專利名稱：：微混合動力機(jī)動車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及微混合動力機(jī)動車輛(micro-hybridmotorvehicle),特別是一種用于在停止-起動運(yùn)轉(zhuǎn)中起動微混合動力機(jī)動車輛的停止-起動系統(tǒng)，其中使用監(jiān)測電容器退化以適應(yīng)停止-起動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：眾所周知，可在安裝有傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的機(jī)動車輛內(nèi)提供一個系統(tǒng)，當(dāng)處于某種預(yù)定的狀態(tài)時，該系統(tǒng)自動地停止機(jī)動車輛的發(fā)動機(jī)以增加燃料經(jīng)濟(jì)性并減少污染。這種機(jī)動車輛常常作為微混合動力機(jī)動車輛或微混合動力車輛被提及。這種微混合動力車輛有一個問題在于需要相當(dāng)大的電能以重新起動內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。另外，電能還要在發(fā)動機(jī)停止時支持12V的供電系統(tǒng)。如果停止-起動循環(huán)的頻率很高，則需要容量很大的電池以便應(yīng)對傳統(tǒng)電化學(xué)電池充電所需的相對長時間周期提供足夠的能量。這種大容量電池封裝起來又重又大。因此，有提議用超大容量電容器(ultracapacitor)或超級電容器(supercapacitor)取代傳統(tǒng)電化學(xué)電池。這種裝置具有充電迅速的優(yōu)勢。因此，即使停止-起動循環(huán)的頻率很高，超級電容器通常可以被充電直至其容量基本被充滿。這使得可以使用比電化學(xué)電池容量更小的超級電容器，這樣超級電容器相對于電化學(xué)電池的低能量密度得以補(bǔ)償。然而這種超級電容器的一個問題是由于老化效應(yīng)隨著時間的增長其容量會降低而內(nèi)阻會增加。迄今為止，為了保證可靠的起動性能，需要(1).使用在新的時候容量比實(shí)際所需容量更大的超級電容器以便允許老化效應(yīng)，該方法的缺點(diǎn)在于這種超級電容器比起動發(fā)動機(jī)實(shí)際所需的更重更大；或者(2).忍受起動性能隨時間的劣化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有用于在停止-起動運(yùn)轉(zhuǎn)中起動發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)的機(jī)動車輛，該系統(tǒng)監(jiān)測超級電容器的老化并能對其進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，采用一種具有內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和用于起動發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)起動機(jī)系統(tǒng)的微混合動力機(jī)動車輛，其中發(fā)動機(jī)起動機(jī)系統(tǒng)包括起動發(fā)動機(jī)的電力起動機(jī)、向起動機(jī)提供電能以起動發(fā)動機(jī)的電容器、向電容器提供電能以對其充電的發(fā)電機(jī)和調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的控制器，其中控制器基于監(jiān)測到的電容器退化可運(yùn)作地調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。對起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括調(diào)整電容器充電達(dá)到的電壓。電壓可以基于起動持續(xù)時間與預(yù)測起動持續(xù)時間的比較進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括測量電容器電壓的電壓傳感器和使用測量到的電壓計算預(yù)測起動持續(xù)時間的控制器?？梢允褂藐P(guān)于達(dá)到預(yù)定起動速度和電壓所用時間的對照表(look-uptable)確定預(yù)測起動持續(xù)時間。系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括測量電容器電壓的電壓傳感器、測量電容器溫度的溫度傳感器和使用測量到的電壓和測量到的溫度計算預(yù)測起動持續(xù)時間的控制器?？梢酝ㄟ^使用關(guān)于期望起動持續(xù)時間、溫度和電壓的三維對照表以確定預(yù)測起動持續(xù)時間。如果測量到的起動持續(xù)時間比期望起動持續(xù)時間長，則可以將電壓提高預(yù)定量。如果測量到的起動持續(xù)時間比期望起動持續(xù)時間短，則可以將電壓降低預(yù)定量。發(fā)動機(jī)起動機(jī)和發(fā)電機(jī)可以成型為集成的起動機(jī)和發(fā)電機(jī)，或單個起動發(fā)電一體機(jī)。起動發(fā)電一體機(jī)為多相裝置，微混合動力機(jī)動車輛進(jìn)一步包括具有與電容器相連的直流側(cè)和與起動發(fā)電一體機(jī)相連的多相側(cè)的逆變器，其中控制器可運(yùn)作地通過調(diào)整從逆變器提供給電容器的對電容器充電的直流電壓以調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。對起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括基于對電容器退化的估值的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)，這種電容器退化是通過對發(fā)動機(jī)起動時最大電壓降的測量得到的。對起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括基于對連接電容器和起動機(jī)電機(jī)的直流電纜的電壓降的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。對起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括基于測量到的電容器電流調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。對起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括基于對電壓曲線的損耗的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)，該電壓曲線是通過發(fā)動機(jī)起動時進(jìn)行的測量生成的。對起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括基于對時間常數(shù)的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)，該時間常數(shù)是通過發(fā)動機(jī)起動時對電壓進(jìn)行的測量產(chǎn)生的。對起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括基于對電容器老化的預(yù)測的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。對起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括基于電容器電容量的估值調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)，該電容器電容量的估值是使用通過發(fā)動機(jī)起動時測量生成的電壓斜率得到的。電容器可以是具有多個串聯(lián)在一起的超級電容器的超級電容器組合。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，采用一種使用電容器作為電源以起動內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的控制內(nèi)燃發(fā)動機(jī)起動機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，該方法包括在發(fā)動機(jī)起動期間監(jiān)測電容器性能、以及調(diào)整一個或多個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)以補(bǔ)償電容器退化。對一個或多個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以包括調(diào)整提供給電容器以對其充電的電壓。該方法可以進(jìn)一步包括測量起動持續(xù)時間、根據(jù)一個或多個測量到的參數(shù)預(yù)測起動持續(xù)時間、對測量到的起動持續(xù)時間和預(yù)測起動持續(xù)時間進(jìn)行比較、以及基于比較調(diào)整提供給電容器以對其充電的電壓。該方法可以進(jìn)一步包括在起動前測量電容器電壓，而預(yù)測起動持續(xù)時間是基于測量到的電壓的。該方法可以進(jìn)一步包括在起動前測量電容器電壓、在起動前測量電容器溫度，而預(yù)測起動持續(xù)時間是基于測量到的電壓和測量到的溫度的。該方法可以進(jìn)一步包括如果測量到的起動持續(xù)時間比預(yù)測起動持續(xù)時間長，則提髙提供給電容器的電壓以增加其電荷。該方法可以進(jìn)一步包括如果測量到的起動持續(xù)時間比預(yù)測起動持續(xù)時間短，則降低提供給電容器的電壓以減少其電荷。該方法可以進(jìn)一步包括根據(jù)監(jiān)測到的發(fā)動機(jī)起動時的電容器性能確定電容器退化的指示、使用指示器以產(chǎn)生指示所需充電電壓修正的變量、以及通過基于該變量調(diào)整充電電壓來調(diào)整一個或多個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)以補(bǔ)償電容器退化。附圖i為依照本發(fā)明一個實(shí)施例的微混合動力車輛的示意圖；附圖2為依照本發(fā)明另一實(shí)施例的微混合動力車輛的示意圖；附圖3是顯示了依照本發(fā)明的方法的流程附圖4是顯示了幾乎免受溫度影響類型的超級電容器在不同初始電壓下起動發(fā)動機(jī)所用時間與溫度的關(guān)系的圖表；附圖5是顯示了發(fā)動機(jī)起動時迅速增大的放電電流引起的電壓降的圖表；附圖6是顯示了發(fā)動機(jī)起動時超級電容器的開路電壓和超級電容器的濾波路端電壓的圖表；附圖7顯示了初始超級電容器電壓、內(nèi)阻以及超級電容器開路電壓與超級電容器的濾波路端電壓間差值的平方對時間的積分之間的關(guān)系；附圖8為顯示了測量到的起動時超級電容器路端電壓和超級電容器開路電壓的圖表，圖中顯示了超級電容器的開路電壓在起動前后的變化；附圖9顯示了依照本發(fā)明的一般性方法；附圖10說明了超級電容器的等效電路；附圖ll說明了具有電纜和連接器電阻的超級電容器的等效電路；附圖12為將起動時最高涌入電流顯示為關(guān)于超級電容器電壓和附加電容器電阻的函數(shù)的圖表；附圖13為將發(fā)動機(jī)起動達(dá)到700rpm所用時間顯示為關(guān)于超級電容器電壓和附加電容器電阻的函數(shù)的圖表；附圖14為將有效超級電容器電能顯示為關(guān)于封裝電壓和電容量降低的函數(shù)的圖表；和附圖15為顯示了受溫度影響類型的超級電容器在不同初始電壓下起動發(fā)動機(jī)所用時間與溫度的關(guān)系的圖表。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。請參照附圖l,其顯示了微混合動力車輛2具有內(nèi)燃發(fā)動機(jī)5以通過傳動系統(tǒng)(圖中來示)向微混合動力車輛2提供牽引力。起動發(fā)電一體機(jī)6通過驅(qū)動帶4可驅(qū)動地連接至發(fā)動機(jī)5的曲軸(圖中未示)的一端。應(yīng)了解，也可以使用其它可驅(qū)動地連接起動發(fā)電一體機(jī)6與發(fā)動機(jī)5的裝置，本發(fā)明并未限制為皮帶驅(qū)動。此外，應(yīng)了解，本發(fā)明也可適用于具有分離的起動機(jī)電機(jī)和發(fā)電機(jī)的微混合動力車輛。在這種情況下，起動發(fā)電一體機(jī)6為多相交流電裝置且通過多相電纜7連接到逆變器IO?？刂茖?dǎo)線8被用來在起動發(fā)電一體機(jī)6與逆變器10之間雙向傳遞數(shù)據(jù)，在這種情況下，它提供表明起動發(fā)電一體機(jī)轉(zhuǎn)速的信號以用來計算發(fā)動機(jī)5的轉(zhuǎn)速?；蛘?，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速可以使用曲軸傳感器或其它傳感裝置直接測量。超級電容器組合12與逆變器10的直流側(cè)相連接。在這種情況下，超級電容器組合含有10個2.7V超級電容器(雙電層電容器有時被作為電池提及)，因此其額定路端電壓為27V。應(yīng)了解，超級電容器組合中可以使用更多或更少的超級電容器，每個組成超級電容器組合的超級電容器的電壓可以比2.7V更高或更低。超級電容器組合12還與直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器15相連接。直流-直流轉(zhuǎn)換器通過電源導(dǎo)線16連接到12V電源(圖中未示)。12V電源包含傳統(tǒng)的電化學(xué)電池(圖中未示)，且如現(xiàn)有技術(shù)已知的用來給安裝在微混合動力車輛2上的電子裝置提供能源。起動發(fā)電一體機(jī)6也可搡作地對超級電容器和電化學(xué)電池充電，但圖中并未顯示也未在本文中描述實(shí)現(xiàn)該功能的裝置與電路連接。如果微混合動力車輛2數(shù)周沒有運(yùn)轉(zhuǎn)，超級電容器組合12中的電荷泄漏至低于成功起動所需的預(yù)定水準(zhǔn)，則直流-直流轉(zhuǎn)換器也被用來從12V電源對超級電容器組合12充電。直流-直流轉(zhuǎn)換器提供了高于"V的電壓以實(shí)現(xiàn)這種充電功能?；蛘撸部墒褂门c12V電源連接的傳統(tǒng)起動機(jī)。圖中沒有顯示該功能，文中也沒有描述。超級電容器控制器20通過控制線21可操作地與逆變器10相連接以控制逆變器10與超級電容器組合12之間的電流。超級電容器控制器20連續(xù)地通過電壓傳感器線22從超級電容器組合12接收表明超級電容器組合12路端電壓的信號，通過控制線21接收表明發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的信號。應(yīng)了解，超級電容器控制器20可以成型為逆變器10或另一電子控制器例如動力傳輸控制器的一部分，本發(fā)明并未限制為使用獨(dú)立的超級電容器控制器。超級電容器控制器20被編程用來監(jiān)測超級電容器老化導(dǎo)致的退化以及基于對退化的評價調(diào)整一個或多個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。也就是說，超級電容器控制器20確定了超級電容器組合12的正常狀態(tài)，并調(diào)整逆變器10的運(yùn)轉(zhuǎn)以維持穩(wěn)定的起動性能。本發(fā)明所考慮的系統(tǒng)參數(shù)為超級電容器電壓的電壓限制。這些電壓限制將超級電容器組合的使用限定在安全運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)。電容器電壓水準(zhǔn)可以在該安全運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)由電源逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)模式和/或直流-直流轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)模式自由調(diào)整。為簡化本發(fā)明的描述，超級電容器被簡化為電阻-電容模型(參見附圖IO),其中R"ap和C,分別代表了電阻值和電容值。如附圖ll所說明，該模型還可以包含用R,s表明的電纜電阻。同樣地，本發(fā)明也可用于監(jiān)測電纜和連接器電阻值。這樣可以用增大的電阻和/或降低的電容來描述超級電容器的退化。眾所周知，超級電容器的電阻值和電容值也會隨著溫度的變化而變化，但是二維圖可以如下文所示輕易地對該效應(yīng)作出補(bǔ)償。超級電容器組合的電壓水準(zhǔn)和其電容值與電阻值影響整個系統(tǒng)的行為。例如，附圖12說明在發(fā)動機(jī)起動時最高涌入電流取決于電壓和電阻值。為了保護(hù)超級電容器和/或其它系統(tǒng)部件如電源逆變器，必須在一定的電流限制以下運(yùn)轉(zhuǎn)。同樣，依照其增大的電阻值，系統(tǒng)參數(shù)指定了超級電容器組合的電壓上限。附圖13呈現(xiàn)了另一個例子。對于發(fā)動機(jī)起動，起動時間是關(guān)于電阻和電壓水準(zhǔn)的函數(shù)。依照這種關(guān)系，可以調(diào)整其他系統(tǒng)參數(shù)以確保適當(dāng)?shù)钠饎有阅?。附圖14說明了有效電能是關(guān)于電壓與電容量退化的函數(shù)。系統(tǒng)參數(shù)可以考慮到這一點(diǎn)，以使例如指定的電能儲備量是可以利用的。這些例子表明需要依照超級電容器的退化對一個或多個系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。下文顯示了測量所提及的退化的方法以及據(jù)此調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)的方式。在附圖l所示的實(shí)施例中，超級電容器組合12包括10個每個電壓為2.7V的免受溫度影響的超級電容器，這些超級電容器串聯(lián)在一起以提供27V的額定輸出電壓。免受溫度影響的超級電容器指其中電容和電阻的電學(xué)特性在微混合動力車輛2的正常溫度運(yùn)作范圍內(nèi)(在本實(shí)施例中為零下25攝氏度至零上25攝氏度及更高)實(shí)質(zhì)上不變。附圖4顯示了具有不同的初始電壓和溫度的免受溫度影響的超級電容器組合的發(fā)動機(jī)起動時間的增加，分別為圖表16V、20V和2W。其顯示的結(jié)果是對于GAESI公司(GeneralAtomicsElectronicSystemsInc.)生產(chǎn)的MaxwellBoostcap類型的裝置，初始路端電壓各自分別為16V、20V和2W。從附圖4中可以看出，所有這三種初始電壓下的起動時間在整個所需的溫度范圍內(nèi)基本上不變，起動時間與電壓相關(guān)。因此，在新條件下，通過使用儲存在超級電容器控制器20的存儲器中的對照表，可以通過測量超級電容器組合12的輸出路端的電壓來預(yù)測用來達(dá)到預(yù)定起動速度的時間。因此超級電容器控制器20可運(yùn)作以使用通過電壓傳感器線22提供的電壓來確定預(yù)測起動時間，并將其與實(shí)際測量到的時間比較，其中在開始起動時打開內(nèi)部計時器，完成起動時中止內(nèi)部計時器，然后讀取內(nèi)部計時器的值以測量實(shí)際時間。如果比較表明測量到的時間比預(yù)測時間長，則表明了超級電容器組合12的性能損耗(或老化)，為了補(bǔ)償該性能損耗，超級電容器控制器20可運(yùn)作以提高下次充電時逆變器10提供給超級電容器組合12的電壓以便補(bǔ)償該性能損耗。如果因?yàn)槿魏卧?，測量到的時間比預(yù)測時間短，這表明了超級電容器組合12的過度充電，為了對其進(jìn)行補(bǔ)償，超級電容器控制器20可運(yùn)作以降低下次充電時逆變器10提供給超級電容器組合12的電壓?？梢詫?shù)次起動進(jìn)行測量與比較和在逆變器提供的電壓改變前取平均值。應(yīng)了解，充電電壓的提高可以與充電電壓的預(yù)定降低不一樣。在使用微混合動力車輛2時，起動發(fā)電一體機(jī)6被用來對超級電容器組合12充電。當(dāng)發(fā)動機(jī)5要被重啟時，逆變器10可運(yùn)作以將超級電容器組合12提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞嘟涣麟娨员銓⑵饎影l(fā)電一體機(jī)6作為電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以起動發(fā)動機(jī)5直至達(dá)到起動發(fā)動機(jī)所需的起動速度。這種使用免受溫度影響的超級電容器的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于只需要二維對照表或線性關(guān)系以確定預(yù)測起動時間。由于任何超級電容器組合性能損耗通過提高充電電壓被補(bǔ)償，不需要使用根據(jù)壽命終期性能選擇的超級電容器組合，因此可以使用較小較輕的超級電容器組合。參考附圖3，圖中顯示了補(bǔ)償超級電容器老化的方法，該方法為附圖l所示的超級電容器控制器20的內(nèi)置可執(zhí)行指令類型。該方法開始于步驟IOO，其典型地為微混合動力車輛2的觸發(fā)事件。在步驟110處，從電源逆變器的非易失性存儲器中讀取用來補(bǔ)償退化的電壓偏移在步驟120處，超級電容器組合12的路端電壓被連續(xù)地監(jiān)測并作為變量V^反復(fù)存儲在存儲器裝置中。當(dāng)發(fā)動機(jī)開始起動時計時器開始運(yùn)轉(zhuǎn)，構(gòu)成步驟1"的子步驟，該計時器一直運(yùn)轉(zhuǎn)至起動過程結(jié)東(也就是說直到起動發(fā)電一體機(jī)6的供能終止)。在步驟130處，測量到的達(dá)到預(yù)定速度所用時間作為變量T^存儲在存儲器裝置中。然后，在步驟140處，對應(yīng)于起動開始時測量到的電壓V^減去電壓偏移量V。^"得到的電壓，使用電壓與時間的對照表或線性圖來確定期望起動持續(xù)時間T。w。在步驟155處，比較測量時間乙as先前的存儲值與預(yù)測或期望起動持續(xù)時間T^。如果乙as比T吣長，則表明起動性能有所降低，因此該方法進(jìn)入步驟l56,但如果T^s比T^短，則表明起動性能比期望高，該方法進(jìn)入步驟157。在步驟156處，電壓偏移量V。m。t向上調(diào)整預(yù)定量V^p,該預(yù)定量可以大約為10mV?；蛘撸诓襟E157處，電壓偏移量V。r一向下調(diào)整預(yù)定量V^p,該預(yù)定量可以與步驟156中所使用的一樣，或者可以是不同的量。然后在步驟156或157之后，該方法進(jìn)入步驟180,其中新的電壓偏移量V。f^存儲在存儲器中。然后該方法進(jìn)入步驟190,其中讀取最近更新的電壓偏移量V。f^以在下一步計算循環(huán)中使用，并用于在步驟200中通過使用方程V。h，=V自+V。frset,計算超級電容器組合12下一次充電時逆變器10使用的充電電壓V。hw。。其中，V,為超級電容器組合在新的時候的額定充電電壓，V。f^為由步驟120至157的方法所確定的修正系數(shù)。因此，如果起動持續(xù)時間比通過測量到的電壓所預(yù)測到的時間長，則超級電容器組合12充電時逆變器10使用的電壓會增加V一值。超級電容器組合12在首次使用時，V。rr,可以為首次迭代預(yù)置為零。本方法的一個優(yōu)勢在于如果超級電容器組合12和起動發(fā)電一體機(jī)6間的一個能量連接或逆變器10的傳輸效率發(fā)生了退化，則變量V。fM會自動對其進(jìn)行補(bǔ)償?，F(xiàn)在參考附招2，圖中顯示了機(jī)動車輛2，其在大部分方面與前文參考附圖l、附圖3描述的相同，重要的區(qū)別僅在于超級電容器組合12使用了關(guān)于溫度可變的超級電容器，也就是說，它們對溫度敏感。附圖15顯示了溫度敏感超級電容器在初始電壓為16V、20V和24V時，25攝氏度到零下25攝氏度之間的溫度效應(yīng)?？梢钥闯?，起動時間隨著溫度的降低而增加。為了克服這些溫度效應(yīng)，附圖2所示的微混合動力車輛2包含內(nèi)置于超級電容器組合12的溫度傳感器，該超級電容器組合12通過溫度傳感器線23或任何其它獲取超級電容器溫度信息(例如超級電容器的溫度模型)的裝置與超級電容器控制器20連接。本系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)與前文所述很相似，但是在本例中，當(dāng)需要計算期望起動持續(xù)時間時，需要使用關(guān)于起動持續(xù)時間對于電壓、溫度的二維對照表來確定電壓v-(VISC-V。rrsst)。在所有其他方面，超級電容器控制器20使用以調(diào)整充電電壓V。h，的系統(tǒng)與方法與前文所述相同。盡管本發(fā)明到目前為止描述了兩種實(shí)施例均使用了起動持續(xù)時間，應(yīng)了解也可以使用如下面表l所總結(jié)的其它補(bǔ)償電容器退化或老化的方法。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表l最大電壓降超級電容器(參見附圖IO)的電阻或電源逆變器IO(參見附圖ll;在該例中IU^包含直流電纜的電阻以及連接器電阻)的直流側(cè)的電阻可以通過起動時的電壓降進(jìn)行估算。這種電壓降可以在超級電容器端子(涉及附圖IO)處或在電源逆變器端子(涉及附圖ll)處測量。電阻Rdc使用該公式計算Rdc=Ud/(U0-Ud)*Rac,其中如附圖5所表明，Ud為起動開始時的電壓降，UO為初始電容器組合電壓，而Rac為電源逆變器交流側(cè)電阻(包括起動發(fā)電一體機(jī)、三相交流電纜7、任何連接器和電源逆變器10的電阻，在附圖10的情況中還包括直流電纜的電阻)。如果Rdc包含電纜和連接器的電阻(依照附圖ll),則超級電容器電阻Rscap(依照附圖IO)由Rdc減去電纜和連接器電阻得到。控制器20可以使用Rdc的變化以調(diào)整逆變器10提供給超級電容器組合12對其充電的電壓，從而補(bǔ)償超級電容器組合12的老化效應(yīng)。也就是說可以使用類似于附圖3所示的方法。同樣地，步驟110替換為"讀取R-stored";步驟140和150替換為"計算超級電容器電阻Rdc";步驟155替換為"Rdc>R_stored";步驟157替換為"R—stored向下調(diào)整R-step";步驟156替換為"R—stored向上調(diào)整R—step";步驟18G替換為"存儲更新的R-stored";步驟190替換為"讀取R—stored"。系統(tǒng)參數(shù)基于R—stored進(jìn)行調(diào)整，例如依照附圖12、13或14)。R-Stored的初始值應(yīng)當(dāng)為新部件的期望電阻值。另一方面，可以直接使用步驟140處估算的電阻值Rdc以改變系統(tǒng)參數(shù)(例如在附圖12、13或14中那樣)，或是可以使用低通濾波的Rdc值。應(yīng)當(dāng)說，附圖13中的圖與起動持續(xù)時間和初始超級電容器電壓可以被用來測量增大的電阻值。同樣，該值可以用于類似的算法。直流電纜上的電壓降該方法通過直流電纜上的電壓降估算了直流電流。起動發(fā)動機(jī)所需的高電流會導(dǎo)致可測量的電壓降。該方法計算了測量軌跡而非單獨(dú)的電壓降。這種方法增強(qiáng)了穩(wěn)健性。電流可以通過以下公式確定I=(U一PI-Uscap)/Rcab其中，I=電流，U—PI為電源逆變器側(cè)的超級電容器電壓，Uscap為感測到的超級電容器電壓或直流超級電容器電壓，Rcab為電纜電阻。計算的電流I可以與測量到的超級電容器電壓U—起估算超級電容器組合12的內(nèi)阻。電阻R簡單地以公式IHU/I計算。另一方法為直接根據(jù)分流器或霍爾傳感器測量電流。如上文，超級電容器控制器20能基于估算的超級電容器電阻的任何變動調(diào)整充電電壓以補(bǔ)償超級電容器老化。如上文所解釋，估算的電阻值可以被使用。電壓曲線損耗附圖6說明了對應(yīng)于內(nèi)部電容器損耗的區(qū)域"A"。虛線Viscap對應(yīng)于超級電容器組合12的內(nèi)部狀態(tài)，實(shí)線為測量到的濾波路端電壓，例如通過傳感器線22提供給控制器20的那樣。Viscap可以通過例如所描述的"估算RC時間常數(shù)"方法所估算(參見下文；nscap等于Vi)。將虛線與實(shí)線之間的電壓差值的平方對時間積分，該值等于損耗與內(nèi)阻的乘積，單位為[V"s]或[JOhm]。附圖7顯示了初始電容器電壓、電源逆變器10直流側(cè)的電阻和對時間的電壓平'方的關(guān)系，通過該關(guān)系可以獲得超級電容器組合12的電阻值的估值。如上文，可以基于估算的超級電容器電阻的任何變動調(diào)整充電電壓以補(bǔ)償超級電容器老化。初始電壓只對區(qū)域"A"有限制效應(yīng)，因?yàn)楦L的起動持續(xù)時間補(bǔ)償了在更低電壓下的降低的起動電流。估算的電阻值可以如上文所解釋地使用。估算RC時間常數(shù)沒有關(guān)于電流的進(jìn)一步信息無法通過電壓測量對電阻和電容進(jìn)行估算。但是，可以估算超級電容器組合的時問常數(shù)，即電容與電阻的乘積。附圖8顯示了發(fā)動機(jī)起動時的路端電壓和內(nèi)部電容器電壓。內(nèi)部電容器電壓可以由微分方程描述dU一i/dt=1/R/C*(U—terminal-U—i)。其中U-i為電容器的內(nèi)壓或開路電壓，U-terminal為在電容器的端子處測量到的電壓，R為電容器內(nèi)阻，C為電容器的電容量。如果電容器電流在一個起動事件(或任何其它任意充電或放電事件)的開始和結(jié)東時為零，則初始、靜止電壓可以作為內(nèi)部電容器電壓的邊界條件。從而可以使用乘積RC。本方法的優(yōu)點(diǎn)在于它是對超級電容器行為的純電學(xué)計算，不受機(jī)械變動的影響，它提供了內(nèi)部電容器電壓的估算器(可用于電壓曲線損耗方法)，并可與另外的電阻或電容估算器共同使用。本方法的缺點(diǎn)在于它不能區(qū)分電阻的增加或電容的下降，因?yàn)檫@些效應(yīng)混合在一起，壽命里只有很小的改變，且起動事件的開始與結(jié)東時電容器電流必須為零。然而，時間常數(shù)RC可以如上文被超級電容器控制器20使用以基于RC的任何改變而調(diào)整充電電壓以補(bǔ)償超級電容器老化。如果，例如RC增大，則充電電壓也可線性或依照一些存儲于對照表的非線性關(guān)系增大成比例的量。本方法可以與一種其它方法結(jié)合使用。如果該其它方法提供了R的指示，而本方法提供了RC的乘積，則可以計算出C-RC/R。如果其他方法提供了C的指示，而本方法提供了RC的乘積，則可以計算出R-RC/C。老化模型在"《Temperaturebehaviorandimpedancefundamentalsofsupercapacitors》,JournalofPowerSources154(2006)pp.550-555"(《超級電容器的溫度行為和阻抗》，發(fā)表于《電源雜志》2006年第154巻的第550-555頁)一文中描述了超級電容器的老化。電壓水準(zhǔn)與電池溫度一起確定了退化速度。實(shí)際上，電容量的降低和電阻的增大符合阿雷尼厄斯定律(Arrheniuslaw)。因此，測量到的電容器電壓和溫度可被用來直接估算裝置的退化。缺點(diǎn)在于需要電源逆變器的弱化以便在斷開時可靠預(yù)測電容器退化，還需要持續(xù)測量電容器電壓和溫度。然而，通過將這種方程編程入超級電容器控制器20，可以估算超級電容器組合12的退化。可依照預(yù)測的電阻值與電容值調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)(例如依照附圖12、13和14),從而補(bǔ)償超級電容器組合12的老化或退化。電容量估算超級電容器組合12的電容值可以在充電或放電階段被估算出。根據(jù)電流i關(guān)于時間t的積分和分別為V—l和V-2的充電或放電階段前后的電壓，可以計算出超級電容器的容量。電容量為C=integral(i*dt)/(V_2-V_l)。如果容量下降了，則需要增大電壓以保持儲存的能量(參見附圖14)。附圖9顯示了依照本發(fā)明調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)以補(bǔ)償電容器退化/老化的一般性方法。該方法從步驟500開始，其為觸發(fā)事件，然后進(jìn)入步驟510,其中使用上述方法中的一種獲取電容器退化的指示。然后該方法進(jìn)入步驟520,在該步驟這個指示通過計算或使用對照表被轉(zhuǎn)化為補(bǔ)償退化所需的電壓修正，然后在步驟530處該電壓修正在本例中被用于逆變器10的電壓輸出，以將超級電容器組合12充電至比上一個充電循環(huán)略高的電壓，以便補(bǔ)償超級電容器組合性能的損耗。應(yīng)了解,充電電壓不一定在每次發(fā)動機(jī)起動后都增加，而只需在性能損耗達(dá)到預(yù)定程度時進(jìn)行。因此，總體上而言，許多確定超級電容器組合正常狀態(tài)的方法都是可行的，所有這些方法都可以被用來提供超級電容器組合的退化或老化的指示，并通過提高/降低超級電容器組合被逆變器10充電達(dá)到的電壓對退化或老化進(jìn)行補(bǔ)償。盡管到目前為止已經(jīng)通過例子及實(shí)施例描述了本發(fā)明，其中通過調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)的超級電容器充電電壓形式的參數(shù)對超級電容器組合的退化進(jìn)行補(bǔ)償，應(yīng)了解，起動機(jī)系統(tǒng)的其它參數(shù)也可以被調(diào)整，或者調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括基于由例如分流器或霍爾傳感器測量到的電容器電流調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。為了使起動發(fā)電一體機(jī)正確運(yùn)行及確保停止/起動時最小/最大允許電壓水準(zhǔn)的可靠估算，必須達(dá)到以下一個或多個條件。1.需要觸發(fā)信號以在起動發(fā)電一體機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際激發(fā)前提示起動；2.起動開始時24V側(cè)的DCDC電流應(yīng)當(dāng)足夠低，以至其對應(yīng)的電壓降不會干擾測量(至少在大部分重啟中)；3.起動開始時可以立刻停止DCDC轉(zhuǎn)換器；4.只有當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度足夠高以至發(fā)動機(jī)摩擦力達(dá)到所期望時，以及電容器組合溫度為假設(shè)免受溫度影響類型可行的溫度或?yàn)榭筛鶕?jù)圖進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臏囟葧r，才期望發(fā)動機(jī)的自動重啟；5.理想地，起動時應(yīng)當(dāng)沒有皮帶滑動，或有皮帶滑動的起動可以被忽略；和6.車輛離合器在起動時應(yīng)當(dāng)iooy。壓緊(脫離)，或起動可以被忽略。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，盡管本發(fā)明已通過結(jié)合一個或多個實(shí)施例來描述，但并非限制于公開的實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施例或變形例可以做多種變化而在不背離本發(fā)明范圍。例如，本發(fā)明并非限制于文中公開的電壓水準(zhǔn)，其它的電壓水準(zhǔn)可以被使用而不脫離本發(fā)明的范圍。權(quán)利要求1.一種微混合動力機(jī)動車輛，具有內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和起動發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)起動機(jī)系統(tǒng)，其中發(fā)動機(jī)起動機(jī)系統(tǒng)包括用于起動發(fā)動機(jī)的電力起動機(jī)、用于向起動機(jī)提供電能以起動發(fā)動機(jī)的電容器、用于向電容器提供電能以對電容器充電的發(fā)電機(jī)、和用于調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的控制器，其中控制器可運(yùn)轉(zhuǎn)地基于監(jiān)測到的電容器退化調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括調(diào)整電容器充電所達(dá)到的電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，基于起動持續(xù)時間與預(yù)測起動持續(xù)時間的比較調(diào)整電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微混合動力機(jī)動車輛,.其特征在于，系統(tǒng)進(jìn)一步包括用來測量電容器電壓的電壓傳感器及使用測量到的電壓來計算預(yù)測起動持續(xù)時間的控制器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，使用與達(dá)到預(yù)定起動速度和電壓的時間相關(guān)的對照表來確定預(yù)測起動持續(xù)時間。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，系統(tǒng)進(jìn)一步包括用來測量電容器電壓的電壓傳感器、用來測量電容器溫度的溫度傳感器及使用測量到的電壓和測量到的溫度計算預(yù)測起動持續(xù)時間的控制器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，使用相關(guān)于期望起動持續(xù)時間、溫度和電壓的三維對照表以確定所述預(yù)測起動持續(xù)時間。8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，如果測量到的起動持續(xù)時間比期望起動持續(xù)時間長，則將電壓提高預(yù)定量。9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，如果測量到的起動持續(xù)時間比期望起動持續(xù)時間短，則將電壓降低預(yù)定量。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，發(fā)動機(jī)起動機(jī)和發(fā)電機(jī)成型為單個起動發(fā)電一體機(jī)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，所述起動發(fā)電一體機(jī)為多相裝置，微混合動力機(jī)動車輛進(jìn)一步包括具有與電容器連接的直流惻和與起動發(fā)電一體機(jī)連接的多相側(cè)的逆變器，其中控制器可運(yùn)轉(zhuǎn)地通過調(diào)整逆變器提供給電容器以對其充電的直流電壓以調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。12.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括，基于對從發(fā)動機(jī)起動時最大電壓降的測量中獲得的電容器退化估值的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。13.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括，基于對連接電容器與起動機(jī)電機(jī)的直流電纜上的電壓降的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。14.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括，基于測量到的電容器電流調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。15.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括，基于對起動發(fā)動機(jī)時測量得到的電壓曲線的損耗的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。16.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括，基于對起動發(fā)動機(jī)時測量電壓得到的時間常數(shù)的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。17.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括，基于對電容器老化預(yù)測的確定調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。18.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，調(diào)整起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括，基于使用起動發(fā)動機(jī)時測量得到的電壓斜率獲得的電容器電容量的估值調(diào)整至少一個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)。19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的微混合動力機(jī)動車輛，其特征在于，所述電容器為具有多個串聯(lián)連接的超級電容器的超級電容器組合。20.—種使用電容器作為起動內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的電源的控制內(nèi)燃發(fā)動機(jī)起動機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，該方法包括在發(fā)動機(jī)起動期間監(jiān)測電容器性能和調(diào)整一個或多個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)以補(bǔ)償電容器退化。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，調(diào)整一個或多個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)包括調(diào)整提供給電容器以對其充電的電壓。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括測量起動持續(xù)時間、根據(jù)測量到的一個或多個參數(shù)預(yù)測起動持續(xù)時間、比較測量到的起動持續(xù)時間和預(yù)測起動持續(xù)時間、以及基于比較調(diào)整提供給電容器以對其充電的電壓。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在起動前測量電容器電壓，而所述預(yù)測起動持續(xù)時間是基于所測量到的電壓的。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在起動前測量電容器電壓，在起動前測量電容器溫度，而所述預(yù)測起動持續(xù)時間是基于所測量到的電壓和測量到的溫度的。25.根據(jù)權(quán)利要求22至24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括如果測量到的起動持續(xù)時間比預(yù)測起動持續(xù)時間長，則提高提供給電容器的電壓以增加其電荷。26.根據(jù)權(quán)利要求22至25中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括如果測量到的起動持續(xù)時間比預(yù)測起動持續(xù)時間短，則降低提供給電容器的電壓以減少其電荷。27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法包括根據(jù)在發(fā)動機(jī)起動時監(jiān)測到的電容器性能確定電容器退化的指示，使用指示器生成指示所需充電電壓修正的變量，并通過基于所述變量調(diào)整充電電壓以調(diào)整一個或多個起動機(jī)系統(tǒng)參數(shù)以便補(bǔ)償電容器退化。28.—種基本上如本文所描述并參考相關(guān)附圖的微混合動力機(jī)動車輛。29.—種基本上如本文所描述并參考相關(guān)附圖的控制內(nèi)燃發(fā)動機(jī)起動機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。全文摘要本發(fā)明公開了一種具有由電力起動機(jī)(6)起動的發(fā)動機(jī)(5)的微混合動力機(jī)動車輛(2)，具有可適應(yīng)地響應(yīng)電源(例如用于給起動機(jī)電機(jī)(6)供電的電容器(12))的老化以維持發(fā)動機(jī)起動性能的起動機(jī)系統(tǒng)。起動機(jī)系統(tǒng)包含控制器(20)，其在確定電容器(12)的正常狀態(tài)退化時被編程以增加給電容器(12)充電的電壓。文檔編號F02N99/00GK101348071SQ200810134108公開日2009年1月21日申請日期2008年7月18日優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日發(fā)明者伯恩哈德·科斯查克,艾倫·沃克,博高申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司