多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法与流程

本发明涉及电动汽车控制，且更具体地涉及一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法。

背景技术：

1、多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法是一种综合利用光伏发电、储能和充电技术的汽车控制方案，可应用于车载光伏发电和储能系统，以实现电动汽车的智能控制和更加高效的能源利用。其主要原理是利用光伏发电板将太阳能转换为电能，并通过储能系统将电能存储起来，为电动汽车充电。同时，该控制方法还可实现电动汽车在行驶过程中利用余电进行回馈发电并储存，实现电能的循环利用。该控制方法的作用是在多应用场景下提高光储充融合汽车的能源利用效率，优化车载储能体系，提高电动汽车的可持续性，同时还能够降低对石化能源的依赖和能源消耗，促进新能源汽车产业的发展。

2、在现有技术中，多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法存在很多弊端，一方面，不能综合采集和上传电动汽车的状态数据，导致电动汽车的状态数据监测不够全面，缺少动态调整和控制光伏储能电池和充电电池的能量回收和释放，以及光伏储能电池和充电电池过度放电或充电的保护，导致光伏储能电池和充电电池损坏，另一方面，不能针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，导致电动汽车所需要的电量和功率不能处于最佳状态，发动机、电机和变速器的调节控制不够精准，不能实现更高效稳定的行驶，因此，本发明提出一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，旨在实现电能充分利用和行驶高效稳定的多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法。

技术实现思路

1、针对上述技术的不足，本发明公开一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，数据集成管理通过采样传感单元和通讯上传单元对电动汽车的状态数据进行监测，将电动汽车的状态数据上传至车载智能控制系统，解决电动汽车的状态数据监测不够全面问题，优化调控方法通过能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，实现光伏储能电池和充电电池的能量回收、释放和充放电保护，解决导致光伏储能电池和充电电池损坏问题，车载智能控制系统通过能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，解决电动汽车所需要的电量和功率不能处于最佳状态问题，动力总成控制方法通过执行调节模块和协调控制模块对发动机、电机和变速器进行精准调节，解决不能实现更高效稳定的行驶问题。

2、分析有鉴于此,本发明提供了一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法,所述方法包括如下步骤：

3、步骤一、采用光伏储能电池和充电电池实现光储充融合，所述光伏储能电池通过太阳能光伏电池板将太阳能转为电能存储，所述充电电池通过充电器与外部电源连接进行充电；

4、步骤二、采用数据集成管理对电动汽车的状态数据进行监测，将电动汽车的状态数据上传至车载智能控制系统，所述状态数据至少包括车速、发动机转速、电动汽车负重、电池容量、充放电电压和充电状态；

5、在步骤二中，所述数据集成管理包括采样传感单元和通讯上传单元，所述采样传感单元的输出端与所述通讯上传单元的输入端连接；

6、步骤三、所述车载智能控制系统采用优化调控方法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，动态调整和控制光伏储能电池和充电电池的能量回收和释放，避免过度放电或充电导致光伏储能电池和充电电池损坏；

7、在步骤三中，所述优化调控方法包括能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块，所述保护控制模块的输出端分别与所述能量回收模块的输入端和能量释放模块的输入端连接；

8、步骤四、所述车载智能控制系统通过能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，确保电动汽车所需要的电量和功率处于最佳状态；

9、步骤五、所述车载智能控制系统通过动力总成控制方法对发动机、电机和变速器进行精准调节，实现高效稳定的行驶；

10、在步骤五中，所述动力总成控制方法包括执行调节模块和协调控制模块，所述执行调节模块用于控制发动机、电机和变速器的启停和加减速，所述协调控制模块用于对发动机、电机和变速器协调控制，实现电动汽车混合动力系统的高效能量输出和转换，所述执行调节模块的输出端与所述协调控制模块的输入端连接。

11、作为本发明进一步的技术方案，所述采样传感单元采用车速传感器、磁电传感器、称重传感器、电池容量检测模块、电压传感器和充电状态检测模块对车速、发动机转速、电动汽车负重、电池容量、充放电电压和充电状态进行监测和采集，所述电池容量检测模块采用电池管理系统芯片连接到光伏储能电池和充电电池正负极之间的内阻传感器，实时监测光伏储能电池和充电电池内部的阻抗变化，判断光伏储能电池和充电电池剩余容量，所述充电状态检测模块采用电压检测法检测光伏储能电池和充电电池终端的电压变化来判断充电状态，所述通讯上传单元通过can总线与车载智能控制系统进行电动汽车的状态数据交互。

12、作为本发明进一步的技术方案，所述能量回收模块采用电机反馈控制器将电动汽车减速或制动时产生的反向电动势转化为直流电能，所述能量回收模块再采用bms电池管理协议对回收的直流电能进行管理和控制，将直流电能储存到光伏储能电池或充电电池中。

13、作为本发明进一步的技术方案，所述能量释放模块采用电控系统控制光伏储能电池或充电电池中存储电能的释放，所述电控系统采用基于最大功率点跟踪的放电控制算法根据当前电动汽车高速行驶和急加速状态对光伏储能电池或充电电池进行放电操作，满足驱动电动汽车的需求，所述基于最大功率点跟踪的放电控制算法通过不断调整光伏储能电池或充电电池的输出电压和电流，实现光伏储能电池或充电电池的输出功率达到最大值。

14、作为本发明进一步的技术方案，所述保护控制模块采用ic保护芯片实现光伏储能电池和充电电池过充保护和过放保护，所述ic保护芯片通过电子开关控制实现光伏储能电池或充电电池的输出功率超过3.3kw时自动切断输出回路，避免对光伏储能电池和充电电池产生损害，所述ic保护芯片采用电压检测电路的模拟前端和adc模数转换器对充电电压与光伏储能电池和充电电池的额定充电电压进行逻辑阈值比较，所述ic保护芯片采用输出驱动电路在充电电压超过额定充电电压时控制光伏储能电池和充电电池充电负载的切断。

15、作为本发明进一步的技术方案，所述能量控制转换算法的工作方法为：

16、步骤一、采用电路方程将光伏储能电池、充电电池和车载智能控制系统之间的能量转换过程建立电力传输模型，所述电力传输模型通过多项式拟合函数结合电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景的车速和电动汽车负重进行状态估计，预测出电动汽车所需的功率和能量，所述电动汽车所需的功率计算公式为：

17、

18、在公式(1)中，p为电动汽车所需的功率，u为放电电压，r为光伏储能电池或充电电池电阻，x为电动汽车的车速，y为电动汽车负重，θ为多项式拟合函数；

19、所述电动汽车所需的能量计算公式为：

20、

21、在公式(2)中，q为电动汽车所需的能量，j为光伏储能电池或充电电池容量，n为电动汽车行驶里程；

22、步骤二、然后再采用能量阈值切换决策方法根据电动汽车的功率需求、能量需求和电池容量在光伏储能电池和充电电池之间进行切换决策，确定切换时机，所述能量阈值切换决策方法采用阈值设置算法分别设置触发切换光伏储能电池和充电电池的阈值，所述光伏储能电池的电池容量低于切换光伏储能电池的阈值时，所述充电电池为电动汽车的驱动提供电能，所述充电电池的电池容量低于切换充电电池的阈值时，所述光伏储能电池为电动汽车的驱动提供电能，所述光伏储能电池和充电电池的容量均分别高于切换光伏储能电池和充电电池的阈值时，所述光伏储能电池和充电电池均为电动汽车的驱动提供电能，所述阈值设置算法设置触发切换光伏储能电池的阈值计算公式为：

23、

24、在公式(3)中，t为触发切换光伏储能电池的阈值，q为光伏储能电池发电功率，f为光伏储能电池放电电压；

25、所述阈值设置算法设置触发切换充电电池的阈值计算公式为：

26、

27、在公式(4)中，w为触发切换充电电池的阈值，g为充电电池发电功率，s为充电电池放电电压；

28、步骤三、所述能量控制转换算法最后采用电压分级输出控制策略对光伏储能电池和充电电池进行分级输出控制，实现能量转换平稳，所述电压分级输出控制策略通过电容电压分级控制去除光伏储能电池和充电电池单独供电时的噪声干扰，所述电压分级输出控制策略再通过动态负载模拟降低光伏储能电池和充电电池同时供电的共模干扰，提高隔离性。

29、作为本发明进一步的技术方案，所述执行调节模块包括发动机控制单元、电机控制单元和变速器控制单元，所述发动机控制单元采用电控液压方式对发动机的气门、阀门和水泵机械结构进行控制，实现发动机的启停，所述发动机控制单元通过pwm的频率控制方法根据发动机转速控制发动机的pwm占空比，提高或降低电机输出的平均电压和输入功率，实现发动机加减速，所述电机控制单元采用绝缘栅双极型晶体导通控制提供电机高效的驱动电能，实现电机的启停，所述电机控制单元通过矢量控制实时监测电机的电矢量和磁矢量，控制电机的输出功率和转矩实现电机加减速，所述变速器控制单元采用电磁阀准确控制变速器的启停和换挡操作，确保电动汽车行驶的安全，所述变速器控制单元通过计算机算法根据车速、电动汽车负重、发动机转速和变速器的特性进行数据处理和逻辑计算，控制变速器的变速比。

30、作为本发明进一步的技术方案，所述协调控制模块采用动力分配控制算法根据电动汽车速度和充放电电压控制变速器齿轮比，实现发动机和电机充分利用能源，提高电动汽车加速性能和用电经济性，所述动力分配控制算法通过闭环控制方法实现电动汽车低速行驶的速度为0km/h-30km/h时，调低变速器齿轮比为2.5-3，提高电动汽车的起步加速性能，电动汽车高速行驶的速度为30km/h-70km/h时，增加变速器齿轮比为0.6-1.0，将发动机和电机带入高效工作状态，提高电动汽车的用电经济性和性能。

31、本发明区别于现有技术的积极有益效果：

32、本发明公开了一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，数据集成管理通过采样传感单元和通讯上传单元对电动汽车的状态数据进行监测，将电动汽车的状态数据上传至车载智能控制系统，提高电动汽车的状态数据监测全面性，优化调控方法通过能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，实现光伏储能电池和充电电池的能量回收、释放和充放电保护，避免光伏储能电池和充电电池损坏，车载智能控制系统通过能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，实现电动汽车在多应用场景下所需要的电量和功率处于最佳状态，动力总成控制方法通过执行调节模块和协调控制模块对发动机、电机和变速器进行精准调节，实现电动汽车更高效稳定的行驶。