一种增程式电动汽车的转速控制方法
阅读说明：本技术 一种增程式电动汽车的转速控制方法 (Rotating speed control method of range-extended electric automobile ) 是由 高先进 龚笑舞 段军 赵子超 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及增程式电动汽车技术领域,公开一种增程式电动汽车的转速控制方法,包括：S1、接收目标功率得到P-(obj),根据P-(obj)得出N和T-(0)；S2、发动机在定转速闭环模式下进行工作；S3、发电机控制模块接收发动机的运行参数；S4、发电机位置获取模块得到发动机的相位角度；S5、根据第一表格获得K-(1)；根据第二表格获得K-(2)；S6、计算ΔT-(1)＝T-(0)×K-(1)×K-(21)×K-(22)×K-(23)×K-(24)×K-(25)；S7、根据P-(now)和P-(obj)获得ΔT-(2),发电机以T-(0)+ΔT-(1)+ΔT-(2)在扭矩闭环模式下运行。本发明公开的增程式电动汽车的转速控制方法,解决了现有技术存在的发动机的转速波动大导致的发动机的可靠性低和整车的舒适性差的问题。(The invention relates to the technical field of range-extended electric automobiles, and discloses a rotating speed control method of a range-extended electric automobile, which comprises the following steps: s1, obtaining P by receiving target power obj According to P obj To obtain N and T 0 (ii) a S2, the engine works in a constant rotating speed closed loop mode; s3, the generator control module receives the operation parameters of the engine; s4, the generator position obtaining module obtains a phase angle of the engine; s5, obtaining K according to the first table 1 (ii) a Obtaining K according to the second table 2 (ii) a S6, calculating delta T 1 ＝T 0 ×K 1 ×K 21 ×K 22 ×K 23 ×K 24 ×K 25 (ii) a S7, according to P now And P obj Obtaining Delta T 2 Generators with T 0 +ΔT 1 +ΔT 2 In the torque closed loop modeThe operation was carried out as follows. The invention discloses a rotating speed control method of an extended range electric automobile, which solves the problems of low reliability of an engine and poor comfort of the whole automobile caused by large rotating speed fluctuation of the engine in the prior art.)
技术领域
本发明涉及增程式电动汽车技术领域，尤其涉及一种增程式电动汽车的转速控制方法。
背景技术
随着新能源技术的推广和国家政策的促进，增程式电动汽车得到越来越广泛的应用。柴油增程器主要由发动机和发电机及其控制器组成，其特点是结构简单、工况相对稳定，有两种常规工作模式，第一种是发动机工作在扭矩模式，发电机工作在转速模式；第二种是发动机工作在转速模式，发电机工作在扭矩模式。
集成式增程器带来的“小型化”和“轻量化”好处越来越得到大家的认可。众所周知，现有的增程器为了削弱四冲程发动机由于发火循环而引起的转速波动，在发动机输出端设置了转动惯量比较大的飞轮盘，对于集成式增程器，为了缩短集成式增程器的轴向距离，用电机转子直接取代原发动机的飞轮盘，电机转子取代飞轮盘后，发动机的转动惯量大大减小，其转速波动变大，这样会增加系统的噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness，简称NVH)，降低发动机的可靠性和整车舒适性，因此，如何降低集成式增程器的转速波动具有非常重要的意义。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种增程式电动汽车的转速控制方法，解决了现有技术存在的发动机的转速波动大导致的发动机的可靠性低和整车的舒适性差的问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种增程式电动汽车的转速控制方法，包括：
S1、发电机控制模块接收整车控制模块发送的目标功率P0并得到目标请求功率Pobj，扭矩计算模块根据所述目标请求功率得出目标转速N和目标扭矩T0；
S2、发动机接收所述目标转速并以所述目标转速在定转速闭环模式下进行工作；
S3、所述发电机控制模块接收发动机的运行参数，其中，所述运行参数包括所述发动机的每个缸的上止点信息、喷油次数及每次喷油对应的喷油提前角，每个缸的喷油次数至多为5次；
S4、所述发电机控制模块获取带有各缸的上止点信息的循环角度，发电机位置获取模块获取发电机的实时电角度并将其映射到所述发动机的循环角度上，得到所述发动机的相位角度；
S5、基础补偿系数计算模块根据所述发动机的相位角度和所述目标扭矩T0查取第一表格，获得第一修正系数K1；修正补偿系数计算模块根据所述发动机的相位角度和每个缸每次喷油对应的所述喷油提前角查取第二表格，获得第二修正系数K2，五次喷油对应的第二修正系数分别为K21、K22、K23、K24及K25，若喷油次数少于5次，则未喷次数对应的第二修正系数取1；
S6、扭矩补偿模块计算补偿扭矩ΔT1＝T0×K1×K21×K22×K23×K24×K25；
S7、所述发电机控制模块根据自身的实际功率Pnow和所述目标请求功率Pobj获得修正扭矩ΔT2，闭环控制模块控制发电机以T0+ΔT1+ΔT2的瞬时扭矩在扭矩闭环模式下运行。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，在S1中，通过CAN总线接收所述目标功率P0后首先对所述目标功率P0做斜坡处理，得到所述目标请求功率Pobj，然后再根据所述目标请求功率Pobj计算所述目标转速N和所述目标扭矩T0。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，首先所述扭矩计算模块根据所述目标请求功率Pobj获取使发动机在燃油经济区运行的所述目标转速N，接着所述扭矩计算模块根据所述目标请求功率Pobj和所述目标转速N计算所述目标扭矩T0，其中Pobj的单位为kW。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，发动机参数获取模块将所述发动机的各缸的上止点信息以脉冲的形式通过引脚发送给所述发电机控制模块，脉冲的时间宽度位于第一预设时长和第二预设时长之间。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，所述发电机控制模块通过CAN总线接收所述发动机的运行参数，CAN总线通过定相位变周期的方法发送运行参数。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，所述发动机的相位角度β＝α×C/Call，其中，α为发动机完成一个工作循环曲轴转过的角度，C为当前电角度的累计数值，Call为发动机完成一个工作循环的电角度的累计数值。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，S7中所述发电机的修正扭矩其中Pobj和Pnow的单位均为kW。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，在S1之前还包括：
S011、发动机在预设相位角度和预设目标扭矩下喷油时，对所述发动机补偿第一试验补偿扭矩Tsj1，直至所述发动机的所述预设目标扭矩与实际运行扭矩的差值位于第一预设扭矩偏差和第二预设扭矩偏差之间，此时所述第一试验补偿扭矩Tsj1与所述预设目标扭矩的比值为第一修正系数K1；
S012、改变所述预设相位角度，得到所述发动机在不同的所述预设相位角度下的第一修正系数K1；改变所述预设目标扭矩，得到所述发动机在不同的所述预设目标扭矩下的第一修正系数K1；同时改变所述预设相位角度和所述预设目标扭矩，得到所述发动机在不同的所述预设相位角度和不同的所述预设目标扭矩下的第一修正系数K1；
S013、根据S012制得不同的所述预设相位角度和不同的所述预设目标扭矩对应的第一修正系数K1的第一表格。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，在S1之前还包括：
S021、发动机在预设相位角度和偏离预设喷油提前角的喷油提前角下运行时，对所述发动机补偿第二试验补偿扭矩Tsj2，直至所述发动机的预设目标扭矩与实际运行扭矩的差值位于第三预设扭矩偏差和第四预设扭矩偏差之间，得出所述第二试验补偿扭矩Tsj2与预所述设目标扭矩的比值为第二修正系数K2；
S022、改变所述预设相位角度，得到所述发动机在不同的所述预设相位角度下的第二修正系数K2；改变所述喷油提前角，得到所述发动机在不同的所述喷油提前角下的第二修正系数K2；同时改变所述预设相位角度和所述喷油提前角，得到所述发动机在不同的所述预设相位角度和不同的所述喷油提前角下的第二修正系数K2；
S023、根据S012制得不同的所述预设相位角度和不同的所述喷油提前角对应的第二修正系数K2的第二表格。
作为一种增程式电动汽车的转速控制方法的优选方案，在S4中，所述发电机位置获取模块通过旋转编码器获取所述发电机的实时电角度。
本发明的有益效果为：本发明公开的增程式电动汽车的转速控制方法通过补偿发电机的扭矩来抑制发动机的转速波动，适用于不同极对数的发电机和不同缸数的发动机，大大降低了发动机的转速波动，提高了发动机的可靠性和整车的舒适度，增强了抗干扰能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例提供的增程式电动汽车的转速控制方法的流程图；
图2是本发明具体实施例提供的直列四缸发动机和三对电极的发电机的相位关系图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种增程式电动汽车的转速控制方法，不仅适用于带集成式增程器的增程式电动汽车，还适用于带非集成式增程器的增程式电动汽车，如图1所示，该增程式电动汽车的转速控制方法包括：
S1、发电机控制模块接收整车控制模块发送的目标功率P0并得到目标请求功率Pobj，扭矩计算模块根据目标请求功率得出目标转速N和目标扭矩T0；
S2、发动机接收目标转速并以目标转速在定转速闭环模式下进行工作；
S3、发电机控制模块接收发动机的运行参数，其中，运行参数包括发动机的每个缸的上止点信息、喷油次数及每次喷油对应的喷油提前角，每个缸的喷油次数至多为5次；
S4、发电机控制模块获取带有各缸的上止点信息的循环角度，发电机位置获取模块获取发电机的实时电角度并将其映射到发动机的循环角度上，得到发动机的相位角度；
S5、基础补偿系数计算模块根据发动机的相位角度和目标扭矩T0查取第一表格，获得第一修正系数K1；修正补偿系数计算模块根据发动机的相位角度和每个缸每次喷油对应的喷油提前角查取第二表格，获得第二修正系数K2，五次喷油对应的第二修正系数分别为K21、K22、K23、K24及K25，若喷油次数少于5次，则未喷次数对应的第二修正系数取1；
S6、扭矩补偿模块计算补偿扭矩ΔT1＝T0×K1×K21×K22×K23×K24×K25；
S7、发电机控制模块根据自身的实际功率Pnow和目标请求功率Pobj获得修正扭矩ΔT2，闭环控制模块控制发电机以T0+ΔT1+ΔT2的瞬时扭矩在扭矩闭环模式下运行。
需要说明的是，每个缸的喷油次数最多为五次，分别为主喷、第一次预喷、第二次预喷、第一次后喷及第二次后喷，一般来讲，发动机的每个缸喷两次油，分别为主喷和第一次预喷，此时分别对应第二次预喷、第一次后喷及第二次后喷的第二修正系数均取1。
本实施例提供的增程式电动汽车的转速控制方法通过补偿发电机的扭矩来抑制发动机的转速波动，适用于不同极对数的发电机和不同缸数的发动机，大大降低了发动机的转速波动，提高了发动机的可靠性和整车的舒适度，增强了抗干扰能力。
具体地，在S1中，通过CAN总线接收目标功率P0后首先对目标功率P0做斜坡处理，得到目标请求功率Pobj，以防止由于目标功率P0突变而导致增程器发生剧烈震动的现象的发生，然后再根据目标请求功率Pobj计算目标转速N和目标扭矩T0。计算目标转速N和目标扭矩T0时，具体步骤如下：首先扭矩计算模块根据目标请求功率Pobj获取使发动机在燃油经济区运行的目标转速N，接着扭矩计算模块根据目标请求功率Pobj和目标转速N计算目标扭矩T0，其中Pobj的单位为kW。
在S3中，发动机参数获取模块将发动机的各缸的上止点信息以脉冲的形式通过引脚发送给发电机控制模块，该引脚为数字引脚，脉冲的时间宽度位于第一预设时长和第二预设时长之间，即只有脉冲的时间宽度Δt位于这一范围内才认为是有效的，这种信息的发送方式能够增加发动机参数获取模块的抗干扰能力，保证上止点信息获取的准确性。需要说明的是，上述第一预设时长和第二预设时长根据发动机的具体结构和运行状态进行设定。
在S3中，发电机控制模块通过CAN总线接收发动机的运行参数，CAN总线通过定相位变周期的方法发送运行参数，即发动机的转速发生变化时，发动机的运行周期随之改变，为了更好的传输数据，达到与之前相同的工作相位时CAN总线发送运行参数，从而发电机控制模块接收运行参数，这种定相位变周期的方法能够在引脚发生故障时，通过发电机控制模块接收的CAN总线发送的运行参数的时刻估算出发动机的工作相位。
在S4中，发电机位置获取模块通过旋转编码器获取发电机的实时电角度，将发电机的实时电角度映射到发动机的循环角度上时，发动机的相位角度β＝α×C/Call，其中，β为相位角度，α为发动机完成一个工作循环曲轴转过的角度，C为当前电角度的累计数值，Call为发动机完成一个工作循环的电角度的累计数值，定义发动机的各缸的上止点信息以脉冲的形式通过引脚发送给发电机控制模块时发电机的电角度为零。具体地，本实施例的增程式电动汽车的发动机为直列四缸发动机、发电机为三对电极的发电机，即本实施例的α为720°，发动机的缸的个数为四个，发电机有三对电极，三对电极在720°内相当于电角度信号循环6次。在其他实施例中，发动机的缸数和发电机的极对数并不限于本实施例的这种限定，发动机的缸型也并不限于本实施例的这种限定，还可以为V型或者其他类型。
进一步地，如图2所示，图中的A为发动机相位，发动机工作一个工作循环曲轴转过720°，即发动机的曲轴转两圈，J1和J2缺齿处为发动机的机械零位，TDC1、TDC2、TDC3、TDC4分别为发动机1缸、2缸、3缸、4缸的实际的上止点，发动机控制模块在1缸的上止点处输出一个脉冲信号B,脉冲信号B的时间宽度Δt位于第一预设时长和第二预设时长之间，发电机控制模块根据此信号时刻计算各缸上止点的相对位置，C为发电机的电角度，3对极在720°内相当于电角度循环6次，即D1至D2为第一次电角度循环、D2至D3为第二次电角度循环、D3至D4为第三次电角度循环、D4至D5为第四次电角度循环、D5至D6为第五次电角度循环、D6至D1为第六次电角度循环，发电机控制模块将6个电角度循环对应到发动机的4个缸内。
进一步地，0°到720°根据发动机的缸数和缸间隔进行分隔，定义缸达到上止点对应的相位角度为0°，则相位角度位于0°至90°之间时的第一修正系数K1为正值以增加发动机的扭矩，相位角度位于90°至180°之间时的第一修正系数K1为负值以减小发动机的扭矩，相位角度位于180°至270°之间时的第一修正系数K1为正值，相位角度位于270°至360°之间时的第一修正系数K1为负值，相位角度位于360°至450°之间时的第一修正系数K1为正值，相位角度位于450°至540°之间时的第一修正系数K1为负值，相位角度位于540°至630°之间时的第一修正系数K1为正值，相位角度位于630°至720°之间时的第一修正系数K1为负值。
在S7中，发电机的修正扭矩其中,Pobj和Pnow的单位均为kW，修正扭矩ΔT2通过PI控制计算获得，闭环控制模块控制发电机以发动机完成一个工作循环为单位在扭矩闭环模式下运行。对发电机进行修正扭矩的补偿，消除了因扭矩补偿而导致的输出功率的偏差，满足了增程式电动汽车的整车功率的正确性。
具体地，本实施例的发电机控制模块包括扭矩计算模块、发电机位置获取模块、基础补偿系数计算模块、修正补偿系数计算模块、扭矩补偿模块及闭环控制模块，扭矩计算模块用于根据目标请求功率得出目标转速N和目标扭矩T0，发电机位置获取模块获取发电机的实时电角度并将其映射到发动机的循环角度上，得到发动机的相位角度，基础补偿系数计算模块根据发动机的相位角度和目标扭矩T0查取第一表格，获得第一修正系数K1，修正补偿系数计算模块根据发动机的相位角度和每个缸每次喷油对应的喷油提前角查取第二表格，获得第二修正系数K2，扭矩补偿模块计算补偿扭矩ΔT1，闭环控制模块控制发电机以T0+ΔT1+ΔT2的瞬时扭矩在扭矩闭环模式下运行。
为了得到第一表格，在S1之前还包括：
S011、发动机在预设相位角度和预设目标扭矩下喷油时，对发动机补偿第一试验补偿扭矩Tsj1，直至发动机的预设目标扭矩与实际运行扭矩的差值位于第一预设扭矩偏差和第二预设扭矩偏差之间，此时第一试验补偿扭矩Tsj1与预设目标扭矩的比值为第一修正系数K1；
S012、改变预设相位角度，得到发动机在不同的预设相位角度下的第一修正系数K1；改变发动机的预设目标扭矩，得到发动机在不同的预设目标扭矩下的第一修正系数K1；同时改变预设相位角度和预设目标扭矩，得到发动机在不同的预设相位角度和不同的预设目标扭矩下的第一修正系数K1；
S013、根据S012制得不同的预设相位角度和不同的预设目标扭矩对应的第一修正系数K1的第一表格。
具体地，定义增加发动机扭矩的第一试验补偿扭矩为正值，此时得到的第一修成系数K1也为正值，定义减小发动机扭矩的第一试验补偿扭矩为负值，此时得到的第一修成系数K1也为负值，一般来讲第一修正系数K1位于-2至2之间。
需要说明的是，S011至S013是在试验台架上通过测试得到的，为了获取发动机的预设相位角度和预设目标扭矩，在试验台架上执行S1至S4以获取发动机的预设相位角度和预设目标扭矩，从而得到发动机在不同的预设相位角度和不同的预设目标扭矩下的第一修正系数K1。对于不同的发动机，第一表格中的第一修正系数K1存在差异。
在S1之前还包括：
S021、发动机在预设相位角度和偏离预设喷油提前角的喷油提前角下运行时，对发动机补偿第二试验补偿扭矩Tsj2，直至发动机的预设目标扭矩与实际运行扭矩的差值位于第三预设扭矩偏差和第四预设扭矩偏差之间，得出第二试验补偿扭矩Tsj2与预设目标扭矩的比值为第二修正系数K2；
S022、改变预设相位角度，得到发动机在不同的预设相位角度下的第二修正系数K2；改变喷油提前角，得到发动机在不同的喷油提前角下的第二修正系数K2；同时改变预设相位角度和喷油提前角，得到发动机在不同的预设相位角度和不同的喷油提前角下的第二修正系数K2；
S023、根据S012制得不同的预设相位角度和不同的喷油提前角对应的第二修正系数K2的第二表格。
具体地，本实施例的第二表格的第二修正系数K2是根据预设相位角度和喷油提前角进行查取的。在其他实施例中，第二修正系数K2还可以是根据预设相位角度和喷油提前角偏差进行查取，这里的喷油提前角偏差为预设喷油提前角和喷油提前角的差值，当喷油提前角比预设喷油提前角提前时，喷油提前角偏差定义为正值；当喷油提前角比预设喷油提前角滞后时，喷油提前角偏差定义为负值。
需要说明的是，S021至S023是在试验台架上通过测试得到的，S011至S013可以在S021之前实施，也可以在S023之后实施，为了获取发动机的预设相位角度和喷油提前角，在试验台架上执行S1至S4以获取发动机的预设相位角度和喷油提前角，从而得到发动机在不同的预设相位角度和不同的喷油提前角下的第二修正系数K2。对于不同的发动机，第二表格中的第二修正系数存在差异。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。