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原文传递扭矩或功率监控器

专利名称：	扭矩或功率监控器
摘要：	一种能量存储和回收系统(ESRS)(69)，包括传动装置(9、11)和诸如飞轮(1)的能量存储装置。当在能量存储装置(1)和能量源/汇(7)之间传输能量时，传动装置(9、11)的传动比通常会不断变化。为了管理由能量传输装置(1)施加的扭矩或传输的功率，控制器(100)响应于供给的扭矩或功率与需求的扭矩或功率之间的差异。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	英国;GB
申请人：	邦志飞轮有限公司
发明人：	欧内斯托·西丹;伊恩·墨菲;安德鲁·迪金
专利状态：	有效
申请日期：	2017-09-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201780056187.9
公开号：	CN109689410A
代理机构：	北京汇思诚业知识产权代理有限公司
代理人：	王刚;龚敏
分类号：	B60K6/10(2006.01);B;B60;B60K;B60K6
申请人地址：	英国北安普顿
主权项：	1.一种用于管理能量存储和回收系统的控制器，所述能量存储和回收系统包括能量存储装置和传动装置，能够向能量源/汇施加扭矩或向能量源/汇传输功率或从能量源/汇传输功率，其中，所述控制器布置成：接收代表所述能量存储和回收系统需求的扭矩或功率的第一输入，或接收第一信号，所述控制器基于所述第一信号计算所述第一输入；接收代表所述能量存储和回收系统供给的扭矩或功率的第二输入，或接收第二信号，所述控制器基于所述第二信号计算所述第二输入；并且响应于所述需求的扭矩或功率与所述供给的扭矩或功率之间的差异，管理由所述能量存储和回收系统施加到所述能量源/汇的扭矩或管理所述能量存储和回收系统与所述能量源/汇之间传输的功率。 2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述第二信号代表与所述能量存储装置相关联的充电状态或能级，或者可选地代表与所述能量存储装置相关联的充电变化率或能级变化率。 3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述能量存储装置是飞轮，并且所述第二信号代表飞轮运动或速度。 4.根据权利要求2或3所述的控制器，其中，所述控制器适于使所述第二信号通过低通滤波器以产生经滤波的第二信号。 5.根据权利要求2、3或4所述的控制器，其中，所述控制器适于执行所述第一输入或信号的数值积分或从所述第一信号导出的信号的数值积分，以产生代表估计的飞轮旋转或速度的信号。 6.根据权利要求5所述的控制器，其中，所述控制器适于使代表估计的飞轮旋转或速度的所述信号通过高通滤波器以产生第三信号。 7.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述控制器适于将所述第三信号与所述经滤波的第二信号组合或相加以产生第四信号。 8.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述控制器适于通过将所述第四信号与所述第二输入或信号或与从所述第二信号导出的信号进行比较来估计所述差异。 9.根据权利要求5至8中任一项所述的控制器，其中，当所述控制器产生代表估计的飞轮旋转或速度的所述信号时，所述控制器适于考虑并且优选地减去：由于所述能量存储装置的恒功率释放特性导致的扭矩或功率损耗；和/或所述传动装置的扭矩或功率损耗；和/或来自位于所述能量源/汇和所述能量存储装置之间的至少一个部件的惯性加速扭矩或功率。 10.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述控制器适于根据所述第二信号、可选地通过将所述能量存储装置的充电状态或能级进行数值微分来确定代表与所述能量存储装置相关联的充电状态或能级的变化率的信号。 11.根据权利要求10所述的控制器，其中，所述能量存储装置是飞轮，并且代表与所述能量存储装置相关联的充电状态或能级的变化率的所述信号代表飞轮加速度。 12.根据权利要求10或11所述的控制器，其中，所述控制器适于使代表所述充电状态或能级的变化率的所述信号或所述第二信号通过低通滤波器或滚动平均滤波器，以产生经滤波的充电状态变化率信号。 13.根据权利要求10、11或12所述的控制器，其中，所述控制器适于通过考虑并且优选地减去以下因素来估计所述差异：由所述能量存储装置的恒功率释放特性导致的扭矩或功率损耗；和/或所述传动装置的扭矩或功率损耗；和/或来自位于所述能量源/汇和所述能量存储装置之间的至少一个部件的惯性加速扭矩或功率。 14.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述传动装置包括扭矩传输装置，并且其中，所述控制器适于通过向致动器发出所述第一输入作为命令以引起所述扭矩传输装置向所述能量源/汇施加扭矩或传输功率来管理施加的扭矩或传输的功率。 15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述扭矩传输装置包括适于滑动的离合器。 16.根据权利要求14或15所述的控制器，其中，所述扭矩传输装置包括无级变速器。 17.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器适于实施前馈控制策略以减少或消除所述差异。 18.根据权利要求17所述的控制器，其中，所述前馈控制策略使得所述控制器适于通过更新至少一个控制器参数来为未来扭矩施加或功率传输事件减少或消除所述差异。 19.根据权利要求18所述的控制器，其中，所述控制器适于仅在如下情况下更新所述至少一个控制器参数：当满足所述能量存储和回收系统内的预定条件时；可选地，当需求的扭矩的变化率低于阈值时；可选地，当所述需求的扭矩的变化率低于所述阈值持续第一、最小预定时间段时；和/或，当所述需求的扭矩超过所述阈值时；可选地，当所述需求的扭矩超过所述阈值持续第二、最小预定时间段时。 20.根据从属于权利要求14的权利要求18或19所述的控制器，其中，所述至少一个控制器参数直接或间接地将所述第一输入或信号与由所述扭矩传输装置传递的稳态扭矩相关联。 21.根据从属于权利要求14的权利要求18、19或20所述的控制器，其中，所述至少一个控制器参数直接或间接地将所述第一输入或信号与发出给所述致动器的所述命令相关联。 22.根据从属于权利要求14的权利要求18至21中任一项所述的控制器，其中，所述至少一个控制器参数包括校准参数，所述校准参数将所述第一输入信号直接或间接地与以下中的一个或多个相关联：(i)液压阀压力请求，(ii)液压阀电流请求，(iii)液压阀脉冲宽度调制(PWM)信号请求。 23.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器适于实施反馈控制策略以减少或消除所述差异。 24.根据权利要求23所述的控制器，其中，所述控制器适于确定或接收反馈信号，其中，所述反馈信号包括所述第二输入或信号、或从所述第二输入信号导出的信号。 25.根据权利要求24所述的控制器，其中，所述控制器适于根据所述第一输入或信号以及所述反馈信号确定闭环误差。 26.根据权利要求25所述的控制器，其中，所述控制器适于通过作用于所述闭环误差来例如实施比例控制算法、比例积分控制算法或比例积分微分控制算法以提供校正作用信号。 27.根据从属于权利要求14的权利要求26所述的控制器，其中，所述控制器适于直接或间接地向所述致动器发出所述校正作用力信号。 28.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器布置成通过输出用于激活安全系统的至少一个信号来管理施加的所述扭矩或传输的所述功率，其中所述安全系统用于减少或禁用所述能量存储装置和所述能量源/汇之间的扭矩或功率的传递。 29.根据权利要求28所述的控制器，其中，激活用于减少或禁用所述能量存储装置和所述能量源/汇之间的扭矩或功率的传递的安全系统包括中断一个或多个扭矩传递路径；其中，中断一个或多个扭矩传递路径可选地包括断开一个或多个离合器，和/或激活制动器，和/或通过无级变速器禁用功率或扭矩传递。 30.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器布置成：如果满足与所述差异相关联的一个或多个误差条件，则管理施加的所述扭矩或传输的所述功率；其中，所述一个或多个误差条件优选地包括超过阈值的所述差异。 31.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器适于计算指示一个时间段内的差异的频率和/或幅度的累积误差。 32.根据权利要求31所述的控制器，其中，所述控制器适于根据所述差异的总和计算所述累积误差。 33.根据权利要求31或32所述的控制器，其中，所述控制器适于随时间减小所述累积误差信号。 34.根据权利要求31至33中任一项所述的控制器，其中，所述控制器适于以连续的时间步长从所述累积误差信号中减去预定值。 35.根据权利要求31至34中任一项所述的控制器，其中，所述控制器适于将所述累积误差馈送通过高通滤波器，使得所述累积误差随时间衰减。 36.根据从属于权利要求30的权利要求31至35中任一项所述的控制器，其中，当所述累积误差信号超过阈值时，满足所述一个或多个误差条件。 37.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器布置成：如果满足与所述第一输入或信号相关联的一个或多个第一条件，则管理施加的所述扭矩或传输的所述功率；其中，所述一个或多个第一条件可选地包括超过阈值的所述第一输入或信号；其中，所述阈值优选为固定阈值，或者其优选地取决于一个或多个其它参数；其中，所述控制器优选地布置成接收代表所述一个或多个其它参数的一个或多个其它输入；和/或其中，所述控制器适于计算或存储所述一个或多个其它参数。 38.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器布置成：如果满足与所述第二输入或信号相关联的一个或多个第二条件，则管理施加的所述扭矩或传输的所述功率；其中，所述一个或多个第二条件可选地包括超过阈值的所述第二输入或信号；其中，所述阈值优选为固定阈值，或者其优选地取决于一个或多个其它参数；其中，所述控制器优选地布置成接收代表所述一个或多个其它参数的一个或多个其它输入；和/或其中，所述控制器适于计算或存储所述一个或多个其它参数。 39.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器布置成通过输出至少一个信号来管理施加的所述扭矩或传输的所述功率。 40.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中，所述控制器是可编程的，并且布置成通过改变一个或多个编程变量和/或编程指令来管理施加的所述扭矩或传输的所述功率。 41.一种设备，其包括根据前述权利要求中任一项所述的控制器。 42.根据权利要求41所述的设备，还包括能量存储和回收系统，所述能量存储和回收系统包括能量存储装置和传动装置，用于向所述能量源/汇施加扭矩或用于在所述能量存储装置和所述能量源/汇之间传输功率。 43.根据权利要求41或42所述的设备，还包括能够操作地联接到所述控制器的一个或多个传感器，用于向所述控制器提供所述第二信号。 44.根据权利要求43所述的设备，其中，所述一个或多个传感器包括扭矩计。 45.根据权利要求42、43或44所述的设备，其中，所述能量存储装置是飞轮。 46.根据从属于权利要求43的权利要求45所述的设备，其中，所述一个或多个传感器包括至少一个旋转传感器，其中，所述至少一个旋转传感器可选地包括旋转脉冲计数传感器和/或位置传感器和/或速度传感器和/或旋转加速度传感器。 47.根据权利要求46所述的设备，其中，所述至少一个旋转传感器布置成测量飞轮旋转，优选地以测量飞轮旋转速度的形式，并且其中，所述第二信号代表由所述至少一个旋转传感器输出的测量的飞轮旋转，并且优选地为代表所述飞轮旋转速度的信号。 48.根据权利要求45、46或47所述的设备，其中，所述控制器适于将所述第一输入或信号转换成代表需求的飞轮旋转、并且优选地代表需求的飞轮旋转速度的信号，并且适于将代表需求的飞轮旋转的所述信号与代表所述测量的飞轮旋转、并且优选地代表所述所述测量的飞轮旋转速度的所述信号进行比较；其中，所述控制器优选地适于使用低通滤波器对代表测量的飞轮旋转的所述信号进行滤波；其中，所述控制器优选地编程为使用高通滤波器对代表所述需求的飞轮旋转的所述信号进行滤波；其中，所述控制器优选地编程为组合或计算所述信号的总和，且所述控制器适于将其与所述第二输入或代表所述第二输入的信号进行比较以估计所述差异。 49.根据权利要求48所述的设备，其中，所述需求的扭矩或功率针对所述传动装置的能量源/汇侧，并且所述控制器适于：(i)将所述需求的扭矩或功率转换成代表所述需求的飞轮旋转的所述信号，或(ii)将所述飞轮旋转转换为所述传动装置的能量源/汇侧的供给的扭矩或功率。 50.根据权利要求49所述的设备，其中，在转换所述信号时，所述控制器适于考虑所述传动装置的效率特性。 51.根据权利要求49或50所述的设备，其中，在转换所述信号时，所述控制器适于考虑位于所述能量源/汇和所述能量存储装置之间的至少一个元件的惯性加速度。 52.根据权利要求41至51中任一项所述的设备，还包括无级变速器部件；其中，所述无级变速器部件可选地是变速器；其中，所述变速器可选地是环形变速器。 53.根据权利要求41至52中任一项所述的设备，其中，所述传动装置还包括至少一个离合器，所述至少一个离合器适于滑动以在所述能量存储装置和所述能量源/汇之间施加扭矩或传输功率。 54.根据权利要求41至53中任一项所述的设备，其中，所述能量源/汇可选地包括：车辆传动系统；一个或多个车轮；和/或一个或多个能够扭矩操作的车辆附件。 55.根据权利要求41至54中任一项所述的设备，其中，所述设备包括布置为用于实施所述控制器的一个或多个车辆电子控制单元。 56.根据权利要求41至55中任一项所述的设备，还包括安全系统，所述安全系统用于禁用向所述能量源/汇施加扭矩或者禁用在所述能量存储装置和所述能量源/汇之间的功率扭矩传输，其中，所述控制器布置成输出用于激活所述安全系统的至少一个信号。 57.根据权利要求56所述的设备，其中，所述安全系统包括至少一个扭矩路径断开离合器和/或安全制动器。 58.一种车辆，包括根据权利要求1至40中任一项所述的控制器；或根据权利要求41至57中任一项所述的设备。 59.一种管理能量存储和回收系统的方法，所述能量存储和回收系统能够与能量源/汇接交换扭矩或传输功率，所述方法包括：接收代表所述能量存储和回收系统需求的扭矩或功率的第一输入，或接收第一信号，其中基于所述第一信号能够导出所述第一输入；接收代表由所述能量存储和回收系统供给的扭矩或功率的第二输入，或接收第二信号，其中基于所述第二信号能够导出所述第二输入；并且响应于所述需求的扭矩或功率与所述供给的扭矩或功率之间的差异，管理由所述能量存储和回收系统施加到所述能量源/汇的扭矩或管理所述能量存储和回收系统与所述能量源/汇之间传输的功率。 60.根据权利要求59所述的方法，其中，管理施加的所述扭矩或传输的所述功率包括将由所述能量存储和回收系统供给的扭矩或功率校准到需求的扭矩或功率以减小或消除所述差异；其中，将由所述能量存储和回收系统供给的扭矩或功率校准到需求的扭矩或功率优选地包括更新校准表和/或校准软件，其中所述校准表和/或校准软件将离散或连续范围的扭矩或功率供给与相应的扭矩或功率需求相关联；其中，所述校准表和/或软件优选地包括一个或多个校准系数和/或校准函数。 61.根据权利要求59所述的方法，其中，管理施加的所述扭矩或传输的所述功率包括输出用于激活安全系统的至少一个信号，其中所述安全系统用于减少或禁用从所述能量存储装置向所述能量源/汇的扭矩施加或功率传输。 62.根据权利要求61所述的方法，其中，激活用于减小或禁用扭矩施加或功率传输的安全系统包括中断一个或多个扭矩传递路径，其中，中断一个或多个扭矩传递路径可选地包括断开一个或多个离合器、或者激活制动器。 63.一种用于在计算机上执行的计算机程序，其中，在所述计算机上执行代码使得所述计算机实施根据权利要求59至62中任一项所述的方法。
所属类别：	发明专利