CN111976711A - 一种增程器高效区的匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增程器高效区的匹配方法，首先将发动机万有特性数据中比油耗值转换为发动机热效率，然后根据发电机效率、发电机控制器效率和所述发动机热效率，生成增程器总成效率，最后根据所述增程器总成效率，对所述增程器的高效区进行匹配。通过本发明的方法，可以快速匹配出精准的增程器高效区，且试验工作量和成本低。

Description

一种增程器高效区的匹配方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种增程器高效区的匹配方法。
背景技术
増程式电动汽车是一种在电池电量耗尽的情况下使用其他能源 (如汽油)进行电能补给的电动汽车。其主要工作特点是大多数情况下工作在纯电动模式，少数情况下工作在增程模式，即增程器产生电能提供电机的驱动或者供电池充电。增程器是整车动力***的辅助发电单元，它由发动机、起动/发电电机与智能控制器构成。发动机是增程器的动力源，也是能量存储单元；电机采用起动/发电一体式电机。增程器主要功能有：(1)整流；(2)稳压；(3)限流过流保护；(4)电池状态监测；(5)智能/手动启动；(6)智能/手动停机；(7)阻风门自动控制；(8)智能启动/发电转换；(9)工作方式：自动/手动/电动。增程式电动车在电池电量充足时，动力电池驱动电机，提供整车驱动功率需求，此时发动机不参与工作。当电池电量消耗到一定程度时，发动机启动，发动机为电池提供能量对动力电池进行充电。当电池电量充足时，发动机又停止工作，由电池驱动电机，提供整车驱动。
电动车增程器解决了电动车缺电不能行驶和充电麻烦的难题。在车载电池缺电时，在不用停车的前提下，能够驱动电动车行驶、给电池充电。大大扩展了电动车的活动范围，真正做到了无里程限制连续行驶，只要有加油站就可以到达任何地方。更重要的加装电动车增程器的电动车辆可以延长电池使用寿命3倍以上，极大地降低了电池使用成本。
现有的增程器高效区的匹配采用发动机万有特性MAP上最佳经济油耗区与发电机和发电机控制器效率MAP高效区。万有特性曲线也叫MAP图，现有的一种发动机万有特性MAP图如图1所示，左侧纵坐标是发动机输出扭矩，横坐标是发动机转速，右侧纵坐标是比油耗，图里面的曲线是指油耗，最小的那个圈是指最小的燃油经济性，然后慢慢扩散。万有特性曲线实质上是所有负荷特性和速度特性曲线的合成，它可以表示发动机在整个工作范围内主要参数的变化关系，用它可以确定发动机最经济的工作区域。在发动机参数匹配过程中，通过参数匹配，使这些最佳性能区域落在最常用的工况范围内，这是发动机性能匹配的重要原则之一。
例如，当发动机向汽车输出某一功率时，可以找出该功率处的等功率线上对应的最低油耗率点相应的转速，根据所有输出功率值的最低油耗率转速来设计汽车的传动比，就可以使汽车获得最佳的经济性能。
发明人在实现本发明时发现，现有技术的增程器发电高效区的匹配方法通过简单的选配，只能计算出少数几个发电效率较高的转速和扭矩运行工况点，且匹配效率较为模糊，若想确定更多增程器高效工况点，需要细化发动机万有特性MAP试验以及发电机和发电机控制器效率MAP试验，比如要求发动机转速每隔1rpm、扭矩每隔0.1N.m 测量一次油耗量，同时发电机和发电机控制器也需要转速每隔1rpm、扭矩每隔0.1N.m计算一次相应的效率值，这使得试验工作量和成本大大增加，而且很难这么精确地控制发动机、发电机的转速和扭矩，使得试验进行的难度也很大。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的问题是提供一种增程器高效区的匹配方法，以克服现有技术中匹配效率模糊、试验工作量和成本高的缺陷。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种增程器高效区的匹配方法，所述方法包括以下步骤：
步骤A，将发动机万有特性数据中比油耗值转换为发动机热效率；
步骤B，根据所述发动机热效率，对所述增程器的高效区进行匹配；
所述步骤B具体包括：
步骤B1，根据发电机效率、发电机控制器效率和所述发动机热效率，生成增程器总成效率；
步骤B2，根据所述增程器总成效率，对所述增程器的高效区进行匹配。
进一步，所述步骤A具体为根据已有的发动机万有特性数据，将发动机万有特性数据中对应的比油耗数据通过燃油密度和低热值转换成发动机的热效率值。
进一步，所述步骤A具体包括：
根据公式
发动机热效率＝1000/比油耗值/11.83
将比油耗值转换为发动机热效率。
进一步，所述步骤B1具体包括：
步骤B11，根据发动机万有特性数据对应的转速、扭矩工况点采集发电机和发电机控制器的效率特性数据；
步骤B12，根据发动机万有特性数据各工况点的发动机热效率、发电机效率和发电机控制器效率，获取增程器总成效率数据。
进一步，所述步骤B12具体包括：将发动机万有特性数据各工况点的发动机热效率值乘以发电机效率和发电机控制器效率，得到增程器总成效率数据。
进一步，在所述步骤B12之后，还包括：将增程器总成效率数据通过matlab网格数值拟合，使其在规则的矩形网格内进行精细化插值，得到精细的高效运行发电工况点。
(三)有益效果
通过本发明的方法，可以快速匹配出精准的增程器高效区，且试验工作量和成本低。
附图说明
图1是现有技术的一种发动机万有特性MAP图；
图2是本发明实施例一的一种增程器高效区的匹配方法的流程图；
图3是本发明实施例的将发动机万有特性数据中比油耗值转换为发动机热效率之后的发动机热效率MAP图；
图4是本发明实施例的一种发电机效率和发电机控制器效率的 MAP图；
图5是本发明实施例一的增程器总成效率的MAP图；
图6是本发明实施例二的一种增程器高效区的匹配方法的流程图；
图7是本发明实施例二进行拟合插值后的增程器总成效率的MAP 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。
实施例一
本实施例的一种增程器高效区的匹配方法如图2所示，首先将发动机万有特性数据中比油耗值转换为发动机热效率，然后根据所述发动机热效率，对所述增程器的高效区进行匹配。本实施例的方法具体包括以下步骤：
步骤s21，将发动机万有特性数据中比油耗值转换为发动机热效率。在本实施例中，本发明根据已有的发动机万有特性数据，将发动机万有特性数据中对应的比油耗数据通过燃油密度和低热值转换成发动机的热效率值。本实施例中，汽油密度根据国家标准GB17930-2016，取0.75kg/L，汽油低热值取42600kj/kg，由于1j＝1w.s， 1kj＝1kw.s＝1/3600kw.h， 42600kj/kg＝42600/3600kW.h/kg＝11.83kW.h/kg，因此本实施例可以根据公式发动机热效率＝1000/比油耗值/11.83将比油耗值转换为发动机热效率，例如当发动机比油耗值为250g/kW.h时，发动机热效率＝1000/250/11.83＝33.8％。转换之后的发动机热效率MAP图如图3所示。
步骤s22，根据发动机万有特性数据对应的转速、扭矩工况点采集发电机和发电机控制器的效率特性数据。比如若发动机万有特性试验是按照转速每隔200rpm、扭矩每隔10N.m的工况点进行油耗采集的，那么发电机和发电机控制器效率特性数据也按照转速每隔 200rpm、扭矩每隔10N.m的工况点进行计算，发动机、发电机和发电机控制器特性数据中扭矩值皆为测功机扭矩输出值。本实施例的一种发电机效率和发电机控制器效率的MAP图如图4所示。
步骤s23，根据发动机万有特性数据各工况点的发动机热效率、发电机效率和发电机控制器效率，获取增程器总成效率数据。本实施例中，具体包括：将发动机万有特性数据各工况点的发动机热效率值乘以发电机效率和发电机控制器效率，得到增程器总成效率数据。本实施例的增程器总成效率的MAP图如图5所示。
步骤s24，根据所述增程器总成效率，对所述增程器的高效区进行匹配。本实施例中，一种匹配数据如表1所示：
表1
发电功率请求点 选择目标转速 选择目标扭矩
15 1600 100
20 1800 110
25 2200 120
30 2400 130
35 2800 130
40 3000 140
45 3200 140
50 3400 150
55 3800 150
60 4200 150
实施例二
本实施例的一种增程器高效区的匹配方法如图6所示，本实施例的方法具体包括以下步骤：
步骤s61，将发动机万有特性数据中比油耗值转换为发动机热效率。
步骤s62，根据发动机万有特性数据对应的转速、扭矩工况点采集发电机和发电机控制器的效率特性数据。
步骤s63，根据发动机万有特性数据各工况点的发动机热效率、发电机效率和发电机控制器效率，获取增程器总成效率数据。
本实施例中，上述步骤s61～s63与实施例一的步骤s21～s23相同。本实施例在步骤s63之后，还包括：
步骤s64，将增程器总成效率数据通过matlab网格数值拟合，使其在规则的矩形网格内进行精细化插值，得到精细的高效运行发电工况点。本实施例中，通过matlab编程，使得增程器总成效率数据按照转速每隔1转、扭矩每隔0.1N.m进行拟合插值，生成增程器总成效率云图。本实施例进行拟合插值后的增程器总成效率的MAP图如图7所示。
步骤s65，根据所述增程器总成效率，对所述增程器的高效区进行匹配。本实施例中，一种匹配数据如表2所示：
表2
发电功率请求点 选择目标转速 选择目标扭矩
15 1500 105
20 1750 115
25 2285 112
30 2415 127
35 2700 134
40 2900 141
45 3180 145
50 3600 143
55 3900 145
60 4000 154
通过本发明的方法，可以快速匹配出精准的增程器高效区，且试验工作量和成本低。
以上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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种增程器高效区的匹配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤A，将发动机万有特性数据中比油耗值转换为发动机热效率；
步骤B，根据所述发动机热效率，对所述增程器的高效区进行匹配；
所述步骤B具体包括：
步骤B1，根据发电机效率、发电机控制器效率和所述发动机热效率，生成增程器总成效率；
步骤B2，根据所述增程器总成效率，对所述增程器的高效区进行匹配。
2.如权利要求1所述的增程器高效区的匹配方法，其特征在于：所述步骤A具体为根据已有的发动机万有特性数据，将发动机万有特性数据中对应的比油耗数据通过燃油密度和低热值转换成发动机的热效率值。
3.如权利要求2所述的增程器高效区的匹配方法，其特征在于：所述步骤A具体包括：
根据公式
发动机热效率＝1000/比油耗值/11.83
将比油耗值转换为发动机热效率。
4.如权利要求3所述的增程器高效区的匹配方法，其特征在于：所述步骤B1具体包括：
步骤B11，根据发动机万有特性数据对应的转速、扭矩工况点采集发电机和发电机控制器的效率特性数据；
步骤B12，根据发动机万有特性数据各工况点的发动机热效率、发电机效率和发电机控制器效率，获取增程器总成效率数据。
5.如权利要求4所述的增程器高效区的匹配方法，其特征在于：所述步骤B12具体包括：将发动机万有特性数据各工况点的发动机热效率值乘以发电机效率和发电机控制器效率，得到增程器总成效率数据。
6.如权利要求4或5所述的增程器高效区的匹配方法，其特征在于：在所述步骤B12之后，还包括：将增程器总成效率数据通过matlab网格数值拟合，使其在规则的矩形网格内进行精细化插值，得到精细的高效运行发电工况点。
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