用于控制能量使用的系统和方法_3

文档序号:8914278阅读:来源:国知局
油门慢条件,而无需 使用超过前一再生制动循环期间所捕获的能量。但是,因为该算法要求几个循环进行收敛, 所以可设想一一根据电荷状态和能量储存系统的容量一一可能需要'超支'(额外缓冲器或 "预充电"),以便具有某个误差容限。预充电可能例如通过在空转周期、例如装载期间过度 运转主要发动机来实现。但是,如果预充电不充分或者由于任何原因是不可选的,则慢全开 油门放电速率应当相应地缩减。另一方面,情况可能是,在特定拖运循环期间并非使用来自 再生制动的所有能量(少支出)。少支出要求对下一循环增加放电416的速率412或者提 升阈值速度405。具体来说,在放电速率412已经设置成电力系统的最大能力的情况下,则 存在提升阈值速度405的需要。
[0049] 确定415基准速度是哪一个的步骤是可选的,但是对于提供滞后以避免快速循环 是极为有利的,并且要求用于速度校正的辅助算法。一种简单方式是计算整流器(主要发 动机)输出功率与牵引环节的总功率、换言之是发动机功率对发动机+电池功率的比率,以 及将测量速度与功率比相乘。这种方式假定稳态操作,但是一般足够良好地提供滞后并且 避开快速循环。更复杂方式是响应在沿拖运路线的各位置的牵引环节功率而开发OHV速度 和加速度的模型,以及基于发动机功率的测量或者基于小于放电速率412的牵引环节功率 来计算基准速度和加速度。
[0050] 将会理解,因为放电416的步骤增强在车轮马达所提供的净功率,所以第三规则 400的应用自然将趋向于使混合总时长424小于非再生总时长404。实际上,第三规则400 的各连续应用将趋向于进一步降低混合总时长424,但是混合总时长的进一步降低将朝收 敛值迭代地变小。
[0051] 图5示出第四规则500,其包括:建立502典型非再生拖运行程期间在全开油门下 的小于阈值505 (小于10 mph)或速度减小的速度的总时长504 ;确定206对拖运和返回行 程的再生制动之后的能量储存系统的电荷状态220 ;设置510 "慢或减慢"全开油门放电速 率512,使得所有所储存能量208将跨全开油门、亚阈值或降低速度条件的总时长来放电; 监测214油门信号102以及指示OHV速度413的信息;当油门信号102处于全开油门时,确 定515 OHV速度是否低于阈值(例如小于10 mph)或降低而没有释放所储存能量以补充主 要发动机("基准速度;在速度是"慢或减慢"而没有放电的情况下,则以慢或减慢全开油 门放电速率512进行放电;监测218混合拖运行程期间的能量储存系统的电荷状态;记录 222使用第四规则500的拖运行程的全开油门、亚阈值或降低速度条件的混合总时长524 ; 以及基于混合总时长524和行程结束的电荷状态528来更新526阈值速度505和慢或减慢 全开油门放电速率512。
[0052] 在第四规则500的应用中,确定515 OHV速度是否为慢或减慢而没有放电的步骤 是可选的,但是对于提供滞后以防止放电/非放电状态之间的快速循环是特别有利的。在 其他实施例中,第四规则500而是可包括在OHV以低于阈值505 (例如小于10 mph)或降低 的实际速度处于全开油门的同时进行放电515。在其他实施例中,第四规则500而是可包 括在OHV以低于阈值505而没有以预期速率增加的实际速度处于全开油门的同时进行放电 515。
[0053] 参照图6,第五规则600包括:建立602典型非再生拖运行程期间在基本上平坦道 路上的全开油门条件的总时长604 ;确定206对拖运和返回行程的再生制动之后的能量储 存系统的电荷状态220 ;设置610全速放电速率612,使得所有所储存能量208将跨全开油 门、平坦条件的总时长604来释放;监测214油门信号102以及指示车辆位置的信息315 ; 处于基本上平坦道路上的全开油门的同时进行放电616 ;监测218混合拖运行程期间的能 量储存系统的电荷状态220 ;记录222使用第五规则600的拖运行程的全开油门全速条件 的混合总时长624 ;以及基于混合总时长624和行程结束的电荷状态628来更新626全速 放电速率612。
[0054] 所公开的规则200、300、400、500、600只是示范性的,以及附加规则能够按照特定 路线和状况来设计。作为一个示例,虽然本描述集中于上坡拖运,但是在某些设定中,拖运 路线包括下坡段是常见的。
[0055] 再生制动的一般目标是改进高于非再生制动的"基准"拖运速度的拖运速度。高 于这种类型的基准的速度称作"速度过量"。图7示出通过与基准速度和位置进行比较、覆 盖于示范拖运路线的高程断面702的曲线的五个示范放电规则的每个的速度与位置的曲 线(速度的单位为mph,沿路线的位置的单位为mi,高程的单位为m)。五个示范拖运段的高 程断面是:
图8示出通过与基准位置和时间的比较的五个放电规则的每个的位置与时间的曲线。 图9以图表形式示出对于按照本发明的实施例的示范放电规则、超过沿五个示范拖运段的 每个的基准速度的再生速度。
[0056] 对于所示的特定高程断面,不同放电规则每示范拖运行程产生对于基准(非再 生)推进的改进,如表1所示:
因为放电规则的相对价值将按照拖运行程高程断面改变,提供选择规则1000(图10) 以用于生成表格、例如表1,用于选择哪一个放电规则要用于任意拖运路线。来看图10,选 择规则1000包括:得到1002拖运路线的高程断面1004 ;以及得到230信息、例如SPTP信息 232、234和监控数据236。基于所得到的高程断面和信息,方法1000还包括对各规则200、 300、400、500或600对高程断面1004上的标准拖运路线的应用进行迭代建模1040。已知用 于响应发动机瞬变和高程变化而对OHV的性能进行建模的各种方法。各建模1040产生对各 规则的基准的一组改进1042 (如表1所示)。方法1000继续选择1044定制规则1046,其 根据往返时间1048、燃料节省1050或者另一优先级来提供对基准的最佳改进。方法1000 的本质是生成表、例如上表1,以及选择提供最大速度过量、最大燃料节省或者改进速度过 量与燃料节省之间的折衷的规则。
[0057] 图11示出对于第三规则400的实现的速度1102和放电功率1104相对于沿示范 高程断面702的位置的曲线。能够看到,通过仅当车辆以全开油门减慢到低于阈值速度时 增大发动机功率,使用较少量再生能量来避开速度的显著损失(和时间损失)。由此,再生 能量储存系统114的大小能够降低。
[0058] 因此,在实施例中,能量管理系统包括能量管理模块,其采用车辆的牵引环节将能 量储存系统与车辆电连接,牵引环节电连接到牵引马达。能量管理模块配置成在拖运路线 期间按照放电规则(其通过多个放电规则的预测性能与拖运路线的基准性能的比较来选 择)将电力从能量储存系统输送到牵引环节,其中电力没有从能量储存系统输送到牵引环 节,以便得到相对于基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。在某 些实施例中,能量管理系统安装在车辆中,车辆具有:发动机和交流发电机,其相互配置成 将电力输送到牵引环节;以及接口,用于将油门信号从操作员传送给发动机或交流发电机 其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力;能量管理模块配置成接收油 门信号和指示车辆位置的信息,并且放电规则是当车辆在上坡段处于全开油门时将电力从 能量储存系统输送到牵引环节。例如,能量管理模块可配置成接收油门信号和指示车辆位 置的信息,以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车辆位置的信息指示车辆正在 上坡段行进时,按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0059] 在某些实施例中,能量管理系统安装在车辆中,车辆具有:发动机和交流发电机, 其相互配置成将电力输送到牵引环节;以及接口,用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力;能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息,并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如,能量管理模块可配置成 接收油门信号和指示车辆速度的信息,以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车 辆速度的信息指示车辆速度低于阈值时,按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存 系统输送到牵引环节。
[0060] 在某些实施例中,能量管理系统安装在车辆中,车辆具有:发动机和交流发电机, 其相互配置成将电力输送到牵引环节;以及接口,用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力;能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息,并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值或者减慢时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如,能量管理模块 可配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息,以及当油门信号指示车辆处于全开油门并 且指示车辆速度的信息指示车辆速度低于阈值时,和/或当油门信号指示车辆处于全开油 门并且指示车辆速度的信息指示车辆速度减慢时,按照放电规则在拖运路线期间将电力从 能量储存系统输送到牵引环节。
[0061] 在某些实施例中,能量管理系统安装在车辆中,车辆具有:发动机和交流发电机, 其相互配置成将电力输送到牵引环节;以及接口,用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力;能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆位置的信息,并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆在平坦段时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如,能量管理模块可配置成接收 油门信号和指示车辆位置的信息,以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车辆位 置的信息指示车辆正在平坦段行进时,按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系 统输送到牵引环节。
[0062] 在某些实施例中,能量管理系统安装在车辆中,车辆具有:发动机和交流发电机, 其相互配置成将电力输送到牵引环节;以及接口,用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力;能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息,并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值并且减慢时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如,能量管理模块 可配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息,以及当油门信号指示车辆处于全开油门并 且指示车辆速度的信息指示车辆速度低于阈值并且减慢时,按照放电规则在拖运路线期间 将电力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0063] 在某些实施例中,能量管理系统安装在车辆中,车辆具有:发动机和
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