CN105745130A - 与机动车辆的热力发动机结合的交流发电机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种与机动车辆的热力发动机结合的交流发电机的控制方法，其包括所述交流发电机的压载阶段，所述压载阶段用于在车辆减速的期间为车辆的电池充电。所述方法一方面包括在当车辆的变速箱的齿轮减速变小时向发动机中注入燃料被中断的情况下，确定所述发动机转速增大(TRC,TFS)的步骤，并且另一方面还包括所述交流发电机的压载启动(C4)的步骤，在所述齿轮减速改变时出现的发动机怠速(TRI)期间之后，甚至在识别齿轮减速的改变结束的数据可用之前，一旦所述发动机转速增大的变化量足够大时，起动所述压载。

Description

与机动车辆的热力发动机结合的交流发电机的控制方法
技术领域
本发明涉及与机动车辆的热力发动机结合的交流发电机的控制方法。
更具体地，本发明涉及与机动车辆的热力发动机结合的交流发电机的控制方法，其包括交流发电机的压载阶段，该压载阶段用于在车辆减速的期间对车辆的电池充电。
背景技术
从文件FR2801253已知这类型的方法，其中压载的问题是为了使交流发电机暂时产生高于由车辆的电气设备同时消耗的功率的功率，以及由于交流发电机额外做功而附加的减速问题。该文件提出通过将比(rapport)朝着发动机制动较小时更高的比改变来管理车辆的变速箱。提出的解决方法仅对具有自动控制类型的变速箱的车辆是有效的。比的改变不能够按照驾驶员的意愿，这不利于其舒适性。
可以在具有非自动变速箱的车辆的情况下使用的控制的解决方法是令人感兴趣的，因为这类车辆是经济的并且占有市场的很大部分。在这类车辆上，如果没有一个指示可以通过对比发动机转速和车辆的速度来计算的啮合比的特定传感器，则控制的限制相对于压载升高。另外，在这类车辆上，应该避免对比的改变的错误检测的问题。此外，计算操作可能需要时间并且推迟压载的开始，并因此损耗在车辆减速时回收的无偿的能量。
发明内容
本发明特别地旨在改进现有的解决方法。
因此，本发明涉及一种与机动车辆的热力发动机结合的交流发电机的控制方法，其包括所述交流发电机的压载阶段，所述压载阶段用于在车辆减速的期间对车辆的电池充电。所述方法一方面包括在当车辆的变速箱的齿轮减速变小时向发动机中注入燃料被中断的情况下，确定所述发动机转速增大的步骤，并且另一方面还包括交流发电机的压载启动的步骤，在出现所述齿轮减速的改变的发动机怠速周期后，甚至在识别齿轮减速的改变结束的数据可用之前，一旦所述发动机转速增大的变化量足够大时，启动所述压载。
在根据本发明的方法的各种实施方式中，还可以借助于以下设置中的任一种或其组合：
-足够大的发动机转速增大的变化量是通过计算发动机转速的导数并通过确定该导数的足够大的增加来确定的；
-所述发动机转速的所述导数的足够大的增加包括通过所述导数确定阈值的超出(dépassement)；
-所述变速箱中的齿轮减速变小是所述变速箱从高比例向低比例的离散比的改变，在此期间所述发动机与所述变速箱切断并且在此期间所述发动机具有其转速，所述转速在所述切断期间显著下降至其怠速转速，当所述发动机达到其怠速转速时，可以启动向所述发动机的燃料注入。
另外，本发明还涉及一种机动车辆，其包括热力发动机、与热力发动机结合的交流发电机、与交流发动机连接的电池、变速箱和至少一个管理发动机和交流发电机的计算机，其中所述计算机以如下方式与用于实施根据本发明的方法相符：在所述齿轮减速改变时出现的发动机怠速周期后，甚至在相对于所述变速箱中的所述齿轮减速变小的识别所述齿轮减速改变结束的数据可用之前，一旦发动机转速增大的变化量足够大时，起动所述压载。
在该车辆的实施方式中，变速箱确定多个离散的齿轮减速比并且发动机在比例改变期间与变速箱切断，车辆不具有啮合比的传感器。另外，在该车辆中，所述变速箱和所述发动机可以通过离合器切断或接合，所述车辆不具有所述离合器切断或接合的状态的传感器。
附图说明
后文对作为非限定性的示例并参照附图给出的实施方式中的一个实施方式的描述使得本发明的其它目的、特点和优点得以显现，在附图中：
图1是示出了发动机转速随时间变化的两条曲线的图。
图2是示出了发动机转速的导数随时间变化的曲线图。
图3是示出了注入中断随时间变化的曲线图。
图4是示出了交流发电器的压载随时间变化的曲线图。
图5是交流发电机的压载方法的几个步骤的图。
具体实施方式
在不同的图中，相同的标记表示相同或相似的元件。
在车辆中，热力发动机通常是通过化石燃料类型的燃料来供给的。该热力发动机与各种配件例如用于供给消耗电能的各种车辆设备且还用于为车辆的电池充电的交流发电机结合。当交流发电机工作以提供电能时，其消耗来自热力发动机的机械能并且该机械能可以来自化石燃料的大量注入以补偿由热力发动机提供的交流发电机运行所必需的额外的负荷。
问题之一是尽可能地使燃料的消耗最小化并因此最好地管理交流发电机的压载期，在该期间，交流发电机通过提取机械能而产生电能。该压载对应于通过交流发电机产生的12伏特电池的过压。
当车辆处于发动机制动类型的运行期间，交流发电机可以接收机械能，并且在这种情况下，考虑到回收的能量不来自于燃料的消耗，因此其是免费的。事实上，机械能归因于在这种情况下车辆的移动，其通过在驱动轮和发动机之间的传动部件来驱动发动机，而无需注入燃料。事实上，在发动机制动阶段，向发动机中注入燃料可以被中断或者被减少至可忽略不计的最小程度。因此，有利的是，能够限制通过交流发电机的能量的提取并且使交流发电机在车辆不注入燃料的运行阶段内最大化做功。因此，涉及在发动机以注入的燃料运行的阶段中限制交流发电机的提取，以便使所用的燃料尽可能地用于使发动机转动，要么用于推进车辆要么用于维持怠速。
有利地，通过在使用车辆的某些情况下预测交流发电机的压载阶段的起始，特别当例如车辆处于下坡或减速的行驶时，本发明允许使该阶段的时长增加。各个附图允许看出车辆运行时随时间的各种参数并且允许更好地理解适合于启动交流发动机的压载的时刻的优点。
在如附图所示的时刻T0，车辆被认为是在发动机制动行驶的条件下，使速度比被采用(engagé)并且车辆在中断注入的期间内逐渐减慢。图1的曲线C1示出了原始的发动机转速而曲线C1F示出了过滤的发动机转速。这种过滤器是足够经典的，用于通过车辆的计算机(例如用于注入的计算机或者使用发动机转速的参数以管理车辆运行的各种参数的所有其它计算机)来使用发动机转速的数据。该过滤器允许在非常短的时间段内过滤掉某些非常大的变量。图2的曲线C2对应于过滤的发动机转速的曲线C1F的导数。用于管理发动机和交流发电机的计算机使用通过前述过滤器矫正的发动机转速以及矫正的发动机转速的导数的数据，用于确定注入的中断和压载的需求。
在发动机制动行驶的阶段中，发动机转速的曲线C1和C1F以几乎恒定的方式具有微小的下降斜率。当然，在发动起制动行驶的阶段中，通过加速踏板进行控制的控制类型的加速控制被去激活，换言之，驾驶员放松施加在加速踏板上的所有压力。
如图2所示，在该发动机制动阶段中，涉及发动机转速的导数的曲线C2几乎是水平的，因为发动机转速变化的斜率几乎是恒定的。注入联轴器的曲线C3的值为1并且压载需求的曲线C4的值也为1。事实上，在具有啮合比的发动机制动阶段中，当车度随着注入的中断缓慢地下降变化时，通过压载状态下的交流发电机来对电池充电可能是高效的。
凭借车辆在其变速箱的齿轮减速的初始比中行驶速度的降低，发动机转速由较低而终止并且其需要通过换低档来改变比。因此，在时刻TD标志着打开离合器以改变变速箱中的齿轮减速的比。由于发动机的内部摩擦，空转的发动机因此具有自然下降的转速，直到该转速接近于怠速转速。当发动机转速达到接近于怠速转速时，注入的中断从其值1转变到值0，因而燃料被重新注入以便发动机能够维持其怠速转速而不熄火。从图1的曲线和图2的曲线上在用于怠速的重新注入的时刻TRI之后的变化可以看出该燃料注入的效果。
在分离离合器的时刻TD，压载被终止。因而对应的曲线C4的值为0。当离合器被打开时，换言之分离离合器时，控制变速箱以从初始齿轮减速转变为比第三齿轮减速比更小的比，例如变速箱的第二齿轮减速比)。该比例因此是更快的比例。
改变比例的控制要么可以是由驾驶员通过变速杆来手动控制的要么可以是当变速箱具有这样的通过自动装置的自动化设备时来自动控制的。对于离合器的控制也是相同的。这类控制都是已知类型的控制。
当在变速箱的较低的齿轮减速比的采用之后离合器被接合时，发动机转速从其怠速转速开始自然增大，并且发动机转速的导数变化也增加。该增加持续直到导数达到图2的水平曲线CS所示的阈值。在图的图示上的纵坐标上将发动机转速的导数超过该阈值的时刻通过名称TFS来指出。当完全接合离合器时，发动机和驱动轮一起重新制动发动机。发动机转速由于制动发动机而因此出现显著规律的下降。
在从与离合器接合的开始对应的怠速结束的时刻TRC起，注入的中断被重新激活使其值为1。发动机转速的导数超过阈值的时刻TFS被选择以重新激活交流发电机的压载的需求，以便回收在发动机制动的车辆行驶中的能量以对电池充电并且为车辆的所有用电气配件供能。
在被认为是具有手动变速箱的车辆并且离合器是通过离合器踏板来控制的情况下，出于例如经济或简易性的原因，该车辆不具有啮合比的传感器或者离合器踏板位置的传感器，因而比例的改变的结束应该通过计算机根据前述发动机转速和导数的数据来计算，而非通过使用适当的传感器的数据来计算。更普遍地，齿轮减速的改变是通过改变变速箱确定的比例实现的，发动机和变速箱可以通过离合器或其等价物被分离或被接合，该车辆不具有离合器接合或分离状态的传感器。啮合比的实际时刻TRE在定义识别啮合比的时刻TRRE之前。啮合比的时刻TRRE是用于发动机运行的车辆计算机为了确定完全啮合的较低的齿轮减速比以特定的方式使其计算生效的时刻。
然而，已经解释的是比例的改变的实际结束是在啮合比的时刻TRE。为了尽可能地延长交流发动机的压载的持续时间，用于产生电能的交流发电机的压载的需求被提前到超过阈值的时刻TFS，而不是达到识别啮合比的时刻TRRE。用于产生电能的交流发电机的压载的需求也因此甚至提前到啮合比的时刻TRE之前。
自在离合器关闭时发动机转速增大时，压载因此被提前。这允许通过避免用于交流发电机工作而注入燃料来延长出现交流发电机的压载的时间。该提前允许尽可能早地利用当车辆在发动机制动状态下行驶时由轮胎带来的能量。考虑到通过考虑当比例改变时发动机转速的变化而使用的参数，即使没有等到通过涉及车辆的计算机的比例改变的有效结束的时刻TRRE，也限制了对比例改变结束的错误检测的错误。
当变速箱的齿轮减速的第二比例在时刻TRE之后被啮合，图1的发动机转速的曲线允许理解车辆随着其速度的规律下降通常继续发动机制动的行驶。发动机转速的导数重新开始稳定在较低的水平，该导数在所示的示例中不是完全恒定，而是承受一些小变化的振荡。当检测到识别的啮合比是有效的时，在时刻TRRE之后，交流发电机的压载重新遵循如前面所描述的不是特别针对比例的改变的规则。
以通常的方式，如图5的示意图所示，控制交流发电机的压载的方法，在当车辆运行的多个阶段接连而来时变速箱的比例向下改变。在车辆发动机制动行驶的情况下，当存在中断向发动机中注入燃料时发动机转速预先减小的阶段P10时，该方法介入。在该预先的阶段期间，压载介入。当(例如像前面所描述的情况下通过分离离合器并且手动地控制变速箱的)变速箱中齿轮减速比改变的阶段P12介入时，压载随着离合器的分离而被终断。该压载的中断是图5的阶段P14。而接下来的步骤用于尽可能早地使压载重新开始。在图5的阶段P16，在以时间区间为特征的比例的改变介入而离合器分离的怠速期间之后，从发动机转速增大变化足够时使压载重新开始。该压载的开始甚至在以特定的齿轮减速改变结束的识别数据的方式可用之前就提前进行，即在前面描述的示例中识别啮合比的时刻TRRE。
在比例改变结束时的压载的使用遵循由于关于图1给出的说明的步骤。因此一方面存在当车辆的变速箱中的齿轮减速变小时中断向发动机内注入燃料的情况下确定发动机转速增大的步骤，并且另一方面存在压载启动的步骤，在出现齿轮减速的改变的发动机怠速期间之后，甚至在识别齿轮减速的改变结束的数据可用之前，一旦发动机转速增大的变化是足够大时，起动该压载。有利地，发动机转速的足够的增大变化是通过计算转速的导数以及通过确定该导数超过阈值来确定的。
有利地，在车辆在其发动机随着注入燃料被激活而处于怠速时，停止压载的中断阶段被尽可能地缩短。该压载中断的缩短是有利的，特别是在具有很多比例改变的行驶的情况下。因此无偿地从交流发电机的压载的额外时刻得益，而不专门消耗用于使交流发电机加压的燃料。
本发明允许在换低档的结束限制所有对离合器的接合的错误检测，以便重建压载的需求，其可以在随着注入燃料的发动机怠速运转的时间间隔之后尽可能早地起动。在怠速运行期间，优点是交流发电机的压载短暂地被去激活，而没有使当压载维持怠速时必需的注入过载。
有利地，如前面描述的方法允许尽可能早地使速度比的改变结束而无需特定的传感器。
所提出的解决方法允许通过使压载的开始提前来延长其持续时间。因此，所提出的解决方法允许获得识别比例的全部时间，例如750ms。所提出的解决方法还允许当离合器接合时获得发动机转速同步的部分时间，例如可能为300ms中的150ms。压载的时间收益因此例如为每个减速的换低挡中的900ms。在包括例如40个换低挡的循环中，在机械变速箱的应用中，由该创新带来的消耗的收益上升至0.2gCO2/km。收益可能是不同的，例如考虑到识别比例的450ms和提前使离合器接合的300ms之和为750ms。
压载的重新激活是当超过阈值时来实现的，但是也可以认为仅有发动机转速的导数上升的确实正向的变化量。
在考虑的示例中，已经选择了通过手动变速箱类型的变速箱的离散的齿轮减速比的改变。这种变速箱包括例如5至6个的离散的齿轮减速比。然而，因为已经解释过该方法也可以应用于自动变速箱，所以离合器以及比例的改变可以通过自动装置来控制。该原理还可以用于例如自动类型的其它类型的变速箱，当比例改变时，随着在比例改变的期间内发动机处于怠速运行，该其它类型的变速箱具有发动机从传动的出口分离到与车轮相连接的传动轴的时刻。

Claims (7)

1.一种与机动车辆的热力发动机结合的交流发电机的控制方法，其包括所述交流发电机的压载阶段，所述压载期用于在车辆减速的期间为车辆的电池充电，其特征在于，所述方法一方面包括在当车辆的变速箱的齿轮减速变小时向发动机中注入燃料被中断的情况下，确定所述发动机转速(C1,C1F)增大(TRC,TFS)的步骤，并且另一方面还包括所述交流发电机的压载启动(C4)的步骤，在所述齿轮减速改变时出现的发动机怠速(TRI)期间后，甚至在识别齿轮减速的改变结束的数据可用之前，一旦发动机转速增大的变化量足够大时，起动所述压载。
2.根据前项权利要求所述的方法，其特征在于，足够大的发动机转速(C1,C1F)的增大(TRC,TFS)变化量是通过计算发动机转速的导数(C2)以及通过确定所述导数的足够大的增加来确定的。
3.根据前项权利要求所述的方法，其特征在于，发动机转速的导数(C2)的足够大的增加包括通过所述导数来确定阈值(CS)的溢出。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述变速箱中的齿轮减速变小是所述变速箱从高比例向低比例的离散比的改变，在此期间所述发动机与所述变速箱切断并且在此期间所述发动机具有其转速，所述转速在所述切断期间显著下降至其怠速转速(TRI)，当所述发动机达到其怠速转速时，可以启动向所述发动机中的燃料注入。
5.一种机动车辆，其包括热力发动机、与所述热力发动机结合的交流发电机、与所述交流发动机连接的电池、变速箱和至少一个管理所述发动机和所述交流发电机的计算机，其中所述计算机按照如下方式与用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法相符：在所述齿轮减速改变时出现的发动机怠速时间段(TRI)后，甚至在相对于所述变速箱中的齿轮减速变小的识别齿轮减速改变结束的数据可用之前，一旦发动机转速(C1,C1F)增大(TRC,TFS)的变化量足够大时，起动所述压载(C4)。
6.根据前项权利要求所述的车辆，其中所述计算机与用于实施根据权利要求4所述的方法相符，其特征在于，所述变速箱确定多个离散的齿轮减速比并且发动机在比例改变期间与所述变速箱切断，所述车辆不具有啮合比的传感器。
7.根据前项权利要求所述的车辆，其中所述计算机与用于实施根据权利要求4所述的方法相符，其特征在于，所述变速箱和所述发动机可以通过离合器来切断或接合，所述车辆不具有所述离合器切断或接合的状态的传感器。
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