一种基于最低使用成本考虑的增程式电车的控制方法

摘要

一种基于最低使用成本考虑的增程式电车的控制方法，采用增程电车动力驱动系统，包括如下步骤：①系统控制，采集各种数据并采集最近一次的行驶数据，等候驾驶员指令；驾驶员指令是通过数据输入来实现的，如果没有数据输入，则采取增程模式运行；如果有驾驶员的数据输入视为启动自选模式；②预期模式的控制；③纯电动模式行驶；④增程模式行驶。本发明通过控制增程器的使用，达到在不损伤电池组的前提下，最大限度地使用电能驱动，以最大程度地降低运行费用，并有效地降低排放。

说明书

技术领域

本发明涉及使用增程器的电车领域，尤其是一种电车的控制方法。

背景技术

能源的紧缺和环境的日益恶化使得使用清洁能源的车用动力系统 的开发变得越来越紧迫。与现有的节能及新能源汽车相比，纯电车在 节能及环保方面都具有相当的优越性。它有使用过程中的零排放，高 效率，以及能量来源多样化等诸多优点。但同时也有相当多的不足之 处。其中最重要的是能量密度低，以及由此导致的续驶里程短等问题。 这些直接影响了消费者的接受程度，导致了电动车作为乘用车的市场 覆盖面相对狭窄。一个解决办法是采用增程式的动力系统，即增程式 电车作为从传统内燃机动力系统向纯电动系统的过渡，作为一种串联 式混合动力车辆，增程式电车的一个技术关键在于其系统控制，包括 增程器的使用，与动力电池的协调等。

发明内容

为了克服已有使用增程器的电车的能耗较高、排放较高、使用成 本较高的不足,本发明提供了一种能耗较低、排放较低、使用成本较低 的基于最低使用成本考虑的增程式电车的控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于最低使用成本考虑的增程式电车的控制方法，所述控制 方法采用增程式电车动力驱动系统，所述驱动系统包括发动机、发动 机控制器、发电机、发电机控制器、驱动电机、电机控制器、减速箱、 电池组、电池控制器和系统控制器，所述发动机的输出动力端与发电 机连接，发电机与发电机控制器连接，驱动电机与电机控制器连接， 发动机与发动机控制器连接，电池组通过电池控制器与发电机控制器 连接，所述发电机控制器与电机控制器连接，驱动电机经减速箱与差 速器与前驱动桥连接，充电装置与电池控制器连接，发动机控制器、 发电机控制器、电池控制器、前驱动桥的转速传感器和电机控制器均 与系统控制器相连，所述增程式电车的控制方法包括如下步骤：

①、系统控制

在系统启动时，首先进行初始化，采集电池组电量、车速、发电 机状态和发动机状态；

调集最近一次的行驶数据，所述行驶数据包括运行模式、行驶里 程和运行工况，所述运行模式包括增程模式和自选模式，所述自选模 式包括纯电动模式和预期模式；所述运行工况包括城市工况、城市加 高速工况以及高速工况；等待驾驶员的指令；

所述驾驶员的指令通过数据输入来实现，如果没有驾驶员的数据 输入，则采取增程模式运行；如果有驾驶员的数据输入，则启动自选 模式；

当驾驶员选择纯电动模式时，根据预计行驶里程和运行工况计算 电池组电量能否满足行驶要求，如果电量不足，将自动转为增程模式 并以屏幕显示的方式提示；

如果驾驶员启动自选模式但未选择纯电动模式，或驾驶员输入下 次充电以前预计行驶里程和驾驶工况，将按预期模式运行；在预期模 式情况下，按输入信息和当前电池组电量进行比较，确定增程器的使 用方式；

②、预期模式的控制

驾驶员踩下加速踏板后，电池组带动驱动电机工作；如果计算的 发电时间为零，则继续使用电池组驱动；如果计算的发电时间大于零， 则判断电池组电量是否小于等于所设的下限值，

如果电池组电量大于所述下限值，则计算当前行驶里程，比较当 前行驶里程是否达到发电机启动所需的最小行驶距离，如果未达到发 电机启动所需的最小行驶距离，则继续使用电池组驱动；否则继续比 较当前行驶里程是否达到发电机启动前所需的最大行驶距离，或者行 驶功率需求是否达到功率门槛值，如果当前行驶里程未达到发电机最 大行驶距离，或者行驶功率需求未达到功率门槛值，则继续使用电池 组驱动；如果当前行驶里程达到发电机最大行驶距离，或者行驶功率 需求达到功率门槛值，则启动增程器发电；

如果电池组电量小于或等于所述下限值，立即启动增程器发电； 如果发电时间达到预定的发动机运行时间，则关闭发动机，否则继续 发电；

③、纯电动模式行驶

如果纯电动模式被选择，将根据预计行驶里程和运行工况判断电 池组的电量能否满足纯电动驱动，如果电量足够，则使用电池组驱动； 如果电量不足，则自动启动增程模式；

④、增程模式行驶

在无驾驶员输入指令，或驾驶员选择增程模式，或选择纯电动模 式但电量不足的情况下，以增程模式运行，过程如下：首先电池组驱 动电机工作，控制器根据预计行驶里程和运行工况判断电池组电量能 否满足行驶要求；然后按②、预期模式的控制所述方法工作。

进一步，所述控制方法中，在任何情况下，接受驾驶员输入新的 指令后，将重新计算再决定运行模式。

本发明的技术构思为：通过运用该控制方法使得在不损伤动力电 池的前提下，最大限度地使用动力电池组的电能，最小程度地使用增 程器，以达到最大程度地降低使用成本，并实现高效降耗、环保低排 的技术目的。

在不损伤电池组的前提下最大限度地使用电动驱动，以使得使用 成本最低，同时达到节能、减排的目的；系统的设计使得发动机启动 以后始终处于理想转速，具有高效，设计简单，控制简单的特点，其 热效率接近最高值、排放接近最低值；电池组电量的下限值是不影响 蓄电池使用寿命的电池组最低电量值；蓄电池极限值是蓄电池组的最 高容量值。

本发明的有益效果主要表现在：能耗较低、排放较低、使用成本 较低。

附图说明

图1是本增程式电动车车用动力驱动系统的结构图。

图2是本增程式电动车系统控制框图。

图3是本增程式电动车的预期模式控制框图。

图4是纯电动模式的控制框图。

图5是增程模式的控制框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图5，一种基于最低使用成本考虑的增程式电车的控制 方法，增程式电车动力驱动系统包括有系统控制器1、发动机2、发动 机控制器3、发电机5、发电机控制器6、电池组7、电池控制器8、 充电装置9、驱动电机10和电机控制器11，系统控制器1与发动机控 制器3、发电机控制器6、电池控制器8、电机控制器11、前驱动桥 17的转速传感器相接，发动机控制器3与发动机2相接，发动机2的 输出动力端通过传动轴4与发电机5相接，发电机控制器6与发电机 5、电池控制器8、电机控制器11相接，电池控制器8与电机控制器 11、电池组7及充电装置9相接，电机控制器11通过与驱动电机10 及传动轴12与减速箱13相接，减速箱13通过传动轴14、差速器15、 传动轴16与前驱动桥17相接。

本实施例中，增程式电车动力驱动系统的控制方法，包括如下步 骤：

①、系统控制：

在系统启动时，首先进行初始化，采集各种数据，例如电池组电 量、车速、发电机状态和发动机状态等，调集最近一次的行驶数据， 所述行驶数据包括运行模式、行驶里程和运行工况，所述运行模式包 括纯电动模式、增程模式和自选模式，所述运行工况包括城市工况、 城市加高速工况以及高速工况，等候驾驶员指令；驾驶员指令是通过 数据输入来实现的，如果没有数据输入，如图2所示的程序框图，则 采取增程模式运行；驾驶员进行任何形式的输入，包括查看各种系统 数据即视为启动自选模式；当驾驶员选择纯电动模式时，系统根据数 据计算电池组电量能否满足行驶要求，如果电量不足将自动转为增程 模式并以屏幕显示的方式提示；如果驾驶员启动自选模式但未选择纯 电动模式，或驾驶员输入工况预期，包括下次充电以前预计行驶里程， 以及驾驶工况包括城市、城市加高速、及高速工况，系统将按预期模 式运行；在自动模式或预期模式情况下，系统按输入的信息和采集的 数据进行计算，确定增程器的使用方式；驾驶员可以任意输入新的指 令，系统将重新计算，确定行驶模式；在所有工况下，包括自动模式、 纯电动模式、和预期模式，如图2程序框图所示，系统控制器1将首 先根据收集到的系统数据和驾驶员的输入信息进行计算，决定行驶方 式。

按照国家标准工况，一辆重量为1400公斤的汽车行驶所需电量的 计算公式为：

（1）城市工况：0.000135*行驶距离；

（2）城市加高速工况：0.000145*行驶距离；

（3）高速工况：0.000152*行驶距离；

行驶距离单位为米，电量单位为千瓦时；

②、预期模式的控制：

选择预期模式以后，系统控制器1将首先根据收集到的系统数据 和驾驶员的输入信息进行计算；各种量值的计算完成以后，具体的行 驶方式如图3所示：

驾驶员踩下加速踏板后，电池组带动驱动电机工作；如果计算的 发电时间为零，则继续使用电池组驱动；如果计算的发电时间大于零， 则判断电池组电量（SOC）是否小于等于所设的下限值（SOC（MIN）），

如果电池组电量大于所述下限值，则计算当前行驶里程，比较当 前行驶里程是否达到发电机启动所需的最小行驶距离；（发电机启动所 需的最小行驶距离是根据经验选定的距离，如1000米）；如果未达到 发电机启动所需的最小行驶距离，则继续使用电池组驱动；否则继续 比较当前行驶里程是否达到发电机启动所需的最大行驶距离（发电机 启动所需的最大行驶距离可取为发电机启动所需的最小行驶距离的倍 数，如1.1倍）；或者发电机的当前发电时间的功率是否达到功率门槛 值，如果当前行驶里程未达到发电机启动所需的最大行驶距离，或者 行驶功率需求未达到功率门槛值，则继续使用电池组驱动；如果当前 行驶里程达到发电机启动所需的最大行驶距离，或者行驶功率需求达 到功率门槛值，则启动增程器发电；

如果电池组电量（SOC）小于或等于所述下限值（SOC（MIN））， 立即启动增程器发电；如果发电时间达到预定的发动机运行时间，则 关闭发动机，否则继续发电；

③、纯电动模式行驶：

如果纯电动模式被选择，系统控制器将根据行驶里程及工况判断 电池组电量能否满足纯电动驱动，如图4所示；如果电量足够，则使 用电池驱动；如果电量不足，则自动启动增程模式；驾驶员可以随时 输入新的指令，系统将做新的判断。

④、增程模式行驶：

在无驾驶员输入指令，或选择纯电动模式但电量不足的情况下， 系统以增程模式运行，其具体工作方式如图5所示：

首先电池组驱动电机工作；系统控制器根据系统参数和驾驶员输 入数据判断电池组可用电量是否足够；如果足够则继续以电池组驱动 电机，如果不够则启动增程器发电；驾驶员的指令可以改变运行模式。