[發明專利]電動機-發電機系統

有效

• 申請號: 201880016298.1
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN110392774B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 劉克銘
• 申請（專利權）人: 蓋茨公司
• 主分類號: F02D41/06
• 分類號: F02D41/06;F02N11/04;F02N15/08;F02B67/06;F02D31/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 高鵬添

一種電動機?發電機系統，包括：內燃機；電動機?發電機，其通過環形帶與內燃機驅動接合；控制器，其檢測內燃機的轉速信號、駕駛員輸入信號、電池狀態信號以及電動機?發電機信號；電動機?發電機可操作以便根據控制器指令以預定的頻率為內燃機提供電動驅動轉矩或負載轉矩；以及所述控制器以大于1Hz的頻率控制電動機?發電機轉矩，使得當內燃機加速時，施加電動驅動轉矩以便加速電動機?發電機的旋轉，并且當內燃機減速時，施加負載轉矩以便減速電動機?發電機的旋轉，以使得控制電動機?發電機的旋轉來減弱系統振動。

技術領域

本發明涉及一種電動機-發電機系統，更具體地，涉及一種控制器，該控制器以大于1Hz的頻率控制電動機-發電機的轉矩，使得當內燃機加速時，施加電動驅動轉矩以便加速電動機-發電機的旋轉，并且當內燃機減速時，施加負載轉矩以便減速電動機-發電機的旋轉，使得控制電動機-發電機的旋轉來減弱系統振動。

背景技術

內燃機燃燒空氣/燃料混合物來驅動活塞，該活塞可旋轉地轉動曲軸以生成驅動轉矩。驅動轉矩從曲軸被傳遞至傳動系統以便推進車輛。可以使用電動機來暫時為輕度混合動力車輛提供動力，這可以容許發動機被周期性地關閉以減少燃料消耗。輕度混合動力車輛的一個示例是具有發動機以及帶驅動式起動發電機(BSG：belt-driven startergenerator)的車輛。發動機的曲軸聯接至曲軸帶輪，并且BSG經由帶而聯接至曲軸帶輪。當發動機在一段時間不活動之后需要重新起動時，BSG可以使用帶來轉動曲軸以便快速且平穩地重新起動發動機。

多肋帶通常被用在機動車輛上以便在發動機與輔助部件之間傳遞動力。在傳統的驅動裝置上，發動機曲軸帶輪經由一個或多個帶來驅動附件。當經由帶來驅動多個附件時，通常使用張緊器。

近年來，實施了電動機-發電機單元(MGU：motor-generator units)來進行BSG發動機起停以便提供轉矩來輔助提升發動機加速度，以及進行回收以生成除了通常由交流發電機執行的正常的發電之外的電力。BSG可以實現顯著的燃料節約以及廢氣的減少。

為了控制兩種不同的模式：電動驅動模式(MGU驅動)以及發電模式(發動機驅動)中的張力，經常將一組張緊器設計用于BSG驅動裝置。所述設計的共同特征是張緊器具有通過一個彈簧連接的兩個臂。這些張緊器可以控制兩種模式(電動驅動模式和發電模式)下的帶張力。由于所述兩個臂的運動經由一個彈簧聯接，因此系統的第一頻率被顯著地降低，該第一頻率通常低于怠速時的發動機點火頻率，并且帶驅動裝置的振動在正常的運行轉速范圍內被顯著地降低。

然而，在發動機鑰匙起動期間，當發動機轉速點火頻率經過降低的系統頻率時，使用這種類型的張緊器的帶驅動裝置表現出高的系統振動，從而產生與NVH問題相關的系統共振。為了減弱使用MGU的帶驅動裝置的系統振動，需要對MGU轉矩進行特殊控制以控制MGU運動。

BSG驅動裝置可以獨立實施以成為輕度混合動力系統，或者與集成的起動發電機系統(ISG)一起運行作為混合動力系統。當駕駛員加速以便加速車輛時，BSG驅動裝置中的MGU生成驅動轉矩，這消耗來自電池的動力以便起動發動機或提升發動機的加速度。所述MGU還充當交流發電機或發電機，施加負載轉矩以生成電力來對電池充電：回收或正常的發電。回收生成通常在制動操作中看到的高轉矩負載以及高電力以及當駕駛員的腳離開踏板時生成適度的負載。

在驅動或發電模式中，由多個因素控制來自MGU的轉矩大小。例如，當駕駛員非常猛烈地加速時的提速操作中的較高的驅動轉矩；或者當駕駛員需要猛烈制動時的回收操作中的較高的負載轉矩。存在一個共同特征：來自MGU的轉矩(驅動或加載)的方向并不會改變直至駕駛員改變發動機的運行要求。

內燃機的旋轉速度在其平均速度附近波動。發動機轉速的波動被稱為角振動(AV)。例如，以750rpm的平均速度運行的4缸發動機在25Hz的點火頻率下可以具有60rpm的AV。對于BSG驅動裝置的正常控制而言，發動機平均速度是主要因素。發動機/車輛加速度/減速度是指平均速度。