專利名稱：控制車輛熱能收集系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種車輛，并且更具體地涉及一種用于車輛和車輛附件的熱能 收集系統(tǒng)以及控制能量收集系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
車輛通常由發(fā)動(dòng)機(jī)供以動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)為車輛提供動(dòng)力且提供動(dòng)力給車輛蓄電池充 電。蓄電池為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和操作各種車輛附件提供動(dòng)力。在操作期間，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量的 余熱，即通常耗散到大氣中且喪失的過量熱能。技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)駕駛員便利的期望已經(jīng)增加了車輛附件的數(shù)量以及增加驅(qū)動(dòng)車 輛附件所需的發(fā)動(dòng)機(jī)和/或蓄電池上的負(fù)載(即動(dòng)力需求)。因此，期望擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)范圍且增 加車輛燃料效率的裝置。因而，期望增加車輛燃料效率且減少車輛常規(guī)動(dòng)力源(即，發(fā)動(dòng)機(jī) 和/或蓄電池)上的動(dòng)力負(fù)載的系統(tǒng)，如果車輛廢熱轉(zhuǎn)換為有用機(jī)械能和/或電能，可實(shí)現(xiàn) 顯著的車輛燃料經(jīng)濟(jì)性增益。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種控制能量收集系統(tǒng)的方法，所述能量收集系統(tǒng)將來自于熱源的過量熱 能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。所述方法包括獲得能量收集系統(tǒng)的當(dāng)前操作參數(shù)。所述方法還包括將所 獲得的當(dāng)前操作參數(shù)與能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)進(jìn)行比較，以確定當(dāng)前操作參數(shù)是否 處于能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)。所述方法還包括在當(dāng)前操作參數(shù)處于 目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍之外時(shí)，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作，直到所獲得的當(dāng)前操作參數(shù) 處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)，以使得能量收集系統(tǒng)的操作效率最大化。因此，所公開的方法通過將能量收集系統(tǒng)的操作調(diào)節(jié)到目標(biāo)操作狀態(tài)內(nèi)而使得能 量收集系統(tǒng)的效率最大化。通過將能量收集系統(tǒng)的操作保持在目標(biāo)操作狀態(tài)內(nèi)，控制能量 收集系統(tǒng)的方法確保不浪費(fèi)過量熱能，且能量收集系統(tǒng)將盡可能多的過量熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械 能。方案1. 一種控制能量收集系統(tǒng)的方法，所述能量收集系統(tǒng)將來自于熱源的熱能 轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，所述方法包括
獲得能量收集系統(tǒng)的當(dāng)前操作參數(shù)；
將所獲得的當(dāng)前操作參數(shù)與能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)進(jìn)行比較以確定當(dāng)前操作 參數(shù)是否處于能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)；以及
在當(dāng)前操作參數(shù)處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍之外時(shí)，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作，直 到所獲得的當(dāng)前操作參數(shù)處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)，以使得能量收集系統(tǒng)的操作效率最大化。方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述能量收集系統(tǒng)包括熱機(jī)，所述熱機(jī)具 有能在馬氏體相和奧氏體相之間循環(huán)移動(dòng)的形狀記憶合金(SMA)構(gòu)件，其中，獲得一組當(dāng)前 操作參數(shù)包括獲得在循環(huán)期間SMA構(gòu)件的最大溫度以確定SMA構(gòu)件是否過熱。方案3.根據(jù)方案2所述的方法，其中，獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)包括獲得在循環(huán)期 間SMA構(gòu)件的最小溫度以確定SMA構(gòu)件是否過冷。方案4.根據(jù)方案3所述的方法，其中，獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)包括獲得SMA構(gòu)件 的循環(huán)頻率。方案5.根據(jù)方案4所述的方法，其中，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作進(jìn)一步限定為 調(diào)節(jié)從熱源到SMA構(gòu)件的傳熱率。方案6.根據(jù)方案4所述的方法，其中，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作進(jìn)一步限定為 調(diào)節(jié)從SMA構(gòu)件到散熱器的傳熱率。方案7.根據(jù)方案4所述的方法，其中，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作進(jìn)一步限定為 調(diào)節(jié)熱機(jī)的循環(huán)頻率。方案8.根據(jù)方案4所述的方法，其中，能量收集系統(tǒng)包括電子控制單元，所述電 子控制單元具有能在電子控制單元上操作的至少一個(gè)算法，其中，所述方法還包括計(jì)算用 于調(diào)節(jié)SMA構(gòu)件的加熱速率、SMA構(gòu)件的冷卻速率以及熱機(jī)的循環(huán)頻率中的一個(gè)的調(diào)節(jié)幅值。方案9.根據(jù)方案8所述的方法，其中，調(diào)節(jié)幅值取決于所獲得的能量收集系統(tǒng)的 當(dāng)前操作參數(shù)和能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)之間的差。方案10.根據(jù)方案2所述的方法，其中，能量收集系統(tǒng)包括從動(dòng)部件，所述方法還 包括斷開從動(dòng)部件。方案11.根據(jù)方案2所述的方法，其中，能量收集系統(tǒng)包括從動(dòng)部件，所述方法還 包括調(diào)節(jié)從動(dòng)部件的輸出以與熱機(jī)的能量輸出匹配。方案12.根據(jù)方案2所述的方法，還包括在能量收集系統(tǒng)的當(dāng)前操作參數(shù)處于能 量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)內(nèi)時(shí)接合熱機(jī)。方案13.根據(jù)方案1所述的方法，其中，獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)進(jìn)一步限定為推 斷一組當(dāng)前操作參數(shù)。方案14.根據(jù)方案1所述的方法，其中，能量收集系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器，且其 中，獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)進(jìn)一步限定為從所述至少一個(gè)傳感器感測一組當(dāng)前操作參數(shù)。方案15.根據(jù)方案1所述的方法，還包括限定能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)。方案16.根據(jù)方案1所述的方法，其中，獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)進(jìn)一步限定為連 續(xù)地獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)。方案17.根據(jù)方案1所述的方法，其中，將所獲得的該組當(dāng)前操作參數(shù)與能量收 集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)進(jìn)行比較以確定當(dāng)前操作參數(shù)是否處于能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作 狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)進(jìn)一步限定為將所獲得的該組當(dāng)前操作參數(shù)與能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操 作狀態(tài)進(jìn)行比較以確定當(dāng)前操作參數(shù)是否等于能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)。方案18.根據(jù)方案1所述的方法，其中，獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)包括檢測形狀記 憶合金構(gòu)件在馬氏體相和奧氏體相之間的轉(zhuǎn)變。
方案19.根據(jù)方案18所述的方法，還包括在形狀記憶合金構(gòu)件已經(jīng)從馬氏體相 轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相時(shí)，停止加熱且開始冷卻形狀記憶合金構(gòu)件。方案20.根據(jù)方案1所述的方法，還包括在形狀記憶合金構(gòu)件已經(jīng)從奧氏體相 轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相時(shí)，停止冷卻且開始加熱形狀記憶合金構(gòu)件。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的 下列詳細(xì)描述參照附圖變得更明顯。


圖1是具有能量收集系統(tǒng)的車輛的示意圖。圖2是圖1的能量收集系統(tǒng)的實(shí)施例的透視圖。圖3是能量收集系統(tǒng)的散熱器的控制系統(tǒng)架構(gòu)的示意圖。圖4是示出了控制能量收集系統(tǒng)的方法的示意性流程圖。
具體實(shí)施例方式參照這些圖，其中相同的附圖標(biāo)記代表相同的元件，圖1總體上以10示出了車輛。 參考圖1，車輛10包括能量收集系統(tǒng)42。能量收集系統(tǒng)42利用第一流體區(qū)域12與第二流 體區(qū)域14之間的溫差產(chǎn)生機(jī)械能或電能，并因此可用于機(jī)動(dòng)車應(yīng)用。然而，要意識(shí)到，能量 收集系統(tǒng)42還可以用于非機(jī)動(dòng)車應(yīng)用，例如但不限于家庭和工業(yè)加熱應(yīng)用以及地?zé)釤嵩础＼囕v10限定艙室40，其可以容納車輛10的動(dòng)力源和驅(qū)動(dòng)源，例如發(fā)動(dòng)機(jī)和變速 器(未示出)。艙室40可從或可不從周圍環(huán)境封閉，但是可能從客艙(未示出)隔開。艙室可 以定位的車輛內(nèi)區(qū)域的示例包括但不限于排氣系統(tǒng)附近、車輛蓄電池附近或在電動(dòng)車輛的 蓄電池艙室內(nèi)、變速器附近、制動(dòng)器附近、或者在車輛懸架部件(具體地，減震器)附近內(nèi)、或 者在熱交換器(如散熱器)附近或結(jié)合在熱交換器(如散熱器)中。上述示例列舉了可以用 作第一流體區(qū)域12或第二流體區(qū)域14中的一個(gè)的車輛10區(qū)域。能量收集系統(tǒng)42可定位 成使得第一流體區(qū)域12或第二流體區(qū)域14中的另一個(gè)定位遠(yuǎn)離隔板50或者由隔板50隔 開，以提供所需溫差。上述列舉僅僅是能量收集系統(tǒng)42可以定位的位置的示例，且不旨在 是能量收集系統(tǒng)42的設(shè)置的所有窮舉。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠確定具有相關(guān)溫差的區(qū)域和 能量收集系統(tǒng)42的合適位置，以利用溫差。能量收集系統(tǒng)42至少部分地位于艙室40內(nèi)。車輛10的動(dòng)力源和驅(qū)動(dòng)源(未示 出)通常發(fā)熱。因此，艙室40包括在其之間具有溫差的第一流體區(qū)域12和第二流體區(qū)域 14。第一流體區(qū)域12和第二流體區(qū)域14可以彼此間隔開，或者可以采用擋板50 (例如隔 熱屏)把艙室40分成第一流體區(qū)域12和第二流體區(qū)域14。形成第一流體區(qū)域12和第二 流體區(qū)域14的能量收集系統(tǒng)42內(nèi)的流體可以從氣體、液體及其組合的組中選擇。在艙室 40是發(fā)動(dòng)機(jī)艙的上述實(shí)施例中，第一流體區(qū)域12和第二流體區(qū)域14內(nèi)的流體是艙室40內(nèi) 的氣體。還參照?qǐng)D2，能量收集系統(tǒng)42包括熱機(jī)16。熱機(jī)16配置成將熱能(例如熱量)轉(zhuǎn) 變?yōu)闄C(jī)械能或者將熱量首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能然后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，這在下文更詳細(xì)陳述。更具體 地，熱機(jī)16包括形狀記憶合金18 (圖2)，該形狀記憶合金具有響應(yīng)于第一流體區(qū)域12與 第二流體區(qū)域14 (圖1)之間的溫差可在奧氏體與馬氏體之間變化的結(jié)晶相。
如本文所使用的，術(shù)語“形狀記憶合金“指的是呈現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)的合金。也就 是說，形狀記憶合金18可以通過分子或晶體重排經(jīng)受固態(tài)相變從而在馬氏體相(即“馬氏 體“)與奧氏體相(即“奧氏體“)之間變化。換句話說，形狀記憶合金18可以經(jīng)受位移式 轉(zhuǎn)變而不是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變從而在馬氏體與奧氏體之間變化。通常，馬氏體相指的是相對(duì)低溫 的相并且常常比相對(duì)高溫的奧氏體相更容易變形。形狀記憶合金18開始由奧氏體相變?yōu)?馬氏體相的溫度被稱為馬氏體起始溫度禮。形狀記憶合金18完成由奧氏體相變?yōu)轳R氏體 相的溫度被稱為馬氏體完成溫度Mf。類似地，當(dāng)形狀記憶合金18被加熱時(shí)，形狀記憶合金 18開始由馬氏體相變?yōu)閵W氏體相的溫度被稱為奧氏體起始溫度As。并且，形狀記憶合金18 完成由馬氏體相變?yōu)閵W氏體相的溫度被稱為奧氏體完成溫度Af。因此，形狀記憶合金18可以以冷態(tài)表征，即，此時(shí)，形狀記憶合金18的溫度低于形 狀記憶合金18的馬氏體完成溫度Mf。類似地，形狀記憶合金18還可以以熱態(tài)表征，S卩，此 時(shí)，形狀記憶合金18的溫度高于形狀記憶合金18的奧氏體完成溫度Af。操作時(shí)，S卩，當(dāng)暴露于第一流體區(qū)域12與第二流體區(qū)域14之間的溫差時(shí)，形狀記 憶合金18，如果是預(yù)應(yīng)變或受到張應(yīng)力的話，可以在改變結(jié)晶相時(shí)改變尺寸從而將熱能轉(zhuǎn) 變?yōu)闄C(jī)械能。也就是說，形狀記憶合金18的結(jié)晶相可以從馬氏體變?yōu)閵W氏體，并且由此如 果進(jìn)行了偽塑性預(yù)應(yīng)變的話在尺寸上收縮從而將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。更具體地，如果形狀 記憶合金18先前已經(jīng)通過施加應(yīng)變而發(fā)生偽塑性預(yù)應(yīng)變，那么形狀記憶合金18可在尺寸 上收縮。反之，形狀記憶合金18的結(jié)晶相可以從奧氏體變?yōu)轳R氏體，并且由此如果處于應(yīng) 力下的話在尺寸上膨脹。也就是說，形狀記憶合金18在應(yīng)力下可尺寸上收縮，以將熱能轉(zhuǎn) 變?yōu)闄C(jī)械能，且然后在馬氏體相期間往回拉伸以重復(fù)循環(huán)。術(shù)語“偽塑性預(yù)應(yīng)變“指的是在形狀記憶合金元件18處于馬氏體相的時(shí)候拉伸 形狀記憶合金元件18，使得形狀記憶合金元件18在該負(fù)載狀態(tài)下呈現(xiàn)出的應(yīng)變在卸載時(shí) 不能完全恢復(fù)，其中，純彈性應(yīng)變將完全恢復(fù)。對(duì)于非形狀記憶材料，該應(yīng)變的未恢復(fù)部分 將由于塑性變形引起，對(duì)于該材料來說將是永久性的。在形狀記憶合金元件18的情況下， 可能將材料加載，使得超過彈性應(yīng)變極限且在超過材料的真實(shí)塑性應(yīng)變極限之前在材料的 馬氏體晶體結(jié)構(gòu)中發(fā)生變形。在這兩個(gè)極限之間的這種應(yīng)變是偽塑性應(yīng)變，如此稱呼是因 為一旦卸載，形狀記憶合金元件18看起來已經(jīng)塑性變形，但是當(dāng)被加熱到形狀記憶合金 元件18轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相的點(diǎn)時(shí)，可以恢復(fù)該應(yīng)變，從而使形狀記憶合金元件18回到施加任 何負(fù)載之前所看到的原始長度。形狀記憶合金18可以具有任何合適的組分。特別地，形狀記憶合金18可以包括 選自以下材料的組的元素鈷、鎳、鈦、銦、錳、鐵、鈀、鋅、銅、銀、金、鎘、錫、硅、鉬、鎵及其組 合。例如，合適的形狀記憶合金18可以包括鎳鈦基合金、鎳鋁基合金、鎳鎵基合金、銦鈦基 合金、銦鎘基合金、鎳鈷鋁基合金、鎳錳鎵基合金、銅基合金(例如，銅鋅合金、銅鋁合金、銅 金合金和銅錫合金)、金鎘基合金、銀鎘基合金、錳銅基合金、鐵鉬基合金、鐵鈀基合金及其 組合。形狀記憶合金18可以是二元的、三元的或任何更高元的，只要形狀記憶合金18呈現(xiàn) 形狀記憶效應(yīng)(例如形狀取向、阻尼容量等的變化)即可。技術(shù)人員可以根據(jù)艙室40 (圖1) 內(nèi)的期望操作溫度選擇形狀記憶合金18，這在下文更詳細(xì)陳述。在一個(gè)特定例子中，形狀記 憶合金18可以包括鎳和鈦。此外，形狀記憶合金18可以具有任何適用的形態(tài)，即形狀。例如，形狀記憶合金18可以具有選自以下組的形態(tài)偏壓構(gòu)件、條、線、帶、連續(xù)環(huán)及其組合。參照?qǐng)D2，在一個(gè)變型 中，形狀記憶合金18可以形成為連續(xù)環(huán)形彈簧。形狀記憶合金18可以通過任何合適方式將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。例如，形狀記憶 合金18可以致動(dòng)滑輪系統(tǒng)(總體上在圖2中示出并且在下文更詳細(xì)陳述)、接合杠桿(未示 出)、轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪(未示出)、接合螺桿(未示出)等等。能量收集系統(tǒng)42還包括從動(dòng)部件20。部件20可以是簡單的機(jī)械裝置，例如風(fēng)扇， 部件20由熱機(jī)16驅(qū)動(dòng)。部件20可以是車輛10內(nèi)的現(xiàn)有系統(tǒng)(例如加熱或冷卻系統(tǒng))的一 部分。機(jī)械能可以驅(qū)動(dòng)部件20或可以幫助車輛10的其它系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件20。用由熱機(jī)16 提供的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件20還可以允許車輛10內(nèi)的相關(guān)現(xiàn)有系統(tǒng)的尺寸/容量減小。在上面 的例子中，熱機(jī)16可以輔助驅(qū)動(dòng)加熱/冷卻系統(tǒng)的風(fēng)扇，允許主加熱冷卻系統(tǒng)容量減小并 且在除節(jié)能之外還提供重量減輕?？商娲兀考?0可以是發(fā)電機(jī)。部件/發(fā)電機(jī)20配置成將來自熱機(jī)16的機(jī)械 能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏M(jìn)圖1和2中總體上用附圖標(biāo)記21表示)。部件/發(fā)電機(jī)20可以是用于將 機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?1的任何適用裝置。例如，部件/發(fā)電機(jī)20可以是使用電磁感應(yīng)將機(jī) 械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?1的發(fā)電機(jī)，并且可以包括相對(duì)于定子(未示出)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(未示出)。來 自部件/發(fā)電機(jī)20的電能然后可以用來幫助給車輛10內(nèi)的主或附屬驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力， 或者存儲(chǔ)在蓄電池、液壓蓄能器、氣力蓄能器、飛輪或其它能量存儲(chǔ)裝置中。如圖2所示，部件20由熱機(jī)16驅(qū)動(dòng)。也就是說，由形狀記憶合金18從熱能轉(zhuǎn)換 得到的機(jī)械能可以驅(qū)動(dòng)部件20。特別地，形狀記憶合金18的上述尺寸收縮和尺寸膨脹，與 伴隨尺寸變化的模量變化相結(jié)合，可以驅(qū)動(dòng)部件20。更具體地說，在圖2所示的一個(gè)變型中，熱機(jī)16可以包括框架22，其配置成支撐布 置在多個(gè)軸32、34上的一個(gè)或多個(gè)輪子對(duì)、26、觀、30。輪子24J6、28、30可以相對(duì)于框架 22旋轉(zhuǎn)，并且形狀記憶合金18可以由輪子對(duì)、26、觀、30支撐并且沿著這些輪子行進(jìn)。可以 由一個(gè)或多個(gè)齒輪組36任選地改變輪子M、26J8、30的旋轉(zhuǎn)速度。而且，部件20可以包 括附連在輪子沈上的傳動(dòng)軸38。當(dāng)輪子對(duì)、26、觀、30響應(yīng)于形狀記憶合金18在尺寸上的 膨脹和收縮以及伴隨尺寸變化的模量變化而圍繞熱機(jī)16的軸32、34轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸38轉(zhuǎn) 動(dòng)并驅(qū)動(dòng)部件20。再次參照?qǐng)D1，能量收集系統(tǒng)42配置成產(chǎn)生機(jī)械能或電能。更具體地說，能量收集 系統(tǒng)42包括具有第一溫度的第一流體區(qū)域12和具有不同于第一溫度的第二溫度的第二流 體區(qū)域14。例如，第一溫度可以高于第二溫度。第一溫度與第二溫度之間的溫差可以小至 約5°C并且高達(dá)多于100°C。換句話說，第一溫度與第二溫度之間的溫差可以大于或等于約 5°C且小于或等于約500°C，更準(zhǔn)確地小于或等于約30°C。熱機(jī)16，更具體地是熱機(jī)16的形狀記憶合金18(圖2)，布置成與第一流體區(qū)域12 和第二流體區(qū)域14中的每一個(gè)都接觸。因此，形狀記憶合金18可以在熱暴露于第一流體 區(qū)域12和第二流體區(qū)域14中的一個(gè)時(shí)在奧氏體與馬氏體之間改變結(jié)晶相。例如，一旦熱 暴露于第一流體區(qū)域12，形狀記憶合金18就可以從馬氏體變?yōu)閵W氏體。類似地，一旦熱暴 露于第二流體區(qū)域14，形狀記憶合金18就可以從奧氏體變?yōu)轳R氏體。此外，形狀記憶合金18在改變結(jié)晶相時(shí)可以改變模量和尺寸，由此將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)?機(jī)械能。更具體地，如果進(jìn)行了偽塑性預(yù)應(yīng)變，一旦結(jié)晶相從馬氏體變?yōu)閵W氏體，形狀記憶合金18就可以在尺寸上收縮，由此將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并且如果處于張應(yīng)力下，一旦結(jié) 晶相從奧氏體變?yōu)轳R氏體，形狀記憶合金18就可以在尺寸上膨脹，以重復(fù)循環(huán)。因此，對(duì)于 第一流體區(qū)域12的第一溫度與第二流體區(qū)域14的第二溫度之間存在溫差(即，其中第一流 體區(qū)域12和第二流體區(qū)域14不處于熱平衡)的任何狀態(tài)，一旦結(jié)晶相在馬氏體與奧氏體之 間變化，形狀記憶合金18就可以在尺寸上膨脹和收縮。并且，形狀記憶合金18的結(jié)晶相的 變化可以促使形狀記憶合金轉(zhuǎn)動(dòng)輪子M、26J8、30 (如圖2所示)，并且因此驅(qū)動(dòng)部件20。操作時(shí)，參照?qǐng)D1的熱量收集系統(tǒng)42并且參照?qǐng)D2所示形狀記憶合金18的示例 結(jié)構(gòu)描述的，一個(gè)輪子觀可以浸于第一流體區(qū)域12中，而另一輪子M可以浸于第二流體 區(qū)域14中。隨著形狀記憶合金18的一個(gè)區(qū)域(總體上由箭頭A表示)在應(yīng)力下且接觸第二 流體區(qū)域14時(shí)在尺寸上膨脹，即在尺寸上拉伸，形狀記憶合金18的偽塑性預(yù)應(yīng)變的與第一 流體區(qū)域12接觸的另一區(qū)域(總體上由箭頭B表示)在尺寸上收縮。在暴露于第一流體區(qū) 域12與第二流體區(qū)域14之間的溫差時(shí)，形狀記憶合金18的連續(xù)彈簧環(huán)形態(tài)的交替尺寸收 縮和膨脹可以促使記形合金18將機(jī)械勢能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)能，由此驅(qū)動(dòng)輪子對(duì)、26、觀、30并 且將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。因而，為了能量收集系統(tǒng)42的最佳效率，第一流體區(qū)域12和第二 流體區(qū)域14優(yōu)選更新以保持其之間的溫差。熱機(jī)16和部件/發(fā)電機(jī)20可以布置在車輛10的艙室40內(nèi)。特別地，熱機(jī)16和 部件20可以布置在車輛10內(nèi)外的任何位置處，只要形狀記憶合金18布置成與第一流體區(qū) 域12和第二流體區(qū)域14的每一個(gè)都接觸即可。此外，熱機(jī)16和部件20可以被通風(fēng)殼體 44 (圖1)圍繞。殼體44可以限定腔(未示出)，電子部件(例如線)可以通過所述腔。擋板 50可以位于殼體44內(nèi)以將第一流體區(qū)域12與第二流體區(qū)域14隔開?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，在一個(gè)變型中，能量收集系統(tǒng)42還包括電子控制單元46。電子控 制單元46與車輛10可操作通訊。電子控制單元46可以是例如計(jì)算機(jī)，其與能量收集系統(tǒng) 42的一個(gè)或多個(gè)控制器和/或傳感器電子通訊。電子控制單元46可以與能量收集系統(tǒng)42 的一個(gè)或多個(gè)傳感器通訊。例如，電子控制單元46可以與第一流體區(qū)域12內(nèi)的溫度傳感 器、第二流體區(qū)域14內(nèi)的溫度傳感器、部件20的速度調(diào)節(jié)器、位移傳感器、力傳感器、扭矩 傳感器、應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器、流體流率傳感器、循環(huán)傳感器和配置成監(jiān)控發(fā)電的計(jì)量 器中的一個(gè)或多個(gè)相通訊和/或?qū)ζ溥M(jìn)行控制。電子控制單元46還包括和控制至少一個(gè) 致動(dòng)器58，致動(dòng)器58配置成控制能量收集系統(tǒng)42的操作。致動(dòng)器58可包括閥、線性和/ 或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器、離合器、制動(dòng)器、中斷器、用于改變到形狀記憶合金構(gòu)件18和/或從形狀記 憶合金構(gòu)件18的傳熱率的器件(例如，可調(diào)傳熱介質(zhì))、或者能夠控制能量收集系統(tǒng)42的操 作的任何其它裝置。電子控制單元46可以控制在車輛10的預(yù)定狀態(tài)下的能量收集。例如，在車輛10 已經(jīng)運(yùn)行了足夠時(shí)段以確保第一流體區(qū)域12與第二流體區(qū)域14之間的溫差處于最佳差值 之后。電子控制單元46還可以提供手動(dòng)超控?zé)釞C(jī)16從而允許關(guān)閉能量收集系統(tǒng)42的選 擇。由電子控制單元46控制的離合器(未示出)可以用來將熱機(jī)16從部件20分離。許多因素影響能量收集系統(tǒng)42的操作和/或性能。這些因素可包括但不限于從 熱源62可獲得的廢熱，其在操作循環(huán)內(nèi)根據(jù)負(fù)載顯著地變化；到形狀記憶合金構(gòu)件18用于 轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)力的傳熱率、熱量從形狀記憶合金構(gòu)件18排出以完成循環(huán)的冷卻部分的速 率、以及能量收集系統(tǒng)42的熱機(jī)16上的負(fù)載。這些因素隨時(shí)間變化。因而，需要能量收集系統(tǒng)42的合適實(shí)時(shí)控制。為了使得來自于熱機(jī)16的動(dòng)力輸出最大化，必須使得每個(gè)轉(zhuǎn)變 循環(huán)的功輸出和循環(huán)頻率兩者最大化。為了使得熱機(jī)16每個(gè)轉(zhuǎn)變循環(huán)的功輸出最大化，形 狀記憶合金構(gòu)件18必須被控制經(jīng)受馬氏體相和奧氏體相之間的完全轉(zhuǎn)變。為了使得熱機(jī) 16的循環(huán)頻率最大化，形狀記憶合金構(gòu)件18的加熱和冷卻必須被控制以避免過熱和/或過 冷，以使得循環(huán)持續(xù)時(shí)間和熱能浪費(fèi)最小化。因而，本文公開了用于控制能量收集系統(tǒng)42 的方法。參考圖3，所述方法被示意性地示出且總體上包括調(diào)節(jié)到形狀記憶合金構(gòu)件18或 從形狀記憶合金構(gòu)件18的傳熱以確保形狀記憶合金構(gòu)件18不過熱和/或過冷。如圖3所 示，第一傳熱介質(zhì)60將熱量從熱源62傳遞給形狀記憶合金構(gòu)件18以加熱形狀記憶合金構(gòu) 件18。第二傳熱介質(zhì)64將熱量從形狀記憶合金構(gòu)件18傳遞給散熱器66以冷卻形狀記憶 合金構(gòu)件18。散熱器66是能量收集系統(tǒng)42的一部分，且可包括能夠從形狀記憶合金構(gòu)件 18吸收并驅(qū)散熱量的任何裝置。形狀記憶合金構(gòu)件18的最大和最小溫度，連同形狀記憶合 金構(gòu)件18的膨脹和收縮的循環(huán)頻率一起，被獲得(例如，感測)且傳送給電子控制單元46。 電子控制單元46處理與形狀記憶合金構(gòu)件18的最大溫度、形狀記憶合金的最小溫度和形 狀記憶合金的循環(huán)頻率相關(guān)的數(shù)據(jù)，且通過第一傳熱介質(zhì)60調(diào)節(jié)到形狀記憶合金構(gòu)件18 的傳熱率、通過第二傳熱介質(zhì)64調(diào)節(jié)從形狀記憶合金構(gòu)件18的傳熱率、或者調(diào)節(jié)形狀記憶 合金的循環(huán)頻率，以將熱機(jī)16的操作保持在目標(biāo)操作狀態(tài)內(nèi)。將熱機(jī)16的操作保持在目 標(biāo)操作狀態(tài)內(nèi)確保不由于使得形狀記憶合金構(gòu)件18過熱或使得形狀記憶合金構(gòu)件18過熱 而喪失過量熱能。更具體地，所述方法包括獲得能量收集系統(tǒng)42的當(dāng)前操作參數(shù)。優(yōu)選地，能量收 集系統(tǒng)42的當(dāng)前操作參數(shù)可在時(shí)間上連續(xù)獲得。替代地，能夠以規(guī)定時(shí)間間隔獲得當(dāng)前操 作參數(shù)。當(dāng)前操作參數(shù)可以通過其它各種車輛系統(tǒng)推斷獲得，或者通過一個(gè)或多個(gè)傳感器 68感測。如上所述，能量收集系統(tǒng)42包括具有形狀記憶合金構(gòu)件18的熱機(jī)16，形狀記憶合 金構(gòu)件18能在馬氏體相和奧氏體相之間循環(huán)移動(dòng)。能量收集系統(tǒng)42的當(dāng)前操作參數(shù)可包 括但不限于形狀記憶合金構(gòu)件18在循環(huán)期間的最大溫度、形狀記憶合金構(gòu)件18在循環(huán)期 間的最小溫度或形狀記憶合金構(gòu)件18的循環(huán)頻率。形狀記憶合金構(gòu)件18的最大溫度用于 確定形狀記憶合金構(gòu)件18是否過熱。形狀記憶合金構(gòu)件18的最小溫度用于確定形狀記憶 合金構(gòu)件18是否過冷。循環(huán)頻率是形狀記憶合金構(gòu)件18在馬氏體相和奧氏體相之間往復(fù) 循環(huán)一次的時(shí)間。所述方法還可包括限定能量收集系統(tǒng)42的目標(biāo)操作狀態(tài)。目標(biāo)操作狀態(tài)包括設(shè) 計(jì)成使得熱機(jī)16和/或能量收集系統(tǒng)42的效率最大化的能量收集系統(tǒng)42的各種操作參 數(shù)的預(yù)定值。目標(biāo)操作狀態(tài)可包括但不限于第一流體區(qū)域12和第二流體區(qū)域14之間的溫 差、形狀記憶合金構(gòu)件18的溫度、形狀記憶合金構(gòu)件18的位移、從動(dòng)部件20的接合、或者 影響能量收集系統(tǒng)42效率的一些其它狀態(tài)。為了確保能量收集系統(tǒng)42的最佳效率，所述方法還可包括在能量收集系統(tǒng)42的 當(dāng)前操作參數(shù)處于能量收集系統(tǒng)42的目標(biāo)操作狀態(tài)內(nèi)時(shí)接合熱機(jī)16。因此，熱機(jī)16和/ 或能量收集系統(tǒng)42保持分離，直到能量收集系統(tǒng)42的當(dāng)前操作參數(shù)允許熱機(jī)16和能量收 集系統(tǒng)42的有效操作。
所述方法還包括將所獲得的當(dāng)前操作參數(shù)與能量收集系統(tǒng)42的目標(biāo)操作狀態(tài)進(jìn) 行比較。所獲得的當(dāng)前操作參數(shù)與目標(biāo)操作狀態(tài)進(jìn)行比較以確定當(dāng)前操作參數(shù)是否處于能 量收集系統(tǒng)42的目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)。預(yù)定范圍可包括任何范圍，且取決于許多因 素，包括但不限于熱機(jī)16的具體設(shè)計(jì)要求、從動(dòng)部件20的設(shè)計(jì)要求、第一流體區(qū)域12和 第二流體區(qū)域14之間的溫差、或一些其它因素。預(yù)定范圍可包括高于或低于目標(biāo)值的百分 比。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，預(yù)定范圍也可以包括零范圍，其中，如果當(dāng)前操作參數(shù)不等于目標(biāo) 操作狀態(tài)，則當(dāng)前操作參數(shù)在預(yù)定范圍之外。因此，將所獲得的該組當(dāng)前操作參數(shù)與目標(biāo)操 作狀態(tài)進(jìn)行比較以確定當(dāng)前操作參數(shù)是否處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)可進(jìn)一步限定 為將所獲得的該組當(dāng)前操作參數(shù)與目標(biāo)操作狀態(tài)進(jìn)行比較以確定當(dāng)前操作參數(shù)是否等于 目標(biāo)操作狀態(tài)。所述方法還包括在當(dāng)前操作參數(shù)處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍之外時(shí)調(diào)節(jié)能量 收集系統(tǒng)42的操作。能量收集系統(tǒng)42的操作被連續(xù)調(diào)節(jié)，直到所獲得的當(dāng)前操作參數(shù)在 預(yù)定范圍內(nèi)或者等于目標(biāo)操作狀態(tài)，以使得能量收集系統(tǒng)42的操作效率最大化。所述方法還可包括檢測形狀記憶合金構(gòu)件18何時(shí)從馬氏體相轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相， 然后立即停止加熱且開始冷卻形狀記憶合金構(gòu)件18。類似地，所述方法還可包括檢測形 狀記憶合金構(gòu)件18何時(shí)從奧氏體相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相時(shí)，立即停止冷卻且然后開始加熱形 狀記憶合金構(gòu)件18。調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)42的操作可包括調(diào)節(jié)從熱源62到形狀記憶合金構(gòu)件18的傳 熱率、調(diào)節(jié)從形狀記憶合金構(gòu)件18到散熱器66的傳熱率、或者調(diào)節(jié)熱機(jī)16的循環(huán)頻率。例 如，如果形狀記憶合金構(gòu)件18在單個(gè)循環(huán)期間過熱且過冷，那么電子控制單元46可以發(fā)送 信號(hào)以增加形狀記憶合金構(gòu)件18的循環(huán)頻率，以便增加能量收集系統(tǒng)42的動(dòng)力輸出。如 果形狀記憶合金構(gòu)件18過熱但冷卻不夠，那么電子控制單元46可以發(fā)送信號(hào)以增加冷卻 速率，即從形狀記憶合金構(gòu)件18到散熱器66的傳熱率；或者替代地，可以發(fā)送信號(hào)以減少 加熱速率，即從熱源62到形狀記憶合金構(gòu)件18的傳熱率。如果形狀記憶合金構(gòu)件18加熱 不夠但過冷，那么電子控制單元46可以發(fā)送信號(hào)以增加加熱速率，即從熱源62到形狀記憶 合金構(gòu)件18的傳熱率；或者替代地，可以發(fā)送信號(hào)以減少冷卻速率，即從形狀記憶合金構(gòu) 件18到散熱器66的傳熱率。如果形狀記憶合金構(gòu)件18加熱不夠且冷卻不夠，那么電子控 制單元46可以發(fā)送信號(hào)以增加加熱速率和冷卻速率兩者，即分別為從熱源62到形狀記憶 合金構(gòu)件18的傳熱率和從形狀記憶合金構(gòu)件18到散熱器66的傳熱率。如果當(dāng)前操作參 數(shù)處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)，那么電子控制單元46維持當(dāng)前操作狀態(tài)，且不調(diào)節(jié)能 量收集系統(tǒng)42。如上所述，能量收集系統(tǒng)42包括電子控制單元46。電子控制單元46可包括計(jì)算 機(jī)，其具有能在其上操作的處理器、存儲(chǔ)器、其它硬件部件和軟件(即，算法)。應(yīng)當(dāng)理解的 是，電子控制單元46可包括與熱機(jī)16、能量收集系統(tǒng)42和從動(dòng)部件20通訊并控制熱機(jī)16、 能量收集系統(tǒng)42和從動(dòng)部件20的操作所需的任何部件。因此，所述方法還包括計(jì)算用 于調(diào)節(jié)SMA構(gòu)件的加熱速率、SMA構(gòu)件的冷卻速率以及熱機(jī)16的循環(huán)頻率中的一個(gè)的調(diào)節(jié) 幅值。調(diào)節(jié)幅值取決于所獲得的能量收集系統(tǒng)42的當(dāng)前操作參數(shù)和能量收集系統(tǒng)42的目 標(biāo)操作狀態(tài)之間的差，且通過電子控制單元46的一個(gè)或多個(gè)算法計(jì)算。所述算法可結(jié)合當(dāng) 前操作參數(shù)和目標(biāo)操作狀態(tài)之間的差。所述算法可包括各種控制合成方法，包括但不限于PID、LQG、MRAC、非線性或本文未闡述或描述的一些其它控制合成方法。如上所述，能量收集系統(tǒng)42包括從動(dòng)部件20。為了使得能量收集系統(tǒng)42的效率 最大化，所述方法還可包括斷開從動(dòng)部件20。從動(dòng)部件20可例如在能量收集系統(tǒng)42不能 提供足夠的能量以操作從動(dòng)部件20時(shí)斷開。例如，從動(dòng)部件20可以由于第一流體區(qū)域12 和第二流體區(qū)域14之間的溫差接近零而從熱機(jī)16斷開，例如在能量收集系統(tǒng)42由于深坑 或雪堆驟冷時(shí)。替代地，所述方法還可包括調(diào)節(jié)從動(dòng)部件20的輸出以與熱機(jī)16的能量輸出匹配。 例如，如果從動(dòng)部件20是發(fā)電機(jī)，那么電子控制單元46可發(fā)送信號(hào)給發(fā)電機(jī)以斷開用于產(chǎn) 生電流的一個(gè)或多個(gè)線圈，使得部件/發(fā)電機(jī)20的電負(fù)載減少至能量收集系統(tǒng)42可以在 不失速的情況下處理的水平。替代地，能量收集系統(tǒng)42的負(fù)載可以基于一些其它參數(shù)調(diào) 節(jié)，該參數(shù)包括但不限于車輛10的排氣溫度、環(huán)境空氣溫度、熱機(jī)16的旋轉(zhuǎn)速度、或本文 未描述的一些其它參數(shù)。參考圖4，示出了顯示控制能量收集系統(tǒng)42的方法的示意性流程圖。在圖4中， Th等于形狀記憶合金構(gòu)件18的最大加熱溫度，Tc等于形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫 度，Mf等于馬氏體相的完成溫度，Af等于奧氏體相的完成溫度。如圖4所示，在框80，獲得能量收集系統(tǒng)42的當(dāng)前操作參數(shù)?？?2將形狀記憶合 金構(gòu)件18的最大加熱溫度與奧氏體相的完成溫度進(jìn)行比較。如果形狀記憶合金構(gòu)件18的最大加熱溫度等于或處于奧氏體相的完成溫度的預(yù) 定范圍內(nèi)，那么形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度與馬氏體相的完成溫度進(jìn)行比較(框 84)。如果形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度等于或處于馬氏體相的完成溫度的預(yù)定范 圍內(nèi)，那么電子控制單元46不采取動(dòng)作調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)42。然而，如果形狀記憶合金構(gòu) 件18的最小冷卻溫度不等于或不處于馬氏體相的完成溫度的預(yù)定范圍內(nèi)，那么形狀記憶 合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度與馬氏體相的完成溫度進(jìn)行比較(框86)。如果馬氏體相的完 成溫度大于形狀記憶合金的最小冷卻溫度，那么電子控制單元46發(fā)送信號(hào)以減少形狀記 憶合金構(gòu)件18的冷卻速率(框88)。替代地，如果馬氏體相的完成溫度不大于形狀記憶合金 的最小冷卻溫度，那么電子控制單元46發(fā)送信號(hào)以增加形狀記憶合金構(gòu)件18的冷卻速率 (框 90)。返回框82，如果形狀記憶合金構(gòu)件18的最大加熱溫度不等于奧氏體相的完成溫 度，那么框92確定形狀記憶合金構(gòu)件的最大加熱溫度是否大于奧氏體相的完成溫度。如果 形狀記憶合金構(gòu)件18的最大加熱溫度大于奧氏體相的完成溫度，那么形狀記憶合金構(gòu)件 18的最小冷卻溫度與馬氏體相的完成溫度進(jìn)行比較，以確定形狀記憶合金構(gòu)件18的最小 冷卻溫度是否等于或處于馬氏體相的完成溫度的預(yù)定范圍內(nèi)(框94)。如果形狀記憶合金構(gòu) 件18的最小冷卻溫度等于或處于馬氏體相的完成溫度的預(yù)定范圍內(nèi)，那么電子控制單元 46發(fā)送信號(hào)以減少形狀記憶合金構(gòu)件18的加熱速率(框96)。如果形狀記憶合金構(gòu)件18的 最小冷卻溫度不等于或不處于馬氏體相的完成溫度的預(yù)定范圍內(nèi)，那么形狀記憶合金構(gòu)件 18的最小冷卻溫度與馬氏體相的完成溫度進(jìn)行比較以確定形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷 卻溫度是否小于馬氏體相的完成溫度(框98)。如果形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度 小于馬氏體相的完成溫度，那么電子控制單元46發(fā)送信號(hào)以增加形狀記憶合金構(gòu)件18的 循環(huán)頻率(框100)。然而，如果形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度不小于馬氏體相的完成溫度，那么電子控制單元46發(fā)送信號(hào)以增加形狀記憶合金構(gòu)件18的冷卻速率(框102) 和/或減少形狀記憶合金構(gòu)件18的加熱速率(框96)。
返回框92，如果奧氏體相的完成溫度不小于形狀記憶合金構(gòu)件18的最大加熱溫 度，那么形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度與馬氏體相的完成溫度進(jìn)行比較，以確定形 狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度是否等于或處于馬氏體相的完成溫度的預(yù)定范圍內(nèi) (框104)。如果形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度等于或處于馬氏體相的完成溫度的 預(yù)定范圍內(nèi)，那么電子控制單元46發(fā)送信號(hào)以增加形狀記憶合金構(gòu)件18的加熱速率(框 106)。如果形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度不等于或不處于馬氏體相的完成溫度的 預(yù)定范圍內(nèi)，那么形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度與馬氏體相的完成溫度進(jìn)行比較 以確定形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度是否小于馬氏體相的完成溫度(框108)。如果 形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度小于馬氏體相的完成溫度，那么電子控制單元46可 發(fā)送信號(hào)以減少形狀記憶合金構(gòu)件18的冷卻速率(框110)和/或增加形狀記憶合金構(gòu)件 18的加熱速率(框106)。如果形狀記憶合金構(gòu)件18的最小冷卻溫度不小于馬氏體相的完成 溫度，那么電子控制單元46可發(fā)送信號(hào)以增加形狀記憶合金構(gòu)件18的加熱速率(框112)、 增加形狀記憶合金構(gòu)件18的冷卻速率(框114)和/或減少形狀記憶合金構(gòu)件18的循環(huán)頻 率(框116)。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明的多種替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種控制能量收集系統(tǒng)的方法，所述能量收集系統(tǒng)將來自于熱源的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械 能，所述方法包括獲得能量收集系統(tǒng)的當(dāng)前操作參數(shù)；將所獲得的當(dāng)前操作參數(shù)與能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)進(jìn)行比較以確定當(dāng)前操作 參數(shù)是否處于能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)；以及在當(dāng)前操作參數(shù)處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍之外時(shí)，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作，直 到所獲得的當(dāng)前操作參數(shù)處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)，以使得能量收集系統(tǒng)的操作效率最大化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述能量收集系統(tǒng)包括熱機(jī)，所述熱機(jī)具有能在 馬氏體相和奧氏體相之間循環(huán)移動(dòng)的形狀記憶合金(SMA)構(gòu)件，其中，獲得一組當(dāng)前操作參 數(shù)包括獲得在循環(huán)期間SMA構(gòu)件的最大溫度以確定SMA構(gòu)件是否過熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)包括獲得在循環(huán)期間SMA 構(gòu)件的最小溫度以確定SMA構(gòu)件是否過冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，獲得一組當(dāng)前操作參數(shù)包括獲得SMA構(gòu)件的循環(huán) 頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作進(jìn)一步限定為調(diào)節(jié)從 熱源到SMA構(gòu)件的傳熱率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作進(jìn)一步限定為調(diào)節(jié)從 SMA構(gòu)件到散熱器的傳熱率。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，調(diào)節(jié)能量收集系統(tǒng)的操作進(jìn)一步限定為調(diào)節(jié)熱 機(jī)的循環(huán)頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，能量收集系統(tǒng)包括電子控制單元，所述電子控制 單元具有能在電子控制單元上操作的至少一個(gè)算法，其中，所述方法還包括計(jì)算用于調(diào)節(jié) SMA構(gòu)件的加熱速率、SMA構(gòu)件的冷卻速率以及熱機(jī)的循環(huán)頻率中的一個(gè)的調(diào)節(jié)幅值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，調(diào)節(jié)幅值取決于所獲得的能量收集系統(tǒng)的當(dāng)前 操作參數(shù)和能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)之間的差。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，能量收集系統(tǒng)包括從動(dòng)部件，所述方法還包括 調(diào)節(jié)從動(dòng)部件的輸出以與熱機(jī)的能量輸出匹配。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制車輛熱能收集系統(tǒng)的方法。公開了一種控制能量收集系統(tǒng)的方法，所述能量收集系統(tǒng)將過量熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能且包括形狀記憶合金(SMA)構(gòu)件，所述方法包括獲得能量收集系統(tǒng)的當(dāng)前操作參數(shù)，例如，SMA構(gòu)件的最大溫度、最小溫度和循環(huán)頻率。將當(dāng)前操作參數(shù)與能量收集系統(tǒng)的目標(biāo)操作狀態(tài)進(jìn)行比較，以確定當(dāng)前操作參數(shù)是否處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)。如果當(dāng)前操作參數(shù)不處于目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)，那么調(diào)節(jié)到SMA構(gòu)件的傳熱率、從SMA構(gòu)件的傳熱率或SMA構(gòu)件的循環(huán)頻率，以將能量收集系統(tǒng)的操作保持在目標(biāo)操作狀態(tài)的預(yù)定范圍內(nèi)，以便使得能量收集系統(tǒng)的效率最大化。
文檔編號(hào)F02G5/00GK102072045SQ20101055263
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者A·L·布朗, C·P·亨利, G·P·麥克奈特, N·D·曼凱姆, N·L·約翰遜, P·B·烏索羅, P·W·亞歷山大, X·高 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司