CN105438169B - 增程式车辆发动机控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车领域，公开了一种增程式车辆发动机控制方法和装置，该控制方法包括：获取启动增程器后车辆行驶过程中的车速；当车速低于阈值时，根据预置的关系表以及车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于车速对应的最大转速值；其中，关系表中记录车速与最大转速值的对应关系；当车速大于阈值时，控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速。本发明合理控制车辆行驶过程中发动机的转速，将NVH性能考虑到发动机转速控制指标中去，使得充电效率、油耗、NVH性能能够相互协调，提高了电动车在增程状态下的综合性能，提高车内人员的舒适感。

Description

增程式车辆发动机控制方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种增程式车辆发动机控制方法和装置。

背景技术

现有的增程式电动车发动机转速的控制主要以提高充电性能(充电效率和充电速率)为主，少有考虑到NVH(噪声、振动与声振粗糙度-Noise、Vibration、Harshness)性能，电动车在纯电工况时，即增程器不启动时，由于没有发动机和排气系统等激励源的激励，车内NVH水平一般高于传统的内燃车，属于相对安静的环境。

但由于现有的电池技术因素所致，纯电工况下的车辆续航里程不足，在电池电量不足的情况下，必须启动增程器给电池充电已达到续航的目的，此时如不合理的控制增程器的转速和扭矩(功率)，将会出现转速/扭矩过低导致发电不足达不到增程的目的，转速过高或是突变又会导致车内NVH性能较差，给车内人员带来严重的不舒适感。

发明内容

本发明的目的是提供一种增程式车辆发动机控制方法和装置，合理地控制增程器的转速和扭矩，以协调充电性能和整车NVH性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种增程式车辆发动机控制方法，其包括以下步骤：

获取启动增程器后车辆行驶过程中的车速；

当所述车速低于阈值时，根据预置的关系表以及所述车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于所述车速对应的最大转速值；其中，所述关系表中记录车速与最大转速值的对应关系；

当所述车速大于阈值时，控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速。

作为优选方案，还包括以下步骤：

根据预置的最佳转速-扭矩组合，控制启动增程器后车辆怠速下发动机的转速和扭矩。

作为优选方案，所述预置的最佳转速-扭矩组合通过以下步骤获得：

获取启动增程器后车辆怠速下所需的最大负载功率，其中，所述最大负载功率小于车辆怠速下的充电功率；

获取多组满足所述最大负载功率需求的转速-扭矩组合；

将发动机在不同的转速-扭矩组合下产生的车内噪声值与噪声目标值进行比较，其中，产生的车内噪声值与噪声目标值最接近的转速-扭矩组合作为所述最佳转速-扭矩组合。

作为优选方案，所述控制方法还包括步骤：

当所述车速大于阈值时，控制发动机的扭矩保持在预置的最佳扭矩。

作为优选方案，所述预置的最佳经济转速和最佳扭矩通过以下步骤获得：

测试启动增程器后车辆行驶过程中发动机在不同的转速-扭矩组合下的充电效率曲线，得到最佳充电效率曲线；

根据所述最佳充电效率曲线获取最佳经济转速以及所述最佳经济转速下的最佳扭矩。

作为优选方案，所述预置的关系表通过以下步骤获得：

当所述车速低于阈值时，将不同转速下的车速-噪声值曲线与车辆全油门加速下的噪声目标线比较，其中，每个车速下产生的车内噪声值与噪声目标线最接近的转速作为该车速下的最大转速；

根据不同车速下所对应的最大转速绘制车速-最大转速值的对应关系表。

作为优选方案，所述控制方法还包括：

判断当前动力电池电量；

若当前动力电池电量大于预设值时，关闭增程器；若当前动力电池电量少于预设值时，启动增程器。

作为优选方案，通过手动或自动的方式控制增程器的关闭和启动。

为了实现相同的目的，本发明还提供一种增程式车辆发动机控制装置，其包括：

车速获取模块，用于获取启动增程器后车辆行驶过程中的车速；

第一控制模块，用于当所述车速低于阈值时，根据预置的关系表以及所述车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于所述车速对应的最大转速值；其中，所述关系表中记录车速与最大转速值的对应关系；

第二控制模块，用于当所述车速大于阈值时，控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速。

作为优选方案，还包括第三控制模块，用于根据预置的最佳转速-扭矩组合，控制启动增程器后车辆怠速下发动机的转速和扭矩。

作为优选方案，所述控制装置还包括最佳转速-扭矩组合预置模块，用于生成所述最佳转速-扭矩组合，具体包括：

最大负载功率获取单元，用于获取启动增程器后车辆怠速下所需的最大负载功率，其中，所述最大负载功率小于车辆怠速下的充电功率；

转速-扭矩组合获取单元，用于获取多组满足所述最大负载功率需求的转速-扭矩组合；

最佳转速-扭矩组合获取单元，用于将发动机在不同的转速-扭矩组合下产生的车内噪声值与噪声目标值进行比较，其中，产生的车内噪声值与噪声目标值最接近的转速-扭矩组合作为所述最佳转速-扭矩组合。

作为优选方案，所述第二控制模块进一步用于：当所述车速大于阈值时，控制发动机的扭矩保持在预置的最佳扭矩。

作为优选方案，所述控制装置还包括最佳经济转速和最佳扭矩预置模块，用于生成所述最佳经济转速和最佳扭矩，具体包括：

最佳充电效率曲线获取单元，用于测试启动增程器后车辆行驶过程中发动机在不同的转速-扭矩组合下的充电效率曲线，得到最佳充电效率曲线；

最佳经济转速和最佳扭矩获取单元，用于根据所述最佳充电效率曲线获取最佳经济转速以及所述最佳经济转速下的最佳扭矩。

作为优选方案，所述控制装置还包括关系表预置模块，用于生成所述关系表，具体包括：

车速-噪声值曲线获取单元，用于通过车辆全油门加速操作获取不同转速下的车速-噪声值曲线，其中，所述车速低于所述阈值；

比较单元，用于将不同转速下的车速-噪声值曲线与车辆全油门加速下的噪声目标线比较，并将每个车速下产生的车内噪声值小于并最接近噪声目标线的转速作为该车速下的最大转速；

关系表绘制单元，用于根据不同车速下所对应的最大转速绘制车速-最大转速值的对应关系表。

作为优选方案，所述控制装置还包括：

增程器启动/关闭模块，用于判断当前动力电池电量；若当前动力电池电量大于预设值时，关闭增程器；若当前动力电池电量少于预设值时，启动增程器。

本发明所提供的一种增程式车辆发动机控制方法和装置，合理控制车辆行驶过程中发动机的转速，将NVH性能考虑到发动机转速控制指标中去，使得充电效率、油耗、NVH性能能够相互协调，提高了电动车在增程状态下的综合性能，提高车内人员的舒适感。

附图说明

图1是本发明实施例一种增程式车辆发动机控制方法的工作流程图；

图2是本发明实施例在车辆行驶状态下(未控制发动机转速上升斜率)车内噪声值随车速由低速上升至高速变化的曲线图；

图3是本发明实施例另一种增程式车辆发动机控制方法的工作流程图；

图4是本发明实施例在车辆行驶状态下充电效率随发动机转速-扭矩变化的曲线图；

图5是本发明实施例车辆行驶状态下在不同的发动机转速下车内噪声值随车速变化的曲线图；

图6是本发明实施例在车辆行驶状态下车速-最大转速对应的关系图。

图7是本发明实施例车辆怠速下在不同的转速下车内噪声值随扭矩变化的曲线图；

图8是本发明优选实施例的一种增程式车辆发动机控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明优选实施例的一种增程式车辆发动机控制方法，其包括以下步骤S1～S3：

S1、获取启动增程器后车辆行驶过程中的车速；

以下所述的阈值指的是车辆的常用车速，在高速路上常用车速一般为80-120Km/h，而低于常用车速的行驶一般称之为低速行驶；

S2、当车速低于阈值时，根据预置的关系表以及车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于所述车速对应的最大转速值；其中，关系表中记录车速与最大转速值的对应关系；

当车速低于阈值时，即低速行驶时，根据预置的关系表以及车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于车速对应的最大转速值，进而控制发动机转速的上升斜率；其中，关系表中记录车速与最大转速值的对应关系，如图6所示；

其中，车速低于阈值时控制发动机的转速的意义在于：如图2所示，车速1到车速9的值逐渐增大，当车辆开始以车速1低速运行时，如果是为了获得最优的充电效率，应当启动发动机加速使得发动机以最快的速度达到最佳经济转速，由于未对发动机转速的上升斜率加以控制，由此就会造成如图2中圈中所示的陡坡，发动机由低速突然上升至最佳经济转速，会使得车辆NVH性能降低，车内噪声突然增大，由此降低乘坐的舒适性。为此，根据预置的关系表以及车速控制发动机转速的上升斜率，可避免在低速行驶时发动机突然启动并很快升至最佳经济转速时会造成车内噪声突然增大的问题，提高了车辆NVH性能，进而提高了乘坐舒适性；

S3、当车速大于阈值时，控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速。

其中，当车速大于阈值时，控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速，车辆长期在最佳经济转速下运转可提高发动机的机械能-电能转换效率，有利于经济性。

如图3所示，本发明的控制方法还包括获取预置的最佳经济转速的步骤，该步骤可以是在程序初始化时设定好，并在以后每次使用时不需要再重新设置，还可以是在每次使用的时候，启动增程器后进行设置，该步骤包括：

在车辆的任意车速下，测试发动机不同的转速-扭矩组合下的充电效率曲线，根据充电效率随发动机转速和扭矩的变化趋势来判断最佳充电效率曲线，最佳充电效率曲线的判定原则应结合发动机的充电效率和NVH性能来充分考虑，应选择充电效率较高且车内噪声值较低的充电效率曲线作为最佳充电效率曲线，并根据最佳充电效率曲线来获得最佳经济转速，最佳充电效率曲线所对应的转速即为最佳经济转速；如图4所示，以一般的轿车为例，当转速为800RPM和1500RPM时，充电效率都比较低，当转速为2800RPM时，充电效率较高，且转速大于2800RPM之后，充电效率随着转速的增长并不明显，且一般来说转速太大车内噪音值越大，因此，选取转速为2800RPM时的充电效率曲线作为最佳充电效率曲线，根据最佳充电效率曲线所对应的转速-扭矩组合，可以得到最佳经济转速，因此，本实施例中最佳经济转速为2800RPM。

优选地，如图3所示，本发明的控制方法还包括以下步骤：当车速大于阈值时，即车辆在常用车速行驶状态下，控制发动机的扭矩保持在预置的最佳扭矩，保证发动机的机械能-电能转换效率的同时，以提高车辆的NVH性能。具体地，根据最佳充电效率曲线中充电效率随扭矩的变化趋势来获取最佳经济转速下的最佳扭矩；以一般的轿车为例，从图4中可以看出，扭矩在20-30N·m之间时，充电效率有较大幅度的增长，当扭矩大于30N·m之后，充电效率增长并不明显，由于一般来说扭矩越大车内噪声值就越大，因此，本实施例中最佳经济转速下选取最佳的扭矩为30N·m。

此外，本发明的控制方法还包括获取预置的关系表的步骤，该步骤可以是在程序初始化时设定好，并在以后每次使用时不需要再重新设置，还可以是在每次使用的时候，启动增程器后进行设置，该步骤包括：

首先需要获取启动增程器后车辆行驶过程中的车速，当车速低于阈值时，锁定发动机的转速和扭矩，在车辆前进挡全油门加速下测试一系列的噪声值，获取不同转速下的车速-噪声值曲线，如图5所示；将不同转速下的车速-噪声值曲线与车辆全油门加速下的噪声目标线进行比较，获取每个车速下的最大转速，其中，应控制每个车速下产生的车内噪声值与噪声目标线最接近的转速作为该车速下的最大转速，在车辆加速过程中，应控制发动机转速不应超过图6中的噪声目标线与各转速的交点，即车速4时对应的发动机转速不应该超过转速2，车速7时对应的发动机转速不应该超过转速3；

车速8为车辆的常用车速，即为本实施例所述的车速的阈值，车速8时对应的发动机的最大转速不应该超过最佳经济转速，在车速8以上(即车速大于阈值时)，由于在最佳经济转速运行时均满足NVH性能，因此当车速大于车速8时，发动机应当以最佳经济转速运转；

最后，根据上述的车速-最大转速值的组合绘制对应的关系表，如图6所示，使得发动机的转速在各区间保持线性变化趋势，避免突变带来较大的噪声。

在启动增程器之后，车辆具有两种工作状态，一种是上述的车辆行驶状态，另一种是车辆怠速状态。

本发明的控制方法还包括以下步骤：根据预置的最佳转速-扭矩组合，控制启动增程器后车辆怠速下发动机的转速和扭矩。

其中，预置的最佳转速-扭矩组合可以是预先设置好的，也可以是在每次使用时重新获取的，该预置的最佳转速-扭矩组合可以通过以下步骤获得：

获取启动增程器后车辆怠速状态下所需的最大负载功率，该最大负载功率是指车辆怠速下车内电器如空调等所需消耗功率的总和，选取最大负载功率是因为车辆怠速下的充电功率应大于用以维持车内电器正常运作的最大负载功率，获取多组满足最大负载功率需求的转速-扭矩组合；

测试车辆怠速时发动机在不同的转速-扭矩组合下的车内噪声值，将不同的转速-扭矩组合下的车内噪声值与噪声目标值进行比较，在转速-扭矩满足最大负载功率的前提下，选择产生的车内噪声值最接近于噪声目标值的转速-扭矩组合，并将其作为最佳转速-扭矩组合。

以图7为例，设置了三个转速-扭矩组合，其中，转速3＞转速2＞转速1，一般来说，转速-扭矩越大噪声值就越大，但并不是噪声值越小越好，因为噪声值越小，相对应的转速-扭矩越小，将会出现转速-扭矩过低导致发电不足以达到增程的目的，而转速-扭矩过高则又导致NVH性能较差，结合充电功率和NVH性能，应考虑将增程器怠速状态下的最佳转速-扭矩组合设定为转速2-扭矩3。

本发明的控制方法还包括以下步骤：判断当前动力电池电量，以判断是否需要启动增程器，具体为：若当前动力电池电量大于预设值时，即当前动力电池电量充足，此时关闭增程器；若当前动力电池电量少于预设值时，即当前动力电池电量不足，启动增程器。其中，可以通过手动或自动的方式来控制增程器的关闭和启动。

如图8所示，本发明还提供一种增程式车辆发动机控制装置，其包括：

车速获取模块21，用于获取启动增程器后车辆行驶过程中的车速；

第一控制模块22，用于当车速低于阈值时，根据预置的关系表以及所述车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于车速对应的最大转速值；其中，关系表中记录车速与最大转速值的对应关系；

第一控制模块22根据预置的关系表以及车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于车速对应的最大转速值，进而控制发动机转速的上升斜率，根据预置的关系表以及车速控制发动机转速的上升斜率，可避免在低速行驶时发动机突然启动并很快升至经济转速会使得车内噪声突然增大的问题，提高了NVH性能，进而提高了乘坐舒适性；

第二控制模块23，用于当车速大于阈值时，控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速。

当车速大于阈值，第二控制模块23控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速，车辆长期在最佳经济转速下运转可提高发动机的机械能-电能转换效率，有利于经济性。

本发明的控制装置还包括最佳经济转速和最佳扭矩预置模块，该最佳经济转速和最佳扭矩预置模块用于生成最佳经济转速和最佳扭矩，具体包括：最佳充电效率曲线获取单元和最佳经济转速和最佳扭矩获取单元。其中，最佳充电效率曲线获取单元用于测试启动增程器后车辆行驶过程中发动机在不同的转速-扭矩组合下的充电效率曲线，得到最佳充电效率曲线；最佳经济转速和最佳扭矩获取单元用于根据最佳充电效率曲线获取最佳经济转速以及所述最佳经济转速下的最佳扭矩，根据最佳充电效率曲线来获得最佳经济转速，最佳充电效率曲线所对应的转速即为最佳经济转速。

本发明的第二控制模块23进一步用于：当车速大于阈值时，控制发动机的扭矩保持在预置的最佳扭矩，在保证发动机的机械能-电能转换效率的同时，可提高车辆的NVH性能。具体地，第二控制模块23根据最佳充电效率曲线中充电效率随扭矩的变化趋势来获取最佳经济转速下的最佳扭矩。

进一步地，本发明的控制装置还包括关系表预置模块，该关系表预置模块用于生成所述关系表，具体包括：车速-噪声值曲线获取单元、比较单元和关系表绘制单元。其中，车速-噪声值曲线获取单元用于通过车辆全油门加速操作获取不同转速下的车速-噪声值曲线，其中，车速低于阈值；比较单元用于将不同转速下的车速-噪声值曲线与车辆全油门加速下的噪声目标线比较，并将每个车速下产生的车内噪声值小于并最接近噪声目标线的转速作为该车速下的最大转速；关系表绘制单元用于根据不同车速下所对应的最大转速绘制车速-最大转速值的对应关系表。

进一步地，本发明的控制装置还包括第三控制模块，该第三控制模块用于根据预置的最佳转速-扭矩组合，控制启动增程器后车辆怠速下发动机的转速和扭矩。

优选地，本发明的控制装置还包括最佳转速-扭矩组合预置模块，用于生成最佳转速-扭矩组合，具体包括最大负载功率获取单元、转速-扭矩组合获取单元和最佳转速-扭矩组合获取单元。其中，最大负载功率获取单元用于获取启动增程器后车辆怠速下所需的最大负载功率，其中，最大负载功率小于车辆怠速下的充电功率；转速-扭矩组合获取单元用于获取多组满足所述最大负载功率需求的转速-扭矩组合；最佳转速-扭矩组合获取单元用于将发动机在不同的转速-扭矩组合下产生的车内噪声值与噪声目标值进行比较，其中，在转速-扭矩满足最大负载功率的前提下，选择产生的车内噪声值最接近于噪声目标值的转速-扭矩组合，将其作为最佳转速-扭矩组合。

优选地，本发明的控制装置还包括增程器启动/关闭模块，该增程器启动/关闭模块用于判断当前动力电池电量；若当前动力电池电量大于预设值时，关闭增程器；若当前动力电池电量少于预设值时，启动增程器。其中，可以通过手动或自动的方式来控制增程器的关闭和启动。

综上，本发明的增程式车辆发动机控制方法和装置，合理控制车辆行驶过程中发动机的转速，将NVH性能考虑到发动机转速控制指标中去，使得充电效率、油耗、NVH性能能够相互协调，提高了电动车在增程状态下的综合性能，提高车内人员的舒适感。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种增程式车辆发动机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取启动增程器后车辆行驶过程中的车速；

当所述车速低于阈值时，根据预置的关系表以及所述车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于所述车速对应的最大转速值；其中，所述关系表中记录车速与最大转速值的对应关系，所述最大转速值是指当将通过车辆全油门加速操作获取的不同转速下的车速-噪声值曲线与车辆全油门加速下的噪声目标线比较时，每个车速下产生的车内噪声值小于并最接近噪声目标线的转速；

当所述车速大于阈值时，控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速。

2.如权利要求1所述的增程式车辆发动机控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据预置的最佳转速-扭矩组合，控制启动增程器后车辆怠速下发动机的转速和扭矩。

3.如权利要求2所述的增程式车辆发动机控制方法，其特征在于，所述预置的最佳转速-扭矩组合通过以下步骤获得：

获取启动增程器后车辆怠速下所需的最大负载功率，其中，所述最大负载功率小于车辆怠速下的充电功率；

获取多组满足所述最大负载功率需求的转速-扭矩组合；

将发动机在不同的转速-扭矩组合下产生的车内噪声值与噪声目标值进行比较，其中，产生的车内噪声值与噪声目标值最接近的转速-扭矩组合作为所述最佳转速-扭矩组合。

4.如权利要求1所述的增程式车辆发动机控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括步骤：

当所述车速大于阈值时，控制发动机的扭矩保持在预置的最佳扭矩。

5.如权利要求4所述的增程式车辆发动机控制方法，其特征在于，所述预置的最佳经济转速和最佳扭矩通过以下步骤获得：

测试启动增程器后车辆行驶过程中发动机在不同的转速-扭矩组合下的充电效率曲线，得到最佳充电效率曲线；

根据所述最佳充电效率曲线获取最佳经济转速以及所述最佳经济转速下的最佳扭矩。

6.如权利要求1-5任一项所述的增程式车辆发动机控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

判断当前动力电池电量；

若当前动力电池电量大于预设值时，关闭增程器；若当前动力电池电量少于预设值时，启动增程器。

7.如权利要求6所述的增程式车辆发动机控制方法，其特征在于，通过手动或自动的方式控制增程器的关闭和启动。

8.一种增程式车辆发动机控制装置，其特征在于，包括：

车速获取模块，用于获取启动增程器后车辆行驶过程中的车速；

第一控制模块，用于当所述车速低于阈值时，根据预置的关系表以及所述车速控制发动机的转速，使发动机的转速不大于所述车速对应的最大转速值；其中，所述关系表中记录车速与最大转速值的对应关系，所述最大转速值是指当将通过车辆全油门加速操作获取的不同转速下的车速-噪声值曲线与车辆全油门加速下的噪声目标线比较时，每个车速下产生的车内噪声值小于并最接近噪声目标线的转速；

第二控制模块，用于当所述车速大于阈值时，控制发动机的转速保持在预置的最佳经济转速。

9.如权利要求8所述的增程式车辆发动机控制装置，其特征在于，还包括第三控制模块，用于根据预置的最佳转速-扭矩组合，控制启动增程器后车辆怠速下发动机的转速和扭矩。

10.如权利要求8所述的增程式车辆发动机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括最佳转速-扭矩组合预置模块，用于生成所述最佳转速-扭矩组合，具体包括：

最大负载功率获取单元，用于获取启动增程器后车辆怠速下所需的最大负载功率，其中，所述最大负载功率小于车辆怠速下的充电功率；

转速-扭矩组合获取单元，用于获取多组满足所述最大负载功率需求的转速-扭矩组合；

最佳转速-扭矩组合获取单元，用于将发动机在不同的转速-扭矩组合下产生的车内噪声值与噪声目标值进行比较，其中，产生的车内噪声值与噪声目标值最接近的转速-扭矩组合作为所述最佳转速-扭矩组合。

11.如权利要求8所述的增程式车辆发动机控制装置，其特征在于，所述第二控制模块进一步用于：当所述车速大于阈值时，控制发动机的扭矩保持在预置的最佳扭矩。

12.如权利要求11所述的增程式车辆发动机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括最佳经济转速和最佳扭矩预置模块，用于生成所述最佳经济转速和最佳扭矩，具体包括：

最佳充电效率曲线获取单元，用于测试启动增程器后车辆行驶过程中发动机在不同的转速-扭矩组合下的充电效率曲线，得到最佳充电效率曲线；

最佳经济转速和最佳扭矩获取单元，用于根据所述最佳充电效率曲线获取最佳经济转速以及所述最佳经济转速下的最佳扭矩。

13.如权利要求8～10任一项所述的增程式车辆发动机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：

增程器启动/关闭模块，用于判断当前动力电池电量；若当前动力电池电量大于预设值时，关闭增程器；若当前动力电池电量少于预设值时，启动增程器。