CN116923364B - 碳基电容增程动力控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳基电容增程动力控制方法，包括：获取当前碳基电容电池的电量及当前负载功率；根据所述碳基电容电池的电量及所述负载功率下，控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，以维持发动机恒定在输出效率最高时的转速下运行。本发明还公开了一种碳基电容增程动力控制系统。本发明通过控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，以维持发动机恒定在输出效率最高时的转速下运行，不仅提高发动机的输出效率，达到节油效果，还可保护发动机，延长发动机的使用寿命。

Description

碳基电容增程动力控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车增程动力系统技术领域，具体涉及一种碳基电容增程动力控制方法及系统。

背景技术

增程式电动车因有效解决了里程焦虑问题而备受关注。增程器是发动机与发电机的组合，其工作原理是利用电动机驱动，当动力电池电量低于一定阈值时，增程器开始工作，直接驱动电动机工作，同时有多余的电量，给动力电池充电。当动力电池充到一定值时，增程器就停止工作。现有的增程动力控制技术存在增程器的输出效率低，节能效果差等缺陷，因此，如何获得一种输出效率高且节能效果好的增程动力系统就成为一种客观需求。

发明内容

本发明提供了一种碳基电容增程动力控制方法，用于解决现有技术电动车增程动力系统输出效率低，能耗大等问题。本发明还提供了一种碳基电容增程动力控制系统。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种碳基电容增程动力控制方法，该方法包括：获取当前碳基电容电池的电量及当前负载功率；根据所述碳基电容电池的电量及所述负载功率，控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，以维持发动机恒定在输出效率最高时的转速下运行。

进一步地，控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，包括：在所述碳基电容电池的电量为30％～70％SOC时，当发动机的输出功率大于当前负载功率时，控制发动机向碳基电容电池充电以减小发动机向电动机输出的功率；当发动机的输出功率小于当前负载功率时，控制碳基电容电池放电以增大发动机向电动机输出的功率；当发动机的输出功率等于当前负载功率时，所述碳基电容电池不工作，直接由发动机向电动机输出功率。

在一些实施例中，还包括：根据所述碳基电容电池的电量及所述负载功率下碳基电容电池可维持时间，控制发动机开启或关闭：当所述当前碳基电容电池的电量大于70％SOC且基于当前输出功率，碳基电容电池的维持时间大于预设的发动机启动和停止的切换时间，则控制发动机关闭，并控制碳基电容电池向电动机放电；当所述当前碳基电容电池的电量小于30％SOC时，则控制发动机开启，并控制发动机向碳基电容电池充电。

在一些实施例中，还包括：当所述当前碳基电容电池的电量小于或等于20％SOC时，且负载当前的输出功率大于当前发动机的输出功率时，则控制碳基电容电池停止放电，并调整发动机的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率；当所述当前碳基电容电池的电量小于10％SOC时，则通过充电电源对碳基电容电池进行充电，并限制碳基电容电池的输出。

在一些实施例中，所述碳基电容电池的数量为多组，其中的一个碳基电容电池组为输出电池组，其余的碳基电容电池组为备用电池组，且所述备用电池组与所述输出电池组之间可进行切换。

进一步地，控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，包括：在所述输出电池组的碳基电容电池的电量为30％～70％SOC时，且当发动机的输出功率大于当前负载功率时，控制发动机向输出电池组的碳基电容电池充电以减小发动机向电动机输出的功率；当发动机的输出功率小于当前负载功率时，控制输出电池组的碳基电容电池放电以增大发动机向电动机输出的功率；当发动机的输出功率等于当前负载功率时，所述输出电池组的碳基电容电池不工作，直接由发动机向电动机输出功率。

在一些实施例中，还包括，根据所述碳基电容电池的电量及所述负载功率下碳基电容电池可维持时间，控制发动机开启或关闭：当所述当前输出电池组的碳基电容电池的电量大于70％SOC时，则将备用电池组中电量最低的碳基电容电池切换为输出电池组，通过发动机对备用碳基电容电池进行充电；当所述当前碳基电容电池的电量均大于70％SOC且发动机发动时间大于预设的发动机启动和停止的切换时间，则控制发动机关闭，并控制碳基电容电池向电动机放电；当所述当前输出电池组的碳基电容电池的电量小于30％SOC时，则将备用电池组中电量最高的碳基电容电池切换为输出电池组，使备用碳基电容电池进行放电；当所有的碳基电容电池的电量均小于30％SOC时，则控制所述碳基电容电池关闭，并通过调整发动机的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率，同时，通过发动机或充电电源对碳基电容电池进行充电。

在一些实施例中，还包括：当所述碳基电容电池停止放电后，所述当前碳基电容电池的电量大于50％SOC时，控制所述碳基电容电池重新放电。

本发明还提供了一种碳基电容增程动力控制系统，该系统包括：

发动机，其恒定以输出效率最高时的转速运行，其输出经整流逆变后向电动机输出功率；

碳基电容电池，其与发动机连接，通过其充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，以维持发动机转速恒定；

电动机，其分别与发动机及碳基电容电池连接，其接收发动机和/或碳基电容电池输出的功率，并向负载输出功率；

控制单元，其分别与发动机、碳基电容电池及电动机连接，其获取当前碳基电容电池的电量及当前负载功率数据，并根据获取的数据控制碳基电容电池充电或放电；

充电电源，其与碳基电容电池连接，用于为碳基电容电池充电。

在一些实施例中，所述碳基电容电池设有多组，所述充电电源分别与多组所述碳基电容电池连接，其中的一个碳基电容电池组为输出电池组，其余的碳基电容电池组为备用电池组，所述备用电池组与所述输出电池组之间可进行切换。

本发明的有益效果为：本发明的碳基电容增程动力控制方法通过控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，以维持发动机恒定在输出效率最高时的转速下运行，不仅提高发动机的输出效率，达到节油效果，还可保护发动机，延长发动机的使用寿命。

另一方面，通过设置多组碳基电容电池，不仅可提高碳基电容电池的使用效率，同时还便于碳基电容电池的更换与维修。

此外，碳基电容电池具有充电快，安全性高、功率密度大、循环寿命长、温升小等特点。

附图说明

图1是本发明实施例1的方法流程图。

图2是本发明另一实施例的方法流程图。

图3是本发明的系统结构框图。

具体实施方式

本发明提出的碳基电容增程动力控制方法，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例的碳基电容增程动力控制方法，包括：

S11、获取当前碳基电容电池20的电量及当前负载功率。

具体的，碳基电容电池20的电量可通过电池的SOC(State of Charge，剩余电量)表征，当前负载功率为车辆移动所需要的功率，可通过车辆行驶的速度和加速度计算得出。其中，碳基电容电池20快速充电性能优异，充电到75％SOC仅需要5分钟，20分钟即可充满，最大充电电流可高达30C。

S12、根据所述碳基电容电池20的电量及所述负载功率，控制碳基电容电池20充电或放电来调节发动机10向电动机30输出的功率，以维持发动机10恒定在输出效率最高时的转速下运行。

具体的，本实施例的发动机10恒定在输出效率最高时的转速下运行，其中，得到发动机10的输出效率最高值可通过公知的测定方法测定，如标定实验确定等，在此不做限制。由于此时发动机10的输出效率最高，不仅可满足负载功率的需求，多余的输出功率还可为碳基电容电池20进行充电，从而可最大限度地提高电动机10及碳基电容电池20的输出效率。

在碳基电容电池的电量为30％～70％SOC时，当发动机10的输出功率大于当前负载功率时，控制发动机10向碳基电容电池20充电以减小发动机10向电动机30输出的功率。这说明，发动机10恒定在输出效率最高时的转速下运行时，发动机10的输出功率大于当前负载功率，通过控制发动机10将剩余的输出功率为碳基电容电池20充电，则可减小发动机10向电动机30输出的功率，既可保证发动机10的高效输出，又可对碳基电容电池20进行储能。本实施例中，当碳基电容电池20的电量在70％SOC及30％SOC之间时，碳基电容电池20可放电，为电动机30提供输出功率。这是因为，当碳基电容电池20的电量在70％SOC及30％SOC之间时，电池的性能较佳，充电及放电均不容易对电池的性能及使用寿命造成影响。其中，如图3所示，发动机10的输出经整流及逆变后输出至发动机30，碳基电容电池20的输出经逆变后输出至发动机30。

当发动机10的输出功率小于当前负载功率时，控制碳基电容电池20放电以增大发动机10向电动机30输出的功率。这说明，发动机10恒定在输出效率最高时的转速下运行时，发动机10的输出功率不能满足当前负载功率的需求。此时，通过控制碳基电容电池20向发电机30放电，则可增大发动机10向电动机30输出的功率，以满足负载输出功率的需求。

当发动机10的输出功率等于当前负载功率时，所述碳基电容电池20不工作，直接由发动机10向电动机30输出功率。

在一些实施例中，如图2所示，还包括：

S13、根据碳基电容电池20的电量及所述负载功率下碳基电容电池20可维持时间，控制发动机10开启或关闭。通过控制发动机10开启或关闭，以使碳基电容电池20的电量最终维持在30％～70％SOC内，保障碳基电容电池20性能的同时，可实现节油效果，还可保护发动机，延长发动机的使用寿命。

具体的，当所述当前碳基电容电池20的电量大于70％SOC且基于当前输出功率，碳基电容电池20的维持时间大于预设的发动机10启动和停止的切换时间，则控制发动机10关闭，并控制碳基电容电池20向电动机30放电。即由碳基电容电池20向电动机30输出功率，以释放多余的电量，不仅可起到节油效果，还可避免由于碳基电容电池20的电量过大而对其性能造成影响。其中，发动机10的启动和停止之间的切换需要间隔一段时间，从而避免发动机10频繁开启对发动机的性能及使用寿命造成的影响。因此，需要预先设定发动机10启动和停止的切换时间。本实施例中，发动机10启动和停止的切换时间设定为20分钟，即发动机10每次启动和停止的切换时间至少需要20分钟。

当所述当前碳基电容电池20的电量小于30％SOC时，则控制发动机10开启，并控制发动机10向碳基电容电池20充电。这说明碳基电容电池20的剩余电量较低，无法满足负载的功率需求，因此，需要开启发动机10以满足负载的功率需求。与此同时，由于碳基电容电池20的电量小于30％SOC，需要对碳基电容电池20进行充电，以保障碳基电容电池20的性能及使用寿命。

当所述当前碳基电容电池20的电量小于10％SOC时，则通过充电电源50对碳基电容电池20进行充电，并限制碳基电容电池20的输出。这说明碳基大电容电池20的电量已经极低，需要及时充电。此时发动机10无法对碳基电容电池20进行充电时，为了避免碳基电容电池20过放，由于未充电电池会持续漏电，当碳基电容电池电量小于10％SOC时，则通过充电电源50对碳基电容电池20进行充电，并限制碳基电容电池20的输出，防止碳基电容电池20的电量过低而影响其性能及使用寿命。

当所述当前碳基电容电池20的电量小于30％SOC时，且当前负载功率大于发动机10输出时，说明当前发动机10的输出功率无法满足负载的功率需求，此时需要提高发动机10的转速，以增大发动机10的输出功率，从而满足负载的功率需求。发动机10的转速需要调整至其输出功率大于或等于负载所需的输出功率。

当所述当前碳基电容电池20的电量小于或等于20％SOC时，且负载当前的输出功率大于当前发动机10的输出功率时，则控制碳基电容电池20停止放电，并调整发动机10的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率。说明碳基电容电池20的电量较低，其无法进行放电，需要停止其放电。并通过提高发动机10的转速以满足负载的输出功率需求。当发动机10的输出功率大于负载当前的输出功率时，发动机10多余的输出功率可为碳基电容电池20充电。

实施例2

本实施例的碳基电容增程动力控制方法，包括：

S21、获取当前碳基电容电池20的电量及当前负载功率。

具体的，碳基电容电池20的电量可通过电池的SOC(State of Charge，剩余电量)表征。本实施例中，碳基电容电池的数量为多组，其中的一个碳基电容电池组为输出电池组，其余的碳基电容电池组为备用电池组，且备用电池组与输出电池组之间可进行切换。当前负载功率为车辆移动所需要的功率，可通过车辆行驶的速度和加速度计算得出。

S22、根据所述碳基电容电池20的电量及所述负载功率，控制碳基电容电池20充电或放电来调节发动机10向电动机30输出的功率，以维持发动机10恒定在输出效率最高时的转速下运行。

具体的，本实施例的发动机10恒定在输出效率最高时的转速下运行，其中，得到发动机10的输出效率最高值可通过公知的测定方法测定，如标定实验确定等，在此不做限制。由于此时发动机10的输出效率最高，不仅可满足负载功率的需求，多余的输出功率还可为碳基电容电池20进行充电，从而可最大限度地提高电动机10及碳基电容电池20的输出效率。

在输出电池组的碳基电容电池的电量为30％～70％SOC时，且当发动机10的输出功率大于当前负载功率时，控制发动机10向输出电池组的碳基电容电池20充电以减小发动机10向电动机30输出的功率。这说明，发动机10恒定在输出效率最高时的转速下运行时，发动机10的输出功率大于当前负载功率，通过控制发动机10将剩余的输出功率为碳基电容电池20充电，则可减小发动机10向电动机30输出的功率，既可保证发动机10的高效输出，又可对碳基电容电池20进行储能。本实施例中，当碳基电容电池20的电量在70％SOC及30％SOC之间时，碳基电容电池20可放电，为电动机30提供输出功率。这是因为，当碳基电容电池20的电量在70％SOC及30％SOC之间时，电池的性能较佳，充电及放电均不容易对电池的性能及使用寿命造成影响。其中，如图3所示，发动机10的输出经整流及逆变后输出至发动机30，碳基电容电池20的输出经逆变后输出至发动机30。

当发动机10的输出功率小于当前负载功率时，控制输出电池组的碳基电容电池20放电以增大发动机10向电动机30输出的功率。这说明，发动机10在输出效率最高时的恒定转速下运行时，发动机10的输出功率不能满足当前负载功率的需求。此时，通过控制碳基电容电池20向发电机30放电，则可增大发动机10向电动机30输出的功率，以满足负载输出功率的需求。

当发动机10的输出功率等于当前负载功率时，所述输出电池组的碳基电容电池20不工作，直接由发动机10向电动机30输出功率。

在一些实施例中，还包括：

S23、根据碳基电容电池20的电量及所述负载功率下碳基电容电池20可维持时间，控制发动机10开启或关闭。通过控制发动机10开启或关闭，以使碳基电容电池20的电量最终维持在30％～70％SOC内，保障碳基电容电池20性能的同时，可实现节油效果，还可保护发动机，延长发动机的使用寿命。

具体的，当所述当前输出电池组的碳基电容电池20的电量大于70％SOC时，则将备用电池组中电量最低的碳基电容电池20切换为输出电池组，通过发动机10对备用碳基电容电池进行充电。由于输出电池组的碳基电容电池20的电量大于70％SOC，说明当前负载的输出功率小于发动机10的输出功率，发动机10多余的输出功率给输出电池组的碳基电容电池20充电。此时，将备用电池组中电量最低的碳基电容电池20切换为输出电池组，则发动机10多余的输出功率继续给输出电池组的碳基电容电池20充电，直至所有的碳基电容电池20的电量全部大于70％SOC。

当所述当前碳基电容电池的电量均大于70％SOC且发动机发动时间大于预设的发动机启动和停止的切换时间，则控制发动机关闭，并控制碳基电容电池20向电动机30放电。即由碳基电容电池20向电动机30输出功率，以释放多余的电量，不仅可起到节油效果，还可避免由于碳基电容电池20的电量过大而对其性能造成影响。其中，发动机10的启动和停止之间的切换需要间隔一段时间，从而避免发动机10频繁开启对发动机的性能及使用寿命造成的影响。因此，需要预先设定发动机10启动和停止的切换时间。本实施例中，发动机10启动和停止的切换时间设定为20分钟，即发动机10每次启动和停止的切换时间至少需要20分钟。同时，碳基电容电池20的电量需要维持在一定的范围内，从而保障碳基电容电池20的性能及使用寿命。因此，需要预先设定碳基电容电池20的电量70％SOC及30％SOC。当碳基电容电池20的电量在70％SOC及30％SOC之间时，碳基电容电池20可放电，为电动机30提供输出功率。

当所述当前输出电池组的碳基电容电池20的电量小于30％SOC时，则将备用电池组中电量最高的碳基电容电池20切换为输出电池组，使备用碳基电容电池进行放电。说明当前输出电池组的碳基电容电池20的电量较小，不能进行放电，此时，将备用电池组中电量最高得到碳基电容电池20切换为输出电池组，直至所有的碳基电容电池20的电量均小于30％SOC。

当所有的碳基电容电池20的电量均小于30％SOC时，则控制所述碳基电容电池20关闭，并通过调整发动机10的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率，同时，通过发动机10或充电电源50对碳基电容电池20进行充电。说明所有的碳基电容电池的电量均较小，当前发动机10的输出功率无法满足当前负载的输出功率，此时，需要增大发动机10的转速以提高发动机10的输出功率，使发动机10的输出功率大于或等于负载当前的输出功率，从而满足负载的输出功率需求。当发动机10的输出功率大于负载当前的输出功率时，发动机10多余的输出功率可为碳基电容电池20进行充电。而当发动机10的输出功率等于负载当前的输出功率时，发动机10无法为碳基电容电池20充电，此时，需要通过充电电源50对碳基电容电池20进行充电，以保障碳基电容电池20的电量在70％SOC与30％SOC之间。

在一些实施例中，当所述碳基电容电池20停止放电后，所述当前碳基电容电池的电量大于50％SOC时，控制所述碳基电容电池重新放电。也就是说，当所有的碳基电容电池20停止放电后，发动机10或充电电源50为碳基电容电池20进行充电，直至碳基电容电池20的电量充至50％SOC时，碳基电容电池20才重新向电动机30放电。这样可有效保障碳基电容电池20的电量不至于在30％SOC边缘反复振荡而使碳基电容电池反复充电放电，从而可避免碳基电容电池20因频繁充放电而对其造成损伤。

当所述当前碳基电容电池20的电量小于或等于20％SOC时，且负载当前的输出功率大于当前发动机10的输出功率时，则控制碳基电容电池20停止放电，并调整发动机10的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率。这说明碳基电容电池20的电量较低，其无法进行放电，需要停止其放电。并通过提高发动机10的转速以满足负载的输出功率需求。当发动机10的输出功率大于负载当前的输出功率时，发动机10多余的输出功率可为碳基电容电池20充电。本实施例的碳基电容增程动力控制方法通过控制碳基电容电池20充电或放电来调节发动机10向电动机30输出的功率，以维持发动机10恒定在输出效率最高时的转速下运行，不仅提高发动机10的输出效率，达到节油效果，还可保护发动机10，延长发动机的使用寿命。此外，通过设置多组碳基电容电池20，不仅可提高碳基电容电池20的使用效率，同时还便于碳基电容电池20的更换与维修。

实施例3

如图3所示，本实施例的碳基电容增程动力控制系统，包括发动机10、碳基电容电池20、电动机30、控制单元40及充电电源50。其中，控制单元40分别与发动机10、碳基电容电池20及电动机30连接，其根据当前碳基电容电池20的电量、发动机10的输出功率及负载的输出功率控制碳基电容电池20充电或放电，充电电源50与碳基电容电池20连接，其用于为碳基电容电池20充电。本实施例的碳基电容增程动力系统可用于各类增程式电动汽车，例如可用于家用小汽车、数字社区车等，当增程式电动汽车的动力电池电量低时，本实施例的碳基电容增程动力系统使汽车正常运行，从而解决电动车的里程焦虑问题。

如图3所示，发动机10分别与碳基电容电池20、电动机30及控制单元40连接，其恒定以输出效率最高时的转速运行，其输出经整流逆变后向电动机30输出功率。由于发动机10恒定以输出效率最高时的转速运行，因而可使发动机10的输出效率最高。此外，发动机10的启动和停止之间的切换需要间隔一段时间，从而避免发动机10频繁开启对发动机的性能及使用寿命造成的影响。因此，需要预先设定发动机10启动和停止的切换时间。本实施例中，发动机10启动和停止的切换时间设定为20分钟，即发动机10每次启动和停止的切换时间至少需要20分钟。

碳基电容电池20分别与发动机10、电动机30及控制单元40连接，其用于调节发动机10向电动机30输出的功率，以维持发动机10转速恒定。碳基电容电池20的电量需要维持在一定的范围内，碳基电容电池20才可放电，为电动机30提供输出功率，以保障碳基电容电池20的性能及使用寿命。本实施例中，碳基电容电池20的电量在70％SOC及30％SOC之间。这是因为，电量在此区间的碳基电容电池20的性能较佳，充电及放电均不容易对电池的性能及使用寿命造成影响。此外，为了避免碳基电容电池20过放而影响其性能及使用寿命，当碳基电容电池20的电量小于20％SOC时，需要通过提高发动机10的输出功率以满足负载需求以避免碳基电容电池20继续放电。当碳基电容电池20的电量小于10％SOC时，则需要及时为碳基电容电池20进行充电，并限制其放电。

碳基电容电池20与现有储能电池相比，其具有功率密度高，充电时间短，循环寿命长，安全性高，自放电率低，能量转换效率高等特点。碳基电容电池快速充电性能优异，充电到75％SOC仅需要5分钟，20分钟即可充满，最大充电电流可达到30C。

控制单元40分别与发动机10、碳基电容电池20及电动机30连接，其获取当前碳基电容电池的电量及当前负载功率数据，并根据获取的数据控制碳基电容电池20充电或放电及控制发动机10开启或关闭。

其中，发动机10开启或关闭是由当前碳基电容电池20的电量以及负载当前的输出功率下碳基电容电池20可维持时间来确定。具体地，在碳基电容电池20的电量为30％～70％SOC时，当发动机10的输出功率大于当前负载功率时，控制单元40控制发动机10向碳基电容电池20充电以减小发动机10向电动机30输出的功率。当发动机10的输出功率小于当前负载功率时，控制单元40控制碳基电容电池20放电以增大发动机10向电动机30输出的功率。当发动机10的输出功率等于当前负载功率时，碳基电容电池20不工作，控制单元40直接控制发动机10向电动机30输出功率。

当碳基电容电池20电量大于70％SOC且基于负载当前的输出功率，碳基电容电池20的维持时间大于发动机10启动和停止的切换时间，则控制单元40控制发动机10关闭。当碳基电容电池20的电量小于30％SOC，则控制单元40控制发动机10开启。当负载的输出功率小于发动机10的输出功率时，发动机10向碳基电容电池20供电并向电动机30输出功率。当碳基电容电池20电量小于20％SOC，且负载的输出功率大于或等于发动机10的输出功率时，通过调整发动机10的转速使其输出功率满足当前负载的输出功率需求，即将发动机10的输出功率调整到大于当前输出功率，以避免碳基电容电池20电量进一步降低。

如图3所示，充电电源50与碳基电容电池20连接，其用于对碳基电容电池20进行充电。由于未充电电池会持续漏电，为了避免碳基电容电池20过放，当碳基电容电池20电量小于10％SOC时，需要对碳基电容电池20及时充电。本实施例中，充电电源50对碳基电容电池20进行充电，并限制碳基电容电池20的输出，从而确保碳基电容电池20的电量。

实施例4

如图3所示，本实施例的碳基电容增程动力控制系统，包括发动机10、碳基电容电池20、电动机30、控制单元40及充电电源50。其中，控制单元40分别与发动机10、碳基电容电池20及电动机30连接，其根据当前碳基电容电池20的电量、发动机10的输出功率及负载的输出功率控制碳基电容电池20充电或放电，充电电源50与碳基电容电池20连接，其用于为碳基电容电池20充电。本实施例的碳基电容增程动力系统可用于各类增程式电动汽车，例如可用于家用小汽车、数字社区车等，当增程式电动汽车的动力电池电量低时，本实施例的碳基电容增程动力系统使汽车正常运行，从而解决电动车的里程焦虑问题。

如图3所示，发动机10分别与碳基电容电池20、电动机30及控制单元40连接，其恒定以输出效率最高时的转速运行，其输出经整流逆变后向电动机30输出功率。由于发动机10恒定以输出效率最高时的转速运行，因而可使发动机10的输出效率最高。此外，发动机10的启动和停止之间的切换需要间隔一段时间，从而避免发动机10频繁开启对发动机的性能及使用寿命造成的影响。因此，需要预先设定发动机10启动和停止的切换时间。本实施例中，发动机10启动和停止的切换时间设定为20分钟，即发动机10每次启动和停止的切换时间至少需要20分钟。

碳基电容电池20分别与发动机10、电动机30及控制单元40连接，其用于调节发动机10向电动机30输出的功率，以维持发动机10转速恒定。该碳基电容电池20设有多组，其中的一个碳基电容电池组为输出电池组，其余的碳基电容电池组为备用电池组，且备用电池组与所述输出电池组之间可进行切换。碳基电容电池20的电量需要维持在一定的范围内，碳基电容电池20才可放电，为电动机30提供输出功率，以保障碳基电容电池20的性能及使用寿命。本实施例中，碳基电容电池20的电量在70％SOC及30％SOC之间。这是因为，电量在此区间的碳基电容电池20的性能较佳，充电及放电均不容易对电池的性能及使用寿命造成影响。此外，为了避免碳基电容电池20过放而影响其性能及使用寿命，当碳基电容电池20的电量小于20％SOC时，需要通过提高发动机10的输出功率以满足负载需求以避免碳基电容电池20继续放电。当碳基电容电池20的电量小于10％SOC时，则需要及时为碳基电容电池20进行充电，并限制其放电。控制单元40分别与发动机10、碳基电容电池20及电动机30连接，其获取当前碳基电容电池20的电量及当前负载功率数据，并根据获取的数据控制碳基电容电池20充电或放电及控制发动机10开启或关闭。

其中，发动机10开启或关闭是由当前碳基电容电池20的电量以及负载当前的输出功率下碳基电容电池20可维持时间来确定。具体地，在输出电池组的碳基电容电池的电量为30％～70％SOC时，且当发动机10的输出功率大于当前负载功率时，控制单元40控制发动机10向输出电池组的碳基电容电池20充电以减小发动机10向电动机30输出的功率。当发动机10的输出功率小于当前负载功率时，控制单元40控制输出电池组的碳基电容电池20放电以增大发动机10向电动机30输出的功率。当发动机10的输出功率等于当前负载功率时，输出电池组的碳基电容电池不工作，控制单元40直接控制发动机10向电动机30输出功率。

当当前输出工位上的碳基电容电池20的电量大于70％SOC时，则将备用电池组中电量最低的碳基电容电池20切换为输出电池组，通过发动机10对备用碳基电容电池20进行充电。当当前碳基电容电池20的电量均大于70％SOC且发动机10发动时间大于预设的发动机10启动和停止的切换时间，则控制发动机10关闭，并控制碳基电容电池20向电动机30放电。当当前输出电池组的碳基电容电池20的电量小于30％SOC时，则将备用电池组中电量最高的碳基电容电池20切换为输出电池组，使备用碳基电容电池20进行放电。当所有的碳基电容电池20的电量均小于30％SOC时，则控制所述碳基电容电池20关闭，并通过调整发动机10的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率。

如图3所示，充电电源50与碳基电容电池20连接，其用于对碳基电容电池20进行充电。当所有的碳基电容电池的电量均小于30％SOC时，说明当前发动机10的输出功率无法满足当前负载的输出功率，此时，需要增大发动机10的转速以提高发动机10的输出功率，使发动机10的输出功率大于或等于负载当前的输出功率，从而满足负载的输出功率需求。当发动机10的输出功率大于负载当前的输出功率时，发动机10多余的输出功率可为碳基电容电池20进行充电。而当发动机10的输出功率等于负载当前的输出功率时，发动机10无法为碳基电容电池20充电，此时，需要通过充电电源50对碳基电容电池20进行充电，以保障碳基电容电池20的电量在70％SOC与30％SOC之间。

本实施例通过设置多组碳基电容电池20，不仅可提高碳基电容电池20的使用效率，同时还便于碳基电容电池20的更换与维修。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种碳基电容增程动力控制方法，其特征在于，该方法包括：

获取当前碳基电容电池的电量及当前负载功率；

根据所述碳基电容电池的电量及所述负载功率，控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，以维持发动机恒定在输出效率最高时的转速下运行；

所述碳基电容电池的数量为多组，其中的一个碳基电容电池组为输出电池组，其余的碳基电容电池组为备用电池组，且所述备用电池组与所述输出电池组之间可进行切换；

根据所述碳基电容电池的电量及所述负载功率下碳基电容电池可维持时间，控制发动机开启或关闭：当所述当前输出电池组的碳基电容电池的电量大于70％SOC时，则将备用电池组中电量最低的碳基电容电池切换为输出电池组，通过发动机对备用碳基电容电池进行充电；当所述当前碳基电容电池的电量均大于70％SOC且发动机发动时间大于预设的发动机启动和停止的切换时间，则控制发动机关闭，并控制碳基电容电池向电动机放电；当所述当前输出电池组的碳基电容电池的电量小于30％SOC时，则将备用电池组中电量最高的碳基电容电池切换为输出电池组，使备用碳基电容电池进行放电；当所有的碳基电容电池的电量均小于30％SOC时，则控制所述碳基电容电池关闭，并通过调整发动机的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率，同时，通过发动机或充电电源对碳基电容电池进行充电；

当所述碳基电容电池停止放电后，所述当前碳基电容电池的电量大于50％SOC时，控制所述碳基电容电池重新放电。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，包括：

在所述碳基电容电池的电量为30％～70％SOC时，当发动机的输出功率大于当前负载功率时，控制发动机向碳基电容电池充电以减小发动机向电动机输出的功率；当发动机的输出功率小于当前负载功率时，控制碳基电容电池放电以增大发动机向电动机输出的功率；当发动机的输出功率等于当前负载功率时，所述碳基电容电池不工作，直接由发动机向电动机输出功率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述碳基电容电池的电量及所述负载功率下碳基电容电池可维持时间，控制发动机开启或关闭：当所述当前碳基电容电池的电量大于70％SOC且基于当前输出功率，碳基电容电池的维持时间大于预设的发动机启动和停止的切换时间，则控制发动机关闭，并控制碳基电容电池向电动机放电；当所述当前碳基电容电池的电量小于30％SOC时，则控制发动机开启，并控制发动机向碳基电容电池充电。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当所述当前碳基电容电池的电量小于或等于20％SOC时，且负载当前的输出功率大于当前发动机的输出功率时，则控制碳基电容电池停止放电，并调整发动机的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率；当所述当前碳基电容电池的电量小于10％SOC时，则通过充电电源对碳基电容电池进行充电，并限制碳基电容电池的输出。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制碳基电容电池充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，包括：在所述输出电池组的碳基电容电池的电量为30％～70％SOC时，且当发动机的输出功率大于当前负载功率时，控制发动机向输出电池组的碳基电容电池充电以减小发动机向电动机输出的功率；当发动机的输出功率小于当前负载功率时，控制输出电池组的碳基电容电池放电以增大发动机向电动机输出的功率；当发动机的输出功率等于当前负载功率时，所述输出电池组的碳基电容电池不工作，直接由发动机向电动机输出功率。

6.一种碳基电容增程动力控制系统，其特征在于，该系统包括：

发动机，其恒定以输出效率最高时的转速运行，其输出经整流逆变后向电动机输出功率；

碳基电容电池，其与发动机连接，通过其充电或放电来调节发动机向电动机输出的功率，以维持发动机转速恒定；

电动机，其分别与发动机及碳基电容电池连接，其接收发动机和/或碳基电容电池输出的功率，并向负载输出功率；

控制单元，其分别与发动机、碳基电容电池及电动机连接，其获取当前碳基电容电池的电量及当前负载功率数据，并根据获取的数据控制碳基电容电池充电或放电；

充电电源，其与碳基电容电池连接，用于为碳基电容电池充电；

所述碳基电容电池设有多组，所述充电电源分别与多组所述碳基电容电池连接，其中的一个碳基电容电池组为输出电池组，其余的碳基电容电池组为备用电池组，所述备用电池组与所述输出电池组之间可进行切换；

根据所述碳基电容电池的电量及所述负载功率下碳基电容电池可维持时间，控制发动机开启或关闭：当所述当前输出电池组的碳基电容电池的电量大于70％SOC时，则将备用电池组中电量最低的碳基电容电池切换为输出电池组，通过发动机对备用碳基电容电池进行充电；当所述当前碳基电容电池的电量均大于70％SOC且发动机发动时间大于预设的发动机启动和停止的切换时间，则控制发动机关闭，并控制碳基电容电池向电动机放电；当所述当前输出电池组的碳基电容电池的电量小于30％SOC时，则将备用电池组中电量最高的碳基电容电池切换为输出电池组，使备用碳基电容电池进行放电；当所有的碳基电容电池的电量均小于30％SOC时，则控制所述碳基电容电池关闭，并通过调整发动机的转速使其输出功率到大于或等于负载当前的输出功率，同时，通过发动机或充电电源对碳基电容电池进行充电；

当所述碳基电容电池停止放电后，所述当前碳基电容电池的电量大于50％SOC时，控制所述碳基电容电池重新放电。