地,第一 PM126命令發(fā)出多個第二反脈沖436,所述第二反脈沖在PWM波的第
ニ半波中是沿第一方向的。當?shù)谝幌?10僅通過正常脈沖430和432模擬時,電池122以進出電池122的恒定DC充電或放電。但是,在第一反脈沖434和第二反脈沖436中,第一反脈沖434和第二反脈沖436使得DC電流在DC總線130處震蕩。該震蕩快速地改變電池122內的離子流動狀態(tài),且將造成對電池122的加熱。該加熱允許電池122被加熱到最有效運行的溫度,而不需要電阻性加熱器且不需要對電池122充電或放電(即震蕩對電池122來說是電荷中性的)。如圖4B和4C所示,電流(和電壓差)在DC總線130上的方向時刻地因第一反脈沖434和第二反脈沖436的影響而改變。結果,電池122和第一 PM126之間的電流方向也是時刻改變的。在圖4A所示的示意性例子中,每五個PWM脈沖從正常脈沖430或432轉換到第一反脈沖434或第二反脈沖436。因此,無論電池122是否通常處于放電事件(如圖4B)或充電事件(如圖4C)所示,短暫的電流突變沿相反方向流動。在圖4B和4C中,y軸線402是到電池122的DC電流(或電壓)的示意性顯示。x軸線404是時間的示意性顯示。進入電池122的電流被顯示為是正(在圖4B和4C向上)且代表電池122充電。流出電池122的電流被顯示為負(在圖4B和4C向下)且代表電池122放電。圖4B是當經(jīng)受類似于圖4A中所示的控制電流時對DC總線130和電池122的影響的示意性曲線圖450。圖4B顯示了快速充電脈沖452,散布有放電事件的放電脈沖454??焖俪潆娒}沖452相對于放電脈沖454的頻率與第一反脈沖434和第二反脈沖436相對于正常脈沖430和432的相對頻率相同;從而在圖4B所示的放電事件中快速充電脈沖452使得電池122充電大約總時間的五分之一。類似地,相對于圖4B中所示的,圖4C是對DC總線130和電池122的最終影響的示意性曲線圖460。但是,圖4C顯示了快速放電脈沖462散布有充電事件的充電脈沖464。圖4B和4C故意地大致具有與圖4A中相同的時間尺度。應注意盡管圖4B和4C顯示了圖4A所示的第一相410的波長的僅約一半的逝去時間,但是在DC總線130觀察時該波的其余部分是基本相同的。因此去往和來自電池122的DC電流并不在第一相410跨過零線時反轉。電流流動方向的改變是由于造成圖4B中的快速充電脈沖452或圖4C中的快速放電脈沖462的第一反脈沖434和第二反脈沖436造成的。還應注意圖4B和4C代表用于第一電機116的控制電流的三個相(所述三個相中的一個是圖4A所示的第一相410)每ー個對DC總線130的組合影響。第一反脈沖434和第二反脈沖436 (以及其他兩個相中相應反脈沖)的總頻率被配置為通過快速地使電池122中的離子流動反向而加熱電池122。取決于用于控制第一電機116的每秒的PWM脈沖數(shù),以及取決于第一反脈沖434和第二反脈沖436的相對頻率,DC震蕩的頻率(圖4B中的快速充電脈沖452或圖4C中所示的快速放電脈沖462)可極大地改變。
第一反脈沖434和第二反脈沖436的幅度、頻率和脈寬是可校準的,從而電池122的溫度在不干擾電池122的化學成分的情況下可以升高。具體的幅度、頻率和脈寬將取決于電流電池122的溫度和其在該溫度下的電壓極限。DC震蕩的頻率(圖4B中的快速充電脈沖452或快速放電脈沖462)的頻率可以大約是十到二十千赫茲,以便加熱電池122而不造成任何不可逆的化學改變。增加電池122的溫度可通過允許更大的混合動カ運行的靈活性而允許電池122和混合動カ傳動系Iio更有效地運行。例如,與電池122中的較低溫度相比(其會限制去往或來自電池122的電流流率),增加電池122的溫度可允許第一電機116做出額外的再生制動。圖4B和4C顯示了第一反脈沖434和第二反脈沖436,其分別在放電事件中造成快速充電脈沖452和在充電事件中造成快速放電脈沖462。但是,第一反脈沖434和第二反脈沖436可以更頻繁地散布或具有更大的脈寬,從而流過DC總線130的凈電流為零(電荷中性),且電池122隨時間幾部在充電也不在放電。在放電事件中穿插快速充電脈沖452,如圖4B所示,通過增加電池122上的有效DC電壓可進ー步用于保護電池122不受低電壓條件的影響。類似地,在充電事件中穿插快速放電脈沖462,如圖4C所示,通過減小電池122上的有效DC電壓可進ー步用于保護電池122不受超高電壓條件的影響。參見圖5、圖6和圖7,顯示了用于控制混合動カ傳動系的算法或方法500的示意性流程圖,例如圖I所示的混合動カ傳動系110。圖5-7所示的算法或方法500的步驟的確切順序不是必須如此的。步驟可以重現(xiàn)編排順序,步驟可被省略,額外的步驟可以包括進來。進而,方法500可以是另一算法或方法的一部分或子流程。圖5顯示了方法500的高度示意圖。圖6顯示了方法500的子流程600,其配置為加熱第一電機116和變速器114。圖7顯示了方法500的另一子流程700,其配置為加熱電池 122。出于示例性的目的,方法500可參照針對圖I所示和所述的元件和部件來描述并可被控制系統(tǒng)124執(zhí)行。但是,其他的部件可用于實施方法500和被權利要求限定的發(fā)明。任何步驟可以被控制系統(tǒng)124中的多個部件執(zhí)行。步驟510:開始。方法500可在開始或初始化步驟處開始,在該時刻方法500正監(jiān)測車輛的運行條件和混合動カ傳動系110的運行條件。初始化可響應于插入了點火鑰匙的車輛操作者或響應于所滿足的具體條件而發(fā)生,如響應于來自司機或巡航控制模塊(與經(jīng)預測或命令的低檔位相結合)的負扭矩或功率請求(制動或減速請求)。替換地,方法500可以總是在運行或只要車輛處于使用中就總是循環(huán)運行。步驟512 :確定電機溫度??刂葡到y(tǒng)124將測試、感知或以其他方式確定第一電機116的溫度。替換地,控制系統(tǒng)124可間接地通過確定環(huán)境溫度以及車輛是否已經(jīng)停歇了總夠長的時間而讓第一電機116與環(huán)境溫度相當來確定第一電機116的溫度。
步驟514 :確定電池溫度。控制系統(tǒng)124還將測試、感知或以其他方式確定電池122的溫度。替換地,控制系統(tǒng)124可間接地通過確定環(huán)境溫度以及車輛是否已經(jīng)停歇了總夠長的時間而讓電池122與環(huán)境溫度相當來確定電池122的溫度。控制系統(tǒng)還可檢測環(huán)境溫度。即使部件本身可能非常冷,環(huán)境溫度卻可能改變這種情況,而不需要采用本文所述的加熱方法。
步驟516:僅加熱電機?基于電池122和第一電機116的溫度,控制系統(tǒng)124將確定是否電池122或第一電機116或二者需要被加熱。在決定步驟516,控制系統(tǒng)124確定是否僅第一電機116需要被加熱。如果僅第一電機116需要被加熱,則方法500將前進到移相子流程600,該子流程對第一電機116加熱。如圖5所示,被肯定地回答(如“是”)的基本決定步驟遵循被標記了“ + ”號(數(shù)學上的加號或加法算子)的路徑。類似地,被否定地回答(如“否”)的決定步驟遵循被標記了“-”號(數(shù)學上的減號或減法算子)的路徑。步驟518:僅加熱電池?如果控制系統(tǒng)確定所述條件不能導致僅加熱第一電機116,則控制系統(tǒng)124判斷是否僅電池122需要被加熱。如果僅電池122需要被加熱,則方法500將前進到形狀改變子流程700,該子流程將加熱電池122。步驟520 :加熱電池和電機二者?如果控制系統(tǒng)確定所述條件不能導致僅加熱電池122,則控制系統(tǒng)124確定是否電池122和第一電機116 二者都需要被加熱。如果電池122和第一電機116 二者都需要被加熱,則方法500將前進到移相子流程600和形狀改變子流程700 二者。步驟522:結束。但是,如果電池122和第一電機116都不需要被加熱,則方法500將前進到結束步驟。結束步驟可以實際上是返回到開始,或方法500可等待直到被再次喚起。子流程600 :移相以加熱電機。步驟610:開始。移相子流程600只要被方法500和控制系統(tǒng)124命令就開始。移相子流程600和形狀改變子流程700可同時或獨立地執(zhí)行。步驟612 :確定功率請求。與確定電池122和第一電機116是否需要被加熱這ー步驟分開,混合動カ傳動系110可具有基于提供用于牽引車輛或以其他方式操作車輛而請求的功率。在極端寒冷的情況下,功率請求可以完全被發(fā)動機112處理,因為第一電機116在其他提供正或負扭矩方面的能力由于電池122或第一電機116或二者的溫度而受到限制。例如,電機116的轉子可在發(fā)動機112推進車輛時或在發(fā)動機112本身試圖升溫時運動。功率請求可包括發(fā)動機112和最終驅動部120的請求。如果車輛在運動,則最終驅動部120的請求可以是正的或負的(電動的或發(fā)電的)。替換地,如果車輛是靜止的(如在冷啟動升溫階段),則最終驅動部120的請求可以基本為零。功率請求還可包括操作車輛附件(如但不限干燈、娛樂和導航系統(tǒng)、附件)的需要和車輛的其他電氣需要。盡管這些額外的需要可以不直接來自于混合動カ傳動系110,但是混合動カ傳動系110(包括電池122)是用于提供車輛的電カ的。步驟614 :確定加熱功率和過剩功率。
為了加熱第一電機116,混合動カ傳動系110將需要一些過剩功率,所述過剩功率可以在發(fā)電模式下被低效地吸收或在電動模式下被低效地產(chǎn)生。在本文描述了通過低效發(fā)電來加熱第一電機116。但是,電動模式還可以米用本文描述技術。如果車輛在運動,則過剩的功率可來自于再生制動。但是,如果車輛未運動,則過剩的功率可通過發(fā)動機112供應,并可被稱為熱功率,其通過命令發(fā)動機112產(chǎn)生除了用于混合動カ傳動系110的扭矩請求以外的扭矩而產(chǎn)生。通過發(fā)動機112產(chǎn)生的熱功率還可用于對加熱芯(未示出)升溫并對車輛的乘客車廂升溫。例如,在車輛以非常冷的環(huán)境溫度啟動時發(fā)動機112可被命令以較高速度運行并燃燒額外的燃料。無論過剩的功率是從發(fā)動機112提供還是從車輛的再生制動提供的,許多經(jīng)命令產(chǎn)生的熱功率將通過來自第一電機116的發(fā)電而被吸收。如果發(fā)動機112在產(chǎn)生(剩余)熱功率,則發(fā)動機112將以總功率運行,該總功率是所請求的功率加上熱功率。被第一電機116吸收的熱功率的一部分可被轉換為熱量且一部分可被轉換為用于在電池122中存儲的電能??刂葡到y(tǒng)124將會請求來自第一電機116的一定量的功率(其可以是零),以便滿足混合動カ傳動系110的驅動需求。出于展示的目的,本說明書將假定混合動カ傳動系110并不需要來自第一電機116的任何功率獲得或再生來推進車輛。因此,第一電機116的發(fā)電功率大致等于發(fā)動機112產(chǎn)生的熱功率。步驟616 :確定理想磁通??刂葡到y(tǒng)124可從用于對第一電機116進行加熱所請求的熱功率確定理想磁通。理想磁通是在混合動カ傳動系110中用熱功率最有效率地產(chǎn)生電能的磁通大小和位置(相對于轉子)。但是,因為控制系統(tǒng)124試圖在第一電機116中產(chǎn)生熱量,所以控制系統(tǒng)124不會命令以理想磁通運行??刂葡到y(tǒng)124還可確定凈零磁通,其造成來自第一電機116的基本零扭矩或功率輸出,從而其在以凈零磁通運行時不是電動的也不是發(fā)電的。凈零磁通將允許電機116的轉子在沒有相對于定子推動(電動)或拉動(發(fā)電)的磁通差的情況下自由地轉動。但是,凈零磁通通常不會造成第一電機116的加熱。步驟618 :確定理想電流??刂葡到y(tǒng)124將通過從確定理想磁通確定理想電流而形成理想磁通。理想電流將過剩的熱功率以基本最大的效率轉換成電能。理想磁通從凈零磁通(第一電機116的中性狀態(tài))通過相位角偏移獲得。但是,如果第一電機116以理想電流運行,則通過第一電機116產(chǎn)生的所有電能將需要存儲在電池122中,且第一電機116將不被加熱。步驟620 :確定電動機熱量??刂葡到y(tǒng)124從熱功率確定正被第一電機116產(chǎn)生的功率的量或比例。如上所述,該示意性例子假定混合動カ傳動系110中所有過剩功率都通過電機116轉換成熱量(而沒有任何過剩功率被轉換成用于存儲在電池122中的電能)。但是,如果控制系統(tǒng)124將僅一部分過剩功率轉換成熱量——例如在顯著的再生制動過程中(其中功率可用于存儲和加熱)-則控制系統(tǒng)將僅命令一部分過剩功率作為去往第一 電機116的熱功率。步驟622 :確定電池極限。控制系統(tǒng)124將檢查以確定電池122是否可以接收或提供任何電流或電壓。這種檢查確定電池122是否可以參與散耗過剩功率。但是,當所有過剩功率將通過第一電機116的低效運行而被轉換成熱量時,在電池122和第一電機116之間發(fā)生很少的電流或幾乎沒有電流。如果電池122的充電是計劃好的,且電池122將不會接收充電,則控制系統(tǒng)124會不得不改變對第一電機116的命令信號,以將更多的(或所有的)過剩功率轉換成熱功率。步驟624 :確定相位角移動??刂葡到y(tǒng)124將確定或計算相位角移動,這將降低通過第一電機116將來自轉子的動能轉換成電能的效率。剩余的動能將在第一電機116被轉換成熱量,加熱第一電機116和變速器114。相位角移動的例子在圖3B中顯示為偏移相352。步驟626 :確定幅度改變。
控制系統(tǒng)124還可尋求使用幅度改變來進ー步在第一電機116產(chǎn)生熱或增加通過在步驟624確定的相位角移動而吸收的扭矩。純粹幅度改變的例子在圖3A中顯示為高電流相316。幅度改變使得過剩電流流過定子繞組,且第一電機116由于過剩電流而加熱??刂葡到y(tǒng)124讓過剩電流流通到第一 PM126,且以過剩電流運行包括命令過剩電流作為第一PIM126供應的電機控制電流的一部分。步驟628 :組合的控制電流。過剩電流可具有基本與理想電流相同的相位角,但具有大于理想電流的幅度。替換地,如果還存在相位角移動,則過剩電流將增加相位角被移動的電機控制電流的幅度但仍保持其相位角。控制系統(tǒng)124將命令第一電機116以電機控制電流運行,該電機控制電流包括相位角移動和幅度改變的組合影響。當控制系統(tǒng)124也已經(jīng)實施了相位角移動時,控制系統(tǒng)124可實施幅度改變,以增加被第一電機116吸收的扭矩量(且因此被吸收的增加功率)。通過相位角移動形成的低效可減小被電機116吸收的功率量。因此,為了吸收發(fā)動機112產(chǎn)生的全部熱功率量并平衡混合動カ傳動系110的功率輸出,控制系統(tǒng)可通過也使用幅度改變而増加在相位角移動過程中吸收的功率量。步驟630 :加熱電機,結束。以組合的電機控制電流運行第一電機116在第一電機116的定子繞組中形成廢熱。該廢熱可被傳遞到變速器114流體中,以加熱第一電機116和變速器114的其他部件。結束方法300可包括以組合的電機控制電流運行預定的時間段或直到達到第一電機116或變速器114的預定溫度。移相子流程600可進行迭代或循環(huán)直到條件改變或可以休眠直到再次被喚起。子流程700 :形狀改變以加熱電機。步驟710:開始。形狀改變子流程700只要被方法500和控制系統(tǒng)124命令就開始。形狀改變子流程700和移相子流程600可同時地或獨立地執(zhí)行。步驟712 :確定基電流(base current)??刂葡到y(tǒng)124確定通過第一 PIM126命令的用于運行第一電機116的基電流。通常,命令電流是在第一 PM126和第一電機116之間流通的AC電流?;娏骺稍谝葡嘧恿鞒?00過程中或在第一電機116的其他操作過程中發(fā)生。
步驟714 :確定PWM基波??刂葡到y(tǒng)124確定PWM基波以模擬基電流,其中PWM基波包括在PWM波的第一半波中沿第一方向的多個脈沖和在PWM波的第二半波中沿第二方向的多個脈沖。圖4中正常脈沖430和432是PWM基波的示意性顯示。步驟716 :確定溫度改變。根據(jù)電池122所需的溫度該變量,控制系統(tǒng)124可使用較緊密或較不緊密的頻率——如通過反脈沖形成的——以加熱電池122。跨過電池122的電壓和流入或流出電池122的DC電流的幅度也將影響電池122經(jīng)歷的溫度改變率。進而,當電池122非常冷時,控制系統(tǒng)124可以以慢速地加熱電池122并隨后增加加熱速率作為開始。步驟718 :確定DC總線震蕩頻率。 通過溫度改變,控制系統(tǒng)124確定DC震蕩,該DC震蕩將被命令第一 PM126命令并發(fā)送到電池122。這些震蕩通過DC總線130發(fā)送并造成電池122中離子流動方向的改變。這種震蕩的兩個例子顯示在圖4B和4C中。通過DC總線130發(fā)送的脈沖的大小還可基于電池122的溫度和運行條件來確定。在圖4B和4C中顯示的通過DC總線130發(fā)送的震蕩的形狀為方波。但是,除適于以受控的頻率造成震蕩的其他波形外,也可以使用三角波或正弦波。步驟720 :確定 PWM 脈動頻率(Ripple Frequency)??刂葡到y(tǒng)124從DC總線震蕩頻率確定PWM脈動頻率,該脈動頻率通過第一 PM126命令用于運行第一電機116。其包括(如圖4所示)確定或安排在PWM波的第一半波中沿第二方向的第一反脈沖434,并確定和安排在PWM波的第二半波中沿第一方向的第二反脈沖 436。步驟722 :組合的PWM波??刂葡到y(tǒng)124將PWM基波和脈動頻率組合并命令第一 PM126按照組合的PWM波運行第一電機116。這包括命令發(fā)出第一反脈沖434和命令第二反脈沖436。一種這樣的組合PWM波顯示在圖4的曲線圖400中。如果控制系統(tǒng)124也正在加熱第一電機116,則通過以組合的PWM波運行第一電機116和第一 PM126可導致從過剩的電流產(chǎn)生交替或震蕩的DC電流。這種交替或震蕩的DC電流被供送或傳送到電池122,并在內部加熱電池122。步驟724 :加熱電池,結束。以反脈沖運行第一電機116和第一 PIM126-該反脈沖與過剩電流同時發(fā)
生——在電池122形成熱量。結束步驟可包括以反脈沖運行預定時間段或直到達到電池122的預定溫度。形狀改變子流程700可迭代或循環(huán)直到條件改變或可以休眠直到再次被喚起。參見圖8,并繼續(xù)參見圖17,顯示了通過圖I所示的混合動カ傳動系110的第一電機116將過剩功率有目的地轉換成多種能量形式的示意性功率流動示意圖800。該功率流動示意圖800顯示了輸入功率810至多種功率或能量輸出的受控轉換?;旌蟿鹰珎鲃酉?10通?;谒埱蟮墓β蔬\行,該請求的功率基本滿足混合動力傳動系的需要。這些需要包括車輛的牽引——包括推進和減速——以及車輛的電カ需求。過剩功率為非零功率,其并不被包括在所請求的功率中。輸入功率810可以是混合動力傳動系110的過剩功率。
功率流示意圖800顯示了電動機能量散耗(ED頂)轉換812,其將過剩功率轉換ー些其他形式的功率。ED頂轉換812可通過第一電機116,或第二電機117或它們二者實施,并通過部件的控制實施,所述部件包括包括第一 PM126、第二 PM127和控制系統(tǒng)124。但是,EDM轉換812僅參照第一電機116進行描述。EDIM轉換812選擇性地將功率在最佳功率路徑814和熱功率路徑816之間分配,盡管也可存在其他功率路徑。最佳功率路徑814代表按照理想控制電流控制第一電機116,從而第一電機116以其最佳的狀態(tài)電動或發(fā)電。當EDIM轉換812將所有功率發(fā)送到最佳功率路徑814時,在發(fā)電模式下第一電機116將可用的機械能轉換成最大可能量的電能,或在電動模式下將可用電能轉換成最大可能量的機械能,因為理想控制電流在第一電機116處于基本最佳效率的情況下吸收過剩功率。提供輸入功率810并被ED頂轉換812所轉換過剩功率可來自于不同來源和不同情況。例如,當車輛具有過剩的慣性時,如在滑行或減速過程中,第一電機116可被置于發(fā)電模式以通過再生制動來讓車輛減速。如果通過再生制動去除的所有機械能被轉換成電能并被存儲在電池122中,則EDIM轉換812僅將功率發(fā)送到最佳功率路徑814。但是,為了保護電池不受過度充電的損壞或因為電池122非常冷,電池122被限制為其可接收的功率量。如果從再生制動去除的機械能被轉換成熱能并消散到變速器114中,則EDIM轉換812將該功率發(fā)送到熱功率路徑816,而不是最佳功率路徑814。在圖8中,EDM轉換812通過將過剩功率的大部分發(fā)送到熱功率路徑816并將其余部分發(fā)送到最佳功率路徑814而用第一電機116吸收過剩功率。當如圖8所示地操作時,控制系統(tǒng)124將能量散耗控制電流發(fā)送到第一電機116,這導致第一電機116將過剩功率的一部分轉換成熱能。在冷啟動和冷運行過程中,提供輸入功率810的過剩功率也可來自于通過發(fā)動機112提供的熱功率。在這些情況下,熱功率是來自發(fā)動機112的除了混合動カ傳動系110的牽引需求以外的過剩機械功率。來自發(fā)動機112的熱功率可以形成內部熱量以使發(fā)動機112本身升溫,通過加熱芯形成用于在車輛車廂中使用的熱量,并將過剩功率提供到ED頂轉換812。過剩功率可隨后通過用第一電機116發(fā)電如圖所示而部分地在熱功率路徑816上轉換成熱能以及部分地在最佳功率路徑816上轉換成存儲在電池122中的電能。在第一電機116處于電動模式并將正的機械功率提供到混合動カ傳動系110的同時也適用功率流動示意圖800。因此,提供輸入功率810的過剩功率也可來自于從電池122提供的額外電功率,該額外電功率是不需要用于車輛牽引的。在這種情況下,最佳功率路徑814代表將來自電池122的電功率轉換成傳遞到最終驅動部120的機械功率。EDIM轉換812還可以將ー些過剩功率發(fā)送到熱功率路徑816,從而第一電機116以能量散耗電流運行且ー些過剩功率轉換成熱功率并散耗到第一電機116和變速器114中。詳細的說明和和視圖或附圖是用于支持本發(fā)明的描述,而本發(fā)明的范圍僅通過權利要求限定。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進行了詳盡的描述,但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的范圍內的用來實施本發(fā)明的許多替換設計和實施例。相關研究或發(fā)展的陳述得益于美國政府支持,按照能源部頒發(fā)的協(xié)議/項目號VSS018,DE-FC26-08NT04386,A000做出本發(fā)明。美國政府對本發(fā)明可能具有某些權利。
權利要求
1.一種控制混合動カ傳動系的方法,該混合動カ傳動系具有電機和發(fā)動機,該方法包括 確定用于混合動カ傳動系的所請求功率;其中所請求功率功率基本滿足混合動カ傳動系的需要; 確定用于混合動カ傳動系的過剩功率,其中過剩功率是非零的且并不被包括在經(jīng)確定的所請求功率中; 用電機吸收過剩功率; 確定用于電機的理想控制電流,其中理想控制電流用電機以基本最佳的效率吸收過剩功率; 確定用于電機的能量散耗控制電流,其中能量散耗控制電流使得電機將一部分過剩功率轉換成熱能;且 用能量散耗控制電流控制電機,從而電機產(chǎn)生熱能。
2.如權利要求I所述的方法,其中能量散耗控制電流使得電機基本將所有過剩功率轉換成熱能。
3.如權利要求2所述的方法,其中能量散耗控制電流通過相對于理想控制電流進行相位角移動來獲得。
4.如權利要求2所述的方法,其中能量散耗控制電流通過相對于理想控制電流増加幅度來獲得,且其中能量散耗控制電流具有與理想控制電流基本相同的相位角。
5.如權利要求2所述的方法,其中能量散耗控制電流通過相對于并從理想控制電流進行相位角移動來獲得,且其中能量散耗控制電流通過相對于理想控制電流増加幅度來獲得。
6.如權利要求5所述的方法,還包括 命令發(fā)動機以總功率運行,該總功率是所請求功率加上熱功率,且 其中用于混合動カ傳動系的過剩功率基本等于發(fā)動機的熱功率。
7.一種控制混合動カ傳動系的方法,該動カ傳動系具有在變速器中的電機和發(fā)動機,方法包括 確定用于混合動カ傳動系的所請求功率;其中所請求功率基本滿足混合動カ傳動系的需要; 確定用于混合動カ傳動系的過剩功率,其中過剩功率是非零的且并不被包括在經(jīng)確定的所請求功率中; 用電機吸收過剩功率,從而電機產(chǎn)生熱能;和 通過電機產(chǎn)生的熱能使變速器升溫。
8.如權利要求7所述的方法,其中混合動カ傳動系并入到車輛中,且 其中所請求的功率是負的,從而混合動カ傳動系去除車輛的慣性,和 其中過剩功率從車輛的慣性獲得。
9.如權利要求8所述的方法,還包括 確定用于電機的理想控制電流,其中理想控制電流用電機以基本最佳的效率吸收過剩功率; 確定電機的能量散耗控制電流,其中能量散耗控制電流使得電機將一部分過剩功率轉換成熱能;和 用能量散耗控制電流控制電機,從而電機產(chǎn)生熱能。
10.如權利要求9,其中用電機吸收過剩功率包括將電機運行在發(fā)電模式,其中發(fā)電模式從混合動カ傳動系去除功率。
全文摘要
提供一種用于加熱混合動力傳動系部件的方法,特備是用于控制混合動力傳動系的方法?;旌蟿恿鲃酉蛋姍C和發(fā)動機,和方法包括確定用于混合動力傳動系的所請求功率并確定用于混合動力傳動系的過剩功率。所請求功率基本滿足混合動力傳動系的功率。過剩功率是非零的且不包括經(jīng)確定的所請求功率。方法包括用電機吸收過剩功率。
文檔編號B60W20/00GK102627106SQ20121002379
公開日2012年8月8日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權日2011年2月4日
發(fā)明者A.V.米圖塔, B.L.斯波恩, K.A.西姆 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
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