本發(fā)明涉及電動車輛能量管理與控制領域，特別是涉及一種用于電動車輛的動力源及動力源切換控制方法。

背景技術：

為了提升電動車輛的續(xù)航性能，增程式電動車輛中安裝有能夠增加續(xù)駛里程的功率跟隨器。功率跟隨器包括發(fā)動機和發(fā)電機，功率跟隨器不僅能夠給動力電池充電，而且能夠直接驅(qū)動牽引電機。例如，燃料電池發(fā)動機、內(nèi)燃機等。功率跟隨器增加電動車輛的續(xù)航性能的原理是：當動力電池電量充足時，汽車以純電動模式行駛，當蓄電池電量不足時，功率跟隨器開始工作，給動力電池充電或直接驅(qū)動牽引電機，從而大幅提高電動汽車的行駛里程。

現(xiàn)有技術中的功率跟隨器，其能量源的控制策略是以功率跟隨器作為主要能量源，動力電池作為輔助后備能量源。圖1示出了現(xiàn)有技術中功率跟隨器和動力電池之間的控制策略原理圖。由圖1可看出，當電池電量下降到標定值時，啟動功率跟隨器中的發(fā)動機以驅(qū)動電機、停止電池放電以驅(qū)動電機，同時給電池充電。該種控制策略雖然具有電池容量小、重量輕、電池充放電頻率低、能量損耗小和壽命長等優(yōu)點，但是，由于一旦當電池電量下降到一定值時，就僅僅采用功率跟隨器作為主要能量源，使得該種控制策略油耗較高且節(jié)能性能差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是要提供一種用于電動車輛的動力源，以解決現(xiàn)有技術中的電池壽命短、由于主要使用功率跟隨器作為能量源造成的油耗高且節(jié)能性差等的問題。

本發(fā)明提供了一種用于電動車輛的動力源，包括：

動力電池，用于作為主能量源輸出電力來驅(qū)動所述電動車輛的牽引電機；

輔助能量裝置，用于作為輔助能量源輸出電力來選擇性地驅(qū)動所述電動車輛的所述牽引電機和/或向所述動力電池的充電；

控制器，用于從多種驅(qū)動模式中選擇任一種來控制所述動力電池和所述輔助能量裝置的工作，其中，所述多種驅(qū)動模式包括：

第一驅(qū)動模式，其中所述動力電池工作以單獨驅(qū)動所述牽引電機；和

第二驅(qū)動模式，其中所述輔助能量裝置工作以單獨驅(qū)動所述牽引電機，并向所述動力電池充電；

其中，所述控制器配置成：當所述動力電池的剩余電量不大于一預設標定值時選擇所述第二驅(qū)動模式，直至所述動力電池的剩余電量升高至不低于一最大預設值；當所述動力電池的剩余電量不低于所述最大預設值時選擇所述第一驅(qū)動模式，直至所述動力電池的剩余電量降低至不高于所述預設標定值；其中，所述最大預設值大于所述預設標定值。

進一步地，在所述第一驅(qū)動模式中，所述輔助能量裝置被停用。

進一步地，在所述第二驅(qū)動模式中，所述動力電池被停用以停止輸出電力。

進一步地，所述動力電池的剩余電量用SOC值表示；所述輔助能量裝置為功率跟隨器。

進一步地，所述控制器配置成控制所述驅(qū)動模式在所述第一驅(qū)動模式和所述第二驅(qū)動模式之間進行交替性切換。

進一步地，所述多種驅(qū)動模式還包括：

第三驅(qū)動模式，其中所述動力電池和所述輔助能量裝置均輸出電力來同時驅(qū)動所述牽引電機；

其中，所述控制器配置成在當前驅(qū)動模式為所述第一驅(qū)動模式或所述第二驅(qū)動模式時無法滿足所述電動車輛的瞬時動力需求時選擇所述第三驅(qū)動模式，并在所述電動車輛的瞬時動力需求回落時對應恢復到原第一驅(qū)動模式或第二驅(qū)動模式。

進一步地，所述控制器配置成在所述動力電池的剩余電量降低至不高于最小預設值時確定電池故障，并進一步判斷是否允許選擇所述第二驅(qū)動模式，

若不允許，則進入跛行模式或停車模式；

若允許，則選擇所述第二驅(qū)動模式。

進一步地，所述最大預設值表示動力電池基本上處于滿充狀態(tài)；

所述最小預設值表示動力電池基本上處于沒電狀態(tài)；

所述預設標定值處于最大預設值和最小預設值之間并靠近最小預設值。

進一步地，所述最大預設值為80-100％；

所述最小預設值為15-18％；

所述預設標定值為18-25％。

特別地，本發(fā)明提供了一種動力源切換控制方法，包括如下步驟：

將動力電池作為主能量源輸出電力來驅(qū)動所述電動車輛的牽引電機；

將輔助能量裝置作為輔助能量源輸出電力來選擇性地驅(qū)動所述電動車輛的所述牽引電機和/或向所述動力電池的充電；

從多種驅(qū)動模式中選擇任一種來控制所述動力電池和所述輔助能量裝置的工作，其中，所述多種驅(qū)動模式包括：

第一驅(qū)動模式，其中所述動力電池工作以單獨驅(qū)動所述牽引電機；和

第二驅(qū)動模式，其中所述輔助能量裝置工作以單獨驅(qū)動所述牽引電機，并向所述動力電池充電；

其中，當所述動力電池的剩余電量不大于一預設標定值時選擇所述第二驅(qū)動模式，直至所述動力電池的剩余電量升高至不低于一最大預設值；當所述動力電池的剩余電量不低于所述最大預設值時選擇所述第一驅(qū)動模式，直至所述動力電池的剩余電量降低至不高于所述預設標定值；其中，所述最大預設值大于所述預設標定值。

本發(fā)明的方案，輔助能量裝置不僅能夠給電池充電，還能夠直接驅(qū)動電機，這是本申請能夠選擇任一能量源的前提。與現(xiàn)有技術相比，本申請的能量源能夠在動力電池和輔助能量源之間進行選擇。由此，動力電池和輔助能量源的使用頻率都有大幅度降低，使得電池壽命延長，同時降低了油耗，提高了節(jié)能性能。更進一步地，本發(fā)明中的最大預設值和最小預設值均沒有設置為動力電池能夠充放電的極限值，使得動力電池的荷電狀態(tài)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，避免電池荷電狀態(tài)過高或過低以改善電池的循環(huán)壽命。

按照本發(fā)明的方案，由于設定了預設標定值，使得不同驅(qū)動模式之間的選擇過程更加平穩(wěn)，不會出現(xiàn)動力性不足的情況或由于驅(qū)動模式的改變帶來的不適感。此外，由于增加第三驅(qū)動模式，使得在特殊工況例如急加速或爬長坡下能夠保證足夠的動力性。本發(fā)明的方案也考慮到故障工況，即在動力電池的剩余電量降低至不高于最小預設值時，即可判斷電動車輛處于故障工況，此時，可以根據(jù)整車零部件包括電池系統(tǒng)的故障代碼，結(jié)合故障工況判斷是否允許啟用第二驅(qū)動模式，若不允許，則進入跛行模式或停車模式；若允許，則選擇所述第二驅(qū)動模式。這使得能夠及時檢測到故障工況，保證電動車輛的正常運行。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術中功率跟隨器和動力電池之間的控制策略原理圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動車輛的動力源的一般性結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一驅(qū)動模式的驅(qū)動原理示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第二驅(qū)動模式的驅(qū)動原理示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的不同驅(qū)動模式之間切換的控制策略原理圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第三驅(qū)動模式的驅(qū)動原理示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的動力源切換控制方法的流程示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的動力源切換控制方法的流程示意圖。

具體實施方式

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動車輛的動力源100一般性結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，用于電動車輛的動力源100一般性可以包括設置在電動車輛內(nèi)的電池控制裝置110、電機控制裝置120、輔助能量裝置130和控制器140。電池控制裝置110可以包括動力電池11和用于控制動力電池11充電和/或放電的動力電池控制器12，動力電池11和動力電池控制器12電連接。電機控制裝置120可以包括用于驅(qū)動車輪170的牽引電機21和用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的電機控制器22，牽引電機21和電機控制器22電連接。輔助能量裝置130包括設置在電動車輛內(nèi)的發(fā)動機31、發(fā)電機32和用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的整流器33，發(fā)動機31與發(fā)電機32相連接，發(fā)電機32與整流器33電連接?？刂破?40分別通過CAN總線與整流器33、電機控制器22和動力電池控制器12電連接?？梢岳斫猓瑸榱藱z測電動車輛的加速度和當前道路的坡度，該用于電動車輛的動力源100還可以包括加速度傳感器160和坡度傳感器150，加速度傳感器160和坡度傳感器150分別與控制器140電連接。輔助能量裝置130可以直接驅(qū)動牽引電機21，也可以向動力電池11充電。在一個實施例中，輔助能量裝置130可以為功率跟隨器。在其他實施例中，輔助能量裝置130也可以是其他能夠向動力電池11充電，同時能夠直接驅(qū)動牽引電機21的能量源裝置。采用輔助能量裝置130和動力電池11作為能量源，可以盡量少的使用動力電池11，從而降低整個能源供給系統(tǒng)的成本。

為了將動力電池11和輔助能量裝置130擇一作為能量源，在一個實施例中，本發(fā)明方案中驅(qū)動模式可以包括第一驅(qū)動模式和第二驅(qū)動模式。圖3示出了根據(jù)該實施例的第一驅(qū)動模式的驅(qū)動原理示意圖，如圖3所示，在第一驅(qū)動模式下，將動力電池11作為能量源以驅(qū)動所述牽引電機21。圖4示出了根據(jù)該實施例的第二驅(qū)動模式的驅(qū)動原理示意圖，如圖4所示，在第二驅(qū)動模式下，將輔助能量裝置130作為輔助能量源以驅(qū)動所述牽引電機21，并向所述動力電池11供電。其中，輔助能量裝置130可以優(yōu)先驅(qū)動牽引電機21，再向動力電池11供電?？刂破?40配置成當動力電池11的剩余電量不大于一預設標定值時選擇第二驅(qū)動模式，直至動力電池11的剩余電量升高至不低于一最大預設值；當動力電池11的剩余電量不低于最大預設值時選擇第一驅(qū)動模式，直至動力電池11的剩余電量降低至不高于預設標定值；其中，最大預設值大于預設標定值。具體實施時，最大預設值選擇為80-100％中的任意一個百分比，預設標定值選擇為18-25％中的任意一個百分比。剩余電量可以用SOC值表示，但是不限于此。在本文中所描述的“SOC”是“State of Charge”的縮寫，表示荷電狀態(tài)，也可以理解為電池電量狀態(tài)。本申請的方案，即是在電池電量充足的情況下，整車的驅(qū)動能量源由動力電池11提供，在電池電量下降到一定值時，整車的驅(qū)動能量源由輔助能量裝置130提供，在整車處于特殊工況例如爬長坡和/或急加速時，整車的驅(qū)動能量源由動力電池11和輔助能量裝置130共同提供。由于輔助能量裝置130在驅(qū)動牽引電機21的同時還向動力電池11充電，由此，動力電池11的電量會有一個從低到高的充電過程，同時一旦使用動力電池11，則動力電池11的電量又會有一個從高到低的放電過程，實現(xiàn)在不同驅(qū)動模式之間切換能量源。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的不同驅(qū)動模式之間切換的控制策略原理圖。如圖5所示，控制器140配置成根據(jù)動力電池11的剩余電量的變化使得驅(qū)動模式在第一驅(qū)動模式和第二驅(qū)動模式之間進行交替性切換。在動力電池11的SOC值高于最小預設值且低于標定值時，控制器140向發(fā)動機31發(fā)出啟動指令。發(fā)動機31啟動時即當前驅(qū)動模式為第二驅(qū)動模式。通常情況下，電動車輛還包括能量管理控制裝置，用于檢測所述動力電池11的SOC值，并對所述SOC值進行處理，以向所述控制器140發(fā)出指令。因此，發(fā)動機31接收到開始啟動的指令的過程是：能量管理控制裝置檢測到動力電池11的SOC值高于最小預設值且低于標定值時，通過控制器140向發(fā)動機31發(fā)送發(fā)動機31啟動指令，發(fā)動機31一旦啟動，則動力電池11便會自動停用。即在從第一驅(qū)動模式切換到第二驅(qū)動模式時的切換時間較短，使得切換過程較為平緩，避免了出現(xiàn)動力不足的情況或由于驅(qū)動模式的切換帶來的不適感。更進一步地，本發(fā)明中的最大預設值和最小預設值均沒有設置為動力電池11能夠充放電的極限值，使得動力電池11的荷電狀態(tài)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，避免動力電池11荷電狀態(tài)過高或過低以改善電池的循環(huán)壽命。

本發(fā)明的方案，由于采用輔助能量裝置130作為輔助能量源，不僅能夠給動力電池11充電，還能夠直接驅(qū)動牽引電機21，這是本申請能夠選擇任一能量源的前提。與現(xiàn)有技術相比，本申請的能量源能夠在動力電池11和輔助能量裝置130之間進行交替性切換。由此，動力電池11和輔助能量裝置130的使用頻率都有大幅度降低，使得動力電池11壽命延長，同時降低了油耗，提高了節(jié)能性能。

在車輛行駛過程中，避免不了出現(xiàn)一些特殊工況例如爬長坡和/或急加速，因此，為了滿足這種特殊工況的動力性，驅(qū)動模式還可以包括第三驅(qū)動模式。圖6示出了根據(jù)該實施例的第三驅(qū)動模式的驅(qū)動原理示意圖，如圖6所示，在第三驅(qū)動模式下，將所述動力電池11和所述輔助能量裝置130作為能量源以驅(qū)動牽引電機21。需要說明的是，在驅(qū)動模式為第一驅(qū)動模式或第二驅(qū)動模式下無法滿足整車的動力需求時的工況，均可以作為特殊工況。特殊工況可以包括爬長坡工況和急加速工況。爬長坡工況為當坡度傳感器150檢測到在行進方向上道路的坡度大于預設坡度值且大于預設坡度值的時間超過預設時間時或加速度傳感器160檢測到電動車輛的加速度變化率大于設定值且該加速度變化率大于設定值的時間超過一定時間的工況。急加速工況為當加速度傳感器160檢測到電動車輛的加速度變化率大于設定值時的工況。其中，坡度傳感器150用于檢測每一時刻在電動車輛的行進方向上時的道路坡度，并將該坡度數(shù)據(jù)與預設坡度值進行比較，當該坡度數(shù)據(jù)大于預設坡度值時，開始計算該坡度數(shù)據(jù)大于預設坡度值的時間。加速度傳感器160用于檢測每一時刻電動車輛的加速度，并計算每一時刻的加速度變化率，將該加速度變化率與設定值進行比較，當加速度變化率大于設定值時，計算加速度變化率大于設定值的時間。此外，控制器140配置成在特殊工況消除時，將驅(qū)動模式由第三驅(qū)動模式切換至爬長坡工況和/或急加速工況出現(xiàn)之前的驅(qū)動模式。

圖5示出了根據(jù)一個實施例的電動車輛在不同驅(qū)動模式之間切換能量源的原理圖，同時示出了在特殊工況下切換驅(qū)動模式的原理圖。如圖5所示，在T＝0時，動力電池11的電量處于最大預設值處，在0-t₂時間內(nèi)，驅(qū)動模式為第一驅(qū)動模式，動力電池11的電量逐漸減小，在T＝t₁時，動力電池11的電量處于預設的標定值處，發(fā)動機31處于待啟動狀態(tài)，當T＝t₂時，動力電池11的電量處于標定值和最小預設值之間，發(fā)動機31開始啟動，在t₂-t₃時間內(nèi)，驅(qū)動模式為第二驅(qū)動模式，由此，開始進行動力源在第一驅(qū)動模式和第二驅(qū)動模式之間的交替循環(huán)。即在t₃-t₄和t₅-t₆時間內(nèi)，驅(qū)動模式為第一驅(qū)動模式，在t₅-t₆和t₆-t₇時間內(nèi)驅(qū)動模式為第二驅(qū)動模式。由于在t₇-t₈時間內(nèi)電動車輛處于特殊工況，需要滿足整車的動力性，因此，在t₇-t₈時間內(nèi)，驅(qū)動模式為第三驅(qū)動模式，即將動力電池11和輔助能量裝置130同時作為能量源以驅(qū)動牽引電機21。一旦特殊工況消失，則驅(qū)動模式變?yōu)樘厥夤r出現(xiàn)之前所處的驅(qū)動模式，即在t₈-t₉時間內(nèi)，驅(qū)動模式為第一驅(qū)動模式。

為了確保電動車輛行駛的安全性，在動力電池11的SOC值小于最小預設值時，需要檢查電動車輛是否出現(xiàn)故障。這是由于在動力電池11的SOC值達到最小值時，輔助能量裝置130都會對動力電池11進行充電，正常情況下，不會出現(xiàn)動力電池11的SOC值小于最小預設值的情況。本發(fā)明的方案，能量管理控制裝置配置成在動力電池11的SOC值小于最小預設值時確定電動車輛處于故障工況，并根據(jù)整車各個零部件包括電池系統(tǒng)的故障代碼，結(jié)合故障工況判斷是否允許輔助能量裝置130處于啟動狀態(tài)。若不允許，則向控制器140發(fā)送進入跛行模式或停車模式的指令，等待救援。若允許，則向控制器140發(fā)送將驅(qū)動模式切換至第二驅(qū)動模式的指令，說明電動車輛處于正常工況，輔助能量裝置130可以驅(qū)動車輛行駛且向動力電池11充電。

特別地，本發(fā)明還提供了一種動力源切換控制方法，包括如下步驟：

將動力電池作為主能量源輸出電力來驅(qū)動電動車輛的牽引電機；

將輔助能量裝置作為輔助能量源輸出電力來選擇性地驅(qū)動電動車輛的牽引電機和/或向動力電池的充電；

從多種驅(qū)動模式中選擇任一種來控制動力電池和輔助能量裝置的工作，其中，多種驅(qū)動模式包括：

第一驅(qū)動模式，其中動力電池工作以單獨驅(qū)動牽引電機；和

第二驅(qū)動模式，其中輔助能量裝置工作以單獨驅(qū)動牽引電機，并向動力電池充電；

其中，當動力電池的剩余電量不大于一預設標定值時選擇第二驅(qū)動模式，直至動力電池的剩余電量升高至不低于一最大預設值；當動力電池的剩余電量不低于最大預設值時選擇第一驅(qū)動模式，直至動力電池的剩余電量降低至不高于預設標定值；其中，最大預設值大于預設標定值。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的動力源切換控制方法的流程示意圖。如圖7所示，該方法可以包括如下步驟：

S110、當動力電池的SOC值不低于預設標定值時在第一驅(qū)動模式下驅(qū)動牽引電機；

S120、當動力電池的SOC值降低至不大于預設標定值時，將驅(qū)動模式由第一驅(qū)動模式切換至第二驅(qū)動模式，以驅(qū)動牽引電機；

S130、當動力電池的SOC值升高至不低于最大預設值時，將驅(qū)動模式由第二驅(qū)動模式切換至第一驅(qū)動模式，以驅(qū)動牽引電機；

S140、重復執(zhí)行步驟S110和S130。

其中，驅(qū)動模式在第一驅(qū)動模式和第二驅(qū)動模式之間進行交替性切換；

預設標定值選擇為18-25％中的任意一個百分比，最大預設值選擇為80-100％中的任一百分比。

圖8示出了本發(fā)明另一實施例的動力源切換控制方法的流程示意圖。具體實施時，可能會遇到故障工況，在另一個實施例中，如圖8所示，本發(fā)明的動力源切換控制方法可以包括如下步驟：

S210、當動力電池的SOC值不低于預設標定值時，即SOC≥標定值時(默認此時SOC≤max)，在第一驅(qū)動模式下驅(qū)動牽引電機；

S220、當動力電池的SOC值下降至小于預設標定值時，即SOC<標定值時，將驅(qū)動模式由第一驅(qū)動模式切換至第二驅(qū)動模式，以驅(qū)動牽引電機；

S230、當動力電池的SOC值升高至不低于最大預設值max時，即SOC≥max時，將驅(qū)動模式由第二驅(qū)動模式切換至第一驅(qū)動模式，以驅(qū)動牽引電機；

S240、當動力電池的SOC值下降至不高于最小預設值min時，即SOC≤min時，檢查電動車輛是否處于故障工況，

若是處于故障工況，則進入跛行模式或停車模式，等待救援；

若不是處于故障工況，則選擇第二驅(qū)動模式。

其中，故障工況消除時或不出現(xiàn)故障工況時，該方法還重復執(zhí)行步驟S210和S230。

進一步地，具體實施時，可能會遇到特殊工況例如爬長坡和/或急加速，在另一個實施例中，本發(fā)明的動力源切換控制方法可以包括如下步驟：

S310、當動力電池的SOC值不低于預設標定值時，即SOC≥標定值時(默認此時SOC≤max)，在第一驅(qū)動模式下驅(qū)動牽引電機；

S320、當動力電池的SOC值下降至小于預設標定值時，即SOC<標定值時，將驅(qū)動模式由第一驅(qū)動模式切換至第二驅(qū)動模式，以驅(qū)動牽引電機；

S330、升高至不低于最大預設值max時，即SOC≥max時，將驅(qū)動模式由第二驅(qū)動模式切換至第一驅(qū)動模式，以驅(qū)動牽引電機；

S340、重復執(zhí)行步驟S310和S330；

S350、當整車的瞬間動力需求大于輔助能量裝置的發(fā)電量時，則將驅(qū)動模式由第二驅(qū)動模式或第一驅(qū)動模式切換至第三驅(qū)動模式，以驅(qū)動電機。

本發(fā)明方法的其他特征與上述系統(tǒng)的特征一一對應，在此不再贅述。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。