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原文传递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

专利名称：	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
摘要：	一种方法包括：确定机器轴转矩需求和机器轴速度；响应于该机器轴转矩需求和机器轴速度来确定机器功率需求；确定内燃机、第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器之间的功率分配描述；将混合动力传动系配置确定为串行和并行中的一个；响应于车辆速度和机器功率需求来确定基线功率分配描述；确定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的充电状态(SOC)偏差；以及响应于SOC偏差和混合动力传动系配置来调整基线功率分配描述。
专利类型：	发明专利
申请人：	卡明斯公司
发明人：	V.A.苏简;M.T.布克斯;P.O.德简-桑森;P.穆拉利哈
专利状态：	有效
申请日期：	2012-01-13T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202311197155.4
公开号：	CN117048579A
代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司
代理人：	张健;刘春元
分类号：	B60W10/02;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/26;B60W30/188;B60W20/40;B60W20/20;B60W20/14;B60K6/387;B60K6/442;B;B60;B60W;B60K;B60W10;B60W30;B60W20;B60K6;B60W10/02;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/26;B60W30/188;B60W20/40;B60W20/20;B60W20/14;B60K6/387;B60K6/442
申请人地址：	美国印第安那州
主权项：	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器之间的第一功率电子设备的吞吐量测定、以及介于电能存储设备和第二电气转矩提供器之间的第二功率电子设备的吞吐量测定。 56.权利要求52的系统，其中所述控制器还被构造成通过递增地改变发动机在第一执行循环中提供的功率以及确定该递增改变的功率是否改进了功率成本值来操作最优成本控制器。 57.权利要求56的系统，其中所述控制器还被构造成将最优成本控制器操作为闭环控制器，该闭环控制器具有响应于功率成本值随时间的斜率而确定的误差值。 58.权利要求57的系统，其中所述最优成本控制器是比率积分控制器。 59.权利要求56的系统，所述控制器还被构造成将随机噪声值应用于由发动机提供的递增改变的功率。 60.权利要求59的系统，其中所述随机噪声值包括响应于混合动力传动系的响应表面的预期局部最小深度属性而选择的幅度。 61.权利要求56的系统，其中所述控制器还被构造成响应于功率成本值的增加的变化率而增加递增改变的幅度。 62.权利要求52的系统，其中所述控制器还被构造成操作基于规则的控制器以通过下述操作对增加的功率需求做出响应：按顺序并且直到功率需求被实现之前，增加第一电气转矩提供器的功率输出、增加第二电气转矩提供器的功率输出以及增加发动机的功率输出。 63.权利要求52的系统，其中所述控制器还被构造成操作基于规则的控制器以通过下述操作对降低的功率需求做出响应：按顺序并且直到功率需求被实现之前，降低第一电气转矩提供器的功率、降低第二电气转矩提供器的功率以及降低发动机的功率。 64.权利要求63的系统，还包括将第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器限制到最小零转矩直到发动机达到最小转矩值为止。 65.权利要求52的系统，还包括离合器，该离合器是利用第一侧上的第一电气转矩提供器和负载以及利用第二侧上的内燃机和第二电气转矩提供器来定位的，其中处于闭合位置的离合器提供处于并行配置的混合动力传动系，并且其中处于打开位置的离合器提供处于串行配置的混合动力传动系。 66.权利要求65的系统，还包括：响应于确定离合器打开并且功率剩余值小于机器功率需求变化值，所述控制器还被构造成命令该离合器闭合。 67.权利要求65的系统，还包括：响应于确定离合器打开并且功率剩余值小于机器功率需求变化值，以及进一步响应于确定不允许离合器闭合，所述控制器还被构造成命令第一电气转矩提供器到最大或最小转矩位置之一。 68.权利要求52的系统，其中所述控制器还被构造成命令第一电气转矩提供器满足机器功率需求变化值。 69.一种方法，包括：确定包括混合动力传动系的一部分的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包括发动机、第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器的混合动力传动系确定功率分配；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该混合动力传动系确定功率分配。 70.权利要求69的方法，还包括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。 71.权利要求69的方法，还包括响应于机器功率需求变化值超过阈值来对基于规则的控制器进行操作。 72.权利要求69的方法，还包括响应于第一电气设备和第二电气设备中的至少一个的转矩测定来确定功率剩余值。 73.权利要求69的方法，还包括响应于附件负载来确定功率剩余值。 74.权利要求69的方法，还包括响应于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的吞吐量测定来确定功率剩余值。 75.权利要求69的方法，还包括响应于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的充电状态(SOC)来确定功率剩余值。 76.权利要求69的方法，还包括响应于介于电能存储设备和第一电气转矩提供器之间的第一功率电子设备的吞吐量测定和介于电能存储设备和第二电气转矩提供器之间的第二功率电子设备的吞吐量测定中的至少一个来确定功率剩余值，所述电能存储设备电耦合到所述第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器。 77.权利要求69的方法，还包括通过递增地改变发动机在第一执行循环中提供的功率以及确定该递增改变的功率是否改进了功率成本值来操作最优成本控制器。 78.权利要求77的方法，还包括将最优成本控制器操作为闭环控制器，该闭环控制器具有响应于功率成本值随时间的斜率而确定的误差值。 79.权利要求77的方法，还包括将随机噪声值应用于由发动机提供的递增改变的功率。 80.权利要求79的方法，还包括响应于混合动力传动系的响应表面的预期局部最小深度属性而选择所述随机噪声值的幅度。 81.权利要求77的方法，还包括响应于功率成本值的增加的变化率而增加递增改变的幅度。 82.权利要求69的方法，还包括操作基于规则的控制器以通过下述操作对增加的功率需求做出响应：按顺序并且直到功率需求被实现之前，增加第一电气转矩提供器的功率输出、增加第二电气转矩提供器的功率输出以及增加发动机的功率输出。 83.权利要求69的方法，还包括操作基于规则的控制器以通过下述操作对降低的功率需求做出响应：按顺序并且直到功率需求被实现之前，降低第一电气转矩提供器的功率、降低第二电气转矩提供器的功率以及降低发动机的功率。 84.权利要求83的方法，还包括将第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器限制到最小零转矩直到发动机达到最小转矩值为止。 85.权利要求69的方法，还包括命令离合器处于闭合位置以将该混合动力传动系定位于并行配置，其中所述离合器是利用第一侧上的第一电气转矩提供器和负载以及利用第二侧上的内燃机和第二电气转矩提供器来定位的。 86.权利要求85的方法，还包括命令离合器处于打开位置以将该混合动力传动系定位于串行配置。 87.权利要求85的方法，还包括：响应于确定离合器打开并且功率剩余值小于机器功率需求变化值来命令该离合器到闭合位置。 88.权利要求85的方法，还包括：响应于确定离合器打开并且功率剩余值小于机器功率需求变化值，以及进一步响应于确定不允许离合器闭合来命令第一电气转矩提供器到最大或最小转矩位置之一。 89.一种方法，包括：确定机器轴转矩需求和机器轴速度；响应于该机器轴转矩需求和机器轴速度来确定机器功率需求；响应于确定机器轴速度为零并且机器轴转矩需求大于零而将机器功率需求调整为非零值；确定内燃机和至少一个电气转矩提供器之间的功率分配描述；以及响应于该功率分配描述来对内燃机和至少一个电气转矩提供器进行操作。 90.权利要求89的方法，还包括确定包括作为发动机功率输出的函数的发动机操作成本的发动机成本函数、包括作为电气转矩提供器功率输出的函数的电气转矩提供器操作成本的电气成本函数，并且其中确定功率分配描述是响应于发动机成本函数和电气成本函数来进行的。 91.权利要求90的方法，其中所述电气成本函数包括对应功率电子设备的效率，所述对应功率电子设备介于电气转矩提供器和电能存储设备之间。 92.权利要求90的方法，其中所述电气成本函数包括发电操作区，并且其中该电气成本函数还包括电能存储和恢复效率。 93.权利要求90的方法，还包括确定包括作为第二电气转矩提供器功率输出的函数的第二电气转矩提供器操作成本的第二电气成本函数，其中确定功率分配描述还响应于发动机成本函数、电气成本函数和第二电气成本函数。 94.权利要求93的方法，其中所述第二电气成本函数包括对应第二功率电子设备的效率，所述对应第二功率电子设备介于第二电气转矩提供器和电能存储设备之间。 95.权利要求93的方法，其中所述第二电气成本函数包括发电操作区，并且其中该第二电气成本函数还包括与第二电气转矩提供器和第二功率电子设备相对应的第二电能存储和恢复效率。 96.权利要求93的方法，还包括：在第一操作模式中，使离合器在内燃机和第一电气转矩提供器之间脱离，并且利用第一电气转矩提供器来提供所有机器功率需求；在第二操作模式中，使离合器在内燃机和第一电气转矩提供器之间啮合，并且利用内燃机来提供所有机器功率需求；在第三操作模式中，使离合器在内燃机和第一电气转矩提供器之间啮合，并且在内燃机和第一电气转矩提供器之间分配机器功率需求；在第四操作模式中，使离合器在内燃机和第一电气转矩提供器之间啮合，并且在内燃机和第二电气转矩提供器之间分配功率；在第五操作模式中，使离合器在内燃机和第一电气转矩提供器之间啮合，并且在第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器之间分配功率；以及在第六操作模式中，使离合器在内燃机和第一电气转矩提供器之间啮合，并且在内燃机、第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器之间分配功率。 97.权利要求90的方法，还包括确定成本部署参数，并且其中确定每一个成本函数包括响应于该成本部署参数和多个对应的成本函数来确定每一个成本函数。 98.权利要求97的方法，其中成本部署参数包括占空比类别和驾驶路线参数中的一个。 99.权利要求97的方法，其中响应于该成本部署参数和多个对应的成本函数来确定每一个成本函数包括以下各项中的一个：选择对应的成本函数中的一个；以及在来自对应成本函数的两个邻近成本函数之间进行内插。 100.权利要求89的方法，还包括响应于电气存储设备充电状态来调整功率分配描述。 101.权利要求90的方法，还包括确定包括作为电气转矩提供器功率输出和电能存储设备充电状态的函数的电气转矩提供器操作成本的电气成本函数。 102.权利要求93的方法，还包括：确定包括作为电气转矩提供器功率输出和电能存储设备充电状态的函数的电气转矩提供器操作成本的电气成本函数；以及确定包括作为第二电气转矩提供器功率输出和电能存储设备充电状态的函数的第二电气转矩提供器操作成本的第二电气成本函数。 103.权利要求89的方法，还包括：确定车辆速度；以及响应于机器功率需求和车辆速度来确定功率分配描述。 104.权利要求103的方法，还包括确定作为车辆速度和机器功率需求的二维函数的多个标称功率分配描述，其中确定功率分配描述还包括利用所述多个标称功率分配描述的查找操作。 105.权利要求104的方法，还包括确定内燃机、第一电气转矩提供器和第二电气转矩提供器之间的功率分配描述。 106.权利要求105的方法，还包括：响应于确定第二电气转矩提供器提供整个机器转矩需求，使位于内燃机和第二电气转矩提供器之间的离合器脱离。 107.权利要求90的方法，其中所述发动机成本函数还包括排放成本。 108.权利要求107的方法，其中所述发动机成本函数还包括第二排放成本。 109.权利要求107的方法，其中所述发动机成本函数还包括次级效应成本，其中次级效应选自包括以下各项的效应：后处理部件的递增寿命损耗和后处理部件的递增再发电成本。 110.权利要求107的方法，其中所述排放成本包括不连续性。 111.权利要求89的方法，其中所述机器功率需求为负。 112.权利要求111的方法，其中所述功率分配描述包括发动机制动目标功率值。
所属类别：	发明专利