專利名稱：操作熱電式發(fā)電機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)總體地涉及控制由熱電式發(fā)電機(jī)供應(yīng)的負(fù)載。
背景技術(shù)：
熱電效應(yīng)包括溫度差至電壓的直接轉(zhuǎn)換以及相反的轉(zhuǎn)換。熱電裝置當(dāng)跨過(guò)裝置有足夠溫度差時(shí)產(chǎn)生電壓。相反，當(dāng)足夠強(qiáng)的電壓施加到熱電裝置時(shí)，其產(chǎn)生溫度差。熱電裝置可以用于測(cè)量溫度、發(fā)電、冷卻物體或加熱物體。熱電裝置是固態(tài)裝置并通常沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件。熱電式發(fā)電機(jī)(也稱熱偶發(fā)電機(jī))是使用塞貝克效應(yīng)(Seebeckeffect)將熱(為溫度差的形式)直接轉(zhuǎn)換至電能的熱電裝置
發(fā)明內(nèi)容
提供了一種操作供應(yīng)電能至可變負(fù)載構(gòu)件的熱電式發(fā)電機(jī)的方法。該方法包括命令可變負(fù)載構(gòu)件以第一輸出運(yùn)行，和以被命令的第一輸出運(yùn)行的同時(shí)，確定至可變負(fù)載構(gòu)件的第一負(fù)載電流和第一負(fù)載電壓。該方法還包括命令可變負(fù)載構(gòu)件以第二輸出運(yùn)行，和以被命令的第二輸出運(yùn)行的同時(shí)，確定至可變負(fù)載構(gòu)件的第二負(fù)載電流和第二負(fù)載電壓。該方法包括從經(jīng)確定的第一負(fù)載電流和電壓及經(jīng)確定的第二負(fù)載電流和電壓計(jì)算熱電式發(fā)電機(jī)的最大功率輸出，及命令可變負(fù)載構(gòu)件以第三輸出運(yùn)行。被命令的第三輸出被配置為從熱電式發(fā)電機(jī)抽取經(jīng)計(jì)算的最大功率輸出。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢(shì)及其他特征和優(yōu)勢(shì)將從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式和其它實(shí)施例的以下詳細(xì)描述連同附圖時(shí)顯而易見(jiàn)。


圖I是熱電式發(fā)電機(jī)的示意性等軸側(cè)視圖；圖2是使用諸如圖I中示出的熱電式發(fā)電機(jī)的功率輸送系統(tǒng)的示意框圖；及圖3示出操作供應(yīng)如圖2中示出的可變負(fù)載構(gòu)件的熱電式發(fā)電機(jī)的算法或方法的示意流程圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，其中在幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于相同或相似的構(gòu)件，圖I中示出熱電式(TE)發(fā)電機(jī)10。TE發(fā)電機(jī)10有兩側(cè)，熱吸收側(cè)和熱釋放側(cè)。熱吸收側(cè)保持在比熱釋放側(cè)更高的溫度，因此熱能從較熱側(cè)流向較冷側(cè)。如果TE發(fā)電機(jī)10被連接至電負(fù)載，則一些流經(jīng)TE發(fā)電機(jī)10的熱能被轉(zhuǎn)換至電能。取決于配置，TE發(fā)電機(jī)10還可以被操作為熱電加熱器或熱電冷卻器，且由此可以更總體地稱為熱電裝置。第一基板12可以是TE發(fā)電機(jī)10的熱吸收側(cè)或熱釋放側(cè)。第二基板14形成相對(duì)側(cè)。在圖I中，第一基板12的一部分示出為被移除或切掉，以更好地示出TE發(fā)電機(jī)10的內(nèi)部。例如且不限制，當(dāng)TE發(fā)電機(jī)10用在車輛(未示出)中時(shí)，第一和第二基板12、14中的一個(gè)可以與熱廢氣直接熱交換連通，且第一和第二基板12、14中的另一個(gè)可以與散熱器、散熱片或與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑(均未在圖I中示出)直接熱交換連通。N型熱電元件16與P型熱電元件18成對(duì)。基于半導(dǎo)體的類型摻雜劑和導(dǎo)電性，N型和P型元件是不同的半導(dǎo)體。熱電元件16、18的相對(duì)位置和類型、熱電元件16、18對(duì)的確切布局和互連、和示出的熱電元件16、18的數(shù)量?jī)H是說(shuō)明性的，并不意圖限制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍。熱電元件16、18對(duì)通過(guò)多個(gè)金屬互連件20連接。第一電連接件22和第二電連接件24提供與熱電元件16、18的電連通，及由此與TE發(fā)電機(jī)10的電連通。熱電元件16、18對(duì)創(chuàng)建直流(DC)電壓，該直流電壓與跨過(guò)TE發(fā)電機(jī)10的溫度差大體成比例，但是不一定成線性比例。熱電元件16、18對(duì)還具有內(nèi)部電阻，該內(nèi)部電阻隨著增加TE發(fā)電機(jī)10的平均溫度而增加。
因此，通過(guò)將第一和第二基板12、14中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)加熱，DC電壓被創(chuàng)建在電連接件22、24之間。通過(guò)將TE發(fā)電機(jī)10連接到電負(fù)載，DC電流從TE發(fā)電機(jī)10被驅(qū)動(dòng)通過(guò)電連接件22、24到達(dá)負(fù)載。由TE發(fā)電機(jī)10產(chǎn)生的功率可以用于為車輛中的輔助電負(fù)載或附屬負(fù)載提供動(dòng)力。廢氣溫度和流速可以緊密追蹤發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。然而，由于TE發(fā)電機(jī)10的DC電壓和電阻總體地與跨過(guò)TE發(fā)電機(jī)10的溫度成比例并可隨其變化，及TE發(fā)電機(jī)10可以由廢氣加熱，因此由TE發(fā)電機(jī)10產(chǎn)生的電壓可以大大地波動(dòng)。由此，TE發(fā)電機(jī)10的電壓和功率輸出可以隨驅(qū)動(dòng)要求顯著地改變。此外，TE發(fā)電機(jī)10的電阻將隨著改變發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載而改變，盡管可能不如電壓改變顯著?，F(xiàn)在參考圖2，并繼續(xù)參考圖I，示出功率輸送系統(tǒng)50的示意框圖。熱電式(TE)發(fā)電機(jī)52(其可以類似于圖I中示出的TE發(fā)電機(jī)10)供應(yīng)DC電壓和電流至可變負(fù)載構(gòu)件，諸如DC-DC轉(zhuǎn)換器54。DC-DC轉(zhuǎn)換器54將由TE發(fā)電機(jī)52供給的功率轉(zhuǎn)換至電氣系統(tǒng)56，該電氣系統(tǒng)56可以包括車輛的附屬負(fù)載。車輛附屬負(fù)載可以包括但不限于馬達(dá)、風(fēng)扇、照明器件、音頻和視頻系統(tǒng)、控制器、導(dǎo)航系統(tǒng)、和其它在車輛內(nèi)的電動(dòng)構(gòu)件和系統(tǒng)?？商鎿Q地，電氣系統(tǒng)56可以包括能量存儲(chǔ)裝置，該能量存儲(chǔ)裝置至少部分由來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的功率充電。熱源58向TE發(fā)電機(jī)52提供可變溫度差輸入。如上所述，熱源58可以是在車輛廢氣和散熱器流體之間的溫度差，或可以是車輛上可用的別的溫度差。由此，來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的輸出電壓和功率也是可變的。圖2的框圖包括高度示意性控制器或控制系統(tǒng)60?？刂葡到y(tǒng)60可以包括一個(gè)或多個(gè)具有存儲(chǔ)介質(zhì)和合適量的可編程存儲(chǔ)器的構(gòu)件(未分開(kāi)示出)，所述構(gòu)件能夠儲(chǔ)存和執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)算法和方法，以控制DC-DC轉(zhuǎn)換器54和車輛的其它構(gòu)件?？刂葡到y(tǒng)60的每個(gè)構(gòu)件可以包括分布式控制器架構(gòu)，諸如基于微處理器的電子控制單元(ECU)。附加的模塊或處理器可以存在于控制系統(tǒng)60內(nèi)。當(dāng)車輛是混合動(dòng)力或混合電動(dòng)車輛時(shí)，可以將控制系統(tǒng)6O并入到混合動(dòng)力控制處理器(Hybrid Control Processor, HCP)中。 傳感器62與至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的輸入通信，并被配置為測(cè)量、感測(cè)或以其他方式確定進(jìn)入DC-DC轉(zhuǎn)換器54的電壓或電流中的至少一個(gè)。傳感器62傳遞電壓和電流至控制系統(tǒng)60,該控制系統(tǒng)60可以讀取電壓和電流,連同其它信息，以操作功率輸送系統(tǒng)50?？梢詫⒖刂葡到y(tǒng)60和傳感器62并入DC-DC轉(zhuǎn)換器54中，從而DC-DC轉(zhuǎn)換器54知曉輸入電壓和電流并計(jì)算它自身的運(yùn)行狀態(tài)。基于來(lái)自控制系統(tǒng)60的命令信號(hào)，DC-DC轉(zhuǎn)換器54以被命令的輸出電流(Icmd)或被命令的輸出電壓(Vcmd)運(yùn)行。非命令的輸出電壓或輸出電流將基于被命令的輸出電流或被命令的輸出電壓分別變化。出于示例目的，在圖2中示出的DC-DC轉(zhuǎn)換器54將作為基于被命令的輸出電流來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)而在此討論。由此，改變從控制系統(tǒng)60至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的被命令的輸出電流將改變由TE發(fā)電機(jī)52供應(yīng)的負(fù)載。至TE發(fā)電機(jī)52的輸入是來(lái)自熱源58的可變熱能，來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的輸出是供應(yīng)至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的可變電壓和可變電流。至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的輸入是由TE發(fā)電機(jī)52供應(yīng)的可變電壓和可變電流，來(lái)自DC-DC轉(zhuǎn)換器54的輸出是至電氣系統(tǒng)56的受控命令電流和產(chǎn)生的輸出電壓。TE發(fā)電機(jī)52基于熱源58的波動(dòng)供應(yīng)可變電壓。從TE發(fā)電機(jī)52供應(yīng)的瞬時(shí)電壓，當(dāng)由TE發(fā)電機(jī)52輸送的電流為零時(shí)，可以稱為T(mén)E發(fā)電機(jī)52的等效電壓(VTE)。為了 最大化由TE發(fā)電機(jī)52供應(yīng)至DC-DC轉(zhuǎn)換器54和電氣系統(tǒng)56的功率，由DC-DC轉(zhuǎn)換器54抽取的負(fù)載電壓需要被優(yōu)化，以允許來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的最大功率輸出。當(dāng)至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的輸入負(fù)載電壓大致為T(mén)E發(fā)電機(jī)52的等效電壓的一半時(shí)，獲得來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的最大功率。至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的最優(yōu)負(fù)載電壓可經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器54的被命令的輸出電流控制，但來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的實(shí)際等效電壓并不知道，且基于熱源58可能難于預(yù)測(cè)或估計(jì)。由此，控制系統(tǒng)60被配置為確定來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的實(shí)際等效電壓及計(jì)算DC-DC轉(zhuǎn)換器54的最優(yōu)負(fù)載電壓，以從TE發(fā)電機(jī)52抽取最大可用功率?，F(xiàn)在參考圖3，并繼續(xù)參考圖1-2，示出用于操作熱電裝置的方法或算法100的示意流程圖，所述熱電裝置諸如圖2中示出的TE發(fā)電機(jī)52。圖3中示出的方法或算法100的步驟的確切順序不是必需的?？梢灾嘏判虿襟E，可以省略步驟，及可以包括附加的步驟。此外，算法100可以是另一算法或方法的一部分或子程序。圖3僅示出算法100的高層次(high-level)圖。出于示例目的，算法100可以參考關(guān)于圖2所示和所述的元件和構(gòu)件被描述。然而，其它構(gòu)件可以用于實(shí)施算法100，及其它構(gòu)件可以用于實(shí)施在所附的權(quán)利要求中限定的發(fā)明。任何步驟都可以由在控制系統(tǒng)60或另外的控制架構(gòu)內(nèi)的多個(gè)構(gòu)件執(zhí)行。步驟110 :開(kāi)始讀取電壓和電流。算法100可以以起始或初始化步驟開(kāi)始，在此期間，算法100監(jiān)控DC-DC轉(zhuǎn)換器54或車輛的運(yùn)行條件。初始化可以響應(yīng)來(lái)自控制系統(tǒng)60的信號(hào)而發(fā)生。算法100包括讀取正在輸入至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的經(jīng)測(cè)量的瞬時(shí)負(fù)載電壓和經(jīng)測(cè)量的或經(jīng)計(jì)算的負(fù)載電流。傳感器62或DC-DC轉(zhuǎn)換器54可以測(cè)量被算法100讀取的負(fù)載電壓和負(fù)載電流?？刂葡到y(tǒng)60還可以檢查負(fù)載電壓和電流的合理性，從而極端離群點(diǎn)可以不被視為測(cè)量或計(jì)算的誤差。算法100有三個(gè)時(shí)期或時(shí)段第一時(shí)期、第二時(shí)期和第三時(shí)期。第一時(shí)期是前時(shí)期(ti);第二時(shí)期是當(dāng)前時(shí)期(t j)，并在算法100的當(dāng)前迭代期間讀取；和第三時(shí)期是后續(xù)時(shí)期(tk)，該后續(xù)時(shí)期將跟隨算法100的當(dāng)前迭代，直到算法再次迭代。由此，算法100讀取、測(cè)量、或估計(jì)當(dāng)前運(yùn)行的、至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的輸入的負(fù)載電壓(Vj)和負(fù)載電流(Ij)。時(shí)期的實(shí)際長(zhǎng)度可以在1-10微秒的量級(jí)，從而時(shí)期可以實(shí)際上被作為瞬時(shí)事件模擬。當(dāng)算法100和控制系統(tǒng)60測(cè)量、確定、或讀取數(shù)量(電壓或電流)時(shí)，可以假定數(shù)量在時(shí)期的持續(xù)時(shí)間上實(shí)質(zhì)地恒定或讀取的數(shù)量是在時(shí)期期間內(nèi)近似瞬時(shí)數(shù)量的平均值。在前時(shí)期(ti)和當(dāng)前時(shí)期(tj)之間的時(shí)間間隔，及由此在算法100的迭代之間的時(shí)間間隔，可以被配置為使得來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的等效電壓(VTE)不太可能實(shí)質(zhì)上改變。例如，當(dāng)熱源58包括廢氣時(shí)，相鄰的排氣系統(tǒng)的部分可以由金屬形成，且可以提供熱慣性以平滑化TE發(fā)電機(jī)52所經(jīng)歷的溫度差的改變。步驟112 :第一次經(jīng)過(guò)算法？算法100確定是否是第一次經(jīng)過(guò)算法100的任何循環(huán)或迭代。例如，當(dāng)車輛在非常近期已起動(dòng)或開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，算法100將具有初始或第一次循環(huán)。車輛使用中的任何時(shí)候 算法100可以按特定的時(shí)間表運(yùn)行或循環(huán)，或可以被調(diào)用為周期性地運(yùn)行-諸如，但不限于，每I到3秒一次。如在圖3中看到的，肯定地回答(為是)的基本判定步驟沿標(biāo)有“ + ”符號(hào)(數(shù)學(xué)加或加法運(yùn)算符)的路徑。類似地，否定地回答(為否)的決策步驟沿標(biāo)有符號(hào)(數(shù)學(xué)減或減法運(yùn)算符)的路徑。步驟114:初始化變量。在確定是第一次經(jīng)過(guò)算法100之后，算法100初始化變量。例如，前負(fù)載電壓(Vi)和前負(fù)載電流(Ii)可以被設(shè)定為預(yù)定值或零，這是由于沒(méi)有之前的算法100的迭代已設(shè)定過(guò)所述值。步驟116 :將輸出命令設(shè)定為零。由于算法100處于它的第一次迭代，沒(méi)有足夠信息來(lái)確定DC-DC轉(zhuǎn)換器54的最優(yōu)運(yùn)行條件以從TE發(fā)電機(jī)52抽取最大功率。此外，DC-DC轉(zhuǎn)換器54可能仍未開(kāi)啟。由此，DC-DC轉(zhuǎn)換器54的被命令的輸出電流(Icmd)被設(shè)定為零。步驟120 :結(jié)束寫(xiě)入輸出命令,設(shè)定下一變量。算法100在它的結(jié)束步驟寫(xiě)入DC-DC轉(zhuǎn)換器54的被命令的輸出電流。被命令的輸出電流是DC-DC轉(zhuǎn)換器54在算法100的下一次迭代之前將運(yùn)行的水平。算法100還重寫(xiě)經(jīng)測(cè)量的電流量(Vj、Ij)，其被認(rèn)為是下一循環(huán)的前量(Vi，Ii)。一旦算法100已迭代過(guò)多于一次，則有更多的信息為算法100可用，且被命令的輸出電流可以被配置為從TE發(fā)電機(jī)52抽取經(jīng)計(jì)算的最大功率輸出。從當(dāng)前迭代直到下一迭代以被命令的輸出電流(Icmd)運(yùn)行導(dǎo)致DC-DC轉(zhuǎn)換器54以第三負(fù)載電壓(Vk)抽取，用于后續(xù)時(shí)期(tk)。算法100確定被命令的輸出電流，以便引起DC-DC轉(zhuǎn)換器54在后續(xù)時(shí)期以第三負(fù)載電壓運(yùn)行。當(dāng)算法100被調(diào)用以再次運(yùn)行時(shí)，其返回到起始步驟110。算法100將再次讀取或計(jì)算負(fù)載電壓和負(fù)載電流(Vj、Ij)，其可以與來(lái)自前一迭代的前負(fù)載電壓和負(fù)載電流(Vi、Ii)相比較，并可以用于確定TE發(fā)電機(jī)52的等效電壓?？商鎿Q地說(shuō)明，與當(dāng)以第一輸出運(yùn)行時(shí)、確定至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的第一負(fù)載電流和第一負(fù)載電壓相比較，當(dāng)以第二輸出運(yùn)行時(shí)、算法100確定至DC-DC轉(zhuǎn)換器54 (可變負(fù)載構(gòu)件)的第二負(fù)載電流和第二負(fù)載電壓。步驟122 :負(fù)載電壓小于最小電壓？在算法100確定不是第一次迭代之后，算法100行進(jìn)至將經(jīng)測(cè)量的負(fù)載電壓(Vj)與最小電壓(Vmin)相比較。最小電壓是如下所述的水平在該水平下，沒(méi)有運(yùn)行DC-DC轉(zhuǎn)換器54的嘗試。在最小電壓之下，DC-DC轉(zhuǎn)換器的低效可以導(dǎo)致沒(méi)有用于電氣系統(tǒng)56的可用功率輸出。最小電壓可以是預(yù)定值或可以大致等于另一運(yùn)行特征，諸如車輛或電氣系統(tǒng)56的總DC電壓(額定地，14伏)。如果負(fù)載電壓在最小電壓之下，則算法100在此行進(jìn)至在步驟116處的將DC-DC轉(zhuǎn)換器54的被命令的輸出電流設(shè)定為零。隨后算法100行進(jìn)到步驟120以寫(xiě)入被命令的輸出電流和重寫(xiě)經(jīng)測(cè)量的電流量(Vj、Ij)，其被認(rèn)為是下一循環(huán)的前量(Vi、Ii)。步驟124 :負(fù)載電流等于前一負(fù)載電流？如果負(fù)載電壓在最小電壓之上，算法100確定TE發(fā)電機(jī)52是以證明DC-DC轉(zhuǎn)換器54運(yùn)行的水平運(yùn)行。算法100將隨后行進(jìn)至確定經(jīng)測(cè)量的負(fù)載電流(Ij)是否實(shí)質(zhì)地等于前負(fù)載電流(H)。算法100可以請(qǐng)求經(jīng)測(cè)量的負(fù)載電流(Ij)和前負(fù)載電流(Ii)以一預(yù)定量(諸如，但不限于，百分之5到10)分開(kāi)。算法100基于在兩個(gè)不同時(shí)期、至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的負(fù)載電壓和負(fù)載電流輸入來(lái)計(jì)算TE發(fā)電機(jī)52的等效電壓(VTE)，所述兩個(gè)時(shí)期是前時(shí)期(ti)，和當(dāng)前的、經(jīng)測(cè)量的時(shí)期(tj)。然而，為了克服DC-DC轉(zhuǎn)換器54的噪聲水平和進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)測(cè)量的負(fù)載電流(Ij)必須不同于前負(fù)載電流(Ii)。由此，被命令的第一輸出電流和被命令的第二輸出電流必須足夠不同，以使得經(jīng)測(cè)量的負(fù)載電流足夠不同于前一負(fù)載電流。步驟126 :增加輸出命令。如果經(jīng)測(cè)量的負(fù)載電流實(shí)質(zhì)地等于前負(fù)載電流，則算法100將通過(guò)增加或減少DC-DC轉(zhuǎn)換器54的被命令的輸出電流來(lái)修正這種情況?？梢酝ㄟ^(guò)加上預(yù)定命令差而進(jìn)行改變，其被配置為導(dǎo)致DC-DC轉(zhuǎn)換器54以足夠不同的經(jīng)測(cè)量的負(fù)載電流、在算法100的后續(xù)迭代上運(yùn)行。改變負(fù)載電流以獲得不同的當(dāng)前量(Vj、Ij)和前量(Vi、Ii)，可以稱為振動(dòng)(dithering)由DC-DC轉(zhuǎn)換器54抽取的負(fù)載。在以預(yù)定命令差改變被命令的輸出電流之后，算法100將再次行進(jìn)至步驟120，以寫(xiě)入至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的被命令的輸出電流和開(kāi)始以經(jīng)增加的被命令的輸出電流運(yùn)行。算法100還重寫(xiě)經(jīng)測(cè)量的電流量(Vj、Ij)，其被認(rèn)為是下一循環(huán)的前量(Vi、Ii)。步驟128 :計(jì)算等效電壓、后續(xù)負(fù)載電壓和最優(yōu)輸出命令。如果經(jīng)測(cè)量的負(fù)載電流實(shí)際上不等于前負(fù)載電流，則數(shù)據(jù)足以實(shí)際計(jì)算由TE發(fā)電機(jī)52供應(yīng)的等效電壓(VTE)。從由TE發(fā)電機(jī)52供應(yīng)的等效電壓，控制系統(tǒng)60可以還計(jì)算DC-DC轉(zhuǎn)換器54的第三或后續(xù)負(fù)載電壓(Vk)。既然已知TE發(fā)電機(jī)52的等效電壓輸出，該后續(xù)負(fù)載電壓被計(jì)算，以從TE發(fā)電機(jī)52抽取最大量的功率。DC-DC轉(zhuǎn)換器54的最優(yōu)被命令的輸出電流被計(jì)算，以從DC-DC轉(zhuǎn)換器54產(chǎn)生后續(xù)負(fù)載電壓。然而，僅基于最大化來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的功率輸出所需要的,后續(xù)負(fù)載電壓和最優(yōu)被命令的輸出電流兩者均為非約束值。然而，DC-DC轉(zhuǎn)換器54可以具有對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器54可以實(shí)際掌控的實(shí)際后續(xù)負(fù)載電壓或電流的限制。步驟130 :后續(xù)負(fù)載電壓在范圍內(nèi)？算法100將確定后續(xù)負(fù)載電壓是否在預(yù)定范圍內(nèi)或在約束限制內(nèi)。該范圍可以基于DC-DC轉(zhuǎn)換器54的運(yùn)行約束或基于其他考慮而設(shè)定。該范圍可包括最大和最小后續(xù)負(fù) 載電壓兩者(或相關(guān)聯(lián)的負(fù)載電流)，從而算法100將被命令的后續(xù)負(fù)載電壓與最小負(fù)載電壓約束和與最大負(fù)載電壓約束相比較。
此外，從DC-DC轉(zhuǎn)換器54 流至電氣系統(tǒng)56的被命令的輸出電流也可以具有約束。例如，過(guò)剩的電流可以不利地影響在電氣系統(tǒng)56內(nèi)的附件的運(yùn)行。如果在確定TE發(fā)電機(jī)52的等效電壓之后計(jì)算的非約束被命令的輸出電流或非約束后續(xù)負(fù)載電壓違反運(yùn)行限制，則算法100可以必須使被命令的輸出電流離開(kāi)最優(yōu)水平。取決于比較，算法100將約束或直接行進(jìn)至結(jié)束步驟120，以寫(xiě)入被命令的輸出電流。步驟132 :約束輸出命令。如果算法100確定后續(xù)負(fù)載電壓在最小負(fù)載電壓約束或最大負(fù)載電壓約束之外，則它將調(diào)整以使后續(xù)負(fù)載電壓回到可接受范圍內(nèi)。如果后續(xù)負(fù)載電壓在范圍之外，則算法100將減少或增加被命令的輸出電流，直到DC-DC轉(zhuǎn)換器54的負(fù)載電壓正好在所述范圍內(nèi)。不論算法100必須減少或增加后續(xù)負(fù)載電壓以使它在可接受范圍內(nèi)，算法100將隨后行進(jìn)到步驟120，以寫(xiě)入至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的受約束被命令的輸出電流及以被命令的輸出電流運(yùn)行。算法100還重寫(xiě)經(jīng)測(cè)量的電流量(Vj、Ij)，其被認(rèn)為是下一循環(huán)的前量(Vi、Ii)。由此，如果被命令的第三負(fù)載電壓(S卩，非約束后續(xù)負(fù)載電壓)在最小負(fù)載電壓約束之下，則算法100將命令DC-DC轉(zhuǎn)換器54以第四輸出電流運(yùn)行。被命令的第四輸出電流被配置為使得DC-DC轉(zhuǎn)換器54以最小負(fù)載電壓約束運(yùn)行。類似地，如果被命令的第三負(fù)載電壓在最大負(fù)載電壓之上，則算法100將命令DC-DC轉(zhuǎn)換器54以第五輸出電流運(yùn)行，其被配置為使得DC-DC轉(zhuǎn)換器54以最大負(fù)載電壓約束運(yùn)行。然而，如果算法100確定后續(xù)負(fù)載電壓在最小負(fù)載電壓約束和最大負(fù)載電壓約束的范圍內(nèi)，則它將直接行進(jìn)至寫(xiě)入最優(yōu)被命令的輸出電流。由此，如果被命令的第三負(fù)載電壓處于最小負(fù)載電壓約束和最大負(fù)載電壓約束之間，則算法100將命令DC-DC轉(zhuǎn)換器54以最優(yōu)輸出電流運(yùn)行。算法100將隨后行進(jìn)至步驟120，并寫(xiě)入至DC-DC轉(zhuǎn)換器54的最優(yōu)(非約束)被命令的輸出電流，并以最優(yōu)被命令的輸出電流運(yùn)行。算法100還重寫(xiě)經(jīng)測(cè)量的電流量(Vj、Ij)，其被認(rèn)為是下一循環(huán)的前量(Vi、Ii)。算法100的后續(xù)循環(huán)將試圖確定TE發(fā)電機(jī)52的等效電壓和DC-DC轉(zhuǎn)換器54的后續(xù)負(fù)載電壓，其將最大化來(lái)自TE發(fā)電機(jī)52的功率輸出。算法100的后續(xù)循環(huán)還將確定，DC-DC轉(zhuǎn)換器54的最優(yōu)命令電流在開(kāi)始DC-DC轉(zhuǎn)換器54以該水平的運(yùn)行之前是否需要被約束。盡管關(guān)于汽車應(yīng)用詳細(xì)描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的更寬的適用性。具有本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)的人將認(rèn)識(shí)到，諸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”等的術(shù)語(yǔ)用來(lái)描述附圖，且不表示對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，所述范圍如由所附的權(quán)力要求所限定的。盡管已經(jīng)對(duì)執(zhí)行要求保護(hù)的發(fā)明的較佳模式和其它模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開(kāi)發(fā)的聲明本發(fā)明在美國(guó)政府的支持下根據(jù)由能源部批準(zhǔn)的協(xié)議/項(xiàng)目號(hào)DE-FC26-04NT42278進(jìn)行。美國(guó)政府對(duì)本發(fā)明具有一定的權(quán)利。
權(quán)利要求
1.一種操作供應(yīng)功率至可變負(fù)載構(gòu)件的熱電式發(fā)電機(jī)的方法，包括 命令可變負(fù)載構(gòu)件以第一輸出運(yùn)行； 在以被命令的第一輸出運(yùn)行的同時(shí)，確定至可變負(fù)載構(gòu)件的第一負(fù)載電流和第一負(fù)載電壓； 命令可變負(fù)載構(gòu)件以第二輸出運(yùn)行； 在以被命令的第二輸出運(yùn)行的同時(shí)，確定至可變負(fù)載構(gòu)件的第二負(fù)載電流和第二負(fù)載電壓； 從經(jīng)確定的第一負(fù)載電流和電壓及經(jīng)確定的第二負(fù)載電流和電壓計(jì)算熱電發(fā)電機(jī)的最大功率輸出 '及 命令可變負(fù)載構(gòu)件以第三輸出運(yùn)行，其中，被命令的第三輸出被配置為從熱電式發(fā)電機(jī)抽取經(jīng)計(jì)算的最大功率輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的方法， 其中，計(jì)算熱電式發(fā)電機(jī)的最大功率輸出包括計(jì)算熱電式發(fā)電機(jī)的等效電壓；且 其中，命令可變負(fù)載構(gòu)件以被命令的第三輸出運(yùn)行包括計(jì)算第三負(fù)載電壓，其中，所述第三負(fù)載電壓是經(jīng)計(jì)算的熱電式發(fā)電機(jī)的等效電壓的大致兩倍，且被命令的第三輸出被配置為使得可變負(fù)載構(gòu)件以經(jīng)計(jì)算的第三負(fù)載電壓運(yùn)行。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述可變負(fù)載構(gòu)件是DC-DC轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述被命令的第一輸出是第一輸出電流，所述被命令的第二輸出是第二輸出電流，且所述被命令的第三輸出是第三輸出電流。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述被命令的第一輸出電流和所述被命令的第二輸出電流以至少一預(yù)定命令差分開(kāi)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括 將被命令的第三負(fù)載電壓與最小負(fù)載電壓約束和最大負(fù)載電壓約束相比較； 如果被命令的第三負(fù)載電壓處于最小負(fù)載電壓約束和最大負(fù)載電壓約束之間，則命令DC-DC轉(zhuǎn)換器以第三輸出電流運(yùn)行； 如果被命令的第三負(fù)載電壓在最小負(fù)載電壓之下，則命令DC-DC轉(zhuǎn)換器以第四輸出電流運(yùn)行，其中，被命令的第四輸出電流被配置為使得DC-DC轉(zhuǎn)換器54以最小負(fù)載電壓約束運(yùn)行；和 如果被命令的第三負(fù)載電壓在最大負(fù)載電壓之上，則命令DC-DC轉(zhuǎn)換器以第五輸出電流運(yùn)行，其中，被命令的第五輸出電流被配置為使得DC-DC轉(zhuǎn)換器以最大負(fù)載電壓約束運(yùn)行。
7.一種操作供應(yīng)功率至可變負(fù)載構(gòu)件的熱電式發(fā)電機(jī)的方法，包括 命令可變負(fù)載構(gòu)件以第一輸出電流運(yùn)行； 在以被命令的第一輸出電流運(yùn)行的同時(shí)，確定至可變負(fù)載構(gòu)件的第一負(fù)載電流和第一負(fù)載電壓； 命令可變負(fù)載構(gòu)件以第二輸出電流運(yùn)行，其中，被命令的第一輸出電流和被命令的第二輸出電流以至少一預(yù)定命令差分開(kāi)； 在以被命令的第二輸出電流運(yùn)行的同時(shí)，確定至可變負(fù)載構(gòu)件的第二負(fù)載電流和第二負(fù)載電壓；從經(jīng)確定的第一負(fù)載電流和電壓及經(jīng)確定的第二負(fù)載電流和電壓計(jì)算熱電發(fā)電機(jī)的最大功率輸出；和 命令可變負(fù)載構(gòu)件以第三輸出電流運(yùn)行，其中，被命令的第三輸出電流被配置為從熱電式發(fā)電機(jī)抽取經(jīng)計(jì)算的最大功率輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述可變負(fù)載構(gòu)件是DC-DC轉(zhuǎn)換器。
9.如權(quán)利要求8所述的方法， 其中，計(jì)算熱電式發(fā)電機(jī)的最大功率輸出包括計(jì)算熱電式發(fā)電機(jī)的等效電 壓；且 其中，命令可變負(fù)載構(gòu)件以被命令的第三輸出電流運(yùn)行包括計(jì)算第三負(fù)載電壓，其中，所述第三負(fù)載電壓是經(jīng)計(jì)算的熱電式發(fā)電機(jī)的等效電壓的大致兩倍，且被命令的第三輸出電流被配置為使得可變負(fù)載構(gòu)件以經(jīng)計(jì)算的第三負(fù)載電壓運(yùn)行。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括 將被命令的第三負(fù)載電壓與最小負(fù)載電壓約束和最大負(fù)載電壓約束比較； 如果被命令的第三負(fù)載電壓處于最小負(fù)載電壓約束和最大負(fù)載電壓約束之間，則命令DC-DC轉(zhuǎn)換器以第三輸出電流運(yùn)行； 如果被命令的第三負(fù)載電壓在最小負(fù)載電壓之下，則命令DC-DC轉(zhuǎn)換器以第四輸出電流運(yùn)行，其中，被命令的第四輸出電流被配置為使得DC-DC轉(zhuǎn)換器以最小負(fù)載電壓約束運(yùn)行；及 如果被命令的第三負(fù)載電壓在最大負(fù)載電壓之上，則命令DC-DC轉(zhuǎn)換器以第五輸出電流運(yùn)行，其中，被命令的第五輸出電流被配置為使得DC-DC轉(zhuǎn)換器以最大負(fù)載電壓約束運(yùn)行。
全文摘要
一種操作供應(yīng)可變負(fù)載構(gòu)件的熱電式發(fā)電機(jī)的方法，包括命令可變負(fù)載構(gòu)件以第一輸出運(yùn)行，和在以被命令的第一輸出運(yùn)行的同時(shí)，確定至可變負(fù)載構(gòu)件的第一負(fù)載電流和第一負(fù)載電壓。該方法還包括命令可變負(fù)載構(gòu)件以第二輸出運(yùn)行，和在以被命令的第二輸出運(yùn)行的同時(shí)，確定至可變負(fù)載構(gòu)件的第二負(fù)載電流和第二負(fù)載電壓。該方法包括從經(jīng)確定的第一負(fù)載電流和電壓及經(jīng)確定的第二負(fù)載電流和電壓計(jì)算熱電發(fā)電機(jī)的最大功率輸出，及命令可變負(fù)載構(gòu)件以第三輸出運(yùn)行。被命令的第三輸出被配置為從熱電式發(fā)電機(jī)抽取經(jīng)計(jì)算的最大功率輸出。
文檔編號(hào)H02N11/00GK102647121SQ20121003621
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者J.D.科吉爾, M.G.雷諾茲 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司