一种纯电动客车动力系统及其低SOC时动态优化电能的方法与流程

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种纯电动客车动力系统及其低SOC时动态优化电能的方法。

背景技术：

近几年在国家政策推动下，纯电动汽车公交车市场占有量越来越多。纯电动汽车动力源来自动力电池，当动力电池能量低于设定值，需要对动力电池充电才能维持正常运行。现有技术中当动力电池能量低于设定值时整车直接下高压不能继续运行或者降电机输出功率依靠司机操作维持运行。

现有技术中直接下高压使整车失去动力源不能行走，只能拖车拖至充电桩进行充电，费事费力。

现有技术中当动力电池电量低于设定值时降低电池输出也就是降低输出功率，需要司机维持一个的油门输入，使整车以一个的车速行驶，容易使司机疲劳。

技术实现要素：

本文提出一种方法，使其在动力电池电能低时通过优化使用电能维持运行至充电桩。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出了一种纯电动车动力系统的低SOC时动态优化电能的方法，其包括以下步骤：

步骤一、实时监测动力电池的荷电状态SOC；

步骤二、将监测的所述SOC与相应阈值比较；

步骤三、根据比较结果采用相应的电能优化策略。

其中，所述阈值包括第一阈值和第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第二阈值。

其中，所述步骤二的比较结果为：所述SOC小于第一阈值，大于或等于第二阈值时，执行第一电能优化策略。

其中，所述步骤二的比较结果为：所述SOC小于第一阈值，则执行第二电能优化策略。

其中，所述第一电能优化策略包括：

(a1)提高电动空调的触发温度，当温度高于一定值时才触发使能闭合高压配电箱的电动空调的继电器；

(a2)通过降低电动助力转向泵的工频至第一工频，从而降低电动助力转向泵的输出功率，通过减小转向助力来节省转向电能消耗；

(a3)当电动空压机在气罐气压达到第一气压值时停止打气，当SOC低时通过降低该值来减少空压机的工作，同时满足整车安全性；

(a4)实时根据电池管理系统反馈的电池最大可充电电流来增大能量回收效率。

其中，所述第二电能优化策略为：

(b1)自动控制整车以一车速C行驶而不需要驾驶员持续保持油门在一较小的开度，其中车速C属于某一车速范围，其为车辆空档自动行驶的速度；

(b2)整车控制器根据的不同电压、温度下电机系统效率曲线选取电机工作状态使其工作在最大效率区域；

(b3)在辅机系统中，整车控制器自动关闭电动空调；

(b4)在辅机系统中，电动助力转向泵负责提供转向助力，在低SOC状态下，整车控制器向电动助力转向控制器发送降频工作指令，降至第二工频；

(b5)在辅机系统中，整车控制器降低电动空压机停止运行的触发气压值；

(b6)整车控制器根据电池管理系统反馈的电池实时可充电最大电流，实时调整整车能量回收最大电流，最大限度的增加能量回收效率。

本发明还提出了一种纯电动车动力系统，包括整车控制器、电机控制器、电池管理系统、电动空压机控制器、电动助力转向控制器和高压分配模块，其特征在于：

整车控制器与电机控制器、电池管理系统、电动空压机控制器、电动助力转向控制器和高压分配模块进行命令交互；

电机控制器分别与电机和高压分配模块相连；

电机将实时工作状态反馈给电机控制器；

电机、主减、驱动桥和车轮依次相连；

其中，电池管理系统与动力电池相连，随后动力电池通过高压线与高压分配模块相连。

其中，高压分配模块分别与电动助力转向控制器、电动空调和电动空压机控制器相连，从而对电动助力转向、电动空调和电动空压机进行启停控制。

本发明立足于当动力电池SOC过低时如何控制整车状态以达到合理分配能量应用，有以下优点：

整车控制器根据实时信号，使电机在不超过一定车速的情况下工作在相对高效区，提高电能利用率；

整车控制器接收到SOC过低信号后，可以自动控制整车以一定车速行驶，无需驾驶员一直踩油门控制，但依然可以响应驾驶员大油门、刹车信号的输入；

通过合理控制辅机系统工作状态，进一步节省能量使用；

通过实时调整最大能量回收电流，提高能量回收效率，既可以更多的通过回收增加电池能量又可以通过增加电制动减少电动空压机的使用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的纯电动汽车动力总成简图；

附图2示出了根据本发明实施方式的低SOC时动态优化电能使用的控制方法。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1是与本发明实施例一致的纯电动汽车动力总成组成简图，主要由整车控制器、电机控制器、电机等组成，动力电池作为整车的能量源。

图中虚线连接是高压线路，通过高压线连接，由动力电池通过高压分配模块分别连接至电机控制器、电动助力转向、电动空调、电动空压机等。

带箭头的线表示两个部件之间有信息沟通，双向箭头表示双向沟通，单向箭头表示箭头指向的部件只接受另一端部件传来的信息。

实线连接表示部件之间是通过机械结构连接的。

高压分配模块中有控制电动空调使能的继电器，有整车控制发送。

电动助力转向控制器、电动空压机控制器由整车控制。

本发明动力总成系统结构如下：

整车控制器与电机控制器、电池管理系统、电动空压机控制器、电动助力转向控制器和高压分配模块进行命令交互。

电机控制器分别与电机和高压分配模块相连。

电机将实时工作状态反馈给电机控制器。

电机、主减、驱动桥和车轮依次相连。

电池管理系统与动力电池相连，随后动力电池通过高压线与高压分配模块相连。

高压分配模块分别与电动助力转向控制器、电动空调和电动空压机控制器相连，从而对电动助力转向、电动空调和电动空压机进行电压控制。

本发明中SOC(state of charge)是用于衡量动力电池剩余能量的数值，范围是0-100％，100％表明电池满电。

能量回收是指在踩刹车时，电机会输出制动扭矩进行发电并为动力电池充电，这一将动能转换成电能的过程称为能量回收。

如图2所示针对图1所示结构的纯电动车提出的一种能量优化控制方法。

本发明提出了一种低SOC时动态优化电能的方法，其包括以下步骤：

步骤一、实时监测动力电池的荷电状态SOC；

步骤二、将监测的所述SOC与相应阈值比较；

步骤三、根据比较结果采用相应的电能优化策略。

其中，所述阈值包括第一阈值和第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第二阈值。

其中，所述步骤二的比较结果为：所述SOC小于第一阈值，大于或等于第二阈值时，执行第一电能优化策略。

其中，所述步骤二的比较结果为：所述SOC小于第一阈值，则执行第二电能优化策略。

其中，所述第一电能优化策略包括：

(a1)提高电动空调的触发温度，当温度高于一定值时才触发使能闭合高压配电箱的电动空调的继电器；

(a2)通过降低电动助力转向泵的工频来降低电动助力转向泵的输出功率，通过减小转向助力来节省转向电能消耗；

(a3)当电动空压机在气罐气压达到一定值时停止打气，当SOC低时通过降低该值来减少空压机的工作，同时满足整车安全性；

(a4)实时根据电池管理系统反馈的电池最大可充电电流来增大能量回收效率。

其中，所述第二电能优化策略为：

(b1)自动控制整车以一车速C行驶而不需要驾驶员持续保持油门在一较小的开度，其中车速C属于某一车速范围，其为车辆空档自动行驶的速度；

(b2)整车控制器根据的不同电压、温度下电机系统效率曲线选取电机工作状态使其工作在最大效率区域；

(b3)在辅机系统中，整车控制器自动关闭电动空调；

(b4)在辅机系统中，电动助力转向泵负责提供转向助力，在低SOC状态下，整车控制器向电动助力转向控制器发送降频工作指令；

(b5)在辅机系统中，整车控制器降低电动空压机停止运行的触发气压值；

(b6)整车控制器根据电池管理系统反馈的电池实时可充电最大电流，实时调整整车能量回收最大电流，最大限度的增加能量回收效率。

在某一实施例中，电池管理系统实时向整车控制器发送电量SOC消息，整车控制器首先判断接收到的SOC处于哪一个区间，若SOC∈[A,B)区间时控制策略如下，其中A是在电动汽车中所有耗能设备使用最低功率进行工作情况下的SOC值，其中B指在电动汽车中所有耗能设备使用最高功率进行工作情况下的SOC值：

(a1)提高电动空调的触发温度，当温度高于一定值时才触发使能闭合高压配电箱的电动空调的继电器。

提高电动空调的触发温度，即将之前的触发温度提高，或者根据情况，手动控制电动空调触发。

(a2)通过降低电动助力转向泵的第一工频来降低电动助力转向泵的输出功率，通过减小转向助力来节省转向电能消耗；

当降低工频之后，输出功率也会降低，这也能节约电能消耗。

(a3)当电动空压机在气罐气压达到第一气压值时停止打气，当SOC低时通过降低该值来减少空压机的工作，同时满足整车安全性。

当空压机在一段时间内停止工作或者需要工作的额定压力降低时，即达到减少空压机工作时间，从而实现电能节约。

(a4)实时根据电池管理系统反馈的电池最大可充电电流来增大能量回收效率。

同样，最大限度地将电能进行回收，也同样能够转化更多的动能，让电动汽车能够坚持到充电桩的概率变大。

当SOC＜A时，整车能量优化使用控制方法如下：

(b1)自动控制整车以一车速C行驶而不需要驾驶员持续保持油门在一较小的开度，其中车速C属于某一车速范围，其为车辆空档自动行驶的速度，当接收到驾驶员输入的大油门信号时进行响应；接收到脚刹信号时也可会响应；当驾驶员松开油门和脚刹后，可返回车速C继续行驶。

这里的车速C是一个范围，其为使车辆在驾驶员不踩油门也不进行刹车时，能够稳定的行驶的速度。

(b2)整车控制器实时接收电机的输入电压、温度等信息，根据不同电压、温度下电机系统效率曲线选取电机工作状态使其工作在最大效率区域，提高电池能量利用效率，同时车速不超过一定值。

当电机系统的效率最大时，即消耗最少，同时输出最大，这种情况也能保证电动汽车可以行驶更远。

(b3)在辅机系统中，整车控制器自动关闭电动空调。

当电动空调关闭时，可以确实为电动汽车节约不少电能。

(b4)在辅机系统中，电动助力转向泵负责提供转向助力，在低SOC状态下，整车控制器向电动助力转向控制器发送降频工作指令，降低至第二工频，以便减低电动助力转向泵的工作效率，节省电量。

其中所述第一工频大于第二工频。

(b5)在辅机系统中，整车控制器降低电动空压机停止运行的触发气压值，避免储气罐气压过高而使用减少过剩；

其中第一气压值大于触发气压值。

(b6)整车控制器根据电池管理系统反馈的电池实时可充电最大电流，实时调整整车能量回收最大电流，最大限度的增加能量回收效率，一方面可以增加电池电量；另一方面能量回收力度增大即电制动能力增强减少对气刹的使用，可减少电动空压机的使用。

本发明的上述实施例中，提出对SOC进行分区，整车针对不同区间有不同响应。

在另一实施例中，可以根据需要决定是否需要分区。

在不同实施例中，各车速值、分区值根据不同的车型、电动机类型、动力电池类型的不同而有所不同。

在不同实施例中，应用在不同车型的纯电动汽车中时可以根据具体匹配的零部件性能决定是否使用上述控制方法中的某个动作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。