混合动力总成的制作方法

文档序号:22257042发布日期:2020-09-18 13:51阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种操作混合动力系统的方法,所述混合动力系统提供动力总成以用于向具有可变负载需求的车辆或静止设备提供动力,所述方法包括:

当对至少一个电能存储装置的电容式能量存储器充电/再充电时,将内燃发动机(ice)的操作从第一操作模式转变为比所述第一操作模式更具效率的用于ice的第二操作模式。

2.根据权利要求1所述的方法,包括控制ice的操作以在期望的每分钟转数(rpm)范围内或在期望的rpm下操作,以对电容式能量存储器充电/再充电。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中,所述电容式能量存储器包括至少一个超级电容器(uc)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,所述ice具有用于向车辆或静止设备提供动力的动力输出以及用于对至少一个电存储装置的电容式能量存储器充电的充电输出,所述ice被控制器控制以从用于向车辆或静止设备提供动力的第一操作模式改变为用于向车辆或静止设备提供动力并且对至少一个电能存储装置充电/再充电的第二操作模式。

5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述ice的动力输出是为机械驱动布置提供动力的机械输出,或者是向至少一个电动马达提供动力的电气输出。

6.根据权利要求5所述的方法,其中,在将至少一个电能存储装置的电容式存储器用于向至少一个电动马达提供动力的同时,所述ice被控制为以第二操作模式操作。

7.根据权利要求6所述的方法,其中,来自所述电容式能量存储器的动力用于增加来自ice的动力输出以向车辆或静止设备提供动力。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述ice的第二操作模式是比第一操作模式具有更高燃料效率的操作模式和/或比第一操作模式处于更优选的ice排放输出。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,当所述电容式能量存储器被充电/再充电至阈值电压或高于阈值电压时,所述ice被控制以返回到第一操作模式,或者所述ice被控制以将电容式能量存储器维持在阈值电压或电荷水平或高于阈值电压或电荷水平。

10.根据权利要求4所述的方法,其中,所述控制器从包含与ice的操作有关的效率参数的存储器确定ice的期望操作模式。

11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述效率参数包括节流阀位置、燃料空气比、负载、传动比、rpm和速度中的一个或者两个或更多个的组合。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括:当在要对电容式能量存储器充电/再充电时第二操作模式比第一模式对于ice更具燃料效率时,通过控制所述ice从第一操作模式转变为第二操作模式以对电容式能量存储器充电/再充电来优化ice的加权平均燃料效率。

13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述第二操作模式是从用于ice的可能操作模式的电子查找图确定的。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,当将所述方法应用于车辆的操作时,当ice以对电容式能量存储器充电/再充电的模式操作时,不提供再生制动或者不使用再生制动来对电容式能量存储器充电/再充电。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在所述ice的相对较低效率的操作模式下,至少一个电能存储装置用于向车辆或静止设备提供或增加动力,并且在ice的相对较高效率的操作模式下,ice用于对至少一个电能存储装置充电/再充电。

16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述ice的相对较低效率的操作模式是打开节流阀加速模式。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在所述至少一个电能存储装置向车辆或静止设备提供动力的时段期间,将ice置于怠速模式或关闭,并且当至少一个电能存储装置的输出电压下降到阈值或低于阈值时,操作ice以对至少一个电能存储装置充电/再充电。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括当所述电容式能量存储器的电压输出处于或低于阈值时,将电机从y形配置切换为δ形配置。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括提供用于电压、电流、内燃发动机(ice)rpm、节流阀位置、车辆速度、制动开关位置中的一个或多个的一个或多个传感器。

20.根据权利要求19所述的方法,其中,所述一个或多个传感器向ecu提供输入,ecu控制器使用预编程的查找表来比较来自所述一个或多个传感器的输入值,以识别所述车辆处于加速、减速、恒定速度、静止或制动中的哪个状态。

21.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,为了增加燃料经济性,当车辆不做功并且电容式能量存储器被充满电时关闭ice,以使得在静止和减速状态期间不做功。

22.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,如果所述电容式能量存储器未被充满电,则在静止和减速状态期间,使用恒定电流,电容式能量存储器被快速充电直到充满,使得一旦充满并达到容量,就停止充电/再充电。

23.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,为了在车辆加速状态期间增加燃料经济性,电容式能量存储器中的电能首先被放电,然后提供充电/再充电以给出相对于放电电流更高或匹配的充电电流。

24.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,针对典型的加速梯度和加速周期来选择所述电容式能量存储器的容量。

25.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在恒定速度状态期间,首先使用所述电容式能量存储器中的能量,然后开始或重新开始充电/再充电以提供维持恒定速度的动力要求。

26.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,改变所述ice的rpm,以确保在充电电压和电容式能量存储器的电压之间的电压增量提供足够的电流,使得所供应的电压和电流的乘积产生所要求的动力,以最大化燃料效率降低并且对电容式能量存储器充电,从而使存储的电能可用于加速状态。

27.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在所述电容式能量存储器正在被放电并且其充电关闭的任何时候,充电能够被打开以维持电压和负载需求。

28.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括在优化的车辆速度设定点处控制在y形(低速高扭矩)和δ形(高速低扭矩)之间的运行中相连接切换。

29.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括提供与电压调节器结合的超级电容器组,以替换用于为辅助设备提供动力并启动内燃发动机(ice)的标准电池。

30.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,电容式存储的能量用于通过以高电流放电从而产生高扭矩来增强所述车辆的加速性能。

31.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,车载充电用于恢复所述电容式能量存储器中的能量,使得所述能量可用于车辆的后续加速循环。

32.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,车载充电和存储在所述电容式能量存储器中的能量用于驱动使用车辆上的电能的辅助设备,或者所述车载充电和存储在所述电容式能量存储器中的能量应用于优化静止发动机或驱动系统。

33.一种提供动力总成以用于向具有可变负载需求的车辆或静止设备提供动力的混合动力系统,所述系统包括:

a.至少一个电能存储装置,其包括电容式能量存储器;

b.至少一个内燃发动机(ice),其可操作地连接以驱动充电系统,比如车载充电系统和/或诸如发电机的电气电源,以用于至少对电容式能量存储器充电/再充电;

c.控制器,其布置和配置为当对电容式能量存储器充电/再充电时,控制ice以将操作从第一模式转变为比所述第一模式更具燃料效率的第二模式。

34.根据权利要求33所述的系统,其中,所述ice被控制为在足以对至少一个能量存储装置的电容式存储器充电/再充电的第二模式中在期望的每分钟转数(rpm)范围内操作。

35.根据权利要求33或权利要求34所述的系统,其中,所述至少一个电能存储装置包括至少一个电池和电容式能量存储器的组合,其中,所述控制器布置和配置为控制ice,使得车载充电系统和/或电气电源为至少一个电池和/或电容式能量存储器提供充电/再充电。

36.根据权利要求35所述的系统,其中,所述电容式能量存储器包括至少一个超级电容器。

37.根据权利要求33至36中任一项所述的系统,其中,所述控制器布置和配置为操作ice以对电容式能量存储器充电/再充电,以将至少一个电能存储装置和/或电容式能量存储器维持在最小电压或高于最小电压。

38.根据权利要求33至37中任一项所述的系统,所述系统使用根据权利要求1至32中任一项所述的方法。

39.根据权利要求33至38中任一项所述的系统,其中,控制器布置和配置为将所述ice的操作从第一模式转变为第二模式,以至少对电容式能量存储器充电/再充电,第二模式具有比第一模式更高的rpm。

40.根据权利要求33至39中任一项所述的系统,所述系统包括:

开关,用于根据所要求的扭矩和能量供应效率在至少一个电能存储装置和ice之间切换驱动。

41.根据权利要求33至40中任一项所述的系统,其中,利用所述系统的车辆的驱动状态包括以下中的至少一个:

a.静止,

b.加速,

c.恒定速度,以及

d.减速。

42.根据权利要求33至41中任一项所述的系统,其中,当车辆制动处于预定状态时,车载充电系统和/或电气电源至少对电容式能量存储器充电/再充电。

43.根据权利要求42所述的系统,其中,监测制动开关以识别车辆制动器是否打开。

44.根据权利要求33至42中任一项所述的系统,其中,所述系统的状态确定车载充电系统和/或电气电源的操作,并且其中,诸如ecu的所述控制器接收以下中一个或多个输入:

i.电压(伏特);

ii.电流(分流伏特);

iii.节流阀位置(0-5v);

iv.制动器位置(5v/0v);以及

v.速度(计数)。

45.根据权利要求44所述的系统,其中,所述状态可通过这些输入的值识别:

a.在静止状态期间,电流将为零,节流阀位置传感器将为零,并且制动开关打开;

b.在减速期间,电流将为零,节流阀位置将为零,速度将随时间下降,并且制动开关可以打开或关闭;

c.在加速期间,电流将大于零,节流阀位置将大于零,并且速度将随时间增加;

d.在恒定速度期间,电流将大于零,节流阀将大于零,并且速度随时间的变化将在小范围内;

e.在减速期间并且制动器打开时,能够激活再生。

46.根据权利要求33至45中任一项所述的系统,其中,车载充电系统和/或电气电源在车辆的静止和/或减速状态期间对比如包括至少一个超级电容器的电容式能量存储器充电/再充电。

47.根据权利要求33至46中任一项所述的系统,其中,如果所述电容式能量存储器未被充满电,则在车辆的静止和减速状态期间使用恒定电流对电容式能量存储器快速充电。

48.根据权利要求33至48中任一项所述的系统,其中,为了在加速状态期间优化燃料效率,首先对电容式能量存储器中的能量放电,然后利用车载充电系统和/或诸如发电机的电气电源提供相对于放电电流更高或匹配的充电电流。

49.根据权利要求33至48中任一项所述的系统,其中,所述车辆是以下之一:

a.轻便摩托车;

b.踏板车;

c.摩托车;

d.自动人力车;

e.三轮车;

f.汽车;

g.运动型多用途车(suv);

h.四轮车;

i.海上船只;

j.个人驾驶车辆;

k.商用车;

l.重型机械;

m.越野车;

n.公共汽车;

o.面包车;

p.飞机;以及

q.卡车。

50.根据权利要求33至49中任一项所述的系统,其中,所述电容式能量存储器包括至少一个超级电容器组,其包含利用平衡电路串联连接以提供所要求电压的单个超级电容器电池单元,或者所述电容式能量存储器包括并联连接以增加能量存储量的多于一个的超级电容器组。

51.根据权利要求33至50中任一项所述的系统,包括扭矩倍增器,其在低rpm(每分钟转数)和低%ice负载(所需扭矩/可用扭矩)下产生高电压和高电流输出,用于电容式能量存储器的快速充电。

52.根据权利要求33至51中任一项所述的系统,包括优化的所述车载充电系统和/或电气电源,用于在低rpm(低kv)下的高电压输出和在低rpm下的高输出电流。

53.根据权利要求33至52中任一项所述的系统,包括优化的内燃发动机(ice),其具有在低rpm下的高扭矩输出。

54.根据权利要求51所述的系统,其中,所述扭矩倍增器在低rpm下增加内燃发动机(ice)的扭矩容量,并且减小ice%负载(所要求扭矩/可用扭矩)。

55.根据权利要求33至54中任一项所述的系统,还包括内置于内燃发动机节流阀中的机械联锁装置,以限制rpm来防止电容式能量存储器的过度充电。

56.根据权利要求33至55中任一项所述的系统,包括ecu,其适于基于监测车辆的状态和诸如一个或多个超级电容器组的电容式能量存储器的电压来控制系统的操作。

57.一种动力总成系统,其包括具有第一操作模式和第二操作模式的内燃发动机(ice),在第一操作模式下,ice供应电力且不对电容式能量存储器再充电,而在第二操作模式下,ice对电容式能量存储器再充电。

58.根据权利要求57所述的动力总成系统,其中,当在要对电容式能量存储器充电/再充电时第二操作模式比第一操作模式对于ice更具燃料效率时,ice被控制以在第二操作模式下操作。

59.根据权利要求57或58所述的动力总成系统,其中,所述第二操作模式包括ice操作参数,其包括燃料输送定时、燃料输送量、燃料输送速率、节流阀位置、燃料空气比、负载、传动比、rpm和速度中的一个或者两个或更多个的组合。

60.根据权利要求57至59中任一项所述的动力总成系统,其中,第二操作模式在电容式能量存储器提供驱动动力的时段期间是怠速模式或高效率模式,并且当电容式能量存储装置的输出电压下降到阈值或低于阈值时,ice被操作为对电容式能量存储器充电/再充电。

61.一种操作混合动力总成系统的内燃发动机(ice)的方法,所述混合动力总成系统用于向具有可变负载需求的车辆或静止设备提供动力,所述方法包括:操作ice以在加速或关于ice的高负载需求期间对至少一个电能存储装置的电容式能量存储器充电/再充电。

62.根据权利要求61所述的方法,其中,所述加速或高负载需求是在发动机的完全节流阀开度下。

63.一种操作混合动力总成系统的内燃发动机(ice)的方法,所述混合动力总成系统用于向具有可变负载需求的车辆或静止设备提供动力,所述方法包括:操作ice以在加速或关于ice的高负载需求期间对至少一个电能存储装置的电容式能量存储器充电/再充电。

64.根据权利要求61所述的方法,其中,所述加速或高负载需求是在发动机的完全节流阀开度下。

65.一种提供动力总成以用于向具有可变负载需求的车辆或静止设备提供动力的混合动力系统,所述系统包括内燃发动机(ice),其被控制以操作发电机以在加速或关于ice的高负载期间对至少一个电能存储装置的电容式能量存储器充电/再充电。

66.根据权利要求65所述的系统,其中,所述加速或高负载需求是在发动机的完全节流阀开度下。


技术总结
操作用于向具有可变负载需求的车辆或静止设备提供动力的混合动力总成系统的内燃发动机(ICE)的方法和系统包括在加速或关于ICE的高负载需求期间操作ICE以对诸如超级电容器的电容式能量存储器充电/再充电的布置和配置。ICE的操作可以在充电和高负载期间从一种操作模式转变为另一种更具效率的操作模式。当在高负载情况期间对电容式能量存储器充电时,本发明提供了燃料效率/经济效益。

技术研发人员:F.胡克
受保护的技术使用者:AIQ混合动力私人有限公司
技术研发日:2019.02.08
技术公布日:2020.09.18
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