CN112078432A - 一种电动能量控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动能量控制方法及系统，设置两个动力电池模块，实时检测两个动力电池模块的荷电状态，其中一个动力电池模块为电动机系统提供电能，另外一个动力电池模块设置为待充电的动力电池模块，发电系统为待充电的动力电池模块充电，使两个动力电池模块交替为电动机系统提供电能，电动机系统持续驱动车辆行驶，更好的实现车辆的节能环保，并解决了现有技术中续航里程的问题，消除了消费者的续航焦虑，让消费者在使用车辆时更加便利；发电系统在为动力电池充电的同时，为车辆的电动机系统提供电能，可以极大的减少动力电池模块的能量消耗和动力电池模块的总容量，进而降低动力电池模块的成本以及整车的成本。

Description

一种电动能量控制方法及系统
技术领域
本发明涉及插电混合动力汽车范围的能量控制技术领域，特别是涉及一种电动能量控制方法及系统。
背景技术
新能源汽车包含了纯电动汽车、插电混合动力汽车(包含增程式)以及其他清洁燃料的汽车。近些年来，新能源汽车得到极大的发展和推广应用。然而，新能源汽车也存在各种各样的现实问题。
一、纯电动汽车目前存在以下问题：
1、续航里程的问题：近年来上市的纯电动车型虽然车企方面宣布的续航里程越来越长，但是还是存在两方面的问题，一是官宣的续航里程和实际使用的续航里程偏差较大，缩水比较明显；二是不能消除消费者的续航焦虑，造成消费者夏天不敢开空调和冬天不敢开暖风的使用不便利的情况。
2、动力电池的安全问题：近年来，随着纯电动汽车的逐渐普及，伴随着对提高动力电池能量密度和延长整车续航里程的追求越来越强烈，纯电动汽车发生的动力电池和高压系统着火的安全事故越来越多，对人身和财产安全构成愈来愈大的威胁。
3、整车成本高的问题：为了实现整车的长续航里程，增加动力电池是必要的措施，造成动力电池以及控制系统的成本增加，从而造成整车的成本的增加。
4、节能环保的问题：整车多装电池，必然造成整车重量增加，动力电池的部分带电量是为了托运电池付出的，其实是能量浪费，不利于节能环保。
二、插电混合动力汽车相比于传统燃油汽车，对于油耗和排放，都具备一定优势，但是，还存在一系列问题：
1、机械零部件比较多且复杂，控制系统难度大。
2、整车重量相比传统燃油汽车没有优势。
3、整车成本相比传统燃油汽车没有优势。
4、在整车行驶过程中，用油的场景还是远大于用电的场景，节能减排效果并不十分明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种插电混合动力汽车的电动能量控制方法及系统，以实现整车的节能环保、使用便利和降低成本的目标。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电动能量控制方法，所述控制方法包括：
获取两个动力电池模块的荷电状态；
根据两个动力电池模块的荷电状态，将两个动力电池模块分别确定为向电动机系统提供电能的动力电池模块和待充电的动力电池模块；
控制发电系统和所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电，并控制发电系统为所述待充电的动力电池模块充电，获得充电后的动力电池模块；
判断所述向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态是否达到荷电状态下限值，获得第一判断结果；
若所述第一判断结果表示是，则将所述向电动机系统提供电能的动力电池模块设置为待充电的动力电池模块，将所述充电后的动力电池模块设置为向电动机系统提供电能的动力电池模块；
返回步骤“控制发电系统和所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电，并控制发电系统为所述待充电的动力电池模块充电，获得充电后的动力电池模块”。
可选的，控制发电系统和所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电，并控制发电系统为所述待充电的动力电池模块充电，获得充电后的动力电池模块，具体包括：
判断车辆驾驶员设定的车辆行驶模式是否为长途高速行驶模式，获得第二判断结果；
若所述第二判断结果表示否，则控制所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电；
获得所述向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态；
判断所述向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态是否达到第一预设荷电状态，获得第三判断结果；
若所述第三判断结果表示是，则控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块；
若所述第二判断结果表示是，则控制所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电的同时，获得待充电的动力电池模块的荷电状态；
判断所述待充电的动力电池模块的荷电状态是否达到第二预设荷电状态，获得第四判断结果；
若所述第四判断结果表示是，则控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块。
可选的，控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块，之后还包括：
当检测到空调暖风开启信号时，判断发动机是否处于运行状态，得到第五判断结果；
若所述第五判断结果表示是，则将发动机运行产生的热量传送至车辆的驾驶室，当发动机运行产生的热量不能满足驾驶室设定的空调暖风设定温度要求时，则启动PTC加热器为驾驶室提供辅助热量；
若所述第五判断结果表示否，则启动PTC加热器为驾驶室提供热量。
可选的，控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块，之后还包括：
当检测到空调冷风开启信号时，由当前时刻向电动机系统提供电能的动力电池模块向空调系统提供电能。
一种电动能量控制系统，所述控制系统包括：整车控制器、电池管理系统、包含两个动力电池模块的动力电池包、第一供电开关装置、第二供电开关装置、电耦合装置、发电系统、DC-DC转换系统、充电切换装置和电动机系统；
所述整车控制器分别与所述电池管理系统、所述电动机系统、所述发电系统的控制端和所述充电切换装置的控制端连接；
所述电池管理系统分别与动力电池包的信号输出端、所述第一供电开关装置的控制端和所述第二供电开关装置的控制端连接，动力电池包中的两个动力电池模块分别一一对应地与所述第一供电开关装置的输入端和所述第二供电开关装置的输入端连接，所述第一供电开关装置的输出端和所述第二供电开关装置的输出端均与所述电耦合装置的第一电能输入端连接；
所述DC-DC转换系统的电能输入端与所述发电系统的电能输出端连接，所述DC-DC转换系统的电能输出端分别与所述充电切换装置的输入端和所述电耦合装置的第二电能输入端连接；所述充电切换装置的两个输出端分别一一对应地与所述动力电池包中的两个动力电池模块连接；所述电耦合装置的合成电能输出端与所述电动机系统连接；
所述电池管理系统用于实时检测两个所述动力电池模块的电压、电流和温度，根据所述电压、电流和温度分别计算两个所述动力电池模块的荷电状态，并将两个所述动力电池模块的荷电状态均传输至所述整车控制器；
所述整车控制器用于根据两个所述动力电池模块的荷电状态，确定两个动力电池模块中为所述电动机系统提供电能的动力电池模块和待充电的动力电池模块，产生投切信号，并产生发电系统的驱动信号、DC-DC转换系统的启动信号和充电切换装置的控制信号，将所述投切信号发送给所述电池管理系统，将所述驱动信号发送给所述发电系统，将所述启动信号发送给所述DC-DC转换系统，并根据所述控制信号控制所述充电切换装置的切换状态；
所述发电系统用于根据所述驱动信号产生电能，将产生的电能通过DC-DC转换系统输出给所述电耦合装置，并将产生的电能通过DC-DC转换系统和所述充电切换装置为待充电的动力电池模块充电；
所述电池管理系统还用于根据所述投切信号控制所述第一供电开关装置和所述第二供电开关装置的通断状态，使为所述电动机系统提供电能的动力电池模块的电能输出至所述电耦合装置；
所述电耦合装置用于合成为所述电动机系统提供电能的动力电池模块输出的电能和所述发电系统产生的电能，并将合成后的电能传输至所述电动机系统，使所述电动机系统持续驱动车辆行驶。
可选的，所述动力电池模块为磷酸铁锂电池。
可选的，所述发电系统中的发动机控制器控制发动机的工作模式为多点功率控制模式。
可选的，所述发电系统包括：为所述发动机提供燃料的燃料箱。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种电动能量控制方法及系统，设置两个动力电池模块，实时检测两个动力电池模块的荷电状态，其中一个动力电池模块为电动机系统提供电能，另外一个动力电池模块设置为待充电的动力电池模块，发电系统为待充电的动力电池模块充电，使两个动力电池模块交替为电动机系统提供电能，电动机系统持续驱动车辆行驶，更好的实现车辆的节能环保，并解决了现有技术中续航里程的问题，消除了消费者的续航焦虑，让消费者在使用车辆时更加便利；发电系统在为动力电池充电的同时，为车辆的电动机系统提供电能，可以极大的减少动力电池模块的能量消耗和动力电池模块的总容量，进而降低动力电池模块的成本以及整车的成本。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明提供的一种电动能量控制方法的流程图；
图2为本发明提供的发动机的外特性曲线示意图；
图3为本发明提供的一种电动能量控制系统的基本原理图；
图4为本发明实施例提供的动力电池模块A供电的纯电动行驶模式时的电动能量控制系统的原理图；
图5为本发明实施例提供的动力电池模块A在充电、动力电池模块B供电的混合动力行驶模式时的电动能量控制系统的原理图；
图6为本发明提供的动力电池包慢充电状态的原理图。
符号说明：1-整车控制器，2-电池管理系统，3-动力电池包，4-电耦合装置，5-发电系统，6-电动机系统，7-DC-DC转换系统，8-充电切换装置，9-第一供电开关装置，10-第二供电开关装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种插电混合动力汽车的电动能量控制方法及系统，以实现整车的节能环保、使用便利和降低成本的目标。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的一种电动能量控制方法的流程图。如图1所示，本发明提供的一种电动能量控制方法包括以下步骤：
S101，获取两个动力电池模块的荷电状态。
S102，根据两个动力电池模块的荷电状态，将两个动力电池模块分别确定为向电动机系统提供电能的动力电池模块和待充电的动力电池模块；
S103，控制发电系统和向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电，并控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，获得充电后的动力电池模块。
S104，判断向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态是否达到荷电状态下限值，获得第一判断结果。
S105，若第一判断结果表示是，则将向电动机系统提供电能的动力电池模块设置为待充电的动力电池模块，将充电后的动力电池模块设置为向电动机系统提供电能的动力电池模块。
S106，返回步骤“控制发电系统和向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电，并控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，获得充电后的动力电池模块”。
S103步骤，具体包括：
S103-1，判断车辆驾驶员设定的车辆行驶模式是否为长途高速行驶模式，获得第二判断结果。
S103-2，若第二判断结果表示否，则控制向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电。
S103-3，获得向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态。
S103-4，判断向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态是否达到第一预设荷电状态，获得第三判断结果。
S103-5，若第三判断结果表示是，则控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池。
S103-6，若第二判断结果表示是，则控制向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电的同时，获得待充电的动力电池模块的荷电状态；
S103-7，判断待充电的动力电池模块的荷电状态是否达到第二预设荷电状态，获得第四判断结果；
S103-8，若第四判断结果表示是，则控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块。
S103-5步骤和S103-8步骤之后均还包括：
当检测到空调暖风开启信号时，判断发动机是否处于运行状态，得到第五判断结果。
若第五判断结果表示是，则将发动机运行产生的热量传送至车辆的驾驶室，当发动机运行产生的热量不能满足驾驶室设定的空调暖风设定温度要求时，则启动PTC加热器为驾驶室提供辅助热量。
若第五判断结果表示否，则启动PTC加热器为驾驶室提供热量。
当检测到空调冷风开启信号时，由当前时刻向电动机系统提供电能的动力电池模块向空调系统提供电能。
本发明的发动机采用多点功率控制模式，下面以三点功率控制模式为例进行说明。
如图2所示，三点功率控制模式具体为：
P-A功率点：发动机只维持自身系统基本运转，不对动力电池模块充电，也不对驱动电机输出电功率。
P-B功率点：发动机(带动发电机)既给动力电池充电，又给驱动电机一个恒功率，这个恒功率小于车辆的驱动电机的需求功率。这个功率点选择在最佳燃油消耗区域所对应的功率点。
P-C功率点：发动机只提供动力电池充电的需求功率。
图2中，横坐标表示发动机转速，左边纵坐标表示发动机的扭矩(牛顿·米)和功率(千瓦)，右边纵坐标表示发动机的燃油消耗(克/千瓦·小时)。
图3为本发明提供的一种电动能量控制系统的基本原理图。本发明提供的一种电动能量控制系统包括：整车控制器1、电池管理系统2、动力电池包3(包含动力电池模块A和动力电池模块B)、电耦合装置4、发电系统5、电动机系统6、DC-DC转换系统7、充电切换装置8、第一供电开关装置9和第二供电开关装置10。
整车控制器1通过CAN通讯总线分别与电池管理系统2、电动机系统6、发电系统5的控制端和充电切换装置8的控制端连接。
电池管理系统2分别与动力电池包3的信号输出端、第一供电开关装置9的控制端和第二供电开关装置10的控制端连接，动力电池模块A与第一供电开关装置9的输入端连接，动力电池模块B与第二供电开关装置10的输入端连接，第一供电开关装置9的输出端和第二供电开关装置10的输出端均与电耦合装置4的第一电能输入端连接。
DC-DC转换系统7的电能输入端与发电系统5的电能输出端连接，DC-DC转换系统7的电能输出端分别与充电切换装置8的输入端和电耦合装置4的第二电能输入端连接。充电切换装置的两个输出端分别一一对应地与动力电池包中的两个动力电池模块连接。电耦合装置4的合成电能输出端与电动机系统6连接。
电池管理系统2用于实时检测两个动力电池模块的电压、电流和温度，根据电压、电流和温度分别计算两个动力电池模块的荷电状态，并将两个动力电池模块的荷电状态均传输至整车控制器1。
整车控制器1用于根据两个动力电池模块的荷电状态，确定两个动力电池模块中为电动机系统6提供电能的动力电池模块和待充电的动力电池模块，产生投切信号，并产生发电系统5的驱动信号、DC-DC转换系统7的启动信号和充电切换装置8的控制信号，将投切信号发送给电池管理系统2，将驱动信号发送给发电系统5，将启动信号发送给DC-DC转换系统7，并根据控制信号控制充电切换装置8的切换状态。
发电系统5用于根据驱动信号产生电能，将产生的电能通过DC-DC转换系统7输出给电耦合装置4，并将产生的电能通过DC-DC转换系统7和充电切换装置8为待充电的动力电池模块充电。
电池管理系统2还用于根据投切信号控制第一供电开关装置9和第二供电开关装置10的通断状态，使为电动机系统6提供电能的动力电池模块的电能输出至电耦合装置4。
电耦合装置4用于合成为电动机系统6提供电能的动力电池模块(动力电池包3当中的动力电池模块A或者动力电池模块B)输出的电能和发电系统5产生的电能，并将合成后的电能传输至电动机系统6，使电动机系统6持续驱动车辆行驶。
优选地，整车控制器1通过CAN通讯总线与电池管理系统2、电动机系统6、发电系统5和充电切换装置8实现信号传输。第一供电开关装置9、第二供电开关装置10和充电切换装置8为继电器。
本发明为车辆的驱动电机提供电能的动力电池包3采用两个独立的动力电池模块，不采用单独一套动力电池包供电的方案。动力电池包3(包含两个动力电池模块A和B)有以下两种可以选择的结构模式：一种结构模式是将动力电池包3内的电池模组分成两个区域，两个区域是相对独立的，每个电池区域的带电量是一样的(或者有一定的差别，根据具体研发的车型情况而定)。另一种模式是两块独立的电池包，每个电池包的带电量是一样的(或者有一定的差别，根据具体研发的车型情况而定)。
电池管理系统2对每个电池区域或者电池包分别进行管理。动力电池包3中的每个电池区域的放电深度DOD的设定，电池的荷电状态SOC的上限值和下限值的设定，每个电池区域所需要满足的续航里程等根据具体研发车型情况而确定。
为了保证动力电池包3能够工作在理想的温度环境之下，电池包采用恒温控制系统管理，控制电池的过冷和过热。动力电池包3中的每个电池区域单独设置恒温系统，由BMS进行分区域管理。
动力电池的选用：从电动能量控制系统和方法的特点和目标、防止车辆发生电池火灾事故、磷酸铁锂电池的特性等方面综合考虑，将磷酸铁锂电池作为首选，其次，可以选择三元锂电池。
发电系统5包括：发动机控制器、发动机、发电机控制器和发电机。DC-DC控制器和DC-DC转换器。
发动机控制器的输入端和发电机控制器的输入端均与整车控制器1连接，发动机控制器的输出端与发动机的控制端连接，发电机控制器的输出端与发电机的控制端连接。
发动机的输出轴与发电机的电机轴连接，发电机的电能输出端与DC-DC转换系统7的输入端连接。
发电系统5还包括：为发动机提供燃料的燃料箱。发电系统5的燃料箱燃料可以为汽油、甲醇、天然气以及其他清洁燃料。
发电系统5的作用如下：
①用于为动力电池模块充电。
②用于为汽车行驶的驱动电机提供部分电功率。
③在寒冷低温天气，用于汽车的电池包的预热和驾驶室的取暖、除霜除雾等。
发电系统5中的发动机控制器控制发动机的工作模式为多点功率控制模式。优选地，发电系统5中的发动机控制器控制发动机的工作模式为三点功率控制模式。
DC-DC转换系统7包括：DC-DC控制器和DC-DC转换器。
DC-DC控制器的输入端通过CAN通讯总线与整车控制器1连接，DC-DC控制器的输出端与DC-DC转换器的控制端连接。DC-DC转换器的输入端与发电机的电能输出端连接，DC-DC转换器的输出端分别与充电切换装置8的输入端和电耦合装置4的第二电能输入端连接。DC-DC控制器根据整车控制器1的启动信号控制DC-DC转换器进行电压的转换，将发电机输出的电压转换为合适的电压为动力电池模块充电，并同时输出给电耦合装置4。
电动机系统6包括：驱动电机控制器(MicrocontrollerUnit，MCU)和驱动电机。驱动电机控制器分别与电耦合装置4的合成电能输出端、整车控制器1和驱动电机连接。驱动电机与车辆的机械传动装置连接。
如图3所示，电动能量控制系统还设置了外接充电口和充电设备，外接充电口为慢充口，充电设备为慢充设备。在车辆停止行驶的时候，动力电池模块可以外接慢充设备充电。为了保护动力电池，延长动力电池使用寿命，只采用慢充一种充电模式，不设置快充接口设备。车辆停止行驶时，动力电池包进行慢充电的原理如图6所示。
当车辆上的电动车窗、电动座椅、电动后视镜、雨刮等低压用电设备工作时，整车控制器1向低压用电设备的控制器发送指令，低压用电设备的控制器控制低压用电设备开始工作，同时低压蓄电池为低压用电设备提供电能。低压蓄电池的电能来源于动力电池模块，动力电池模块通过DC-DC转换器将电能输送给低压蓄电池。车载低压蓄电池是为汽车的照明和信号系统、仪表、报警和指示灯系统、电动辅助系统(比如：电动车窗、电动座椅、电动后视镜、雨刮等)、安全与舒适系统等提供低压电能。
采用本发明的电动能量控制方法和系统的整车设置了两种行驶控制模式：城市市区市郊行驶模式和长途高速行驶模式。
实施例1：城市市区市郊行驶模式
1.1城市市区市郊行驶模式---常温天气(不需要开启空调和暖风)
车辆在上电启动行驶之前，动力电池模块A和动力电池模块B的荷电状态可能有以下几种情况：
(1)动力电池模块A和动力电池模块B都是满电状态；
(2)动力电池模块A和动力电池模块B的其中一个处于满电状态，另外一个不是满电状态；
(3)动力电池模块A和动力电池模块B都不是满电状态，但是带电量不相同；
(4)动力电池模块A和动力电池模块B都不是满电状态，但是带电量相同。
车辆上电之后，启动之前，BMS和VCU首先判断动力电池模块A和动力电池模块B的荷电状态。
判断依据：
(1)如果动力电池模块A和动力电池模块B的荷电状态都是满电或者是带电量相同的情况下，首先选择动力电池模块A给驱动电机供电。
(2)如果动力电池模块A和动力电池模块处于荷电状态不相同的情况下，选择带电量小的一个首先使用。
下面叙述的内容是基于首先使用动力电池模块A的前提之下展开的。
车辆启动行驶，首先使用动力电池模块A的电能给驱动电机供电使车辆行驶，此时的工作模式为动力电池模块A供电的纯电动行驶模式，如图4所示。当动力电池模块A的电能使用到SOC(动力电池组的荷电状态)设定的下限值(比如：SOC设定为25％或者其他适合的数值)的时候，由整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)发出信号指令，控制电池管理系统(Battery Management System，BMS)将动力电池模块A切换到动力电池模块B，车辆由动力电池模块B给车辆驱动电机供电使车辆行驶。当动力电池模块B的SOC值下降到某一个设定值(第一预设荷电状态，这个设定值是根据所设计的车辆的总体目标经过分析计算得出)的时候，整车控制器(VCU)发出指令，控制发动机控制器(Electronic Control Unit，ECU)、发电机控制器(Generator Control Unit，GCU)启动发动机和发电机组给动力电池模块A充电，此时的工作模式为动力电池模块A在充电、动力电池模块B供电的混合动力行驶模式，如图5所示。当动力电池模块A的SOC值达到设定的上限值的时候，停止充电。动力电池B的充电的方式一样。
当需要发动机和发电机组启动给动力电池充电的时候，发动机启动，快速运行到P-B功率点(假设此时驱动电机需要这个点的功率)，发动机和发电机组此时产生电能W-B。
发动机和发电机组启动产生电能W-B的输出设计为两个路径，具体如下：
W-B的输出路径之一为车辆的驱动电机提供电能，输出的功率采用恒功率。恒功率的数值在具体的车型设计时候通过计算得出。
W-B的输出路径之二给动力电池充电。
发动机和发电机组启动产生电能W-B的两个输出路径通过整车控制器(VCU)发出指令，发动机控制器(ECU)、发电机控制器(GCU)、DC-DC控制器控制发动机、发电机和DC-DC转换器实现。
如果发动机和发电机组提供给车辆驱动电机的恒功率不能满足整车行驶工况所需要的功率的时候，则由动力电池包中的其中一个存有电能的，即没有达到SOC下限值(亦即没有充电的)那个电池区域提供补充功率。此逻辑判断和指令发布由整车控制器和驱动电机控制器控制实现。
发动机和发电机组与动力电池模块B分别输出的电功率通过电耦合装置合成提供给驱动电机。驾驶员输入的行驶信息提供给整车控制器(VCU)，整车控制器通过分析计算向发动机和发电机组以及动力电池组发出功率需求信息和指令。
在发动机和发电机组给动力电池包中的某一电池区域充电的期间，如果车辆处于怠速状态或者驱动电机所需要的电能小于发动机和发电机组所提供的的电能，则发动机转换运行在P-C功率点，不向驱动电机输送电能。以上逻辑判断和指令发布由整车控制器(VCU)、发动机控制器(ECU)控制实现。
1.2城市市区市郊行驶模式---夏季高温天气(需要开启空调)
空调制冷所需的电能由正在提供驱动电机电能的动力电池区域提供。其他控制策略与1.1所述相同。
1.3城市市区市郊行驶模式---寒冷低温天气(需要开启驾驶室暖风采暖)
车辆在上电之后行驶之前，为了保护电池包能够正常使用，首先需要给电池包升温。本发明设计为给电池包预热的热量来自发动机启动运行所产生的余热。
车辆的电池包上设置温度测量器，测量电池包的温度。
将发动机的冷却系统和电池包的液冷恒温系统设计成一体系统。
车辆在上电之后行驶之前，当电池包的温度低于设定的适宜放电的温度的情况下，温度测量器将温度信号传递到整车控制器，整车控制器发出信号指令启动发动机并运行在P-A功率点，发动机冷却液热量传递到电池包，使电池包的温度达到驱动车辆正常行驶所需要的温度条件，电池包的温度信息传递到电池管理系统(BMS)和整车控制器，整车控制器发出指令，提醒车辆可以行驶。
车辆驾驶室中的组合仪表控制面板上显示车辆可以行使的信号。
车辆在上电之后行驶之前，驾驶员启动暖风空调和除霜除雾按钮，整车控制器发出指令启动空调和除霜除雾设备，车辆的发动机启动并运行在P-A功率点，发动机的冷却系统的温升热量由鼓风机导入驾驶室，给驾驶室预热、除霜除雾。空调系统中设置的温度传感器检测发动机的冷却系统的水温是否达到要求，如果没有达到要求，则给整车控制器提供信号，整车控制器启动PTC加热器，PTC加热器给冷却系统中的水加热，辅助给驾驶室加热。
当车辆动力电池包的温度满足车辆行驶的要求之后，此时，如果两个动力电池模块不需要充电，则发动机关机停止。
车辆启动行驶之后，如果驾驶室需要持续提供热量取暖，此时，如果发动机和发电机组没有启动，则启动PTC加热器为驾驶室供暖。
当动力电池包需要充电，发动机启动之后，驾驶室的取暖的热量由发动机的余热和PTC加热器的热量共同提供。
实施例2：长途高速行驶模式
2.1长途高速行驶模式---常温天气情况下(不需要开启空调和暖风)
首先使用的动力电池模块的判断与1.1相同。
下面叙述的内容是基于首先使用动力电池模块A的前提之下展开的。
车辆启动之后首先使用动力电池模块A的电能给驱动电机供电使车辆行驶，当动力电池模块A的电能使用到SOC设定的下限值(比如：SOC设定为25％或者其他适合的数值)的时候，由整车控制器(VCU)发出信号指令，将动力电池模块A切换到动力电池模块B，车辆由动力电池模块B给驱动电机供电使车辆行驶。在车辆开始使用动力电池模块A之后，如果动力电池模块B低于设定的一个荷电状态SOC值(第二预设荷电状态)，则发电机系统启动给该动力电池模块充电。如果动力电池模块B的荷电状态SOC不低于设定的值，则不需要为动力电池模块B充电，等到动力电池模块A的电能使用到SOC设定的下限值后，切换动力电池模块B给驱动电机供电，启动发电机系统为动力电池模块A充电。这个提前设定的SOC值根据具体开发车型的设计计算而得出。状态判定和指令发出整车控制器(VCU)、发动机控制器(ECU)、发电机控制器(GCU)控制实现。
其他控制策略与1.1所述相同。
2.2长途高速行驶模式---夏季高温天气(需要开启空调)
车辆处于行驶中，需要启动空调制冷，驾驶员启动空调，整车控制器(VCU)和空调管理器发出指令，由正在为驱动电机提供电能的动力电池区域提供驱动空调的电能。其他控制策略与2.1相同。
2.3长途高速行驶模式---寒冷低温天气(需要开启驾驶室暖风)
驾驶员开启暖风指令发出之后，此时如果发动机正在运转，则将发动机余热导入驾驶室供暖，如果发动机余热不能满足驾驶室取暖温度要求，则启动PTC加热器辅助供暖。状态判定和指令发出整车控制器(VCU)控制实现。
开启暖风指令发出之后，如果此时发动机没有启动运转，则直接使用PTC加热器为驾驶室取暖。状态判定和指令发出整车控制器(VCU)控制实现。
本发明具有以下优点：
1、采用两个动力电池区域的交替使用和充电，发动机和发电机组在为动力电池充电的同时，为车辆的驱动电机提供一个恒功率，可以极大的减少动力电池的总容量和动力电池的能量消耗，能够降低动力电池的成本和整车的成本---相比较纯电动汽车和其他类型插电混合动汽车。
2、采用两个动力电池区域的交替使用和充电，发动机和发电机组在为动力电池充电的同时，为车辆的驱动电机提供一个恒功率，既可以解决对于车辆续航里程焦虑的问题，又可以提高消费者的使用便利性(更加近似于传统燃油的使用习惯)---相比较纯电动汽车。
3、采用动力电池与发动机和发电机组两套动力源的组合控制策略，能够做到“能用电就尽量用电，需要用油的时候，用电辅助”，相比较传统燃油车和纯电动车，可以更好的实现综合的节能环保的目的。
4、优选使用磷酸铁锂动力电池，而且，采用电池包恒温系统，寒冷天气下，首先给动力电池包预热。有效保护动力电池，延长动力电池的使用寿命。这种控制策略优于纯电动汽车。
5、优选使用磷酸铁锂动力电池，在保证续航里程无忧的前提下，相比较于目前纯电动汽车为了追求长续航里程大量使用高能量密度、高火灾发生风险的的三元锂电池，能够极大的避免车辆发生电池包火灾，保证车辆和消费者的安全。
6、能够更好地实现节能环保、使用便利、降低成本的目标。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电动能量控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取两个动力电池模块的荷电状态；
根据两个动力电池模块的荷电状态，将两个动力电池模块分别确定为向电动机系统提供电能的动力电池模块和待充电的动力电池模块；
控制发电系统和所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电，并控制发电系统为所述待充电的动力电池模块充电，获得充电后的动力电池模块；
判断所述向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态是否达到荷电状态下限值，获得第一判断结果；
若所述第一判断结果表示是，则将所述向电动机系统提供电能的动力电池模块设置为待充电的动力电池模块，将所述充电后的动力电池模块设置为向电动机系统提供电能的动力电池模块；
返回步骤“控制发电系统和所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电，并控制发电系统为所述待充电的动力电池模块充电，获得充电后的动力电池模块”。
2.根据权利要求1所述的电动能量控制方法，其特征在于，控制发电系统和所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电，并控制发电系统为所述待充电的动力电池模块充电，获得充电后的动力电池模块，具体包括：
判断车辆驾驶员设定的车辆行驶模式是否为长途高速行驶模式，获得第二判断结果；
若所述第二判断结果表示否，则控制所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电；
获得所述向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态；
判断所述向电动机系统提供电能的动力电池模块的荷电状态是否达到第一预设荷电状态，获得第三判断结果；
若所述第三判断结果表示是，则控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块；
若所述第二判断结果表示是，则控制所述向电动机系统提供电能的动力电池模块为电动机系统供电的同时，获得待充电的动力电池模块的荷电状态；
判断所述待充电的动力电池模块的荷电状态是否达到第二预设荷电状态，获得第四判断结果；
若所述第四判断结果表示是，则控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块。
3.根据权利要求2所述的电动能量控制方法，其特征在于，控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块，之后还包括：
当检测到空调暖风开启信号时，判断发动机是否处于运行状态，得到第五判断结果；
若所述第五判断结果表示是，则将发动机运行产生的热量传送至车辆的驾驶室，当发动机运行产生的热量不能满足驾驶室设定的空调暖风设定温度要求时，则启动PTC加热器为驾驶室提供辅助热量；
若所述第五判断结果表示否，则启动PTC加热器为驾驶室提供热量。
4.根据权利要求2所述的电动能量控制方法，其特征在于，控制发电系统为待充电的动力电池模块充电，同时为电动机系统供电，获得充电后的动力电池模块，之后还包括：
当检测到空调冷风开启信号时，由当前时刻向电动机系统提供电能的动力电池模块向空调系统提供电能。
5.一种电动能量控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：整车控制器、电池管理系统、包含两个动力电池模块的动力电池包、第一供电开关装置、第二供电开关装置、电耦合装置、发电系统、DC-DC转换系统、充电切换装置和电动机系统；
所述整车控制器分别与所述电池管理系统、所述电动机系统、所述发电系统的控制端和所述充电切换装置的控制端连接；
所述电池管理系统分别与动力电池包的信号输出端、所述第一供电开关装置的控制端和所述第二供电开关装置的控制端连接，动力电池包中的两个动力电池模块分别一一对应地与所述第一供电开关装置的输入端和所述第二供电开关装置的输入端连接，所述第一供电开关装置的输出端和所述第二供电开关装置的输出端均与所述电耦合装置的第一电能输入端连接；
所述DC-DC转换系统的电能输入端与所述发电系统的电能输出端连接，所述DC-DC转换系统的电能输出端分别与所述充电切换装置的输入端和所述电耦合装置的第二电能输入端连接；所述充电切换装置的两个输出端分别一一对应地与所述动力电池包中的两个动力电池模块连接；所述电耦合装置的合成电能输出端与所述电动机系统连接；
所述电池管理系统用于实时检测两个所述动力电池模块的电压、电流和温度，根据所述电压、电流和温度分别计算两个所述动力电池模块的荷电状态，并将两个所述动力电池模块的荷电状态均传输至所述整车控制器；
所述整车控制器用于根据两个所述动力电池模块的荷电状态，确定两个动力电池模块中为所述电动机系统提供电能的动力电池模块和待充电的动力电池模块，产生投切信号，并产生发电系统的驱动信号、DC-DC转换系统的启动信号和充电切换装置的控制信号，将所述投切信号发送给所述电池管理系统，将所述驱动信号发送给所述发电系统，将所述启动信号发送给所述DC-DC转换系统，并根据所述控制信号控制所述充电切换装置的切换状态；
所述发电系统用于根据所述驱动信号产生电能，将产生的电能通过DC-DC转换系统输出给所述电耦合装置，并将产生的电能通过DC-DC转换系统和所述充电切换装置为待充电的动力电池模块充电；
所述电池管理系统还用于根据所述投切信号控制所述第一供电开关装置和所述第二供电开关装置的通断状态，使为所述电动机系统提供电能的动力电池模块的电能输出至所述电耦合装置；
所述电耦合装置用于合成为所述电动机系统提供电能的动力电池模块输出的电能和所述发电系统产生的电能，并将合成后的电能传输至所述电动机系统，使所述电动机系统持续驱动车辆行驶。
6.根据权利要求5所述的电动能量控制系统，其特征在于，所述动力电池模块为磷酸铁锂电池。
7.根据权利要求5所述的电动能量控制系统，其特征在于，所述发电系统中的发动机控制器控制发动机的工作模式为多点功率控制模式。
8.根据权利要求5所述的电动能量控制系统，其特征在于，所述发电系统包括：为所述发动机提供燃料的燃料箱。
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