CN107599859A - 电动汽车的供电系统、控制方法和电动汽车 - Google Patents

电动汽车的供电系统、控制方法和电动汽车 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种电动汽车的供电系统、控制方法和电动汽车。电动汽车的供电系统包括：电池系统，由一个电池包或多个并联的电池包组成，所述电池系统用于为所述电动汽车提供动力；增程器机组，用于产生直流电流，为所述电池系统充电和/或为所述电动汽车提供动力；控制器，用于控制增程器机组的发电状态，控制各所述电池包与所述电动汽车的高压直流总线的连接状态，和/或控制增程器机组与所述电动汽车的高压直流总线的连接状态；多个开关，控制各所述电池包与所述高压直流总线之间的接通或断开，和/或增程器机组与高压直流总线之间的接通或断开。本公开采用并联电池系统和增程器机组联合供电，具有模块化、集成/维护简单、高可靠性的特征。

Description

电动汽车的供电系统、控制方法和电动汽车
技术领域
本公开涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车的供电系统、控制方法和电动汽车。
背景技术
目前，世界上纯电动汽车使用的动力系统都是采用单一电池包或多个电池包串联应用。要求各电池芯及电池包之间保持充电状态的均衡和电池特性的均衡。并且对电池芯的一致性有严格的要求。
单一电池包或多个电池包串联应用具有以下缺点：新旧电池，不同容量的电池，或不同特性的电池包无法一起使用；一个电池芯或电池包失效会导致整个电池系统的失效。这些问题大大提高了电池系统的生产和筛选成本，旧电池的二次使用更是难度很大。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种电动汽车的供电系统、控制方法和电动汽车。
根据本公开的一方面，提供了一种电动汽车的供电系统，包括：
电池系统，由一个电池包或多个并联的电池包组成，由BMS控制该电池包与高压直流总线的接通与断开，所述电池系统用于为电动汽车提供动力；
增程器机组，用于产生直流电流，为所述电池系统充电和/或为所述电动汽车提供动力；
控制器，用于控制增程器机组的发电状态，控制各所述电池包与所述电动汽车的高压直流总线的连接状态，和/或控制增程器机组与所述电动汽车的高压直流总线的连接状态；
多个开关，设置于各所述电池包与所述电动汽车的高压直流总线之间，和/或增程器机组与所述电动汽车的高压直流总线之间。
根据本公开的另一方面，提供了一种电动汽车，包括：采用本公开任一实施例所述的电动汽车的供电系统和控制方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种电动汽车的控制方法，包括：采用本公开任一实施例所述的电动汽车的供电系统为所述电动汽车提供动力。
本公开，采用并联电池系统和增程器机组联合给电动汽车供电，电池系统中的多个电池包并联，具有模块化、集成/维护简单、高可靠性的特征。并且，通过对增程器机组的控制，来对多个电池包并联时的电压进行均衡，使得电池系统在电动汽车上布置灵活，简化了整车集成设计。并且，单一电池包故障不影响电动汽车运行。对故障电池包更换简单，允许新旧电池包并联使用，允许不同材料不同容量的电池包并联使用。综上，本公开具高度产业利用价值。
因此，本公开可以作为电动汽车开发技术路线中一个新型解决方案，在有效的解决纯电动汽车里程焦虑问题同时，解决电池包模块化、互换使用和并联使用等问题。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的电动汽车的供电系统的结构示意图。
图2示出根据本公开一实施例的电动汽车的供电系统的控制方法的流程示意图。
图3示出根据本公开一实施例的电动汽车的供电系统的控制方法中主控软件的流程示意图。
图4示出根据本公开一实施例的电动汽车的供电系统的控制方法的增程工作模式流程的示意图。
图5示出根据本公开一实施例的电动汽车的供电系统的控制方法的均衡工作模式流程的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
实施例1
图1示出根据本公开一实施例的电动汽车的供电系统的结构示意图。如图1所示，该电动汽车的供电系统包括：
电池系统，由一个电池包或多个并联的电池包组成，由BMS(Battery ManagementSystem，电池管理系统)控制该电池包与高压直流总线的接通与断开，所述电池系统用于为电动汽车提供动力。
增程器机组，用于产生直流电流，为所述电池系统充电和/或为所述电动汽车提供动力。具体地，增程器机组能够直流发电产生直流电流，为电池系统的单一或全部电池包充电。增程器机组也可在为电池包充电的同时为电动汽车提供动力。
控制器，用于控制增程器机组的发电状态，控制各所述电池包与所述电动汽车的高压直流总线的连接状态，和/或控制增程器机组与所述电动汽车的高压直流总线的连接状态。此外，控制器能够调节增程器机组的发电电流，控制增程器机组工作噪声，并控制增程器机组给某一个电池包充电或给多个电池包同时充电。
多个开关，设置于各所述电池包与所述电动汽车的高压直流总线之间，和/或增程器机组与所述电动汽车的高压直流总线之间。
例如，电池包B1可以通过开关S1+与高压直流总线连接或断开，也可以通过开关S1-与增程器机组连接或断开。增程器机组3发电可以给电池包B1充电，也可以给全部电池包充电，也可以在给电池包充电的同时给电动汽车提供部分动力。控制器4会通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)例如CAN2总线监督各电池包的电压或控制电池包与直流高压总线之间的接通与断开。在确定电池包B1需要充电时控制增程器机组3为该电池包进行充电。
此外，控制器4还可以根据充电需要和为电动汽车提供动力的需要综合变化来管理增程器机组的工作噪声。具体地，控制器控制增程器机组进行发电，根据实际需要输出不同的发电电流，通过CAN1通讯控制增程器机组的工作状态，管理工作噪声。例如：控制器通过开关S1+至开关SN+将指定的一个电池包或多个电池包连接到高压直流总线上给电动汽车提供动力，或控制开关S1-至开关SN-将电池包与增程器机组接通，为指定的一个或多个电池包进行充电。
在本实施例中，每个电池包内部包括主开关和预充电开关，主开关可以连接或断开电池包与高压直流总线的连接，预充电开关用于在主开关接通前通过预充电阻给系统电容充电，主开关和预充电开关均由BMS进行控制。所述电池包中的BMS通过CAN2通讯接受来自控制器的指令，控制电池包的通/断。
在本实施例中，所述增程器机组是一种车载直流发电装置。所述增程器机组包括燃油发电机、天然气发电机、醇醚发电机、压缩空气发电机和氢燃料电池发电机中的至少一种。所述增程器机组用于提供发电电流，以给电池包充电，或给电动汽车供电，或同时给电池包充电及给电动汽车供电。
在一种可能的实现方式中，所述多个开关包括第一开关组和第二开关组；第一开关组包括至少一个第一开关，第二开关组包括至少一个第二开关；
所述第一开关设置于所述电池包与所述高压直流总线之间，所述第二开关设置于所述电池包与增程器机组之间。
在一种可能的实现方式中，所述控制器用于控制增程器机组的发电状态；根据各电池包的电压，控制各第一开关和/或各第二开关的状态，以控制各电池包与高压直流总线的连接状态，和/或控制各电池包和增程器机组的连接状态。
具体而言，控制器可以通过控制指定的第一开关，将指定的一个电池包或多个电池包与高压直流总线接通或断开。控制器还可以通过控制指定的第二开关，将指定的一个或多个电池包与增程器机组接通或断开。
例如，多个开关也可以称为电池隔离开关。如图1所示，第一开关组包括的各第一开关可以为开关S1+至开关SN+。第二开关组包括的各第二开关可以包括开关S1-至开关SN-。在控制器的控制下，开关S1+至开关SN+用于切断或接通电池包与高压直流总线的连接，或切断或接通电池包通过高压直流总线与其他电池包的连接。开关S1-至开关SN-用于切断或接通电池包与增程器机组的连接。
在本实施例中，所述控制器在系统启动工作时保证不少于一个电池包与高压直流总线连接，为电动汽车提供动力。所述控制器在控制增程器机组正常发电给电动汽车提供动力时，采用恒功率发电状态以保证最佳发电效率。
在本实施例中，控制器可以对各电池包的电压进行检测，判断各电池包的电压是否一致。根据各电池包的电压控制各电池包、增程器机组、高压直流总线的连接状态。例如可以包括以下情况：
情况一、各电池包的电压一致。
如果多个电池包电压一致，可以将多个电池包同时连接在高压直流总线上，为电动汽车提供动力。这时增程器机组可以不工作(纯电工作模式)，也可以处于恒功率发电状态(增程工作模式)。增程器机组所发电流可以直接为电动汽车提供动力，或为多个电池包同时充电，或为电动汽车提供动力的同时为多个电池包同时充电。增程工作模式下多个开关同时接通。
在一种可能的实现方式中，所述控制器还用于通过CAN2命令由BMS控制所有电池包与高压直流总线接通，控制所有电池包与高压直流总线之间的第一开关接通，控制所有电池包与增程器机组之间的第二开关断开，控制增程器机组处于停机状态，以使得所述电动汽车进入纯电工作模式。
在一种可能的实现方式中，所述控制器还用于通过CAN2命令由BMS控制所有电池包与高压直流总线接通，控制所有电池包与高压直流总线之间的第一开关接通，控制所有电池包与增程器机组之间的第二开关接通，控制增程器机组处于恒功率发电状态，以使得所述电动汽车进入增程工作模式。
进一步地，所述控制器还用于在所述增程工作模式，根据所述电动汽车的耗电状态和/或车速，控制所述增程器机组进入额定功率发电状态或半功率发电状态。
进一步地，所述控制器还用于在所述增程工作模式，如果所述电池系统处于亏电状态，且增程器机组在额定功率发电状态的发电量低于所述电动汽车的耗电量，则控制所述电动汽车进入跛行工作状态，将所述电动汽车的车速限制为跛行车速，以使得所述电动汽车的耗电量低于所述增程器机组在额定功率发电状态的发电量。
情况二、各电池包的电压不一致。
控制器在电动汽车上电后立即通过CAN2通讯检测各电池包的电压和充电状态。如果多个电池包的电压不一致，首先将电压最高的电池包连接到高压直流总线为电动汽车提供动力。如果检测到一个电池包的电压低于其他电池包，则立即启动增程器为该电池包充电，直至该电池包的电压与其他电池包一致后将其接入高压直流总线，为电动汽车提供动力。所述控制器在控制增程器机组发电给电池包充电时，在达到目标电压之后逐步减小发电电流。
在一种可能的实现方式中，所述控制器还用于如果检测到各电池包的电压不一致，则先通过CAN2命令由BMS将电压最高的第一电池包与高压直流总线接通，将的第一电池包连接的第一开关接通、第二开关断开，以使得所述电动汽车进入均衡工作模式。
本实施例中，电压最高的第一电池包可以为一个，也可以为多个。在将与电压最高的第一电池包接入高压直流总线后，采用以下任意方式进行均衡。
方式一，所述控制器控制所述均衡工作模式，如果第二电池包的电压低于所述高压直流总线的电压，以高压直流总线的电压作为第一目标电压，通过CAN2命令由BMS将第二电池包与高压直流总线接通，控制与第二电池包连接的第一开关断开、第二开关接通，由增程器机组为所述第二电池包充电；如果所述第二电池包的电压增加达到所述第一目标电压，则控制与第二电池包连接的第一开关接通，以将第二电池包与高压直流总线接通。
方式二，所述控制器还用于控制所述均衡工作模式，如果第二电池包的电压高于所述高压直流总线的电压，以第二电池包的电压作为第二目标电压，控制增程器机组与第一电池包之间的第二开关接通，控制所述增程器机组进入功率跟随发电状态，通过降低第一电池包的负载提高高压直流总线电压；如果所述高压直流总线电压降低到所述第二目标电压，则控制与第二电池包连接的第一开关接通，以将第二电池包与高压直流总线接通。
其中，所述第二电池包为各电池包中除了所述第一电池包之外的其他电池包。如图1所示，电池系统包括的多个电池包的标号为B1至BN。如果第一电池包为电池包B1，第二电池包可能为电池包B2至电池包BN中的某一个。
例如，如果多个电池包含三个以上电池包，其中有两个电池包B1、B3电压低于高压直流总线电压，这时增程器机组首先给电池包B1充电，第二个低压电池包处于断开隔离状态。电池包B1完成充电接入高压直流总线后，增程器机组开始给电池包B2充电，直至完成充电将电池包B2接入高压直流总线。
在一种可能的实现方式中，所述控制器还用于在所述均衡工作模式，如果第二电池包的电压低于所述高压直流总线的电压，控制所述增程器机组进入恒压发电状态，给第二电池包充电。
在一种可能的实现方式中，所述控制器还用于在所述均衡工作模式，如果第二电池包的电压高于所述高压直流总线的电压，控制所述增程器机组进入功率跟随发电状态，通过减轻第一电池包的负载提高其电压。
本公开电动汽车的供电系统，采用并联电池系统和增程器机组联合供电，电池系统中的多个电池包并联，具有模块化、集成/维护简单、高可靠性的特征。并且，通过对增程器机组的控制，来对多个电池包并联时的电压进行均衡，使得电池系统在电动汽车上布置灵活，简化了整车集成设计。并且，单一电池包故障不影响电动汽车运行。对故障电池包更换简单，允许新旧电池包并联使用，允许不同材料不同容量的电池包并联使用。综上，本公开具高度产业利用价值。
因此，本公开可以作为电动汽车开发技术路线中一个新型解决方案，在有效的解决纯电动汽车里程焦虑问题同时，解决电池包模块化、互换使用和并联使用等问题。
实施例2
本实施例在上述实施例的电动汽车的供电系统结构的基础上，参见图1采用示例介绍电池包为电动汽车提供动力的原理。
例如，在电动汽车启动时，如果所有电池包B1至电池包BN的电压都是均衡的(即多个电池包的电压一致)，则通过CAN2通讯由BMS控制各电池包与高压直流总线接通，控制器4接通开关S1+至开关SN+，全部电池包S1至电池包SN同时为电动汽车供电。开关S1-至开关SN-保持断开，电动汽车处于纯电工作模式。
再如，在电动汽车启动时，如果电池包BN电压最高，控制器4通过CAN2通讯由BMS控制电池包SN+与高压直流总线接通，同时控制器4直接接通开关SN+，使电池包BN首先给电动汽车提供动力。与此同时，控制器4通过CAN2总线监视其他电池包例如电池包B1的电压。随着电池包BN的放电而导致电压下降到电池包B1的水平，控制器4立即接通开关S1+将电池包B1与直流高压总线接通，加入为电动汽车供电中。
再如，如果控制器4判断某一电池包B1的电压远低于电压最高的电池包BN。需要电池包BN以较长时间放电才能达到电压的一致，则控制器4立即接通开关S1-，保持开关S1+断开，控制增程器机组3发电并给电池包B1充电使电压逐渐升高。当电池包B1的电压接近电池包BN的电压(目标电压)时，接通开关S1+使电池包B1开始加入给电动汽车供电中。这时电动汽车工作在均衡工作模式(也可以称为均衡充电工作模式)。均衡工作完成后，如果增程器机组3停止发电，整车进入纯电工作模式。
实施例3
本实施例与上述实施例的不同之处在于，所述控制器4在整车行驶过程中控制增程器机组3进入恒功率发电状态，直接加入给电动汽车供电中。在电池系统为主要供电的基础上，增程器机组3也为整车行驶提供部分动力，有效减轻电池系统的负载，延长整车续驶里程。
例如，在电动汽车启动时，如果所有电池包B1至电池包BN的电压都是均衡的(即多个电池包的电压一致)，则控制器4接通开关S1+至开关SN+，全部电池包S1至电池包SN同时为电动汽车供电。并且控制增程器机组3处于恒功率发电状态，开关S1-至开关SN-接通，电动汽车处于增程工作模式。
再如，当电池系统的充电状态低于给定值如30％时，控制器4立即控制启动增程器机组3进入恒功率发电状态。所述控制器4同时监视整车的车速及耗电情况。在车速较高如大于80公里/小时同时耗电大于增程器机组3额定功率时，控制器4控制增程器机组3工作在额定恒功率状态。在车速低于给定车速如60公里/小时或整车耗电低于半功率时，控制器4控制增程器机组3工作在较低的半功率状态，这时增程器机组3的工作噪声急剧降低，增加整车的舒适度。。
本实施例中，增程器机组3和电池系统同时给电动汽车供电，整车工作在增程工作模式(也可以称为增程电动驱动模式)。
在一种可能的实现方式中，所述增程器机组3在停车如红灯时或车速小于给定车速如20公里/小时时进入停机状态，消除增程器机组的工作噪声。
在一种可能的实现方式中，增程器机组3在恒功率发电状态下的发电功率大于整车耗电功率情况下，剩余电量给电池系统充电。
在一种可能的实现方式中，电池系统因放电进入亏电状态，比如电池系统的SOC(剩余电量)小于10％，而增程器机组3的额定功率发电低于整车耗电，这时整车进入跛行工作状态，车速会限制在跛行车速使耗电需求低于增程器机组3的额定功率。
实施例4
本实施例与上述实施例的不同之处在于，本实施例中整个电池系统由多个电池包B1至电池包BN并联构成，每个电池包可以单独安装和拆卸。所述电池包B1至电池包BN允许在维修时换掉其中一个或多个电池包，除了相同电压规格需要相同外，新换上的电池包与原电池包不要求具有相同的健康状态，也不要求新换上的电池包与原电池包具有同样的容量或同样的材料。
具体而言，多个电池包的电压规格相同，通常是指多个电池包中每个电池包的标称电压相同，且与高压直流总线的标称电压一致。多个电池包中每个电池包的容量、电池材料、健康状态等可以相同，也可以不同。
在一种可能的实现方式中，所述电池包BN被一个容量较小的同电压等级新电池包换掉，这个新电池包空载电压较高因此在电动汽车启动时首先接入高压直流总线为电动汽车供电。由于电池容量较小在大电流放电时电池电压会急剧下降到低于其他电池包，使得其他电池包无法接入高压直流总线。这时控制器4控制增程器机组3启动，开关SN-接通，开始发电给电池包BN同时快速充电，减小电池包的放电电流使电压升高。当新电池包电压接近其他电池包时，控制器4控制其他电池包迅速接通到高压直流总线上。
在一种可能的实现方式中，所述电池包BN被一个同电压等级的旧电池包换掉。这个旧电池包空载电压较高因此在电动汽车启动时，首先接入高压直流总线为电动汽车供电。由于旧电池包内阻较高在大电流放电时电池电压会急剧下降到低于其他电池包，使得其他电池包无法接入高压直流总线。所述控制器4会采用同样的控制策略，将其他电池包连接到高压直流总线上。
本公开具有允许电池包并联在电动汽车上使用的特征，有效克服了在同一电压等级下，不同充电状态、不同容量、不同健康状态的电池包不能在同一辆电动汽车上使用的问题，尤其是不能并联连接使用的问题。使得电动汽车的电池包的更换和维修更容易，便于为增加续驶里程而临时增加电池包。
实施例5
本实施例与上述实施例的不同之处在于，组成电池系统的多个电池包B1至电池包BN中，如果有一个电池包出现严重故障导致无法工作，控制器4会通过CAN2总线报告的错误代码自动识别并切断该电池包与高压直流总线的连接，停止该电池包的供电工作。这时电池系统剩余的电池包继续为电动汽车提供动力，不会导致紧急停车事故。
在一种可能的实现方式中，控制器在检测到某一个电池包出现严重故障时，断开该电池包与高压直流总线的连接，直至故障恢复。例如，多个电池包同时连接在高压直流总线上为电动汽车提供动力。运行过程中控制器检测到电池包BN出现严重故障，断开开关SN+和开关SN-，将电池包BN隔离，其他电池包可继续为电动汽车提供动力。
在一种可能的实现方式中，故障电池包被切断连接后，控制器4立即启动增程器机组3发电，以补偿因减少一个电池包导致其他电池包过载的可能性。
本公开提供的一种电动汽车的供电系统，其具有电池系统模块化和集成/维护及其简单的特征。因此，使得增程式电动汽车可以在商业化开发和使用中更加方便和经济，在有效的解决纯电动汽车里程焦虑问题同时更解决了电池系统生产、更换及梯次利用的成本瓶颈，具高度产业利用价值。
实施例6
本公开还提供一种电动汽车，包括：本公开任一实施例所述的电动汽车的供电系统。
实施例7
图2示出根据本公开一实施例的电动汽车的供电系统的控制方法的流程示意图。如图2所示，该电动汽车的供电系统的控制方法采用本公开任一实施例所述的电动汽车的供电系统为电动汽车的提供动力。所述方法包括：
步骤101、控制器控制增程器机组的发电状态；根据各电池包的电压，控制各第一开关和/或各第二开关的状态，以控制各电池包与高压直流总线的连接状态，和/或控制各电池包和增程器机组的连接状态。
在一种可能的实现方式中，步骤101包括：
步骤201、如果检测到各电池包的电压一致，则通过CAN2命令由BMS控制所有电池包与高压直流总线接通，控制所有电池包与高压直流总线之间的第一开关接通，控制所有电池包与增程器机组之间的第二开关断开，控制增程器机组处于停机状态，以使得所述电动汽车进入纯电工作模式。
步骤202、如果检测到各电池包的电压一致，则通过CAN2命令由BMS控制所有电池包与高压直流总线接通，控制所有电池包与高压直流总线之间的第一开关接通，控制所有电池包与增程器机组之间的第二开关接通，控制增程器机组处于恒功率发电状态，以使得所述电动汽车进入增程工作模式。
在一种可能的实现方式中，在步骤202之后，该方法还包括：
步骤203、在所述增程工作模式，根据所述电动汽车的耗电状态和/或车速，控制所述增程器机组进入额定功率发电状态或半功率发电状态。
在一种可能的实现方式中，在步骤202之后，该方法还包括：
步骤204、在所述增程工作模式，如果所述电池系统处于亏电状态，且增程器机组在额定功率发电状态的发电量低于所述电动汽车的耗电量，则控制所述电动汽车进入跛行工作状态，将所述电动汽车的车速限制为跛行车速，以使得所述电动汽车的耗电量低于所述增程器机组在额定功率发电状态的发电量。
在一种可能的实现方式中，步骤101还包括：
步骤205、如果检测到各电池包的电压不一致，则先通过CAN2命令由BMS将电压最高的第一电池包与高压直流总线接通，将的第一电池包连接的第一开关接通、第二开关断开，以使得所述电动汽车进入均衡工作模式。
在一种可能的实现方式中，在步骤205之后，该方法还包括：
步骤206、控制所述均衡工作模式，如果第二电池包的电压低于所述高压直流总线的电压，以高压直流总线的电压作为第一目标电压，通过CAN2命令由BMS将第二电池包与高压直流总线接通，控制与第二电池包连接的第一开关断开、第二开关接通，由增程器机组为所述第二电池包充电；如果所述第二电池包的电压增加达到所述第一目标电压，则控制与第二电池包连接的第一开关接通，以将第二电池包与高压直流总线接通。
步骤207、控制所述均衡工作模式，如果第二电池包的电压高于所述高压直流总线的电压，以第二电池包的电压作为第二目标电压，控制增程器机组与第一电池包之间的第二开关接通，控制所述增程器机组进入功率跟随发电状态，通过降低第一电池包的负载提高高压直流总线电压；如果所述高压直流总线电压降低到所述第二目标电压，则控制与第二电池包连接的第一开关接通，以将第二电池包与高压直流总线接通。
其中，所述第二电池包为各电池包中除了所述第一电池包之外的其他电池包。
参考图3，本公开通过主控软件来控制与管理电动汽车的供电系统的一种工作流程示例如下：
首先，控制器4上电后立即检查电池系统是否需要启动或工作(301)。如果不需要启动或工作，控制器4确认电池包的主开关保持断开后(302)，重新确认高压直流总线开关断开(303)，然后进入待机状态。
第二，在收到启动命令后，控制器4立即检查各电池包电压(304)。判断各电池包电压是否一致(305)。如果一致，判断各电池包是否无故障(306)。禁止有故障电池包接通。在确认各电池包无故障后，首先接通高压直流总线开关S1+至N+(307)。然后通过CAN2总线通知电池包接通主开关(308)。这时，所有电池包同时连接到高压直流总线上，为电动汽车提供动力。在开车过程中如果控制器4检测到电池充电状态SOC低于亏电状态(如：SOC<30％)(309)，则启动增程器机组进入增程工作模式(简称增程模式)(310)。
第三，如果电池包电压不一致，则首先找出最高电压的电池包BN，接通该电池包的高压直流总线开关(311)。然后通过CAN2总线通知电池包BN接通主开关(312)，使该电池包开始给电动汽车供电。与此同时，控制器4继续检查剩余电池包的电压均衡状态(313)，如果剩下的电池包电压全部一致，则进入单次均衡(或称一次均衡)控制(314)，否则进入多次均衡控制(315)。
第四，在完成均衡控制之后，控制器4进一步检查是否有电池包故障(316)。如果发现故障电池包BN则切断该电池包与高压直流总线的连接，即断开开关SN+(316)，使其他电池包继续为电动汽车提供动力，保持继续行驶。
参考图4，本公开通过子控软件实现增程工作模式的流程示例如下：
首先，在进入增程工作模式后先检查增程器机组3是否存在严重故障(401)。如果确认存在严重故障则在确定连接高压直流总线各开关(开关S1-至SN-)断开(402)之后，发送错误代码(403)后，直接返回主控软件，否则启动增程器机组3(404)。
第二，在确定增程器机组3启动成功(405)后，子控软件立即检查电动汽车的实际耗电状态(406)，以决定增程器机组3的发电状态。在整车耗电率低于20％时，控制发电电流降为零电流，停止发电(407)。在整车耗电率低于50％时，控制发电电流降为半电流，半功率恒定发电(408)。在整车耗电率大于50％时，额定功率发电(409)。
第三，检查电动汽车的整车车速(410)，以决定增程器机组3的发电状态。在整车车速低于25公里/小时，控制增程器机组3停止发电(411)。在整车车速高于35公里/小时，且低于45公里/小时，控制增程器机组3半功率恒定发电(412)。在整车车速高于60公里/小时，控制增程器机组3在额定功率恒定发电(413)。对增程器机组3进行发电控制(414)。
上述的耗电率、车速可以单独决定增程器机组3的工作状态，也可以综合决定增程器机组3的工作状态。在综合决定增程器机组3的工作状态，通常以所确定的两个发电功率中较低的一个为准。例如，根据车速确定增程器机组3在额定功率恒定发电，根据耗电率确定增程器机组3在半功率恒定发电，则综合后确定增程器机组3在半功率恒定发电。
第四，控制器4如果检测到手动强制停机(415)，则控制增程器机组进入停机状态(416)，否则继续进入对电池包的温度进行监控检查(417)。如电池包的温度处于预设低温(如0℃)状态下，则发电功率跟随整车实际动力需求进行发电，即功率跟随混串发电(418)。如电池包的温度上升回到正常工作温度，则发电功率为恒转速恒功率发电(419)例如额定恒功率发电。
第五，若增程动力系统停机条件满足(420)，则进一步检查增程器机组的温度(421)。如果温度过高，则保持增程器机组在零功率发电情况下继续运行一段时间(如60秒)后(422)再进行停机操作(416)。否则，系统重新检查整车的耗电率，返回发电功率控制状态。
参考图5，本公开子控软件在均衡充电控制模式(也即均衡工作模式)的工作流程是：
首先，在进入均衡充电控制模式时，启动增程器机组3(501)，准备开始发电。其中，可以先判断是否进行一次均衡(502)。如果是，读取该电池包的标识、即ID(503)。如果不是一次均衡，而是多次均衡，可以读取电压最小电池包的ID(504)。在确定所需均衡的电池包BN后，对电池包的实际电压进行检查，判断均衡发电的功率和发电模式。
第二，读取电池包BN的电压(505)。如果判断电池包BN的电压远低于高压直流总线电压(电池包BN的电压/高压直流总线电压<0.9)(506)，则接通开关SN-(507)后控制增程器机组进入恒压发电模式(508)。当判断电池包BN的电压在高压直流总线电压的允许范围内(如0.9<电池包BN的电压/高压直流总线电压<1.1)(509)，接通直流高压总线开关SN+(510)，将电池包BN接入高压直流总线，为电动汽车提供动力。判断全部电池包是否都接入高压直流总线上(511)，如果是，则返回。否则，继续对其他电池包进行均衡。
第三，如果电池包BN的电压超过高压直流总线的电压(如电池包BN的电压/高压直流总线电压>1.1)，则不再为电池包BN进行均衡充电，而是控制增程器机组3进入功率跟随发电状态(512)，使已经接入高压直流总线的电池包负载降低，电池包电压得到恢复和提高。
本公开可根据应用需要在承担并联电池包均衡充电的前提下，可以连续进行直流输出发电，包括恒功率发电、恒压发电或者功率跟随发电等，也适合作为纯电驱动电动汽车等的辅助电源。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (11)

1.一种电动汽车的供电系统，其特征在于，包括：
电池系统，由一个电池包或多个并联的电池包组成，由BMS控制该电池包与高压直流总线的接通与断开，所述电池系统用于为电动汽车提供动力；
增程器机组，用于产生直流电流，为所述电池系统充电和/或为所述电动汽车提供动力；
控制器，用于控制增程器机组的发电状态，控制各所述电池包与所述电动汽车的高压直流总线的连接状态，和/或控制增程器机组与所述电动汽车的高压直流总线的连接状态；
多个开关，设置于各所述电池包与所述电动汽车的高压直流总线之间，和/或增程器机组与所述电动汽车的高压直流总线之间。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述增程器机组包括燃油发电机、天然气发电机、醇醚发电机、压缩空气发电机和氢燃料电池发电机中的至少一种，所述增程器机组用于提供发电电流，以给电池包充电，或给电动汽车供电，或同时给电池包充电及给电动汽车供电。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述多个开关包括第一开关组和第二开关组；第一开关组包括至少一个第一开关，设置于所述电池包与所述高压直流总线之间；第二开关组包括至少一个第二开关，设置于所述电池包与增程器机组之间。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述控制器用于控制增程器机组的发电状态；根据各电池包的电压，控制各第一开关和/或各第二开关的状态，以控制各电池包与高压直流总线的连接状态，和/或控制各电池包和增程器机组的连接状态。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述控制器还用于如果检测到各电池包的电压一致，则通过CAN2命令由BMS控制所有电池包与高压直流总线接通，控制所有电池包与高压直流总线之间的第一开关接通，控制所有电池包与增程器机组之间的第二开关断开，控制增程器机组处于停机状态，以使得所述电动汽车进入纯电工作模式；或者，通过CAN2命令由BMS控制所有电池包与高压直流总线接通，控制所有电池包与高压直流总线之间的第一开关接通，控制所有电池包与增程器机组之间的第二开关接通，控制增程器机组处于恒功率发电状态，以使得所述电动汽车进入增程工作模式。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述控制器还用于在所述增程工作模式，根据所述电动汽车的耗电状态和/或车速，控制所述增程器机组进入额定功率发电状态或半功率发电状态；或者，如果所述电池系统处于亏电状态，且增程器机组在额定功率发电状态的发电量低于所述电动汽车的耗电量，则控制所述电动汽车进入跛行工作状态，将所述电动汽车的车速限制为跛行车速，以使得所述电动汽车的耗电量低于所述增程器机组在额定功率发电状态的发电量。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述控制器还用于如果检测到各电池包的电压不一致，则先通过CAN2命令由BMS将电压最高的第一电池包与高压直流总线接通，将的第一电池包连接的第一开关接通、第二开关断开，以使得所述电动汽车进入均衡工作模式。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述控制器还用于控制所述均衡工作模式，如果第二电池包的电压低于所述高压直流总线的电压，以高压直流总线的电压作为第一目标电压，通过CAN2命令由BMS将第二电池包与高压直流总线接通，控制与第二电池包连接的第一开关断开、第二开关接通，由增程器机组为所述第二电池包充电；如果所述第二电池包的电压增加达到所述第一目标电压，则控制与第二电池包连接的第一开关接通，以将第二电池包与高压直流总线接通；
其中，所述第二电池包为各电池包中除了所述第一电池包之外的其他电池包。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述控制器还用于控制所述均衡工作模式，如果第二电池包的电压高于所述高压直流总线的电压，以第二电池包的电压作为第二目标电压，控制增程器机组与第一电池包之间的第二开关接通，控制所述增程器机组进入功率跟随发电状态，通过降低第一电池包的负载提高高压直流总线电压；如果所述高压直流总线电压降低到所述第二目标电压，则控制与第二电池包连接的第一开关接通，以将第二电池包与高压直流总线接通；
其中，所述第二电池包为各电池包中除了所述第一电池包之外的其他电池包。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括：采用如权利要求1至9中任一项所述的电动汽车的供电系统和/或控制方法。
11.一种电动汽车的控制方法，其特征在于，包括：采用如权利要求1至9中任一项所述的电动汽车的供电系统为所述电动汽车提供动力。
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