车辆驱动系统及能量管理控制方法
【专利摘要】本发明公开车辆驱动系统及能量管理控制方法。该车辆驱动系统包括耦合到直流母线的直流-直流转换器、耦合到直流-直流转换器的第一和第二能量存储装置、耦合到直流母线的直流-交流逆变器、耦合到直流-交流逆变器的电机以及能量管理控制系统，其中，能量管理控制系统基于电机、车辆及负载的运行状况来产生第一能量存储装置和第二能量存储装置之间的功率分配比，从而能够满足车辆驱动系统的功率需求，同时，使得车辆驱动系统在各种驱动工况下都能够较好地工作，本发明的车辆驱动系统具有较高的效率和较好的鲁棒性。
【专利说明】
车辆驱动系统及能量管理控制方法
技术领域
[0001] 本发明大体设及车辆领域，尤其设及一种车辆驱动系统及用于该车辆驱动系统的 能量管理控制方法。
【背景技术】
[0002] 纯电动车辆使用存储的电能W向电动机供电，从而驱动车辆，并且还可W操作附 属驱动。纯电动车辆可W使用一个或多个存储的电能量源。例如，可W使用第一存储的电 能量源，例如能量电池提供较长持续能量，而使用第二存储的电能量源，例如功率电池提供 较高功率能量，例如用于车辆加速。
[0003] 混合电动车辆可朗尋内燃机与由能量存储装置（如牵引用电池）供电的电动机结 合起来W驱动车辆。此类结合可W通过使内燃机和电动机能够在各自较高的效率范围中运 行，从而来提高总体燃料效率。例如，电动机可在从静止发车加速时有较高效率，而内燃机 可在恒定引擎运行（如高速公路行驶）的持续期间有较高效率。使电动机提升初始加速允 许混合动力车辆中的内燃机更小且更具燃料效率。
[0004] 在电池供电的纯电动车辆和插电式混合电动车辆中，高能量密度电池如果电池大 小合理配置的话，则一次充电能够满足里程需求。然而，对于具有同样大小的高能量密度电 池来说，由于其具有相对低的功率密度，因此却可能无法满足由于瞬时加速或爬坡所导致 的功率需求，特别是在重型应用，例如城市公交车或卡车中尤其明显。有鉴于此，可W采用 多个能量源或混合能量源来同时满足车辆的里程需求和功率需求，而无需过分增加单一的 高能量密度电池的大小。在重型电动车辆中可W使用高能量密度电池和功率电池组合作为 混合能量源，因为运类功率电池具有高的功率密度和较长的寿命。然而，当在车辆驱动系统 中引入多个能量源或混合能量源时，则如何通过合理配置多个能量源或混合能量源来使车 辆驱动系统高效运行并且能够应对各种工况条件，则成为业界有待解决的问题。
[0005] 因此，有必要提供一种系统和方法W解决如上所述的至少一个问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个方面在于提供一种车辆驱动系统，其包括禪合到直流母线的直 流-直流转换器、禪合到所述直流-直流转换器的第一和第二能量存储装置、禪合到所述直 流母线的直流-交流逆变器、禪合到所述直流-交流逆变器的电机W及能量管理控制系统。 其中，所述能量管理控制系统基于所述电机、车辆及负载的运行状况来产生所述第一能量 存储装置和所述第二能量存储装置之间的功率分配比。
[0007] 本发明的另一个方面在于提供一种能量管理控制方法，其包括：
[0008] 获得在车辆驱动系统中的电机的运行状况，其中，所述车辆驱动系统包括禪合到 直流母线的直流-直流转换器、禪合到所述直流-直流转换器的第一和第二能量存储装置、 禪合到所述直流母线的直流-交流逆变器W及禪合到所述直流-交流逆变器的电机；
[0009] 获得车辆的运行状况；
[0010] 获得负载的运行状况；及
[0011] 基于所述电机、所述车辆及所述负载的运行状况来产生所述第一能量存储装置和 所述第二能量存储装置之间的功率分配比。
[0012] 根据本发明的车辆驱动系统和能量管理控制方法能够根据电机、车辆及负载的运 行状况来控制第一能量存储装置和第二能量存储装置之间的功率分配比，从而能够满足车 辆驱动系统的功率需求，同时，使得车辆驱动系统在各种驱动工况下，例如启动、加速、巡 航、制动、停车等都能够较好地工作，本发明的车辆驱动系统具有较高的效率和较好的鲁棒 性。
【附图说明】
[0013] 当参照附图阅读W下详细描述时，本发明的运些和其它特征、方面及优点将变得 更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：
[0014] 图1是根据本发明的一个【具体实施方式】的车辆驱动系统的示意性框图；
[0015] 图2是图1的车辆驱动系统的部分电路图；
[0016] 图3示意性示出车辆驱动系统在加速或巡航驱动模式下的电流流向的图式；
[0017] 图4示意性示出车辆驱动系统在制动驱动模式下的电流流向的图式；
[0018] 图5示意性示出车辆驱动系统在巡航驱动模式下的电流流向的图式；
[0019] 图6示意性示出车辆驱动系统在启动驱动模式下的电流流向的图式；
[0020] 图7是图1中的能量管理控制系统和转换器控制器的示意性框图；
[0021] 图8是根据本发明的一个【具体实施方式】的能量管理控制系统的示意性框图； 阳022] 图9是将车辆的原始速度信号转化为车辆的设定速度的示意图；及
[0023] 图10是根据本发明的一个【具体实施方式】的应用于图1的车辆驱动系统中的能量 管理控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024] 为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附 图详细描述本发明的【具体实施方式】。在W下对运些【具体实施方式】的详细描述中，本说明书 对一些公知的功能或构造不做详细描述W避免不必要的细节而影响到本发明的披露。
[00巧]除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为 本发明所属技术领域内具有一般技能的人±所理解的通常意义。本说明书W及权利要求书 中所使用的"第一"、"第二及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用 来区分不同的组成部分。"一个"或者"一"等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至 少一个。"包括"或者"具有"等类似的词语意指出现在"包括"或者"具有"前面的元件或 者物件涵盖出现在"包括"或者"具有"后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除 其他元件或者物件。"连接"或者"相连"等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接， 而是可W包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
[00%] 图1示出根据本发明的一个【具体实施方式】的车辆驱动系统的示意性框图。现在参 照图1所示，根据本发明的一个【具体实施方式】的车辆驱动系统100可W应用于纯电动车辆 或混合电动车辆中，其包括禪合到直流母线值C Link)20的正极端和负极端的直流-直流 (DC/DC)转换器10、禪合到直流-直流转换器10的第一能量存储装置31和第二能量存储 装置32、禪合到直流母线20的正极端和负极端的直流-交流值C/AC)逆变器40、禪合到直 流-交流逆变器40的电机50 W及能量管理控制系统60。负载包括直流-交流逆变器40 和电机50。能量管理控制系统60则基于电机50、车辆及负载的运行状况来产生第一能量 存储装置31和第二能量存储装置32之间的功率分配比。在一个【具体实施方式】中，电机50 的运行状况包括电机50的转矩和速度，车辆的运行状况包括车辆的模式和速度，负载的运 行状况包括输入至直流-交流逆变器40的负载的电流L(如图7和图8所示）。
[0027] 车辆驱动系统100还包括转换器控制器70,转换器控制器70则基于第一能量存储 装置31和第二能量存储装置32之间的功率分配比来控制直流-直流转换器10。
[002引在本发明的车辆驱动系统100中，能量管理控制系统60能够根据电机50、车辆及 负载的运行状况来控制第一能量存储装置31和第二能量存储装置32之间的功率分配比， 从而能够满足车辆驱动系统100的功率需求，同时，使得车辆驱动系统100在各种驱动工况 下，例如启动、加速、巡航、制动、停车等都能够较好地工作，本发明的车辆驱动系统100具 有较高的效率和较好的鲁棒性。
[0029] 第一能量存储装置31和第二能量存储装置32中的每一个可W包括一个或多个能 量存储单元。在一个【具体实施方式】中，第一能量存储装置31可W为高能量密度的能量电 池。在一个【具体实施方式】中，第二能量存储装置32可W为高功率密度的功率电池。在另一 个【具体实施方式】中，第二能量存储装置32可W为超级电容器，超级电容器包括彼此禪合的 多个电容器单体。在本发明的【具体实施方式】和附图中，第二能量存储装置32是W超级电容 器的形式被示意性示出。
[0030] 如图2所示，直流-直流转换器10包括禪合到第一能量存储装置31的第一直 流-直流转换器11和禪合到第二能量存储装置32的第二直流-直流转换器12,并且，第一 直流-直流转换器11和第二直流-直流转换器12的输出被连接在一起。在一个具体实施 方式中，第一直流-直流转换器11和第二直流-直流转换器12可W整合在一个具有两个 输入通道的直流-直流转换器10中，其中，第一能量存储装置31通过直流-直流转换器10 的其中一个输入通道禪合到直流母线20上，而第二能量存储装置32通过直流-直流转换 器10的另一个输入通道禪合到直流母线20上。在另一个【具体实施方式】中，第一直流-直 流转换器11和第二直流-直流转换器12也可W分别W独立的转换器存在，第一能量存储 装置31和第二能量存储装置32中的每一个通过各自独立的转换器禪合到直流母线20上。
[0031] 参照图2所示，在本【具体实施方式】中，在车辆驱动系统100中还设置有电流表91、 93和95 W及电压表92、94和96。电流表91用于测量第一能量存储装置31的第一电流Ii， 电压表92用于测量第一能量存储装置31的电压Vi，电流表93用于测量第二能量存储装置 32的第二电流12,电压表94用于测量第二能量存储装置32的电压V2,电流表95用于测量 负载的电流L，电压表96用于测量直流母线20的电压V。。虽然在本发明的描述和附图中， 第一能量存储装置31的第一电流Ii和电压V 1、第二能量存储装置32的第二电流12和电压 V2、负载的电流及直流母线20的电压V。是通过设置在车辆驱动系统100中的电流表 91、93和95 W及电压表92、94和96直接测量得到，然而，本发明并不限于此，在本发明的 其他【具体实施方式】中，第一能量存储装置31的第一电流Ii和电压V1、第二能量存储装置32 的第二电流12和电压V 2、负载的电流及直流母线20的电压V。也可W通过其他方式获 得。另外，运里的"获得"是个广泛的概念，其既可W包括由车辆驱动系统100主动获得，也 可W包括由车辆驱动系统100被动获得，即由车辆驱动系统100之外的其他装置获得，然后 传送给车辆驱动系统100。
[0032] 另外，图2中示出的电流方向和电压方向仅为示意性的，第一能量存储装置31的 第一电流Ii的方向和电压V 1的方向、第二能量存储装置32的第二电流12的方向和电压V 2 的方向、负载的电流L的方向W及直流母线20的电压V。的方向将会随车辆驱动系统100 的驱动模式的不同而改变。
[0033] 例如，图3示意性示出车辆驱动系统100在加速或巡航驱动模式下的电流流向的 图式，如图3所示，此时，第一能量存储装置31的第一电流Ii从第一能量存储装置31流出， 故，第一能量存储装置31处于放电状态；第二能量存储装置32的第二电流12也从第二能 量存储装置32流出，故，第二能量存储装置32也处于放电状态，负载的电流V流向负载， 第一能量存储装置31和第二能量存储装置32共同对负载提供能量。
[0034] 图4示意性示出车辆驱动系统100在制动驱动模式下的电流流向的图式，如图4 所示，此时，第一能量存储装置31的第一电流Ii流向第一能量存储装置31，故，第一能量 存储装置31处于充电状态；第二能量存储装置32的第二电流12也流向第二能量存储装置 32,故，第二能量存储装置32也处于充电状态，负载的电流I,从负载流出，第一能量存储装 置31和第二能量存储装置32共同回收因制动来自负载的能量。
[0035] 图5示意性示出车辆驱动系统在巡航驱动模式下的电流流向的图式，如图5所示， 此时，第一能量存储装置31的第一电流Ii从第一能量存储装置31流出，故，第一能量存储 装置31处于放电状态，而第二能量存储装置32的第二电流12流向第二能量存储装置32， 故，第二能量存储装置32处于充电状态，负载的电流V流向负载，第一能量存储装置31同 时对第二能量存储装置32和负载提供能量。
[0036] 图6示意性示出车辆驱动系统在启动驱动模式下的电流流向的图式，如图6所示， 此时，第一能量存储装置31的第一电流Ii从第一能量存储装置31流出，故，第一能量存储 装置31处于放电状态，而第二能量存储装置32的第二电流12流向第二能量存储装置32， 故，第二能量存储装置32处于充电状态，没有负载的电流I,，在运种情况下，第一能量存储 装置31仅对第二能量存储装置32提供能量。
[0037] 图7示出图1中的能量管理控制系统60和转换器控制器70的示意性框图，及图 8示出根据本发明的一个【具体实施方式】的能量管理控制系统的示意性框图。结合参照图7 和图8所示，能量管理控制系统60包括第一控制系统61和第二控制系统62。第一控制系 统61则基于电机50的转矩和速度来产生第一能量存储装置31的第一设定电流Iis。进一 步地，在一个【具体实施方式】中，第一控制系统61基于电机50的转矩和速度并且还基于直流 母线20的电压V。及第一能量存储装置31的电压V 1来产生第一能量存储装置31的第一设 定电流Iis。在一个【具体实施方式】中，第一控制系统61包括第一设定器611和第一控制器 612,第一设定器611基于电机50的转矩和速度来产生直流母线20的设定电压Ves，第一控 制器612则基于直流母线20的设定电压Ves、直流母线20的电压ν。^及第一能量存储装置 31的电压Vi来产生第一能量存储装置31的第一设定电流I 1S。第一控制器612通过控制 第一能量存储装置31即能量电池的输入通道来调节直流母线20的电压V。，由于第一能量 存储装置31即能量电池的电压相对于第二能量存储装置32即超级电容器来说具有较小的 波动，故更小地扰动直流母线20的电压V。，因此，使得车辆驱动系统100具有较好的直流母 线电压的控制性能和较高的系统效率。而且，不会滥用意图用于尖峰功率处理的第二能量 存储装置32即超级电容器的功率。
[0038] 继续结合参照图7和图8所示，第二控制系统62则基于车辆的模式和速度及负载 的电流L来产生第二能量存储装置32的第二设定电流12S。进一步地，在一个具体实施方 式中，第二控制系统62基于车辆的模式和速度及负载的电流I,并且还基于直流母线20的 电压V。、第一能量存储装置31的电压Vi及第二能量存储装置32的电压V 2来产生第二能量 存储装置32的第二设定电流l2s。在一个【具体实施方式】中，第二控制系统62包括第二设定 器621，第二设定器621基于车辆的模式和速度来产生第二能量存储装置32的第二设定电 压 V2S。
[0039] W下将结合车辆的模式和速度来详细说明第二设定器621是如何产生出第二能 量存储装置32的第二设定电压V2S。
[0040] 当车辆运行在巡航模式时，则意味着车辆的速度基本稳定在常值，在运种情况下， 第二设定器621可W基于车辆的当前巡航速度并通过对于车辆的加速第二能量存储装置 32所需要提供的能量及对于车辆的再生制动第二能量存储装置32所需要存储的能量之间 的融合来产生第二能量存储装置32的第二设定电压V2S。
[0041] 例如，在本【具体实施方式】中，用车辆的当前巡航速度v"uu。，根据能量守恒，通过W 下公式可W计算出对于车辆加速到最大速度Vm。、，第二能量存储装置32 (在本具体实施方 式中，第二能量存储装置32为超级电容器32)所需要提供的能量：
[0042]
(1)
[0043] 其中，化s_a。。为车辆加速到最大速度Vmax时超级电容器32两端所应具有的电压， Ucmm为超级电容器32两端的最小电压，C为超级电容器32的电容，W及m为车辆的质量。 W44]用车辆的当前巡航速度v"uu。，根据能量守恒，通过W下公式可m十算出对于车辆 减速到最小速度Vmm，第二能量存储装置32所需要存储的能量：
[0045]
按）
[0046] 其中，化y。,为车辆减速到最小速度Vmi。时超级电容器32两端所应具有的电压，W 及Utm。、为超级电容器32两端的最大电压。
[0047] 可W利用最小逻辑来融合在公式（1)中和在公式（2)中计算得出的两种能量，如 W下公式所示：
[0048]
[0049] 从而，可W得出经过融合之后的超级电容器两端的电压化.，而第二能量存储装置 32的第二设定电压V2S即为融合之后的超级电容器两端的电压Uu。因此，通过公式（1)至 (3)可W得出当车辆运行在巡航模式时第二能量存储装置32的第二设定电压V2S。
[0050] 当车辆运行在启动或加速模式时，车辆驱动系统100将经历较大的瞬变，运可能 导致增杂的车速测量。如果第二设定器621直接使用车辆的原始速度信号Vf。。来设定第二 能量存储装置32的第二设定电压V2S，则将会使得第二能量存储装置32即超级电容器的控 制器频繁操作。为了降低由超级电容器的控制器消耗的能量，可W将车辆的原始速度信号 Vfji行适当的转化。
[0051] 例如，在本【具体实施方式】中，当车辆运行在启动或加速模式时，则第二设定器621 先将车辆的原始速度信号Vfjt化为车辆的设定速度V whed。例如，参照图9所示，当车辆 从静止启动时，可W将从0至Vf。^范围的车辆原始速度信号转化为车辆的设定速度V whedl， Vwtedl = V ;当车速继续增加超过V wtedl时，可W将从V 至V 范围的车辆原始速度信号 转化为车辆的设定速度Vwhed2, Vwhed2= V ,。"2;当车速继续增加超过V whed2时，可W将从V 至 范围的车辆原始速度信号转化为车辆的设定速度V Whed3, Vwhed3= 依次类推……。 但是，考虑到车速可能会在设定速度Vwhedl、Vwhed2、Vwhed3等附近经历较大的瞬变，为了避免 输出速度值在Vwhedl和V whed2之间、在V whed2和V whed3之间、在V whed3和下一个设定速度之间 等频繁切换，因此，针对设定速度Vwh。dl、Vwh。d2、Vwh。d3等分别设定对应的一个下限速度Vwh。dl_ L、Vs。h。d2_L、Vwh。d3_傳。例如，当车速在Vwh。dl附近经历较大的瞬变时，为了避免输出速度值在 Vwhedl和V whed2之间频繁切换，设定下限速度V 只有车速降到VwhedU W下时，才把输 出速度从Vwhed2切换回V whedl，依次类推......。从而，将车辆的原始速度信号Vf。。转化为车辆 的设定速度Vwhed。在一个【具体实施方式】中，可W在第二设定器621中预先设置查找表LUT， 如W下公式所示，可W通过查阅查找表LUT的方式将车辆的原始速度信号Vfjt化为车辆 的设定速度Vwhed。 阳0巧 Vsched=LUT(VraJ (4)
[0053] 查找表LUT具有两个功能：一是可W避免相邻两个查找值之间的输出跳动；二是 可W预测能够使得超级电容器的控制器具有较好的动态性能的可能速度变化。
[0054] 然后，基于转化的车辆的设定速度Vwhed，根据能量守恒，通过W下公式可W计算出 超级电容器两端的电压化.，第二能量存储装置32的第二设定电压V2S即为超级电容器两端 的电压化S。
[0055]
(5)
[0056] 因此，通过公式（4)至（5)可W得出当车辆运行在启动或加速模式时第二能量存 储装置32的第二设定电压V2S。
[0057] 当车辆运行在制动模式时，在本【具体实施方式】中，则将第二能量存储装置32的第 二设定电压V2S设定为常数。
[0058] 第二控制系统62还包括第二控制器622及第Ξ设定器623,第二控制器622基于 产生的第二能量存储装置32的第二设定电压V2S及第二能量存储装置32的电压V2来产生 第二能量存储装置32的第二需求电流1^。
[0059] 第Ξ设定器623基于图8的框图中可获得的测量结果来预先设定第一能量存储装 置31的额定电流Iw。第一能量存储装置31的额定电流Ii间W是由第一能量存储装置32 的制造商界定的常值，例如，为了第一能量存储装置31具有较好的寿命，电池制造商通常 建议W 1C(1倍电池放电倍率）或更低速率放电。然而，也可W用第一能量存储装置31的 寿命模型及用考虑到的各种操作条件使用更加复杂的算法来预先建立查找表，第一能量存 储装置31的额定电流Iw可W基于图8的测量结果通过查阅查找表的方式获得。
[0060] 第Ξ设定器623基于产生的第二能量存储装置32的第二需求电流1^、负载的电流 L、直流母线20的电压V。、第一能量存储装置31的电压Vi、第二能量存储装置32的电压V2 及第一能量存储装置31的额定电流Iw来产生第二能量存储装置32的第二设定电流12S。
[0061] 虽然在图8中的第二控制系统62的第Ξ设定器623和第一控制系统61的第一控 制器612之间并没有明显的连接，然而，通过静态设定第一能量存储装置31的额定电流Iw 和反馈控制而实际将第二控制系统62的第Ξ设定器623和第一控制系统61的第一控制器 612彼此连接。
[0062] 如图7所示，转换器控制器70接收第一能量存储装置31的第一设定电流I。、第 二能量存储装置32的第二设定电流l2s、第一能量存储装置31的第一电流Ii及第二能量存 储装置32的第二电流12,并且，基于运些电流去控制直流-直流转换器10。
[0063] 图10示出应用于上述车辆驱动系统100的能量管理控制方法的流程图。如图10 所示，根据本发明的一个【具体实施方式】的能量管理控制方法包括如下步骤：
[0064] 在步骤S1中，获得在车辆驱动系统100中的电机50的运行状况。在一个具体实 施方式中，电机50的运行状况包括电机50的转矩和速度。 阳0化]在步骤S2中，获得车辆的运行状况。在一个【具体实施方式】中，车辆的运行状况包 括车辆的模式和速度。
[0066] 在步骤S3中，获得负载的运行状况。在一个【具体实施方式】中，负载的运行状况包 括输入至直流-交流逆变器40的负载的电流L。
[0067] 在步骤S4中，基于电机50、车辆及负载的运行状况来产生第一能量存储装置31和 第二能量存储装置32之间的功率分配比。
[0068] 进一步地，步骤S4包括如下步骤： W例在步骤S41中，基于电机50的转矩和速度来产生第一能量存储装置31的第一设 定电流Iis。在一个【具体实施方式】中，能量管理控制方法还包括获得直流母线20的电压V。 及第一能量存储装置31的电压Vi，则在步骤S41中，基于电机50的转矩和速度并且还基于 直流母线20的电压V。和第一能量存储装置31的电压V 1来产生第一能量存储装置31的第 一设定电流Iis。在一个【具体实施方式】中，步骤S41进一步包括如下步骤：
[0070] 在步骤S411中，基于电机50的转矩和速度来产生直流母线20的设定电压Ves。
[0071] 在步骤S412中，基于直流母线20的设定电压Ves、直流母线20的电压ν。^及第一 能量存储装置31的电压Vi来产生第一能量存储装置31的第一设定电流I 1S。
[0072] 在步骤S42中，基于车辆的模式和速度及负载的电流L来产生第二能量存储装置 32的第二设定电流l2s。在一个【具体实施方式】中，能量管理控制方法还包括获得第二能量存 储装置32的电压V2,则步骤S42进一步包括如下步骤：
[0073] 在步骤S421中，基于车辆的模式和速度来产生第二能量存储装置32的第二设定 电压Vzs。
[0074] 当车辆运行在巡航模式时，在一个【具体实施方式】中，则步骤S421还包括如下步 骤： 阳075] 在步骤S4211a中，计算出对于车辆的加速第二能量存储装置32所需要提供的能 量。例如，在一个具体实现中，可W根据上述公式（1)，用车辆的当前巡航速度计算出 对于车辆加速到最大速度Vm。、，第二能量存储装置32所需要提供的能量。
[0076] 在步骤S4212a中，计算出对于车辆的再生制动第二能量存储装置32所需要存储 的能量。例如，在一个具体实现中，可W根据上述公式（2)，用车辆的当前巡航速度计 算出对于车辆减速到最小速度Vmm，第二能量存储装置32所需要存储的能量。 阳077] 在步骤S4213a中，基于对在步骤S4211a中计算得出的能量和在步骤S4212a中计 算得出的能量的融合来产生第二能量存储装置32的第二设定电压V2S。例如，在一个具体 实现中，可W根据上述公式（3)，利用最小逻辑来融合在步骤S4211a中和在步骤S4212a中 计算得出的两种能量，从而得出当车辆运行在巡航模式时第二能量存储装置32的第二设 定电压V2S。 阳078] 当车辆运行在启动或加速模式时，在一个【具体实施方式】中，则步骤S421还包括如 下步骤：
[0079] 在步骤S421化中，可W根据公式（4)，通过查阅预先设置的查找表LUT，将车辆的 原始速度信号Vf 化为车辆的设定速度V whed。
[0080] 在步骤S421化中，基于转化的车辆的设定速度Vwhed，可W根据公式（5)来产生第 二能量存储装置32的第二设定电压V2S。
[0081] 当车辆运行在制动模式时，在一个【具体实施方式】中，则步骤S421包括将第二能量 存储装置32的第二设定电压V2S设定为常数。
[0082] 在步骤S422中，基于产生的第二能量存储装置32的第二设定电压V2S及第二能量 存储装置32的电压V2来产生第二能量存储装置32的第二需求电流I W。
[0083] 在步骤S423中，预先设定第一能量存储装置31的额定电流Iw。第一能量存储装 置31的额定电流Iw可W是常值；或者，第一能量存储装置31的额定电流I W可W是基于 图8的测量结果通过查阅预先设置的查找表的方式而获得。
[0084] 在步骤S424中，基于产生的第二能量存储装置32的第二需求电流1^、负载的电流 L、直流母线20的电压V。、第一能量存储装置31的电压Vi、第二能量存储装置32的电压V2 及第一能量存储装置31的额定电流Iw来产生第二能量存储装置32的第二设定电流12S。 [00化]根据本发明的一个【具体实施方式】的能量管理控制方法还包括：
[0086] 转换器控制器70基于接收到的第一能量存储装置31的第一设定电流Iis、第二能 量存储装置32的第二设定电流l2s、第一能量存储装置31的第一电流Ii及第二能量存储装 置32的第二电流12去控制直流-直流转换器10。
[0087] 本发明的能量管理控制方法能够根据电机50、车辆及负载的运行状况来控制第一 能量存储装置31和第二能量存储装置32之间的功率分配比，从而能够满足车辆驱动系统 100的功率需求，同时，使得车辆驱动系统100在各种驱动工况下，例如启动、加速、巡航、审U 动、停车等都能够较好地工作，使得本发明的车辆驱动系统100具有较高的效率和较好的 鲁棒性。
[0088] 虽然结合特定的【具体实施方式】对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可 W理解，对本发明可W作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖 在本发明真正构思和范围内的所有运些修改和变型。
【主权项】
1. 一种车辆驱动系统，其包括： 直流-直流转换器，其耦合到直流母线； 第一和第二能量存储装置，其耦合到所述直流-直流转换器； 直流-交流逆变器，其耦合到所述直流母线； 电机，其耦合到所述直流-交流逆变器；及 能量管理控制系统，其基于所述电机、车辆及负载的运行状况来产生所述第一能量存 储装置和所述第二能量存储装置之间的功率分配比。2. 如权利要求1所述的车辆驱动系统，其中，所述电机的运行状况包括所述电机的转 矩和速度，所述车辆的运行状况包括所述车辆的模式和速度，所述负载的运行状况包括输 入至所述直流-交流逆变器的所述负载的电流，所述能量管理控制系统包括： 第一控制系统，其基于所述电机的转矩和速度来产生所述第一能量存储装置的第一设 定电流；及 第二控制系统，其基于所述车辆的模式和速度及所述负载的电流来产生所述第二能量 存储装置的第二设定电流。3. 如权利要求2所述的车辆驱动系统，其中，所述第一控制系统基于所述电机的转矩 和速度、所述直流母线的电压及所述第一能量存储装置的电压来产生所述第一能量存储装 置的所述第一设定电流。4. 如权利要求3所述的车辆驱动系统，其中，所述第一控制系统包括： 第一设定器，其基于所述电机的转矩和速度来产生所述直流母线的设定电压；及 第一控制器，其基于所述直流母线的所述设定电压、所述直流母线的电压以及所述第 一能量存储装置的电压来产生所述第一能量存储装置的所述第一设定电流。5. 如权利要求2所述的车辆驱动系统，其中，所述第二控制系统基于所述车辆的模式 和速度、所述负载的电流、所述直流母线的电压、所述第一能量存储装置的电压及所述第二 能量存储装置的电压来产生所述第二能量存储装置的所述第二设定电流。6. 如权利要求5所述的车辆驱动系统，其中，所述第二控制系统包括： 第二设定器，其基于所述车辆的模式和速度来产生所述第二能量存储装置的第二设定 电压； 第二控制器，其基于所述产生的所述第二能量存储装置的第二设定电压及所述第二能 量存储装置的电压来产生所述第二能量存储装置的第二需求电流；及 第三设定器，其预先设定所述第一能量存储装置的额定电流，并且，基于所述产生的所 述第二能量存储装置的第二需求电流、所述负载的电流、所述直流母线的电压、所述第一能 量存储装置的电压、所述第二能量存储装置的电压及所述第一能量存储装置的所述额定电 流来产生所述第二能量存储装置的所述第二设定电流。7. 如权利要求6所述的车辆驱动系统，其中，当所述车辆运行在巡航模式时，则所述第 二设定器基于所述车辆的当前巡航速度并通过对于所述车辆的加速在所述第二能量存储 装置所需要提供的能量及对于所述车辆的再生制动在所述第二能量存储装置所需要存储 的能量之间的融合来产生所述第二能量存储装置的所述第二设定电压。8. 如权利要求6所述的车辆驱动系统，其中，当所述车辆运行在启动或加速模式时，则 所述第二设定器将所述车辆的原始速度信号转化为所述车辆的设定速度，并且，基于所述 转化的所述车辆的设定速度来产生所述第二能量存储装置的所述第二设定电压。9. 如权利要求6所述的车辆驱动系统，其中，当所述车辆运行在制动模式时，则将所述 第二能量存储装置的所述第二设定电压设定为常数。10. 如权利要求1所述的车辆驱动系统，其还包括转换器控制器，所述转换器控制器接 收所述第一能量存储装置的所述第一设定电流、所述第二能量存储装置的所述第二设定电 流、所述第一能量存储装置的第一电流及所述第二能量存储装置的第二电流以控制所述直 流-直流转换器。11. 如权利要求1所述的车辆驱动系统，其中，所述第一能量存储装置包括高能量密度 的能量电池，所述第二能量存储装置包括高功率密度的功率电池或超级电容器。12. -种能量管理控制方法，其包括： 获得在车辆驱动系统中的电机的运行状况，其中，所述车辆驱动系统包括耦合到直流 母线的直流-直流转换器、耦合到所述直流-直流转换器的第一和第二能量存储装置、耦合 到所述直流母线的直流-交流逆变器以及耦合到所述直流-交流逆变器的电机； 获得车辆的运行状况； 获得负载的运行状况；及 基于所述电机、所述车辆及所述负载的运行状况来产生所述第一能量存储装置和所述 第二能量存储装置之间的功率分配比。13. 如权利要求12所述的能量管理控制方法，其中，所述电机的运行状况包括所述电 机的转矩和速度，所述车辆的运行状况包括所述车辆的模式和速度，所述负载的运行状况 包括输入至所述直流-交流逆变器的所述负载的电流，所述方法包括： 基于所述电机的转矩和速度来产生所述第一能量存储装置的第一设定电流；及 基于所述车辆的模式和速度及所述负载的电流来产生所述第二能量存储装置的第二 设定电流。14. 如权利要求13所述的能量管理控制方法，其还包括： 获得所述直流母线的电压及所述第一能量存储装置的电压；及 基于所述电机的转矩和速度、所述直流母线的电压和所述第一能量存储装置的电压来 产生所述第一能量存储装置的所述第一设定电流。15. 如权利要求14所述的能量管理控制方法，其还包括： 基于所述电机的转矩和速度来产生所述直流母线的设定电压；及 基于所述直流母线的所述设定电压、所述直流母线的电压以及所述第一能量存储装置 的电压来产生所述第一能量存储装置的所述第一设定电流。16. 如权利要求13所述的能量管理控制方法，其还包括： 获得所述直流母线的电压、所述第一能量存储装置的电压及所述第二能量存储装置的 电压； 基于所述车辆的模式和速度来产生所述第二能量存储装置的第二设定电压； 基于所述产生的所述第二能量存储装置的第二设定电压及所述第二能量存储装置的 电压来产生所述第二能量存储装置的第二需求电流； 预先设定所述第一能量存储装置的额定电流；及 基于所述产生的所述第二能量存储装置的第二需求电流、所述负载的电流、所述直流 母线的电压、所述第一能量存储装置的电压、所述第二能量存储装置的电压及所述第一能 量存储装置的所述额定电流来产生所述第二能量存储装置的所述第二设定电流。17. 如权利要求16所述的能量管理控制方法，其中，当所述车辆运行在巡航模式时，所 述方法包括： 计算出对于所述车辆的加速所述第二能量存储装置所需要提供的能量； 计算出对于所述车辆的再生制动所述第二能量存储装置所需要存储的能量；及 基于对所述两种能量的融合来产生所述第二能量存储装置的所述第二设定电压。18. 如权利要求17所述的能量管理控制方法，其中，所述方法包括： 用当前巡航速度计算出对于所述车辆加速到最大速度所述第二能量存储装置所需要 提供的能量； 用所述当前巡航速度计算出对于所述车辆减速到最小速度所述第二能量存储装置所 需要存储的能量；及 利用最小逻辑来融合所述计算出的两种能量。19. 如权利要求16所述的能量管理控制方法，其中，当所述车辆运行在启动或加速模 式时，所述方法包括： 将所述车辆的原始速度信号转化为所述车辆的设定速度；及 基于所述转化的所述车辆的设定速度来产生所述第二能量存储装置的所述第二设定 电压。20. 如权利要求16所述的能量管理控制方法，其中，当所述车辆运行在制动模式时，所 述方法包括： 将所述第二能量存储装置的所述第二设定电压设定为常数。
【文档编号】B60W10/08GK105835708SQ201510019281
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月14日
【发明人】周健
【申请人】通用电气公司