用于補(bǔ)償混合動(dòng)力車(chē)輛中的渦輪遲滯的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】用于補(bǔ)償混合動(dòng)力車(chē)輛中的滿輪遲滯的系統(tǒng)和方法
[0001] 巧關(guān)申請(qǐng)的香叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求享有2013年3月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/782, 962的優(yōu)先權(quán)，其 全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入到本文中。
【背景技術(shù)】
[0003] 混合動(dòng)力車(chē)輛通常具有內(nèi)燃機(jī)和可用作電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電機(jī)。在制動(dòng)期間，運(yùn) 種車(chē)輛能夠捕獲和存儲(chǔ)制動(dòng)能量到電池中，W隨后在驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)使用。運(yùn)種過(guò)程通常稱之 為再生制動(dòng)。一些混合動(dòng)力車(chē)輛構(gòu)造為使用存儲(chǔ)在電池中的能量來(lái)將推進(jìn)性能提高到超過(guò) 發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)的性能。但通常而是優(yōu)選地W模擬僅有發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的推進(jìn)響應(yīng)的方式來(lái)操 作車(chē)輛。運(yùn)保證了操作者會(huì)體驗(yàn)到與非混合動(dòng)力車(chē)輛相一致的響應(yīng)。
[0004] 當(dāng)同時(shí)使用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)種僅有發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的模擬響 應(yīng)，很多混合動(dòng)力車(chē)輛使發(fā)動(dòng)機(jī)減小了對(duì)應(yīng)于混合動(dòng)力馬達(dá)的輸出的輸出量，W匹配僅有 發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的等同輸出。對(duì)于一般的吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)而言，運(yùn)種方法通常是令人滿意的，運(yùn)是由 于由在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm)下，發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的扭矩在一定時(shí)間內(nèi)是相對(duì)恒定的。
[0005] 然而，在滿輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于滿輪增壓器的作用，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功率會(huì)隨著時(shí) 間而變化。滿輪增壓器使用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)滿輪機(jī)葉片。軸將滿輪機(jī)葉片與在發(fā)動(dòng)機(jī)的 空氣吸入路徑中的壓縮機(jī)葉片相連。因此，隨著滿輪機(jī)葉片是由廢氣流驅(qū)動(dòng)的，壓縮機(jī)葉片 也轉(zhuǎn)動(dòng)并且將空氣壓縮到發(fā)動(dòng)機(jī)的入口處。隨著將吸入的空氣會(huì)壓縮一段時(shí)間（并且越來(lái) 越多的燃料會(huì)加入），發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率也會(huì)增加。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)輸出增加并且產(chǎn)生了更多 的廢氣，滿輪機(jī)和壓縮機(jī)的葉片會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)地更快，因此更進(jìn)一步地提高了由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能 量。但是，由于滿輪增壓器需要時(shí)間來(lái)克服壓縮機(jī)葉片的慣性并且開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在所遞送 的能量響應(yīng)中存在延遲。運(yùn)種效應(yīng)通常稱為滿輪遲滯，并且給予操作者一種發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力逐 步建立的感覺(jué)。
[0006] 滿輪增壓器效應(yīng)阻礙了在希望具有與僅有發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)等同的響應(yīng)的混合動(dòng)車(chē)車(chē)輛 中使用電力來(lái)簡(jiǎn)單替換發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。運(yùn)是由于隨著來(lái)自馬達(dá)的電力替代了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，發(fā) 動(dòng)機(jī)動(dòng)力發(fā)電能力會(huì)由于滿輪效應(yīng)而受到進(jìn)一步地削減。換句話說(shuō)，如果由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的 電力來(lái)替代發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分動(dòng)力，則所產(chǎn)生的組合輸出將與發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)作用時(shí)的等效輸出 不匹配。
[0007] 因此，在此領(lǐng)域中需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 運(yùn)里所描述的系統(tǒng)和方法解決了上文提到的一些問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，所公開(kāi)的系 統(tǒng)會(huì)監(jiān)測(cè)在一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，W確定滿輪增壓器效應(yīng)的動(dòng)態(tài)模型。該系統(tǒng)還將 該模型用于確定對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的組合輸出的推進(jìn)功率極限值（propu1Sionpower limit)，該推進(jìn)功率極限值將模擬發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)作用時(shí)的響應(yīng)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種操作混合動(dòng)力車(chē)輛的方法，包括使用車(chē)輛控 制器，確定混合動(dòng)力車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的零助推功率極限值（zeroboostpowerlimit),所述 發(fā)動(dòng)機(jī)包括滿輪增壓器，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩曲線功率極限值，當(dāng)滿輪增壓器在預(yù)定的水平 下操作時(shí)，扭矩曲線功率極限值極限值基于最大有效功率來(lái)得到，當(dāng)最大有效功率處于零 助推功率極限值和扭矩曲線功率極限值之間時(shí)，監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的最大有 效功率，基于所述監(jiān)測(cè)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型，該模型提供對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率在滿輪 增壓器增加速度的一段時(shí)間內(nèi)的估算，接收駕駛員輸出扭矩要求，W及操作混合動(dòng)力車(chē)輛， 使得將混合動(dòng)力車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的整體輸出功率自動(dòng)地限制到基于所述模型的等效 滿輪功率極限值，所述等效滿輪功率極限值代表了發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)作用時(shí)的功率極限值。
[0010] 根據(jù)另一個(gè)方面，公開(kāi)了一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括具有滿輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)、與發(fā) 動(dòng)機(jī)操作式相連的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、電機(jī)、與電機(jī)操作式相連并且與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器通信的混 合動(dòng)力控制器?；旌蟿?dòng)力控制器構(gòu)造為確定發(fā)動(dòng)機(jī)的零助推功率極限值，接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī) 控制器的扭矩曲線信息，由扭矩曲線信息來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩曲線功率極限值，當(dāng)最大有 效功率處于零助推功率極限值和扭矩曲線功率極限值之間時(shí)，監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前功率W及 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大有效功率，基于該監(jiān)測(cè)來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型，該模型提供對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出功率在滿輪增壓器增加速度的一段時(shí)間內(nèi)的估算，接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的駕駛員輸 出扭矩要求，W及操作混合動(dòng)力車(chē)輛，使得混合動(dòng)力車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的整體輸出功率 自動(dòng)地限制到基于所述的模型的等效滿輪功率極限值，所述等效滿輪功率極限值代表發(fā)動(dòng) 機(jī)單獨(dú)作用時(shí)的功率極限值。
[0011] 通過(guò)詳細(xì)描述和隨之提供的附圖，本發(fā)明其他的形式、目的、特征、方面、好處、優(yōu) 點(diǎn)和實(shí)施方案將變清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1顯示了混合動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0013] 圖2顯示了圖1中的混合動(dòng)力系統(tǒng)的電通信系統(tǒng)的總圖。
[0014] 圖3顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于操作圖1的混合動(dòng)力系統(tǒng)的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 出于更好地理解本發(fā)明原理的目的，現(xiàn)在將參照在附圖中說(shuō)明的實(shí)施方案，并且 使用詳細(xì)的語(yǔ)言來(lái)對(duì)其進(jìn)行描述。然而需要理解的是，本發(fā)明的范圍并不因此而受到限制。 如同與本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員所通常想到的那樣，可W構(gòu)思出對(duì)在此描述的實(shí)施方 案的任何修改和進(jìn)一步的改進(jìn)，W及對(duì)此處所描述的本發(fā)明原理的進(jìn)一步應(yīng)用。運(yùn)里非常 詳細(xì)地顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，然而對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯，為了簡(jiǎn)要 起見(jiàn)，一些與本發(fā)明無(wú)關(guān)的特征也許不會(huì)顯示出來(lái)。
[0016] 在下面描述中的標(biāo)記數(shù)字用于幫助讀者快速識(shí)別出首次顯示了各種部件的附圖。 特別是，首次出現(xiàn)了元件的附圖典型地由相應(yīng)的標(biāo)記數(shù)字的最左側(cè)的數(shù)字來(lái)表示。例如，由 "100"系列標(biāo)記數(shù)字標(biāo)出的元件將首次出現(xiàn)在圖1中，由"200"系列標(biāo)記數(shù)字標(biāo)出的元件將 首次出現(xiàn)在圖2中，W此類(lèi)推。對(duì)于說(shuō)明書(shū)、摘要和權(quán)利要求書(shū)來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)注意地是，單數(shù)形 式"一"、"該"等也包括復(fù)數(shù)，除非另有明確說(shuō)明。作為說(shuō)明，關(guān)于"一個(gè)裝置"或"該裝置" 包括一個(gè)或多個(gè)運(yùn)種裝置或其等效物。
[0017] 圖1顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的混合動(dòng)力系統(tǒng)化ybridsystem) 100的示意圖。圖 1中說(shuō)明的混合系統(tǒng)100適合用于商用卡車(chē)W及其他類(lèi)型的車(chē)輛或運(yùn)輸系統(tǒng)，但是可W設(shè) 想混合動(dòng)力系統(tǒng)100的多個(gè)方面可結(jié)合到其他環(huán)境中。如圖所示，混合動(dòng)力系統(tǒng)100包括 發(fā)動(dòng)機(jī)102、混合動(dòng)力模塊104、變速箱106和用于將功率從變速箱106傳遞到車(chē)輪110的 傳動(dòng)系108。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)102包括具有滿輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)。滿輪增壓器包 括處于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣路徑內(nèi)的滿輪機(jī)葉片。軸將滿輪機(jī)葉片與在發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣吸入路徑內(nèi) 的壓縮機(jī)葉片相連。隨著滿輪機(jī)葉片被來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣流驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)葉片也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)并 且將空氣壓縮到發(fā)動(dòng)機(jī)的入口處，因此增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電容量?；旌蟿?dòng)力模塊化ybrid mcxlule) 104結(jié)合了通常稱之為電機(jī)112的轉(zhuǎn)動(dòng)式電機(jī)器，和使發(fā)動(dòng)機(jī)102與電機(jī)112和變 速箱106操作性連接和脫開(kāi)的離合器114。
[0018] 混合動(dòng)力模塊104設(shè)計(jì)成操作為自立式單元，即其通常能夠獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)102和 變速箱106而工作。特別是，其液壓、冷卻和潤(rùn)滑不直接依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)102和變速箱106。 混合模塊104包括用于存儲(chǔ)和提供流體如燃油、潤(rùn)滑劑或其他流體的底槽116。為了循環(huán)流 體，混合動(dòng)力模塊104包括機(jī)械累118和電動(dòng)（或電氣）累120。通過(guò)機(jī)械累118和電動(dòng)累 120兩者的運(yùn)種結(jié)合，能減小累的整體尺寸W及整體費(fèi)用。
[0019] 混合動(dòng)力系統(tǒng)100還包括冷卻系統(tǒng)122,該冷卻系統(tǒng)用于冷卻供給到混合動(dòng)力模 塊104的流體W及供給到混合動(dòng)力系統(tǒng)100的隨后將詳細(xì)描述的多種其他部件的水-乙二 醇（WEG)。如圖1所示，循環(huán)系統(tǒng)122包括冷卻用于混合動(dòng)力模塊104的流體的流體散熱器 124。冷卻系統(tǒng)122還包括構(gòu)造為冷卻用于混合動(dòng)力系統(tǒng)100中的多種其他部件的防凍劑 的主散熱器126。冷卻風(fēng)扇128驅(qū)動(dòng)空氣流經(jīng)流體散熱器124和主散熱器126。循環(huán)或冷 卻劑累130使得防凍劑循環(huán)到主散熱器126處。
[0020] 混合動(dòng)力模塊104內(nèi)的電機(jī)112根據(jù)操作模式有時(shí)用作發(fā)電機(jī)，而在其他時(shí)候用 作馬達(dá)。當(dāng)用作馬達(dá)時(shí)，電機(jī)112使用交流電（AC)。當(dāng)用作發(fā)電機(jī)時(shí)，電機(jī)112產(chǎn)生AC。逆 變器132轉(zhuǎn)換來(lái)自電機(jī)112的AC并將其提供給能量存儲(chǔ)系統(tǒng)134。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī) 112為由美國(guó)印第安納州彭德?tīng)栴D的RemyInternational,Inc.生產(chǎn)的HVH410系列電機(jī)， 但是可W設(shè)想可使用其他類(lèi)型的電機(jī)。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)134存儲(chǔ)能量， 并且將其作為直流電值C)再提供出去。當(dāng)混合動(dòng)力模塊104中的電機(jī)112用作馬達(dá)時(shí)，逆 變器132將DC電轉(zhuǎn)換成AC，其又提供給電機(jī)112。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)134 包括=個(gè)連接在一起（優(yōu)選為并聯(lián)）的能量存儲(chǔ)模塊136W向逆變器132提供高壓電能。 實(shí)質(zhì)上，能量存儲(chǔ)模塊136為用于存儲(chǔ)由電機(jī)11