CN110562053A - 一种具有可拆卸增程装置的电动汽车及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种具有可拆卸增程装置的电动汽车，包括电动汽车本体和增程装置，所述电动汽车本体和增程装置是两个相互独立可拆分的部件，本发明可以根据用户需要对电动汽车加装增程装置，使得短途驾驶时，卸载增程装置，不会增加车重造成能量浪费，而在长途驾驶时，装备上增程装置，有益于解决纯电动汽车长途行驶的里程焦虑和充电难题。

Description

一种具有可拆卸增程装置的电动汽车及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及电动汽车增程技术。
背景技术
纯电动汽车受动力电池比能量较小、价格高、充电时间长等因素的影响，续驶里程不能满足多种工况出行的需要，经过近几年发展，纯电动汽车的续航里程有了较大幅度的提升，足以满足市区内短途出行的需求，但不满足偶尔的长途行驶需求。
在纯电动汽车上加装一套由“内燃机+发电机”组成的车载发电机组，即具有可拆卸增程装置的电动汽车，虽解决了纯电动汽车续驶里程短的“里程焦虑”，但对大部分客户而言，纯电行驶足以满足大部分日常出行需要，在市内短途使用中，利用增程器发电延长续航里程的情况较少，传统具有可拆卸增程装置的电动汽车性价比相对较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种可以根据需要选择性进行装备增程装置的电动汽车。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有可拆卸增程装置的电动汽车，包括电动汽车本体和增程装置，所述电动汽车本体和增程装置是两个相互独立可拆分的部件，所述电动汽车本体和增程装置之间设有公母配合的高压插件和低压插件，所述增程装置包括增程装置，所述增程装置包括发动机、由发动机驱动工作的发电机、为发电机供油的油箱、连接发动机的ECU，以及连接发电机的GCU，所述GCU通过高压插件与电动汽车本体内的PDU连接，所述ECU和GCU通过低压插件与电池汽车本体内的VCU连接，所述增程装置为一个整体，通过可拆卸固定装置固定在电动汽车本体的前舱或后舱内，并通过高压插件和低压插件完成连接。
所述增程装置固定在一个壳体内，或者一个基板上，所述壳体、基板上设有固定支架，所述电动汽车本体的前舱或后舱内设有与固定支架配合的安装孔，所述安装支架通过螺栓固定在安装孔内。
所述电动汽车设有VCU，所述VCU通过CAN通信与低压分线盒连接，所述低压分线盒连接通过信号线连接低压插件，所述电动汽车的PDU通过电源线连接高压插件，所述增程装置的ECU和GCU通过信号线连接低压插头，所述低压插头和低压插件公母配合实现电连接，所述增程装置的GCU通过电源线高压插头，所述高压插头和高压插件公母配合实现电连接。
基于所述具有可拆卸增程装置的电动汽车的控制方法：
未安装增程装置时，电动汽车本体为纯电模式，由整车控制器配合动力电机、动力电池进行纯电模式驾驶；
当安装增程装置时，电池汽车本体根据预设选择性的进入纯电模式或增程模式，当进入纯电模式，由整车控制器配合动力电机、动力电池进行纯电模式驾驶；
当进入增程模式时，整车控制器通过低压环路互锁信号检测高压插件的连接状态，以确认连接；整车控制器通过低压插件和低压CAN线束检测增程小车的增程器状态，ECU反馈发动机状态，GCU反馈发电机状态，以低压插件的连接状态和增程小车的当前状态，若高低压插件连接正常，且增程小车各控制器反馈状态正常，则车辆进入增程模式。
当进入增程模式时，整车控制器实时获取驾驶员请求动力、车速、动力电池电量和NVH变量，控制目标在动力电池SOC值、动力性、NVH之间选择，控制增程装置启停以及发电功率。
拆卸装增程装置时，电动汽车本体先下电，整车控制器断开高压回路，按照高压插件、低压插件、机械连接机构的顺序断开电池汽车本体和增程装置的连接。
拆卸装增程装置后，整车控制器通过低压环路互锁信号检测高压插件的连接状态，以确认高压插件连接状态；整车控制器通过低压插件和低压CAN线束检测增程小车的通讯状态，以确认低压插件连接状态；若低压环路互锁信号和网络信号均显示未连接，确认增程小车断开，整车控制器控制车辆进入纯电动模式。
本发明可以根据用户需要对电动汽车加装增程装置，使得短途驾驶时，卸载增程装置，不会增加车重造成能量浪费，而在长途驾驶时，装备上增程装置，有益于解决纯电动汽车长途行驶的里程焦虑和充电难题。
此外，与纯电动汽车相比，相同电量下，传统具有可拆卸增程装置的电动汽车价格更高，本发明中客户购买具有可拆卸增程装置的电动汽车的纯电动车部分即可，增程器总成可通过租赁形式临时使用，性价比高。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为具有可拆卸增程装置的电动汽车原理图；
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示实施例1、增程器系统作为独立的总成模块，可与纯电动汽车分离和结合，可在高速路口、城市间重要交通枢纽设置增程器总成租赁点。日常市区短途行驶时，即插即用式增程电动汽车无需安装增程器总成，完全采用纯电动方式行驶。
在需要长途行驶时，在增程器租赁点租赁增程器总成，将增程器总成安装到纯电动车身的前舱内，纯电动车身和增程器迅速、便捷地临时组装成具有可拆卸增程装置的电动汽车，满足长途行驶的需要，在结束长途行驶时，前往高速路口或交通枢纽处的增程器总成租赁点，取出增程器总成，恢复日常的纯电动汽车状态。
电动汽车主要由电动汽车本体(纯电动车身)和増程器总成(增程装置)组成，纯电动汽车身本身包含普通纯电动汽车的所有装置，包括与増程小车相关的包括车辆控制器VCU、动力电池及其控制器BMS、驱动电机及其控制器MCU、高压配电盒PDU和车身控制器BCM。为挂载増程小车后进入増程模式的需要，需新增机械固定连接装置、高压插件(母头)和低压插件(母头)及其高低压线束。
増程器总成由发动机、发电机、发动机控制器(ECU)、发电机控制器(GCU)、油箱、高低压插件(公头)、悬置装置和机械连接装置组成。高、低压插件，配合高、低压线束与固定在纯电动车身上的母头连接，实现能量流动和信号传输。増程器总成通过可拆卸的装置(如螺栓)固定在车里的前舱或后舱内，可拆卸的装置需保证安装和拆卸过程方便、快捷。
完成电连接后，通过高压插件和高压线束将增程器系统发出的电能传输到车辆动力电池内，或直接供于驱动电机的消耗。通过低压插件和低压线束传递纯电动汽车身和増程小车端的控制信号和实际状态。
电动汽车主要由纯电动汽车端、増程小车端、高压插件、低压插件及机械连接固定装置组成。纯电动车端本身包含普通纯电动汽车的所有装置，包括与増程小车相关的包括车辆控制器VCU、动力电池及其控制器BMS、驱动电机及其控制器MCU、高压配电盒PDU和车身控制器BCM。为挂载増程小车进入増程模式的需要，需新增固定连接装置、高压插件(母头)和低压插件(母头)及相关的高低压线束。
车辆控制器VCU作为可拆卸具有可拆卸增程装置的电动汽车的控制大脑，负责纯电动状态和增程状态车辆的整体控制，具体功能包括：增程小车的连接确认、增程小车相关控制器的状态监控和诊断、增程器启停控制、发电功率控制、发电转速和转矩协调、车辆的能量管理、高压上下电、启动管理。在纯电动模式状态下，控制纯电动车端的灯光、门锁、车窗等。
増程小车包括车身辅助控制器、底盘、车身、车灯、车轮、高低压插件(甩线)、油箱、悬置装置及增程器，増程系统由发动机、发电机、发动机控制器(ECU)、油箱以及发电机控制器(GCU)组成。增程器需要启动时，整车控制器通过发电机作为临时启动机带动发动机启动。增程器的发电功率由整车控制器通过控制发电机稳定转速控制，通过发动机稳定扭矩，即可稳定发电功率。
高、低压插件，其公头配合线束后与固定在纯电动车身上的母头连接，实现能量流动和信号传输；整车控制器通过低压环路互锁线束来确认高压插件连接状态。高压插件分为公头和母头，二者可稳固对接。母头固定在纯电动车的后端，公头通过高压线束连接到增程小车前端，防水防尘等级均达到I P67，保证绝缘。增程小车上增程器产生的高压电能通过高压插件将传递到纯电动车端，进入纯电动车端的高压配电盒后给动力电池充电或直接供给驱动电机行驶。低压插件分为公头和母头，二者可稳固对接。母头固定在纯电动车的后端，公头通过低压线束连接到增程小车前端。纯电动车端的低压电源通过低压插件传递到增程小车以供增程小车上控制器和车灯等工作；增程小车上的车身辅助控制器、发动机控制器、发电机控制器通过低压插件的网络信号线和纯电动车端进行通讯和反馈状态，并接收整车控制器的控制指令。
高压配电盒包括动力电池输出线束、增程器输出线束、输出至驱动电机线束、输出至压缩机线束、输出至PTC线束和输出至DCDC线束。低压配电盒包括车身控制器和整车控制器的网络信号线、12V电源(常电)、12V电源(I GN电)以及地线。
通过固定连接装置将增程小车端和纯电动车端连接并固定，在机械结构设计上，保证安装和拆卸过程方便、快捷。通过高压插件和高压线束传输纯电动车端和増程小车端的电能。通过低压插件和低压线束传递纯电动车端和増程小车端的控制信号和实际状态。
纯电模式时，由整车控制器配合动力电机、动力电池进行纯电模式驾驶。
需要进入增程模式时，将增程小车端和纯电动车端通过机械刚性连接，保证一体性。
机械部分连接完成后，将增程小车端的公头高压插件、公头低压插件分别和纯电动车端的母头高压插件、母头低压插件对接。
整车控制器通过低压环路互锁信号检测高压插件的连接状态，以确认连接；
整车控制器通过低压插件和低压CAN线束检测增程小车的增程器状态，ECU反馈发动机状态，GCU反馈发电机状态，以低压插件的连接状态和增程小车的当前状态。
若高低压插件连接正常，且增程小车各控制器反馈状态正常，车辆进入增程模式。
整车控制器根据车辆需求，包括驾驶员请求动力、车速、动力电池电量和NVH等变量，控制目标在动力电池SOC值、动力性、NVH之间选择，控制增程小车上增程器的启停以及发电功率。
结束长途驾驶时，前往增程小车租赁点拆卸增程小车，车辆先下电，整车控制器断开高压回路，按照高压插件、低压插件、机械连接机构的顺序断开纯电动车端和增程小车端的连接。
整车控制器通过低压环路互锁信号检测高压插件的连接状态，以确认增程小车高压插件连接状态；
整车控制器通过低压插件和低压CAN线束检测增程小车的通讯状态，以确认增程小车低压插件连接状态；
若低压环路互锁信号和网络信号均显示未连接，确认增程小车断开，整车控制器控制车辆进入纯电动模式，驾驶员进行普通短途驾驶。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有可拆卸增程装置的电动汽车，包括电动汽车本体和增程装置，其特征在于：所述电动汽车本体和增程装置是两个相互独立可拆分的部件，所述电动汽车本体和增程装置之间设有公母配合的高压插件和低压插件，所述增程装置包括增程装置，所述增程装置包括发动机、由发动机驱动工作的发电机、为发电机供油的油箱、连接发动机的ECU，以及连接发电机的GCU，所述GCU通过高压插件与电动汽车本体内的PDU连接，所述ECU和GCU通过低压插件与电池汽车本体内的VCU连接，所述增程装置为一个整体，通过可拆卸固定装置固定在电动汽车本体的前舱或后舱内，并通过高压插件和低压插件完成连接。
2.根据权利要求1所述的具有可拆卸增程装置的电动汽车，其特征在于：所述增程装置固定在一个壳体内，或者一个基板上，所述壳体、基板上设有固定支架，所述电动汽车本体的前舱或后舱内设有与固定支架配合的安装孔，所述安装支架通过螺栓固定在安装孔内。
3.根据权利要求1或2所述的具有可拆卸增程装置的电动汽车，其特征在于：所述电动汽车设有VCU，所述VCU通过CAN通信与低压分线盒连接，所述低压分线盒连接通过信号线连接低压插件，所述电动汽车的PDU通过电源线连接高压插件，所述增程装置的ECU和GCU通过信号线连接低压插头，所述低压插头和低压插件公母配合实现电连接，所述增程装置的GCU通过电源线高压插头，所述高压插头和高压插件公母配合实现电连接。
4.基于权利要求2或3所述具有可拆卸增程装置的电动汽车的控制方法，其特征在于：
未安装增程装置时，电动汽车本体为纯电模式，由整车控制器配合动力电机、动力电池进行纯电模式驾驶；
当安装增程装置时，电池汽车本体根据预设选择性的进入纯电模式或增程模式，当进入纯电模式，由整车控制器配合动力电机、动力电池进行纯电模式驾驶；
当进入增程模式时，整车控制器通过低压环路互锁信号检测高压插件的连接状态，以确认连接；整车控制器通过低压插件和低压CAN线束检测增程小车的增程器状态，ECU反馈发动机状态，GCU反馈发电机状态，以低压插件的连接状态和增程小车的当前状态，若高低压插件连接正常，且增程小车各控制器反馈状态正常，则车辆进入增程模式。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：当进入增程模式时，整车控制器实时获取驾驶员请求动力、车速、动力电池电量和NVH变量，控制目标在动力电池SOC值、动力性、NVH之间选择，控制增程装置启停以及发电功率。
6.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于：拆卸装增程装置时，电动汽车本体先下电，整车控制器断开高压回路，按照高压插件、低压插件、机械连接机构的顺序断开电池汽车本体和增程装置的连接。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：拆卸装增程装置后，整车控制器通过低压环路互锁信号检测高压插件的连接状态，以确认高压插件连接状态；整车控制器通过低压插件和低压CAN线束检测增程小车的通讯状态，以确认低压插件连接状态；若低压环路互锁信号和网络信号均显示未连接，确认增程小车断开，整车控制器控制车辆进入纯电动模式。
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