一種目字型電動(dòng)汽車混合電源控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明屬于能源動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種目字型電動(dòng)汽車混合電源控制方法，通過對(duì)動(dòng)力需求的重新分配，優(yōu)化配置不同儲(chǔ)能裝置的工作狀態(tài)，使得每一種儲(chǔ)能裝置都可以盡可能工作在自己最為適合的工況，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或能量輸出的效率、壽命、成本、可靠性等性能的優(yōu)化。
【背景技術(shù)】
:
[0002]目前，電動(dòng)汽車的電池系統(tǒng)主要采用鋰電池，雖然鋰電池在適應(yīng)車輛行駛的動(dòng)態(tài)動(dòng)力需求的能力上，明顯優(yōu)于發(fā)動(dòng)機(jī)，但是目前常用的整體電池組結(jié)構(gòu)還是存在不足，主要體現(xiàn)在電池組設(shè)計(jì)的成本，壽命、容量等參數(shù)的相互矛盾上，不管是混合動(dòng)力汽車，還是純電動(dòng)汽車，電池組需要承擔(dān)車輛動(dòng)力需求的動(dòng)態(tài)部分，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接提供能量的電池組經(jīng)常工作在大幅度的動(dòng)態(tài)變換工況，現(xiàn)有的單一整體電池組設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中電池必須滿足這種動(dòng)態(tài)動(dòng)力需求，對(duì)于鋰電池同樣存在一個(gè)最優(yōu)工況的問題。如果將電動(dòng)汽車的鋰電池組也采用混合結(jié)構(gòu)，理論上可以在滿足動(dòng)力需求、續(xù)駛里程的條件下，大幅度降低電池組成本，有效延長電池組壽命，但是實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，整體電池組的裝車實(shí)際使用壽命均明顯低于電芯的臺(tái)架試驗(yàn)壽命，其中的可能主要原因是電池組在裝車環(huán)境下，其工作狀態(tài)的匹配不合理?；旌蟽?chǔ)能的結(jié)構(gòu)前人已做過多種結(jié)構(gòu)方案，包括鋰電池+超級(jí)電容、鉛酸電池+超級(jí)電容、鋰電池+鉛酸電池，但基本是兩種儲(chǔ)能裝置直接并聯(lián)的方式，很難達(dá)到理想的效果，這是由于直接并聯(lián)由于兩者的電壓平臺(tái)始終保持一致，無法根本上實(shí)現(xiàn)兩者的工作狀態(tài)解耦，也就不能完全實(shí)現(xiàn)兩者工況的同時(shí)最優(yōu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種目字型電動(dòng)汽車混合電源控制方法，通過兩組儲(chǔ)能裝置的合理切換實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置電能輸出不中斷條件下的過充、過放和溫度保護(hù)等功能，通過對(duì)兩組儲(chǔ)能裝置進(jìn)行隔離切換控制，能有效提高系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的估算精度，并有效回收再利用再生制動(dòng)能量。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在目字型電動(dòng)汽車混合電源裝置中實(shí)現(xiàn)，電子控制單元通過通訊總線實(shí)時(shí)讀取第一儲(chǔ)能裝置和第二儲(chǔ)能裝置的荷電狀態(tài)，根據(jù)兩者的荷電狀態(tài)控制第一開關(guān)和第二開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷以及發(fā)電裝置的開啟與關(guān)閉，具體步驟為:
[0005](I)、電子控制單元通過直流充放電接口判斷整個(gè)裝置是否處于充電狀態(tài)，如果是充電狀態(tài)，進(jìn)入充電循環(huán)(2)，如果不是充電狀態(tài)，進(jìn)入放電循環(huán)(3);
[0006](2)充電循環(huán):
[0007]第一步，關(guān)閉發(fā)電裝置；
[0008]第二步，判斷S0C32是否大于S0C32max，如果S0C32>S0C32max，電子控制單元輸出第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)的PWM控制信號(hào)，使得第二儲(chǔ)能裝置的電能轉(zhuǎn)移到第一儲(chǔ)能裝置；
[0009]第三步，判斷S0C31是否大于S0C31max，如果S0C31>S0C31max，電子控制單元輸出控制信號(hào)，全部關(guān)斷第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)，充電結(jié)束;如果S0C31〈S0C31max，返回第二步，依次循環(huán)；
[0010](3)放電循環(huán)，
[0011]第一步，判斷第二儲(chǔ)能裝置的荷電狀態(tài)，如果S0C32>S0C32max，關(guān)閉發(fā)電裝置;如果S0C32〈S0C32min，開啟發(fā)電裝置，電子控制單元輸出第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)的PWM控制信號(hào)，使得發(fā)電裝置的電能分別轉(zhuǎn)移到第一儲(chǔ)能裝置和第二儲(chǔ)能裝置；如果S0C32max>S0C32>S0C32min，保持發(fā)電裝置狀態(tài)不變;發(fā)電裝置開啟時(shí)分別對(duì)第一儲(chǔ)能裝置和第二儲(chǔ)能裝置充電，并且發(fā)電裝置的輸出電流大于等于電機(jī)控制器的平均輸出電流；
[0012]第二步，判斷第一儲(chǔ)能裝置的荷電狀態(tài)，如果S0C31>S0C31max，電子控制單元輸出第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)53的PffM控制信號(hào)，使第一儲(chǔ)能裝置的電能轉(zhuǎn)移到第二儲(chǔ)能裝置;如果S0C31〈S0C31min，電子控制單元輸出第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)的PWM控制信號(hào)，使第二儲(chǔ)能裝置的電能轉(zhuǎn)移到第一儲(chǔ)能裝置，并且轉(zhuǎn)移電流大于等于電機(jī)控制器的平均輸出電流;如果S0C3 lmax>S0C31 >S0C3 Imin，則關(guān)閉第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān);其中S0C31為第一儲(chǔ)能裝置的S0C，S0C31min為第一儲(chǔ)能裝置的最小S0C，S0C31max為第一儲(chǔ)能裝置的最大S0C，S0C32為第二儲(chǔ)能裝置的S0C，S0C32min為第二儲(chǔ)能裝置的最小S0C，S0C32max為第二儲(chǔ)能裝置的最大SOC上限。
[0013]本發(fā)明所述目字型電動(dòng)汽車混合電源裝置的主體結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、第一儲(chǔ)能裝置、第二儲(chǔ)能裝置、第一電感、第二電感、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、發(fā)電裝置、電子控制單元、直流充放電接口、第一連接點(diǎn)、第二連接點(diǎn)、第三連接點(diǎn)、第四連接點(diǎn)、通訊總線和控制線;第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)依次串聯(lián)連接，第一開關(guān)和第二開關(guān)之間設(shè)有第一連接點(diǎn)，第二開關(guān)和第三開關(guān)之間設(shè)有第二連接點(diǎn)，第一開關(guān)與發(fā)電裝置的正極連接，第三開關(guān)與第二儲(chǔ)能裝置的負(fù)極連接;第一儲(chǔ)能裝置、第二儲(chǔ)能裝置和發(fā)電裝置依次串聯(lián)連接，第一儲(chǔ)能裝置的負(fù)極與第二儲(chǔ)能裝置的正極電連接，第一儲(chǔ)能裝置的正極與發(fā)電裝置的負(fù)極電連接，第一儲(chǔ)能裝置和第二儲(chǔ)能裝置之間設(shè)有第三連接點(diǎn)，第一儲(chǔ)能裝置和發(fā)電裝置之間設(shè)有第四連接點(diǎn);第一電感的兩端分別與第一連接點(diǎn)和第四連接點(diǎn)連接;第二電感的兩端分別與第二連接點(diǎn)和第三連接點(diǎn)連接;第一儲(chǔ)能裝置的正極與電機(jī)控制器的直流輸入正極電連接，負(fù)極與電機(jī)控制器的直流輸入負(fù)極電連接；電機(jī)控制器的輸出端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接;直流充放電接口的正極端子和負(fù)極端子分別連接第二儲(chǔ)能裝置的正極和負(fù)極;電子控制單元通過通訊總線分別與第一儲(chǔ)能裝置、第二儲(chǔ)能裝置、發(fā)電裝置和直流充放電接口連接進(jìn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)交換，并控制發(fā)電裝置輸出電流；電子控制單元通過控制線分別與第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)連接，控制第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0014]本發(fā)明所述第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)均為場效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或其他類型固態(tài)開關(guān)器件;第一儲(chǔ)能裝置為直流功率型儲(chǔ)能裝置，包括動(dòng)力鋰電池組或超級(jí)電容等，第二儲(chǔ)能裝置為直流儲(chǔ)能型電池組，包括儲(chǔ)能鋰電池組或鉛酸電池等儲(chǔ)能型電池，發(fā)電裝置為直流輸出的電能輸出裝置，包括內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組或燃料電池。
[0015]本發(fā)明所述電子控制單元控制第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)工作在不同的導(dǎo)通與關(guān)斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)第一儲(chǔ)能裝置、第二儲(chǔ)能裝置和發(fā)電裝置相互之間的電能轉(zhuǎn)移。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):一是電動(dòng)汽車混合電源裝置通過兩組儲(chǔ)能裝置的合理切換，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置中電池組電能輸出不中斷條件下的過充保護(hù)、過放保護(hù)和溫度保護(hù)等功能，有效解決了單一儲(chǔ)能裝置由于過充、過放、溫度等保護(hù)功能而必須切斷電能輸出，嚴(yán)重影響行車安全的問題;二是該裝置由動(dòng)力輸出模塊匹配適應(yīng)負(fù)載動(dòng)力需求，并有效回收再生制動(dòng)能量，可大幅度減小匹配的儲(chǔ)能裝置的容量需求;三是其儲(chǔ)能裝置可以實(shí)現(xiàn)淺充淺放，大幅度提高電池壽命;四是兩組儲(chǔ)能裝置在不影響動(dòng)力輸出的條件下，可以通過單獨(dú)或同時(shí)隔離電能的輸入、輸出，減少或消除外部因素對(duì)電池的影響，提高相關(guān)變量的測量精度，從而明顯提高儲(chǔ)能裝置狀態(tài)參數(shù)的估算精度，使得儲(chǔ)能裝置系統(tǒng)的管理和控制過程更為合理、高效;其工藝簡單，原理可靠，操作方便，使用壽命長，電源控制合理高效，能耗少，環(huán)境友好。
【附圖說明】
:
[0017]圖1為本發(fā)明所述目字型電動(dòng)汽車混合電源裝置的主體結(jié)構(gòu)電路原理示意圖。【具體實(shí)施方式】:
[0018]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]實(shí)施例:
[0020]本實(shí)施例所述目字型電動(dòng)汽車混合電源裝置的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、電機(jī)控制器2、第一儲(chǔ)能裝置31、第二儲(chǔ)能裝置32、第一電感3、第二電感4、第一開關(guān)51、第二開關(guān)52、第三開關(guān)53、發(fā)電裝置6、電子控制單元7、直流充放電接口 8、第一連接點(diǎn)91、第二連接點(diǎn)92、第三連接點(diǎn)93、第四連接點(diǎn)94、通訊總線10和控制線11;第一開關(guān)51、第二開關(guān)52和第三開關(guān)53依次串聯(lián)連接，第一開關(guān)51和第二開關(guān)52之間設(shè)有第一連接點(diǎn)91，第二開關(guān)52和第三開關(guān)53之間設(shè)有第二連接點(diǎn)92，第一開關(guān)51與發(fā)電裝置6的正極連接，第三開關(guān)53與第二儲(chǔ)能裝置32的負(fù)極連接;第一儲(chǔ)能裝置31、第二儲(chǔ)能裝置32和發(fā)電裝置6依次串聯(lián)連接，第一儲(chǔ)能裝置31的負(fù)極與第二儲(chǔ)能裝置32的正極電連接，第一儲(chǔ)能裝置31的正極與發(fā)電裝置6的負(fù)極電連接，第一儲(chǔ)能裝置31和第二儲(chǔ)能裝置32之間設(shè)有第三連接點(diǎn)93，同時(shí)連接電感4的另一端，第一儲(chǔ)能裝置31和發(fā)電裝置6之間設(shè)有第四連接點(diǎn)94;第一電感3的兩端分別與第一連接點(diǎn)91和第四連接點(diǎn)94連接;第二電感的兩端分別與第二連接點(diǎn)92和第三連接點(diǎn)93連接;第一儲(chǔ)能裝置31的正極與電機(jī)控制器2的直流輸入正極電連接，負(fù)極與電機(jī)控制器2的直流輸入負(fù)極電連接;電機(jī)控制器2的輸出端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)I電連接;直流充放電接口8的正