[发明专利]动态分配快速扭矩产生的机动车辆、动力总成和控制逻辑

说明书

本发明呈现了用于提供智能快速扭矩输出的车辆动力总成和控制逻辑、用于制造/使用此类系统的方法、以及具有动态地分配的快速扭矩产生的电驱动车辆。一种控制车辆动力总成的扭矩输出的方法包含：车辆控制器接收传感器数据并从中确定牵引马达的最大和最小马达扭矩能力。控制器分别基于先前的马达扭矩命令以及最大和最小扭矩能力来计算牵引马达的最大和最小有效马达能力。然后，控制器确定曲轴扭矩裕量的负值是否：（1）大于最小有效马达能力，和（2）小于最大有效马达能力。如果（1）或（2）为真，则将发动机火花扭矩命令设置为等于空气扭矩火花值，并且控制器命令发动机组件基于火花扭矩命令来调节其扭矩输出。

技术领域

本公开总体上涉及机动车辆动力总成。更具体地，本公开的各方面涉及具有用于快速响应扭矩输出的自动化发动机燃烧定时和马达辅助控制策略的电驱动车辆。

背景技术

当前生产的机动车辆（诸如，现代汽车）最初配备有进行操作以推进车辆并为车辆的车载电子设备供电的动力总成。在汽车应用中，例如，车辆动力总成总体上以原动机为代表，该原动机通过自动或手动换挡动力变速器将驱动动力递送到车辆的最终驱动系统（例如，差速器、车轴、负重轮等）。历史上汽车一直由往复活塞式内燃发动机（ICE）组件供以动力，这是由于其随时可用性以及相对便宜的成本、轻便的重量和整体的效率所致。作为一些非限制性示例，此类发动机包含压缩点火（CI）柴油发动机、火花点火（SI）汽油发动机和旋转发动机。另一方面，混合动力电动车辆和纯电动车辆利用替代性动力源来推进车辆，诸如电池供电或燃料电池供电的牵引马达，且因此最小化或消除了对基于矿物燃料的发动机获得牵引动力的依赖。

普通的顶置阀内燃发动机包含具有气缸孔的发动机缸体，每个气缸孔具有在其中可往复移动的活塞。气缸盖联接到发动机缸体的顶表面，该气缸盖与活塞和气缸孔协作以形成可变容积燃烧室。这些往复式活塞用于将通过点燃燃烧室内部的燃料和空气混合物生成的压力转换成旋转力以驱动发动机的曲轴。气缸盖限定进气端口，由进气歧管提供的空气通过这些进气端口被选择性地引入到每个燃烧室中。排气端口也被限定在气缸盖中，排气气体和燃烧副产物通过这些排气端口选择性地从每个燃烧室排空到排气歧管。排气歧管继而收集并组合排气气体，以用于再循环到进气歧管中、递送到涡轮驱动的涡轮增压器、或经由排气系统从车辆排空。

传统的气缸盖收容ICE的阀机构，该阀机构可包含入口阀、排气阀、摇臂、推杆，且在一些情况下可包含一个或多个凸轮轴。对于顶置阀（OHV）设计，气缸盖还可收容发动机的火花塞和燃料喷射器。阀机构是动力总成子系统的一部分，负责在任何给定时间点控制进入发动机的燃烧室的燃料夹带的空气的量以及离开发动机的燃烧室的燃烧相关的排气气体。发动机扭矩和动力输出通过调节阀升程和定时来改变，这是通过直接地抑或间接地通过旋转凸轮轴上的凸轮凸角来驱动入口阀和排气阀而实现的。不同的发动机速度通常需要不同的阀定时和升程以获得最佳性能。总体上，低发动机速度要求阀在较短的持续时间内打开相对较小的量，而高发动机速度要求阀在较长的持续时间内打开相对较大的量，以获得最佳性能。

顾名思义，四冲程燃烧发动机通常以四个不同的阶段或“冲程”操作以驱动发动机的曲轴。在一个此类（第一）操作阶段（被识别为“进气冲程”）处，当对应的活塞沿着气缸孔的长度自顶到底直线行进时，将燃料和空气的计量混合物引入到每个气缸中。打开发动机进气阀，使得由向下行进的活塞生成的真空压力将空气吸入到燃烧室中。在该循环结束时，经由燃料喷射器将计量的量的细雾化燃料引入到室中。在标记为“压缩冲程”的随后的（第二）阶段中，进气阀和排气阀在活塞自底到顶行进时关闭并压缩燃料空气混合物。在压缩冲程完成时，另一个（第三）阶段或“动力冲程”开始，并且火花塞点燃压缩的燃料和空气，由此导致气体的爆炸性膨胀将活塞推回到下止点（BDC）。在相继的阶段（更通常地称为“排气冲程”）期间，在排气阀打开的情况下，活塞再一次返回到上止点（TDC）；行进的活塞将废空气燃料混合物从燃烧室中排出。为了完成单个工作（奥托）循环的四个冲程，需要曲轴转两圈。

发明内容