电动机-发电机系统技术方案

一种电动机

【技术实现步骤摘要】
电动机
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发电机系统
[0001]本申请是名称为“电动机
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发电机系统”、国际申请日为2018年3月5日、国际申请号为PCT/US2018/020916、国家申请号为201880016298.1的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种电动机
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发电机系统，更具体地，涉及一种控制器，该控制器以大于1Hz的频率控制电动机
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发电机的转矩，使得当内燃机加速时，施加电动驱动转矩以便加速电动机
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发电机的旋转，并且当内燃机减速时，施加负载转矩以便减速电动机
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发电机的旋转，使得控制电动机
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发电机的旋转来减弱系统振动。

技术介绍

[0003]内燃机燃烧空气/燃料混合物来驱动活塞，该活塞可旋转地转动曲轴以生成驱动转矩。驱动转矩从曲轴被传递至传动系统以便推进车辆。可以使用电动机来暂时为轻度混合动力车辆提供动力，这可以容许发动机被周期性地关闭以减少燃料消耗。轻度混合动力车辆的一个示例是具有发动机以及带驱动式起动发电机(BSG：belt
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driven starter generator)的车辆。发动机的曲轴联接至曲轴带轮，并且BSG经由带而联接至曲轴带轮。当发动机在一段时间不活动之后需要重新起动时，BSG可以使用带来转动曲轴以便快速且平稳地重新起动发动机。
[0004]多肋带通常被用在机动车辆上以便在发动机与辅助部件之间传递动力。在传统的驱动装置上，发动机曲轴带轮经由一个或多个带来驱动附件。当经由带来驱动多个附件时，通常使用张紧器。
[0005]近年来，实施了电动机
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发电机单元(MGU：motor
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generator units)来进行BSG发动机起停以便提供转矩来辅助提升发动机加速度，以及进行回收以生成除了通常由交流发电机执行的正常的发电之外的电力。BSG可以实现显著的燃料节约以及废气的减少。
[0006]为了控制两种不同的模式：电动驱动模式(MGU驱动)以及发电模式(发动机驱动)中的张力，经常将一组张紧器设计用于BSG驱动装置。所述设计的共同特征是张紧器具有通过一个弹簧连接的两个臂。这些张紧器可以控制两种模式(电动驱动模式和发电模式)下的带张力。由于所述两个臂的运动经由一个弹簧联接，因此系统的第一频率被显著地降低，该第一频率通常低于怠速时的发动机点火频率，并且带驱动装置的振动在正常的运行转速范围内被显著地降低。
[0007]然而，在发动机钥匙起动期间，当发动机转速点火频率经过降低的系统频率时，使用这种类型的张紧器的带驱动装置表现出高的系统振动，从而产生与NVH问题相关的系统共振。为了减弱使用MGU的带驱动装置的系统振动，需要对MGU转矩进行特殊控制以控制MGU运动。
[0008]BSG驱动装置可以独立实施以成为轻度混合动力系统，或者与集成的起动发电机系统(ISG)一起运行作为混合动力系统。当驾驶员加速以便加速车辆时，BSG驱动装置中的MGU生成驱动转矩，这消耗来自电池的动力以便起动发动机或提升发动机的加速度。所述
MGU还充当交流发电机或发电机，施加负载转矩以生成电力来对电池充电：回收或正常的发电。回收生成通常在制动操作中看到的高转矩负载以及高电力以及当驾驶员的脚离开踏板时生成适度的负载。
[0009]在驱动或发电模式中，由多个因素控制来自MGU的转矩大小。例如，当驾驶员非常猛烈地加速时的提速操作中的较高的驱动转矩；或者当驾驶员需要猛烈制动时的回收操作中的较高的负载转矩。存在一个共同特征：来自MGU的转矩(驱动或加载)的方向并不会改变直至驾驶员改变发动机的运行要求。
[0010]内燃机的旋转速度在其平均速度附近波动。发动机转速的波动被称为角振动(AV)。例如，以750rpm的平均速度运行的4缸发动机在25Hz的点火频率下可以具有60rpm的AV。对于BSG驱动装置的正常控制而言，发动机平均速度是主要因素。发动机/车辆加速度/减速度是指平均速度。
[0011]现有技术的BSG系统被用于转矩提升，其中BSG提供起动转矩或额外的驱动转矩以便补充IC发动机的转矩输出。
[0012]本领域的代表是美国专利9,303,571，其公开了一种响应于转矩请求而确定来自发动机系统的所需的转矩输出的方法，所述发动机系统包含发动机以及带驱动式起动发电机(BSG)。所述方法可以包含确定当前的发动机转矩能力。当所需的转矩输出大于当前的发动机转矩能力时，所述方法可以包含(i)确定最大发动机转矩能力，(ii)确定当前的BSG转矩能力，(iii)基于所需的转矩输出与最大发动机转矩能力之间的差以及基于被构造成为BSG提供动力的电池系统的状态来命令BSG作为转矩发生器(torque generator)或者转矩消耗器(torque consumer)而运行，以及(iv)控制发动机和BSG以便在发动机的飞轮处协同生成所需的转矩输出。
[0013]所需要的是一种控制器，其以大于1Hz的频率来控制电动机
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发电机转矩，使得当内燃机加速时，施加电动驱动转矩以加速电动机
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发电机的旋转，并且当所述内燃机减速时，施加负载转矩以减速电动机
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发电机的旋转，以使得控制电动机
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发电机的旋转来减弱系统振动。本专利技术满足该需要。

技术实现思路

[0014]本专利技术的主要方面是提供一种控制器，其以大于1Hz的频率控制电动机
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发电机转矩，使得当所述内燃机加速时，施加电动驱动转矩以便加速电动机
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发电机的旋转，并且当所述内燃机减速时，施加负载转矩以便减速电动机
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发电机的旋转，以使得控制电动机
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发电机的旋转来减弱系统振动。
[0015]通过对本专利技术的以下描述和附图将指出本专利技术的其它方面或将使得本专利技术的其它方面变得显而易见。
[0016]本专利技术包括一种电动机
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发电机系统，所述电动机
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发电机系统包括：内燃机；电动机
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发电机，其通过环形带、电动机
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发电机与所述内燃机驱动接合；控制器，其检测所述内燃机的转速信号、驾驶员输入信号、电池状态信号以及电动机
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发电机信号；所述电动机
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发电机能够被操作以便根据控制器的指令以预定的频率为所述内燃机提供电动驱动转矩或负载转矩；以及所述控制器以大于1Hz的频率控制电动机
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发电机的转矩，使得当所述内燃机加速时，施加电动驱动转矩以便加速电动机
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发电机的旋转，并且当所述内燃机减速时，
136经由带140驱动曲轴128，例如，在发动机重新起动或加速期间。在该模式中，MGU为“转矩发生器”。MGU 136可以由电池系统144提供动力。电池系统144可以包括单个电池，例如典型的12伏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制电动机
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发电机转矩的方法，所述方法包括：测量发动机转速；检测电动机
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发电机的加速度或减速度；利用所述加速度或减速度来计算电动机
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发电机的惯性转矩；确定阈值转矩；确定所述电动机
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发电机的惯性转矩是大于还是小于所述阈值转矩；如果所述电动机
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发电机的惯性转矩大于所述阈值转矩，则向所述电动机
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发电机施加驱动转矩以使系统振动衰减；如果所述电动机
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发电机的惯性转矩小于所述阈值转矩，则向所述电动机
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发电机施加负载转矩以使系统振动衰减；以及以处于大约1Hz至大约50Hz范围内的频率施加所述驱动转矩和所述负载转矩。2.根据权利要求1所述的方法，其中，施加所述驱动转矩和所述负载转矩在小于约30Hz的频率下进行。3.根据权利要求1所述的方法，其包括针对小于约1000RPM的发动机转速施加所述驱动转矩和负...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克铭，
申请(专利权)人：盖茨公司，
类型：发明
国别省市：