CN107336622A - 一种增程式电动汽车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种增程式电动汽车及其控制方法。所述增程式电动汽车中的汽车驱动电机用于驱动增程式电动汽车的车轮转动；储能系统包括高密度储能元件和高功率储能元件，与汽车驱动电机连接，用于向汽车驱动电机供电；増程器分别与储能系统和汽车驱动电机连接，用于向储能系统或汽车驱动电机供电；増程器在开启状态下保持恒定的设定输出功率W1，且増程器在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点。通过本发明的技术方案，有效提高了増程器的燃油效率，降低了増程器的油耗和排放。

Description

一种增程式电动汽车及其控制方法

技术领域

本发明实施例涉及电动汽车领域，尤其涉及一种增程式电动汽车及其控制方法。

背景技术

为了应对能源短缺和环境污染的难题，绿色环保的节能型新能源汽车成为汽车技术的重要发展方向，新能源汽车最为常见的是混合动力汽车和电动汽车。混合动力汽车相对于传统的汽车虽然降低了油耗和对环境的污染，但混合动力汽车仍然基于内燃机工作，仍然无法摆脱对石油的依赖。而纯电动汽车的电池价格昂贵，充电速度慢，加之国内充电桩普及程度较低，使得纯电动汽车的行驶里程受到严重的限制。

为了解决这个问题，汽车增程器应运而生，配置有増程器的增程式电动汽车是一种配有地面充电和车载供电功能的电动汽车。増程器的出现降低了对车载动力电池价格和充电条件等方面的要求，增加汽车行驶里程的同时，提高了燃油效率，降低了排放。车主在短距离行驶时只需要使用插电式电池作为动力，在长距离行驶使则可以打开増程器以提高汽车的续航能力。增程器的使用降低了电池的成本和对充电桩的依赖，而且某种程度上绕开了混合动力汽车的技术壁垒。

增程式电动汽车中的増程器工作在某一特定功率时，其燃油效率较高且排放最低，此时增程式电动汽车中的増程器工作在最佳工作点。增程式电动汽车具有不同的工作状态，例如増程器可以同时向车载蓄电池和驱动电机供电、増程器和车载蓄电池可以同时向驱动电机供电、驱动电机可以作为发电机和増程器向车载蓄电池充电等等，但是由于车载动力电池的最大充电电流的限制，随着增程式电动汽车工作状态的变化，增程式电动汽车中的増程器无法保持恒定的输出功率，即増程器的输出功率在一个区间范围内波动，此时的増程器并非工作在最佳工作点，导致増程器的油耗和排放都不是最佳值。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种增程式电动汽车及其控制方法，实现了増程器在开启状态下能够保持恒定的设定输出功率，且増程器在输出功率为设定输出功率时工作在最佳工作点，相对于现有技术有效提高了増程器在开启状态下的燃油效率，降低了増程器的油耗和排放。

一方面，本发明实施例提供了一种增程式电动汽车，包括：

汽车驱动电机，所述汽车驱动电机用于驱动所述增程式电动汽车的车轮转动；

储能系统，所述储能系统包括高密度储能元件和高功率储能元件，与所述汽车驱动电机连接，用于向所述汽车驱动电机供电；

増程器，所述増程器分别与所述储能系统和所述汽车驱动电机连接，用于向所述储能系统或所述汽车驱动电机供电；

所述増程器在开启状态下保持恒定的设定输出功率W1，且所述増程器在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点。

进一步地，在环境温度小于设定温度值时，所述高功率储能元件还用于向所述高密度储能元件传递热量。

进一步地，所述增程式电动汽车还包括：

加热装置，所述加热装置分别与所述高密度储能元件和所述高功率储能元件连接；在环境温度小于设定温度值时，所述高功率储能元件用于通过所述加热装置向所述高密度储能元件传递热量。

进一步地，所述高密度储能元件与所述高功率储能元件连接；

在所述高功率储能元件中储存的电能高于第一设定电能值时，所述高功率储能元件用于向所述高密度储能元件供电；

在所述高功率储能元件中储存的电能低于第二设定电能值，环境温度小于设定温度值且所述增程式电动汽车由开启状态转换为关闭状态时，所述高密度储能元件用于向所述高功率储能元件供电。

进一步地，所述増程器在所述高密度储能元件的电量小于设定电量值时启动。

进一步地，所述増程器向所述储能系统供电时，所述増程器在开启状态下的所述设定输出功率W1、所述高密度储能元件的充电功率W2、所述汽车驱动电机驱动所述车轮转动的功率W3以及所述高功率储能元件的储能功率W4满足以下条件：W1-W2-W3＝W4。

进一步地，在所述增程式电动汽车处于制动状态时，所述汽车驱动电机转变为发电机，用于向所述储能系统供电；在此状态下，所述汽车驱动电机驱动所述车轮转动的功率W3为零；

所述高功率储能元件的储能功率W4包括所述増程器向所述高功率储能元件输出的功率W41和所述汽车驱动电机向所述高功率储能元件输出的功率W42。

进一步地，所述高功率储能元件包括超级电容。

进一步地，所述高密度储能元件包括车载动力电池。

另一方面，本发明实施例还提供了一种第一方面所述增程式电动汽车的控制方法，包括：

当増程器处于开启状态时，控制所述増程器保持恒定的设定输出功率W1，且所述増程器在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点。

本发明实施例提供了一种增程式电动汽车及其控制方法，通过设置增程式汽车包括汽车驱动电机、储能系统和増程器，设置储能系统包括高密度储能元件和高功率储能元件，用于向汽车驱动电机供电，设置増程器分别与储能系统和汽车驱动电机连接，用于向储能系统和汽车驱动电机供电，尤其是设置増程器在开启状态下保持恒定的设定输出功率W1，且増程器在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点，即増程器在开启状态下的输出功率恒定，通过高功率储能元件的设置，解决了现有技术中由于高密度储能元件充电电流的限制，増程器的输出功率波动导致的増程器无法工作在最佳工作点，进而导致的増程器燃油效率低，油耗和排放过高的问题，使得増程器在开启状态下能够始终工作在最佳工作点，有效提高了増程器的燃油效率，降低了増程器的油耗和排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种增程式电动汽车的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种增程式电动汽车的能量传递关系示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种增程式电动汽车的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种增程式电动汽车的结构示意图，图2为本发明实施例一提供的一种增程式电动汽车的能量传递关系示意图。结合图1和图2，,增程式电动汽车包括汽车驱动电机10、储能系统1和増程器13。其中，储能系统1包括高密度储能元件11和高功率储能元件12，储能系统1与汽车驱动电机10连接，増程器13分别与储能系统1和汽车驱动电机10连接。示例性的，高密度储能元件11可以是车载动力电池，高功率储能元件12可以是超级电容。

具体的，汽车驱动电机10获得电能后能够驱动增程式电动汽车的车轮转动，示例性的，汽车驱动电机10可以通过变速器驱动增程式电动汽车的车轮转动，也可以不通过变速器驱动增程式电动汽车的车轮转动。储能系统1可以向汽车驱动电机10供电，増程器13在开启状态下可以向储能系统1供电，或者向汽车驱动电机10供电，或者同时向储能系统1和汽车驱动电机10供电。可选的，増程器13在高密度储能元件11的电量小于设定电量值时启动，即当高密度储能元件11的电量小于设定电量值时，増程器13启动。

増程器13在开启状态下能够保持恒定的设定输出功率W1，且増程器13在输出功率为设定输出功率W1时工作在最佳工作点，当増程器13工作在最佳工作点时，其燃油效率较高，且排放最低。这样，使高功率储能元件12和高密度储能元件11形成储能系统1，通过高功率储能元件12的设置，克服了现有技术中高密度储能元件11的限制，即増程器13工作在设定输出功率W1时向储能系统1提供的电能中，超出高密度储能元件11承受能力的部分可以存储在高功率储能元件12中，以此实现増程器13在开启状态下保持恒定的设定输出功率，即相对于现有技术，増程器13仅具有开启和关闭两种状态，且増程器13在开启状态下的燃油效率较高，油耗和排放最低，相对于现有技术提高了増程器13的燃油效率，降低了油耗和排放。

可选的，在环境温度小于设定温度值时，高功率储能元件12还可以用于向高密度储能元件11传递热量。具体的，电池的能量效率表示在相等的充电和放电的时间内，电池放出电量和充入电量的百分比，即电池的能量效率越高，电池能够提供的电能越多，电池的利用率越高。高密度储能元件11的放电量受增程式电动汽车所处的环境温度的影响较大，当增程式汽车所处的环境温度小于设定温度值时，高密度储能元件11的放电容量较小，即高密度储能元件11的能量效率较小，而高功率储能元件12几乎不会受环境温度的影响。示例性的，高功率储能元件12例如可以是超级电容，超级电容具有很好的低温特性，这时高功率储能元件12可以向高密度储能元件11传递热量，在环境温度小于设定温度值时，有效提高高密度储能元件11的能量效率。

可选的，增程式电动汽车还可以包括加热装置，加热装置可以分别与高密度储能元件11和高功率储能元件12连接，在环境温度小于设定温度值时，高功率储能元件12可以通过加热装置向高密度储能元件11传递热量。高功率储能元件12也可以通过其他方式向高密度储能元件11传递热量，本发明实施例对此不作限定。

可选的，高密度储能元件11与高功率储能元件12连接，在高功率储能元件12中储存的电能高于第一设定电能值时，高功率储能元件12用于向高密度储能元件11供电；在高功率储能元件12中储存的电能低于第二设定电能值，环境温度小于设定温度值且增程式电动汽车由开启状态转换为关闭状态时，高密度储能元件11用于向高功率储能元件12供电。示例性的，当高功率储能元件12中存储的电能高于第一设定电能值时，高功率储能元件12能够向高密度储能元件11提供电能，以提高能量利用率。示例性的，在关车时，如果环境温度低于设定温度值，例如低于0℃时，且高功率储能元件12中存储的电能低于第二设定电能值时，高密度储能元件11可以向高功率储能元件12供电，以便在下次开车时，高功率储能元件12能够在环境温度低于设定温度值时，向高密度储能元件11传递热量，提高高密度储能元件11的能量效率。

可选的，増程器13向储能系统1供电时，増程器13在开启状态下的设定输出功率W1、高密度储能元件11的充电功率W2、汽车驱动电机10驱动车轮转动的功率W3以及高功率储能元件12的储能功率W4可以满足W1-W2-W3＝W4。通过调节高功率储能元件12的储能效率W4，能够使得増程器13在开启状态下的设定输出功率W1恒定。

示例性的，可以包括以下几种情况：

一种情况，可选的，增程器13同时向高密度储能元件11和高功率储能元件12构成的储能系统1，以及汽车驱动电机10供电。在这种情况下，増程器13在开启状态下的设定输出功率W1、高密度储能元件11的充电功率W2、汽车驱动电机10驱动车轮转动的功率W3以及高功率储能元件12的储能功率W4满足W1-W2-W3＝W4，即高功率储能元件12可以存储増程器13工作在设定输出功率W1时的输出电流中，除去増程器13向汽车驱动电机10输出的电流外，超出高密度储能元件11的充电电流的部分，以维持増程器13在开启状态下的设定输出功率W1恒定不变，同样能够使増程器13工作在最佳工作点，提高了増程器13的燃油效率，且使増程器13的排放最低。

另一种情况，可选的，在增程式电动汽车处于制动状态时，汽车驱动电机10转变为发电机向储能系统1供电；在此状态下，汽车驱动电机10驱动所述车轮转动的功率W3为零；高功率储能元件12的储能功率W4包括増程器13向高功率储能元件12输出的功率W41和汽车驱动电机10向高功率储能元件12输出的功率W42。具体的，增程式电动汽车制动状态时能够进行能量的回收，汽车驱动电机10此时可以作为发电机向储能系统1提供电能，増程器13也向储能系统1供电。在这种情况下，増程器13向高功率储能元件12输出的功率为W41，汽车驱动电机10向高功率储能元件12输出的功率为W42，则高功率储能元件12的储能功率W4包括W41和W42，即W4＝W41+W42。増程器13在开启状态下的设定输出功率W1以及高密度储能元件11的充电功率W2满足W1-W2＝W41，高功率储能元件12可以存储増程器13工作在设定输出功率W1时的输出电流超出高密度储能元件11的充电电流的部分，对应W1-W2，还可以存储汽车驱动电机10向高功率储能元件12输出的电流，对应W42。増程器13在开启状态下的设定输出功率W1、高密度储能元件11的充电功率W2、高功率储能元件12的储能功率W4满足W1-W2+W42＝W4，这样可以通过调节高功率储能元件12的储能功率，维持増程器13在开启状态下的设定输出功率W1恒定不变，即能够维持増程器13在开启状态下能够工作在最佳工作点，相对于现有技术大大提高了増程器13的燃油效率，降低了増程器13的油耗和排放。

另一种情况，可选的，当增程式汽车既不处于驱动模式，也不处于制动模式，即汽车驱动电机10既不驱动车轮转动，汽车驱动电机10驱动车轮转动的功率W3为零，也不向其它部件供电时，增程器13向高密度储能元件11和高功率储能元件12构成的储能系统1供电。在这种情况下，増程器13在开启状态下的设定输出功率W1、高密度储能元件11的充电功率W2以及高功率储能元件12的储能功率W4满足W1-W2＝W4，不同于增程式汽车处于制动状态时高功率储能元件12的储能功率W4，此时高功率储能元件12的储能功率W4仅包括増程器13向高功率储能元件12输出的功率。此时，高功率储能元件12可以存储増程器13工作在设定输出功率W1时的输出电流中，超出高密度储能元件11的充电电流的部分，以维持増程器13在开启状态下的设定输出功率W1恒定不变。

另一种情况，可选的，増程器13和储能系统1可以同时向汽车驱动电机10供电，即増程器13工作在恒定的设定输出功率W1时，不足以向汽车驱动电机10提供足够的电能以满足增程式电动汽车速度等方面的要求，此时，高功率储能元件12和高密度储能元件11构成的储能系统1可以向汽车驱动电机10供电，以使増程器13工作在恒定的设定输出功率W1，使増程器13的燃油效率较高，油耗和排放最低。

另一种情况，可选的，仅増程器13向汽车驱动电机10供电，此时増程器13工作在恒定的设定输出功率W1恰好能够供给汽车驱动电机10驱动增程式电动汽车的速度需求，増程器13工作在最佳工作点，即増程器13的燃油效率较高，油耗和排放最低。

示例性的，可以在增程式电动汽车中设置控制装置，控制装置可以根据增程式电动汽车的运行状态或储能系统1中各元件的存储电量状态，实现对増程器13、储能系统1中的高功率储能元件12和高密度储能元件11、以及汽车驱动电机10之间能量传递关系的控制，所述控制装置可以集成于所述增程式电动汽车，也可以外挂与所述增程式电动汽车；所述控制装置也可以包括多个子控制装置，分别对应増程器13、储能系统1中的高功率储能元件12和高密度储能元件11、以及汽车驱动电机10设置，本发明实施例对此不作限定。

需要说明的是，本发明实施例示附图只是示例性的表示各元件的大小，并不代表光开关中各元件的实际尺寸。

本发明实施例通过设置增程式汽车包括汽车驱动电机10、储能系统1和増程器13，设置储能系统1包括高密度储能元件11和高功率储能元件12，用于向汽车驱动电机10供电，设置増程器13分别与储能系统1和汽车驱动电机10连接，用于向储能系统1和汽车驱动电机10供电，尤其是设置増程器13在开启状态下保持恒定的设定输出功率W1，且増程器13在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点，即増程器13在开启状态下的输出功率恒定，通过高功率储能元件12的设置，解决了现有技术中由于高密度储能元件11充电电流的限制，増程器13的输出功率波动导致的増程器13无法工作在最佳工作点，进而导致的増程器13燃油效率低，油耗和排放过高的问题，使得増程器13在开启状态下能够始终工作在最佳工作点，有效提高了増程器13的燃油效率，降低了増程器13的油耗和排放。

实施例二

在上述实施例的基础上，图3为本发明实施例二提供的一种增程式电动汽车的控制方法的流程示意图，本实施例的技术方案可以应用在需要对增程式电动汽车进行控制的场景，可以由本发明实施例提供的增程式电动汽车来执行。该方法包括：

S110、当増程器处于开启状态时，控制増程器保持恒定的设定输出功率W1，且増程器在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点。

示例性的，増程器处于开启状态时，包括増程器向储能系统和汽车驱动电机供电、増程器和汽车驱动电机向储能系统供电、増程器仅向储能系统供电、増程器和储能系统向汽车驱动电机供电、以及増程器仅向汽车驱动电机供电5种情况，对应所述情况，可以利用高功率储能元件存储向储能系统输出的电流中超出高密度储能元件的充电电流的部分，使得増程器在开启状态下能够保持恒定的设定输出功率W1，即増程器在开启状态下能够工作在最佳工作点，维持较高的燃油效率，且排放最低。

本发明实施例通过在増程器处于开启状态时，控制増程器保持恒定的设定输出功率W1，且増程器在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点，解决了现有技术中由于车载动力电池最大充电电流的限制，増程器的输出功率波动导致的増程器无法工作在最佳工作点，进而导致的増程器燃油效率低，油耗和排放过高的问题，使得増程器在开启状态下能够始终工作在最佳工作点，有效提高了増程器的燃油效率，降低了増程器的油耗和排放。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种增程式电动汽车，其特征在于，包括：

汽车驱动电机，所述汽车驱动电机用于驱动所述增程式电动汽车的车轮转动；

储能系统，所述储能系统包括高密度储能元件和高功率储能元件，与所述汽车驱动电机连接，用于向所述汽车驱动电机供电；

増程器，所述増程器分别与所述储能系统和所述汽车驱动电机连接，用于向所述储能系统或所述汽车驱动电机供电；

所述増程器在开启状态下保持恒定的设定输出功率W1，且所述増程器在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点。

2.根据权利要求1所述的增程式电动汽车，其特征在于，在环境温度小于设定温度值时，所述高功率储能元件还用于向所述高密度储能元件传递热量。

3.根据权利要求2所述的增程式电动汽车，其特征在于，还包括：

加热装置，所述加热装置分别与所述高密度储能元件和所述高功率储能元件连接；在环境温度小于设定温度值时，所述高功率储能元件用于通过所述加热装置向所述高密度储能元件传递热量。

4.根据权利要求1所述的增程式电动汽车，其特征在于，所述高密度储能元件与所述高功率储能元件连接；

在所述高功率储能元件中储存的电能高于第一设定电能值时，所述高功率储能元件用于向所述高密度储能元件供电；

在所述高功率储能元件中储存的电能低于第二设定电能值，环境温度小于设定温度值且所述增程式电动汽车由开启状态转换为关闭状态时，所述高密度储能元件用于向所述高功率储能元件供电。

5.根据权利要求1所述的增程式电动汽车，其特征在于，所述増程器在所述高密度储能元件的电量小于设定电量值时启动。

6.根据权利要求1所述的增程式电动汽车，其特征在于，所述増程器向所述储能系统供电时，所述増程器在开启状态下的所述设定输出功率W1、所述高密度储能元件的充电功率W2、所述汽车驱动电机驱动所述车轮转动的功率W3以及所述高功率储能元件的储能功率W4满足以下条件：W1-W2-W3＝W4。

7.根据权利要求6所述的增程式电动汽车，其特征在于，在所述增程式电动汽车处于制动状态时，所述汽车驱动电机转变为发电机，用于向所述储能系统供电；在此状态下，所述汽车驱动电机驱动所述车轮转动的功率W3为零；

所述高功率储能元件的储能功率W4包括所述増程器向所述高功率储能元件输出的功率W41和所述汽车驱动电机向所述高功率储能元件输出的功率W42。

8.根据权利要求1所述的增程式电动汽车，其特征在于，所述高功率储能元件包括超级电容。

9.根据权利要求1所述的增程式电动汽车，其特征在于，所述高密度储能元件包括车载动力电池。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述增程式电动汽车的控制方法，其特征在于，包括：

当増程器处于开启状态时，控制所述増程器保持恒定的设定输出功率W1，且所述増程器在输出功率为设定输出功率W1时，工作在最佳工作点。