[发明专利]一种混合储能系统电动车的电量控制装置以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合储能系统电动车的电量控制装置以及控制方法。 

背景技术

随着汽车保有量的急剧增加及环境污染的加重，人们的环保节能意识的逐渐增强，对清洁能源的追求也日益迫切，使得纯电动车的发展受到极大的重视。但是，由于目前电池技术存在容量和寿命方面的瓶颈，纯电动车在短时间内还难以规划化生产。在这种情况下，增程式电动车既可有效地减少燃油消耗，又能弥补纯电动车在续驶里程和电池寿命方面的不足。 

储能系统在增程式电动车领域是很重要的，目前大批量应用于增程式电动车领域的储能系统主要有锂离子动力电池系统、镍氢动力电池系统以及超级电容系统。随着研究的不断深入，超级电容与各类动力电池混合使用的技术路线也逐渐应用于增程式电动车的发展，在车辆的起步、加速、制动、充电过程中起到保护电池和节能的作用。 

增程式电动车电量分配策略在整车性能优化中非常关键，合理的电量分配是车辆各部件性能优化的综合考虑。由于整车处于不同状态模式下的电量分配关系有所不同，电量分配模式在不同整车状态和不同电量流动模式下就必然会有多种。在车辆行驶过程中超级电容与锂电池之间的电量分配策略，对车辆性能有着重要的影响，通过良好的策略来控制热机(一般是发动机)和电动机的工作状况和功率输出，以优化电量流动、提高动力总成协调程度，从而使燃油经济性和尾气排放以及汽车的其他性能都达到最佳状态。 

现有增程式电动车多采用单一的锂电池储能系统或者超级电容储能系统，或为锂电池直接并接超级电容器的复合储能系统。其电量分配方法如下：夜间或闲时通过地面充电机或充电桩给锂电池充电。APU与动力电池组成双动力电量源，并通过功率控制单元与驱动电机实现电能交互。 

现有的储能系统的电量分配策略比较简单，在电量的回收和效率的提高以及电池寿命的提高方面还存在很大的问题。车辆行驶过程中，当锂电池电量相对较充足时，驱动电机电量来源完全来自锂电池，APU系统不工作，车辆进入纯电动车模式，此时锂电池会长时间处于大电流充放电状态，对锂电池形成较大的损害，影响锂电池寿命。当锂电池电量不足时，APU系统启动，车辆低速行驶时，APU输出功率大于驱动电机需求功率，APU为驱动电机提供电能，并为动力电池充电，因锂电池的充放电效率相对较低，而导致APU系统输出的电量将有相当一部分在锂电池的充放电过程中被消耗掉，降低了电量的利用率。车辆减速行驶时，动力电池回收APU输出电能和驱动电机再生电量; 车辆加速行驶时，APU输出功率小于驱动电机需求功率，APU和动力电池共同为驱动电机提供电量，在此过程中动力电池处于不断地充放电过程中，大大降低了其使用寿命。 

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种混合储能系统电动车的电量控制装置以及控制方法，可以对储能系统和APU系统的电量进行合理的分配，以增强整车动力性、提高综合节油率、降低能耗、减少排放、同时延长动力电池的使用寿命、提高动力电池的电量效率和运行可靠性。 

本发明所述混合储能系统电动车的电量控制装置，包括锂电池、超级电容APU以及驱动电机，在锂电池和超级电容之间连接二极管和接触器，所述二极管的导通方向为电量只能由电池流向超级电容；还包括用于采集司机的操作意图、检测发动机运行状态、APU系统和电机的运行状态、电池电压和超级电容电压的感应装置以及根据感应装置传递的信息控制电动车各部件工作的控制系统。 

用上述混合储能系统电动车的电量控制装置控制电量流动的方法，包括：电量控制：通过感应装置实时采集司机的操作意图、发动机运行状态、APU系统和电机的运行状态、电池电压和超级电容电压，传递给控制系统，控制系统与预先设定值进行对比判断，控制各部件工作，对发动机、APU系统、锂电池、超级电容进行电量控制和分配，使车辆处于最佳的运行状态。 

所述电量流动控制过程具体为： 

APU系统不工作且超级电容电压高于电池电压时，二极管截止、接触器处于断开状态，车辆以纯电动模式行驶，由超级电容提供驱动电机的所需全部电量；

APU系统不工作且超级电容电压不高于电池电压时，二极管导通、接触器处于断开状态，电量从电池流向超级电容；

APU系统工作且超级电容电压高于电池电压时，二极管截止、接触器处于断开状态，APU系统给超级电容提供电量；

APU系统工作且超级电容电压不高于电池电压时，二极管导通、接触器处于断开状态，APU系统和电池同时给超级电容提供电量；