CN107640038B - 插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法，其中，电动汽车设置有增程器，增程器配置成在电池电量低于第一预定值时启动，在电池的电量补充至停止点后关闭，停止点具有初始值；在增程器的启动阶段，能量管理方法包括：在电池电量低于所述第一预设值时，启动增程器；检测电动汽车与目的地的行驶距离；计算行驶距离所需要的剩余电量；根据行驶距离和剩余电量重新确定停止点的值，并在电池的电量补充至停止点重新确定后的值时关闭增程器，以在电动汽车到达目的地后，使得电池的电量基本上等于第一预定值。本发明在保证完成规定行驶路程的基础上，减少增程器的发电，减少燃油的消耗降低了行驶的经济成本。

Description

插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法

技术领域

本发明涉及混合动力电动汽车的技术领域，特别是涉及插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法。

背景技术

串联插电式混合动力电动汽车常用的控制方法主要是根据动力电池的电量控制增程器的启停。整车一般分为电量消耗阶段与电量维持阶段，在电量消耗阶段整车以纯电动模式行驶为主，在电量维持阶段整车以混合动力模式行驶为主。例如，在整车充满电的情况下，整车行驶时先以纯电动模式，随着动力电池电量的降低，当电量下降到一定值时，增程器开启，此时增程器除提供能量给整车驱动外，还可以额外发电给动力电池充电。在混合动力模式行驶时，当动力电池电量增加到一定程度时，增程器关闭，整车又以纯电动模式行驶，动力电池电量又开始下降，当动力电池电量下降到一定值时，增程器又重新开启，如此反复运行。

目前主流的串联插电式混合动力电动汽车整车的电池控制方法是首先以电量消耗为主，电池先处于纯电动行驶的电量消耗阶段。然后当动力电池电量小于一定值，如小于SOC_HEV_RE_ON(State of Charge_Hybrid Electric Vehicle_Range Extender_ON，混合动力汽车电池荷电处于增程器打开的电量)时，增程器启动，此时增程器除提供整车行驶所需的能量外，还在个别工况下给动力电池充电。当动力电池的电量升高到一定值，如SOC_HEV_RE_OFF(State of Charge_Hybrid Electric Vehicle_Range Extender_OFF，混合动力汽车电池荷电处于增程器关闭的电量)时，增程器关闭，整车继续以继续纯电动行驶。而当动力电池电量再次达到SOC_HEV_RE_ON时，增程器再次开启，整车按照此控制方法如此反复循环控制增程器的启停。

但是，串联插电式混合动力电动汽车的特点是具有通过外部接头插电而进行充电的功能。当行驶到目的地时电动汽车可以使用插电充电功能，电能由电网被充入动力电池。当电动汽车大量使用增程器时，其燃料消耗后补充燃料的成本与电量消耗后从电网补充电量的成本相比，前者成本更高。因此，现有技术中，整车控制增程器给动力电池充电至SOC_HEV_RE_OFF时，增程器才会关闭，当行驶距离距目的地较近时，不可避免的会出现这种情况：增程器额外发电给动力电池充的电量远远多于车辆行驶到目的地所需的电量，从而导致燃料消耗更多，行驶成本更高。

发明内容

本发明的一个目的是要提供插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法，以在保证完成规定行驶路程的基础上，减少燃油的消耗、降低行驶的经济成本。

本发明一个进一步的目的是要使得插电式混合动力电动汽车通过合理的能量管理方法控制增程器的启动，从而尽量减少燃油的消耗。

特别地，本发明提供了一种插电式混合动力电动汽车的能量管理方法，所述电动汽车设置有增程器，所述增程器配置成在所述电池的电量低于第一预定值时启动以为所述电池补充电量，在所述电池的电量补充至停止点后关闭，所述停止点具有初始值；所述能量管理方法包括：

在所述电池的电量低于所述第一预设值时，启动所述增程器；

检测所述电动汽车与目的地的行驶距离；

计算所述行驶距离所需要的剩余电量；

根据所述行驶距离和所述剩余电量重新确定所述停止点的值，并在所述电池的电量补充至所述停止点重新确定后的值时关闭所述增程器，以在所述电动汽车到达所述目的地后，使得所述电池的电量基本上等于所述第一预定值。

进一步地，所述能量管理方法还包括：关闭所述增程器之后，当所述电池的电量再次低于所述第一预定值时，再次启动所述增程器，以根据所述行驶距离和所述剩余电量重新确定所述停止点的值。

进一步地，根据所述行驶距离重新确定所述停止点的值的步骤包括：判断所述行驶距离是否小于预定距离，当所述行驶距离小于所述预定距离时，重新确定所述停止点的值。

进一步地，根据所述行驶距离重新确定所述停止点的值的步骤还包括：当所述行驶距离大于或等于所述预定距离时，保持所述停止点的值不变，以在所述增程器将所述电池的电量补充至所述停止点的初始值后关闭所述增程器。

进一步地，所述停止点的初始值与所述第一预定值的差值为间隔电量，所述预定距离为所述电动汽车在纯电动模式下以所述间隔电量所能够行驶的最大距离。

进一步地，计算所述行驶距离所需要的剩余电量的步骤具体包括：根据所述行驶距离、所述行驶距离的路程中的当前道路工况数据计算所述行驶距离所需要的第一剩余电量；根据所述电动汽车在行驶过程中的平均电耗值计算所述行驶距离所需要的第二剩余电量；选取所述第一剩余电量和所述第二剩余电量中的最小值作为所述剩余电量。

进一步地，根据所述剩余电量重新确定所述停止点的值的步骤还包括：根据所述剩余电量、所述电动汽车的所述电池当前的电量、所述电池的电流值、所述电池的容量值以及所述电池的电压值重新确定所述停止点。

进一步地，所述当前道路工况数据通过联网的车载GPS装置获得。

进一步地，所述平均电耗值为所述电动汽车在所述纯电动模式下行驶所消耗的平均电耗值。

进一步地，本发明还提供了一种插电式混合动力电动汽车，使用如上所述的能量管理方法对其电池进行管理。

本发明的插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法由于在增程器启动阶段，利用能量管理方法控制增程器启动后的发电量，增程器给电池充电的电量随着电动汽车离目的地的距离而变化，电动汽车距离目的地越近，增程器给电池补充的电量越少，因此电动汽车到达所述目的地后，所述电池的电量基本上等于所述第一预定值，从而尽量减少增程器中的燃油的消耗，降低行驶的经济成本。

进一步地，本发明的能量管理方法，能够根据电动汽车与目的地的行驶距离、所述行驶距离所需要的剩余电量、所述电动汽车当前的所述电池电量、电池的电流值、电池的容量值以及电池的电压值来确定在此阶段增程器所需要输出的电量，即重新确定停止点。而且本发明的能量管理方法还能够在距离目的地预定距离时，及时的重新确定停止点的值，以使得增程器在补充所述电池电量至重新确定的停止点后关闭。电动汽车到达目的地后能够通过插电功能补充电池电量，而不是在行驶过程中更多的消耗燃油，这样大大降低了行驶的经济成本。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法的流程示意图；

图2是图1所示插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法的进一步的流程示意图；

图3是现有技术中电动汽车的増程器的控制方法，其中示出了，横坐标t为时间；纵坐标y为当前的电池电量；y1为増程器开启时的电池电量，相当于本发明的第一预定值；y2为増程器关闭时的电池电量，相当于本发明的停止点的初始值；yt为电动汽车到达目的地时的电池电量；△y为yt与y1之间的差值；CD(Charge Depletion)为电量消耗；CS(ChargeSustaining)电量维持；

图4是本发明的停止点的值随着与目的地之间的距离变化而变化的示意图，其中示出了，横坐标x为电动汽车与目的地之间的距离，箭头方向代表电动汽车与目的地之间的距离越近；纵坐标z为电动汽车増程器关闭时的电池电量；z1为第一预定值，即増程器开启时的电池电量；z2为停止点的初始值，随着与目的地之间的距离变化，电动汽车増程器关闭时的电池电量从固定的初始值变为重新确定后的停止点的值；s为预定距离。

具体实施方式

本发明提供了一种插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法，其中，所述电动汽车设置有增程器，所述增程器配置成在所述电池的电量低于第一预定值时启动以为所述电池补充电量，在所述电池的电量补充至停止点后关闭。增程器关闭的所述停止点具有初始值，所述初始值是根据增程器的工作状况以及性能等初始设定的。

如图3所示，现有技术中，在电池电量充足的情况下，电动汽车的电池处于电量消耗状态，电池电量不断减少。当电池电量消耗至y1时，増程器开启，电动汽车处于混合动力的电量维持阶段。增程器除提供整车行驶所需的能量外，还在个别工况下给动力电池充电，因此，电池电量逐渐增加。当电池电量增加至y2时，増程器关闭。如此，在电量维持阶段，増程器不断的开启关闭，以使得电池电量始终维持在y2和y1之间，而不至于耗尽。当电动汽车到达目的地时，电池电量为yt，yt与y1之间的差值△y相当于増程器额外做功所产生的电量。显然，即使△y为零，也不会影响电动汽车及时到达目的地。但是，现有技术中増程器总是会额外做功导致△y远大于零。因此，本发明提出了一种插电式混合动力电动汽车的能量管理方法。

如图1所示，所述能量管理方法包括：

S1：开始；

S2：判断电池电量是否低于第一预定值，是则进行S4，否则进行S3；

S3：电动汽车在纯电动模式下行驶；

S4：开启増程器；

S5：检测所述电动汽车与目的地的行驶距离；

S6：计算所述行驶距离所需要的剩余电量；

S9：重新确定停止点的值；

S10：在所述电池的电量补充至所述停止点重新确定后的值时关闭所述增程器，以使得所述电动汽车到达所述目的地后，所述电池电量接近所述第一预定值或所述电池电量为所述第一预定值。

通过上述步骤S1-S10，在电量维持阶段，所述增程器在补充所述电池电量至重新确定的停止点的值后关闭，以保证在完成规定行驶路程的基础上所述电池电量基本上等于第一预定值。在这种方法下，当到达目的地时，增程器不会做多余的功，也不会提供额外的能量给动力电池，因此，増程器不会额外消耗燃油。而电动汽车到达目的地后能够通过其插电功能充分补充电池电量，大大降低了行驶的经济成本。

如图2所示，更进一步的详细的所述能量管理方法包括：

S1：开始；

S2：判断电池电量是否低于第一预定值，是则进行S4，否则进行S3；

S3：电动汽车在纯电动模式下行驶；

S4：开启増程器；

S5：检测所述电动汽车与目的地的行驶距离；

S6：计算所述行驶距离所需要的剩余电量；

S7：判断所述行驶距离是否小于预定距离，是则进行S9，否则进行S8；

S8：保持所述停止点的值不变，増程器在补充所述电池的电量至所述停止点的初始值后关闭；

S9：重新确定停止点的值；

S10：在所述电池的电量补充至所述停止点重新确定后的值时关闭所述增程器，以使得所述电动汽车到达所述目的地后，所述电池电量接近所述第一预定值或所述电池电量为所述第一预定值。

进一步地，所述能量管理方法还包括：在步骤S10后，也就是关闭所述增程器之后，当所述电池电量再次低于第一预定值的情况下，再次启动所述增程器，以根据所述行驶距离和所述剩余电量重新确定所述停止点的值。也就是说，电动汽车在不断的行驶，电动汽车与目的地的行驶距离是不断变化的，因此，増程器的停止点的值也需要再次确定。如图4所示，当电动汽车与目的地之间的距离小于s时，使増程器关闭的电池电量值z2从初始值变为重新确定后的停止点的值。并且，随着距离目的地越近，重新确定后的停止点的值越接近第一预定值。当电动汽车到达目的地时，电池电量能够基本上等于第一预定值z1。因此，増程器在电动汽车行驶到目的地时不会额外做功给动力电池后充电，确保减少燃料的消耗。具体的如何重新确定停止点的值的方法在下文进行详细说明。

首先，电动汽车的増程器具有最开始设定的停止点的初始值。当所述行驶距离大于或等于预定距离时，保持所述停止点的初始值不变。当増程器开启后，所述增程器在补充所述电池的电量至所述停止点的初始值后关闭。随着电动汽车不断的靠近目的地，电动汽车与目的地之间的行驶距离不断减小。在所述行驶距离小于预定距离的情况下，所述能量管理方法启动，在经过步骤S6、步骤S7和步骤9后，根据所述行驶距离和所述剩余电量重新确定停止点的值，并在所述电池的电量补充至所述停止点重新确定后的值时关闭所述增程器。

所述预定距离的确定方法为：所述初始值与所述第一预定值的差值为间隔电量，所述预定距离为所述电动汽车在纯电动驾驶状态下以所述间隔电量所能够行驶的最大距离。

而步骤S6中，计算所述行驶距离所需要的剩余电量的步骤具体包括：根据所述行驶距离、所述行驶距离的路程中的当前道路工况数据计算所述行驶距离所需要的第一剩余电量；根据所述电动汽车在行驶过程中的平均电耗值计算所述行驶距离所需要的第二剩余电量；选取所述第一剩余电量和所述第二剩余电量中的最小值作为所述剩余电量。所述平均电耗值为所述电动汽车在所述纯电动模式下行驶所消耗的平均电耗值。

因此，在步骤S9中，根据所述剩余电量重新确定停止点的值步骤还包括：根据所述剩余电量、所述电动汽车当前的所述电池的电量、所述电池的电流值、所述电池的容量值以及所述电池的电压值重新确定所述停止点。在本实施例中，所述当前道路工况数据可以通过联网的车载GPS装置获得。在其他实施例中，当前道路工况数据也可通过其他合适的装置或方法获取。

通过上述步骤S1-S10，电动汽车在到达目的地后，其电池电量能够基本上维持在第一预定值，以确保增程器不会做多余的功，也不会提供额外的能量给动力电池。因此，増程器不会额外消耗燃油。而电动汽车到达目的地后能够通过其插电功能补充电池电量，大大降低了行驶的经济成本。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种插电式混合动力电动汽车的能量管理方法，其中，所述电动汽车设置有增程器，所述增程器配置成在所述电动汽车的电池的电量低于第一预定值时启动以为所述电池补充电量，在所述电池的电量补充至停止点后关闭，所述停止点具有初始值，所述初始值根据增程器的工作状况以及性能设定；所述能量管理方法包括：

在所述电池的电量低于所述第一预定值时，启动所述增程器；

检测所述电动汽车与目的地的行驶距离；

计算所述行驶距离所需要的剩余电量；

根据所述行驶距离和所述剩余电量重新确定所述停止点的值，并在所述电池的电量补充至所述停止点重新确定后的值时关闭所述增程器，以在所述电动汽车到达所述目的地后，使得所述电池的电量基本上等于所述第一预定值；

根据所述行驶距离重新确定所述停止点的值的步骤包括：

判断所述行驶距离是否小于预定距离，当所述行驶距离小于所述预定距离时，重新确定所述停止点的值。

2.根据权利要求1所述的能量管理方法，其中，所述能量管理方法还包括：

关闭所述增程器之后，当所述电池的电量再次低于所述第一预定值时，再次启动所述增程器，以根据所述行驶距离和所述剩余电量重新确定所述停止点的值。

3.根据权利要求1所述的能量管理方法，其中，根据所述行驶距离重新确定所述停止点的值的步骤还包括：

当所述行驶距离大于或等于所述预定距离时，保持所述停止点的值不变，以在所述增程器将所述电池的电量补充至所述停止点的初始值后关闭所述增程器。

4.根据权利要求1所述的能量管理方法，其中，所述停止点的初始值与所述第一预定值的差值为间隔电量，所述预定距离为所述电动汽车在纯电动模式下以所述间隔电量所能够行驶的最大距离。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的能量管理方法，其中，计算所述行驶距离所需要的剩余电量的步骤具体包括：

根据所述行驶距离、所述行驶距离的路程中的当前道路工况数据计算所述行驶距离所需要的第一剩余电量；

根据所述电动汽车在行驶过程中的平均电耗值计算所述行驶距离所需要的第二剩余电量；

选取所述第一剩余电量和所述第二剩余电量中的最小值作为所述剩余电量。

6.根据权利要求5所述的能量管理方法，其中，根据所述剩余电量重新确定所述停止点的值的步骤还包括：

根据所述剩余电量、所述电动汽车的所述电池当前的电量、所述电池的电流值、所述电池的容量值以及所述电池的电压值重新确定所述停止点。

7.根据权利要求5所述的能量管理方法，其中，所述当前道路工况数据通过联网的车载GPS装置获得。

8.根据权利要求5所述的能量管理方法，其中，所述平均电耗值为所述电动汽车在纯电动模式下行驶所消耗的平均电耗值。

9.一种插电式混合动力电动汽车，其特征在于，使用如权利要求1-8中任一项所述的能量管理方法对其电池进行管理。

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