CN106218439B - 一种车辆分布式能源动力系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆分布式能源动力系统及其控制方法，涉及新能源车辆动力技术领域。所述车辆分布式能源动力系统包括驱动电机、电池管理系统和増程器组。驱动电机用于驱动车辆的车轮转动；电池管理系统用于获取动力电池组的电量信息以及控制所述动力电池组充放电，电池管理系统设置有第一预设电量阈值以及第二预设电量阈值；増程器组包含至少两台増程器，在所述动力电池组电量低于所述第一预设电量阈值时启动所述増程器，向所述车辆提供电能。本发明还提供了相应的控制方法。本发明以多电机的驱动方式以及多能源的供给方式，满足不同路况以及不同车辆负载匹配需求，从而改善整车效率、有效延长电动汽车行驶里程、提高系统的动力性和经济性。

Description

一种车辆分布式能源动力系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源车辆动力技术领域，特别是涉及一种车辆分布式能源的动力系统及其控制方法。

背景技术

随着汽车保有量的上升带来的能源消耗、汽车排放问题，使中国的环境面临着严峻的挑战。伴随着能源危机及环境挑战，使电动汽车在中国市场呈现出加速发展的趋势。其中，车辆的驱动方式和能源供给方式也是制约排放和环境的关键技术点。

目前市场上车辆的驱动方式多以单一驱动为主，在新能源车辆中多以单一驱动电机来驱动车轮，不能够满足不同路况，如平路、泥路、坡路等以及不同负荷(如空载、半载、满载等)的匹配需求。且车辆的能源供给方式多以单个增程器作为动力源，以车辆运行的最大功率进行匹配，相对于运载量较大的车辆，例如大型或重型的客车，无法根据路况信息与车辆负载量变化而相应匹配，系统的利用效率低，造成大马拉小车现象，因而很难满足日益严格的排放法规要求及节能要求。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有技术中存在的系统利用率低导致无法满足排放及节能要求的缺陷，提供一种车辆分布式能源的动力系统及其控制方法。

本发明的另一个目的在于克服现有技术中存在的系统利用率低导致无法满足排放及节能要求的缺陷，提供一种应用于车辆分布式能源动力系统的控制方法。

特别地，本发明提供了一种车辆分布式能源动力系统，用于给车辆提供动力，包括：

驱动电机，安装在所述车辆的悬架上，用于驱动所述车辆的车轮转动；

电池管理系统，用于获取动力电池组的电量信息以及控制所述动力电池组充放电，所述电池管理系统设置有第一预设电量阈值以及第二预设电量阈值；和

増程器组，所述増程器组包含至少两台増程器，在所述动力电池组电量低于所述第一预设电量阈值时启动所述増程器组中的増程器，向所述车辆提供电能。

进一步地，还包括整车控制器，所述整车控制器通过CAN总线与电机控制器、増程器组控制器和所述电池管理系统连接，用于采集、处理所述电机控制器、所述増程器组控制器和所述电池管理系统的信息并向其发送控制指令。

进一步地，所述驱动电机至少有两台，所述驱动电机可独立驱动与其对应的单个车轮转动。

进一步地，所述电机控制器数量等于所述驱动电机的台数，所述电机控制器与各自对应的所述驱动电机电连接且相互独立地控制与其对应的所述驱动电机的工作状态。

进一步地，所述驱动电机通过减速器增扭后驱动所述车轮，使其在所述车辆低速行驶时获得平稳的大转矩输出。

特别地，本发明还提供了一种应用于所述车辆分布式能源动力系统的控制方法，用于给车辆提供动力，包括如下步骤：

S1，设置车辆的驱动方式；

所述整车控制器根据车辆负载和路况设置所述车辆的驱动方式；

S2，设置车辆的动力能源供给方式；

所述整车控制器根据所述动力电池组电量值以及整车功率需求值设置所述车辆的动力能源供给方式。

进一步地，所述步骤S2，设置车辆的动力能源供给方式，包括以下步骤：

S21，获取动力电池组电量信息；

所述整车控制器通过连接在CAN总线上的所述电池管理系统获得的所述动力电池组电量值；

S22，判断是否开启所述増程器；

根据所述整车控制器获取的所述动力电池组电量值与第一预设电量阈值比较，所述电池组电量值高于所述第一预设电量阈值时，不启动所述増程器，所述车辆工作在纯电动模式下；否则，进入步骤S23；

S23，获取整车功率需求值；

根据车辆油门踏板位置获取所述整车功率需求值，所述油门踏板位置信息可通过安装在所述油门踏板上的位移传感器获取；

S24，设置増程器工作模式。

进一步地，所述步骤S24，设置増程器工作模式，包括以下步骤：

S241，当所述动力电池组电量低于所述第一预设电量阈值，且所述整车功率需求值大于预设功率阈值时，所述整车控制器控制所述増程器组控制器启动一个或多个所述増程器，所述増程器直接输送电能给所述驱动电机驱动车轮运转；

S242，当所述动力电池组电量处于馈电状态时，且所述整车功率需求值大于预设功率阈值时，启动一个或多个所述増程器输送电能给所述驱动电机驱动车轮运转，同时对所述动力电池组进行充电；当所述动力电池组充电至第二预设阈值时或者整车功率需求值低于预设功率阈值，所述整车控制器控制所述増程器组控制器关闭一个或多个所述増程器。

本发明的车辆分布式能源动力系统及控制方法，可根据车辆负载和路况信息，通过整车控制器实现多电机驱动的驱动方式，如两驱、四驱、六驱等，也可实时控制单个车轮的力矩。且本发明设有増程器组可根据车辆动力电池组的电量值以及整车功率需求值通过整车控制器控制増程器组中増程器开启的数量以及工作模式，极大地提高能源动力系统的动力性和经济性，能够实现多电机驱动和多能源供给相互结合，最大化地利用系统效率，实现环保与节能的车辆分布式能源动力系统。

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

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明一实施例的车辆分布式能源的动力系统的示意性结构图；

图2是本发明另一实施例的应用于车辆分布式能源的动力系统的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

图1是本发明一实施例的车辆分布式能源的动力系统的示意性结构图。如图1所述，本发明提供了一种车辆分布式能源动力系统，用于给车辆提供动力，包括驱动电机3、电池管理系统8和増程器组5。驱动电机3安装在所述车辆的悬架上，用于驱动所述车辆的车轮1转动。电池管理系统用于获取动力电池组的电量信息以及控制所述动力电池组充放电，所述电池管理系统8设置有第一预设电量阈值以及第二预设电量阈值，所述电池管理系统8包括动力电池组和动力电池组控制器，所述动力电池组至少有两组。増程器组5，包含至少两台増程器，在所述动力电池组电量低于所述第一预设电量阈值时启动所述増程器组中的増程器，向所述车辆提供电能。

本发明的车辆分布式能源动力系统，可根据车辆负载和路况信息，能够实现多电机驱动的驱动方式，如两驱、四驱、六驱等，也可实时控制单个车轮的力矩。且本发明设有増程器组可根据车辆动力电池组的电量值以及整车功率需求值控制増程器组中増程器开启的数量以及工作模式，能够极大地提高能源动力系统的动力性能和经济性。

在一个实施例中，本发明的车辆分布式能源动力系统还包括整车控制器7，整车控制器7通过CAN总线与电机控制器4、増程器组控制器6和所述电池管理系统8连接，用于采集、处理所述电机控制器4、所述増程器组控制器6和所述电池管理系统8的信息并向其发送控制指令。每个电控单元对应控制其所属电子器件，电机控制器4与驱动电机3电连接并对应控制驱动电机3的工作状态，本发明的驱动电机3至少有两台，所述驱动电机3可独立驱动与其对应的单个所述车轮1转动，如在冰雪或者泥地打滑路面时，可根据车轮附着力大小可控制单个车轮的驱动力矩来控制车辆的行驶。所述电机控制器4数量等于所述驱动电机3的台数，电机控制器4与驱动电机3是一一对应的，所述电机控制器4与各自对应的所述驱动电机3电连接且相互独立地控制与其对应的所述驱动电机3的工作状态，每个电机控制器只能控制其对应的驱动电机。系统中每个驱动电机3通过减速器2增扭后驱动所述车轮1，使其在所述车辆低速行驶时获得平稳的大转矩输出，大大提高车辆的爬坡性能。

本发明的电机驱动方式为分布式驱动方式，系统中设置有多个驱动电机3，所有的电机控制器都电连接置CAN总线上，由整车控制器7协调统一控制，在车辆行驶过程中可以根据不同的路况和车辆负载情况，实现多电机驱动的驱动方式，如两驱、四驱、六驱等，以满足不同路况(如平路、泥路、坡路等)以及不同车辆负载(如空载、半载、满载等)匹配需求，可避免造成大马拉小车现象，使驱动电机3工作在各自高效区，从而改善整车效率、有效延长电动汽车行驶里程、提高系统的动力性和经济性。

上述实施例中，増程器组控制器6与増程器组5电连接并控制増程器组5中増程器的开启数量与工作模式。该系统中只有一个増程器组控制器6，増程器组5中包含至少两台増程器，所述増程器组控制器6根据车辆动力电池组的电量信息与第一预设电量阈值和第二预设电量阈值控制増程器组5中的増程器是否开启、开启的数量以及増程器的工作模式。増程器组控制器可控制开启的増程器直接供电给驱动电机工作或者一边对动力电池组充电一边供电给驱动电机3工作。

与现有技术相比，本发明的车辆分布式能源动力系统中设有増程器组5，且増程器组包含两台増程器，系统可根据车辆动力电池组的电量值以及整车功率需求值通过整车控制器控制増程器组中増程器开启的数量以及工作模式，使增程器始终工作在高效区，避免増程器因后备功率大而无法运行在高效区的问题，从而改善整车效率、有效延长电动汽车行驶里程、提高系统的动力性和经济性。

图2是本发明另一实施例的应用于车辆分布式能源的动力系统的控制方法的工作流程图。如图2所示，本发明提供了一种应用于所述车辆分布式能源动力系统的控制方法，用于给车辆提供动力，包括如下步骤：

S1，设置车辆的驱动方式；

所述整车控制器根据车辆负载和路况设置所述车辆的驱动方式；

S2，设置车辆的动力能源供给方式；

所述整车控制器根据所述动力电池组电量值以及整车功率需求值设置所述车辆的动力能源供给方式。

具体地，所述步骤S2，设置车辆的动力能源供给方式，包括以下步骤：

S21，获取动力电池组电量信息；

所述整车控制器通过连接在CAN总线上的所述电池管理系统获得的所述动力电池组电量值；

S22，判断是否开启所述増程器；

根据所述整车控制器获取的所述动力电池组电量值与第一预设电量阈值比较，所述电池组电量值高于所述第一预设电量阈值时，不启动所述増程器，所述车辆工作在纯电动模式下；否则，进入步骤S23；

S23，获取整车功率需求值；

根据车辆油门踏板位置获取所述整车功率需求值，油门踏板位置信息可通过安装在油门踏板上的位移传感器获取；

S24，设置増程器工作模式。

具体地，所述步骤S24，设置増程器工作模式，包括以下步骤：

S241，当所述动力电池组电量低于所述第一预设电量阈值，且所述整车功率需求值大于预设功率阈值时，所述整车控制器控制所述増程器组控制器启动一个或多个所述増程器，所述増程器直接输送电能给所述驱动电机驱动车轮运转；

S242，当所述动力电池组电量处于馈电状态时，且所述整车功率需求值大于预设功率阈值时，启动一个或多个所述増程器输送电能给所述驱动电机驱动车轮运转，同时对所述动力电池组进行充电；当所述动力电池组充电至第二预设阈值时或者整车功率需求值低于预设功率阈值，所述整车控制器控制所述増程器组控制器关闭一个或多个所述増程器。

本发明中增程器5(参见图1)都被分布式能源的动力控制方法控制在高效工作区工作，在车辆停止或者低速时停止增程器5中的发动机，增程器5中的发动机启动时用其发电机拖动，保证了其启动时的经济性和排放性能，节省了燃料成本和改善了环境。

本发明以多电机的驱动方式以及多能源的供给方式，满足不同路况以及不同车辆负载匹配需求，从而改善整车效率、有效延长电动汽车行驶里程、提高系统的动力性和经济性，能够实现多电机驱动和多能源供给相互结合，最大化地利用系统效率，实现环保与节能的车辆分布式能源动力系统。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种车辆分布式能源动力系统，用于给车辆提供动力，包括：

驱动电机(3)，安装在所述车辆的悬架上，用于驱动所述车辆的车轮(1)转动，所述驱动电机(3)至少有两台，所述驱动电机(3)可独立驱动与其对应的单个车轮(1)转动；

电池管理系统(8)，用于获取动力电池组的电量信息以及控制所述动力电池组充放电，所述电池管理系统(8)设置有第一预设电量阈值以及第二预设电量阈值；

位移传感器，设置于车辆油门踏板处，用于获取车辆的油门踏板的位置信息从而获取车辆的功率需求值；和

増程器组(5)，所述増程器组(5)包含至少两台増程器，在所述动力电池组电量低于所述第一预设电量阈值且所述车辆的功率需求值大于预设功率阈值时启动所述増程器组中的増程器，向所述车辆提供电能。

2.根据权利要求1所述的车辆分布式能源动力系统，其特征在于，还包括整车控制器(7)，所述整车控制器(7)通过CAN总线与电机控制器(4)、増程器组控制器(6)和所述电池管理系统(8)连接，用于采集、处理所述电机控制器(4)、所述増程器组控制器(6)和所述电池管理系统(8)的信息并向其发送控制指令。

3.根据权利要求2所述的车辆分布式能源动力系统，其特征在于，所述电机控制器(4)数量等于所述驱动电机(3)的台数，所述电机控制器(4)与各自对应的所述驱动电机(3)电连接且相互独立地控制与其对应的所述驱动电机(3)的工作状态。

4.根据权利要求3所述的车辆分布式能源动力系统，其特征在于，所述驱动电机(3)通过减速器(2)增扭后驱动所述车轮(1)，使其在所述车辆低速行驶时获得平稳的大转矩输出。

5.一种应用于权利要求1-4中任一项所述的车辆分布式能源动力系统的控制方法，用于给车辆提供动力，包括如下步骤：

S1，设置车辆的驱动方式；

整车控制器根据车辆负载和路况设置所述车辆的驱动方式；

S2，设置车辆的动力能源供给方式；

所述整车控制器根据所述动力电池组电量值以及整车功率需求值设置所述车辆的动力能源供给方式。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2，设置车辆的动力能源供给方式，包括以下步骤：

S21，获取动力电池组电量信息；

所述整车控制器通过连接在CAN总线上的所述电池管理系统获得的所述动力电池组电量值；

S22，判断是否开启所述増程器；

根据所述整车控制器获取的所述动力电池组电量值与第一预设电量阈值比较，所述电池组电量值高于所述第一预设电量阈值时，不启动所述増程器，所述车辆工作在纯电动模式下；否则，进入步骤S23；

S23，获取整车功率需求值；

根据车辆油门踏板位置获取所述整车功率需求值，所述油门踏板位置信息可通过安装在所述油门踏板上的位移传感器获取；

S24，设置増程器工作模式。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S24，设置増程器工作模式，包括以下步骤：

S241，当所述动力电池组电量低于所述第一预设电量阈值，且所述整车功率需求值大于预设功率阈值时，所述整车控制器控制所述増程器组控制器启动一个或多个所述増程器，所述増程器直接输送电能给所述驱动电机驱动车轮运转；

S242，当所述动力电池组电量处于馈电状态时，且所述整车功率需求值大于预设功率阈值时，启动一个或多个所述増程器输送电能给所述驱动电机驱动车轮运转，同时对所述动力电池组进行充电；当所述动力电池组充电至第二预设阈值时或者整车功率需求值低于预设功率阈值，所述整车控制器控制所述増程器组控制器关闭一个或多个所述増程器。