[发明专利]使用自由活塞线性交流发电机发动机的混合动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力系统。

背景技术

该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能不构成现有技术。

车辆使用动力系统来产生牵引扭矩并将牵引扭矩传输给输出构件。用于机动车辆的已知混合动力系统包括内燃机和扭矩机，内燃机和扭矩机将牵引扭矩传递给一个或多个驱动轮，包括通过变速器装置将扭矩传输给被联接到传动系的输出构件。一种已知混合动力系统包括电机，电机配置成操作为与电能存储装置交换电功率的扭矩马达和电功率发电机。

混合动力系统包括与一个或多个扭矩机机械地串联联接的内燃机，包括使用电功率来推进的里程扩展电动车辆和插电式混合动力电动车辆。

一种已知内燃机包括具有两个对置气缸的往复式内燃机，双端自由活塞在气缸中振动。在对置气缸中的双端自由活塞形成两个可变容积燃烧室。对置气缸可以具有在其中一体形成的线性交流发电机，并且双端自由活塞包括多个永磁体。当自由活塞在发动机的操作期间在两个对置气缸内振动时，产生电能，所述电能可用于给扭矩机提供动力或者可以存储在电能存储装置中。因而，该操作将发动机燃料形式的化学能直接转换为电能和动力。

发明内容

一种混合动力系统包括电能存储装置和电驱动扭矩机。所述电驱动扭矩机产生可传输给传动系的扭矩且反作用来自于传动系的扭矩。所述混合动力系统包括多个往复式自由活塞内燃机，每个包括配置成产生电功率的线性交流发电机装置。功率电子电路配置成在每个线性交流发电机装置、电能存储装置和扭矩机之间传输电功率。控制模块配置成响应于操作者扭矩请求和电能存储装置的电荷状态来确定机械和电功率需求。所述控制模块命令往复式自由活塞内燃机的操作以响应于电功率需求产生电功率。

方案1.一种混合动力系统，包括：

电能存储装置；

电驱动扭矩机，所述电驱动扭矩机配置成产生可传输给传动系的扭矩且反作用来自于所述传动系的扭矩；

多个往复式自由活塞内燃机，每个包括配置成在处于发动机开启状态时产生电功率的线性交流发电机装置；

功率电子电路，所述功率电子电路配置成在每个线性交流发电机装置、电能存储装置和扭矩机之间传输电功率；以及

控制模块，所述控制模块配置成：

响应于操作者扭矩请求和电能存储装置的电荷状态来确定机械和电功率需求，

命令扭矩机的操作以响应于机械功率需求产生输出扭矩，以及

命令往复式自由活塞内燃机的操作以响应于电功率需求产生电功率。

方案2.根据方案1所述的混合动力系统，其中，命令往复式自由活塞内燃机的操作以响应于电功率需求产生电功率包括这样的功率管理方案：所述功率管理方案包括独立地命令每个往复式自由活塞内燃机在从最小电功率至最大电功率的输出功率范围内操作以响应于电功率需求产生电功率。

方案3.根据方案1所述的混合动力系统，其中，命令往复式自由活塞内燃机的操作以响应于电功率需求产生电功率包括这样的功率管理方案：所述功率管理方案包括命令所有往复式自由活塞内燃机以发动机开启状态和发动机关闭状态之一同时操作。

方案4.根据方案1所述的混合动力系统，其中，命令往复式自由活塞内燃机的操作以响应于电功率需求产生电功率包括这样的功率管理方案：所述功率管理方案包括命令每个往复式自由活塞内燃机以发动机开启状态和发动机关闭状态之一独立操作。

方案5.根据方案4所述的混合动力系统，其中，每个往复式自由活塞内燃机的独立操作包括在发动机开启状态以额定输出功率独立操作。

方案6.根据方案4所述的混合动力系统，其中，每个往复式自由活塞内燃机的独立操作包括在发动机开启状态以共振速度和额定输出功率独立操作。

方案7.根据方案4所述的混合动力系统，其中，每个往复式自由活塞内燃机的独立操作包括在发动机开启状态以额定输出功率的预定比例独立操作。

方案8.根据方案4所述的混合动力系统，其中，每个往复式自由活塞内燃机的独立操作包括操作所述往复式自由活塞内燃机中的选定内燃机，以产生比与操作者扭矩请求相关的所需机械功率更大的总电功率。

方案9.根据方案4所述的混合动力系统，其中，每个往复式自由活塞内燃机的独立操作包括操作所述往复式自由活塞内燃机中的选定内燃机，以产生比与操作者扭矩请求相关的所需机械功率更小的总电功率。

方案10.根据方案1所述的混合动力系统，其中，包括线性交流发电机装置的所述往复式自由活塞内燃机配置成在以发动机开启状态在共振速度下操作时产生相同的额定输出功率。