用于发动机控制装置的功率控制装置，发动机控制装置和发动机系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于具有燃烧发动机和与燃烧发动机耦联的电的发电机的发动机系统的发动机控制装置的功率控制装置，具有计算器，它设计成，接收用于发动机系统的机械的理论功率和用于发电机的最大允许的转速并且以理论功率和最大允许的转速为基础计算用于电的发电机的理论转速和燃烧发动机的输出扭矩，具有惯性补偿器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速的变化为基础计算通过燃烧发动机的质量惯性矩传递到发电机的轴上的扭矩，并且以传递的扭矩和计算的燃烧发动机的输出扭矩为基础计算用于燃烧发动机的理论扭矩，并且具有效率计算器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速和计算的燃烧发动机的输出扭矩和发动机系统的电池的电池电压和发电机电流和用于燃烧发动机的计算的理论扭矩为基础计算发动机系统的效率并且以计算的效率为基础匹配用于输送到第一计算器的机械的理论功率的值。此外本发明专利技术公开一种发动机控制装置和一种发动机系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于具有燃烧发动机并且具有与燃烧发动机耦联的电的发电机的发动机系统的发动机控制装置的功率控制装置。本专利技术还涉及一种相应的发动机控制装置和一种相应的发动机系统。
技术介绍
在机动车技术中尝试，总是进一步降低现代机动车的燃料消耗。除了改进常见的燃烧发动机以外也总是更频繁地在机动车中使用电动机。在此电动机可以支持例如燃烧发动机。这个原理在所谓的混合动力车中使用。但是替代地电动机也可以替换在机动车中的燃烧发动机。这种机动车也称为电动汽车，在该机动车中电动机是唯一的驱动马达。由于目前可供使用的电的蓄能器的有限的容量，这种电动机动车的行驶距离受到限制。所谓的增程器提供一种提高电动机动车的行驶距离的可能性。在具有增程器的电动机动车中除了纯电的驱动系统以外一独立的燃烧发动机与电机耦联，用于产生用于驱动的电能。根据行驶状态和电池的充电状态电机要产生所期望的电功率。例如在US2013300126A1中示出一种可能的增程器。增程器产生的功率一般通过选择燃烧发动机的扭矩和转速进行调整。为了调整汽油发动机上的扭矩，节流阀和点火角调整装置用作调整环节。可调整的喷射持续时间和喷射角用于调整柴油发动机上的扭矩。但是在燃烧发动机中只在确定的扭矩时调整用于实际转速的最好效率。因为转速由于燃烧发动机扭矩的变化必须被调节，通过这个结构不能效率最佳地调节功率。为了可以执行效率最佳的功率调节，燃烧机扭矩不允许是转速调节器的输出，而是必须可以自由选择。必须通过电机的扭矩实现转速调节。在图12中示出这种结构。图12示出用于具有上级的控制器100的发动机系统的控制或调节系统的结构，该控制器，除了其他方面以外，从机动车电池的充电状态101、也称为SOC中要求燃烧发动机控制器103的电的理论功率。在此由于关于噪声方面的规定马达转速限制在最大值104。在增程器系统中，在这里在燃烧发动机控制器103中示例性地示出，功率调节功能（函数）105调节电的输出功率到给定的理论功率102。功率调节功能105计算由燃烧发动机120要给出的扭矩106和在发电机121上要调整的转速107，它由电机控制器108要求。此外在燃烧发动机控制器103中存在功能109，它主要调整在燃烧发动机120中的扭矩106，通过根据燃烧发动机120的类型调节或控制适合的执行器如节流阀位置、点火角和喷射量和喷射时刻。在电机控制器108中转速调节功能110负责，调整理论转速107。这一点例如可以通过PI调节器实现，它的输入可以是测量的实际转速，并且它的输出可以是电机121上的扭矩。当前的电机电流111和高伏电压112发送到功率调节功能105，它在这里示例性地在燃烧发动机控制器103中示出。电池管理系统113连续地确定SOC101和高伏电池114的充电界限。
技术实现思路
本专利技术公开了一种具有权利要求1的特征的功能控制装置、一种具有权利要求11的特征的马达控制器和一种具有权利要求13的特征的发动机系统。因此规定：一种用于具有燃烧发动机和与燃烧发动机耦联的电的发电机的发动机系统的发动机控制装置的功率控制装置，具有计算器，它设计成，接收用于发动机系统的机械的理论功率和用于燃烧发动机的最大允许的转速，并且以理论功率和最大允许的转速为基础计算用于电的发电机的理论转速和燃烧发动机的输出扭矩；具有惯性补偿器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速的变化为基础计算通过燃烧发动机和发电机的总质量惯性矩传递到发电机的轴上的扭矩，并且以传递的扭矩和计算的燃烧发动机的输出扭矩为基础计算用于燃烧发动机的理论扭矩；并且具有效率计算器，它设计成，以用于电的发电机的理论转速和计算的燃烧发动机的输出扭矩和发动机系统的电池的电池电压和发电机电流和用于燃烧发动机的计算的理论扭矩为基础计算发动机系统的效率，并且以计算的效率为基础匹配用于输送到第一计算器的机械的理论功率的值。此外规定：一种用于具有燃烧发动机和与燃烧发动机耦联的电的发电机的发动机系统的发动机控制装置，具有按照本专利技术的功率控制装置；具有转速控制器，它与功率控制装置耦联并且设计成，由功率控制装置获得燃烧发动机的输出扭矩，并且根据由功率控制装置询问的理论转速和燃烧发动机的输出扭矩控制电的发电机转速。最后规定：一种发动机系统，具有燃烧发动机，具有与燃烧发动机耦联的电的发电机；并且具有按照本专利技术的发动机控制装置，它与燃烧发动机并且与发电机耦联并且设计成，控制燃烧发动机和发电机。本专利技术的优点本专利技术基于的认识在于，通过常见的用于具有增程器的电动机动车的控制和调节系统不能实现效率最佳地调节，并由此产生增加的燃料消耗。本专利技术基于的思想在于，考虑这种认识并且提供一种可能性，其中利用关于发动机系统的功率的闭环调节，由此可以在降低的消耗下执行改进的功率调节。为此本专利技术规定，以整个系统的效率为基础匹配要求的机械的理论功率。此外本专利技术也规定，在调整由燃烧发动机要求的扭矩时利用燃烧发动机的质量惯性矩。最后按照本专利技术的马达控制制造规定，以用于发电机的理论转速为基础和以燃烧发动机的输出扭矩为基础控制发电机。本专利技术通过所述的结构能够以最小的可能的燃料消耗实现发动机系统的控制。在此同时可以产生所期望的电功率。此外所述功率控制装置可以快速跟随所期望的理论功率变化。这例如是重要的，因为在制动时通过回收产生的功率必须立刻通过相应的功率降低补偿，如果同时地在电池系统的最大充电功率上的限制是有效的时候。由从属权利要求以及参照附图的描述给出有利的实施方式和改进方案。在一实施方式中，所述计算器具有第一特征曲线存储器，它具有特征曲线，该特征曲线对于给定的机械的功率具有用于燃烧发动机的最佳的转速，其中所述计算器设计成，以机械的理论功率为基础选择最佳的转速；其中，所述计算器具有限速器，它设计成，以最大允许的转速为基础限制所选择的最佳的转速，其中，所述计算器具有限率器，它设计成，获得受限的转速并且以给定的最大的变化率为基础限制受限的转速的变化率，并且其中，所述计算器具有第一低通滤波器，它设计成，低通滤波变化率受限的转速，并且作为用于电的发电机的理论转速输出。关于用于燃烧发动机的最佳的转速在与第一特征曲线存储器相结合下理解为对于机械的功率的那个转速，在该转速下燃烧发动机具有最小的燃料消耗。限制最大的变化率允许考虑在燃烧发动机和发电机中的离心质量并且低通滤波器防止在燃烧发动机与发电机之间的驱动中的冲击，因为防止突然的转速变化。在一实施方式中，所述计算器具有至少一第二特征曲线存储器和一选择器，该选择器设计成，要选择利用哪个特征曲线存储器用于选择最佳的转速。如果设有其它的特征曲线存储器，可以在其它特征曲线存储器中寄存特征曲线，它们具有例如其它的优化目标。例如其它的特征曲线之一可以如下优化，使燃烧发动机的催化净化器尽可能快速地加热或者提供发动机系统的改进的动态特性。在一实施方式中，所述计算器具有除法器（除法块），它设计成，机械的理论功率除以第一恒定值、尤其除以2*π/60，并且除以用于电的发电机的理论转速，并且输出该除法的结果作为燃烧发动机的输出扭矩。这能够实现简单地将要求的机械的理论功率换算成燃烧发动机的输出扭矩。在一实施方式中，所述惯性补偿器具有用于存储理论转速的值的存储器并且设计成，分别由理论转速的当前的值和存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有燃烧发动机（M）和与燃烧发动机（M）耦联的电的发电机（G）的发动机系统（3）的发动机控制装置（2）的功率控制装置（1），具有计算器（RE），它设计成，接收用于发动机系统（3）的理论功率（P_des）和用于燃烧发动机（M）的最大允许的转速（n_max）并且以理论功率（P_des）和最大允许的转速（n_max）为基础计算用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）；具有惯性补偿器（TK），它设计成，以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）的变化为基础计算通过燃烧发动机（M）和发电机（G）的总质量惯性矩（j_Rex）传递到发电机（G）的轴上的扭矩（tq_J）并且以传递的扭矩（tq_J）和计算的燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）为基础计算用于燃烧发动机（M）的理论扭矩（tq_ICE）；并且具有效率计算器（EB），它设计成，以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和计算的燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）和发动机系统（3）的电池的电池电压（u_bat）和发电机电流（i_act）和用于燃烧发动机（M）的计算的理论扭矩（tq_ICE）为基础计算发动机系统的效率（eff）和以计算的效率（eff）为基础匹配用于输送到第一计算器（RE）的理论功率（P_des）的值并且作为机械的理论功率（P_des_mech）输出。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.17 DE 102014211625.21.一种用于具有燃烧发动机（M）和与燃烧发动机（M）耦联的电的发电机（G）的发动机系统（3）的发动机控制装置（2）的功率控制装置（1），具有计算器（RE），它设计成，接收用于发动机系统（3）的理论功率（P_des）和用于燃烧发动机（M）的最大允许的转速（n_max）并且以理论功率（P_des）和最大允许的转速（n_max）为基础计算用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）；具有惯性补偿器（TK），它设计成，以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）的变化为基础计算通过燃烧发动机（M）和发电机（G）的总质量惯性矩（j_Rex）传递到发电机（G）的轴上的扭矩（tq_J）并且以传递的扭矩（tq_J）和计算的燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）为基础计算用于燃烧发动机（M）的理论扭矩（tq_ICE）；并且具有效率计算器（EB），它设计成，以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）和计算的燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）和发动机系统（3）的电池的电池电压（u_bat）和发电机电流（i_act）和用于燃烧发动机（M）的计算的理论扭矩（tq_ICE）为基础计算发动机系统的效率（eff）和以计算的效率（eff）为基础匹配用于输送到第一计算器（RE）的理论功率（P_des）的值并且作为机械的理论功率（P_des_mech）输出。2.如权利要求1所述的功率控制装置，其中，所述计算器（RE）具有第一特征曲线存储器（KS1），它具有特征曲线，该特征曲线对于给定的机械的功率具有用于燃烧发动机（M）的最佳的转速，其中所述计算器（RE）设计成，以机械的理论功率（P_des_mech）为基础选择最佳的转速（n_opt）；其中，所述计算器（RE）具有限速器（MN），它设计成，以最大允许的转速（n_max）为基础限制所选择的最佳的转速（n_opt）；其中，所述计算器（RE）具有限率器（RB），它设计成，获得受限的转速并且以给定的最大的变化率为基础限制受限的转速的变化率；和其中，所述计算器（RE）具有第一低通滤波器（TP1），它设计成，对变化率受限的转速进行低通滤波，并且作为用于电的发电机（G）的理论转速（n_des）输出。3.如权利要求2所述的功率控制装置，其中，所述计算器（RE）具有至少一第二特征曲线存储器（KS2-1，KS2-2）和一选择器（AW），该选择器设计成，要选择利用哪个特征曲线（KS1，KS2-1，KS2-2）用于选择最佳的转速（n_opt）。4.如上述权利要求2和3中任一项所述的功率控制装置，其中，所述计算器（RE）具有除法器（D1），它设计成，机械的理论功率（P_des_mech）除以第一恒定值（K1）、尤其除以2*π/60，并且除以用于电的发电机（G）的理论转速（n_des），并且输出该除法的结果作为燃烧发动机（M）的输出扭矩（tq_prectl）。5.如上述权利要求中任一项所述的功率控制装置，其中，所述惯性补偿器（TK）具有用于存储理论转速（n_des）的值的存储器（Z1）并且设计成，分别由理论转速（n_des）的当前的值和存储的理论转速（n_des）的较旧的值计算理论转速（n_des）的变化；其中，所述惯性补偿器（TK）具有乘法器（M1），它设计成，将理论转速（n_des）的变化的计算的值与一第二恒定值（K2）、尤其与2*π/60和与燃烧发动机（M）和发电机（G）的质量惯性矩（j_Rex）的值相乘。6.如上述权利要求中任一项所述的功率控制装置，其中，所述效率计算器（EB）具有至少一第三特征曲线存...

【专利技术属性】
技术研发人员：M普拉克斯马雷尔，M梅德韦基，A瓦格纳，M西尔贝鲍尔，B施皮尔曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE