【技术实现步骤摘要】
用于控制混合动力传动系中的功率输出分布的系统、方法和装置
[0001]本申请为分案申请，其母案的专利技术名称为“用于控制混合动力传动系中的功率输出分布的系统
、
方法和装置”，申请日为
2012
年1月
13
日，申请号为
201910609642.4。
[0002]相关申请本申请涉及并且要求保护
2011
年1月
13
日提交的名称为
SYSTEM,METHOD,AND APPARATUS FOR CONTROLLING POWER OUTPUT DISTRIBUTION IN A HYBRID POWER TRAIN
的美国临时专利申请
61/432,324
的权益，通过引用将其整体结合于此以用于所有目的
。
[0003]本专利技术涉及用于控制混合动力传动系中的功率输出分布的系统和方法
。
技术介绍
[0004]该
总体上涉及混合动力传动系，并且更特别但非排外地涉及对在机动车中操作的混合动力传动系的控制
。
将两个或更多动力源引入到动力传动系中引入了根据哪个动力源目前处于更优的操作状况来针对负载选择动力源的可能性
。
例如，在瞬态负载情形期间，电动机可能比内燃机更优地做出响应，并且引入了供电动机管理该负载的瞬态部分的机会
。
然而，在不考虑未来操作状况的情况下在目前状况下选择更优的设备引入了达到系统界限>(
例如运行没电的电池
)
的可能性
。
[0005]此外，某些操作可能减少系统中部件的使用寿命，诸如导致电池充电的快速循环的节省燃料经济性的行为
。
此外，系统中的设备的数目增加包括对当对设备进行协调以满足期望输出时必须考虑的那些设备的约束的数目增加
。
对于某些操作状况中的全输出来说，某些设备可能不可用，例如当对电动机进行加热时，最大功率输出变得受限
。
[0006]对设备的最优操作决定还取决于与特定应用相对应的操作状况和占空比
。
此外，当系统中的部件失效或者有故障时，最优操作决定可能与当所有部件都正确操作时显著不同，但是新最优的确定仍然复杂
。
此外，部件因正常使用而随时间的变化可能更改最优的行为
。
例如，如果老化的后处理催化剂需要更频繁再发电事件或者老化的电池的最大充电状态比新电池中更低，则混合动力传动系的最优行为可能随时间改变
。
[0007]因此，在该领域中期望进一步的技术开发
。
技术实现思路
[0008]一个实施例是一种用于控制混合动力传动系的独特系统
、
装置和方法
。
其他实施例包括用于校准和利用混合动力传动系控制器的独特方法
、
系统和装置
。
从下面的描述和附图，其他实施例
、
形式
、
对象
、
特征
、
优点
、
方面和益处应变得明显
。
附图说明
[0009]图1是可在串行配置和并行配置之间选择的混合动力传动系架构的示意图
。
[0010]图2是包括车辆动力学的示例混合动力传动系内的机械和电连接的示意图示
。
[0011]图3图示包括高和低
SOC
目标边界的
、
车辆速度和充电状态
(SOC)
目标之间的示例关系
。
[0012]图4是作为存储设备健康状态
(SOH)
的函数的
SOC
目标的图示
。
[0013]图5提供作为能量存储设备的
SOC
和
SOH
的函数的示例能量存储设备约束和参数的图示
。
[0014]图6是对确定混合动力传动系中的电气限制的考虑的描绘
。
[0015]图7和8描绘对于推进电功率限制的示例性计算
。
[0016]图9和
10
描绘对于再发电电功率限制的示例性计算
。
[0017]图
11
描绘对于混合动力传动系中的发动机起动和停止操作的说明性时间线
。
[0018]图
12
是起动混合动力传动系的发动机的操作的示意流程图
。
[0019]图
13
是确定发动机的预测性启动是否被指示的操作的示意流程图
。
[0020]图
14
是确定
SOC
的变化率是否指示发动机的启动的操作的示意流程图
。
[0021]图
15
是确定功率需求的变化是否指示发动机起动的操作的描述
。
[0022]图
16
是确定第二电气转矩提供器预测性限制是否指示发动机的起动的操作的示意流程图
。
[0023]图
17
是基于规则的控制器操作的描述
。
[0024]图
18
是基于规则的控制器操作的示意图
。
[0025]图
19
是基于规则的控制器操作离合器的示意图
。
[0026]图
20
‑
26
描绘用于包括混合动力传动系的系统的示例基本成本优化函数
。
[0027]图
27
是作为包括机器轴速度和
/
或输出功率的操作状况的函数而提供的多个效率函数的图示
。
[0028]图
28
到
32
描绘用于捕获将示例性基本成本优化函数使用到控制器可用数据集中且响应于该控制器可用数据集来操作运行时控制器的分析的结果的说明性实施例
。
[0029]图
33
描绘确定
λ
值来给
SOC
偏移提供可变系统响应的示例操作
。
[0030]图
34
描绘确定
λ
值来给
SOC
偏移提供可变系统响应的另一示例操作
。
[0031]图
35
描绘确定
λ
值来给
SOC
偏移提供可变系统响应的另一示例操作
。
[0032]图
36
描绘确定
λ
值来给
SOC
偏移提供可变系统响应的另一示例操作
。
[0033]图
37
到
43
描绘生成控制器校准矩阵的示例操作
。
[0034]图
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种方法，包括：确定混合动力传动系的机器功率需求，该混合动力传动系包括内燃机
、
至少一个电气转矩提供器和电耦合到该至少一个电气转矩提供器的电能存储设备；解释电能存储设备的健康状态
(SOH)
；以及响应于电能存储设备的
SOH
和机器功率需求来提供功率分配描述
。2.
权利要求1的方法，还包括：响应于电能存储设备的
SOH
来确定电能存储设备的充电状态
(SOC)
目标；以及响应于电能存储设备的
SOC
目标来调整功率分配描述
。3.
权利要求2的方法，还包括响应于电能存储设备的充电能量效率来确定
SOC
目标
。4.
权利要求2的方法，还包括响应于电能存储设备的充电放电能量循环效率来确定
SOC
目标
。5.
权利要求1的方法，还包括：确定电能存储设备的放电率限制；以及响应于该放电率限制来调整功率分配描述
。6.
权利要求5的方法，还包括响应于从包括以下各项的参数中选择的至少一个参数来确定放电率限制：电能存储设备的
SOH、
功率总线递送能力值
、
对于电气转矩提供器之一的电动机限制和附件负载值
。7.
权利要求5的方法，还包括响应于至少一个功率电子设备吞吐量限制来确定放电率限制，其中所述功率电子设备位于电能存储设备和至少一个电气转矩提供器之间
。8.
权利要求1的方法，还包括：确定电能存储设备的充电率限制；以及响应于该充电率限制来进一步调整功率分配描述
。9.
权利要求8的方法，还包括响应于从包括以下各项的参数中选择的至少一个参数来确定充电率限制：电能存储设备的
SOH、
功率总线递送能力值
、
对于电气转矩提供器之一的电动机限制和附件负载值
。10.
权利要求8的方法，还包括响应于至少一个功率电子设备吞吐量限制来确定充电率限制，其中所述功率电子设备位于电能存储设备和至少一个电气转矩提供器之间
。11.
一种方法，包括：定义应用操作循环；针对被构造成给应用供电的混合动力传动系定义多个行为矩阵，其中每个行为矩阵都与以并行配置操作的混合动力传动系的操作相对应，该操作包括功率提供部件的操作，所述功率提供部件包括该混合动力传动系的一部分，其中该功率提供部件包括内燃机和至少一个电气转矩提供器；确定多个行为序列，每个行为序列对应于行为矩阵中的一个并且包括顺序值集合，该顺序值集合包括被顺序地应用于应用操作循环的对应行为矩阵；确认每个行为序列的可行性；确定与每个可行行为序列相对应的适合度值；响应于与每个可行行为序列相对应的适合度值来确定收敛值是否指示已发生成功收敛；以及响应于确定已发生成功收敛，响应于行为矩阵和适合度值确定校准矩阵，并且将该校准矩阵提供给混合动力传动系控制器
。
12.
权利要求
11
的方法，还包括利用所述混合动力传动系控制器来操作混合动力传动系
。13.
权利要求
11
的方法，还包括：响应于确定未发生成功收敛，响应于与每个可行行为序列相对应的适合度值和多个行为矩阵来确定多个子行为矩阵；确认由该子行为矩阵产生的每个子行为序列的可行性；确定与每个可行子行为序列相对应的适合度值；以及响应于与每个可行子行为序列相对应的适合度值进一步确定收敛值是否指示已发生成功收敛
。14.
权利要求
13
的方法，其中确认每个行为序列和子行为序列的可行性包括确定在对应的行为序列中电气限制是否被超过
。15.
权利要求
13
的方法，其中确定多个子行为矩阵包括响应于对应的适合度函数从行为矩阵中选择多个父行为矩阵
。16.
权利要求
15
的方法，还包括：根据从包括以下各项的操作中选择的操作来选择父行为矩阵：选择最适合行为矩阵；和选择具有与对应的适合度函数有关的存活概率的行为矩阵
。17.
权利要求
15
的方法，还包括在两个父行为矩阵之间交叉行为参数以确定子行为矩阵
。18.
权利要求
15
的方法，还包括将随机变化应用于子行为矩阵的参数
。19.
权利要求
15
的方法，其中每一个行为矩阵和每一个子行为矩阵都包括：多个混合动力传动系操作状况以及与每一个混合动力传动系操作状况相对应的行为矢量，其中每个行为矢量都包括功率提供设备的功率分配描述
。20.
权利要求
19
的方法，其中多个混合动力传动系操作状况包括机器轴速度和机器功率需求
。21.
权利要求
19
的方法，其中功率分配描述包括总电气贡献和内燃机贡献
。22.
权利要求
19
的方法，其中功率分配描述包括内燃机贡献
、
第一电气转矩提供器的功率贡献和第二电气转矩提供器的功率贡献
。23.
权利要求
22
的方法，其中每个贡献都包括离散的多个可能状态，并且其中每个行为矩阵都包括与贡献相对应的离散的多个可能状态
。24.
权利要求
23
的方法，还包括允许与贡献相对应的离散的多个可能状态改变
。25.
权利要求
23
的方法，还包括允许内燃机贡献的离散的多个可能状态改变
。26.
权利要求
11
的方法，还包括通过确定特性适合度值中的递增改进是否低于收敛阈值来确定收敛值是否指示已发生成功收敛
。27.
权利要求
26
的方法，其中特性适合度值包括最佳适合度值
。28.
权利要求
27
的方法，还包括对与最佳适合度值相对应的行为矩阵执行敏感性检验
。29.
权利要求
28
的方法，还包括响应于特性适合度值中的递增改进超过急剧收敛阈值来执行敏感性检验
。30.
一种方法，包括：定义车辆应用操作循环；针对被构造成给车辆供电的混合动力传动系定义多个行为矩阵，其中每个行为矩阵都与以并行配置操作的混合动力传动系的操作相对应，该操作包括功率提供部件的操作，所述功率提供部件包括该混合动力传动系的一部分，其中该功率提供部件包括内燃机和至少
一个电气转矩提供器；确定多个行为序列，每个行为序列都与行为矩阵中的一个相对应并且包括顺序值集合，该顺序值集合包括被顺序地应用于车辆应用操作循环的对应行为矩阵；确认每个行为序列的可行性；确定与每个可行行为序列相对应的适合度值；响应于与每个可行行为序列相对应的适合度值来确定收敛值是否指示已发生成功收敛；以及响应于确定已发生成功收敛，响应于行为矩阵和适合度值确定校准矩阵，并且将该校准矩阵提供给混合动力传动系控制器
。31.
权利要求
30
的方法，其中所述车辆应用操作循环包括驾驶路线
。32.
权利要求
31
的方法，还包括确定多个校准矩阵，每个校准矩阵都对应于多个驾驶路线中的一个，其中驾驶路线中的每一个都对应于不同占空比特性
。33.
权利要求
32
的方法，还包括：响应于对混合动力传动系进行操作，确定混合动力传动系的实时占空比特性；以及响应于实时占空比特性和与驾驶路线相对应的不同占空比特性来选择多个校准矩阵中的一个
。34.
权利要求
32
的方法，还包括响应于实时占空比特性和与驾驶路线相对应的不同占空比特性在校准矩阵中的两个之间进行内插
。35.
权利要求
30
的方法，其中所述车辆应用操作循环包括具有相似占空比特性的多个离散驾驶路线
。36.
权利要求
30
的方法，还包括：将混合动力传动系的运行时数据下载到外部计算机；将该运行时数据的至少一部分选择为车辆应用操作循环；以及响应于该运行时数据来生成第二校准矩阵
。37.
权利要求
36
的方法，其中所述外部计算机包括具有混合动力传动系的车辆所机载的计算机和具有混合动力传动系的车辆外部的计算机中的一个
。38.
权利要求
36
的方法，其中原始校准矩阵被用作父行为矩阵
。39.
权利要求
36
的方法，还包括限制校准矩阵和第二校准矩阵之间的变化量
。40.
权利要求
36
的方法，其中所述运行时数据被压缩并存储在混合动力传动系的控制器上直到下载为止
。41.
一种方法，包括：定义应用操作循环；针对被构造成给应用供电的混合动力传动系定义多个行为矩阵，其中每个行为矩阵都与以并行配置操作的混合动力传动系的操作相对应，该操作包括功率提供部件的操作，所述功率提供部件包括该混合动力传动系的一部分，其中该功率提供部件包括内燃机和至少一个电气转矩提供器；确定多个行为序列，每个行为序列都对应于行为矩阵中的一个并且包括顺序值集合，该顺序值集合包括被顺序地应用于应用操作循环的对应行为矩阵；确定与每个行为序列相对应的适合度值；响应于与每个行为序列相对应的适合度值来确定收敛值是否指示已发生成功收敛；以及
响应于确定已发生成功收敛，响应于行为矩阵和适合度值确定校准矩阵，并且将该校准矩阵提供给混合动力传动系控制器
。42.
权利要求
41
的方法，还包括：响应于确定未发生成功收敛，响应于与每个行为序列相对应的适合度值和多个行为矩阵来确定多个子行为矩阵；确定与每个子行为序列相对应的适合度值；以及响应于与每个可行子行为序列相对应的适合度值进一步确定收敛值是否指示已发生成功收敛
。43.
权利要求
41
的方法，还包括确认每个行为序列的可行性，其中确定适合度值包括确定与每个可行序列相对应的适合度值
。44.
权利要求
43
的方法，还包括：响应于确定未发生成功收敛，响应于与每个可行行为序列相对应的适合度值和多个行为矩阵来确定多个子行为矩阵；确认由该子行为矩阵产生的每个子行为序列的可行性；确定与每个可行子行为序列相对应的适合度值；以及响应于与每个可行子行为序列相对应的适合度值进一步确定收敛值是否指示已发生成功收敛
。45.
权利要求
44
的方法，其中确认每个行为序列和子行为序列的可行性包括确定在对应行为序列中排放限制是否被超过
。46.
权利要求
44
的方法，其中确认每个行为序列和子行为序列的可行性包括确定在对应的行为序列中是否提供后处理再发电能力
。47.
权利要求
41
的方法，其中并行配置将发动机
、
第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器约束成以匀速之一或固定速度比来操作
。48.
权利要求
41
的方法，其中所述适合度值包括燃料经济成本
。49.
权利要求
41
的方法，其中所述适合度值包括排放成本
。50.
权利要求
41
的方法，其中所述适合度值包括排放的次级成本
。51.
权利要求
50
的方法，其中排放的次级成本包括从包括以下各项的次级成本中选择的至少一个次级成本：后处理设备的使用寿命成本
、
后处理设备的操作成本
、
和后处理设备的后处理设备再发电成本
。52.
一种系统，包括：混合动力传动系，其包括内燃机和电气系统，该电气系统包括第一电气转矩提供器
、
第二电气转矩提供器和电耦合到第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器的电能存储设备；控制器，其被构造成执行包括以下各项的操作：确定电气系统的功率剩余值；确定机器功率需求变化值；响应于电气系统的功率剩余值大于或等于机器功率需求变化值，操作最优成本控制器以针对发动机
、
第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器确定功率分配；以及响应于电气系统的功率剩余值小于机器功率需求变化值，操作基于规则的控制器以针对发动机
、
第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器确定功率分配
。53.
权利要求
52
的系统，其中所述控制器还被构造成响应于具有功率递送可用性的电气系统满足机器功率需求变化值来确定第一电气转矩提供器的功率剩余值
。54.
权利要求
52
的系统，其中进一步响应于机器功率需求变化值超过阈值，所述控制器还被构造成操作基于规则的控制器
。
55.
权利要求
52
的系统，其中所述控制器还被构造成响应于从包括以下各项的参数中选择的至少一个参数来确定功率剩余值：第一电气转矩提供器的转矩测定
、
第二电气转矩提供器的转矩测定
、
附件负载
、
电能存储设备的吞吐量测定
、
电能存储设备的充电状态
(SOC)、
介于电能存储设备和第一电气转矩提供...
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