用于补偿混合动力车辆中的涡轮迟滞的系统和方法
【专利说明】用于补偿混合动力车辆中的满轮迟滞的系统和方法
[0001] 巧关申请的香叉引用
[0002] 本申请要求享有2013年3月14日提交的美国临时申请61/782, 962的优先权，其 全部内容通过引用并入到本文中。
【背景技术】
[0003] 混合动力车辆通常具有内燃机和可用作电动机和发电机的电机。在制动期间，运 种车辆能够捕获和存储制动能量到电池中，W随后在驱动车辆时使用。运种过程通常称之 为再生制动。一些混合动力车辆构造为使用存储在电池中的能量来将推进性能提高到超过 发动机单独工作时的性能。但通常而是优选地W模拟仅有发动机时的推进响应的方式来操 作车辆。运保证了操作者会体验到与非混合动力车辆相一致的响应。
[0004] 当同时使用电动机和发动机来驱动车辆时，为了实现运种仅有发动机时的模拟响 应，很多混合动力车辆使发动机减小了对应于混合动力马达的输出的输出量，W匹配仅有 发动机时的等同输出。对于一般的吸气式发动机而言，运种方法通常是令人满意的，运是由 于由在给定的发动机转速（rpm)下，发动机所产生的扭矩在一定时间内是相对恒定的。
[0005] 然而，在满轮增压发动机中，由于满轮增压器的作用，发动机产生的功率会随着时 间而变化。满轮增压器使用发动机废气来驱动满轮机叶片。轴将满轮机叶片与在发动机的 空气吸入路径中的压缩机叶片相连。因此，随着满轮机叶片是由废气流驱动的，压缩机叶片 也转动并且将空气压缩到发动机的入口处。随着将吸入的空气会压缩一段时间（并且越来 越多的燃料会加入），发动机所产生的功率也会增加。随着发动机输出增加并且产生了更多 的废气，满轮机和压缩机的叶片会转动地更快，因此更进一步地提高了由发动机产生的能 量。但是，由于满轮增压器需要时间来克服压缩机叶片的惯性并且开始转动，因此在所递送 的能量响应中存在延迟。运种效应通常称为满轮迟滞，并且给予操作者一种发动机动力逐 步建立的感觉。
[0006] 满轮增压器效应阻碍了在希望具有与仅有发动机时等同的响应的混合动车车辆 中使用电力来简单替换发动机动力。运是由于随着来自马达的电力替代了发动机动力，发 动机动力发电能力会由于满轮效应而受到进一步地削减。换句话说，如果由电动机产生的 电力来替代发动机的一部分动力，则所产生的组合输出将与发动机单独作用时的等效输出 不匹配。
[0007] 因此，在此领域中需要改进。
【发明内容】
[0008] 运里所描述的系统和方法解决了上文提到的一些问题。一般来说，所公开的系 统会监测在一段时间内的发动机输出，W确定满轮增压器效应的动态模型。该系统还将 该模型用于确定对于发动机和电动机的组合输出的推进功率极限值（propu1Sionpower limit)，该推进功率极限值将模拟发动机单独作用时的响应。
[0009] 根据本发明的一个方面，公开了一种操作混合动力车辆的方法，包括使用车辆控 制器，确定混合动力车辆的发动机的零助推功率极限值（zeroboostpowerlimit),所述 发动机包括满轮增压器，确定发动机的扭矩曲线功率极限值，当满轮增压器在预定的水平 下操作时，扭矩曲线功率极限值极限值基于最大有效功率来得到，当最大有效功率处于零 助推功率极限值和扭矩曲线功率极限值之间时，监测发动机的当前功率和发动机的最大有 效功率，基于所述监测，确定发动机的动态响应模型，该模型提供对发动机输出功率在满轮 增压器增加速度的一段时间内的估算，接收驾驶员输出扭矩要求，W及操作混合动力车辆， 使得将混合动力车辆的发动机和电机的整体输出功率自动地限制到基于所述模型的等效 满轮功率极限值，所述等效满轮功率极限值代表了发动机单独作用时的功率极限值。
[0010] 根据另一个方面，公开了一种混合动力系统，包括具有满轮增压器的发动机、与发 动机操作式相连的发动机控制器、电机、与电机操作式相连并且与发动机控制器通信的混 合动力控制器。混合动力控制器构造为确定发动机的零助推功率极限值，接收来自发动机 控制器的扭矩曲线信息，由扭矩曲线信息来确定发动机的扭矩曲线功率极限值，当最大有 效功率处于零助推功率极限值和扭矩曲线功率极限值之间时，监测发动机的当前功率W及 发动机的最大有效功率，基于该监测来确定发动机的动态响应模型，该模型提供对发动机 输出功率在满轮增压器增加速度的一段时间内的估算，接收来自发动机控制器的驾驶员输 出扭矩要求，W及操作混合动力车辆，使得混合动力车辆的发动机和电机的整体输出功率 自动地限制到基于所述的模型的等效满轮功率极限值，所述等效满轮功率极限值代表发动 机单独作用时的功率极限值。
[0011] 通过详细描述和随之提供的附图，本发明其他的形式、目的、特征、方面、好处、优 点和实施方案将变清楚。
【附图说明】
[0012] 图1显示了混合动力系统的一个实施例的示意图。
[0013] 图2显示了图1中的混合动力系统的电通信系统的总图。
[0014] 图3显示了根据一个实施方案的用于操作图1的混合动力系统的方法。
【具体实施方式】
[0015] 出于更好地理解本发明原理的目的，现在将参照在附图中说明的实施方案，并且 使用详细的语言来对其进行描述。然而需要理解的是，本发明的范围并不因此而受到限制。 如同与本发明相关的领域的技术人员所通常想到的那样，可W构思出对在此描述的实施方 案的任何修改和进一步的改进，W及对此处所描述的本发明原理的进一步应用。运里非常 详细地显示了本发明的一个实施方案，然而对于本领域的技术人员来说很明显，为了简要 起见，一些与本发明无关的特征也许不会显示出来。
[0016] 在下面描述中的标记数字用于帮助读者快速识别出首次显示了各种部件的附图。 特别是，首次出现了元件的附图典型地由相应的标记数字的最左侧的数字来表示。例如，由 "100"系列标记数字标出的元件将首次出现在图1中，由"200"系列标记数字标出的元件将 首次出现在图2中，W此类推。对于说明书、摘要和权利要求书来说，应当注意地是，单数形 式"一"、"该"等也包括复数，除非另有明确说明。作为说明，关于"一个装置"或"该装置" 包括一个或多个运种装置或其等效物。
[0017] 图1显示了根据一个实施方案的混合动力系统化ybridsystem) 100的示意图。图 1中说明的混合系统100适合用于商用卡车W及其他类型的车辆或运输系统，但是可W设 想混合动力系统100的多个方面可结合到其他环境中。如图所示，混合动力系统100包括 发动机102、混合动力模块104、变速箱106和用于将功率从变速箱106传递到车轮110的 传动系108。在一个实施例中，发动机102包括具有满轮增压器的内燃机。满轮增压器包 括处于发动机的排气路径内的满轮机叶片。轴将满轮机叶片与在发动机的空气吸入路径内 的压缩机叶片相连。随着满轮机叶片被来自发动机的废气流驱动，压缩机叶片也会转动并 且将空气压缩到发动机的入口处，因此增加了发动机的发电容量。混合动力模块化ybrid mcxlule) 104结合了通常称之为电机112的转动式电机器，和使发动机102与电机112和变 速箱106操作性连接和脱开的离合器114。
[0018] 混合动力模块104设计成操作为自立式单元，即其通常能够独立于发动机102和 变速箱106而工作。特别是，其液压、冷却和润滑不直接依赖于发动机102和变速箱106。 混合模块104包括用于存储和提供流体如燃油、润滑剂或其他流体的底槽116。为了循环流 体，混合动力模块104包括机械累118和电动（或电气）累120。通过机械累118和电动累 120两者的运种结合，能减小累的整体尺寸W及整体费用。
[0019] 混合动力系统100还包括冷却系统122,该冷却系统用于冷却供给到混合动力模 块104的流体W及供给到混合动力系统100的随后将详细描述的多种其他部件的水-乙二 醇（WEG)。如图1所示，循环系统122包括冷却用于混合动力模块104的流体的流体散热器 124。冷却系统122还包括构造为冷却用于混合动力系统100中的多种其他部件的防冻剂 的主散热器126。冷却风扇128驱动空气流经流体散热器124和主散热器126。循环或冷 却剂累130使得防冻剂循环到主散热器126处。
[0020] 混合动力模块104内的电机112根据操作模式有时用作发电机，而在其他时候用 作马达。当用作马达时，电机112使用交流电（AC)。当用作发电机时，电机112产生AC。逆 变器132转换来自电机112的AC并将其提供给能量存储系统134。在一个实施例中，电机 112为由美国印第安纳州彭德尔顿的RemyInternational,Inc.生产的HVH410系列电机， 但是可W设想可使用其他类型的电机。在所说明的实施例中，能量存储系统134存储能量， 并且将其作为直流电值C)再提供出去。当混合动力模块104中的电机112用作马达时，逆 变器132将DC电转换成AC，其又提供给电机112。在所说明的实施例中，能量存储系统134 包括=个连接在一起（优选为并联）的能量存储模块136W向逆变器132提供高压电能。 实质上，能量存储模块136为用于存储由电机11