一种增程式电动车的充电控制的方法
【专利摘要】本发明公开了一种增程式电动车的充电控制的方法，包括：电动车的整车控制器上电启动，实时获取电动车的电池系统的SOC值和SOH值，实时检测电动车上的大功率用电设备是否开启，以确定是否需要调整APU发电系统预设的启动条件，判断所述电池系统的SOC值是否满足当前的APU发电系统的启动条件，所述APU发电系统的充电电流由所述电池系统的SOH值确定。本发明在充电过程中，控制APU发电系统的充电电流与SOH值成正比关系，不会导致电池温升加快，还考虑到电动客车的大功率用电设备的影响，有效的预防了电池因过度放电，保护了电池，达到降低其维护及使用成本的效果。
【专利说明】—种增程式电动车的充电控制的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动车整车工作的控制领域，具体涉及一种增程式电动车的充电控制的方法。
【背景技术】
[0002]传统的可外接充电的增程式电动车的车载充电机的充电是根据固定的电池SOC或者单体电压进行判断和控制的，当电池的SOC值或电压低于某个值时启动；当SOC值或电压高于某个值时停止。因用户无法根据自身的需求进行人为控制，故其控制方式不灵活。
[0003]上述方法未考虑电池内部温度的影响，因为电池充电过程中会伴随着电池温度的上升，若不进行相关保护处理，使电池长时间工作在温度较高的条件下，其寿命将大大降低。
[0004]随着锂电池技术的逐渐提升，鉴于锂电池的诸多好处，锂电池已逐渐运用到电动车的电池系统上，而对于锂电池，其在使用一定时间后，电池的SOH值会降低，容量会衰减；如用一成不变的发电电流充电，在容量衰减的情况下，就意味充电倍率升高，这会导致电池温升加快，从而会减少电池的使用寿命。
[0005]此外，在高温及严寒的天气下，电动客车需要开启空调，空调为大功率用电设备，其会增加整车的耗电量，电池系统的SOC下降速率也会加快，如固定一个SOC设定条件，有可能电动车PU发电系统发电的电量来不及补充电池消耗掉的电量，导致电池的电量不够用，从而使电池因电量过低而降低电池的使用寿命。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种增程式电动车的充电控制的方法，来解决以上技术问题。
[0007]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]本发明提供一种增程式电动车的充电控制的方法，包括:
[0009]电动车的整车控制器上电启动；
[0010]实时获取电动车的电池系统的SOC值和SOH值；
[0011]实时检测电动车上的大功率用电设备是否开启，以确定是否需要调整APU发电系统预设的启动条件；
[0012]判断所述电池系统的SOC值是否满足当前的APU发电系统的启动条件；
[0013]若是，启动电动车的APU发电系统，通过APU发电系统的充电电流为所述电池系统充电；
[0014]否则，不启动所述APU发电系统；
[0015]所述APU发电系统的充电电流由所述电池系统的SOH值确定。
[0016]优选的，所述实时检测电动车上的大功率用电设备是否开启，以确定是否需要调整APU发电系统预设的启动条件，包括:[0017]若所述大功率用电设备未开启，则无需调整APU发电系统预设的启动阈值，该启动阈值为第一启动阈值；
[0018]若所述大功率用电设备开启，则调整APU发电系统预设的启动阈值，将启动阈值由第一启动阈值调整为第二启动阈值；
[0019]所述判断所述电池系统的SOC值是否满足当前的APU发电系统的启动条件，包括:
[0020]若所述大功率用电设备未开启，判断所述电池系统的SOC值是否小于所述第一启动阈值；
[0021]若所述大功率用电设备开启，判断所述电池系统的SOC值是否小于所述第二启动阈值。
[0022]优选的，所述方法还包括:当收到强制启动所述APU发电系统的控制信号时，启动所述APU发电系统，通过APU发电系统的充电电流为所述电池系统充电；
[0023]所述APU发电系统的充电电流由所述电池系统的SOH值确定。
[0024]优选的,所述启动电动车的APU发电系统之后,还包括:
[0025]实时监测所述电池系统的温度；
[0026]若所述电池系统的温度大于预设的第一温度阈值，则降低所述APU发电系统的充电电流；
[0027]若所述电池系统的温度大于预设的第二温度阈值，则关闭所述APU发电系统，停止充电。
[0028]优选的,所述启动电动车的APU发电系统之后,还包括:
[0029]检测所述电池系统的SOC值是否满足预设的APU发电系统的关闭条件；
[0030]若是，则关闭所述APU发电系统，停止充电；
[0031]否则，控制所述APU发电系统继续为所述电池系统充电。
[0032]优选的，所述启动电动车的APU发电系统之后，还包括:当收到强制关闭所述APU发电系统的控制信号时，关闭所述APU发电系统，停止充电。
[0033]优选的,所述启动电动车的APU发电系统之后,还包括:获取当前电动车所处的位置，并根据当前电动车所处的位置以及当前所述电池系统的SOC值判断是否关闭所述APU发电系统。
[0034]优选的，所述步骤:获取当前电动车所处的位置，并根据当前电动车所处的位置以及当前所述电池系统的SOC值判断是否关闭所述APU发电系统，包括:
[0035]通过电动车的GPS卫星定位系统获取当前电动车所处的位置，计算出电动车离终点站的距离；
[0036]根据当前所述电池系统的SOC值判断所述电池系统是否能支持电动车运行至终
占.[0037]若是，关闭所述APU发电系统；
[0038]否则，不关闭所述APU发电系统。
[0039]优选的，所述步骤:电动车的整车控制器上电启动之前，还包括:预先设置所述APU发电系统的第一启动阈值和第二启动阈值。
[0040]优选的，所述步骤:电动车的整车控制器上电启动之前，还包括:预先设置所述电池系统的第一温度阈值和第二温度阈值。
[0041]优选的，所述大功率用电设备为空调。
[0042]本发明的有益效果:本发明在充电过程中，整车控制器在参考电池的SOC值、单体电池电压及电池总电压的参数的情况下，还考虑电池的SOH值的影响，控制APU发电系统的发电电流或充电电流与SOH值成正比关系，在容量衰减的情况下，不会导致电池温升加快，从而保护了电池的使用寿命；此外，本发明还考虑到电动客车的大功率用电设备的影响，如空调等，整车控制器根据空调的开关情况改变APU的启动条件，有效的预防了电池因过度放电，保护了电池，实现延长电池的使用寿命，达到降低其维护及使用成本的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1为第一实施例的增程式电动车的充电控制的系统结构原理图。
[0044]图2为第二实施例的开启APU发电系统的控制方法流程图。
[0045]图3为第二实施例的关闭APU发电系统的控制方法流程图。
[0046]图中:10、整车控制器；20、电池系统；30、APU发电系统；40、外接充电装置；50、主驱动系统；60、人机交互单元；70、GPS卫星定位系统；80、高压线；90、直流母线。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0048]下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0049]实施例一:
[0050]请参考图1，其为第一实施例的增程式电动车的充电控制的系统结构原理图。该电动车包括如下部件:整车控制器10、电池系统20、APU (Auxiliary PowerUnit，辅助动力装置)发电系统30、主驱动系统50、人机交互单元60、GPS (GlobalPositioning System,全球定位系统)卫星定位系统70以及直流母线90。
[0051]其中，主驱动系统50包括:驱动电机、驱动电机控制器，其主要功能是驱动车辆运行；电池系统20包括:电池模块、电池管理系统及外接充电接口，是电动车的动力的来源；APU发电系统30包括:发动机、发电机及发电机控制器，其主要作用是在电动车运行过程中用于为动力电池充电。
[0052]具体的，整车控制器10分别连接电池系统20、APU发电系统30、主驱动系统50、人机交互单元60以及GPS卫星定位系统70，通过CAN总线获取上述设备的运行信息及各个运行参数值，控制电动车的整车运行策略，其为电动车的整车控制的主要部件或主要模块。
[0053]其中，人机交互单元60上包括强制发电功能开关以及强制停止发电功能开关。强制发电功能开关用于启动电动车的强制发电功能，强制停止发电功能开关用于启动电动车的强制停止发电功能。
[0054]具体的，当强制发电功能开关被闭合或被触发生效，人机交互单元60发送启动强制发电功能的控制信号，无论此时的电动车是否满足开启APU发电系统30的条件，即刻开启APU发电系统30，为电池系统20的电池模块充电；当强制发电功能开关被断开或被触发失效，人机交互单元60不继续发送启动强制发电功能的控制信号，整车控制器10重新开始检测当前运行环境是否满足开启APU发电系统30的条件，若是，则开启APU发电系统30，否贝丨J，关闭APU发电系统30。
[0055]当强制停止发电功能开关被闭合或被触发生效，人机交互单元60发送启动强制停止发电功能的控制信号，无论此时的电动车是否满足关闭APU发电系统30的条件，即刻关闭APU发电系统30，停止为电池系统20的电池模块充电；当强制停止发电功能开关被断开或被触发失效，人机交互单元60不继续发送启动强制停止发电功能的控制信号。
[0056]此外，人机交互单元60还用于从整车控制器10中获取整车的运行信息或运行参数值，显示于人机交互单元60上，使用户能随时了解电动车的运行状况。
[0057]具体的，GPS卫星定位系统70用于实时获取电动车的站点信息以及当前电动车与终点站的实际距离。
[0058]本实施例中，电动车包括各种电动汽车、电动客车以及混合动力汽车，优选为增程式电动客车。对于增程式电动客车，每次从起点站出发时，GPS卫星定位系统70开始初始化路程信息，随着增程式电动客车的运行，GPS卫星定位系统70会实时获取电动车的站点信息以及当前电动车与终点站的实际距离，并显示于人机交互单元60上。电动客车每到达一个停靠站，GPS卫星定位系统70会发出语音播放信息，提示乘客当前电动车所停靠的站名以及下一站将要停靠的站名，此信息也可同步显示与人机交互单元60上。
[0059]具体的，对于电池系统20，其外接充电接口用于连接外接充电装置40。外接充电装置40包括充电机、充电桩等充电设备，外接充电装置40 —般安装在起点站或者终点站。当车辆快到终点站时，强制停止APU发电系统30或者强制禁止APU发电系统30启动，当车辆到站后改用外接充电装置40充电，这样避免了当车辆快进站时也启动APU发电系统30充电而无法充分利用地面充电机等充电设备，实现提高节油率，节约运行成本的目的。
[0060]具体的，APU发电系统30、电池系统20、外接充电装置40以及主驱动系统50通过高压线80连接到直流母线90上。
[0061]APU发电系统30以及外接充电装置40可分别通过直流母线90为电池系统20充电,此外,APU发电系统30以及电池系统20可通过直流母线90为主驱动系统50提供电能，使电动车正常运行。
[0062]实施例二:
[0063]基于第一实施例的增程式电动车的充电控制的系统，本实施例提供一种增程式电动车的充电控制的方法，该方法包括:开启APU发电系统30的控制方法以及关闭APU发电系统30的控制方法。
[0064]请参考图2，其为第二实施例的启动APU发电系统的控制方法流程图，该开启APU发电系统的控制方法包括:
[0065]S100、预先设置APU发电系统30的第一启动阈值、第二启动阈值、关闭阈值以及充电电流，预先设置电池系统20的第一温度阈值和第二温度阈值。
[0066]其中，第一启动阈值、第二启动阈值以及关闭阈值用于判断APU发电系统30是否开启或关闭的参数条件。第一温度阈值和第二温度阈值用于判断电池系统20的温度是否过高的参数条件。
[0067]第一启动阈值小于第二启动阈值；第一温度阈值小于第二温度阈值。[0068]S110、电动车整车上电启动。
[0069]电动车整车上电后，整车控制器10、电池系统20、APU发电系统30、人机交互单元60、GPS卫星定位系统70等设备纷纷上电；整车控制器预加载APU发电系统30开启或关闭的参数条件、第一温度阈值、第二温度阈值、充电电流等参数。
[0070]S120、获取电池系统20的SOC值以及SOH值。
[0071]电池系统20 的 SOC (state of charge,电池剩余电量)和 SOH(state ofhealth,蓄电池容量或健康度)，两者结合可表示电池的功能状态。
[0072]其中，电池系统20的SOH值即电池满充容量相对额定容量的百分比。如，SOH值为I，表示电池满充容量等于电池的额定容量，SOH值为0，表示电池已报废，无法充能。
[0073]整车控制器10上电加载后，通过CAN还可获取电池管理系统的SOC值、SOH值、单体电池电压、总电压及电池模块内部温度等数据。
[0074]S130、检测是否启动强制发电功遗。
[0075]人机交互单元60上设置有强制发电功能开关。强制发电功能开关用于启动电动车的强制发电功能。当强制发电功能开关被闭合或被触发生效，人机交互单元60向整车控制器10发送启动强制发电功能的控制信号。
[0076]若整车控制器10接收到启动强制发电功能的控制信号，进入步骤S170 ;否则，进入步骤S140。
[0077]S140、检测电动车上的大功率用电设备是否开启。
[0078]电动车上的空调即属于大功率用电设备，考虑高温及寒冷天气的影响，在高温及严寒的天气下，电动车需要开启空调，从而增加整车的耗电量，SOC值下降速率也会加快，如固定一个SOC值作为开启APU发电系统30的条件，有可能会导致电池系统20的电量不够用，从而使电池模块因电量过低而降低电池模块的使用寿命。整车控制器10根据空调的开关情况改变APU发电系统30的开启条件，能避免这种情况的出现，有效的保护电池模块，实现延长电池模块的使用寿命，达到降低其维护及使用成本的效果。
[0079]若检测到空调的开关闭合，进入步骤S160 ;否则，进入步骤S150。
[0080]S150、判断电池系统20的SOC值是否小于等于预设的第一启动阈值。
[0081]第一启动阈值为25%，比较电池系统20的SOC值和第一启动阈值。
[0082]若电池系统20的SOC值小于等于预设的第一启动阈值，即电池模块的剩余电量值小于等于电池模块的满值电量值的25%时，进入步骤S170 ;否则，进入步骤S190。
[0083]其中，电池模块的满值电量值为电池模块充满电时的电量值。
[0084]S160、判断电池系统20的SOC值是否小于等于预设的第二启动阈值。
[0085]第二启动阈值为40%，比较电池系统20的SOC值和第二启动阈值。
[0086]若电池系统20的SOC值小于等于预设的第二启动阈值，即电池模块的剩余电量值小于等于电池模块的满值电量值的40%时，进入步骤S170 ;否则，进入步骤S190。
[0087]S170、启动APU发电系统30。
[0088]S180、根据SOH值确定APU发电系统30的充电电流。
[0089]考虑SOH值的影响，电池模块在使用一定时间后，其SOH值会降低，其容量会衰减；如用一成不变的充电电流充电，在容量衰减的情况下，就意味充电倍率升高，这会导致电池模块温升加快，从而减少电池的使用寿命。[0090]可设置充电电流与SOH值成正比关系。SOH值越大，整车控制器10控制APU发电系统30的充电电流越大；S0H值越小，整车控制器10控制APU发电系统30的充电电流越小。
[0091]S190、不启动APU发电系统30，返回步骤S120。
[0092]上述步骤中，步骤之间的先后关系并不是不可变动的，如步骤S130，可位于步骤SllO后，也可位于步骤S140后，在该开启APU发电系统30的控制方法中，任意时刻整车控制器10只要检测到启动强制发电功能，立即开启APU发电系统30，为电池系统20充电。
[0093]请继续图3其为第二实施例的关闭APU发电系统30的控制方法流程图，该关闭APU发电系统的控制方法应用于整车控制器10已开启了 APU发电系统30，为电池系统20充电的情况下，该关闭APU发电系统的控制方法包括:
[0094]S210、实时检测电池系统20的温度。
[0095]该步骤位于步骤S180之后，整车控制器10通过CAN总线获取电池系统20的电池模块内部温度。
[0096]S220、判断电池系统20的温度是否大于预设的第一温度阈值。
[0097]整车控制器10比较电池模块内部温度与第一温度阈值的大小，以判断电池系统20的温度是否大于预设的第一温度阈值。
[0098]若是，进入步骤S270 ;否则，进入步骤S230。
[0099]其中，第一温度阈值可设置为45度。
[0100]S270、判断电池系统20的温度是否大于预设的第二温度阈值。
[0101]若当前电池系统20的温度已达到第一温度阈值，则继续检测电池系统的温度是否大于预设的第二温度阈值时，若是，进入步骤S290，关闭APU发电系统，避免电池模块烧坏。
[0102]否则，进入步骤S280。
[0103]其中，第二温度阈值可设置为50度。
[0104]S280、降低APU发电系统30的充电电流。
[0105]若电池模块的充电过程中，检测到电池系统20的温度大于预设的第一温度阈值且小于第二温度阈值时，说明当前电池模块的温度很高却不至于危害电池模块健康，此时，需要降低充电电流以避免温度进一步升高而损害电池的寿命。
[0106]可将APU发电系统30的充电电流或输出功率降低至当前的充电电流或输出功率
一半，以避免温度进一步升高。
[0107]一般情况下，当充电电流降低后，温升得到了控制，加上内部散热系统，电池系统20的温度不会在继续上升，但不排除继续上升的可能，当温度一旦上升到第二温度阈值时，立马关闭APU发电系统30，不再为电池系统20充电。
[0108]S230、检测电池系统20的电量是否充满。
[0109]本步骤中，检测电池系统20的电量是否充满并不仅限于将电池系统20的电量充电至满值。
[0110]比如，在步骤SlOO中，还可预先设置一停止发电阈值；检测电池系统20的SOC值是否大于等于该停止发电阈值，若是，表明电池系统20的电量已足够，发送电量已充满的控制信号至整车控制器10，整车控制器10控制APU发电系统30不再为电池系统20充电；否则，表明电池系统20的电量未充够，APU发电系统30继续为电池系统20充电。
[0111]该停止发电阈值可设置为90%。
[0112]S240、检测是否启动强制停止发电功能。
[0113]人机交互单元60上设置有强制停止发电功能开关。强制停止发电功能开关用于启动电动车的强制停止发电功能。
[0114]当强制停止发电功能开关被闭合或被触发生效，人机交互单元60发送启动强制停止发电功能的控制信号。整车控制器10收到该信号后，进入步骤S290 ;否则，进入步骤S250。
[0115]S250、GPS卫星定位系统70获取当前电动车所处的位置信息。
[0116]整车控制器10通过CAN总线与GPS卫星定位系统70通信，获取当前车辆运行的位置，计算当前位置离终点站的距离。
[0117]S260、根据当前电动车所处的位置信息以及SOC值判断是否关闭APU发电系统。
[0118]整车控制器10实时获取电池模块的SOC值，根据当前位置离终点站的距离判断当前电池模块的SOC值进行内部计算处理，判断电池模块是否能满足剩余路程的使用，如满足，则进入步骤S290 ;否则返回步骤S210。
[0119]S290、关闭APU发电系统30。
[0120]整车控制器10向APU发电系统30发送关闭APU发电系统30的信号，控制其关闭，停止为电池系统20充电。
[0121]上述步骤中，步骤之间的先后关系并不是不可变动的，如步骤S240，可位于步骤S180后，也可位于步骤S280后，在该关闭APU发电系统30的控制方法中，任意时刻整车控制器10只要检测到强制停止发电功能的控制信号，立即关闭APU发电系统30，为电池系统20充电。
[0122]本实施例中电动车包括各种电动汽车、电动客车以及混合动力汽车，优选为增程式电动客车。
[0123]本实施例的人机交互单元60可以为具有触摸屏的智能终端，该触摸屏包括电阻式触摸屏和电容式触摸屏。
[0124]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括存储器、磁盘或光盘等。
[0125]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种增程式电动车的充电控制的方法，其特征在于，包括: 电动车的整车控制器上电启动； 实时获取电动车的电池系统的SOC值和SOH值； 实时检测电动车上的大功率用电设备是否开启，以确定是否需要调整APU发电系统预设的启动条件； 判断所述电池系统的SOC值是否满足当前的APU发电系统的启动条件； 若是，启动电动车的APU发电系统，通过APU发电系统的充电电流为所述电池系统充电； 否则，不启动所述APU发电系统； 所述APU发电系统的充电电流由所述电池系统的SOH值确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时检测电动车上的大功率用电设备是否开启，以确定是否需要调整APU发电系统预设的启动条件，包括: 若所述大功率用电设备未开启，则无需调整APU发电系统预设的启动阈值，该启动阈值为第一启动阈值； 若所述大功率用电设备开启，则调整APU发电系统预设的启动阈值，将启动阈值由第一启动阈值调整为第二启动阈值； 所述判断所述电池系统的SOC值是否满足当前的APU发电系统的启动条件，包括: 若所述大功率用电设备未开启，判断所述电池系统的SOC值是否小于所述第一启动阈值； 若所述大功率用电设备开启，判断所述电池系统的SOC值是否小于所述第二启动阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:当收到强制启动所述APU发电系统的控制信号时，启动所述APU发电系统，通过APU发电系统的充电电流为所述电池系统充电； 所述APU发电系统的充电电流由所述电池系统的SOH值确定。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述启动电动车的APU发电系统之后，还包括: 实时监测所述电池系统的温度； 若所述电池系统的温度大于预设的第一温度阈值，则降低所述APU发电系统的充电电流； 若所述电池系统的温度大于预设的第二温度阈值，则关闭所述APU发电系统，停止充电。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述启动电动车的APU发电系统之后，还包括: 检测所述电池系统的SOC值是否满足预设的APU发电系统的关闭条件； 若是，则关闭所述APU发电系统，停止充电； 否则，控制所述APU发电系统继续为 所述电池系统充电。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述启动电动车的APU发电系统之后，还包括:当收到强制关闭所述APU发电系统的控制信号时，关闭所述APU发电系统，停止充电。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述启动电动车的APU发电系统之后，还包括:获取当前电动车所处的位置，并根据当前电动车所处的位置以及当前所述电池系统的SOC值判断是否关闭所述APU发电系统。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤:获取当前电动车所处的位置，并根据当前电动车所处的位置以及当前所述电池系统的SOC值判断是否关闭所述APU发电系统，包括: 通过电动车的GPS卫星定位系统获取当前电动车所处的位置，计算出电动车离终点站的距离； 根据当前所述电池系统的SOC值判断所述电池系统是否能支持电动车运行至终点； 若是，关闭所述APU发电系统； 否则，不关闭所述APU发电系统。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤:电动车的整车控制器上电启动之前，还包括:预先设置所述APU发电系统的第一启动阈值和第二启动阈值。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤:电动车的整车控制器上电启动之前，还包括:预先设置所述电池系统 的第一温度阈值和第二温度阈值。
【文档编号】B60L11/18GK103879301SQ201410132032
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】戴贤青, 李革臣, 李芬, 朱锦其, 陆士云 申请人:广东亿纬赛恩斯新能源系统有限公司