一种车辆增程器控制方法、系统及车辆与流程

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车辆增程器控制方法、系统及车辆。

背景技术

增程式汽车是纯电动汽车搭载增程器(发动机、发电机和整流装置组成的辅助动力装置)，当蓄电池电量充足时，汽车以纯电动模式行驶；电量不足时，启动增程器，利用增程器发电给蓄电池充电或直接驱动电机，从而增加电动汽车的续驶里程。

目前对于增程器的控制有增程器定点控制与功率跟随控制。增程器定点控制方法，在不同的行驶情况下采用相同的功率点，具有如下缺点：一，会造成驾驶感受较差，二，在功率需求较低时采用定点控制，剩余的能量会用来给电池充电，能量会由电能-化学能-电能进行多级转换，造成功率损失降低整车效率和电池寿命。增程器功率跟随控制方法中，发动机沿着固定曲线变化，实时改变发动机的功率值，降低了能源之间的转化，提高了车辆的动力性和经济性。同时，实时功率跟随在一定程度上改善了驾驶感受。虽然增程式汽车通过纯电动汽车搭载增程器(发动机、发电机和整流装置组成的辅助动力装置)，即可以发挥纯电动汽车的优势，同时可以弥补纯电动汽车续势里程短等不足，但是目前的增程式车辆中，增程器与电池分配不合理，能耗大，车辆续航时间短，对驾驶感受有一定的影响。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提供一种能够控制增程器在最优扭矩下工作车辆增程器控制方法、控制系统及车辆。

本发明的另一个目的是解决现有的增程器在工作时，增程器与电池的分配不合理，导致能耗大的问题。

特别地，本发明的车辆增程器控制方法，包括如下步骤：

获取发动机转速ω；

计算在该发动机转速ω下发动机对应的需求扭矩t；

将所述需求扭矩t与在所述发动机转速ω下的高效发电功率区间[p1，p2]对应的发动机扭矩区间[t1，t2]进行对比，选取一扭矩值；

控制增程器在所述扭矩值对应的功率点进行工作。

可选地，获取所述发动机转速ω步骤前还包括：

判断增程器是否开启，若开启，则获取整车实时加速踏板信号和车速信号，并根据所述加速踏板信号和车速信号获取所述发动机转速ω，其中，所述发动机转速ω是直接根据发动机转速与车速及油门踏板开度的关系表获得。

可选地，计算所述需求扭矩t的公式为t＝p/(ω*2*π/60*η)，其中，ω为发动机转速，η为该转速下的增程器系统效率值，p为整车功率需求，所述整车功率需求p为发动机的功率与电气附件的功率总和。

可选地，所述扭矩值的选取过程包括：

当所述需求扭矩t在[t1，t2]外，且t＜t1，则选取t1为所述扭矩值；或

当所述需求扭矩t在[t1，t2]内，则选取t为所述扭矩值；或

当所述需求扭矩t在[t1，t2]外，且t＞t2，则选取t为所述扭矩值。

特别地，本发明还公开了一种车辆增程器控制系统，包括：

整车控制器，所述整车控制器包括，

获取单元，用于获取发动机转速ω；

计算单元，用于计算在所述发动机转速ω下发动机对应的需求扭矩t；

选择单元，用于将所述需求扭矩t与在该发动机转速ω下的高效发电功率区间[p1，p2]对应的发动机扭矩区间[t1，t2]进行对比，选取一扭矩值；和

增程器控制器，用于控制增程器在所述扭矩值对应的功率点进行工作。

可选地，所述整车控制器还包括：

判断单元，用于判断增程器是否开启，若开启，则获取整车实时加速踏板信号和车速信号，再根据所述加速踏板信号与车速信号获得所述发动机转速ω，其中，所述发动机转速ω是直接根据发动机转速与车速及油门踏板开度的关系表获得。

可选地，计算所述需求扭矩t的公式为t＝p/(ω*2*π/60*η)，其中，ω为发动机转速，η为该转速下的增程器系统效率值，p为整车功率需求，所述整车功率需求p为发动机的功率与电气附件的功率总和。

可选地，所述扭矩值的选取过程包括：

当所述需求扭矩t在[t1，t2]外，且t＜t1，则选取t1为所述扭矩值；或

当所述需求扭矩t在[t1，t2]内，则选取t为所述扭矩值；或

当所述需求扭矩t在[t1，t2]外，且t＞t2，则选取t为所述扭矩值。

特别地，本发明还提供一种车辆，包括动力电池、电池管理系统、增程器、驱动电机、电机管理系统及上面所述的车辆增程器控制系统，所述增程器控制器系统用于控制所述增程器的工作。

本发明中车辆增程器控制系统中的发动机转速会随着驾驶员的驾驶意图来进行变化，本发明在考虑驾驶感受和nvh性能的基础上，类似于传统车通过解析加速踏板和车速信号等判断驾驶意图选取当前发动机的转速，同时在满足整车功率请求的前提下，选择最优的工作点，控制增程工作。本发明控制增程器在最优点的扭矩进行工作改善了驾驶感受，又保证增程器和动力电池得到最佳的匹配，获得最优的整车系统效率。

进一步地，本发明在转速为ω时，计算出需求扭矩t后，再将需求扭矩t与在该转速下的高效扭矩[t1，t2]进行比较，获得最优的扭矩，控制增程器在该扭矩所在的功率下工作，在保证满足整车需求功率的同时，使得增程器与电池的能量分配更合理，降低整车能量消耗。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的车辆的动力系统的示意性框图；

图2是根据本发明一个实施例的车辆增程器控制系统的示意性框图；

图3是根据本发明另一个实施例的车辆增程器控制系统的示意性框图；

图4是根据本发明一个实施例中增程器发动机转速与扭矩的等效率曲线；

图5是根据本发明另一个实施例中增程器发动机转速与扭矩的等效率曲线；

图6是根据本发明另一个实施例中车辆增程器控制方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1是本发明一个具体地实施例的车辆的动力系统100的结构示意图。具体地，本实施例的车辆可以包括动力系统100，动力系统100可以包括动力电池20、电池管理系统30、增程器40、驱动电机50、电机管理系统60及车辆增程器控制系统10，车辆增程器控制器系统10用于控制增程器40的工作。该动力系统100还包括其他电器附件70，如空调、中空屏等。具体地，增程器40可以包括发动机及发电机组成。车辆行驶时，动力电池20可以给驱动电机50和电器附件提供电能，增程器40可给驱动电机50和电器附件提供电能、也可以给电池进行充电，驱动电机50接受电池及增程器40提供的电能来行驶，并在能量回收的时候能够给电池进行充电，电器附件则根据整车不同功能需求进行开启。而车辆增程器控制系统10这主要包括整车控制器11和增程器控制器12。增程式汽车优先用动力电池20提供能量供整车行驶，当动力电池20电量(soc)较低时，会开启增程器40，给整车提供能量。具体是根据车辆增程器控制系统10来控制增程器40的工作。

本发明的车辆在工作时，可以根据以下的方法来进行，1)增程器40只在动力电池20电量低的时候启动，增加了纯电续航里程。2)增程器40启动后，可以根据驾驶员意图调节发动机转速，从而提升驾乘感受和整车nvh性能。3)在功率点的选取上，采用优化功率跟随。具体地优化功率跟随可以由车辆增程器控制系统来完成。

图2是根据本发明的一个具体地实施例的车辆增程器控制系统10的示意性框图。作为本发明一个具体地实施例，如图2所示，本实施例中的车辆增程器控制系统10可以包括整车控制器11和增程器控制器12。其中，整车控制器11可以包括获取单元111、计算单元112和选择单元113。获取单元111用于取发动机转速ω。计算单元112用于，计算在发动机转速ω下发动机对应的需求扭矩t。选择单元113用于将需求扭矩t与在该发动机转速ω下的高效发电功率区间[p1，p2]对应的发动机扭矩区间[t1，t2]进行对比，选取一扭矩值。增程器控制器12用于控制增程器40在扭矩值对应的功率点进行工作。

本实施例中车辆增程器控制系统10中的发动机转速会随着驾驶员的驾驶意图来进行变化，本发明在考虑驾驶感受和nvh性能的基础上，类似于传统车通过解析加速踏板和车速信号等判断驾驶意图选取当前发动机的转速，同时在满足整车功率请求的前提下，选择最优的工作点，控制增程工作。本实施例控制增程器40在最优点的扭矩进行工作改善了驾驶感受，又保证增程器40和动力电池20得到最佳的匹配，获得最优的整车系统效率。

图3是根据本发明另一个实施例的车辆增程器控制系统的示意性框图。作为一个具体地实施例，整车控制器11还可以包括判断单元114。该判断单元114用于判断增程器40是否开启，若开启，则获取整车实时加速踏板信号和车速信号，再根据加速踏板信号与车速信号获得发动机转速ω，其中，发动机转速ω是直接根据发动机转速与车速及油门踏板开度的关系表获得。具体地，在开启增程器40时，可以知道实时的车速及油门踏板来获取驾驶员的驾驶意图，并通过当前车速与油门踏板值来选取增程器发动机的转速，随着油门踏板深度的加大、在不同车速下，发动机的转速会提高。通过线性查表对应发动机转速ω＝f(speed，apppedal)，可以使得驾驶员有较好的驾乘感受。如下表1所示：

表1发动机转速与车速和油门踏板开度的关系

以上表1数据之间为线性插值，并非定点工作，表中数值仅做参考。

当然，作为其他的实施例，也可以通过其他的方式得到车辆的转速，例如直接通过传感器检测计算得到车辆的转速。

作为本发明一个具体地实施例，计算所述需求扭矩t的公式为t＝p/(ω*2*π/60*η)，其中，ω为发动机转速，η为该转速下的增程器系统效率值，η是已知的数值。p为整车功率需求，所述整车功率需求p为发动机的功率与电气附件的功率总和。该功率可以通过传感器检测得到。

增程器40对电池的充电与电池放电存在效率损失，为了降低这部分能耗，应尽可能使的增程器40发的电用在整车需求上，即功率跟随。再对应增程器40的一个转速下，不同的功率值效率不同，需要尽可能保证增程器40在较高效率下工作。假设增程器40在ω转速下的高效发电功率区间[p1，p2]对应的发动机扭矩区间[t1，t2]。

图4示出了一个实施例中增程器发动机转速与扭矩的等效率曲线。如图3所示，此时需求扭矩t与在该发动机转速ω下的高效功率区间的扭矩区间[t1，t2]外，且t<t1，此时选取较为接近t的t1扭矩为输出值(即o(t,ω))。

当需求扭矩t在[t1，t2]内，则选取t为扭矩值，此时按照该扭矩t对应的功率进行输出。

图5示出了本发明另一个实施例中增程器发动机转速与扭矩的等效率曲线。

当需求扭矩t在[t1，t2]外，且t＞t2，则选取t为扭矩值。此时为保证整车需求，防止电池过放，仍然使用t为输出扭矩。在ω转速下，需求扭矩t在高效区间[p1，p2]对应的扭矩区间[t1，t2]之外，且t>t2，如果此时选取较为接近t的t2扭矩为输出值，则增程器40发出电量不够整车需求，动力电池20仍需要给整车提供能量，会造成动力电池20持续亏电。因此，在这种情况下，仍然选用o1(t,ω)为输出的扭矩值。

本发明通过上述的方法，在转速为ω时，计算出需求扭矩t后，再将需求扭矩t与在该转速下的高效扭矩[t1，t2]进行比较，获得最优的扭矩，控制增程器40在该扭矩所在的功率下工作，在保证满足整车需求功率的同时，使得增程器40与动力电池20的能量分配更合理，降低整车能量消耗。

图6是根据本发明一个实施例的车辆增程器控制方法的示意性流程图。本实施例的车辆增程器控制方法可以包括如下步骤：

s10获取发动机转速ω；

s20计算在该发动机转速ω下发动机对应的需求扭矩t；

s30将需求扭矩t与在发动机转速ω下的高效发电功率区间[p1，p2]对应的发动机扭矩区间[t1，t2]进行对比，选取一扭矩值；

s40控制增程器40在扭矩值对应的功率点进行工作。

本实施例中车辆增程器控制系统10中的发动机转速会随着驾驶员的驾驶意图来进行变化，本发明在考虑驾驶感受和nvh性能的基础上，类似于传统车通过解析加速踏板和车速信号等判断驾驶意图选取当前发动机的转速，同时在满足整车功率请求的前提下，选择最优的工作点，控制增程工作。本实施例控制增程器40在最优点的扭矩进行工作改善了驾驶感受，又保证增程器40和动力电池20得到最佳的匹配，获得最优的整车系统效率。

获取发动机转速ω步骤前还可以包括判断增程器40是否开启，若开启，则获取整车实时加速踏板信号和车速信号，并根据加速踏板信号和车速信号获取发动机转速ω，其中，发动机转速ω是直接根据发动机转速与车速及油门踏板开度的关系表获得。具体地，在开启增程器40时，可以知道实时的车速及油门踏板来获取驾驶员的驾驶意图，并通过当前车速与油门踏板值来选取增程器发动机的转速，随着油门踏板深度的加大、在不同车速下，发动机的转速会提高。通过线性查表对应发动机转速ω＝f(speed，apppedal)(参见表1所示)，可以使得驾驶员有较好的驾乘感受。当然，作为其他的实施例，也可以通过其他的方式得到车辆的转速，例如直接通过传感器检测计算得到车辆的转速。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。