一种换电式混合动力车辆的能源补充方法及管理系统与流程

本发明涉及车辆技术领域，特别是一种换电式混合动力车辆的能源补充方法和能源补充管理系统。

背景技术：

在节能、减排的双重压力下，发展新能源汽车成为国际社会的必然选择。电动汽车为新能源汽车中极具前景的产品。但是，由于目前电动汽车的行驶里程较短，消费者存在里程焦虑，这在一定程度上降低了消费者购买电动汽车的意愿。

为解决里程焦虑问题，已出现多种解决方式，其中一种有效的方式为采用可拆卸换电电池结合燃油发电机直接驱动的电动汽车。但是，目前还没有能够配套此种电动汽车，根据此种电动汽车的实际使用情况提供加油或换电策略的方法，易出现汽车没有足够的能源到达目的地、或到达目的地后没有足够的能源前往加油站或换电站进行加油或换电，造成用户体验感较差。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的换电式混合动力车辆的能源补充方法和能源补充管理系统。

本发明的一个目的在于提供一种换电式混合动力车辆的能源补充方法和能源补充管理系统，可根据车辆信息和周边换电站和燃料补充站的分布智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统，并确定相应的能源补充方案。

本发明的一个进一步的目的在于保证车辆到达目的地后仍有足够的能源前往换电站或燃料补充站进行能源补充。

本发明的又一个进一步的目的在于提供更精确、合理的能源补充方案。

本发明的再一个进一步的目的在于为用户提供更个性化、更安全的能源补充方案。

特别地，根据本发明实施例的一方面，提供了一种换电式混合动力车辆的能源补充方法，车辆上设有可快速切换并单独作为主动力系统的换电式驱动系统和增程式驱动系统；

增程式驱动系统包括增程器和驱动电机；

换电式驱动系统包括快换电池和驱动电机，快换电池可在换电站快速拆卸并更换；

方法包括：

用户启动车辆时，获取车辆实时位置并提示用户选择长途或短途行驶或设置目的地，并根据用户的选择智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统；其中，

根据用户的选择智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统，包括：

若选择短途行驶或目的地落入短途行驶范围，则获取车辆周边换电站分布信息，若有换电站，则切换为换电模式并使用换电式驱动系统，若无，则切换为增程模式并使用增程式驱动系统；

若选择长途行驶或目的地落入长途行驶范围，则确定车辆的总预行驶量，并根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案并推送给用户。

可选地，车辆即时信息包括电池安装状态和总剩余行驶量；

能源补充方案包括根据换电站和燃料补充站的分布，实时燃料价格和电力价格，由低到高确定的多个价格区间的能源补充方案供用户选择。

可选地，方法还包括长途电池运营模式；

根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案并推送给用户，包括：

若在长途行驶的推荐的能源补充方案中换电站数量较少或无，则向用户推荐长途电池运营模式，提示用户在最近的换电站中将快换电池取下，减重后再进行高速行驶。

可选地，方法还包括短途电池运营模式；

根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案并推送给用户，包括：

若在短途行驶的推荐的能源补充方案中换电站数量较多或日常行驶里程较短，则向用户推荐短途电池运营模式，提示用户在最近的换电站中将大容量快换电池取下，并换上与日常行驶里程匹配的小容量快换电池。

可选地，总预行驶量包括车辆从当前位置到达目的地的第一预行驶量和车辆从目的地到达目的地周围的目标换电站或目标燃料补充站的第二预行驶量；

车辆的电池安装状态包括表示快换电池安装在车辆上的第一安装状态；

在第一安装状态下，总剩余行驶量为快换电池的第一剩余行驶量和增程器的第二剩余行驶量的总和；

根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案，包括：

在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量且总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则确定无需对车辆进行能源补充；

若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量且总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定需在向目的地行驶的途中对车辆进行能源补充，确定相应的能源补充方案并推送给用户。

可选地，第一预行驶量、第二预行驶量、第一剩余行驶量和第二剩余行驶量以里程或时间表示。

可选地，根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案，还包括：

在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则确定车辆需在当前位置至目的地的行驶途中拆卸或更换快换电池；

若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定车辆需驶向距离车辆的当前位置最近的燃料补充站以添加燃料；

若第一剩余行驶量小于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积，则确定车辆需在当前位置至目的地的行驶途中拆卸或更换快换电池。

可选地，车辆即时信息还包括车辆的当前位置与目的地之间的路况信息；

在确定车辆需在行驶途中拆卸或更换快换电池之前，还包括：

根据路况信息确定拥堵路段；

确定车辆需在行驶途中拆卸或更换快换电池，包括：

确定车辆需在到达拥堵路段前拆卸或更换快换电池。

可选地，电池安装状态还包括表示快换电池已从车辆卸下的第二安装状态；

车辆即时信息还包括车辆的当前位置与目的地之间的路况信息；

根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案，还包括：

在第二安装状态下，根据路况信息判断车辆的当前位置与目的地之间的道路是否通畅；

若车辆的当前位置与目的地之间的道路不通畅，则根据路况信息确定拥堵路段并获取拥堵路段的预测拥堵时长；

判断预测拥堵时长是否大于或等于预设时间阈值，若是，则确定车辆需在到达拥堵路段前前往换电站安装快换电池；

若车辆的当前位置与目的地之间的道路通畅，则判断总剩余行驶量是否大于或等于总预行驶量；

若总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则确定无需对车辆进行能源补充；

若总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定车辆需驶向距离车辆的当前位置最近的燃料补充站以添加燃料，或驶向距离车辆的当前位置最近的换电站以安装快换电池。

可选地，车辆的总剩余行驶量通过以下方式获得：

获取车辆的剩余能源量和当前行车参数，根据剩余能源量和当前行车参数计算原始总剩余行驶量；

获取车辆的用户习惯参数，根据用户习惯参数修正原始总剩余行驶量，得到总剩余行驶量。

可选地，在确定车辆的总预行驶量之前，还包括：

根据车辆的历史行车数据以及当前时间和/或车辆的当前位置，确定车辆的目的地和预行驶路径；

确定车辆的总预行驶量，包括：

根据车辆的当前位置、目的地、预行驶路径、以及目的地周围的换电站和燃料补充站的分布，确定车辆的总预行驶量。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种换电式混合动力车辆的能源补充管理系统，车辆上设有可快速切换并单独作为主动力系统的换电式驱动系统和增程式驱动系统；

增程式驱动系统包括增程器和驱动电机；

换电式驱动系统包括快换电池和驱动电机，快换电池可在换电站快速拆卸并更换；

系统包括：

信息获取单元，配置为用户启动车辆时，获取车辆实时位置并提示用户选择长途或短途行驶或设置目的地；以及

运算切换单元，配置为根据用户的选择智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统；其中，

运算切换单元还配置为：

若选择短途行驶或目的地落入短途行驶范围，则触发信息获取单元获取车辆周边换电站分布信息，若有换电站，则切换为换电模式并使用换电式驱动系统，若无，则切换为增程模式并使用增程式驱动系统；

若选择长途行驶或目的地落入长途行驶范围，则确定车辆的总预行驶量，并根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案并推送给用户。

本发明实施例提供的换电式混合动力车辆的能源补充方法和管理系统，应用于采用快换电池结合增程器的换电式混合动力车辆，可根据车辆信息和周边换电站和燃料补充站的分布智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统，并确定相应的能源补充方案，以使车辆可正常行驶至目的地并正常进行能源补充，从而保证车辆的正常使用。

进一步地，本发明实施例提供的能源补充方法和管理系统在确定能源补充方案时，在快换电池的剩余电量足够支持车辆到达目的地的情况下考虑了车辆的总剩余行驶量是否能满足车辆从当前位置到达目的地的第一预行驶量和车辆从目的地到达目的地周围的目标能源补充站(目标换电站或目标燃料补充站)的第二预行驶量的总和，即，到达目的地后车辆的剩余能源是否足够车辆到达目标能源补充站，从而保证车辆到达目的地后仍有足够的能源前往能源补充站进行能源补充，避免了到达目的地后能源不足的问题。

进一步地，本发明实施例提供的能源补充方法和管理系统在确定能源补充方案时通过结合车辆的不同的电池安装状态、预行驶量、剩余行驶量和路况信息，可提供更精确、合理的能源补充方案，进一步保证车辆的正常使用。

进一步地，本发明实施例提供的能源补充方法和管理系统在确定能源补充方案时可根据用户习惯对车辆的剩余行驶量进行修正和/或确定预行驶量，从而为用户提供更个性化、更安全的能源补充方案。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

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：

图1示出了根据本发明一实施例的换电式混合动力车辆的结构示意图；

图2示出了根据本发明另一实施例的换电式混合动力车辆的结构示意图；

图3示出了根据本发明又一实施例的换电式混合动力车辆的结构示意图；

图4示出了根据本发明再一实施例的换电式混合动力车辆的结构示意图；

图5示出了根据本发明一实施例的快换装置锁止状态时的剖视示意图；

图6示出了根据本发明一实施例的快换装置解锁状态时的剖视示意图；

图7示出了根据本发明一实施例的换电式混合动力车辆的能源补充方法的流程示意图；

图8示出了根据本发明一实施例的根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案的步骤的流程示意图；

图9示出了根据本发明另一实施例的根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案的步骤的流程示意图；

图10示出了根据本发明又一实施例的根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案的步骤的流程示意图；

图11示出了根据本发明一实施例的换电式混合动力车辆的能源补充管理系统的结构示意图。

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例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，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例所限制。相反，提供这些实施例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。

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种换电式混合动力车辆的能源补充方法。本发明实施例提出的能源补充方法可应用于以下结构的换电式混合动力车辆100。

图1示出了根据本发明一实施例的换电式混合动力车辆100的结构示意图。参见图1所示，换电式混合动力车辆100至少可以包括由增程器10和驱动电机31构成的增程式驱动系统，以及快换电池20。增程器10由发动机14和发电机15构成。增程器10可与驱动电机31相连，发电机15在发动机14输出的动力的驱动下发电，以向驱动电机31提供电能。快换电池20可在换电站快速拆卸并更换，以实现电能的快速补充。在实际应用中，例如通过换电工具将贫电的快换电池20拆卸后，在混合动力车辆100中重新安装满电的快换电池20，以实现快换电池20的更换。快换电池20与驱动电机31相连并构成换电式驱动系统。增程器10和快换电池20能够相互独立地向驱动电机31供应电能，也就是说，增程器10和快换电池20中任一者都可以在另一者不工作无法提供电能的情况下单独向驱动电机31供应电能，因此，换电式驱动系统1和增程式驱动系统2可快速切换并单独作为换电式混合动力车辆100的主动力系统。快换电池20还可以与增程器10连接(具体与发电机15连接)，从而可以在增程器10工作时接收存储多余的电能。

本发明实施例提出的换电式混合动力车辆100，包括由增程器10和驱动电机31构成的增程式驱动系统，以及由快换电池20与驱动电机31构成的换电式驱动系统，快换电池20可在换电站快速拆卸并更换。由于换电式驱动系统和增程式驱动系统可快速切换并单独作为主动力系统，因此，可根据使用场景和经济性自由灵活地切换以增程器10为动力来源的增程式驱动系统和/或以快换电池20为动力来源的换电式驱动系统驱动车辆行驶。

具体地，例如，对于非长途行驶场景(如在市区行驶)，在增程器10所使用的燃料的价格(如油价)较低时，采用增程器10工作为驱动电机31供应电能，在电价相对低的时候，则采用快换电池20，通过换电站对快换电池20进行更换使用，以确保对驱动电机31的电能供应。对于长途行驶场景，则可以既加满燃料以保证增程器10的燃料供应充足，同时又通过换电站对快换电池20进行更换使用，以获得最大续航里程。

参照图2所示，在本发明的一个实施例中，增程式驱动系统还可以包括基础电池12。基础电池12分别连接增程器10(具体连接发电机15)和驱动电机31。基础电池12例如可以是常规的动力电池。通过基础电池12和快换电池20这种双电池的设置，使得可以采用多种不同的基础电池12和快换电池20的设置方式，以使增程式驱动系统和换电式驱动系统的切换和使用更加多样化，进一步提高换电式混合动力车辆100在不同场景下的使用灵活性。下面将对基础电池12和快换电池20的不同设置方式进行介绍。

在一种实施方式中，基础电池12和快换电池20同时设置于车辆100上。基础电池12固定于车辆100上，快换电池20则可快速拆卸并更换地设置于车辆100上。

在这种情况下，当车辆100通过增程式驱动系统提供动力时，在基础电池12电量充足时，由基础电池12向驱动电机31提供电能。当基础电池12电量不足时，发动机14开始运转，一边通过发电机15向驱动电机31提供电能，一边向基础电池12充电。如果车辆100遇到上坡、急加速等高负荷工况时，增程器10和基础电池12同时向驱动电机31提供电能。遇到下坡、滑行等工况时，驱动电机31可作为发电机，为基础电池12充电，起到动能回收的作用。当车辆100通过换电式驱动系统提供动力时，快换电池20直接向驱动电机31提供电能。本实施方式非常便于在非长途行驶场景下根据燃料价格和电价的高低切换使用增程器10或快换电池20作为动力来源，同时也能保障长途行驶场景下的最大续航里程。

在另一种实施方式中，基础电池12和快换电池20同时设置于车辆100上，其中，基础电池12可快速拆卸并更换地设置于车辆100上，并且快换电池20也可快速拆卸并更换地设置于车辆100上。在这种情况下，基础电池12和快换电池20均可以通过换电站进行拆卸或更换，从而能够最大程度上减少燃料的消耗，非常适用于燃料价格较高而电价较低时的使用需求。另外，也在一定程度上增大了车辆100的最大续航里程。

在又一种实施方式中，车辆100的基础电池12和快换电池20可以按以下方式成对设置：基础电池12和快换电池20中的一者设置于车辆100上时另一者设置于换电站流通并充电。具体地，有以下两种情形。

第一种情形，参照图3所示，基础电池12设置于车辆100上，而快换电池20设置于换电站流通并充电。这种情形尤其适用于燃料价格较低且续航里程要求较低(如市区行驶)时的使用场景，此时将快换电池20卸下放至换电站运营，一方面减少了车辆100的整体重量，另一方面也增加了快换电池20的运营时间，提高了快换电池20的使用效率。

第二种情形，参照图4所示，快换电池20设置于车辆100上，而基础电池12设置于换电站流通充电。这种情形尤其适用于燃料价格较高、有一定续航里程要求且换电站布局充分时的使用场景。此时将基础电池12卸下放至换电站运营，一定程度上减少了车辆100的整体重量，从而提高了快换电池20的能源利用效率。

继续参照图2所示，在本发明的一个实施例中，增程式驱动系统还可以包括燃料箱13。燃料箱13与增程器10的发动机14相连，用于为发动机14供应燃料。

在实际应用中，燃料箱13中存储的燃料取决于增程器10的发动机14的类型。一般情况下，燃料箱13中的燃料可包括汽油、柴油、甲醇、乙醇、生物燃料、天然气、氢气等。相应地，发动机14可以为汽油发动机、柴油发动机、甲醇发动机等。

为了进一步增强快换电池20的使用灵活性，在一些实施例中，快换电池20可设计为具有多种规格的容量和重量。通过这种设计，可以在不同使用场景下根据实际应用需求更换使用不同容量和重量的快换电池20，以达到能量效率和经济性的最大化。例如，在长途行驶时，可以在对燃料箱13加满燃料的基础上同时通过换电站更换上大容量的快换电池20来使用，以获得更大的续航里程。在市区行驶且换电站在市区布局充分的情况下，可以通过换电站更换小容量和小重量的快换电池20来使用，以减少空载重量。

在本发明的一个实施例中，快换电池20的容量可小于增程器10的可供应电能总量的2倍。增程器10的可供应电能总量指在燃料箱13加满燃料的情况下增程器10可提供的最大电能总量。这种设置使增程器10与快换电池20可提供的电能相近，打破了现有技术中增程器通常只作为次要的辅助性动力来源的设计，使得快换电池20与增程器10能够互为备份，各自单独作为主要动力来源。

优选地，快换电池20的容量可大于增程器10的可供应电能总量的0.5倍且小于增程器10的可供应电能总量的2倍。更优选地，快换电池20的容量为增程器10的可供应电能总量的0.5-1.5倍。甚至更优选地，快换电池20的容量为增程器10的可供应电能总量的1倍，即，快换电池20的容量等于增程器10的可供应电能总量。通过如此设计，增程器10将可以不再仅仅只作为辅助性动力能源系统，而增程器10和快换电池20之间的切换使用更灵活、更自由。

在一些实施例中，基础电池12的容量可以在1-1.47kwh范围内。在这种情况下，由于基础电池12的容量远小于混合动力车辆中惯常使用的动力电池的容量(一般在15-60kwh)，相应地，基础电池12的重量与惯常使用的动力电池的重量相比也大大减小，一方面可有效减轻整车的重量，提高能源利用效率，另一方面，小容量的基础电池12无需考虑外接充电的功能，有利于成本的控制和布局的选择。

在另一些实施例中，基础电池12的容量可以在1.47-5.5kwh范围内。在这种情况下，恰当地增大了基础电池12的容量(即能量密度)，一定程度上增大了混合动力车辆100的续航里程，但同时基础电池12的容量仍远小于混合动力车辆中惯常使用的动力电池的容量，从而达到较佳的电池容量与整车重量之间的平衡。

继续参照图2所示，在本发明的一个实施例中，车辆100还可以包括逆变器。具体地，逆变器可以包括设置在基础电池12与驱动电机31之间以及发电机15与驱动电机31之间的第一逆变器51，和设置在快换电池20与驱动电机31之间的第二逆变器52。此处的逆变器的作用应为本领域人员所熟知，本文不另赘述。

在本发明的一个实施例中，车辆100还可以包括变速机构60和驱动轴32。驱动轴32与车辆100的车轮40相连。变速机构60可设置在驱动电机31和驱动轴32之间，即，驱动电机31通过变速机构60与驱动轴31相连，通过变速机构60将驱动电机31产生的驱动力传递至驱动轴32以驱动车轮40转动。

在本发明的一个实施例中，车辆100上还可以设有快换装置70。快换装置70的一端可与车辆100的下车体相连，另一端则与基础电池12或快换电池20相连。快换装置70可用于快速拆卸和安装基础电池12或快换电池20。

参照图5和图6所示，在一种具体的实施方案中，快换装置70可包括限位销轴71、壳体72、螺栓73、支撑杆74和限位滚珠75。限位销轴71的一端与车辆100的下车身连接。壳体72与基础电池12或快换电池20连接，且内部有呈梯形结构的空腔。具体地，壳体72位于基础电池12或快换电池20的边缘位置，且壳体72与基础电池12或快换电池20通过壳体72下部左右两侧的螺栓连接。螺栓73位于空腔下部，伸入空腔内，且与壳体72螺纹连接。支撑杆74位于空腔内，由螺栓73支撑在空腔内，并能随螺栓73一起相对壳体72上下移动。限位滚珠75位于支撑杆74的中部。限位销轴71的中部具有向其轴线方向凹陷的凹陷部711，支撑杆74的内部中空并在与凹陷部711对应的位置设有缺口741，限位滚珠75与缺口741相配合。当快换装置70处于锁止状态时，限位销轴71插入支撑杆74的内部，且限位滚珠75卡入凹陷部711。

当需要将基础电池12或快换电池20安装至车辆100上时，限位销轴71与壳体72是分离的，顶升机构将基础电池12或快换电池20输送至车身下部靠近限位销轴71的位置，此时限位销轴71插入壳体72内，但是限位销轴71上的凹陷部711与限位滚珠75并不在同一水平面上，即限位滚珠75未卡入凹陷部711，而限位滚珠75又位于支撑杆74上的缺口741内。因此，若需要将基础电池12或快换电池20安装至车辆100上，就需要螺栓73带动支撑杆74和限位滚珠75一起相对壳体72向上运动，直至限位滚珠75卡入凹陷部711。如此，通过限位滚珠75卡入凹陷部711，快换装置70就处于锁止状态(如图5所示)，从而将基础电池12或快换电池20安装至车辆100上。

当需要将基础电池12或快换电池20拆卸下来时，顶升机构向上微顶基础电池12或快换电池20，此时，电机使得螺栓73相对壳体72向下移动从而形成解锁状态(如图6所示)。在这里，当顶升机构向上微顶基础电池12或快换电池20时，限位滚珠75也解除了受力状态，因而螺栓73可以在电机的带动下向下移动，支撑杆74也解除螺栓73向上顶的力向下移动，直至限位滚珠75移出凹陷部711。此时，基础电池12或快换电池20脱落到顶升机构上，至此完成基础电池12或快换电池20拆卸过程。

本实施例的快换装置70能够简单快捷地实现锁止和解锁，提高了电池的安装和拆卸效率。

需要说明的是，以上介绍的仅是本发明中快换装置70的一种实现方式。当然，快换装置70还可以有其他的实现方式，本发明对此不做限制。

图7示出了根据本发明一实施例的换电式混合动力车辆的能源补充方法的流程示意图。该能源补充方法可应用于以上任意实施例或实施例组合的换电式混合动力车辆100。参见图1所示，该能源补充方法至少可以包括以下步骤s102至步骤s104。

步骤s102，用户启动车辆时，获取车辆实时位置并提示用户选择长途或短途行驶或设置目的地。

本步骤中，车辆实时位置可以通过定位系统(如gps定位系统，北斗卫星定位系统等)获取。提示用户选择长途或短途行驶或设置目的地可通过语音等方式提示，根据用户对相应按钮的触发来获取用户的选择或设置，也可以通过车载信息娱乐系统(简称车机系统)与用户交互进行提示和获取。当然，还可以通过其他方式获取车辆实时位置并提示用户选择长途或短途行驶或设置目的地，本发明对此不做限制。

步骤s104，根据用户的选择智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统。具体地，根据用户的选择智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统，包括：若选择短途行驶或目的地落入短途行驶范围，则获取车辆周边换电站分布信息，若有换电站，则切换为换电模式并使用换电式驱动系统，若无，则切换为增程模式并使用增程式驱动系统。若选择长途行驶或目的地落入长途行驶范围，则确定车辆的总预行驶量，并根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案并推送给用户。本文提及的燃料补充站例如可以是加油站等。

本步骤中，短途行驶和长途行驶可根据预设路程阈值来区分，例如预设路程阈值为200km，若预计行驶的路程超过预设路程阈值，则视为长途行驶，否则视为短途行驶。判断目的地落入短途行驶范围或长途行驶范围，可根据目的地与当前车辆实时位置之间的距离与预设路程阈值的大小关系进行确定。若目的地与当前车辆实时位置之间的距离超过预设路程阈值，则判断落入长途行驶范围，否则判断落入短途行驶范围。预设路程阈值可以根据车辆性能和实际需求进行设置，本发明对此不做具体限定。

本步骤中，车辆的目的地、车辆周边换电站分布信息、车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，可以通过车辆上加载的离线地图或在线地图以及车辆的导航信息得到。在线地图和导航信息可通过车联网技术获取。总预行驶量指预计的车辆的总行驶量，可以以里程或时间表示。以里程表示时，总预行驶量也可称为总预行驶里程。以时间表示时，总预行驶量也可称为总预行驶时长。可以根据当前车辆实时位置和目的地以及目的地周围的换电站和燃料补充站的分布确定车辆的总预行驶量。

本发明实施例提供的换电式混合动力车辆的能源补充方法，应用于采用快换电池结合增程器的换电式混合动力车辆，可根据车辆信息和周边换电站和燃料补充站的分布智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统，并确定相应的能源补充方案，以使车辆可正常行驶至目的地并正常进行能源补充，从而保证车辆的正常使用。

在本发明的一个实施例中，车辆即时信息可包括电池安装状态和总剩余行驶量。总剩余行驶量指车辆剩余的能源可支持的总行驶量。总剩余行驶量也可以以里程或时间表示，相应地也可称为总剩余行驶里程或总剩余行驶时长。总剩余行驶量可以通过车辆的仪表获取，或者通过现有的算法根据车辆的剩余能源量和当前行车参数计算得到，本领域技术人员应可知晓，不另赘述。

在这种情况下，前述的能源补充方案可包括根据换电站和燃料补充站的分布，实时燃料价格和电力价格，由低到高确定多个价格区间的能源补充方案供用户选择。由此，在保证车辆的正常行驶的前提下，提供最经济的能源补充方案，提升用户的使用体验。

在本发明的一个实施例中，该能源补充方法还可以包括长途电池运营模式。在这种情况下，根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案并推送给用户的步骤可以进一步实施为：若在长途行驶的推荐的能源补充方案中换电站数量较少或无，则向用户推荐长途电池运营模式，提示用户在最近的换电站中将快换电池取下，减重后再进行高速行驶。

本实施例中，在换电站较少甚至没有以致很难或无法更换快换电池的情况下，通过取下车辆的快换电池，能够有效减轻车辆的整车重量，从而减少增程器的能源消耗，提高能源利用率。

在本发明的另一个实施例中，该能源补充方法还可以包括短途电池运营模式。在这种情况下，根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案并推送给用户的步骤可以进一步实施为：若在短途行驶的推荐的能源补充方案中换电站数量较多或日常行驶里程较短，则向用户推荐短途电池运营模式，提示用户在最近的换电站中将大容量快换电池取下，并换上与日常行驶里程匹配的小容量快换电池。

本实施例中，在短途电池运营模式中通过采用小容量快换电池，能够减少车辆的空载重量，提高能源利用率。

在本发明的一个实施例中，总预行驶量可包括车辆从当前位置到达目的地的第一预行驶量和车辆从目的地到达目的地周围的目标能源补充站(即目标换电站或目标燃料补充站)的第二预行驶量。此处提及的目标能源补充站可以是由用户指定的，或者是根据预设筛选规则从目的地周围的所有能源补充站中选定推荐的。预设筛选规则可以为：从目的地周围的所有能源补充站中选取距离目的地最近的能源补充站作为目标能源补充站；或者，根据用户的历史使用数据，从目的地周围的所有能源补充站中选取用户历史使用次数最高的能源补充站作为目标能源补充站；或者，结合前述两种方式，通过加权法综合考虑距目的地的距离和用户历史使用次数的影响来选取目标能源补充站。当然，还可以有其他类型的预设筛选规则，本发明对此不做限制。

第一预行驶量和第二预行驶量与总预行驶量相应地以里程或时间表示。以里程表示时，第一预行驶量和第二预行驶量分别称为第一预行驶里程和第二预行驶里程。以时间表示时，第一预行驶量和第二预行驶量分别称为第一预行驶时长和第二预行驶时长。

车辆的电池安装状态可包括表示快换电池安装在车辆上的第一安装状态。在第一安装状态下，车辆的总剩余行驶量为快换电池的第一剩余行驶量和增程器的第二剩余行驶量的总和。第一剩余行驶量指快换电池的剩余电量可支持的行驶量。在换电式混合动力车辆的增程式驱动系统不包括基础电池的情况下，第二剩余行驶量指增程式驱动系统中增程器以剩余的燃料可支持的行驶量。在换电式混合动力车辆的增程式驱动系统包括基础电池的情况下，第二剩余行驶量指增程式驱动系统中增程器以剩余的燃料可支持的行驶量与基础电池中存储的电量可支持的行驶量的总和。第一剩余行驶量和第二剩余行驶量与总剩余行驶量相应地以里程或时间表示。以里程表示时，第一剩余行驶量和第二剩余行驶量分别称为第一剩余行驶里程和第二剩余行驶里程。以时间表示时，第一剩余行驶量和第二剩余行驶量分别称为第一剩余行驶时长和第二剩余行驶时长。

在这种情况下，参照图8所示，根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案的步骤可以包括：

步骤s206a：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量且总剩余行驶量大于或等于总预行驶量(即，第一预行驶量和第二预行驶量的总和)，则确定无需对车辆进行能源补充。

步骤s206b：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量且总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定需在向目的地行驶的途中对车辆进行能源补充，确定相应的能源补充方案并推送给用户。

本发明中，能源补充站可包括换电站和/或燃料补充站(如加油站)。相应地，对车辆进行能源补充的方式可包括通过换电站更换或拆卸快换电池，和/或通过加油站添加增程器所需的燃料(如汽油、氢气、甲醇等)。

本发明实施例在确定能源补充方案时，在车辆的第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量(即，动力电池的剩余电量足够支持车辆到达目的地)的情况下考虑了车辆的总剩余行驶量是否能满足车辆从当前位置到达目的地的第一预行驶量和车辆从目的地到达目的地周围的目标能源补充站的第二预行驶量的总和，即，到达目的地后车辆的剩余能源是否足够车辆到达目标能源补充站，从而保证车辆到达目的地后仍有足够的能源前往能源补充站进行能源补充，避免了到达目的地后能源不足的问题。

进一步地，在一个实施例中，参见图9所示，在第一安装状态下，根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案的步骤还可以进一步包括：

步骤s206c：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则确定车辆需在当前位置至目的地的行驶途中拆卸或更换快换电池。

步骤s206d：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定车辆需驶向距离车辆的当前位置最近的燃料补充站以添加燃料。

步骤s206e：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量小于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积，则确定车辆需在当前位置至目的地的行驶途中拆卸或更换快换电池。

本实施例中，预设比例阈值为小于1的数值，可以根据实际应用需求进行设置。例如，可以根据车辆的使用性能对快换电池的电量要求进行设置，或者根据用户的电池使用习惯(如用户进行能源补充时快换电池的剩余电量的比例值的历史统计数据)进行设置。在一种具体的实施方案中，预设比例阈值例如可以设为2/3。

本实施例进一步提供了在快换电池的第一剩余行驶量小于第一预行驶量(即，快换电池的剩余电量不足以支持车辆到达目的地)的情况下针对不同的增程器的续航能力的相应的能源补充方案，进一步保证车辆的正常使用。

更进一步地，在一个实施例中，车辆即时信息还可以包括车辆的当前位置与目的地之间的路况信息。路况信息可以通过车联网技术从云端实时获取。如此，在确定车辆需在当前位置至目的地的行驶途中拆卸或更换快换电池之前，还可以先根据获取的路况信息确定车辆的当前位置与目的地之间的拥堵路段。

在这种情况下，确定车辆需在当前位置至目的地的行驶途中拆卸或更换快换电池的步骤可以进一步实施为：确定车辆需在到达该拥堵路段前拆卸或更换快换电池。也就是说，步骤s206c可进一步实施为：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则确定车辆需在到达该拥堵路段前拆卸或更换快换电池。步骤s206e可进一步实施为：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量小于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积，则确定车辆需在到达该拥堵路段前拆卸或更换快换电池。通过在拥堵前拆卸下快换电池，能够减轻整车的重量，从而减少拥堵路段车辆的能源的损耗。或者，通过在拥堵前更换快换电池，能够保证足够的能源供车辆运行。

在一个实施例中，车辆即时信息可包括车辆的电池安装状态、总剩余行驶量和车辆的当前位置与目的地之间的路况信息，其中电池安装状态可包括表示快换电池已从车辆卸下的第二安装状态。在第二安装状态下，由于快换电池已从车辆拆卸下来(即，不在车上)，因此，此时车辆的总剩余行驶量等于增程器的第二剩余行驶量。

在这种情况下，参见图10所示，根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案的步骤可以包括：

步骤s402，在第二安装状态下，根据路况信息判断车辆的当前位置与目的地之间的道路是否通畅。若否，则执行步骤s404。若是，则执行步骤s410。

步骤s404，根据路况信息确定拥堵路段并获取拥堵路段的预测拥堵时长。继续执行步骤s406。

本实施例中，预测拥堵时长可根据导航信息中提供的拥堵路段的预测通行时间进行确定。

步骤s406，判断预测拥堵时长是否大于或等于预设时间阈值。若是，则执行步骤s408。

预设时间阈值可以根据实际应用需求进行设置。例如，可以设置为车辆前往换电站进行快换电池的安装或更换所需的最大时间。

步骤s408，确定车辆需在到达拥堵路段前前往换电站安装快换电池。

在拥堵时长大于或等于预设时间阈值的情况下在到达拥堵路段前前往换电站进行换电，可提高时间的利用率，并在一定程度上避开拥堵路段和拥堵时间，特别适用于市区行驶场景。

步骤s410，判断总剩余行驶量是否大于或等于总预行驶量。若是，则执行步骤s412。若否，则执行步骤s414。

步骤s412，确定无需对车辆进行能源补充。

步骤s414，确定车辆需驶向距离车辆的当前位置最近的燃料补充站以添加燃料，或驶向距离车辆的当前位置最近的换电站以安装快换电池。

本实施例在快换电池已卸下的安装状态下，结合预行驶量、剩余行驶量和路况信息，可提供更精确、合理的能源补充方案，进一步保证车辆的正常使用。

在一些实施例中，当确定无需对车辆进行能源补充时，可以不对用户进行推送提示，从而节约时间且避免打扰用户，提升用户体验。

前文提及，总剩余行驶量可以通过车辆的仪表获取，或者通过现有的算法根据车辆的剩余能源量和当前行车参数计算得到。但是，这些方式都没有考虑不同用户的使用习惯可能产生的影响。例如，不同用户的空调使用次数、刹车次数等都会对车辆的剩余行驶量产生影响。为此，在一个实施例中，可以通过以下方式获取车辆的总剩余行驶量：

首先，获取车辆的剩余能源量和当前行车参数，根据剩余能源量和当前行车参数计算原始总剩余行驶量。行车参数可以包括车辆的平均速度、车辆载重、车辆年龄等。原始总剩余行驶量的计算应为本领域技术人员所熟知，不再详述。

然后，获取车辆的用户习惯参数，根据用户习惯参数修正原始总剩余行驶量，得到总剩余行驶量。

用户习惯参数可以包括空调使用时间、刹车次数、档位切换次数、用户体重等。修正可以通过机器学习模型进行。例如，以用户的历史习惯参数和相应的车辆的原始总剩余行驶量的历史数据作为输入，以相应的实际的总剩余行驶量数据为输出，对机器学习模型进行训练，在修正时，将用户习惯参数和当前的原始总剩余行驶量输入训练后的机器学习模型，得到修正后的总剩余行驶量。

对于第一剩余行驶量和第二剩余行驶量，可利用与总剩余行驶量类似的方法进行修正，本文不另赘述。

本实施例可根据用户习惯对车辆的剩余行驶量进行修正，从而为用户提供更个性化、更安全的能源补充方案。

在另一个实施例中，在步骤s104中，在确定车辆的总预行驶量之前之前，还可以先根据车辆的历史行车数据以及当前时间和/或车辆的当前位置，确定车辆的目的地和预行驶路径。进而，确定车辆的总预行驶量的步骤可以进一步实施为：根据车辆的当前位置、所确定的目的地和预行驶路径、以及目的地周围的能源补充站(即换电站和燃料补充站)的分布，确定车辆的总预行驶量。车辆的历史行车数据可以包括车辆的历史行驶轨迹和行驶时间等。

第一预行驶量和第二预行驶量的确定方式与总预行驶量类似，本文不另赘述。

本实施例中在确定车辆的预行驶量时考虑车辆的历史行车数据的影响。由于历史行车数据反映了用户的使用习惯，因此，基于这种方式确定的预行驶量确定的能源补充方案更个性化，也更安全。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种换电式混合动力车辆的能源补充管理系统。本发明实施例提出的能源补充管理系统可应用于前述任意实施例或实施例组合的换电式混合动力车辆100。

图11示出了根据本发明一实施例的换电式混合动力车辆的能源补充管理系统80的结构示意图。参见图11所示，能源补充管理系统80至少可以包括信息获取单元81和运算切换单元82。

现介绍本发明实施例的换电式混合动力车辆的能源补充管理系统80的各组成或器件的功能以及各部分间的连接关系：

信息获取单元81配置为用户启动车辆时，获取车辆实时位置并提示用户选择长途或短途行驶或设置目的地。

运算切换单元82可与信息获取单元81相连接，配置为根据用户的选择智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统。具体地，运算切换单元82还配置为：若选择短途行驶或目的地落入短途行驶范围，则触发信息获取单元81获取车辆周边换电站分布信息，若有换电站，则切换为换电模式并使用换电式驱动系统，若无，则切换为增程模式并使用增程式驱动系统；若选择长途行驶或目的地落入长途行驶范围，则确定车辆的总预行驶量，并根据车辆即时信息和车辆长途行驶沿途的换电站和燃料补充站分布信息，确定能源补充方案并推送给用户。

在本发明的一个实施例中，车辆即时信息包括电池安装状态和总剩余行驶量。能源补充方案包括根据换电站和燃料补充站的分布，实时燃料价格和电力价格，由低到高确定的多个价格区间的能源补充方案供用户选择。

在本发明的一个实施例中，运算切换单元82还配置为：若在长途行驶的推荐的能源补充方案中换电站数量较少或无，则向用户推荐长途电池运营模式，提示用户在最近的换电站中将快换电池取下，减重后再进行高速行驶。

在本发明的另一个实施例中，运算切换单元82还配置为：若在短途行驶的推荐的能源补充方案中换电站数量较多或日常行驶里程较短，则向用户推荐短途电池运营模式，提示用户在最近的换电站中将大容量快换电池取下，并换上与日常行驶里程匹配的小容量快换电池。

在本发明的一个实施例中，总预行驶量包括车辆从当前位置到达目的地的第一预行驶量和车辆从目的地到达目的地周围的目标换电站或目标燃料补充站的第二预行驶量。车辆的电池安装状态包括表示快换电池安装在车辆上的第一安装状态。在第一安装状态下，总剩余行驶量为快换电池的第一剩余行驶量和增程器的第二剩余行驶量的总和。

相应地，运算切换单元82还可以配置为：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量且总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则确定无需对车辆进行能源补充。若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量且总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定需在向目的地行驶的途中对车辆进行能源补充，确定相应的能源补充方案并推送给用户。

在本发明的一个实施例中，运算切换单元82还可以配置为：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则确定车辆需在当前位置至目的地的行驶途中拆卸或更换快换电池。若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定车辆需驶向距离车辆的当前位置最近的燃料补充站以添加燃料。若第一剩余行驶量小于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积，则确定车辆需在当前位置至目的地的行驶途中拆卸或更换快换电池。

进一步地，在本发明的一个实施例中，车辆即时信息还可以包括车辆的当前位置与目的地之间的路况信息。

相应地，运算切换单元82还可以配置为：在第一安装状态下，若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则根据路况信息确定拥堵路段，并确定车辆需在到达拥堵路段前拆卸或更换快换电池。若第一剩余行驶量大于或等于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积且小于第一预行驶量，并且总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定车辆需驶向距离车辆的当前位置最近的燃料补充站以添加燃料。若第一剩余行驶量小于第一预行驶量与预设比例阈值的乘积，则根据路况信息确定拥堵路段，并确定车辆需在到达拥堵路段前拆卸或更换快换电池。

在一个实施例中，电池安装状态可以包括表示快换电池已从车辆卸下的第二安装状态。即时信息还可以包括车辆的当前位置与目的地之间的路况信息。相应地，运算切换单元82还可以配置为：

在第二安装状态下，根据路况信息判断车辆的当前位置与目的地之间的道路是否通畅；

若车辆的当前位置与目的地之间的道路不通畅，则根据路况信息确定拥堵路段并获取拥堵路段的预测拥堵时长；

判断预测拥堵时长是否大于或等于预设时间阈值，若是，则确定车辆需在到达拥堵路段前前往换电站安装快换电池；

若车辆的当前位置与目的地之间的道路通畅，则判断总剩余行驶量是否大于或等于总预行驶量；

若总剩余行驶量大于或等于总预行驶量，则确定无需对车辆进行能源补充；

若总剩余行驶量小于总预行驶量，则确定车辆需驶向距离车辆的当前位置最近的燃料补充站以添加燃料，或驶向距离车辆的当前位置最近的换电站以安装快换电池。

在本发明的一个实施例中，运算切换单元82还可以配置为：

获取车辆的剩余能源量和当前行车参数，根据剩余能源量和当前行车参数计算原始总剩余行驶量；

获取车辆的用户习惯参数，根据用户习惯参数修正原始总剩余行驶量，得到总剩余行驶量。

在本发明的一个实施例中，运算切换单元82还可以配置为：

根据车辆的历史行车数据以及当前时间和/或车辆的当前位置，确定车辆的目的地和预行驶路径；

根据车辆的当前位置、目的地、预行驶路径、以及目的地周围的能源补充站的分布，确定车辆的总预行驶量。

根据上述任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合，本发明实施例能够达到如下有益效果：

本发明实施例提供的换电式混合动力车辆的能源补充方法和管理系统，应用于采用快换电池结合增程器的换电式混合动力车辆，可根据车辆信息和周边换电站和燃料补充站的分布智能切换换电式驱动系统和/或增程式驱动系统，并确定相应的能源补充方案，以使车辆可正常行驶至目的地并正常进行能源补充，从而保证车辆的正常使用。

进一步地，本发明实施例提供的能源补充方法和管理系统在确定能源补充方案时，在快换电池的剩余电量足够支持车辆到达目的地的情况下考虑了车辆的总剩余行驶量是否能满足车辆从当前位置到达目的地的第一预行驶量和车辆从目的地到达目的地周围的目标能源补充站(目标换电站或目标燃料补充站)的第二预行驶量的总和，即，到达目的地后车辆的剩余能源是否足够车辆到达目标能源补充站，从而保证车辆到达目的地后仍有足够的能源前往能源补充站进行能源补充，避免了到达目的地后能源不足的问题。

进一步地，本发明实施例提供的能源补充方法和管理系统在确定能源补充方案时通过结合车辆的不同的电池安装状态、预行驶量、剩余行驶量和路况信息，可提供更精确、合理的能源补充方案，进一步保证车辆的正常使用。

进一步地，本发明实施例提供的能源补充方法和管理系统在确定能源补充方案时可根据用户习惯对车辆的剩余行驶量进行修正和/或确定预行驶量，从而为用户提供更个性化、更安全的能源补充方案。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，为简洁起见，在此不另赘述。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以物理上相互独立，也可以两个或两个以上功能单元集成在一起，还可以全部功能单元都集成在一个处理单元中。上述集成的功能单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件或者固件的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：所述集成的功能单元如果以软件的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，其包括若干指令，用以使得一台计算设备(例如个人计算机，服务器，或者网络设备等)在运行所述指令时执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)，磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，实现前述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件(诸如个人计算机，服务器，或者网络设备等的计算设备)来完成，所述程序指令可以存储于一计算机可读取存储介质中，当所述程序指令被计算设备的处理器执行时，所述计算设备执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。