CN104564398A - 一种发动机控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种发动机控制方法和装置，所述方法包括：获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长，根据当前充电功需求和所需充电时长计算发电机功率需求；根据发电机功率需求获取发动机功率需求；根据发动机的万有特性图，获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，将发动机的工况控制为发动机转速和扭矩。本申请利用发动机的万有特性图获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，来使发动机始终工作在最优的燃油消耗率的工作状态，进而达到有效降低油耗的目的。

Description

一种发动机控制方法和装置

技术领域

本发明涉及机械控制领域，特别是涉及一种发动机控制方法和装置。

背景技术

发电机组是指能将机械能或其它可再生能源转变成电能的发电设备。通常的，以汽油或柴油为原始能源的发电机组的工作原理为，通过发动机驱动发电机，然后发电机与蓄电池连接后实现电能的存储。

现有技术中，为了能够降低发动机的油耗，一般采用的方式为，当发电机负荷降低时，通过降低油门开度的方式降低发动机油耗。

发明人经过研究发现，虽然通过减小发动机油门可以降低发动机的油耗，但是还会由此减小发电机的电力输出，从而影响对于蓄电池的充电效率，因此单纯的减小发动机油门方式并不一定能够有效的节约能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种发动机控制方法和装置，以实现在对蓄电池进行充电时有效降低油耗的目的，具体的：

本发明实施例提供了一种发动机的控制方法，包括步骤：

S11、获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长，根据所述当前充电功需求和所述所需充电时长计算发电机功率需求；

S12、根据所述发电机功率需求获取发动机功率需求；

S13、根据发动机的万有特性图，获取满足所述发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，所述工作点包括发动机转速和扭矩；

S14、将所述发动机的工况控制为所述发动机转速和所述扭矩。

优选的，在本发明实施例中，所述获取当前充电功需求，包括：

根据公式：当前充电功需求＝A*X kW.h，获取当前充电功需求；

其中，所述A为所述蓄电池的电压；所述X为所述蓄电池的当前所需充电的电容量。

优选的，在本发明实施例中，所述根据所述当前充电功需求和所述所需充电时长计算发电机功率需求，包括：

根据公式：发电机功率＝A*X/n，计算发电机功率需求；

其中，所述A*X为所述当前蓄电池充电功需求，所述n为所述所需充电时长。

优选的，在本发明实施例中，所述根据所述发电机功率需求获取发动机功率需求，包括：

获取所述发动机的发动机功率转换至发电机功率的功率转换率；

根据所述功率转换率，获取所述发动机功率需求。

在本发明实施例中，还提供了一种发动机的控制装置，包括：

发电机功率需求计算单元，用于获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长，根据所述当前充电功需求和所述所需充电时长计算发电机功率需求；

发动机功率需求计算单元，用于根据所述发电机功率需求获取发动机功率需求；

工作点获取单元，用于根据发动机的万有特性图，获取满足所述发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，所述工作点包括发动机转速和扭矩；

控制单元，用于将所述发动机的工况控制为所述发动机转速和所述扭矩。

优选的，在本发明实施例中，所述发电机功率需求计算单元，包括：

充电功需求获取模块，用于根据公式：当前充电功需求＝A*X kW.h，获取当前充电功需求；

其中，所述A为所述蓄电池的电压；所述X为所述蓄电池的当前所需充电的电容量。

优选的，在本发明实施例中，所述发电机功率需求计算单元，包括：

功率计算模块，用于根据公式：发电机功率＝A*X/n，计算发电机功率需求；

其中，所述A*X为所述当前充电功需求，所述n为所述所需充电时长。

优选的，在本发明实施例中，所述发动机功率需求计算单元，包括：

转换率获取模块，用于获取所述发动机的发动机功率转换至发电机功率的功率转换率；

计算模块，用于根据所述功率转换率，获取所述发动机功率需求。

从上述的技术方案可以看出，在本申请中，获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长后，根据当前充电功需求和所需充电时长计算发电机功率需求；然后再根据发电机功率需求获取发动机功率需求，从而可以得到在按照当前需要的充电量和需要的充电时间对蓄电池进行充电时，发动机应当提供的功率；由于发动机的万有特性图，可以反映发动机的工作特性与燃油消耗率的关系，所以可以获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，这样，就可以通过将发动机的工况控制为该工作点中所包括发动机转速和扭，来使发动机始终工作在最优的燃油消耗率的工作状态，进而达到有效降低油耗的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中所述发动机的控制方法的步骤意图；

图2为本申请中所述发动机的万有特性图的示意图；

图3为本申请中所述发动机的万有特性图的又一示意图；

图4为本申请中所述发动机的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了实现在对蓄电池进行充电时有效降低油耗的目的，本发明实施例提供了一种发动机的控制方法，如图1所示，包括步骤：

S11、获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长，根据当前充电功需求和所需充电时长计算发电机功率需求；

本发明实施例中，在通过发电机组对蓄电池进行充电时，首先要根据蓄电池的总体容量和当前的电量剩余量来计算得出蓄电池的当前充电功需求，即，得到蓄电池还需充电的电量的充电功。

此外，还需要获取所需充电时长，即，工作人员希望使用多长的时间来充满该蓄电池；在实际应用中，所需充电时长可以由工作人员来设定，或是根据预设的机制来设定，在此并不做具体的限定。

在获得了当前充电功需求和所需充电时长后，就可以由此来得出需要发电机的功率输出功率了，即，得到了发电机功率需求，也就是说，当发电机的输出功率为该发电机功率需求时，可以使蓄电池在所需充电时长内充满电。

在实际应用中，获取当前充电功需求，具体可以包括，根据公式：当前充电功需求＝A*X kW.h，获取当前充电功需求，当前充电功需求的单位为千瓦时(kW.h)；其中，A为蓄电池的电压；X为蓄电池的当前所需充电的电容量；蓄电池的电压A的单位为伏特(V)，当前所需充电的电容量X的单位为安时(Ah)。通过该公式，在根据蓄电池的总体容量和当前剩余电量来计算出当前所需充电的电容量后，就可以接着计算得出当前充电功需求。

在获得了当前充电功需求后，接下来还可以根据公式：发电机功率＝A*X/n，来计算发电机功率需求；其中，A*X为当前蓄电池充电功需求，n为所需充电时长；发电机功率需求与所需充电时长的比值，即为发电机功率需求。

S12、根据发电机功率需求获取发动机功率需求；

本申请中的发电机组是通过发动机的驱动发电机来实现的，所以发电机功率需求是由发动机的功率输出来提供的，即，根据发电机功率需求就可以得到发动机功率需求；

由于在实际应用中，发动机的输出功率转换至发电机的功率输出还会有一定的功率损耗，因此，还可以进一步的通过获得发动机的发动机功率转换至发电机功率的功率转换率，来精确的获得与发电机功率需求对应的发动机功率需求。

S13、根据发动机的万有特性图，获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，工作点包括发动机转速和扭矩；

发动机的万有特性图可以反映发动机的工作特性与油耗率的关系，如图2所示，应用最广泛的万有特性图是以发动机转速为横坐标，以扭矩为纵坐标，在图上画出许多重要特性参数的等值曲线族，其中最重要的包括燃油消耗率曲线和发动机功率曲线。

由于在万有特性图中的参数包括有发动机转速、扭矩、燃油消耗率和发动机功率，所以根据发动机的万有特性图，就可以获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点。参考图3，可以看出，当发动机功率需求为80Kw时，燃油消耗率最低点(其范围由图中的框图示出)所对应的工作点中，发动机转速为800rpm，扭矩为1000Nm；即，该工作点的工况为800rpm/1000Nm。

S14、将发动机的工况控制为发动机转速和扭矩。

在获得了燃油消耗率最低点所对应的工作点后，就可以以该工作点所对应的发动机转速值和扭矩值为控制参数，来控制发动机了。

在实际应用中，通过如ECU(电子控制单元)等控制装置，可以调节发动机的发动机转速和扭矩等工作状态，这样，以工作点所对应的发动机转速值和扭矩值为控制参数，就可以实现发动机的自动控制了，即，将发动机的发动机转速和扭矩控制为与燃油消耗率最低点相对应。

综上所述，在本申请中，获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长后，根据当前充电功需求和所需充电时长计算发电机功率需求；然后再根据发电机功率需求获取发动机功率需求，从而可以得到在按照当前需要的充电量和需要的充电时间对蓄电池进行充电时，发动机应当提供的功率；由于发动机的万有特性图，可以反映发动机的工作特性与燃油消耗率的关系，所以可以获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，这样，就可以通过将发动机的工况控制为该工作点中所包括发动机转速和扭，来使发动机始终工作在最优的燃油消耗率的工作状态，进而达到有效降低油耗的目的。

在本发明实施例中，还提供了一种发动机的控制装置，如图4所示，包括发电机功率需求计算单元、发动机功率需求计算单元、工作点获取单元和控制单元，其中：

发电机功率需求计算单元01用于获取蓄电池的当前蓄电池充电功需求和所需充电时长，根据当前蓄电池充电功需求和所需充电时长计算发电机功率需求；发动机功率需求计算单元02用于根据发电机功率需求获取发动机功率需求；工作点获取单元03用于根据发动机的万有特性图，获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，工作点包括发动机转速和扭矩；控制单元04用于将发动机的工况控制为发动机转速和扭矩。

本发明实施例中，在通过发电机组对蓄电池进行充电时，发电机功率需求计算单元01首先要根据蓄电池的总体容量和当前的电量剩余量来计算得出蓄电池的当前充电功需求，即，得到蓄电池还需充电的电量的充电功。

此外，发电机功率需求计算单元01还需要获取所需充电时长，即，工作人员希望使用多长的时间来充满该蓄电池；在实际应用中，所需充电时长可以由工作人员来设定，或是根据预设的机制来设定，在此并不做具体的限定。

发电机功率需求计算单元01在获得了当前充电功需求和所需充电时长后，就可以由此来得出需要发电机的功率输出功率了，即，得到了发电机功率需求，也就是说，当发电机的输出功率为该发电机功率需求时，可以使蓄电池在所需充电时长内充满电。

发电机功率需求计算单元01具体可以包括充电功需求获取模块和功率计算模块；

在实际应用中，通过充电功需求获取模块来获取当前充电功需求，充电功需求获取模块具体可以根据公式：当前充电功需求＝A*X kW.h，获取当前充电功需求，当前充电功需求的单位为千瓦时(kW.h)；其中，A为蓄电池的电压；X为蓄电池的当前所需充电的电容量；蓄电池的电压A的单位为伏特(V)，当前所需充电的电容量X的单位为安时(Ah)。通过该公式，在根据蓄电池的总体容量和当前剩余电量来计算出当前所需充电的电容量后，就可以接着计算得出当前充电功需求。

在获得了当前充电功需求后，接下来功率计算模块可以根据公式：发电机功率＝A*X/n，来计算发电机功率需求；其中，A*X为当前蓄电池充电功需求，n为所需充电时长；发电机功率需求与所需充电时长的比值，即为发电机功率需求。

本申请中的发电机组是通过发动机的驱动发电机来实现的，所以发电机功率需求是由发动机的功率输出来提供的，即，通过发动机功率需求计算单元02，可以根据发电机功率需求得到发动机功率需求；

由于在实际应用中，发动机的输出功率转换至发电机的功率输出还会有一定的功率损耗，因此，发动机功率需求计算单元02还可以进一步的包括有转换率获取模块和计算模块，通过转换率获取模块可以获得发动机的发动机功率转换至发电机功率的功率转换率，进而可以通过计算模块根据功率转换率来计算生成的与发电机功率需求对应的发动机功率需求更加的精确。

发动机的万有特性图可以反映发动机的工作特性与油耗率的关系，如图2所示，应用最广泛的万有特性图是以发动机转速为横坐标，以扭矩为纵坐标，在图上画出许多重要特性参数的等值曲线族，其中最重要的包括燃油消耗率曲线和发动机功率曲线。

由于在万有特性图中的参数包括有发动机转速、扭矩、燃油消耗率和发动机功率，所以工作点获取单元03根据发动机的万有特性图，就可以获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点。参考图3，可以看出，当发动机功率需求为80Kw时，燃油消耗率最低点(其范围由图中的框图示出)所对应的工作点中，发动机转速为800rpm，扭矩为1000Nm；即，该工作点的工况为800rpm/1000Nm。

在获得了燃油消耗率最低点所对应的工作点后，控制单元04就可以以该工作点所对应的发动机转速值和扭矩值为控制参数，来控制发动机了。

在实际应用中，通过如ECU(电子控制单元)等控制装置，可以调节发动机的发动机转速和扭矩等工作状态，这样，以工作点所对应的发动机转速值和扭矩值为控制参数，就可以实现发动机的自动控制了，即，将发动机的发动机转速和扭矩控制为与燃油消耗率最低点相对应。

综上所述，在本申请中，获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长后，根据当前充电功需求和所需充电时长计算发电机功率需求；然后再根据发电机功率需求获取发动机功率需求，从而可以得到在按照当前需要的充电量和需要的充电时间对蓄电池进行充电时，发动机应当提供的功率；由于发动机的万有特性图，可以反映发动机的工作特性与燃油消耗率的关系，所以可以获取满足发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，这样，就可以通过将发动机的工况控制为该工作点中所包括发动机转速和扭，来使发动机始终工作在最优的燃油消耗率的工作状态，进而达到有效降低油耗的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的装置而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种发动机的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S11、获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长，根据所述当前充电功需求和所述所需充电时长计算发电机功率需求；

S12、根据所述发电机功率需求获取发动机功率需求；

S13、根据发动机的万有特性图，获取满足所述发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，所述工作点包括发动机转速和扭矩；

S14、将所述发动机的工况控制为所述发动机转速和所述扭矩。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取当前充电功需求，包括：

根据公式：当前充电功需求＝A*X kW.h，获取当前充电功需求；

其中，所述A为所述蓄电池的电压；所述X为所述蓄电池的当前所需充电的电容量。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前充电功需求和所述所需充电时长计算发电机功率需求，包括：

根据公式：发电机功率＝A*X/n，计算发电机功率需求；

其中，所述A*X为所述当前充电功需求，所述n为所述所需充电时长。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述发电机功率需求获取发动机功率需求，包括：

获取所述发动机的发动机功率转换至发电机功率的功率转换率；

根据所述功率转换率，获取所述发动机功率需求。

5.一种发动机的控制装置，其特征在于，包括：

发电机功率需求计算单元，用于获取蓄电池的当前充电功需求和所需充电时长，根据所述当前充电功需求和所述所需充电时长计算发电机功率需求；

发动机功率需求计算单元，用于根据所述发电机功率需求获取发动机功率需求；

工作点获取单元，用于根据发动机的万有特性图，获取满足所述发动机功率需求时燃油消耗率最低点所对应的工作点，所述工作点包括发动机转速和扭矩；

控制单元，用于将所述发动机的工况控制为所述发动机转速和所述扭矩。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述发电机功率需求计算单元，包括：

充电功需求获取模块，用于根据公式：当前充电功需求＝A*X kW.h，获取当前充电功需求；

其中，所述A为所述蓄电池的电压；所述X为所述蓄电池的当前所需充电的电容量。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述发电机功率需求计算单元，包括：

功率计算模块，用于根据公式：发电机功率＝A*X/n，计算发电机功率需求；

其中，所述A*X为所述当前充电功需求，所述n为所述所需充电时长。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述发动机功率需求计算单元，包括：

转换率获取模块，用于获取所述发动机的发动机功率转换至发电机功率的功率转换率；

计算模块，用于根据所述功率转换率，获取所述发动机功率需求。