[发明专利]用于混合车辆原动机的角速度控制

说明书

背景技术

技术领域

技术领域总地涉及混合车辆，并更具体地涉及装备有至少两个原动机的车辆，并对原动机响应于对动力或角速度变化的请求提供控制，特别是当支持动力输出操作（PTO）时。

问题的描述：

混合车辆一般装有能够产生机械动力的至少两个原动机或系统。尽管可设想车辆可以装备有燃气轮机或蒸汽机，但一个原动机通常是诸如内燃机的热机。该发动机依赖于碳氢燃料的燃烧。第二原动机通常是双功能系统，该系统既能产生机械动力又能在制动时重新捕获车辆动能（再生制动）。重新捕获的能量能以化学、电气或机械形式来储存。电储存电池作为以化学形式来储存能量的示例。电容器储存电能。飞轮、弹簧和液压蓄能器作为用于储存机械能量的方法的示例。储存的能量能直接使用，或者较常用地能转化成能用于产生机械能的形式，来驱动车辆或支持诸如PTO的辅助车辆功能。在任一种情况下，减少车辆热机的使用，从而节约燃料消耗。

能反向驱动以发电的电力牵引马达是混合车辆中常见的第二原动机。在再生制动过程中反向驱动产生的电力可用于充电池，或者电力可储存在电容上。常用的原动机的替代类型是液压或气压泵，这些泵能反向驱动以在液压或气压蓄能器内建立压力。飞轮是原动机和储存装置的组合。

在使用第一和第二原动机的并联式混合车辆中，可以连接任一原动机来驱动动力输出操作装置（实现动力输出的装置）。然而，原动力的机械操作特征可能彼此不同。例如，在大多数操作速度下，空载的电动机将具有比柴油机循环内燃机更大的角加速能力。柴油发动机必须吸入空气，压缩空气，然后在气体膨胀时将加热气体混合物转化成机械能。这些过程发生的速度是受限的。尽管火花点燃式发动机一般比柴油机循环发动机略更快地响应于增大动力输出的请求，但它们受到相同的性质上的限制。燃气轮机一般比压缩式或火花点燃式发动机更慢地响应于增大动力输出的请求，这是因为废气涡轮在将更多空气传递到发动机的燃烧室之前需要加速。

与此相对，电力牵引马达以接近于光速传播的电流和场来进行操作。摩擦和惯性影响热机和电动机，但电动机会容易比柴油机循环内燃机快地增大电动机的角速度200至400％。电动机和燃气轮机之间的正加速度差值可能甚至比电动机与柴油机循环内燃机之间的差值更大。可以根据在动力请求增大之前它们的动力输出是什么或者对应的装置转动多快来变化百分比差值。

与此相对，任何活塞发动机可以比电动机或基于涡轮的发动机更快地响应于动力请求的下降。这是由于基于泵的活塞发动机的固有制动能力。一般来说，在空载状况下，电动机加速比内燃机快得多，但减速比内燃机慢。

用于原动机的角加速和减速的不同能力会影响PTO驱动设备的操作。液压运动控制设备、绞盘等可依赖于特定的角速度变化率以实施比例控制。示例用于说明这点。液压操作的天线塔或用于承载工人或材料的等效装置可构造成借助安装在操作者站的开关型装置来操作。这些用于增大或减小集成于PTO系统的液压泵的角速度。如果原动机具有不同的角加速度，则对于确定哪个原动机操作的给定开关选择来说，PTO系统会呈现不同的空载加速变化率。如果在从一个原动机转换到另一个原动机时进行操作，则差异会加大。

发明内容

不论两个原动机中的哪个正在供给机械动力都可实现用于并联式混合车辆上的动力输出操作装置的恒定不变的油门响应。系统控制来自安装在车辆上的两个原动机中的一个原动机的输出，这种控制是参照用于第一和第二原动机的可获取的角加速度（和可能的角减速度）变化率来进行的。当请求进行角加速并且具有较大的角加速能力的原动机在工作时，加速度限制于可从能力较小的原动机获取的程度。系统可应用于具有动力输出操作装置的车辆，以在动力输出操作装置工作时向使用者提供恒定不变的油门响应。为了使油门响应更平稳，油门输入可使用无限脉冲响应滤波器来滤波，以进一步调节明显的油门响应。为了实施此响应控制，无限脉冲响应滤波器具有可选的权重、时长和粒度。在系统空载的情况下，来自第一或第二原动机的减小目标输出的请求可以匹配于第一或第二原动机中选定的一个原动机的可获得的角加速度。

附图说明

图1是支持动力输出操作装置的混合电动车辆的侧视图。

图2是用于混合电动车辆的车辆传动系和车辆控制系统的高级示意图。

图3是用于混合电动车辆的车辆控制系统和动力输出操作装置的更详细的示意图。

图4是可从用于混合电动车辆的替代的原动机获得的可用加速度和减速度的比较图。

具体实施方式