一种用于增程器的控制方法、控制系统及车辆与流程

2021-02-03 14:02:32|

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[0001]
本发明涉及车辆增程器领域，特别是涉及一种用于增程器的控制方法、控制系统及车辆。

背景技术：

[0002]
增程器原来只是为了解决纯电动汽车里程焦虑的问题，但是增程器目前已成为了新能源汽车动力的主流技术路线之一。在增程式电动汽车中，增程器的控制方式分为单点跟随式、多点跟随式以及线性跟随式三种。增程器的单点跟随式控制主要以增程器系统转换效率最优为原则，即增程器一直运行于效率最优的工作点。多点跟随式控制是在单功率输出基础上，增加多个转换效率较优的功率点，增程器根据整车的动力电池的剩余电量综合判断，在几个高效率点之间切换工作。线性跟随式控制是增程器输出功率完全跟随整车需求功率。其中，单点跟随式会使动力电池充、放电电流较大，使用寿命变短；而线性跟随式要求增程器响应迅速，控制复杂；多点跟随式的控制方式控制相对简单，且相较于单点式可更充分地利用增程器的发电能力，因此应用较广泛。
[0003]
对于多点跟随式控制方式，整车控制器根据当前动力电池的剩余电量判断增程器需运行的工作点，并给增程器发送功率请求，增程器响应并输出该功率，保证动力电池的电量在合理的范围区间，车辆动力性能满足要求。当动力电池的剩余电量相对较高时，增程器以较小功率运行发电；当动力电池的剩余电量相对较低时，增程器以较大功率运行发电。现有技术中，该种控制方式增程器在几个功率点之间切换工作，每个功率点对应增程器唯一的一个工作点，即发动机转速和扭矩是唯一的，这种控制方式的弊端在于：由于没有将增程器的工作点与整车车速进行关联，当车速较低、整车动力电池的剩余电量较低时，增程器运行于较大功率点工作时增程器的噪声会较大，整车的nvh(噪声、振动与声振粗糙度noise、vibration、harshness)性能较差。

技术实现要素：

[0004]
本发明第一方面的目的是要提供用于增程器的控制方法，解决现有技术中增程器运行时nvh性能较差的技术问题。
[0005]
本发明第一方面的进一步目的是要避免增程器的转速频繁切换。
[0006]
本发明第二方面的目的是要提供一种用于增程器的控制系统。
[0007]
本发明第三方面的目的是要提供一种具有上述增程器的控制系统的车辆。
[0008]
根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种用于增程器的控制方法，包括：
[0009]
获取动力电池的荷电状态和车辆的车速信息，所述荷电状态为所述动力电池剩余电量占总电量的比值；
[0010]
从预置存储模块中查找得到与所述荷电状态和所述车速信息对应的增程器的转速；
[0011]
控制所述增程器按照所述转速运行，以给所述动力电池充电并给车辆供电。
[0012]
可选地，从预置存储模块中查找得到与所述荷电状态和所述车速信息对应的增程器的转速的步骤，具体包括：
[0013]
从预置存储模块中查找与所述荷电状态对应的增程器的功率，其中，所述预置存储模块中预先存储有所述动力电池的荷电状态和所述增程器的功率的对应关系；
[0014]
从所述预置存储模块中查找与所述车速信息和所述增程器的功率对应的增程器的转速，其中，所述预置存储模块中预先存储有所述车速信息、所述增程器的功率和所述增程器的转速这三者的对应关系。
[0015]
可选地，所述增程器的功率范围为0～60kw；
[0016]
所述增程器的转速范围为1050～4000r/min。
[0017]
可选地，从预置存储模块中查找得到与所述荷电状态和所述车速信息对应的增程器的转速之前，还包括：
[0018]
判断所述动力电池的荷电状态是否低于第一预设荷电值；
[0019]
若是，则从所述预置存储模块中查找得到与所述荷电状态和所述车速信息对应的增程器的转速。
[0020]
可选地，所述第一预设荷电值为范围在25％～40％之间的任一数值。
[0021]
可选地，控制所述增程器按照所述转速运行的步骤，具体为：
[0022]
控制所述增程器按照所述转速至少运行预设时长。
[0023]
可选地，所述预设时长为范围在50s～70s之间的任一数值。
[0024]
可选地，控制所述增程器按照所述转速运行的步骤之后，还包括：
[0025]
在所述动力电池的荷电状态大于等于第二预设荷电值时控制所述增程器停止运行，其中，所述第二预设荷电值大于所述第一预设荷电值。
[0026]
根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种用于增程器的控制系统，包括：
[0027]
获取模块，用于获取动力电池的荷电状态和车辆的车速信息；以及
[0028]
控制模块，所述控制模块包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现上述的控制方法。
[0029]
根据本发明第三方面的目的，本发明还提供了一种车辆，其安装有上述的控制系统。
[0030]
本发明先获取动力电池的荷电状态和车速信息，荷电状态为动力电池剩余电量占总电量的比值，然后从预置存储模块中查找得到与荷电状态和车速信息对应的增程器的转速，最后控制增程器按照转速运行，以给动力电池充电并给车辆供电。本发明能够综合考虑到动力电池的荷电状态和车速来选择增程器的转速，设立多个增程器工作点，可以合理地选择增程器的转速，以降低噪音，从而可以提升整车的nvh性能。
[0031]
进一步地，本发明在确定增程器的转速后会控制增程器按照转速至少运行预设时长，可以避免增程器的转速频繁切换，造成油耗升高及整车的nvh变差。
[0032]
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
[0033]
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：
[0034]
图1是根据本发明一个实施例的用于增程器的控制方法的示意性流程图；
[0035]
图2是根据本发明另一个实施例的用于增程器的控制方法的示意性流程图；
[0036]
图3是根据本发明一个实施例的增程器的转速与功率的示意性关系图；
[0037]
图4是根据本发明一个实施例的用于增程器的控制系统的示意性结构图。
具体实施方式
[0038]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039]
图1是根据本发明一个实施例的用于增程器的控制方法的示意性流程图。如图1所示，在一个具体地实施例中，用于增程器的控制方法一般性地可包括以下步骤：
[0040]
s100，获取动力电池的荷电状态soc和车辆的车速信息，荷电状态soc为动力电池剩余电量占总电量的比值；
[0041]
s200，从预置存储模块中查找得到与荷电状态soc和车速信息对应的增程器的转速；
[0042]
s300，控制增程器按照查找得到的转速运行，以给动力电池充电并给车辆供电。
[0043]
本发明能够综合考虑到动力电池的荷电状态soc和车速来选择增程器的转速，设立多个增程器工作点，可以合理地选择增程器的转速，以降低噪音，从而可以提升整车的nvh性能。
[0044]
图2是根据本发明另一个实施例的用于增程器的控制方法的示意性流程图。如图2所示，在另一个实施例中，从预置存储模块中查找得到与荷电状态soc和车速信息对应的增程器的转速的步骤，具体包括：
[0045]
s210，从预置存储模块中查找与荷电状态soc对应的增程器的功率，其中，预置存储模块中预先存储有动力电池的荷电状态soc和增程器的功率的对应关系；
[0046]
s220，从预置存储模块中查找与车速信息和增程器的功率对应的增程器的转速，其中，预置存储模块中预先存储有车速信息、增程器的功率和增程器的转速这三者的对应关系。
[0047]
本发明建立了整车车速与增程器工作点(转速)的联系，在增程器的同一功率点下设置多个增程器工作点，控制模块根据动力电池的荷电状态soc判断出增程器需要发出的功率后，然后再根据车速控制增程器在该功率下某个工作点工作：当整车车速较低时，增程器运行于转速较低的工作点以降低噪声，当整车车速较高时，增程器可以运行于转速较高的工作点以降低油耗，此时可利用车轮与路面间的摩擦噪声和车辆行驶时的空气噪声对发动机噪声的掩蔽效应，提升整车nvh性能。
[0048]
进一步地，增程器的功率范围可以为0～60kw，增程器的转速范围为1050～4000r/min。此外，增程器的功率范围和增程器的转速范围还可以根据实际设计要求具体设定。
[0049]
在又一个实施例中，从预置存储模块中查找得到与荷电状态soc和车速信息对应的增程器的转速之前，还包括以下步骤：
[0050]
s110，判断动力电池的荷电状态soc是否低于第一预设荷电值soc1；若是，则执行步骤s200；若否，则重复执行步骤s110。
[0051]
这里，第一预设荷电值soc1为范围在25％～40％之间的任一数值。在一个优选地实施例中，第一预设荷电值soc1可以为30％。此外，第一预设荷电值soc1还可以根据实际设计要求具体设定。
[0052]
本发明中只有动力电池的soc低于一定值时才会控制增程器工作，优先利用动力电池电能以提高整车经济性。
[0053]
在一个优选地实施例中，控制增程器按照查找得到的转速运行的步骤，具体为：
[0054]
控制增程器按照查找得到的转速运行至少预设时长，可以避免增程器的转速频繁切换，造成油耗升高及整车的nvh变差。这里，预设时长为范围在50s～70s之间的任一数值。在一个实施例中，预设时长可以选择60s。
[0055]
进一步地，控制增程器按照查找得到的转速运行的步骤之后，还包括以下步骤：
[0056]
s400，判断动力电池的电量soc是否大于等于第二预设荷电值soc2，这里，第二预设荷电值soc2大于第一预设荷电值soc1，第二预设荷电值soc2的范围可以为41％～50％之间的任一数值；若是，则执行s500；若否，则返回s300；
[0057]
s500，控制增程器停止运行。
[0058]
本发明的增程器在给动力电池充电大于第二预设荷电值soc2后就控制增程器停止运行，从而可以避免增程器过多的给动力电池充电降低能量转化效率。
[0059]
图3是根据本发明一个实施例的增程器的转速与功率的示意性关系图。如图3所示，本发明的增程器在选择工作点时，在每个功率点下建立增程器转速与整车车速的关联关系，即在同一功率下增加若干个工作点，增程器在同一功率下运行时，根据整车车速切换工作点，当整车请求其他功率时，增程器响应新的功率，并切换至新功率点下的相应工作点运行。
[0060]
进一步地，增程器工作点的选择方法如下：
[0061]
a、选择增程器功率与车速对应的最优工作点：
[0062]
以车速v1、增程器功率p1为例，整车的标定过程为：增程式车辆保持车速v1行驶，调节增程器在p1等功率线上的不同转速和扭矩点(n1-t1、n2-t2
……
nn-tn)运行，记录驾驶员右耳位置的噪声值，分别记作s1、s2
……
sn；记录此时nvh评价人员的主观感受，分为舒适、合格和较差三个评价标准。油耗值由增程器的万有特性图得出，记作f1、f2
……
fn，汇总如表1所示。
[0063]
表1
[0064]
增程器转速n1n2n3...nn增程器扭矩t1t2t3...tn噪声s1s2s3...sn油耗f1f2f3...fn评价人员主观感受舒适合格较差......
[0065]
在标定完成的表1中，根据以下原则选取最优工作点，转速记作n11：
[0066]
从油耗最低值开始，比较噪声和评价人员的主观感受，噪声低于整车的噪声指标s且主观感受为舒适的点，即为车速v1、增程器功率p1时的最优转速点n11。这里的s具体值根
据不同车型的nvh性能要求确定。
[0067]
b、建立增程器功率、转速和车速的对应关系
[0068]
重复a步骤，可以标定得到p1功率下其他车速(v0、v2
……
vn)的最优工作点以及其他功率下不同的车速对应的最优工作点，如2表所示，表2为增程器功率、增程器转速与车速之间的关系表。(例如功率范围从0到增程器最大功率，每隔2kw取一个值；车速范围从0到最高车速，每隔10r/min取一个值，车速间隔值不宜过小，避免整车车速变化导致增程器功率点频繁切换。)
[0069]
表2
[0070][0071]
表2中每个功率下不同车速时对应的增程器转速值可能相同也可能不同。
[0072]
进一步地，功率点的切换原则如下：
[0073]
增程器运行工作点的切换大致分为三种情况：
[0074]
第一种：在同一功率运行时，例如功率p0时：控制模块根据整车车速的变化，通过控制增程器的转速和扭矩以一定斜率增加或减小，来控制增程器在n
00-n
0n
之间的工作点切换运行，设置在每个工作点运行的最小时间t(如60s)避免增程器在各工作点之间频繁切换；
[0075]
第二种：当控制模块判断出需要改变增程器的功率时，如从功率p1到功率p2(此时车速不变)，控制模块控制增程器的转速和扭矩以一定的斜率增加或减小，快速移动到此时车速对应的p2功率下相应的工作点运行；
[0076]
第三种：当控制模块判断出需要改变增程器的功率时，如从功率p1到功率p2(此时车速也变化)，控制模块控制增程器的转速和扭矩以一定的斜率增加或减小，快速移动到新的车速对应的p2功率下相应的工作点运行。
[0077]
图4是根据本发明一个实施例的用于增程器的控制系统100的示意性结构图。如图4所示，在一个具体地实施例中，用于增程器的控制系统100包括用于获取动力电池的荷电状态和车辆的车速信息的获取模块10以及控制模块20，控制模块20包括存储器21和处理器22，存储器21内存储有计算程序，计算程序被处理器22执行时用于实现上述任一项实施例中的控制方法。处理器22可以是一个中央处理单元(central processing unit，简称cpu)，或者为数字处理单元等等。处理器22通过通信接口收发数据。存储器21用于存储处理器22执行的程序。存储器21是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码
并能够由计算机存取的任何介质，也可以是多个存储器21的组合。上述计算程序可以从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理设备或者经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到计算机或外部存储设备。
[0078]
本发明还提供了一种车辆，其安装有上述的控制系统100。对于控制系统100，这里不一一赘述。
[0079]
本发明改变原来增程器运行的同一功率点仅对应一个增程器转速的控制方式，对于同一功率，建立增程器转速与整车车速的对应关系，也就是在同一功率下设置多个发动机工作点。因为对于同一功率，与扭矩提升相比，转速的增加使增程器的振动、噪声增加更明显。当整车车速较低时，增程器运行于转速较低的工作点以降低噪声；当整车车速较高时，发动机可以运行于转速较高、油耗低的工作点，此时可利用路面噪声和空气噪声对发动机噪声的掩蔽效应，提升整车nvh性能。本发明的增程器根据整车车速和控制模块20的功率请求，在增程器中的各工作点之间切换运行，这样可以保证整车在较低车速时增程器运行于nvh较好的工作点，提升整车的nvh性能。
[0080]
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。

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