增程器工作点的确定方法和装置

文档序号:804812 发布日期:2021-03-26 浏览:36次 >En<

阅读说明:本技术 增程器工作点的确定方法和装置 (Method and device for determining working point of range extender ) 是由 安术 于 2020-11-24 设计创作,主要内容包括:本申请提供一种增程器工作点的确定方法和装置,前述方法包括:获取所述增程器的当前工况状态;根据所述当前工况状态确定与当前工况状态匹配的功率跟随曲线;根据需求功率和所述当前功率跟随曲线确定所述增程器的工作点。采用这样的方法,能够根据增程器的实际运行工况状态,确定在此运行工况状态下的较优的控制策略,继而尽可能地保证按照需求功率输出,并保证增程器使用的经济性和舒适性等问题。(The application provides a method and a device for determining a working point of a range extender, wherein the method comprises the following steps: acquiring the current working condition state of the range extender; determining a power following curve matched with the current working condition state according to the current working condition state; and determining the working point of the range extender according to the required power and the current power following curve. By adopting the method, a better control strategy in the operating condition state can be determined according to the actual operating condition state of the range extender, so that the output according to the required power is ensured as much as possible, and the problems of economy, comfort and the like of the use of the range extender are solved.)

增程器工作点的确定方法和装置

技术领域

本申请涉及增程式电动汽车技术领域,尤其涉及一种增程器工作点的确定方法和装置。

背景技术

增程式电动汽车采用增程器驱动发电机转动而输出电能至电动机和/或电池,实现了增程器和车辆驱动机构的解耦,同时节省了复杂的传动机构,因而可以根据其实际工作特性选择合理的扭矩-转速工作点,以实现油耗降低并兼顾车辆的NVH(Noise,Vibration,Harshness,噪声、振动、声音粗糙度)。

目前,很多增程式电动汽车采用功率跟随技术,根据需求功率确定增程器的工作点。为适应前述的功率跟随技术,使得增程器能够输出需求功率,目前的增程式电动汽车工作点的方法是在增程器的万有特性曲线的基础上,制定一常规应用条件下的最优功率跟随曲线;增程器工作时,根据需求功率在最优功率跟随曲线上确定增程器的工作点,并根据工作点选定确定增程器的转速。

前述最优功率跟随曲线是在常规应用条件下的最优功率跟随曲线。但是,车辆实际使用中其可能处在各种可能的工况环境,例如可能进入高原中的低压工况环境、增程器高温工况、机械故障工况环境。在此类工况环境下,根据需求功率和最优功率跟随曲线确定工作点,并使得增程器在此工作点工作时,增程器并不能输出需求功率而出现发电量不足的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本申请提供了一种增程器工作点的确定方法和装置。

一方面,本申请提供一种增程器工作点的确定方法,包括:

获取所述增程器的当前工况状态;

根据所述当前工况状态确定与所述增程器当前工况状态匹配的功率跟随曲线;

根据需求功率和与所述功率跟随曲线确定所述增程器的工作点。

可选地,所述当前工况状态包括所述增程器的进气状态;

获取所述增程器的当前工况状态,包括:

获取所述增程器所在位置处的大气气压信号;和/或,获取所述增程器所在位置的海拔高度;

基于所述大气气压信号和/或所述海拔高度确定所述增程器的进气状态;

根据所述当前工况状态确定与所述增程器当前工况状态匹配的功率跟随曲线,包括:根据所述增程器的进气状态确定所述功率跟随曲线。

可选地,所述当前工况状态包括所述增程器的温度;

获取所述增程器的当前工况状态,包括:获取所述增程器的温度;

根据所述当工况状态确定与当前工况匹配的功率跟随曲线,包括:根据所述增程器的温度确定所述功率跟随曲线。

可选地,所述当前工况状态包括所述增程器中换气机构的状态;

获取所述增程器的当前工况状态,包括:获取所述增程器的换气机构状态信号,基于所述换气机构状态信号确定所述增程器的换气机构状态;

根据所述当前工况状态确定与所述当前工况状态匹配的功率跟随曲线,包括:根据所述换气机构状态确定所述功率跟随曲线。

可选地,根据所述当前工况状态确定与所述增程器当前工况匹配状态的功率跟随曲线,包括:

确定所述当前工况状态对应的当前万有特性曲线;

将所述当前万有特性曲线下的最优功率跟随曲线,作为与所述当前工况匹配的功率跟随曲线。

可选地,根据所述当前工况状态确定与增程器当前工况状态匹配的功率跟随曲线,包括:

根据当前工况状态确定与所述当前工况状态匹配的功率衰减系数;

基于所述功率衰减系数和标准工况下的功率跟随曲线,确定与所述当前工况状态匹配的功率跟随曲线。

可选地,所述方法还包括:获取所述增程器和/或安装所述增程器的载具的共振频率区间;

根据所述当前工况状态确定与增程器当前工况状态匹配的功率跟随曲线,包括:考虑在所述共振频率区间的前提下,根据所述当前工况状态确定与所述当前工况状态匹配的功率跟随曲线。

可选地,在根据需求功率和所述功率跟随曲线确定所述增程器的工作点后,还包括:

控制所述增程器在所述工作点运行后,获取所述增程器驱动的发电机的实际输出功率;

按照与所述当前工况状态匹配的功率跟随曲线调整所述增程器的工作点,至所述实际输出功率与所述需求功率匹配。

另一方面,本申请提供一种增程器工作点的确定装置,包括:

工况获取单元,用于获取所述增程器的当前工况状态;

功率跟随曲线确定单元,用于根据所述当前工况状态确定与所述增程器当前工况状态匹配的功率跟随曲线;

工作点确定单元,用于根据需求功率和所述功率跟随曲线确定所述增程器的工作点。

可选地,所述功率跟随曲线确定单元包括:

万有曲线确定子单元,用于确定所述当前工况状态对应的当前万有特性曲线;

当前功率跟随曲线确定子单元,用于将所述当前万有特性曲线下的制定的最优功率跟随曲线,作为与所述当前工况状态匹配的功率跟随曲线。

可选地,所述功率跟随曲线确定单元包括:

功率衰减系数确定单元,用于根据当前工况状态确定与所述当前工况匹配的功率衰减系数;

当前功率跟随曲线确定子单元,用于基于功率衰减系数和标准工况下的功率跟随曲线,确定与所述当前工况匹配的功率跟随曲线。

可选地,还包括:

共振频率确定单元,用于获取安装所述增程器的载具的共振频率区间;

所述功率跟随曲线确定单元,在考虑所述共振频率区间的前提下根据所述当前工况状态确定与所述当前工况状态匹配的功率跟随曲线。

可选地,还包括:

实际功率确定单元,用于控制所述增程器在所述工作点运行后,获取所述增程器驱动的发电机的实际输出功率;

工作点微调单元,用于按照与所述当前工况状态匹配的功率跟随曲线调整所述增程器的工作点,至所述实际输出功率与所述需求功率匹配。

再一方面,本申请提供一种增程器系统,包括控制器、增程器和传感器;

所述传感器用于检测增程器工作状态的传感器信号,并发送给所述控制器;

所述控制器用于根据执行如前所述的增程器工作点的确定方法确定所述增程器的工作点,并控制所述增程器运行在所述工作点。

再一方面,本申请提供一种增程式电动车辆,包括发电机和如前所述的增程器系统;所述增程器的输出轴与所述发电机的输入轴连接,以驱动所述发电机转动而发电。

本申请提提供的增程器工作点的确定方法和装置,在增程器处在某一运行工况状态时,能够根据此运行工况状态查找出对应的功率跟随曲线作为与当前工况状态匹配的功率跟随曲线,随后根据此功率跟随曲线和需求功率确定增程器的工作点。采用这样的方法,能够根据增程器的实际运行工况状态,确定在此运行工况状态下的较优的控制策略,继而尽可能地保证按照需求功率输出,并保证增程器使用的经济性和舒适性等问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。

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,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一增程器的万有特性曲线图;

图2是本申请实施例提供的增程器工作点的确定方法流程图;

图3是本申请实施例提供的增程器工作点的确定装置结构示意图;

图4是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图;

图5是本申请实施例提供的增程器系统的结构示意图;

其中:11-工况获取单元,12-功率跟随曲线确定单元,13-工作点确定单元;21-处理器,22-存储器,23-通信接口,24-总线系统;31-控制器,32-增程器,33-传感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点,下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请,但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施;显然,说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。

本申请提供一种增程器工作点的确定方法和装置,以能够在增程器在各种可能的运行工况状态下,均能够确定用于满足功率跟随输出的工作点,并且保证增程器运行在较优的油耗状态和/或整车处在较好的NVH状态。

为了能够更为清晰地理解本申请实施例中各种技术术语的涵义,在对本申请实施例提供的增程器工作点确定方法和装置做介绍前,首先对增程器输出功率的变化特性和原因做分析,并基于增程器的万有工作特性曲线解释增程器的功率跟随曲线的涵义。

根据P=(T×N)÷9550(其中P为功率、T为扭矩、N为转速)可以确定,增程器的输出功率与其运行时的输出扭矩和转速直接相关;为了输出特定功率,需要选择对应的转速和扭矩输出。

根据热机原理,增程器通过燃烧燃料使得气缸内气体受热膨胀并向外做功的方式将化学能转换为机械能,并通过与气缸连接的曲轴输出动力;为了保证较大的扭矩输出,需要保证增程器做功冲程中产生足够的爆燃压力,并且尽可能地使燃料空气混合物在做功冲程中燃烧、避免燃料空气混合物在点火点前爆燃(即出现爆震现象)。

另外,增程器转速特性也会改变增程器的进气特性,继而影响增程器的扭矩输出;大体的情况是,在外界环境确定的情况下,在增程器转速增加过程中,其输出扭矩逐渐增大并在某一转速区间至最大,随后随着增程器转速的继续增大,增程器的输出扭矩反而会减小。

影响做功冲程中爆燃气体压力大小的因素包括:增程器吸气冲程中的进气量,进气中的氧含量,以及做功冲程中气缸的密封性。而实际应用中,进气量的多少和进气中氧气含量与增程器所处环境的大气气压直接相关;气缸的密封性和增程器换气机构工作状态特性直接相关;增程器的换气机构是包括诸如正时链条(或者正时皮带)、正时凸轮轴、进气门、出气门、压力弹簧等组成的能够按照曲轴转动状态调整气缸进气和出气状态的机构。

在燃料抗爆震特性确定的情况下,影响燃料空气混合物在点火点前即爆燃的因素包括增程器气缸壁温度、增程器的压缩比;在增程器结构定型后,其压缩比也大体确定,因此在实际应用中影响燃料空气混合物在点火点即爆燃的因素即增程器气缸壁温度。

根据以上分析,因此在增程器转速一定的情况下,影响增程器扭矩输出的因素包括:增程器所在环境的大气气压、增程器中的换气机构工作状态和增程器的温度状态。

图1是一增程器的万有特性曲线图,以下结合万有曲线图对如何构建增程器的功率跟随曲线做介绍。

如图1所示,增程器的万有特性曲线中横轴为转速,纵轴为输出扭矩;图中标明诸如230、240、245、250……等类似等高线的曲线为增程器油耗特性曲线,其表示增程器在特定转速和扭矩输出的情况下的油耗特性,数值越小标明对应的油耗越小;图中由左上到右下的平滑曲线(类似双曲线的曲线)为增程器的等功率输出曲线,并且离坐标轴越远的等功率输出曲线其表示的输出功率越大。

构建增程器的功率跟随曲线,即是在图1中确定的所有可能的转速-扭矩输出中,确定对应的功率输出点下油耗较小点,并兼顾增程器转速变化的平稳性、换气机构的调整特性以及增程器所在车辆的NVH性能,将功率点做连接而确定的功率选择曲线。如图1中所述,A点所在折线、B和C点所在的折线即为对应的两个功率跟随曲线。

为了采用功率跟随技术确定增程器的工作点,现有技术中是为增程器制定一个最优功率跟随曲线,例如图1中A点所在的折线。在确定需求功率后,根据需求功率查找增程器的最优功率跟随曲线,确定对应的工作点。例如,在某一需求功率下对应的工作点为A点。

但是前述的最优功率跟随曲线是增程器在较优运行工况状态下的曲线,并不代表各种可能恶化工况的运行特性。在增程器较为恶劣的运行工况状态工作时,根据需求功率确定的工作点为A点,但是此时增程器的扭矩输出特性变差,实际工作点为B点。根据P=(T×N)÷9550,确定在实际工作点B点增程器的输出功率小于需求功率。在此情况下,并无法确定如何调整增程器的工作点,也就使得增程器的输出功率小于需求功率,增程器所在车辆可能出现动力不足等问题。

本申请实施例提供的增程器工作点的确定方法,是针对前述问题提出的一种增程器工作点确定方法,使得增程器在运行工况状态恶化的情况下能够达到需求功率,并且保证增程器处在较优的油耗状态。

图2是本申请实施例提供的增程器工作点的确定方法流程图。如图2所示,本申请实施例听过的增程器工作点的确定方法包括步骤S101-S103。

S101:获取增程器的当前工况状态。

本申请实施例中,增程器的当前工况状态是增程器在当前时刻的运行工况状态;实际应用中,增程器配置有用于采集环境特征信号的传感器或者自身状态的传感器,根据传感器信号可以确定增程器的当前工况状态。

具体应用中,获取增程器的当前工况状态包括如下几种。

1.第一种情况

第一种情况下,增程器的当前工作状态为增程器的进气状态,确定增程器进气状态的步骤包括S1011-S1012。

S1011:获取增程器所在位置处的大气气压信号。

在本申请实施例的一种应用中,增程器中配置有采集环境气压信号的大气压力传感器;大气压力传感器可以用于测量增程器所在位置的大气压力信号。

S1012:基于大气压力信号确定增程器的进气状态。

根据实际应用经验可知,大气压力信号直接影响了进入到增程器气缸中的气体量,在增程器处在某一特定的转速状态时,不管增程器是自然吸气增程器还是增压式增程器,增程器的进气状态直接和大气压力直接相关,因此大气压力也就直接影响到增程器气缸中形成的爆燃气体压力;另外,根据大气压力和空气含量的关系,大气压力越小,空气的含氧量也就越小,也会影响增程器气缸中形成的爆燃气体压力。因此,大气压力信号可以作为确定增程器进气状态的依据,以此确定增程器的进气状态(当然,此时确定的增程器的进气状态可能是一个直接与大气压力信号直接相关,但是并无法定量描述的工作状态)。

2.第二种情况

在本申请实施例的另一种应用中,增程器配置的传感器为位置传感器;增程器的当前工作状态仍然为增程器的进气状态,对应的获取增程器的当前工况状态包括步骤S1013-S1014。

S1013:获取增程器所在的位置信号,基于位置信号确定增程器所在位置的海拔高度。

本申请实施例中,位置传感器可以为惯性传感器,也可以为卫星导航传感器。获取增程器所在的位置信号后,可以基于位置信号确定增程器在绝对坐标系的位置,结合地图信息可以确定增程器所在的海拔高度信号。

S1014:基于海报高度确定增程器的进气状态。

根据实际经验可知,在不同的海拔高度,大气压力和含氧量不同,并且海拔高度与大气压力、大气含氧量具有正相关关系,而大气压力和大气含氧量直接和增程器的进气状态相关;而增程器的进气状态与大气压力和大气含氧量直接相关。因此,可以直接利用海拔高度表征大气压力状态,而直接根据海拔高度确定增程器的进气状态。

3.第三种情况

在本申请实施例的另一应用中,增程器配置的传感器为安装在冷却机构中,用于测量冷却机构工作状态的温度传感器。对应的,确定增程器的当前工况状态为增程器的温度。获取增程器的温度包括获取冷却机构中冷却液温度,基于冷却液温度确定增程器的温度。

如前所述,为了使得增程器工作在较优工作状态,增程器需要位置在一个合理的温度区间,以避免出现爆震问题。为此,增程器配置有冷却机构,冷却机构通过对流经增程器缸体的冷却液进行降温而使得增程器处在合理的温度区间。

实际应用中,冷却机构中的传感器可以采用冷却液温度传感器,利用冷却液温度传感器测量的冷却液温度确定增程器的温度状态;当然,实际应用中也可以使用直接测量增程器缸体温度的传感器,直接测量增程器的缸体或者缸盖温度。

4.第四种情况

在本申请实施例的再一应用中,增程器的工作状态包括增程器的换气机构状态。增程器配置的传感器为换气机构状态传感器,对应的,确定增程器的当前工况状态,包括:获取换气机构状态信号,基于换气机构状态信号确定增程器的换气机构状态。

例如,在一种类型的增程器中,其采用的换气机构为可变正时气门技术的换气机构,可变正时气门的换气机构包括可变相位凸轮轴、相位调节器和凸轮轴位置传感器。凸轮轴位置传感器可以用于确定凸轮轴位置,继而确定气门的开启状态。当换气机构故障时,可变相位凸轮轴的移动特性受限,气门的开启状态并无法根据发动机转速调整,即可能出现故障,此时根据凸轮轴位置传感器输出的信号可以确定增程器的换气机构出现故障,可能不能保证气缸的密封性而造成增程器的输出扭矩降低。

当在实际应用中,也可以利用前述4种情况的组合确定增程器的当前工况状态。当然,在本申请实施例其他应用中,也可以采用其他状态信息表征增程器的当前工况状态,并利用相应的传感器检测对应的信号,确定增程器当前工况状态。

在步骤S101确定增程器的当前工作状态后,随后可以执行步骤S102和S103。

S102:根据当前工况状态确定与当前工况状态匹配的功率跟随曲线。

本申请实施例中,具体在执行步骤102时,是根据前文S101中确定的各种可能的当前工作状态(例如进气状态、温度状态、换气机构状态)确定与增程器的当前工况匹配的当前功率跟随曲线。

为了能够执行步骤S102中根据当前工况状态确定当前功率跟随曲线的步骤,需要事先指定各种运行工况状态下对应的功率跟随曲线。本申请实施例具体应用中,建立不同运行工况状态对应的功率跟随曲线的方法包括如下几种。

第一种方法

将增程器的运行工况调整至特定的运行工况,记录此时增程器不同转速和扭矩输出下的油耗(也就是建立增程器的万有特性曲线),随后在各个运行工况状态对应的万有特性曲线的基础上确定各个功率对应的最优状态,并根据各个功率最优状态进行筛选而确定对应工况下的最优功率跟随曲线,作为与增程器当前工况匹配的功率跟随曲线。

以当前工况状态为增程器的进气状态为例。获取各个进气状态下的功率跟随曲线包括:将增程器设置在不同的海拔高度(也就是不同的大气压力),并在此海拔高度下记录增程器不同转速和扭矩输出状态下的油耗,建立起对应大气压力状态下的万有特性曲线,随后确定最优功率跟随曲线。例如,可以将增程器运输到海拔高度为0m、500m、1000m、1500m……5000m等高度下,执行前述操作,而获得对应大气压力下的最优功率跟随曲线。

以当前工况状态为增程器的温度为例。获取各个温度状态下的功率跟随曲线包括:使得增程器运行在不同的温度状态,记录不同温度状态下增程器不同转速和扭矩输出状态下的油耗,建立起对应温度状态下的万有特性曲线,随后确定最优功率跟随曲线。应当注意的是,前述测试温度应当尽可能在增程器能够功率的可能温度范围内执行。

以当前工况状态为增程器的换气机构状态为例。获取各个温度状态下的功率跟随曲线包括:使得增程器运行在不同换气机构故障状态和各种可选的可能状态下,记录不同换气机构状态下增程器不同转速和扭矩输出状态下的油耗,建立起对应换气机构状态下的万有特性曲线,随后确定最优功率跟随曲线。对应的,根据当前工况状态确定当前功率跟随曲线包括:确定当前工况状态对应的当前万有特性曲线;将当前万有特性曲线中的最优功率跟随曲线作为当前功率跟随曲线。

实际应用中,可以根据前述步骤直接建立不同运行工况状态、对应的万有特性曲线和此万有特性曲线下功率跟随曲线的对应关系,建立不同运行工况状态和功率跟随曲线的对应关系,在后期应用中直接根据当前工况状态确定当前功率跟随曲线。

实际应用中,直接建立所有运行工况状态对应的功率跟随曲线并不经济。为此可以建立多个典型运行工况状态下的万有特性曲线或者功率跟随曲线。例如,可以采用根据典型运行工况状态下最优功率跟随曲线在各个转速的油耗、扭矩状态,采用样条曲线拟合或者多项式拟合的方式,确定当前工况状态下的万有特性曲线和/或功率跟随曲线。

第二种方法

第二种方法是基于在恶化的运行工况状态下,增程器的输出扭矩是相对于标准运行工况状态下对应的减小,并且减小的比例和运行工况状态的恶化情况呈现正相关关系。

根据前述基本逻辑,本申请实施例可以测量不同运行工况状态下增程器按照最优功率跟随曲线的控制指令工作,并且确定实际的功率输出状态,基于建立其各个运行工况状态下增程器的功率衰减系数。

对应的步骤S102为:在确定当前工况状态后,根据当前工况状态确定功率衰减系数;随后,基于功率衰减系数和标准工况下的功率跟随曲线,确定与当前功率匹配的功率跟随曲线。

本申请实施例具体应用中,可以在多个典型运行工况状态下可以按照标准工况下的控制指令工作,测试对应的输出功率,继而获得典型运行工况下的功率衰减系数;其他运行工况状态下的功率衰减系数可以根据典型运行工况状态下的功率衰减系数,利用样条曲线拟合或者多项式拟合的方法获取。

本申请实施例具体应用中,也可以确定几个典型运行工况状态下的功率衰减系数。在确定当前工况状态后,根据当前工况状态查找最近的典型运行工况状态,并将典型运行工况状态下的功率衰减系数作为当前工况状态对应的功率衰减系数,并将此功率衰减系数对应的功率跟随曲线作为与当前运行工况匹配的功率跟随曲线。

在实际应用中,在确定增程器的当前工况的功率跟随曲线时,除了考虑增程器为了输出特定扭矩的油耗外,还需要考虑因为增程器振动造成的整车NVH问题。

对应的本申请实施例还包括:获取安装增程器的车辆的共振频率区间;对应的,在根据当前工况状态确定当前功率跟随曲线包括考虑共振频率区间,根据当前工况状态确定与当前工况状态匹配的功率跟随曲线;也就是说,在确定功率跟随曲线时,需要根据车辆的共振频率区间,在要求功率变化时使得增程器的转速快速越过对应的共振频率区间,继而避免造成整车的NVH恶化的问题。

S103:根据需求功率和当前功率跟随曲线确定增程器的工作点。

在确定了与增程器当前工况匹配的功率跟随曲线,并且获得对应的需求功率指令后,即可以根据需求功率查找当前功率跟随曲线中哪一个工作点能够输出对应的需求功率,因此确定此点作为增程器的工作点。

在确定增程器的工作点后,可以将此工作点对应的转速指令下发给增程器,控制增程器根据转速指令调整工作状态,继而能够输出需求功率。应当注意的是,在调整增程器工作状态时应当设置相应的平滑调整策略,避免增程器的转速过快变化而造成振动过大的问题。

根据前文描述可知,本申请实施例提供的增程器工作点的确定方法,在增程器处在某一运行工况状态时,能够根据此运行工况状态查找出对应的功率跟随曲线作为与当前工况匹配的功率跟随曲线,随后根据当前功率跟随曲线和需求功率确定增程器的工作点。采用这样的方法,能够根据增程器的实际运行工况状态,确定在此运行工况状态下的较优的控制策略,继而尽可能地保证按照需求功率输出,并保证增程器的油耗特性和整车的振动特性。

按照前述的步骤S101-S103确定增程器的工作点,并调整增程器运行至工作点后,增程器运行至工作点处并根据自身的运行特性输出功率。实际应用中,因为实际运行工况状态和当前功率跟随曲线并不可能完全匹配,使得增程器在工作点处运行时的输出功率和需求功率有一定的差别,为了避免输出功率和需求功率的差别而造成功率不足或者多余功率浪费的问题,在步骤S101-S103后,还包括步骤S104和S105。

S104:控制增程器在工作点运行后,获取增程器驱动的发电机的实际输出功率。

本申请实施例中,增程器输出的实际功率可以通过发电机的实际输出功率表示。具体应用中,可以通过测量发电机的输出电压和输出电流,利用输出电压和输出电流确定实际输出功率。

S105:按照与当前工况状态匹配的功率跟随曲线调整增程器的工作点,至实际输出功率与需求功率匹配。

步骤S105中,根据实际输出功率和需求功率按照当前功率跟随曲线调整增程器的工作点,包括步骤S1051-S1053。

S1051:判断实际输出功率和需求功率的差值是否大于设定阈值;若是,执行S1052;若否,执行S1053。

S1052:按照功率跟随曲线调整增程器的工作点。

具体应用中,如果实际输出功率小于需求功率,并且二者的差值大于设定阈值,则此时增程器的输出功率并不能满足需求功率,因此需要根据功率跟随曲线增大增程器的输出功率;而如果实际输出功率大于需求功率,并且二和的差值大于设定阈值,则测试增程器的输出功率过大,因此需要根据功率跟随曲线减小增程器的输出功率。

S1052:保持增程器的工作状态稳定。

如果增程器的输出功率和和需求功率之间的差值小于设定阈值,则此时确定增程器的工作点合理,因此可以保持增程器的工作状态稳定。

除了按照前述的步骤S1051-S1053微调增程器的工作点外,本申请实施例其他应用中,还可以确保增程器的实际输出功率始终略大于需求功率,而对应的微调增程器的工作点。

另外,为了保持增程器和安装增程器的载具的结构稳定性,避免因为增程器转动在特定的转速而出现共振问题,本申请实施在执行S102时,还可以包括:获取增程器和安装增程器的载具的共振频率区间,在考虑共振功率区间的前提下,根据当前工况状态确定与当前工况匹配的功率跟随曲线。实际应用中,前述的载具可能是车辆,也可能是一框架结构或者一集装箱。

除了提供前述的增程器工作点的确定方法外,本申请还提供一种增程器工作点的确定装置。图3是本申请实施例提供的增程器工作点的确定装置结构示意图。如图3所示,增程器工作点的确定装置包括工况获取单元11、功率跟随曲线确定单元12和工作点确定单元13。

工况获取单元11用于获取增程器的当前工况状态。本申请实施例中,增程器的当前工况状态是增程器在当前时刻的运行工况状态;实际应用中,增程器配置有用于采集环境特征信号的传感器或者自身状态的传感器,根据传感器信号可以确定增程器的当前工况状态。具体应用中,获取增程器的当前工况状态包括如下几种。

第一种情况下,增程器的当前工作状态为增程器的进气状态,确定增程器进气状态;获取进气状态包括:获取增程器所在位置处的大气气压信号,基于大气压力信号确定增程器的进气压力状态。

在本申请实施例的一种应用中,增程器中配置的采集环境气压信号的大气压力传感器;大气压力传感器可以用于测量增程器所在位置的大气压力信号。

根据实际应用经验可知,大气压力信号直接影响了进入到增程器气缸中的气体量,在增程器处在某一特定的转速状态时,不管增程器是自然吸气增程器还是增压式增程器,增程器的进气状态直接和大气压力直接相关,因此大气压力也就直接影响到增程器气缸中形成的爆燃气体压力;另外,根据大气压力和空气含量的关系,大气压力越小,空气的含氧量也就越小,也会影响增程器气缸中形成的爆燃气体压力。因此,大气压力信号可以作为确定增程器当前工况状态的参考,以此确定增程器的进气状态(当然,此时确定的增程器的进气状态可能是一个直接与大气压力信号直接相关,但是并无法定量描述的工作状态)。

第二种情况增程器配置的传感器为位置传感器;增程器的当前工作状态仍然为增程器的进气状态,获取进气状态包括:获取增程器所在的位置信号,基于位置信号确定增程器所在位置的海拔高度,基于海报高度确定增程器的进气状态。

本申请实施例中,位置传感器可以为惯性传感器,也可以为卫星导航传感器。获取增程器所在的位置信号后,可以基于位置信号确定增程器在绝对坐标系的位置,结合地图信息可以确定增程器所在的海拔高度信号。

根据实际经验可知,在不同的海拔高度,大气压力和含氧量不同,并且海拔高度与大气压力、大气含氧量具有正相关关系,而大气压力和大气含氧量直接和增程器的进气状态相关;而增程器的进气状态与大气压力和大气含氧量直接相关。因此,可以直接利用海拔高度表征大气压力状态,而直接根据海拔高度确定增程器的进气状态。

第三种情况中,当前工作状态为增程器的温度。获取增持的那个区的温度包括:获取冷却液温度,基于冷却液温度确定增程器的温度状态;根据当前工况状态确定当前功率跟随曲线包括:根据增程器的温度确定与当前工况状态匹配的功率跟随曲线。

如前,为了使得增程器工作在较优工作状态,增程器需要位置在一个合理的温度区间,以避免出现爆震问题。为此,增程器配置有冷却机构,冷却机构通过对流经增程器缸体的冷却液进行降温而使得增程器处在合理的温度区间。

实际应用中,冷却机构中的传感器可以采用冷却液温度传感器,利用冷却液温度传感器测量的冷却液温度确定增程器的温度状态;当然,实际应用中也可以使用直接测量增程器缸体温度的传感器测量增产能器的温度。

第四种情况中增程器的工作状态为增程器的换气机构状态。获取换气机构状态包括:获取增程器的换气机构状态信号,基于换气机构状态信号确定增程器的换气机构状态。

在本申请实施例的再一应用中,增程器配置的传感器为换气机构状态传感器,以获取换气机构状态。

例如,在一种类型的增程器中,其采用的换气机构为可变正时气门技术的换气机构,可变正时气门的换气机构包括可变相位凸轮轴、相位调节器和凸轮轴位置传感器。凸轮轴位置传感器可以用于确定凸轮轴位置,继而确定气门的开启状态。当换气机构故障时,可变相位凸轮轴的移动特性受限,气门的开启状态并无法根据发动机转速调整,即可能出现故障,此时根据凸轮轴位置传感器输出的信号可以确定增程器的换气机构出现故障,可能不能保证气缸的密封性而造成增程器的输出扭矩降低。

功率跟随曲线确定单元12用于根据当前工况状态确定与当前工况状态匹配的功率跟随曲线。

本申请实施例中选定的功率跟随曲线是适应或者相对适应增程器当前工况的功率跟随曲线。为了能够根据当前工况状态确定功率跟随曲线,需要事先指定各种运行工况状态下对应的功率跟随曲线。

本申请实施例中,功率跟随曲线确定单元12可以通过如下的构建方式,确定当前工况状态对应的功率跟随曲线。

第一种情况:功率跟随曲线包括万有曲线确定子单元和当前功率跟随曲线确定子单元。万有曲线确定子单元用于确定当前工况状态对应的当前万有特性曲线;当前功率跟随曲线确定子单元用于将当前万有特性曲线下的制定的最优功率跟随曲线,作为当前功率跟随曲线。

为了适应第一种情况,制定各个当前工况状态对应的功率跟随曲线的方法如下。

将增程器的运行工况调整至特定的运行工况,记录此时增程器不同转速和扭矩输出下的油耗(也就是建立增程器的万有特性曲线),随后在各个运行工况状态对应的万有特性曲线的基础上确定各个功率对应的最优状态,并根据各个功率最优状态进行筛选而确定对应工况下的最优功率跟随曲线,作为与增程器当前工况匹配的功率跟随曲线。

以当前工况状态为增程器的进气状态为例。获取各个进气状态下的功率跟随曲线包括:将增程器设置在不同的海拔高度(也就是不同的大气压力),并在此海拔高度下记录增程器不同转速和扭矩输出状态下的油耗,建立起对应大气压力状态下的万有特性曲线,随后确定最优功率跟随曲线。例如,可以将增程器运输到海拔高度为0m、500m、1000m、1500m……5000m等高度下,执行前述操作,而获得对应大气压力下的最优功率跟随曲线。

以当前工况状态为增程器的温度为例。获取各个温度状态下的功率跟随曲线包括:使得增程器运行在不同的温度状态,记录不同温度状态下增程器不同转速和扭矩输出状态下的油耗,建立起对应温度状态下的万有特性曲线,随后确定最优功率跟随曲线。应当注意的是,前述测试温度应当尽可能在增程器能够功率的可能温度范围内执行。

以当前工况状态为增程器的换气机构状态为例。获取各个温度状态下的功率跟随曲线包括:使得增程器运行在不同换气机构故障状态和各种可选的可能状态下,记录不同换气机构状态下增程器不同转速和扭矩输出状态下的油耗,建立起对应换气机构状态下的万有特性曲线,随后确定最优功率跟随曲线。对应的,根据当前工况状态确定当前功率跟随曲线包括:确定当前工况状态对应的当前万有特性曲线;将当前万有特性曲线中的最优功率跟随曲线作为当前功率跟随曲线。

实际应用中,可以根据前述步骤直接建立不同运行工况状态、对应的万有特性曲线和此万有特性曲线下功率跟随曲线的对应关系,建立不同运行工况状态和功率跟随曲线的对应关系,在后期应用中直接根据当前工况状态确定当前功率跟随曲线。

实际应用中,直接建立所有运行工况状态对应的功率跟随曲线并不经济。为此可以建立多个典型运行工况状态下的万有特性曲线或者功率跟随曲线。例如,可以采用根据典型运行工况状态下最优功率跟随曲线在各个转速的油耗、扭矩状态,采用样条曲线拟合或者多项式拟合的方式,确定当前工况状态下的万有特性曲线和/或功率跟随曲线。

第二种情况:功率跟随曲线确定单元12包括功率衰减系数确定单元和当前功率跟随曲线确定子单元。功率衰减系数确定单元用于根据当前工况状态确定功率衰减系数;当前功率跟随曲线确定子单元用于基于功率衰减系数和标准工况下的功率跟随曲线,确定与当前工况匹配的功率跟随曲线。

为了适应第二种情况,制定各个当前工况状态对应的功率跟随曲线的第二种方法如下:测量不同运行工况状态下增程器按照最优功率跟随曲线的控制指令工作,并且确定实际的功率输出状态,基于建立其各个运行工况状态下增程器功率输出相对于标准最优工作状态下输出功率的功率衰减系数。第二种方法是基于在恶化的运行工况状态下,增程器的输出扭矩是相对于标准运行工况状态下对应的减小,并且减小的比例和运行工况状态的恶化情况呈现正相关关系。

本申请实施例具体应用中,可以在多个典型运行工况状态下可以按照标准工况下的控制指令工作,测试对应的输出功率,继而获得典型运行工况下的功率衰减系数;其他运行工况状态下的功率衰减系数可以根据典型运行工况状态下的功率衰减系数,利用拟合的方法获取。

本申请实施例具体应用中,也可以确定几个典型运行工况状态下的功率衰减系数。在确定当前工况状态后,根据当前工况状态查找最近的典型运行工况状态,并将典型运行工况状态下的功率衰减系数作为当前工况状态对应的功率衰减系数,并将此功率衰减系数对应的功率跟随曲线作为当前工况的功率跟随曲线。

本申请实施例具体应用中,增程器工作点的确定装置还可以包括共振频率确定单元;共振频率确定单元用于获取增城器和/或安装增程器的载具共振频率区间。对应的,功率曲线确定单元在考虑共振频率区间的前提下,根据当前工况状态确定对应的功率跟随曲线。也就是说,在确定与当前工况匹配的功率跟随曲线时,需要根据车辆的共振频率区间,在要求功率变化时使得增程器的转速快速越过对应的共振频率区间,继而避免造成整车的NVH恶化的问题。

工作点确定单元13用于根据需求功率和功率跟随曲线确定增程器的工作点。在确定了与增程器当前工况状态匹配的功率跟随曲线,并且获得对应的需求功率指令后,即可以根据需求功率查找当前功率跟随曲线中哪一个工作点能够输出对应的需求功率,因此确定此点作为增程器的工作点。

在确定增程器的工作点后,可以将此工作点对应的转速指令下发给增程器,控制增程器根据转速指令调整工作状态,继而能够输出需求功率。应当注意的是,在调整增程器工作状态时应当设置相应的平滑调整策略,避免增程器的转速过快变化而造成振动过大的问题。

本申请实施例提供的增程器工作点的确定装置,在增程器处在某一运行工况状态时,能够根据此运行工况状态查找出对应的功率跟随曲线作为当前工况状态匹配功率跟随曲线,随后根据功率跟随曲线和需求功率确定增程器的工作点。采用这样的方法,能够根据增程器的实际运行工况状态,确定在此运行工况状态下的较优的控制策略,继而尽可能地保证按照需求功率输出,并保证增程器的油耗特性和整车的振动特性。

除了包括前述的增程器工作点的确定装置,增程器工作点的确定装置还可以包括实际功率确定单元和工作点微调单元;实际功率确定单元,用于控制增程器在工作点运行后,获取增程器驱动的发电机的实际输出功率;工作点微调单元用于按照与当前工况状态匹配的功率跟随曲线调整增程器的工作点,至实际输出功率与需求功率匹配。

具体应用中,工作点微调单元具体调整增程器工作点的策略为:判断实际输出功率和需求功率的差值是否大于设定阈值;如果是,按照当前功率跟随曲线调整增程器的工作点;如果否,保持增程器的工作状态稳定。

除了提供前述的增程器工作点的确定方法和装置外,本申请还提供一种用于确定增程器工作点的控制器。图4是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。如图4所示,控制器包括至少一个处理器21、至少一个存储器22和至少一个通信接口23。

本实施例中的存储器22可以是易失性存储器或非易失性存储器,或是前述的二者的结合。在一些具体实施方式中,存储器22存储了如下的元素:可执行单元或者数据结构,或者他们的子集,或者他们的扩展集:操作系统和应用程序。其中,操作系统,包含各种系统程序,例如框架层、核心库层、驱动层等,用于实现各种基础任务以及处理基于硬件的任务。应用程序,包含各种应用任务的应用程序。实现本申请实施例提供的增程器工作点的确定方法程序可以包含在应用程序中;另外,各种工况状态下对应的功率表跟随曲线和/或增程器万有曲线也存储在存储器2中。

在本申请实施例中,处理器21通过调用存储器22存储的程序或指令(具体的,可以是应用程序中存储的程序或指令),以执行增程器工作点的确定方法的各个步骤。

本申请实施例中,处理器21可以是通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本申请实施例提供的增程器工作点的确定方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器22,处理器21读取存储器22中的信息,结合其硬件完成方法的步骤。

通信接口23用于实现控制器与外部设备之间的信息传输,例如以获得各种传感器生成的信号,以及生成相应的控制策略指令并下发给增程器。

控制器中的存储器、处理器组件通过总线系统24或者其他通信系统耦合在一起,总线系统24用于实现这些组件之间的连接通信。

本申请实施例还提供一种增程器系统。图5是本申请实施例提供的增程器系统的结构示意图。如图5所示,增程器系统包括控制器31、增程器32和传感器33。

传感器33用于检测增程器32的当前工况状态,并生成表征增程器32工作状态的传感器33信号,并发送给控制器31;实际应用中的传感器33可以为前文提及的各种可能的传感器。

控制器31用于根据前述的增程器工作点的确定方法确定增程器的工作点,并控制增程器32运行的工作点。增程器32是用于按照选定的工作点工作,以驱动与其连接的发电机发电。

另外,本申请实施例还提供一种增程式电动车辆,增程式电动车辆包括发电机和如前的增程器系统;此外,增程器电动车辆还可以包括动力电池、用于驱动车轮转动的电动机等装置,对此部分不再阐述,具体请参见相关技术文献。当然,本申请实施例提供的增程器工作点的确定方法和增程器也可以应用在其他设备上,例如应用在临时发电设备中。

需要说明的是,在本文中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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