CN108128166B - 混合动力汽车的供电控制方法、装置及混合动力汽车 - Google Patents

混合动力汽车的供电控制方法、装置及混合动力汽车 Download PDF

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Abstract

一种混合动力汽车的供电控制方法、装置及混合动力汽车，所述方法以下步骤：当电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值；根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接。本发明方案可以在电池管理系统通信失效的情况下实现继续为车辆供电，从而为用户进行安全操作提供缓冲时间。

Description

混合动力汽车的供电控制方法、装置及混合动力汽车
技术领域
本发明涉及汽车能量管理领域，尤其是一种混合动力汽车的供电控制方法、装置及混合动力汽车。
背景技术
混合动力汽车由发动机和电动机两种动力源为汽车提供驱动力，具有缓解能源压力和降低环境污染的特点，受到了越来越多的关注。
在现有技术中，当电池管理系统(Battery Management System，BMS)通信失效时，由于混动控制单元(Hybrid Control Unit，HCU)无法获知电池的状态，包括故障状态、电池荷电状态、电池可用于充放电的功率限制等关键信息，HCU通常判断为电池发生故障，进而采用直接控制汽车断电，停止动力输出的故障处理方式，而非采用发电机组直接向驱动系统和电气负载供电。
这是因为，采用发电机组直接向驱动系统和电气负载供电，就无法利用电池的缓冲作用。具体而言，发动机、发电机组成的发电机组经由电池向驱动系统和电气负载供电，当供电功率大于驱动系统和电气负载的实际使用功率时，电池可以自动充电以吸收电能；当供电功率不足时，电池可以自动放电以提供电能。进一步地，如果没有电池作为缓冲，发电机组直接向驱动系统和电气负载供电，容易发生供电不足或供电过量的情况：如果供电过量，会使得发电机与驱动电机自身电容被充爆，导致电机损坏；如果供电不足，有可能致使驱动系统和电气负载损伤。
不过在绝大多数情况下，BMS通信失效并不代表电池发生故障，直接断电的处理方式过于简单直接，当通信失效的问题发生在非安全路段时，用户没有足够时间进行安全操作，容易引发交通危险。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种供电控制方法、装置及混合动力汽车，可以在BMS通信失效的情况下实现继续为车辆供电，为用户进行安全操作提供缓冲时间。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种混合动力汽车的供电控制方法，包括以下步骤：当电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值；根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接。
可选的，所述汽车的当前能量需求包括所述汽车的驱动功率和/或电气负载功率。
可选的，所述驱动功率值与油门开度和车速具有对应关系，所述油门开度越大，所述车速越高，所述驱动功率值越高。
可选的，所述基于所述汽车的当前能量需求确定功率值包括：基于所述驱动功率值与电气负载功率值的求和得到所述功率值。
可选的，所述混合动力汽车的供电控制方法还包括：当电池管理系统通信失效时，控制所述汽车从常规模式切换至限功率模式；其中，所述汽车的当前能量需求为限功率模式下的能量需求，在同等条件下，所述限功率模式下的能量需求低于所述常规模式下的能量需求。
可选的，所述混合动力汽车的供电控制方法还包括：通过所述电池管理系统检测所述电池的剩余电量；如果所述剩余电量处于预设电量阈值范围以外，那么控制断开所述电池与所述发电机组的电连接，以使所述汽车断电。
可选的，所述混合动力汽车的供电控制方法还包括：通过所述电池管理系统检测所述电池的充电功率以及放电功率；如果所述电池的充电功率或放电功率超过预设功率，并且持续时长超出预设时长，控制断开所述电池与所述发电机组的电连接，以使所述汽车断电。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种混合动力汽车的供电控制装置，包括：第一确定模块，适于当电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值；第一控制模块，适于根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接。
可选的，所述汽车的当前能量需求包括所述汽车的驱动功率和/或电气负载功率。
可选的，所述驱动功率值与油门开度和车速具有对应关系，所述油门开度越大，所述车速越高，所述驱动功率值越高。
可选的，所述第一确定模块包括：第一计算子模块，适于基于所述驱动功率值与电气负载功率值的求和得到所述功率值。
可选的，所述混合动力汽车的供电控制装置还包括：限功率模式切换模块，适于当电池管理系统通信失效时，控制所述汽车从常规模式切换至限功率模式；其中，所述汽车的当前能量需求为限功率模式下的能量需求，在同等条件下，所述限功率模式下的能量需求低于所述常规模式下的能量需求。
可选的，所述混合动力汽车的供电控制装置还包括：第一检测模块，适于通过所述电池管理系统检测所述电池的剩余电量；第二控制模块，适于当所述剩余电量处于预设电量阈值范围以外时，控制断开所述电池与所述发电机组的电连接以使所述汽车断电。
可选的，所述混合动力汽车的供电控制装置还包括：第二检测模块，适于通过所述电池管理系统检测所述电池的充电功率以及放电功率；第三控制模块，适于当所述电池的充电功率或放电功率超过预设功率，并且持续时长超出预设时长时，控制断开所述电池与所述发电机组的电连接，以使所述汽车断电。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种混合动力汽车，包括上述的混合动力汽车的供电控制装置。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例可以在电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值；根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接。采用本发明实施例，可以在BMS通信失效的情况下继续为车辆供电，尽可能地实现发电机组供电功率与汽车的实际使用功率之间的供需平衡，从而减少对电池进行充放电的时间及频率，并且通过继续利用电池的缓冲功能为用户进行安全操作提供缓冲时间。
进一步，开启限功率模式，降低电气负载的实际使用功率，有助于提高计算输出功率的准确性，进而有利于减少对电池的充放频率，为用户进行安全操作提供更多的缓冲时间。
进一步，当电池的剩余电量过高或过低，或者电池连续充电、放电功率超限，并且超限时长过长时，断开电池与发电机组的电连接以停止电池缓冲功能，从而对电池进行保护，并且由于缺乏能量输入而使汽车断电，从而避免在无电池缓冲的情况下，当发电机组供电不足或供电过量时致使驱动系统、电气负载以及电机发生损伤。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种混合动力汽车的供电控制方法的流程图；
图2是本发明实施例中的另一种混合动力汽车的供电控制方法的流程图；
图3是本发明实施例中的一种混合动力汽车的供电控制装置的结构示意图。
具体实施方式
如前所述，在现有技术中，当BMS通信失效时，HCU通常判断为电池发生故障，进而采用直接控制汽车断电，停止动力输出的故障处理方式。不过在绝大多数情况下，BMS通信失效并不代表电池发生故障，直接断电的处理方式过于简单直接，当通信失效的问题发生在非安全路段时，用户没有足够时间进行安全操作，容易引发交通危险。
本发明的发明人经过研究发现，上述问题的关键是，在BMS通信失效的情况下，采用电池为发电机组供电提供缓冲容易对电池产生伤害。具体而言，在电池剩余电量过低时仍由电池提供电能，或者在电池剩余电量过高时仍想电池充电，可能会导致电池充放电过量的问题。需要尽可能实现发电机组供电功率与驱动系统和电气负载的实际使用功率之间的供需平衡，从而减少电池充放电的时间及频率，进而避免对电池产生伤害。
本发明实施例可以在电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值；根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接。采用本发明实施例，可以在BMS通信失效的情况下基于汽车的当前能量需求，控制控制发电机组经由电池继续为车辆供电，尽可能地实现发电机组供电功率与所述汽车的实际使用功率之间的供需平衡，从而减少对电池进行充放电的时间及频率，并且通过继续利用电池的缓冲功能为用户进行安全操作提供缓冲时间。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例中的一种混合动力汽车的供电控制方法的流程图。参照图1，所述混合动力汽车的供电控制方法可以包括步骤S101至S102。
步骤S101：当电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值。
步骤S102：根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接。
在步骤S101的具体实施中，所述汽车的当前能量需求包括所述汽车的驱动功率和/或电气负载功率。其中，驱动功率值是指驱动汽车行驶所需的功率值，电气负载功率是驱动汽车行驶以外所需的功率值。具体而言，汽车的当前能量需求可以仅包括汽车的驱动功率需求，或者仅包括汽车的电气负载功率需求，例如当驻车时，在非车辆驱动模式下打开其他附件(例如前照灯和空调)的情况；还可以包括所述汽车的驱动功率和电气负载功率。
进一步地，可以基于驱动功率值与电气负载功率值的求和得到所述功率值。
驱动功率值通常与油门开度和车速具有对应关系。具体地，可以根据标定软件通过实车标定测试的方法获得详细的油门开度、车速与驱动功率值的对应关系。其中，所述油门开度越大，所述车速越高，所述驱动功率值越高。
可以理解的是，由于在测试中能够设置的参数(例如油门开度、车速)和对应获得的驱动功率值都是有限的，对于未经测试的数据部分，可以采用插值法获取，从而得到完整的对应关系。具体而言，插值法又称“内插法”，可以利用函数f(x)在某区间中已知的若干点的函数值，做出特定函数，在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f(x)的近似值，从而获得未知数值的计算方法。
其中，所述油门开度可以用于定义油门踏板的踩踏深度，例如可以用0～100％的信号来表述油门开度，0代表未踩油门，100％代表踩到油门最大开度。
所述电池管理系统通信失效的信息、油门开度、车速以及电气负载功率值可以通过车辆总线获取到，例如经由车载控制器局域网络(Controller AreaNetwork，CAN)或者本地互联网络(Local Interconnect Network，LIN)获取到。
在步骤S102的具体实施中，根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接。
具体地，控制发电机组经由电池供电，可以利用电池的缓冲作用，以避免损伤驱动系统、电气负载以及电机。进一步地，可以通过混动控制单元或者其它控制器对发电机组进行控制，以实现发电机组根据功率值向汽车供电。提供给汽车的功率可以等于步骤S101中确定的功率值；或者，也可以是基于步骤S101中确定的功率值进行适当计算后得到，例如在步骤S101中确定的功率值基础上乘适当的系数，以确定提供给汽车的功率。
电池管理系统与所述电池耦接，是对电池进行管理的系统，在与汽车的其它系统通信失效的情况下，仍然可以对电池的剩余电量、充电功率以及放电功率进行检测。
进一步地，当电池管理系统通信失效时，可以控制所述汽车从常规模式切换至限功率模式。其中，所述汽车的当前能量需求为限功率模式下的能量需求，在同等条件下，所述限功率模式下的能量需求低于所述常规模式下的能量需求。需要说明的是，同等条件指的是条件相同，或者是在允许的误差范围内。
具体而言，在限功率模式下，可以对所述汽车的车速、附件开启状态(例如前照灯和空调)进行限制，以减少能量需求。控制汽车进入限功率模式有助于降低实际消耗功率，并且减少消耗功率值陡降或陡升的概率，有利于减少实际使用的功率值与计算得到的功率值之间的差异。
采用本发明实施例，可以在电池管理系统通信失效的情况下采用发电机组继续为车辆供电，实现发电机组供电功率与驱动系统和电气负载的实际使用功率之间的供需平衡，从而减少对电池的充放电时间及频率，得以继续利用电池的缓冲功能，从而为用户进行安全操作提供缓冲时间。
图2是本发明实施例中的另一种混合动力汽车的供电控制方法的流程图。如图2所示，所述混合动力汽车的供电控制方法可以包括步骤S201至步骤S208。
步骤S201：获取电池管理系统通信失效信息。
步骤S202：基于汽车的当前能量需求确定功率值。
步骤S203：控制发电机组经由电池为汽车提供功率。
有关对步骤S201至S203的更多描述，请参照对图1示出的步骤S101至S102进行的相关描述，此处不再赘述。
步骤S204：通过电池管理系统检测电池的剩余电量。
在具体实施中，电池的剩余电量可以通过荷电状态(State of Charge，SOC)参数进行体现，即剩余电池电量占电池容量的比值。本发明实施例对具体的检测方式和计算方法均不做限制。
步骤S205：判断剩余电量是否处于预设电量阈值范围以外。当判断结果为是时，可以执行步骤S208；反之，则可以重新执行步骤S204，即返回通过电池管理系统检测电池的剩余电量的步骤。
步骤S208：断开电池与发电机组的电连接，以使汽车断电。
在具体实施中，当所述电池的剩余电量过高或者过低时，可以认为电池有可能发生充电或放电过量。为了对电池进行保护，需要断开电池与发电机组的电连接以停止电池缓冲功能，并且由于缺乏能量输入而使汽车断电，从而避免在无电池缓冲的情况下，当发电机组供电不足或供电过量时致使驱动系统、电气负载以及电机发生损伤。
作为一个非限制性例子，可以设置所述预设电量阈值范围为5％至95％，也即当剩余电量小于5％，或者大于95％时，断开电池与发电机组的电连接。具体地，可以采用断开BMS的继电器开关以断开电池与发电机组的电连接。
更进一步地，为了实现对于剩余电量的持续性判断，当剩余电量处于预设电量阈值范围以内时，应当返回检测电池的剩余电量的步骤继续进行检测。
步骤S206：通过电池管理系统检测电池的充放电功率。
在具体实施中，可以通过所述电池管理系统内的电流传感器检测电池的实时电流，通过电压传感器检测电池的实时电压，进而获得电池的充放电功率。本发明实施例对具体的检测方式和计算方法均不做限制。
步骤S207：判断是否充电功率或放电功率超过预设功率，并且持续时长超出预设时长。当判断结果为是时，可以执行步骤S208；反之，则可以重新执行步骤S206，即返回通过电池管理系统检测电池的充放电功率的步骤。
在具体实施中，当所述电池的充电功率或放电功率过高，并且在超过预设功率后持续时间过长时，认为电池有可能发生连续充电、放电功率超限的问题。为了对电池进行保护，需要断开电池与发电机组的电连接以停止电池缓冲功能，并且由于缺乏能量输入而使汽车断电，从而避免在无电池缓冲的情况下，当发电机组供电不足或供电过量时致使驱动系统、电气负载以及电机发生损伤。
作为一个非限制性例子，可以设置所述预设功率为5KW，预设时长为60秒，也即当电池的充电功率或者放电功率大于5KW，并且持续时间长于60秒时，断开电池与发电机组的电连接。具体地，可以采用断开BMS的继电器开关以断开电池与发电机组的电连接。
更进一步地，为了实现对于电池的充电功率或放电功率的持续性判断，当电池的充电功率或放电功率未超过预设功率，或者持续时间未超出预设时长时，应当返回检测电池的充放电功率的步骤继续进行检测。
参照图3，图3是本发明实施例中的一种混合动力汽车的供电控制装置的结构示意图。所述混合动力汽车的供电控制装置包括第一确定模块301、第一控制模块302、限功率模式切换模块303、第一检测模块304、第二控制模块305、第二检测模块306和第三控制模块307。
其中，所述第一确定模块301适于当电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值。所述第一控制模块302适于根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接。所述限功率模式切换模块303适于当电池管理系统通信失效时，控制所述汽车从常规模式切换至限功率模式。其中，所述汽车的当前能量需求为限功率模式下的能量需求，在同等条件下，所述限功率模式下的能量需求低于所述常规模式下的能量需求。所述第一检测模块304适于通过所述电池管理系统检测所述电池的剩余电量。所述第二控制模块305适于当所述剩余电量处于预设电量阈值范围以外时，控制断开所述电池与所述发电机组的电连接以使所述汽车断电。所述第二检测模块306适于通过所述电池管理系统检测所述电池的充电功率以及放电功率。所述第三控制模块307适于当所述电池的充电功率或放电功率超过预设功率，并且持续时长超出预设时长时，控制断开所述电池与所述发电机组的电连接，以使所述汽车断电。
进一步地，所述第一确定模块301包括第一计算子模块308，适于基于所述驱动功率值与电气负载功率值的求和得到所述功率值。
关于该混合动力汽车的供电控制装置的更多详细内容，请参照图1至图2示出的关于混合动力汽车的供电控制方法的相关描述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种混合动力汽车，所述汽车包括上述的混合动力汽车的供电控制装置，所述汽车可以执行上述的混合动力汽车的供电控制方法。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种混合动力汽车的供电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
当电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值；根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接；
所述方法还包括：当电池管理系统通信失效时，控制所述汽车从常规模式切换至限功率模式；
其中，所述汽车的当前能量需求为限功率模式下的能量需求，在同等条件下，所述限功率模式下的能量需求低于所述常规模式下的能量需求；
所述限功率模式包括对所述汽车的车速、附件开启状态的限制。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的供电控制方法，其特征在于，所述汽车的当前能量需求包括所述汽车的驱动功率和/或电气负载功率。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车的供电控制方法，其特征在于，驱动功率值与油门开度和车速具有对应关系，所述油门开度越大，所述车速越高，所述驱动功率值越高。
4.根据权利要求2所述的混合动力汽车的供电控制方法，其特征在于，所述基于所述汽车的当前能量需求确定功率值包括：
基于驱动功率值与电气负载功率值的求和得到所述功率值。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车的供电控制方法，其特征在于，还包括：
通过所述电池管理系统检测所述电池的剩余电量；
如果所述剩余电量处于预设电量阈值范围以外，那么控制断开所述电池与所述发电机组的电连接，以使所述汽车断电。
6.根据权利要求1所述的混合动力汽车的供电控制方法，其特征在于，还包括：
通过所述电池管理系统检测所述电池的充电功率以及放电功率；
如果所述电池的充电功率或放电功率超过预设功率，并且持续时长超出预设时长，控制断开所述电池与所述发电机组的电连接，以使所述汽车断电。
7.一种混合动力汽车的供电控制装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，适于当电池管理系统通信失效时，基于所述汽车的当前能量需求确定功率值；
第一控制模块，适于根据所述功率值，控制发电机组经由电池为所述汽车提供功率，所述电池管理系统与所述电池耦接；
所述装置还包括：
限功率模式切换模块，适于当电池管理系统通信失效时，控制所述汽车从常规模式切换至限功率模式；
其中，所述汽车的当前能量需求为限功率模式下的能量需求，在同等条件下，所述限功率模式下的能量需求低于所述常规模式下的能量需求；
所述限功率模式包括对所述汽车的车速、附件开启状态的限制。
8.根据权利要求7所述的混合动力汽车的供电控制装置，其特征在于，所述汽车的当前能量需求包括所述汽车的驱动功率和/或电气负载功率。
9.根据权利要求8所述的混合动力汽车的供电控制装置，其特征在于，驱动功率值与油门开度和车速具有对应关系，所述油门开度越大，所述车速越高，所述驱动功率值越高。
10.根据权利要求8所述的混合动力汽车的供电控制装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：
第一计算子模块，适于基于驱动功率值与电气负载功率值的求和得到所述功率值。
11.根据权利要求7所述的混合动力汽车的供电控制装置，其特征在于，还包括：
第一检测模块，适于通过所述电池管理系统检测所述电池的剩余电量；
第二控制模块，适于当所述剩余电量处于预设电量阈值范围以外时，控制断开所述电池与所述发电机组的电连接以使所述汽车断电。
12.根据权利要求7所述的混合动力汽车的供电控制装置，其特征在于，还包括：
第二检测模块，适于通过所述电池管理系统检测所述电池的充电功率以及放电功率；
第三控制模块，适于当所述电池的充电功率或放电功率超过预设功率，并且持续时长超出预设时长时，控制断开所述电池与所述发电机组的电连接，以使所述汽车断电。
13.一种混合动力汽车，包括权利要求7至12任一项所述的混合动力汽车的供电控制装置。
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