CN103419675B - 一种增程式电动汽车的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增程式电动汽车的运行方法，增程式电动汽车包括电机控制器及分别与电机控制器电连接的动力电池组、增程器和驱动电机；运行方法包括，获取所述动力电池组的剩余电量；判断剩余电量是否小于等于电量预定值；如果否，则执行纯电模式运行方法；如果是，则进一步判断动力电池组是否允许充电，如果是，则执行增程模式运行方法；如果否，则执行功率跟随模式运行方法。本发明根据动力电池组的剩余电量的不同，使增程式电动汽车进入不同的工作模式，并在增程模式下根据整车的需求功率控制增程器按照不同的输出功率进行工作，保证车辆行驶所需电能的高效提供的同时，实现车辆良好的燃油经济性，延长电动汽车的续驶里程，从而达到增程目的。

Description

一种增程式电动汽车的运行方法

技术领域

本发明涉及增程式电动汽车控制领域，尤其涉及一种高效的增程式电动汽车的运行方法。

背景技术

石油资源的日益枯竭和传统汽车尾气排放污染成为了传统燃油汽车的两大顽疾，严重制约着汽车行业的发展。电动汽车的出现有效缓解这一现状，成为当前汽车行业的重要发展方向。在低碳经济成为时代主流的背景下，电动汽车在使用过程中无污染、绿色、环保，已经被越来越多的人认为是解决目前全球能源危机、缓解全球变暖、减少城市汽车尾气排放等一系列问题的有效途径。

由于当前动力电池技术条件的限制，电动汽车面临着续驶里程短，充电时间长等缺点，用户的使用区域与使用方式受到了极大的限制，增程式电动汽车是在纯电动汽车增加了由发动机与起动发电一体机组成的增程器，用于在动力电池电量低时为车辆继续行驶提供电能，不参与直接驱动车辆，实现电动汽车的长距离行驶，消除用户的后顾之忧。

但是，现有的增程器通常以单工作点工作，即其输出功率是恒定的，难以满足复杂多变的行驶工况下车辆行驶功率平衡，当车辆低速行驶时，发动机的振动与噪声较大，最终致使整车的燃油经济性差。因此有必要提供一种结合增程式电动车整车行驶功率需求，兼顾整车NVH性能，燃油经济性，全新的增程电动车运行方法以克服上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是改善现有的增程式电动车发动机工作方式不确定性，提出一种增程式电动汽车的运行方法，其能够在各种行驶工况下确保增程器输出功率与整车行驶所需功率基本平衡，并且发动机的振动与噪声能够限定在某一可接受范围内，同时提高整车的燃油经济性。

为实现上述目的，所述增程式电动汽车的运行方法，所述增程式电动汽车包括电机控制器以及分别与所述电机控制器电连接的动力电池组、增程器和驱动电机；其特点是，所述运行方法包括，

获取所述动力电池组的剩余电量；

判断所述剩余电量是否小于等于电量预定值；如果否，则执行纯电模式运行方法；如果是，则：

进一步判断所述动力电池组是否允许充电，如果是，则执行增程模式运行方法；如果否，则执行功率跟随模式运行方法。

优选的是，判断所述动力电池组是否允许充电的方法包括：

获取所述动力电池组的环境温度；

判断所述环境温度是否小于等于预设的温度阈值，如果是，则所述动力电池组不允许充电；如果否，则所述动力电池组允许充电。

优选的是，所述预设的温度阈值为0℃。

优选的是，所述纯电模式运行方法包括：所述增程器不工作，由所述动力电池组单独向所述驱动电机供电。

优选的是，所述功率跟随模式运行方法包括：所述动力电池组不工作，由所述增程器单独向所述驱动电机供电。

优选的是，所述功率跟随模式运行方法还包括：对所述动力电池组进行加热。

优选的是，所述增程模式运行方法包括：

继续根据所述剩余电量进行判断：

当所述剩余电量大于第一限值且小于等于所述电量预定值时，控制所述增程器按照最低功率点工作；

当所述剩余电量小于等于第二限值时，控制所述增程器按照最高功率点工作；

当所述剩余电量大于所述第二限值且小于等于所述第一限值时，获取整车的需求功率并根据所述需求功率进行判断：

当所述需求功率小于等于第一功率限值时，控制所述增程器按照第一工作点工作；

当所述需求功率大于所述第一功率限值且小于等于第二功率限值时，控制所述增程器按照第二工作点工作；

当所述需求功率大于所述第二功率限值且小于等于第三功率限值时，控制所述增程器按照第三工作点工作；

当所述需求功率大于所述第三功率限值时，控制所述增程器按照第四工作点工作；其中，

所述电量预定值、第一限值和第二限值从大到小顺次排布；

所述第一功率限值、第二功率限值和第三功率限值从小到大顺次排布；

所述第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的转速从小到大顺次排布，所述最低功率点和第一工作点对应的增程器的转速相等；并且，所述最低功率点、第一工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的输出扭矩从小到大顺次排布，所述第二工作点与第一工作点对应的增程器的输出扭矩相等。

优选的是，所述电量预定值为30％，所述第一限值为25％；所述第二限值为20％；

所述第一功率限值为6.5kw，所述第二功率限值为8kw；所述第三功率限值为14kw。

优选的是，所述最低功率点、第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的转速依次为1600rpm、1600rpm、2000rpm、2700rpm、3000rpm和3300rpm；

所述最低功率点、第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的输出扭矩依次为37Nm、45Nm、45Nm、58Nm、60Nm和62Nm。

优选的是，所述动力电池组包括多个能量型动力电池和多个功率型动力电池。

本发明的有益效果在于，

(1)本发明根据动力电池组的剩余电量的不同，使增程式电动汽车进入不同的工作模式，并且在增程模式下根据整车的需求功率对增程器的运行方法进行控制，使增程器按照不同的输出功率进行工作，保证车辆行驶所需电能的高效提供的同时，实现车辆良好的燃油经济性，延长电动汽车的续驶里程，从而达到增程目的；

(2)本发明为了保护动力电池组，延长动力电池的使用寿命，采用能量型动力电池和功率型动力电池配合成组，充分发挥能量型动力电池的储能作用和功率型动力电池的优越充放电性能：能量型动力电池使得动力电池组的能量密度提高，相对单一的功率型动力电池能够存储更多电能；在功率型动力电池工作期间，能量型动力电池处于休眠状态，避免频繁充放电对其造成损伤。

附图说明

图1示出了增程式电动汽车的供电模块以及驱动模块的结构示意图。

图2示出了本发明所述的增程式电动汽车的运行方法的流程示意图。

图3示出了图2中所示的增程模式的运行方法的流程示意图。

图4示出了动力电池组的剩余电量与行驶里程的关系示意图，其中，动力电池组由能量型动力电池和功率型动力电池构成。

图5示出了动力电池组的剩余电量与行驶里程的关系示意图，其中，动力是池组仅由功率型动力电池构成。

图6示出了动力电池组的剩余电量与行驶里程的关系示意图，其中，动力是池组仅由能量型动力电池构成。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图1示出了增程式电动汽车的供电模块以及驱动模块的结构示意图，图中，表示机械连接，表示液流连接，表示电气连接。如图1所示，所述增程式电动汽车包括电机控制器以及分别与所述电机控制器电连接的动力电池组、增程器和驱动电机。增程式电动车由驱动电机以及具有自动变速箱的传动系统驱动车轮行驶，发动机与起动发电一体机组成的增程器仅为系统提供电能，不直接参与驱动车辆，动力电池组为储能设备，存储来自于电网、增程器及制动能量回收所产生的电能；车辆行驶的所需电能由动力电池组或增程器单独提供，或者由动力电池组和增程器联合提供。

根据动力电池组的剩余电量的不同，增程式电动汽车进入不同的工作模式，具体的运行方法请参照图2和图3中的流程图所示。

图2示出了本发明所述的增程式电动汽车的运行方法的流程示意图，如图2所示，所述运行方法包括以下步骤：

步骤S1：获取所述动力电池组的剩余电量；

步骤S2：判断所述剩余电量是否小于等于电量预定值；如果否，则执行纯电模式运行方法；如果是，则执行步骤S3：

步骤S3：进一步判断所述动力电池组是否允许充电，如果是，则执行增程模式运行方法；如果否，则执行功率跟随模式运行方法。

特别地，上述运行方法中，判断所述动力电池组是否允许充电的方法包括以下步骤：

步骤S311：获取所述动力电池组的环境温度；

步骤S312：判断所述环境温度是否小于等于预设的温度阈值，如果是，则所述动力电池组不允许充电；如果否，则所述动力电池组允许充电。这里，所述预设的温度阈值为0℃。

另外，上述运行方法中，所述纯电模式运行方法包括：所述增程器不工作，由所述动力电池组单独向所述驱动电机供电，始终消耗动力电池组中存储的电能，电量持续下降。所述功率跟随模式运行方法包括：所述动力电池组不工作，由所述增程器单独向所述驱动电机供电，并且，由于在低温环境(0℃以下)且动力电池组的电量低时，对动力电池组(磷酸铁锂电池)充电将会导致动力电池组性能及使用寿命产生不可逆的损伤，因此，在功率跟随模式下，增程器不向动力电池组充电。所述功率跟随模式运行方法还包括：所述功率跟随模式运行方法还包括：控制电池热管理系统对所述动力电池组进行加热，以使动力电池组的温度上升至并维持在允许充电的温度范围内。

在增程模式下，动力电池组和增程器联合为驱动电机供电，其中，增程器既可以提供行驶所需电能，同时也可为动力电池组充电、维持动力电池组的电量稳定不变。随着整车的需求功率不断增加，增程器的工作点也随之转移，其输出功率也随之不断增大。图3示出了图2中所示的增程模式的运行方法的流程示意图，如图3所示，依据动力电池组的剩余电量设定不同的模式切换限值，即第一限值和第二限值，进而使得整车工作在不同的增程模式下。

具体地，当动力电池组的剩余电量大于第一限值且小于等于上述电量预定值时，进入城市增程模式，增程器以单点、高效、经济运行，燃油效率最佳，该模式仍然消耗部分动力电池组的电量，同时增程器辅助提供电能，动力电池组的电量总体呈现下降的趋势。

随着整车的动力电池组的剩余电量持续下降，当动力电池组的剩余电量大于第一限值且小于等于第二限值时，进入综合增程模式，该模式依据车辆的不同行驶需求功率设定了三个功率限值，即第一功率限值、第二功率限值和第三功率限值，进而进一步确定增程器的工作模式，具体地确定方式将在下面进行详细地阐述。

进入综合增程模式后，首先获取整车的需求功率(整车的需求功率的获取为本领域人员常用的技术手段，在此不再赘述)，然后根据所述需求功率与上述三个功率限值进行比较：当所述需求功率小于等于第一功率限值时，控制所述增程器按照第一工作点工作，处于第一工作点的增程器的转速和输出扭矩都相对较小，输出功率较小、噪声小；当所述需求功率大于所述第一功率限值且小于等于第二功率限值(第二功率限值大于第一功率限值)时，控制所述增程器按照第二工作点工作，处于第二工作点的增程器的输出功率较第一工作点有所增加；当所述需求功率大于所述第二功率限值且小于等于第三功率限值(第三功率限值大于第二功率限值)时，控制所述增程器按照第三工作点工作，处于第三工作点的增程器的输出功率较第二工作点有所增加；当所述需求功率大于所述第三功率限值时，控制所述增程器按照第四工作点工作，处于第四工作点的增程器的输出功率较第三工作点有所增加。随着整车的需求功率不断增加，增程器的输出功率不断增大，从而有效地提升了低车速点时的整车NVH性能，在该综合增程模式下，整车综合工况下行驶时，动力电池组的电量保持在一定的电量值附近波动，总体上基本保持稳定。

在持续高速与爬坡的高负荷工况下，动力电池组的剩余电量会持续下降，当动力电池组的剩余电量小于等于第二限值时，进入高速增程模式，为了避免动力电池组的电量小于等于电量下限值，从而影响动力电池组的使用性能与寿命，增程器以最高输出功率工作，从而维持整车的能量平衡，并尽快为动力电池组充电。

特别地，上述针对动力电池的剩余电量的限值的优选值设置如下：所述电量预定值为30％，所述第一限值为25％；所述第二限值为20％。

针对整车的需求功率的功率限值的优选值设置如下：所述第一功率限值为6.5kw，所述第二功率限值为8kw；所述第三功率限值为14kw。另外，针对增程器的六个工作点的参数优选值设置如下：所述最低功率点、第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的转速依次为1600rpm、1600rpm、2000rpm、2700rpm、3000rpm和3300rpm；所述最低功率点、第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的输出扭矩依次为37Nm、45Nm、45Nm、58Nm、60Nm和62Nm。上述处于各个工作点的增程器的转速和输出扭矩的设置，结合输出扭矩和转速与输出功率的关系，能够使得处于最低功率点、第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点的增程器的输出功率顺次增加。

所述动力电池组包括分别与电池管理系统电连接的多个能量型动力电池和多个功率型动力电池。不同类型的动力电池在整车行驶中分担不同的工作特性。

具体地，从整个动力电池组的角度来看，在纯电模式下，动力电池组的电量进入电量消耗模式(CD模式)，随着行驶里程的不断增加，动力电池组的剩余电量不断下降。在增程模式下，动力电池组的剩余电量进入电量维持模式(CS模式)，该模式下，增程器输出电能，动力电池组的电量保持在一定的电量值附近波动，总体上基本保持稳定。

从动力电池模块角度来看，由多个能量型动力电池构成的能量型动力电池模块仅存储能量，主要工作在于电量消耗阶段，能量型动力电池模块释放电能后进入相对稳定状态，不参与增程模式下的电池频繁充放电。由多个功率型动力电池构成的功率型动力电池模块用于增程模式下频繁充放电，主要工作在于电量维持阶段，在该电量维持阶段，动力电池组的电量波动大。图4至图6分别示出了以下三种动力电池组在电量维持阶段的电能波动情况：由能量型动力电池和功率型动力电池构成的动力电池组、仅由功率型动力电池构成的动力电池组、和仅由能量型动力电池构成的动力电池组。如图4至图6所示，在电量维持阶段，仅由功率型动力电池构成的动力电池组的电量波动要远小于仅由能量型电池构成的动力电池组，由能量型动力电池和功率型动力电池构成的动力电池组的电量波动位于前两者之间，大体上在一条水平线附近小幅波动。综上，通过两种不同类型电池的组合，有效避免了能量型动力电池模块由增程模式下的频繁充放电对其造成的损伤。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种增程式电动汽车的运行方法，所述增程式电动汽车包括电机控制器以及分别与所述电机控制器电连接的动力电池组、增程器和驱动电机；其特征在于：所述运行方法包括，

获取所述动力电池组的剩余电量；

判断所述剩余电量是否小于等于电量预定值；如果否，则执行纯电模式运行方法；如果是，则：

进一步判断所述动力电池组是否允许充电，如果是，则执行增程模式运行方法；如果否，则执行功率跟随模式运行方法；所述增程模式运行方法包括：

继续根据所述剩余电量进行判断：

当所述剩余电量大于第一限值且小于等于所述电量预定值时，控制所述增程器按照最低功率点工作；

当所述剩余电量小于等于第二限值时，控制所述增程器按照最高功率点工作；

当所述剩余电量大于所述第二限值且小于等于所述第一限值时，获取整车的需求功率并根据所述需求功率进行判断：

当所述需求功率小于等于第一功率限值时，控制所述增程器按照第一工作点工作；

当所述需求功率大于所述第一功率限值且小于等于第二功率限值时，控制所述增程器按照第二工作点工作；

当所述需求功率大于所述第二功率限值且小于等于第三功率限值时，控制所述增程器按照第三工作点工作；

当所述需求功率大于所述第三功率限值时，控制所述增程器按照第四工作点工作；其中，

所述电量预定值、第一限值和第二限值从大到小顺次排布；

所述第一功率限值、第二功率限值和第三功率限值从小到大顺次排布；

所述第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的转速从小到大顺次排布，所述最低功率点和第一工作点对应的增程器的转速相等；并且，所述最低功率点、第一工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的输出扭矩从小到大顺次排布，所述第二工作点与第一工作点对应的增程器的输出扭矩相等；

所述功率跟随模式运行方法包括：

所述动力电池组不工作，由所述增程器单独向所述驱动电机供电。

2.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的运行方法，其特征在于：判断所述动力电池组是否允许充电的方法包括：

获取所述动力电池组的环境温度；

判断所述环境温度是否小于等于预设的温度阈值，如果是，则所述动力电池组不允许充电；如果否，则所述动力电池组允许充电。

3.根据权利要求2所述的增程式电动汽车的运行方法，其特征在于：所述预设的温度阈值为0℃。

4.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的运行方法，其特征在于：所述纯电模式运行方法包括：所述增程器不工作，由所述动力电池组单独向所述驱动电机供电。

5.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的运行方法，其特征在于：所述功率跟随模式运行方法还包括：对所述动力电池组进行加热。

6.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的运行方法，其特征在于：所述电量预定值为30％，所述第一限值为25％，所述第二限值为20％；

所述第一功率限值为6.5kw，所述第二功率限值为8kw，所述第三功率限值为14kw。

7.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的运行方法，其特征在于：所述最低功率点、第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的转速依次为1600rpm、1600rpm、2000rpm、2700rpm、3000rpm和3300rpm；

所述最低功率点、第一工作点、第二工作点、第三工作点、第四工作点和最高功率点对应的增程器的输出扭矩依次为37Nm、45Nm、45Nm、58Nm、60Nm和62Nm。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的增程式电动汽车的运行方法，其特征在于：所述动力电池组包括多个能量型动力电池和多个功率型动力电池。