一种增程式电动汽车的控制方法、装置与系统与流程

本发明涉及新能源汽车控制技术领域，尤其是涉及一种增程式电动汽车的控制方法、装置与系统。

背景技术：

增程式电动汽车是一种在纯电动模式下可以达到其所有的动力性能，而当车载可充电储能系统无法满足续航里程要求时，打开车载辅助供电装置为动力系统提供电能，以延长续航里程的电动汽车。增程式电动车由整车控制器完成运行时的相关控制策略。

现如今的增程式电动汽车的控制方法侧重于在电动汽车运行时，着重考虑对动力电池的能量供给，以达到高续航，延长续驶里程的目的，但是，一方面，能量在进入电池中不可避免的会产生损耗，这会对电动汽车的油耗产生极大的影响，另一方面，过于注重电池能量的供给会导致，车辆的输出功率变得很不稳定，伴随着极大的噪声阶跃，导致车辆的动力性能大大降低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种增程式电动汽车的控制方法、装置与系统，以解决现有的增程式电动汽车的控制方法会对车辆的动力性能产生影响的技术问题。通过特定的功率随动模式对车辆进行精细化的控制，能够有效地提升车辆的综合性能。

本发明一实施例提供了一种增程式电动汽车的控制方法，其包括：

实时获取车辆的运行数据；

当所述运行数据满足点火条件时，则控制动力电池向增程器总成开始供电，并控制所述发动机在预设的转速运转并点火；

在检测到点火信号时，控制所述动力电池停止向所述增程器总成供电，并根据所述运行数据中的功率需求数据，控制所述增程器总成向驱动电机供电。

作为优选方案，在所述增程器总成向驱动电机供电时，所述整车控制器根据所述运行数据中的动力电池当前剩余容量，控制所述动力电池进行充电模式或停止充电模式之间的切换。

作为优选方案，所述运行数据包括动力电池当前剩余容量、加速信号、制动信号、车速信号与所述功率需求数据。

作为优选方案，所述点火条件具体为：

检测到所述加速信号，且所述功率需求数据的数值小于或等于所述增程器总成的最大输出功率的数值。

作为优选方案，还包括：

根据接收到的所述运行数据，对应控制电动汽车进行运行模式之间的切换。

作为优选方案，所述运行模式包括待机模式、纯电模式、功率随动模式、助力驱动模式、滑行模式、制动能量回收模式与机械制动模式。

作为优选方案，所述预设的转速为900～1200rpm。

本发明另一实施例提供了一种增程式电动汽车的控制装置，其包括整车控制器，所述整车控制器被配置为：

实时获取到的车辆的运行数据；

当所述运行数据满足点火条件时，则控制动力电池向增程器总成开始供电，并控制所述发动机在预设的转速运转并点火；

在检测到点火信号时，控制所述动力电池停止向所述增程器总成供电，并根据所述运行数据中的功率需求数据，控制所述增程器总成向驱动电机供电。

本发明又一实施例提供了一种增程式电动汽车的控制系统，其包括增程器总成、动力电池、高压配电箱、驱动电机、电机控制器以及如上所述的整车控制器；

所述增程器总成包括发动机、发动机控制器、发电机与发电机控制器；

所述整车控制器通过控制所述发动机控制器和所述发电机控制器进而控制所述发动机和所述发电机的工作状态；所述整车控制器还用于控制所述电机控制器与所述动力电池的工作状态。

作为优选方案，所述发动机控制器、所述整车控制器、所述电机控制器与所述发电机控制器为集成一体的结构。

相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，通过检测反映车辆实时工况的各项运行数据，分别控制增程式电动汽车内的各核心动力器件以预设的方法步骤进行配合动作，以功率随动为主，优先保证车辆的输出功率满足实际驱动、发电以及油耗的要求，提升了驱动系统的综合动力性能，同时车辆的噪声、振动与排放均获得了大幅改善，进而优化了增程式电动汽车的管理与控制策略，提高了燃油的有效利用率，保障了驾驶员的驾驶体验。

附图说明

图1是本发明实施例中的增程式电动汽车的控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中的联合运行曲线的示意图；

图3是本发明实施例中的增程式电动汽车的控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例中的增程式电动汽车的各运行模式示意图；

其中，1、增程器总成；11、发动机；12、发动机控制器；13、发电机；14、发电机控制器；2、动力电池；3、高压配电箱；4、驱动电机；5、电机控制器；6、整车控制器；7、差速器；81、后轮；82、后轮；9、dc/dc转换器；整车控制器(vcu)；增程器总成(apu)；发动机控制器(ecu)；发电机控制器(gcu)；电机控制器(mcu)；高压配电箱(pdu)。

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作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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明一实施例提供了一种增程式电动汽车的控制方法，具体的，请参见图1，图1为本发明实施例提供的增程式电动汽车的控制方法的流程示意图，其中包括：

s101、实时获取车辆的运行数据；

s102、当所述运行数据满足点火条件时，则控制动力电池向增程器总成开始供电，并控制所述发动机在预设的转速运转并点火；

s103、在检测到点火信号时，控制所述动力电池停止向所述增程器总成供电，并根据所述运行数据中的功率需求数据，控制所述增程器总成向驱动电机供电。

需要说明的是，请参见图2，图2为本发明实施例提供的联合运行曲线的示意图，在本实施例中，按照如图所示的联合运行曲线控制增程器总成的实时输出功率，以功率随动为主，优先保证车辆的输出功率满足实际驱动、发电以及油耗的要求，提升了驱动系统的综合动力性能。电池在充电过程中无法做到能量的完全转换，因此会在充放电的过程中损失掉一部分能量，举例来说，电池效率约93％左右，电能一进一出电池就会损失掉约14％左右的电能(1-93％×93％＝14％)，这会对油耗产生极大的负面影响，导致燃油的有效利用率大大降低，本发明实施例提供的控制方法的思路是优先保证车辆的输出功率满足实际驱动、发电以及油耗的要求，通过合理设置方法步骤，有效利用增程器总成为整车提供必要的动力输出，在非必要情况下能量少进或者不进动力电池，从而优化了对电能的控制策略，提升了驱动系统的综合动力性能。

作为优选地，在上述实施例中，在所述增程器总成向驱动电机供电时，所述整车控制器根据所述运行数据中的动力电池当前剩余容量，控制对所述动力电池的充电模式的切换，即启动对动力电池的充电模式，以及停止对动力电池的充电模式。

优选地，在本实施例中，所述运行数据包括动力电池当前剩余容量soc、加速信号as、制动信号bs、车速信号vs与所述功率需求数据vp，其中，有加速信号时as＝1，反之则as＝0，有制动信号时bs＝1，反之则bs＝0，而vs与as、bs不同，车速信号是连续变化的值，功率需求数据也是连续变化的值。

在上述实施例中，所述点火条件具体为：所述整车控制器检测到所述加速信号as＝1，没有检测到制动信号，即bs＝0，且所述功率需求数据vp小于或等于所述增程器总成的最大输出功率pmax。

作为优选地，在本发明实施例中，所述整车控制器根据接收到的所述运行数据，对应控制电动汽车进行运行模式的切换，所述运行模式包括待机模式、纯电模式、功率随动模式、助力驱动模式、滑行模式、制动能量回收模式与机械制动模式。

作为优选地，在本发明实施例中，所述预设的转速为900～1200rpm。

本发明另一实施例提供了一种增程式电动汽车的控制装置，具体的，请参见图3，图3为本发明实施例提供的增程式电动汽车的控制装置的结构示意图，其中包括增程器总成1、动力电池2、高压配电箱3、驱动电机4、电机控制器5与整车控制器6，驱动电机4通过差速器7实现对后轮81与后轮82的特定驱动控制，此外，本发明所涉及的控制装置适用于单驱动电机前驱车型、单驱动电机后驱车型、单驱动电机四驱车型、双驱动电机四驱车型以及轮毂驱动电机车型(即根据不同的车型实现对前轮和/或后轮的特定驱动控制)。

优选地，所述增程器总成1包括发动机11、发动机控制器12、发电机13与发电机控制器14；所述高压配电箱3的第一端口通过所述电机控制器5与所述驱动电机4连接，所述高压配电箱3的第二端口与所述发电机控制器14连接，所述高压配电箱3的第三端口与所述动力电池2连接；所述高压配电箱3的第四端口通过相关的dc/dc转换器9与固定的12v电池相连接，用于实现电压的转换。

需要说明的是，随着集成技术的不断发展，本发明实施例所提供的增程式电动汽车的控制装置也适用于将各种元器件的功能进行集成后的情况，例如，在其中一种优选的实施例中，所述发动机控制器、所述整车控制器、所述电机控制器与所述发电机控制器为功能集成一体的结构，集成式的结构能够有效缩小电动汽车的体积，结合上述增程式电动汽车的控制方法，有利于汽车行业的智能化发展，当然，也可以是发动机控制器与整车控制器集成一体的结构，或整车控制器、发动机控制器与发电机控制器集成一体的结构，由实际情况而定。

所述整车控制器通过控制所述发动机控制器和所述发电机控制器进而控制所述发动机和所述发电机的工作状态；所述整车控制器还用于控制所述电机控制器与所述动力电池的工作状态；当然，所述整车控制器还用于控制相关的dc/dc转换器以进一步确保电能的转换合乎预设。

在本实施例中，电能主要去向有二，一是发电机控制器gcu→高压配电箱pdu→电机控制器mcu→驱动电机，从而驱动整车行驶；二是发电机控制器gcu→高压配电箱pdu→电池(包括动力电池或者低压12v蓄电池，本实施例优选为动力电池)，作为备用能源储存起来。在适合的时候动力电池放电供给驱动电机，参与整车驱动，并且利用整车控制器vcu对增程器总成及其他部件进行合理控制，从而快速高效地进行工作模式的切换，结构简单，控制便捷，无需外接充电，优选容量小于3kw.h、放电倍率在10～20倍之间的功率型动力电池，极大的降低了整车成本，车辆的噪声、振动、排放也获得了大幅改善，有效地提高了驾驶员的驾驶体验。

整车控制器是整个电动汽车的核心部件，相当于车辆的大脑。车辆通过若干数据采集器将用于反映车辆所述工况的运行数据发送至整车控制器，整车控制器作出相应的判断，控制下层的各部件有序动作，驱动车辆正常行驶，它起着控制车辆运行的重要作用，具体的，其被配置为：

实时检测车辆运行的工况信息，并接收获取到的车辆的运行数据；

当所述运行数据满足点火条件时，控制所述动力电池通过所述高压配电箱向所述增程器总成供电，供所述发电机控制器控制所述发电机的工作状态，进而控制所述发动机在预设的转速运转并点火；

当所述发动机控制器接收到点火信号时，控制所述动力电池停止供电；同时根据所述运行数据中的功率需求数据，对应控制所述增程器总成通过所述电机控制器向所述驱动电机供电，以使所述增程器总成的输出功率曲线贴合由发电机最佳发电效率曲线、发动机万有特性曲线所共同确立的联合运行曲线。

在上述控制下，车辆进入功率随动模式，保证了车辆的输出功率满足实际驱动、发电以及油耗的要求，提升了驱动系统的综合动力性能，换言之，当检测到功率需求数据vp≤pmax、bs＝0、as＝1时，此时由动力电池供电，电能由高压配电箱pdu输送至发电机控制器gcu再到增程发电机，增程发电机反拖发动机至900～1200rpm，此时发动机控制器ecu发出控制信号，发动机点火。发动机点火的同时，动力电池接到整车控制器vcu发出断电信号停止供电，即进入功率随动模式驱动整车，整车所需求的功率完全由增程器发电提供。

具体的，请参见图4，图4为本发明实施例提供的增程式电动汽车的各运行模式示意图，除了上述功率随动模式外，本发明实施例还包括其他六种模式，以使电动汽车根据实际需求切换至相应的运行模式，有利于对增程式电动汽车的精细化管理。

如图4所示，待机模式即指当整车处于通电状态，无加速信号as＝0、驱动电机处于不工作且车速vs＝0的状态。

纯电模式即指动力电池当前剩余容量soc≥50％、制动信号bs＝0且加速信号as＝1的状态，此时由动力电池供电，电能由高压配电箱pdu输送至电机控制器mcu再到驱动电机，驱动整车行驶，优选地，当整车控制器vcu检测到车速信号vs＞30km/h时或者功率需求数据vp＞15kw、或动力电池soc＜20％时，纯电模式结束。

助力驱动模式即指车速信号vs＞0、制动信号bs＝0且加速信号as＝1的状态，此时当整车功率需求vp大于增程器最大发电功率pmax时，整车控制器vcu向动力电池发出助力信号，此时不足的功率由动力电池补足。动力电池与増程器共同驱动整车，此即为电池助力驱动模式，优选地，当动力电池当前剩余容量soc＜20％时或as＝0或vs＝0或bs＝1时，退出助力驱动模式。

滑行模式即指车速信号vs≠0、制动信号bs＝0且无加速信号as＝0的状态，此时整车控制器vcu发出増程器停止发电信号，发动机控制器ecu接收到信号后控制发动机关机，整车滑行。在整车滑行过程中，优选地，如果整车控制器vcu检测到动力电池当前剩余容量soc＜30％时，此时整车控制器vcu发出指令给电机控制器mcu，电机控制器mcu控制驱动电机发电，此时电能经高压配电箱pdu后直接进入动力电池储存起来，直至滑行模式结束或电池当前剩余容量soc≥90％时充电结束。

制动能量回收模式即指当制动信号bs＝1且车速信号vs≠0时制动能量回收系统介入，由整车控制器vcu发出指令给电机控制器mcu，电机控制器mcu控制驱动电机发电，此时电能经高压配电箱pdu后直接进入动力电池储存起来，优选地，在制定能量回收系统介入的条件下，只要动力电池不是满电状态，电池均接收制动产生的电能储存起来直至满电。需要说明的是，当整车控制器vcu检测到制动信号bs＝1且加速信号as＝1时，判断为误操作，按照制动优先原则进行机械制动，制动能量回收系统不参与上述工作。

机械制动模式即指制动信号bs＝1、电池当前剩余容量soc≥95％且制动能量回收系统不参与上述工作时的状态。

本发明实施例提供的增程式电动汽车的控制方法、装置与系统，有益效果在于，通过检测反映车辆实时工况的各项运行数据，分别控制增程式电动汽车内的各核心动力器件以预设的方法步骤进行配合动作，以功率随动为主，优先保证车辆的输出功率满足实际驱动、发电以及油耗的要求，提升了驱动系统的综合动力性能，同时车辆的噪声、振动与排放均获得了大幅改善，进而优化了增程式电动汽车的管理与控制策略，提高了燃油的有效利用率，保障了驾驶员的驾驶体验。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。