CN109808514A - 一种用于车辆的增程器装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的增程器装置及其控制方法，涉及车辆的增程器。所述车辆安装有驱动电机及电池，发动机与发电机传动连接，以向驱动电机或/和电池供电；增程器装置还包括控制器，与发动机连接，以基于驱动电机的功率需求或/和电池的电量而控制发动机启动且转速仅为多个不同的设定速度中的相应一个；其中，设定速度基于发动机的万有特性而设定，多个不同的设定速度对应发动机的多个不同输出功率。使增程器的发动机能够满足所有工况下的驱动电机的功率需求，并提高车辆的NVH性能。降低增程器发动机的油耗，尤其是使增程器发动机可以工作在最低油耗区，以相对普通燃油车辆具有显著的节能减排优势。

Description

一种用于车辆的增程器装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆的增程器，特别是涉及一种用于车辆的增程器装置及其控制方法。

背景技术

随着国家对环境保护的要求越来越高，车辆改用新能源已经成为必然，尤其是电动车辆逐步替代完全使用燃油的车辆。由于电动车辆需要驱动电机驱动并配套有驱动电池，而驱动电池的电量往往非常有限，因此，为增大电动车辆的行程，往往配套增程器，增程器是通过其安装的发动机驱动发电机，然后发电机与驱动电池连接，这样将发电机产生的电能通过驱动电池传递给驱动电机，从而增大电动车辆的行程。因此，增程器变得非常重要。

但是，现有的增程器的发动机在驱动发电机供电的过程中，通常只能工作在发动机效率最高的功率输出及转速输出的对应点处，这使得发动机动力输出单一，而不能充分满足驱动电机的多种不同工作状态及相应的功率需求。使得增程器的发动机无法满足所有工况下的驱动电机的功率需求，另外，在一些工况下，所谓的“发动机效率最高的功率输出及转速输出的对应点”变成为发动机油耗高甚至效率低的功率输出及转速输出点。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于车辆的增程器装置及其控制方法。

本发明的一个进一步的目的是使增程器的发动机能够满足所有工况下的驱动电机的功率需求，并提高车辆的NVH性能。

本发明另一个进一步的目的是降低增程器发动机的油耗，尤其是使增程器发动机可以工作在最低油耗区，以相对普通燃油车辆具有显著的节能减排优势。

特别地，本发明一方面提供了一种用于车辆的增程器装置，所述车辆安装有驱动电机及电池，所述驱动电机用于驱动所述车辆行驶，所述电池为所述驱动电机供电；所述增程器包括发动机及发电机，

所述发动机与所述发电机传动连接，以向所述驱动电机或/和所述电池供电；

所述增程器装置还包括控制器，与所述发动机连接，基于所述驱动电机的功率需求或/和所述电池的电量，控制所述发动机启动且转速仅为多个不同的设定速度中的相应一个；

其中，所述设定速度基于所述发动机的万有特性而设定，多个不同的所述设定速度对应所述发动机的多个不同输出功率。

进一步地，所述控制器与所述电池连接，以基于所述电池的电量低于设定电量而控制所述发动机启动。

进一步地，所述车辆安装有踏板，用于控制所述驱动电机的输出功率，以通过驾驶员对所述踏板的不同踩踏压力或踩踏深度而控制所述驱动电机的输出功率；

所述踏板与所述控制器通过检测器件连接，所述检测器件用于检测所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度，以使得所述控制器基于所述驾驶员对所述踏板的不同踩踏压力或踩踏深度，而获知所述驱动电机的功率需求。

进一步地，在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度大于或等于第一设定值的情况下，所述控制器控制所述发动机启动并向所述驱动电机供电；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度小于所述第一设定值而大于或等于第二设定值的情况下，所述控制器控制所述发动机启动并同时向所述驱动电机和所述电池供电；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度小于所述第二设定值的情况下，所述控制器控制所述发动机启动并向所述电池供电；

其中，所述第二设定值小于所述第一设定值。

进一步地，所述设定速度的数量最少为两个，最多为二十个。

进一步地，所述设定速度基于所述发动机的万有特性图或/和排放MAP图而设定。

进一步地，所述设定速度还基于所述车辆的重量、目标车速、车辆行驶的迎风面积、变速箱速比或/和轮胎规格而设定。

另一方面，本发明还提供了一种用于车辆的增程器控制方法，所述车辆安装有驱动电机及电池，所述驱动电机用于驱动所述车辆行驶，所述电池为所述驱动电机供电；所述增程器包括发动机及发电机，其特征在于，

根据所述发动机的万有特性而设置多个不相同的设定速度，并使多个所述设定速度分别对应所述发动机的多个不同输出功率；

根据所述驱动电机的功率需求或/和所述电池的电量而使所述发动机启动，使所述发动机的转速仅为多个所述设定速度中的相应一个。

进一步地，所述车辆安装有踏板，用于控制所述驱动电机的输出功率，通过驾驶员对所述踏板的不同踩踏压力或踩踏深度，而获知所述驱动电机的功率需求；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度大于或等于第一设定值的情况下，使所述发动机向所述驱动电机供电；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度小于所述第一设定值而大于或等于第二设定值的情况下，使所述发动机同时向所述驱动电机和所述电池供电；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度小于所述第二设定值的情况下，使所述发动机向所述电池供电；

其中，所述第二设定值小于或远小于所述第一设定值。

本发明中，由于转速仅为多个不同的设定速度中的相应一个，并且多个不同的设定速度对应发动机的多个不同输出功率，而且还是基于驱动电机的功率需求或/和电池的电量控制相应的转速；这样，相对于现有技术中的增程器发动机仅仅工作在效率最高的转速及功率输出点来说，扩大了增程器发动机的适用范围，从而为驱动电机提供各种不同种类的功率输出，从而适应所有工况下的车辆驱动电机的功率需求；并且，由于设定速度为多个并对应多个不同的输出功率，使得NVH性能相对于前述的“转速及功率输出单点”得到大幅度提升。

另外，由于设定速度基于发动机的万有特性而设定，而发动机的万有特性往往至少基于发动机的功率、转速、扭矩及燃油消耗率等参数进行设定选取，而燃油消耗率能够反映出发动机的油耗情况，为了降低油耗并保证发动机的功率及转速输出，因此至少可以从功率、转速及燃油消耗量这三方面综合考虑而确定相应的多个设定速度，从而实现在满足驱动电机多种功率需求的同时，还降低增程器发动机的燃油消耗，从而节约燃油并降低对环境的污染。

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

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：

图1是所述发动机的万有特性示意图；

图2是所述发动机的排放MAP示意图；

图3是所述用于车辆的增程器装置的示意性连接关系图。

具体实施方式

参见图1至图3，本实施例提供了一种用于车辆的增程器装置，车辆安装有驱动电机200及电池100，驱动电机200用于驱动车辆行驶，电池100为驱动电机200供电；增程器包括发动机300及发电机(图中未示出)。发动机300与发电机传动连接，以向驱动电机200或/和电池100供电；增程器装置还包括控制器(图中未示出)，与发动机300连接，以基于驱动电机200的功率需求或/和电池100的电量而控制发动机300启动且转速仅为多个不同的设定速度中的相应一个；其中，设定速度基于发动机300的万有特性而设定，多个不同的设定速度对应发动机300的多个不同输出功率。

需要说明的是，控制器可以是整车控制器，而发动机配套安装有发动机控制器，这样，整车控制器可以控制发动机控制器对发动机进行相应的输出功率及转速输出控制。

本实施例中，由于转速仅为多个不同的设定速度中的相应一个，并且多个不同的设定速度对应发动机300的多个不同输出功率，而且还是基于驱动电机200的功率需求或/和电池100的电量控制相应的转速；这样，相对于现有技术中的增程器发动机300仅仅工作在效率最高的转速及功率输出点来说，扩大了增程器发动机300的适用范围，从而为驱动电机200提供各种不同种类的功率输出，从而适应所有工况下的车辆驱动电机200的功率需求；并且，由于设定速度为多个并对应多个不同的输出功率，使得NVH性能相对于前述的“转速及功率输出单点”得到大幅度提升。

另外，由于设定速度基于发动机300的万有特性而设定，而发动机300的万有特性往往至少基于发动机300的功率、转速、扭矩及燃油消耗率等参数进行设定选取，而燃油消耗率能够反映出发动机300的油耗情况，为了降低油耗并保证发动机300的功率及转速输出，因此至少可以从功率、转速及燃油消耗量这三方面综合考虑而确定相应的多个设定速度，从而实现在满足驱动电机200多种功率需求的同时，还降低增程器发动机300的燃油消耗，从而节约燃油并降低对环境的污染。

参见图1及图2，具体地，设定速度基于发动机300的万有特性图或/和排放MAP图而设定。

例如，参见图1，增程器发动机300的输出功率可以包括13kW、20kW、36kW、47kW、58kW，具体根据图1中的等功率线。

对于多个设定速度的选取，一方面可以在车辆出厂前，先选取好设定速度，如，基于附图中的低油耗区域，如燃油消耗量为“260”围绕的区域，对应于等功率线20kW的发动机300转速为2000rpm，这样获知增程器转速为2000rpm且输出功率为20kW时，燃油消耗量为260，且为低燃油消耗量，然后控制器根据能量转换(发动机300输出机械能转换为电能)的效率，可以为驱动电机200提供18kW的功率；而在车辆需要以匀速60km行驶并需要18kW的功率时，控制器可以控制发动机300以2000rpm的设定速度并对应20kW的输出功率给驱动电机200供电；

另一方面，可以对控制器进行设定，并将发动机300万有特性中的功率、转速、扭矩及燃油消耗率等参数输入，并使控制器基于这些参数进行自动选取，如，车辆需要以匀速60km行驶并对应驱动电机200需要18kW的功率输出，控制器根据能量转换(发动机300输出机械能转换为电能)的效率，计算出发动机300需输出20kW的功率才能满足，依据发动机300万有特性图及等功率线(图1)，可得知在发动机300转速为2000rpm时发动机300的燃油消耗率是较低的。再结合排放万有特性曲线(以HC为例，也就是排放MAP图，参见图2)，在2000rpm时20kW的工况点，发动机300的HC排放值是最低的。因此选择增程器发动机300输出功率为20kW并对应2000rpm的转速作为一个设定速度。

需要说明的是，图2是发动机排放MAP图，其原理与图1一致，对于其坐标含义在此不再绕述。

进一步地，控制器与电池100连接，以基于电池100的电量低于设定电量而控制发动机300启动。

例如，设定电量为电池100SOC值低于20％。

进一步地，车辆安装有踏板，用于控制驱动电机200的输出功率，以通过驾驶员对踏板的不同踩踏压力或踩踏深度而控制驱动电机200的输出功率；

踏板与控制器通过检测器件连接，检测器件用于检测驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度，以使得控制器基于驾驶员对踏板的不同踩踏压力或踩踏深度，而获知驱动电机200的功率需求。

驱动电机200的功率需求是由驾驶员通过踩踏踏板来控制的，驾驶员踩踏踏板的压力越大或深度越深，则说明驱动电机200的功率需求越大。因此，通过驾驶员对踏板的不同踩踏压力或踩踏深度，可以非常准确的获知驱动电机200的功率需求，以使发动机300精准满足需求。

进一步地，在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度大于或等于第一设定值的情况下，控制器控制发动机300启动并向驱动电机200供电；

在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度小于第一设定值而大于或等于第二设定值的情况下，控制器控制发动机300启动并同时向驱动电机200和电池100供电；

在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度小于第二设定值的情况下，控制器控制发动机300启动并向电池100供电；

其中，第二设定值小于或远小于第一设定值。

具体地，当在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度大于或等于第一设定值的情况下，控制器控制发动机300启动并使发动机300输出很大的功率，可以仅仅向驱动电机200供电，从而满足驱动电机200的功率需求；

而在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度小于第一设定值而大于或等于第二设定值的情况下，控制器控制发动机300启动并使发动机300输出较大功率，而发动机300可以同时为驱动电机200及电池100供电，以满足驱动电机200的功率需求，并通过对电池100供电，以保证驱动电机200可以持续输出相应的功率；

而在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度小于第二设定值的情况下，控制器控制发动机300启动并向电池100供电；以满足电池100的供电需求。

进一步地，设定速度的数量最少为两个，最多为二十个。

优选地，设定速度的数量为五个。

进一步地，设定速度还基于车辆的重量、目标车速、车辆行驶的迎风面积、变速箱速比或/和轮胎规格而设定。

具体地，可以使用CRUISE等仿真软件根据车辆重量、目标车速、迎风面积、变速箱速比、轮胎规格等参数计算出车辆在各典型工况下的驱动电机200功率需求。

另外，本实施例还提供了一种用于车辆的增程器控制方法，车辆安装有驱动电机200及电池100，驱动电机200用于驱动车辆行驶，电池100为驱动电机200供电；增程器包括发动机300及发电机；

根据发动机300的万有特性而设置多个不相同的设定速度，并使多个设定速度分别对应发动机300的多个不同输出功率；

根据驱动电机200的功率需求或/和电池100的电量而使发动机300启动，使发动机300的转速仅为多个设定速度中的相应一个。

具体地，增程器控制方法的执行顺序为：

首先，使发动机300具有多个不同的设定速度；

接着，使发动机300启动后的转速仅为多个设定速度中的一个；

最后，根据驱动电机200的功率需求或/和电池100的电量而使发动机300启动。

进一步地，车辆安装有踏板，用于控制驱动电机200的输出功率，通过驾驶员对踏板的不同踩踏压力或踩踏深度，而获知驱动电机200的功率需求；

在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度大于或等于第一设定值的情况下，使发动机300向驱动电机200供电；

在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度小于第一设定值而大于或等于第二设定值的情况下，使发动机300同时向驱动电机200和电池100供电；

在驾驶员对踏板的踩踏压力或踩踏深度小于第二设定值的情况下，使发动机300向电池100供电；

其中，第二设定值小于或远小于第一设定值。

通过该方法，使转速仅为多个不同的设定速度中的相应一个，并且多个不同的设定速度对应发动机300的多个不同输出功率，而且还是基于驱动电机200的功率需求或/和电池100的电量控制相应的转速；这样，相对于现有技术中的增程器发动机300仅仅工作在效率最高的转速及功率输出点得控制方法来说，本方法扩大了增程器发动机300的适用范围，从而为驱动电机200提供各种不同种类的功率输出，从而适应所有工况下的车辆驱动电机200的功率需求；并且，由于设定速度为多个并对应多个不同的输出功率，使得NVH性能相对于前述的“转速及功率输出单点”的控制方法得到大幅度提升。

另外，本方法中由于设定速度基于发动机300的万有特性而设定，而发动机300的万有特性往往至少基于发动机300的功率、转速、扭矩及燃油消耗率等参数进行设定选取，而燃油消耗率能够反映出发动机300的油耗情况，为了降低油耗并保证发动机300的功率及转速输出，因此至少可以从功率、转速及燃油消耗量这三方面综合考虑而确定相应的多个设定速度，从而实现在满足驱动电机200多种功率需求的同时，还降低增程器发动机300的燃油消耗，从而节约燃油并降低对环境的污染。然后驱动电机200再传递给车辆的减速器400。

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。

Claims (9)

1.一种用于车辆的增程器装置，所述车辆安装有驱动电机及电池，所述驱动电机用于驱动所述车辆行驶，所述电池为所述驱动电机供电；所述增程器包括发动机及发电机，其特征在于，

所述发动机与所述发电机传动连接，以向所述驱动电机或/和所述电池供电；

所述增程器装置还包括控制器，与所述发动机连接，基于所述驱动电机的功率需求或/和所述电池的电量，所述控制器控制所述发动机启动且转速仅为多个不同的设定速度中的相应一个；

其中，所述设定速度基于所述发动机的万有特性而设定，多个不同的所述设定速度对应所述发动机的多个不同输出功率。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的增程器装置，其特征在于，所述控制器与所述电池连接，以基于所述电池的电量低于设定电量而控制所述发动机启动。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的增程器装置，其特征在于，所述车辆安装有踏板，用于控制所述驱动电机的输出功率，以通过驾驶员对所述踏板的不同踩踏压力或踩踏深度而控制所述驱动电机的输出功率；

所述踏板与所述控制器通过检测器件连接，所述检测器件用于检测所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度，以使得所述控制器基于所述驾驶员对所述踏板的不同踩踏压力或踩踏深度，而获知所述驱动电机的功率需求。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的增程器装置，其特征在于，在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度大于或等于第一设定值的情况下，所述控制器控制所述发动机启动并向所述驱动电机供电；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度小于所述第一设定值而大于或等于第二设定值的情况下，所述控制器控制所述发动机启动并同时向所述驱动电机和所述电池供电；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度小于所述第二设定值的情况下，所述控制器控制所述发动机启动并向所述电池供电；

其中，所述第二设定值小于所述第一设定值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于车辆的增程器装置，其特征在于，所述设定速度的数量最少为两个，最多为二十个。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于车辆的增程器装置，其特征在于，所述设定速度基于所述发动机的万有特性图或/和排放MAP图而设定。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于车辆的增程器装置，其特征在于，所述设定速度还基于所述车辆的重量、目标车速、车辆行驶的迎风面积、变速箱速比或/和轮胎规格而设定。

8.一种用于车辆的增程器控制方法，所述车辆安装有驱动电机及电池，所述驱动电机用于驱动所述车辆行驶，所述电池为所述驱动电机供电；所述增程器包括发动机及发电机，其特征在于，

根据所述发动机的万有特性而设置多个不相同的设定速度，并使多个所述设定速度分别对应所述发动机的多个不同输出功率；

根据所述驱动电机的功率需求或/和所述电池的电量而使所述发动机启动，使所述发动机的转速仅为多个所述设定速度中的相应一个。

9.根据权利要求8所述的增程器控制方法，其特征在于，所述车辆安装有踏板，用于控制所述驱动电机的输出功率，通过驾驶员对所述踏板的不同踩踏压力或踩踏深度，而获知所述驱动电机的功率需求；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度大于或等于第一设定值的情况下，使所述发动机向所述驱动电机供电；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度小于所述第一设定值而大于或等于第二设定值的情况下，使所述发动机同时向所述驱动电机和所述电池供电；

在所述驾驶员对所述踏板的踩踏压力或踩踏深度小于所述第二设定值的情况下，使所述发动机向所述电池供电；

其中，所述第二设定值小于或远小于所述第一设定值。