[发明专利]用于混合动力车辆控制的方法和系统

说明书

本发明涉及用于混合动力车辆控制的方法和系统。提供用于协同混合动力车辆系统中发动机排气驱动的燃料重整器的优势的方法和系统。车辆控制器可以将发动机保持在其中燃料重整器运行是最佳的窄的运行范围内，同时使用马达和/或CVT调整以处理当驱动器需求变化时生成的瞬态。控制器也可以调整重整器的运行温度范围以使得即使在混合动力的发动机已经关闭后也能够扩展燃料重整。

技术领域

本说明书一般地涉及控制混合动力车辆系统的发动机中的燃料重整的方法和系统。

背景技术

燃料重整器可以用于将醇燃料转变成气态燃料(重整物(reformate))以给发动机加燃料。例如，乙醇重整器可以将乙醇重整成包括氢气(H₂)、一氧化碳(CO)和甲烷(CH₄)的重整气用于发动机中的燃烧。燃料的氢气含量改进了燃烧稳定性，使发动机能够以较高的稀释水平(诸如以较高的EGR水平)运行，从而改进燃料经济性。Kerns等在US 8,539,914中示出了乙醇重整系统的一个实例。其中，可变燃料发动机配置有燃料重整器，其将可变乙醇燃料重整为气态燃料重整物。

发明内容

本发明人已经认识到，重整系统的燃料经济性优势可能由于，作为一个实例，重整器的温度可变的效率而受到限制。特别地，由于重整器依赖于用于驱动吸热重整反应的排气能量，当排气温度较低时在较低的发动机负载下可能不能进行燃料重整。同样地，由于重整器的效率随着排气温度变化，对于重整器最佳的期望发动机工作点可能从重整时的实际发动机工作点显著改变。所有这些问题都导致不能实现燃料重整器的最佳燃料经济性优势。

鉴于这些问题，本发明人已经认识到，通过将燃料重整系统集成到混合动力车辆系统，可以实现各种协同作用。在一个实例中，通过用于混合动力车辆的方法获得潜在的协同作用，该方法包括：当可利用的重整物低于阈值水平时响应于低于阈值的发动机负载，将发动机负载提高到阈值负载以上并且使用过量的发动机扭矩对系统电池充电；和使用排气能量重整液态燃料，发动机以提高的负载运行直到可利用的重整物高于阈值水平。此外，响应于发动机关闭请求，可以关闭发动机，同时燃料重整继续直到重整器温度低于阈值。以这种方式，可以提高具有车载重整器的车辆的燃料经济性。

作为实例，混合动力车辆可以配置有用于通过马达扭矩推进车轮的电池供电的电动马达(马达/发电机)，以及用于通过发动机扭矩推进车轮的发动机，发动机包括燃料重整器。可以使用第一、液态燃料诸如乙醇-汽油混合燃料推进发动机。此外，当可利用的气态燃料不足时，可以使用发动机排气能量运行重整器以将液态燃料重整为气态燃料。例如，乙醇燃料可以被重整成甲烷、氢气和二氧化碳，重整物的氢气含量改进了发动机燃烧稳定性。在当车辆通过发动机推进并且发动机负载足够高以维持升高的排气温度(并且因此升高的重整器温度)的条件期间，可以操作重整器并且重整物中存在氢气可以使发动机能够以较高的发动机稀释(诸如以较高的EGR水平)运行。相比之下，在较低的负载条件期间，基于电池的荷电状态，可以调整车辆运行以延长重整物使用。例如，如果电池荷电状态较低(并且电池能够接受充电)，发动机输出可以被提高到高于推进所需的水平，同时过量的扭矩用于对电池充电。在此，升高的发动机输出提高了排气温度，使得重整器可以有效地运行同时过量的扭矩被存储在电池中以减小任何相关的驾驶性能问题。否则，如果电池不能够接受进一步充电，可以提高发动机关闭时的负载，使得可以以电动模式推进车辆而不是以燃料重整不可能的低负载模式运行发动机。在重整器运行的任何时间，基于重整器条件，发动机可以保持在较窄的发动机转速-负载，其提供最佳重整器效率，同时通过系统马达/电池保持瞬态扭矩(torque transient)。这允许较高重整效率的增加的燃料重整。此外，在发动机关闭请求之后，甚至在发动机关闭之后，重整器运行可以继续，同时排气温度足够热以支持重整。进一步地，可以基于可利用的重整物的量调节重整器失效时的温度。