[发明专利]用于电驱动车辆的发动机负载管理的系统和方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及发动机负载管理，更具体地涉及用于具有电驱动系统的车辆的发动机负载管理的系统和方法。

背景技术

例如高速路和非高速路卡车的重型活动机器通常用在采矿、建筑、运输、采石、伐木以及其他行业。很多重型活动机器采用机械驱动系统，该系统包括经由机械驱动系统机械联接到轮或其他地面接合装置的内燃机。机械驱动传动系统被设计为向轮提供范围广泛的扭矩输出，同时允许发动机以范围相对窄的速度(优选为发动机更加高效的速度)操作。

尽管很好地适于很多应用，具有机械驱动推进系统的机器在某些情况下是有问题的。例如，在需要能够运输极其重的有效载荷的机器的采矿环境中，机械地驱动的机器要求消耗大量燃料的大发动机。此外，重的有效载荷对传动系统和其他机械驱动部件造成大量磨损，增加了维护需求并最终减小了驱动系统的寿命周期。因此，一直在开发特别是用于采矿和类似应用的传统机械驱动系统的替代品。

一种这样的替代品涉及使用常规的内燃机来供应用于驱动发电机的机械功率。发电机产生电功率，使用电功率来驱动联接到机器的轮的一个或多个电动马达。电子控制器可用来改变电动马达的速度，由此改变对轮的扭矩输出。因为使用内燃机来驱动发电机而不是机器的轮，电驱动系统通常不需要像机械驱动系统所需的那样大的发动机。另外，由于电驱动系统使用可变速度电动马达而不是复杂的机械传动系统来驱动轮，与机械驱动系统相比，电驱动车辆通常提供出众的下坡和/或减速模式性能和连续可变速度比。

尽管电驱动系统需要较少的维护并且比机械驱动系统更加耐用，但与机械驱动系统相比，它们需要更加复杂的控制安排。具体地，由于电驱动马达通常比常规的内燃机更快地上升速度，电子控制器可用于调节对马达的扭矩需求以确保发动机具有充分的时间来提供必要的功率输出而不过载。

美国专利申请公开文献No.2004/0049328(′328公开文献)中描述了用于限制对电动马达的扭矩命令的一种控制安排。′328公开文献涉及一种据称减小与混合电动车辆中的电驱动马达的突然加速相关的“马达震动”或“急动”的系统。′328公开文献尝试通过根据车辆速度确定马达扭矩的上限和急动的上限来解决该问题。′328公开文献还公开了根据马达扭矩和急动的计算限制计算马达扭矩改变率。根据′328公开文献，可以限制马达扭矩使其不超过希望的马达扭矩改变率。

尽管′328公开文献中描述的系统可限制马达扭矩以在一些情况下增强机器操作，然而其是不够的。具体地，′328专利在确定马达扭矩限制时没有考虑某些发动机参数，例如空气/燃料比或者增压压力。这限制了′328专利中描述的系统根据例如海拔的一些环境因素控制马达扭矩的能力。

本发明的用于发动机负载管理的系统和相关方法旨在克服上述的一个或多个问题和/或本领域的其他问题。

发明内容

根据一方面，本发明涉及一种用于电驱动机器的负载管理的方法。该方法可包括接收表示提供给与电驱动机器相关的发动机的燃料体积的燃料信号、接收表示发动机的输出轴的转动速度的发动机速度信号以及接收表示发动机的进气歧管处的空气压力的增压压力信号。该方法还可包括根据燃料信号和增压压力信号确定扭矩调节系数以及根据燃料信号和发动机速度信号确定发动机的扭矩能力。根据扭矩能力和扭矩调节系数确定发动机扭矩限制。至少部分根据发动机扭矩限制确定用于电驱动机器的第一电驱动马达的第一马达扭矩指令信号。

根据另一方面，本发明涉及一种用于电驱动机器的负载管理的替代方法。该方法可包括接收表示提供给与电驱动机器相关的发动机的燃料体积的燃料信号、接收表示发动机的输出轴的转动速度的发动机速度信号、接收表示发动机的进气歧管处的空气压力的增压压力信号以及接收表示用于控制电驱动机器速度的节流装置的位置的节流装置位置信号。根据燃料信号和增压压力信号确定扭矩调节系数。该方法还可包括根据燃料信号和发动机速度信号确定发动机的扭矩能力以及根据节流装置位置信号确定要求的马达扭矩。根据扭矩能力和扭矩调节系数确定发动机扭矩限制。该方法还可包括根据发动机扭矩限制和要求的马达扭矩确定第一马达扭矩指令信号。