[发明专利]运用电化进气口和排气口的优化发动机控制

说明书

在一个方面中，本文中呈现的教示包含一种发电系统，所述发电系统包含：具有进气口和排气口的电力设备；与所述电力设备进气口流体连通的升压装置，所述升压装置用于对进入所述电力设备进气口的空气加压；与所述电力设备排气口流体连通的废热回收装置，所述废热回收装置用于回收来自所述电力设备的废气的能量；耦接到所述升压装置的第一电动机/发电机；耦接到所述废热回收装置的第二电动机/发电机；用于存储由所述第一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机产生的能量且用于递送电力以驱动所述第一电动机/发电机的能量存储装置；用于控制所述第一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机的控制器，其中所述控制器被配置成基于所述能量存储装置的充电状态来控制由所述废热回收装置产生的电力电平。

相关申请的交叉引用

本申请于2016年12月14日作为PCT国际专利申请而提交，且主张2015年12月14日提交的美国专利申请第62/267,045号的权益，并主张2016年2月22日提交的美国专利申请第62/298,130号的权益，所述美国专利申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。

政府许可权

本发明是在政府支持下根据美国能源部授予的DE-EE0006844进行的。政府在本发明中享有一定权利。

技术领域

本申请涉及发动机系统。更具体地说，所述申请涉及对与电力设备相关联的废热回收和升压系统的优化控制。

背景技术

在一些发电系统中，将装置放置在电力设备的排气流中以捕获废弃能量。旨在回收来自发动机排气流的能量的任何旋转体积的或离心式装置将在回收能量时产生发动机背压。背压又会在发动机上产生发动机泵送损失且不利地影响发动机排气(breathing)。

发明内容

本文中所描述的所提出的解决方案旨在通过取决于整个系统的能量需要而动态地调整回收能量的目标量，同时考虑对发动机升压所需的能量，最小化引发的背压损失。

在一个方面中，本文中呈现的教示包含一种发电系统，所述发电系统包含：具有进气口和排气口的电力设备；与所述电力设备进气口流体连通的升压装置，所述升压装置用于对进入所述电力设备进气口的空气加压；与所述电力设备排气口流体连通的废热回收装置，所述废热回收装置用于回收来自所述电力设备的废气的能量；耦接到所述升压装置的第一电动机/发电机；耦接到所述废热回收装置的第二电动机/发电机；用于存储由所述第一和第二电动机/发电机产生的能量且用于递送电力以驱动所述第一电动机/发电机的能量存储装置；用于控制所述第一和第二电动机/发电机的控制器，其中所述控制器被配置成基于所述能量存储装置的充电状态来控制由所述废热回收装置产生的电力电平。

在一个实例中，所述控制器包含动态回收因数，其被定义为所述第二电动机/发电机处由所述废热回收装置产生的所述电力与被递送到所述第一电动机/发电机以驱动所述升压装置的电力之间的比率。当所述能量存储装置的所述充电状态是零时，可以将所述动态回收因数设定成等于值1。当所述能量存储装置的所述充电状态介于零与预定设定点之间时，还可将所述动态回收因数设定成等于值1。在一个实例中，当所述能量存储装置的所述充电状态增大超出所述预定设定点时，所述动态回收因数减小。

还呈现一种用于控制具有内燃发动机、增压器和体积膨胀器的发电系统的方法。所述方法可包含以下步骤：识别用于驱动与所述增压器相关联的第一电动机/发电机的所需第一功率值；确定连接到所述第一电动机/发电机的电池的充电状态；和确定用于与所述体积膨胀器相关联的第二电动机/发电机的第二功率值，所述第二功率值是基于所述电池充电状态。可以将动态回收因数用于所述方法中，如上文所描述。

另外的目标和优点将在以下说明中部分地阐述并且将部分从所述描述中显而易见，或者可以通过本文中呈现的教示的实践习得。所述目标和优点还将借助于在所附权利要求书中特别指出的元件和组合来实现和获得。