[发明专利]电动机-发电机系统

说明书

一种电动机‑发电机系统，包括：内燃机；电动机‑发电机，其通过环形带与内燃机驱动接合；控制器，其检测内燃机的转速信号、驾驶员输入信号、电池状态信号以及电动机‑发电机信号；电动机‑发电机可操作以便根据控制器指令以预定的频率为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‑发电机转矩，使得当内燃机加速时，施加电动驱动转矩以便加速电动机‑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‑发电机的旋转，以使得控制电动机‑发电机的旋转来减弱系统振动。

技术领域

本发明涉及一种电动机-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-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-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-发电机的旋转，使得控制电动机-发电机的旋转来减弱系统振动。

背景技术

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-driven startergenerator)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。

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。

近年来，实施了电动机-发电机单元(MGU：motor-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。

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。

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。

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。

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。

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。