CN114030461A - 基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法和装置，上述能量管理方法包括：根据发动机‑发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率和燃烧模式；根据所述目标工作功率和燃烧模式控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。与现有技术相比，通过获得双模式下的最佳燃油消耗率曲线，从而确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率和燃烧模式，使得发动机始终运行在经济区，综合燃油消耗率最低。

Description

基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法和装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车控制领域，尤其涉及的是一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法和装置。

背景技术

均质充量压燃汽油发动机可实现两种不同的燃烧模式，即常规的“火花塞点燃(SI)”模式和“均质充量压燃(HCCI)”模式。均质充量压燃模式能够实现混合气低温稀薄燃烧，燃油经济性明显优于传统的火花塞点燃模式。但是由于HCCI模式在低负荷运行时会因为燃烧反应速度慢而导致燃烧不充分和失火，在负荷过高时又因为燃烧速率变快、燃烧粗暴而影响稳定性，因此只能在中低转速和负荷的时候介入工作，用以降低油耗、提高效率；在大负荷高转速的时候或者冷机状态下还必须依靠传统的火花塞点燃模式。进而在发动机全工作区间，存在HCCI模式和SI模式的切换问题。需要找到合理的模式管理策略，提高发动机的综合效率和稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法、装置、智能终端及存储介质，旨在解决现有技术中双模式发动机的工作模式难以管理，发动机的综合效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，其中，上述方法包括：

根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；

基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；

根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；

根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。

可选的，所述根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线，包括：

获得发动机的火花塞点燃模式所对应的第一最佳燃油经济性曲线；

获得发动机的均质充量压燃模式所对应的第二最佳燃油经济性曲线；

将所述第一最佳燃油经济性曲线与所述第二最佳燃油经济性曲线叠合，获得第三最佳燃油经济性曲线；

根据所述第三最佳燃油经济性曲线获得最佳燃油消耗率曲线。

可选的，所述将所述第一最佳燃油经济性曲线与所述第二最佳燃油消耗率叠合，获得第三最佳燃油经济性曲线，包括：

获得所述第二最佳燃油经济性曲线所对应的功率区间；

获得所述第一最佳燃油经济性曲线上处于所述功率区间的曲线段；

将所述曲线段替换所述第二最佳燃油经济性曲线获得替换后的第一最佳燃油经济性曲线，所述替换后的第一最佳燃油经济性曲线为所述第三最佳燃油经济性曲线。

可选的，所述基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率，包括：

获得所述发动机的输出功率；

获得驾驶限制功率；

基于所述驾驶限制功率、所述输出功率获得所述最佳工作功率。

可选的，所述获得功率跟随策略下的驾驶限制功率，包括：

预先获得驾驶限制功率序列，所述驾驶限制功率序列包括根据不同的车速、踏板角度所确定的发动机输出功率；

获得所述混合动力车当前车速和当前踏板角度；

基于所述当前车速、所述当前踏板角度和所述驾驶限制功率序列，确定所述驾驶限制功率。

可选的，所述基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最低工作功率，包括：

获得所述最佳燃油消耗率曲线上对应于发动机的均质充量压燃模式的功率区间；

基于所述功率区间，获得最小功率值，所述最小功率值为所述最低工作功率。

可选的，所述根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶时，还包括：

获得所述最佳燃油消耗率曲线上对应于发动机的均质充量压燃模式的功率区间；

基于所述功率区间，获得最大功率值，并根据所述最大功率值确定发动机的工作模式的切换条件；

当所述混合动力车的发动机输出功率满足所述切换条件时，切换所述发动机的工作模式。

本发明第二方面提供一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理装置，其中，上述装置包括：

最佳燃油消耗率曲线获取模块，用于根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；

工作功率确定模块，用于基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；

目标工作功率获取模块，用于根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；

功率控制模块，用于根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。

本发明第三方面提供一种智能终端，上述智能终端包括存储器、处理器以及存储在上述存储器上并可在上述处理器上运行的基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序，上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序被上述处理器执行时实现任意一项上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法的步骤。

本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质上存储有基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序，上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序被处理器执行时实现任意一项上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法的步骤。

由上可见，本发明方案中，根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；当混合动力车处于经济模式时，根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。与现有技术相比，本发明方案通过获得双模式下的最佳燃油消耗率曲线，根据该曲线获得最佳工作功率和最低工作功率，从而确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率，使得发动机始终运行在经济区，综合燃油消耗率最低。

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，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法的流程示意图；

图2是发动机-发电机组全工作区域燃油消耗率示意图；

图3是最佳燃油消耗率曲线示意图；

图4是发动机开环控制下最佳工作功率曲线示意图；

图5是本发明实施例提供的基于双模式发动机的混合动力车能量管理装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种智能终端的内部结构原理框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况下，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似的，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述的条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

均质充量压燃汽油发动机可实现两种不同的燃烧模式，即常规的“火花塞点燃(SI)”模式和“均质充量压燃(HCCI)”模式。均质充量压燃模式能够实现混合气低温稀薄燃烧，燃油经济性明显优于传统的火花塞点燃模式。但是由于HCCI模式在低负荷运行时会因为燃烧反应速度慢而导致燃烧不充分和失火，在负荷过高时又因为燃烧速率变快、燃烧粗暴而影响稳定性，因此只能在中低转速和负荷的时候介入工作，用以降低油耗、提高效率；在大负荷高转速的时候或者冷机状态下还必须依靠传统的火花塞点燃模式。进而在发动机全工作区间，存在HCCI模式和SI模式的切换问题。需要找到合理的模式管理策略，提高发动机的综合效率和稳定性。本发明方案中，根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。与现有技术相比，本发明方案通过获得双模式下的最佳燃油消耗率曲线，根据该曲线获得最佳工作功率和最低工作功率，从而确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率，使得发动机始终运行在经济区，综合燃油消耗率最低。

示例性方法

如图1所示，本发明实施例提供一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，具体的，上述方法包括如下步骤：

步骤S100：根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；

串联式(增程式)混合动力车将发动机和传动***解耦，兼顾了燃油经济性和续航里程的优点，而其燃油经济性的优劣则很大程度上由整车能量管理***的控制策略决定。目前，串联混合动力的能量控制方法常见的有两种，一种是恒温器策略，即发动机始终运行在最经济工作点上，以最大化燃油经济性，但是很少考虑驾驶感受，例如在低速行车或小功率需求时，发动机的高负荷运行会给驾驶员带来难以接受的噪音，而且发动机的运行状态和驾驶员的需求不相关会给驾驶员带来困惑；另一种是功率跟随策略，即发动机的输出功率大体上跟随行驶需求功率，驾驶感自然，但是发动机经常会工作在低效率区，尤其是低速行车但因电量低而不得不运行发动机时，发动机被迫运行在低负荷下，燃油经济性恶化。因此，本发明对采用了双燃烧模式的发动机的串联混合动力车进行能量管理，既能充分发挥HCCI模式在低负荷区的高效率优势，又克服了一般混合动力车在低速、堵车等工况下燃油经济性差的缺点，并且使得HCCI和SI模式之间在单点条件下发生切换，容易切换，切换过程的稳定性得到保证。

具体的，将台架标定的发动机有效燃油消耗率(BSFC)绘制在以横坐标为发动机转速、纵坐标为发电机输出功率的图上，获得发动机-发电机组全工作区域燃油消耗率图(图2所示)。由于采用了双燃烧模式的发动机，在如图2所示的发动机-发电机组全工作区域燃油消耗率图上，存在两个工作区域，分别为对应于HCCI模式的区域和对应于SI模式的区域。其中，HCCI模式的区域对应于中小功率和中低转速的发动机工况，SI模式的区域对应于全部的发动机工况。

由于串联混合动力发动机与传动***解耦，发动机的转速与车速没有直接关系，因此在发动机-发电机组全工作区域燃油消耗率图(图2所示)上每一个不同功率点下都能找到唯一的发动机转速使得燃油消耗率最低，即输出功率和最佳发动机转速一一对应，将这样的点从最小功率到最大功率连接起来，从而获得发动机-发电机组最佳燃油经济性曲线。根据最佳燃油经济性曲线绘制以发电机输出功率为横坐标、单位功燃油消耗率b为纵坐标的最佳燃油消耗率曲线(图3所示)。

由于是双燃烧模式发动机，对应于HCCI模式和SI模式各有一条最佳燃油经济性曲线，也就是说，在SI运行区域里存在一条SI模式下的最佳燃油经济性曲线，在HCCI运行区域里也存在一条HCCI模式下的最佳燃油经济性曲线，并且两条曲线不重合。因此，本实施例中，为了使得控制策略简单、易于实现，采用替换模式将两条不同模式下的最佳燃油经济性曲线叠合为一条最佳燃油经济性曲线。具体为：由于SI模式下的最佳燃油经济性曲线覆盖了全部功率范围，显然也覆盖了HCCI模式的运行区域，HCCI燃烧模式下仍取SI模式下已经确定的最佳燃油经济性曲线来确定发动机的转速，在HCCI模式的运行区域内用SI模式的最佳燃油经济性曲线替换HCCI模式的最佳燃油经济性曲线中的相应一段，从而获得如图2所示的最佳燃油经济性曲线(粗实线所示)。需要说明的是，也可以采用其他的叠合方法来将两种模式的最佳燃油经济性曲线叠合为一条最佳燃油经济性曲线。再根据最佳燃油经济性曲线绘制以发电机输出功率为横坐标、单位功燃油消耗率b为纵坐标的最佳燃油消耗率曲线(图3所示)。

步骤S200：基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；

具体的，参考如图3所示的最佳燃油消耗率曲线，可以看出，当HCCI模式下采用了SI模式确定的最佳燃油经济性曲线来确定发动机的转速时，其燃油消耗率仍明显低于SI模式，显示出在低负荷工况下HCCI燃烧模式的优势。从图3还可以看出，SI模式对应的最佳燃油消耗率曲线上的最低点为发动机最佳工作点，该最佳工作点所对应的发动机功率为恒温器策略下的输出功率

设发动机的输出功率为

由于串联混合动力发动机与传动系是解耦的，恒温器策略中使发动机-发电机组始终运行在最佳工作功率

即：

如图4中的实线所示，在理想情况下是可行的并获得最佳燃油经济性。然而，在实际应用中，受到电池内阻、电池充放电极限、NVH(噪声、振动与声振粗糙度)等影响，恒温器策略并不可行，也不一定能获得最佳油耗。而功率跟随策略中，发动机的输出功率P始终等于或近似等于需求功率，即：

如图4中的点划线所示，以获得最自然的驾驶感受。因此，可以推定，发动机实际工作功率曲线如图4的虚线所示，发动机的实际工作功率介于恒温器策略对应的输出功率和功率跟随策略对应的功率之间。

理想情况下串联混合动力发动机-发电机组的输出功率和需求功率无关，发动机转速也与车速无关，然而从驾驶操纵性的角度考虑，发动机-发电机组的功率是需要受限制的：低速、小加速踏板时，如果发动机运行在高功率高转速，其噪音会极大影响驾驶及乘坐舒适性，输出功率需要加以较多限制；低速、大加速踏板时，因为驾驶员期望获得足够的动力以加速，输出功率限制可以一定程度放开；随着车速增加，路噪和风噪逐渐增大，输出功率也可以逐渐减少限制。因此在一些实施例中，通过预先采集某一车速、踏板角度时，发动机-发电机组输出不同的功率后，获得接受噪音下的功率最大值作为该车速和踏板角度对应的驾驶限制功率，采集不同的车速、踏板角度，获得驾驶限制功率序列数据，再根据串联混合动力车当前车速和当前踏板角度；在驾驶限制功率序列数据中查找到相对应的驾驶限制功率P_NVH。当然，也可以通过确定驾驶限制功率P_NVH与车速、踏板角度的函数，从而直接根据当前车速和当前踏板角度获得驾驶限制功率P_NVH。驾驶限制功率P_NVH即为功率跟随策略下考虑NVH限制后的发动机最大输出功率。

因此，本实施例参考驾驶限制功率P_NVH对发动机输出功率进行了进一步的修正，将发动机输出功率P与驾驶限制功率P_NVH两者之间的最小值确定为最佳工作功率。

由于HCCI燃烧模式不能覆盖发动机运行的全区间，当运行在HCCI模式下，发动机的输出功率受到进一步的限制。具体的，参考图3所示，定义HCCI模式下的最佳燃油消耗率曲线上的最高功率为P₁，最低功率为P₂。当发动机必须运行(例如：SOC过低时)且输出功率低于P₂时，将导致不能运行在HCCI模式下而燃油消耗率极不理想，因此，此时可控制发动机运行在HCCI模式的下限，即双模式发动机的最低工作功率为P₂。

本实施例的能量控制方法，还参考SI模式的最佳燃油消耗率曲线对发动机的启停点进行控制。具体的，将从燃油消耗率高且曲线陡到燃油消耗率低且曲线平缓的拐点为发动机启停阈值点

当发动机实行开环控制时，若需求功率

则控制发动机启动；若

且发动机已运转时间大于预设的发动机最短运行时间，则控制发动机关闭。其中：P_demand为需求功率，ΔP为预设的常数，如：5kW；预设的发动机最短运行时间可以取5至15秒左右，通过设定这两个量可以避免发动机频繁起停。

当发动机运行在电量保持模式时，为了避免SOC(蓄电池的荷电电量)过低影响电池的寿命和车辆的正常行驶性能，发动机实行闭环控制。此时需要对发动机启停阈值点

参考SOC进行修正，修正公式为：

其中α为闭环调节系数，P₀为闭环控制下发动机启停阈值点。在本实施例中α设为常数，也可以依据SOC的函数取值。随着SOC越低，发动机启停阈值点P₀越小，使得发动机更加容易起动以提供动力并同时给电池组充电，保证SOC不会过低，稳定在目标SOC附近。将P₀代入开环控制时发动机启停条件中的

获得发动机实行闭环控制时的启停条件。如：P_demand>P₀时控制发动机起动。

步骤S300：根据最佳工作功率和最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；

具体的，根据最佳工作功率和最低工作功率，综合考虑驾驶限制功率P_NVH和HCCI模式的限定后，获得的目标工作功率为：

即：为了获得最佳燃油经济性，将最佳工作功率与最低工作功率的最大值作为目标工作功率。

步骤S400：根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。

具体的，获得目标工作功率后，依据目标工作功率控制串联混合动力车发动机的输出功率，并根据串联混合动力车当前运行状况，计算目标工作功率

对发动机输出功率实时调节，使得发动机能始终运行在经济区，实现燃油经济性的全局优化。

为避免真实SOC和目标

之间的差距过大，发动机实现闭环控制，此时，需要对目标工作功率

参考SOC进行修正，修正公式为：

其中β为闭环调节系数，P_genset为闭环控制下目标工作功率。在本实施例中β设为常数，也可以依据如SOC的函数取值。随着SOC越低，发动机-发电机组输出功率P_genset随之越大，使得发动机输出更多的功率提供动力并同时给电池组充电，保证SOC不会过低，稳定在目标SOC附近。

进一步的，基于获得的最佳燃油经济性曲线，可以获得双燃烧模式的切换条件，从而实现双燃烧模式的平稳切换。具体的，基于HCCI模式下发动机的燃油消耗率明显比SI模式下发动机的燃油消耗率低，因此，当发动机处于中小功率和中低转速时，维持使用HCCI模式。也就是说当发动机的输出功率位于HCCI运行区域内时，优先采用HCCI模式。参考图2所示，获得最佳燃油经济性曲线位于HCCI运行区域内发动机输出功率的最大功率值P₁，因此，当P_genset≥P₁时控制发动机工作在SI模式下；当P_genset<P₁时控制发动机工作在HCCI模式下。

优选的，为了避免当发动机输出功率位于P₁点上下扰动而导致两种模式间来回频繁切换，可以设定维持一种模式的最短运行时间。也就是说，在一种模式下至少要运行设定的最短运行时间才可以将发动机的工作模式切换为另外一种模式。较佳地，最短运行时间设置为3s、5s或10s等。

综上所述，本发明的能量控制方法，通过获得双模式下的最佳燃油消耗率曲线，根据该曲线获得最佳工作功率和最低工作功率，从而确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率和燃烧模式，使得发动机始终运行在经济区，综合燃油消耗率最低。本发明简单方便地对双模式发动机的工作模式进行管理，实现发动机工作模式的平稳切换，同时发动机的综合效率高。

示例性设备

如图5所示，对应于上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，本发明实施例还提供一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理装置，上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理装置包括：

最佳燃油消耗率曲线获取模块600，用于根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；

具体的，将台架标定的发动机有效燃油消耗率绘制在以横坐标为发动机转速、纵坐标为发电机输出功率的图上，获得发动机-发电机组全工作区域燃油消耗率图(图2所示)。由于采用了双燃烧模式的发动机，在如图2所示的发动机-发电机组全工作区域燃油消耗率图上，存在两个工作区域，分别为对应于HCCI模式的区域和对应于SI模式的区域。其中，HCCI模式的区域对应于中小功率和中低转速的发动机工况，SI模式的区域对应于全部的发动机工况。

由于串联混合动力发动机与传动***解耦，发动机的转速与车速没有直接关系，因此在发动机-发电机组全工作区域燃油消耗率图(图2所示)上每一个不同功率点下都能找到唯一的发动机转速使得燃油消耗率最低，即输出功率和最佳发动机转速一一对应，将这样的点从最小功率到最大功率连接起来，从而获得发动机-发电机组最佳燃油经济性曲线。根据最佳燃油经济性曲线绘制以发电机输出功率为横坐标、单位功燃油消耗率b为纵坐标的最佳燃油消耗率曲线(图3所示)。

由于是双燃烧模式发动机，对应于HCCI模式和SI模式各有一条最佳燃油经济性曲线，也就是说，在SI运行区域里存在一条SI模式下的最佳燃油经济性曲线，在HCCI运行区域里也存在一条HCCI模式下的最佳燃油经济性曲线，并且两条曲线不重合。因此，本实施例中，为了使得控制策略简单、易于实现，采用替换模式将两条不同模式下的最佳燃油经济性曲线叠合为一条最佳燃油经济性曲线。具体为：由于SI模式下的最佳燃油经济性曲线覆盖了全部功率范围，显然也覆盖了HCCI模式的运行区域，HCCI燃烧模式下仍取SI模式下已经确定的最佳燃油经济性曲线来确定发动机的转速，在HCCI模式的运行区域内用SI模式的最佳燃油经济性曲线替换HCCI模式的最佳燃油经济性曲线中的相应一段，从而获得如图2所示的最佳燃油经济性曲线(粗实线所示)。需要说明的是，也可以采用其他的叠合方法来将两种模式的最佳燃油经济性曲线叠合为一条最佳燃油经济性曲线。再根据最佳燃油经济性曲线绘制以发电机输出功率为横坐标、单位功燃油消耗率b为纵坐标的最佳燃油消耗率曲线(图3所示)。

工作功率确定模块610，用于基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；

具体的，参考如图3所示的最佳燃油消耗率曲线，可以看出，当HCCI模式下采用了SI模式确定的最佳燃油经济性曲线来确定发动机的转速时，其燃油消耗率仍明显低于SI模式，显示出在低负荷工况下HCCI燃烧模式的优势。从图3还可以看出，SI模式对应的最佳燃油消耗率曲线上的最低点为发动机最佳工作点，该最佳工作点所对应的发动机功率为恒温器策略下的输出功率

设发动机的输出功率为

由于串联混合动力发动机与传动系是解耦的，恒温器策略中使发动机-发电机组始终运行在最佳工作功率

即：

如图4中的实线所示，在理想情况下是可行的并获得最佳燃油经济性。然而，在实际应用中，受到电池内阻、电池充放电极限、NVH(噪声、振动与声振粗糙度)等影响，恒温器策略并不可行，也不一定能获得最佳油耗。而功率跟随策略中，发动机的输出功率P始终等于或近似等于需求功率，即：

如图4中的点划线所示，以获得最自然的驾驶感受。因此，可以推定，发动机实际工作功率曲线如图4的虚线所示，发动机的实际工作功率介于恒温器策略对应的输出功率和功率跟随策略对应的功率之间。

理想情况下串联混合动力发动机-发电机组的输出功率和需求功率无关，发动机转速也与车速无关，然而从驾驶操纵性的角度考虑，发动机-发电机组的功率是需要受限制的：低速、小加速踏板时，如果发动机运行在高功率高转速，其噪音会极大影响驾驶及乘坐舒适性，输出功率需要加以较多限制；低速、大加速踏板时，因为驾驶员期望获得足够的动力以加速，输出功率限制可以一定程度放开；随着车速增加，路噪和风噪逐渐增大，输出功率也可以逐渐减少限制。因此在一些实施例中，通过预先采集某一车速、踏板角度时，发动机-发电机组输出不同的功率后，获得接受噪音下的功率最大值作为该车速和踏板角度对应的驾驶限制功率，采集不同的车速、踏板角度，获得驾驶限制功率序列数据，再根据串联混合动力车当前车速和当前踏板角度；在驾驶限制功率序列数据中查找到相对应的驾驶限制功率P_NVH。当然，也可以通过确定驾驶限制功率P_NVH与车速、踏板角度的函数，从而直接根据当前车速和当前踏板角度获得驾驶限制功率P_NVH。驾驶限制功率P_NVH即为功率跟随策略下考虑NVH限制后的发动机最大输出功率。

因此，本实施例参考驾驶限制功率P_NVH对发动机输出功率进行了进一步的修正，将发动机输出功率P与驾驶限制功率P_NVH两者之间的最小值确定为最佳工作功率。

由于HCCI燃烧模式不能覆盖发动机运行的全区间，当运行在HCCI模式下，发动机的输出功率受到进一步的限制。具体的，参考图3所示，定义HCCI模式下的最佳BSFC曲线上的最高功率为P₁，最低功率为P₂。当发动机必须运行(例如：SOC过低时)且输出功率低于P₂时，将导致不能运行在HCCI模式下而燃油消耗率极不理想，因此，此时可控制发动机运行在HCCI模式的下限，即双模式发动机的最低工作功率为P₂。

目标工作功率获取模块620，用于当混合动力车处于经济模式时，根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；

具体的，根据最佳工作功率和最低工作功率，综合考虑驾驶限制功率P_NVH和HCCI模式的限定后，获得的最终目标工作功率为：

即：为了获得最佳燃油经济性，将最佳工作功率与最低工作功率的最大值作为最终目标工作功率。

功率控制模块630，用于根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。

具体的，获得目标工作功率后，依据目标工作功率控制串联混合动力车发动机的输出功率，并根据串联混合动力车当前运行状况，计算目标工作功率

对发动机输出功率实时调节，使得发动机能始终运行在经济区，实现燃油经济性的全局优化。

为避免真实SOC和目标

之间的差距过大，发动机实现闭环控制，此时，需要对目标工作功率

参考SOC进行修正，修正公式为：

其中β为闭环调节系数，P_genset为闭环控制下目标工作功率。在本实施例中β设为常数，也可以依据如SOC的函数取值。随着SOC越低，发动机-发电机组输出功率P_genset随之越大，使得发动机输出更多的功率提供动力并同时给电池组充电，保证SOC不会过低，稳定在目标SOC附近。

需要说明的是，最佳燃油消耗率曲线获取模块600和工作功率确定模块610所获得的结果，可以以二维表格数据或三维表格数据存储在整车控制器中，从而在行车过程中，整车控制器可以直接使用这些数据计算目标工作功率。

进一步的，还包括模式切换模块，用于基于获得的最佳燃油经济性曲线，可以获得双燃烧模式的切换条件，从而实现双燃烧模式的平稳切换。

具体的，基于HCCI模式下发动机的燃油消耗率明显比SI模式下发动机的燃油消耗率低，因此，当发动机处于中小功率和中低转速时，维持使用HCCI模式。也就是说当发动机的输出功率位于HCCI运行区域内时，优先采用HCCI模式。参考图2所示，获得最佳燃油经济性曲线位于HCCI运行区域内发动机输出功率的最大功率值P₁，因此，当P_genset≥P₁时控制发动机工作在SI模式下；当P_genset<P₁时控制发动机工作在HCCI模式下。

优选的，为了避免当发动机输出功率位于P₁点上下扰动而导致两种模式间来回频繁切换，可以设定维持一种模式的最短运行时间。也就是说，在一种模式下至少要运行设定的最短运行时间才可以将发动机的工作模式切换为另外一种模式。较佳地，最短运行时间设置为3s、5s或10s等。

本实施例中，双模式发动机配置有电子节气门(ETC)、电子可变气门正时***(EVVT)和可变气门升程***(VVL)。当发动机工作在SI模式时，节气门在发动机控制单元(ECU)的控制下处于部分开度状态；气门正时为正阀重叠(即进气门开启时刻早于排气门关闭时刻)，气门升程为高升程；喷油和点火时刻在ECU的控制下均处于SI燃烧模式下标定的对应时刻。当发动机工作在HCCI模式时，节气门处于完全打开状态；气门正时为负阀重叠(即进气门开启时刻晚于排气门关闭时刻)，气门升程为低升程；喷油时刻在ECU的控制下处于HCCI燃烧模式下标定的时刻；点火时刻位于压缩上止点，即发动机工作在火花塞助燃的HCCI燃烧模式下。发动机工作在SI模式且功率为P₁时，其对应的节气门开度为θ_SI，进气门开启时刻为IVO_SI，排气门开启时刻为EVO_SI，气门升程为高升程，点火提前角为ST_SI，喷油量为FM_SI；发动机工作在HCCI模式且功率为P₁时，其对应的节气门开度为θ_HCCI＝90°，进气门开启时刻为IVO_HCCI，排气门开启时刻为EVO_HCCI，气门升程为低升程，点火提前角为ST_HCCI＝0°，喷油量为FM_HCCI。

当发动机在两种模式切换时，上述控制参数也应在两者间进行切换。由于以上各控制参数的执行机构的响应需要时间，模式切换不能瞬间完成。其中，EVVT的响应速度占主导因素。在发动机工作在功率P₁时，根据最佳燃油经济性曲线对应的转速得到要完成进排气门正时切换所需要的发动机循环次数(一般为5到10个循环完成)。以SI切换到HCCI为例，在这若干个循环中，EVVT以最快速度将IVO_SI切换至IVO_HCCI，将EVO_SI切换至EVO_HCCI；ETC将节气门开度从θ_SI逐渐打开至θ_HCCI，点火提前角逐渐从ST_SI推迟至ST_HCCI，喷油量从FM_SI逐渐减少至FM_HCCI。从HCCI切换到SI的过程类似。在台架测试中标定此过程中各控制参数的变化情况，使得整个燃烧模式切换过程中发动机的输出功率保持稳定不变。标定好的参数写入发动机控制单元(ECU)中。

具体的，本实施例中，上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理装置的各模块的具体功能可以参照上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法中的对应描述，在此不再赘述。

基于上述实施例，本发明还提供了一种智能终端，其原理框图可以如图6所示。上述智能终端包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口以及显示屏。其中，该智能终端的处理器用于提供计算和控制能力。该智能终端的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***和基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序的运行提供环境。该智能终端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序被处理器执行时实现上述任意一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法的步骤。该智能终端的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的智能终端的限定，具体的智能终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种智能终端，上述智能终端包括存储器、处理器以及存储在上述存储器上并可在上述处理器上运行的基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序，上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序被上述处理器执行时进行以下操作指令：

根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；

基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；

当混合动力车处于经济模式时，根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；

根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质上存储有基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序，上述基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的任意一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法的步骤。

应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不是相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，其特征在于，所述方法包括：

根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；

基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；

根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；

根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。

2.如权利要求1所述的基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，其特征在于，所述根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线，包括：

获得发动机的火花塞点燃模式所对应的第一最佳燃油经济性曲线；

获得发动机的均质充量压燃模式所对应的第二最佳燃油经济性曲线；

将所述第一最佳燃油经济性曲线与所述第二最佳燃油经济性曲线叠合，获得第三最佳燃油经济性曲线；

根据所述第三最佳燃油经济性曲线获得所述最佳燃油消耗率曲线。

3.如权利要求2所述的基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，其特征在于，所述将所述第一最佳燃油经济性曲线与所述第二最佳燃油经济性曲线叠合，获得第三最佳燃油经济性曲线，包括：

获得所述第二最佳燃油经济性曲线所对应的功率区间；

获得所述第一最佳燃油经济性曲线上处于所述功率区间的曲线段；

将所述曲线段替换所述第二最佳燃油经济性曲线获得替换后的第一最佳燃油经济性曲线，所述替换后的第一最佳燃油经济性曲线为所述第三最佳燃油经济性曲线。

4.如权利要求1所述的基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，其特征在于，所述基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率，包括：

获得所述发动机的输出功率；

获得驾驶限制功率；

基于所述驾驶限制功率、所述输出功率获得所述最佳工作功率。

5.如权利要求4所述的基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，其特征在于，所述获得驾驶限制功率，包括：

预先获得驾驶限制功率序列，所述驾驶限制功率序列包括根据不同的车速、踏板角度所确定的发动机输出功率；

获得所述混合动力车当前车速和当前踏板角度；

基于所述当前车速、所述当前踏板角度和所述驾驶限制功率序列，确定所述驾驶限制功率。

6.如权利要求1所述的基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，其特征在于，所述基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最低工作功率，包括：

获得所述最佳燃油消耗率曲线上对应于发动机的均质充量压燃模式的功率区间；

基于所述功率区间，获得最小功率值，所述最小功率值为所述最低工作功率。

7.如权利要求1所述的基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法，其特征在于，所述根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶时，还包括：

获得所述最佳燃油消耗率曲线上对应于发动机的均质充量压燃模式的功率区间；

基于所述功率区间，获得最大功率值，并根据所述最大功率值确定发动机的工作模式的切换条件；

当所述混合动力车的发动机输出功率满足所述切换条件时，切换所述发动机的工作模式。

8.一种基于双模式发动机的混合动力车能量管理装置，其特征在于，所述装置包括：

最佳燃油消耗率曲线获取模块，用于根据发动机-发电机组有效燃油消耗率，获得最佳燃油消耗率曲线；

工作功率确定模块，用于基于所述最佳燃油消耗率曲线，确定双模式发动机的最佳工作功率和最低工作功率；

目标工作功率获取模块，用于根据所述最佳工作功率和所述最低工作功率，确定双模式发动机的综合燃油消耗率最低的目标工作功率；

功率控制模块，用于根据所述目标工作功率控制发动机，使所述混合动力车在经济模式下行驶。

9.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序，所述基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序，所述基于双模式发动机的混合动力车能量管理程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述基于双模式发动机的混合动力车能量管理方法的步骤。

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