本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种增程式电动汽车控制系统和控制方法。
背景技术：
近年，我国的汽车开始进入高速增长期，并且在未来几年将一直保持高速增长的趋势。在当前能源紧张、排放法规日趋严格的大环境下，车辆能源转型迫在眉睫。从节能减排的角度来看，电动汽车(ev)被认为是未来发展的方向，但在当前电池技术水平发展的限制下，电动汽车的续航里程受到了限制。增程式电动汽车(erev)通过在传统ev上配置增程器，有效延长了ev的续航里程，同时降低电池的装机功率，因而erev被认为是目前车辆能源转型期间理想的过渡车型。
erev作为一种多能量源的系统，存在多种驱动模式。如何选择驱动模式并协调各个能量源之间的能量分配实现节能减排，对erev的控制提出了很大的要求。erev控制方法的好坏也直接影响车辆的驾驶性能、油耗以及排放。
现有的增程式电动汽车控制方法主要采用首先工作在纯电动模式，然后采用发动机开关或功率跟随控制方式。专利cn104163114b中，只根据soc值确定驱动模式进行，混合驱动模式下增程器单元功率由soc确定。专利cn104477042b中，虽然利用了行驶里程信息，确定开启混合驱动模式的时刻。但没有包括混合驱动模式下增程器单元功率确定方法。这些控制方法只考虑soc作为模式选择以及功率分配的控制输入，没有考虑车辆的驾驶工况、驱动效率等因素,因此不能保证系统的高效运行，在驾驶性能和油耗排放性能上都有很大的改进空间。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种增程式电动汽车控制系统和控制方法，以实现混合驱动模式下增程器单元功率的确定。
为解决上述技术问题，本发明提供一种增程式电动汽车控制系统，所述增程式电动汽车控制系统用于增程式电动汽车，所述增程式电动汽车控制系统包括模式选择单元、能量管理单元和增程器控制单元，其中：
所述模式选择单元根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号输出纯电动驱动模式、第一混合驱动模式或第二混合驱动模式，并提供至所述能量管理单元；
所述能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，并提供至所述增程器控制单元；
所述增程器控制单元根据所述增程器输出功率和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，所述增程式电动汽车包括电池、增程器和驱动电机，其中：
所述驱动电机带动所述增程式电动汽车的车轴转动；
所述增程器包括发电机和发动机，所述发动机带动所述发电机转动以使所述发电机发电，所述发电机为所述驱动电机供电或为所述电池充电；
所述电池为所述驱动电机供电；
所述能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到所述驱动电机的输出扭矩。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，所述增程器的输出扭矩包括发动机的输出扭矩和发电机的输入扭矩。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，所述模式选择单元判断所述电池soc值是否小于设定阈值，若小于，则进入所述第二混合驱动模式，若大于，则继续判断所述模式输入信号是否被输入混合驱动模式，所述模式输入信号是否被输入混合运动模式，附件功率是否大于设定功率，以及行程里程是否超出续航范围，若以上判断结果均为否，则进入所述纯电动驱动模式，否则进入所述第一混合驱动模式；
当没有模式输入信号、附件功率和行程里程的输入时，进入所述第一混合驱动模式。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，所述行驶里程包括驾驶员通过车辆面板输入的信息或根据导航设备获得的行驶里程的信号。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，
当所述驱动模式为所述纯电动驱动模式时，所述驱动电机仅由所述电池供电，所述发动机关闭；
当所述驱动模式为第一混合驱动模式时，所述驱动电机由所述发电机和所述电池共同供电；
当所述驱动模式为第二混合驱动模式时，所述驱动电机由所述发电机和所述电池共同供电，且所述发电机为所述电池充电。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，当所述驱动模式为第一混合驱动模式时，
当没有所述模式输入信号、附件功率和行程里程的输入时，所述发动机工作在最佳油耗点，并根据所述电池soc值的上下界限修正所述增程器输出功率；
当有所述模式输入信号、附件功率和行程里程的输入时，根据所述模式输入信号、附件功率和行程里程确定电池soc参考值，所述发动机开环工作在最佳油耗点，根据当前的电池soc值与所述电池soc参考值，通过反馈调节当前的增程器输出功率。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，当所述驱动模式为第二混合驱动模式时，根据当前的实际功率的平均值确定增程器输出功率，并通过所述电池soc值反馈调节所述增程器输出功率。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，根据所述增程器输出功率，通过最佳油耗线确定发动机输出扭矩和发动机输出转速。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，所述最佳油耗线为所述发动机输出功率恒定时，所述发动机输出扭矩和所述发动机输出转速相配合以使增程式电动汽车的油耗率最小。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，所述发动机输出扭矩恒定，根据当前的发动机实际转速与所述设定的发动机输出转速，通过反馈调节当前的发动机输出扭矩。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，
当所述发动机输出扭矩大于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和时，发动机输出扭矩等于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和；
当所述发动机输出扭矩小于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差时，发动机输出扭矩等于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差；
当所述发动机输出扭矩小于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和，且大于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差时，发动机输出扭矩不变。
可选的，在所述的增程式电动汽车控制系统中，
当所述发动机输出转速大于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和时，发动机输出转速等于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和；
当所述发动机输出转速小于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差时，发动机输出转速等于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差；
当所述发动机输出转速小于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和，且大于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差时，发动机输出转速不变。
本发明还提供一种增程式电动汽车控制方法，所述增程式电动汽车控制方法用于控制增程式电动汽车，
模式选择单元根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号输出纯电动驱动模式、第一混合驱动模式或第二混合驱动模式，并提供至所述能量管理单元；
能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，并提供至所述增程器控制单元；
增程器控制单元根据所述增程器输出功率和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩。
在本发明提供的增程式电动汽车控制系统和控制方法中，模式选择单元根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号，实现了根据用户输入信息以及行程信息确定增程式汽车工作模式，避免了现有技术中不接受行程信息及驾驶员操作意愿，在电池耗尽之前一直工作在纯电动模式的缺点(包括：由于受电池最大充放电流限制造成的操作性影响；由于在电池耗尽是只能依靠发动机驱动造成的效率以及操作性的影响)。另外，能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，实现了根据驾驶过程中历史平均功率对增程器输出功率的前馈以及电池soc值的反馈进行控制，可以保证发动机更稳定的工作在高效区范围内，避免了现有技术中发动机频发启动以及不能稳定工作在高效区域的缺点。增程器控制单元根据所述增程器输出功率和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩，实现了通过限制增程器扭矩和转速的变化范围并调整增程器工作区域，能够得到较好的增程器瞬态特性，进一步提高燃油经济性和排放性能。
附图说明
图1是本发明一实施例增程式电动汽车控制系统示意图；
图2是本发明另一实施例的增程式电动汽车示意图；
图3是本发明另一实施例的增程式电动汽车控制方法示意图；
图4是本发明另一实施例的增程式电动汽车控制方法示意图；
图5是本发明另一实施例的增程式电动汽车控制方法示意图；
图6是本发明另一实施例的增程式电动汽车控制方法示意图；
图7是本发明另一实施例的增程式电动汽车控制方法示意图；
图中所示：10-模式选择单元；20-能量管理单元；30-增程器控制单元；40-电池；50-增程器；51-发动机；52-发电机；60-驱动电机；70-车轴。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的增程式电动汽车控制系统和控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种增程式电动汽车控制系统和控制方法，以实现混合驱动模式下增程器单元功率的确定。
为实现上述思想，本发明提供了一种增程式电动汽车控制系统和控制方法，所述增程式电动汽车控制系统用于增程式电动汽车，所述增程式电动汽车控制系统包括模式选择单元、能量管理单元和增程器控制单元，其中：所述模式选择单元根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号输出纯电动驱动模式、第一混合驱动模式或第二混合驱动模式，并提供至所述能量管理单元；所述能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，并提供至所述增程器控制单元；所述增程器控制单元根据所述增程器输出功率和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩。
<实施例一>
如图1所示，本实施例提供一种增程式电动汽车控制系统，所述增程式电动汽车控制系统用于增程式电动汽车，所述增程式电动汽车控制系统包括模式选择单元10、能量管理单元20和增程器控制单元30，其中：所述模式选择单元10根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号选择纯电动驱动模式、第一混合驱动模式和第二混合驱动模式三种驱动模式中的一种驱动模式，并输出该驱动模式，提供至所述能量管理单元20；所述能量管理单元20根据所述模式选择单元10提供的驱动模式、从电动汽车中采样的电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，并提供至所述增程器控制单元30；所述增程器控制单元30根据所述增程器输出功率(发电机输出功率)和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩(发动机输出扭矩)。
具体的，如图2所示，在所述的增程式电动汽车控制系统中，所述增程式电动汽车包括电池40、增程器50和驱动电机60，其中：所述驱动电机60带动所述增程式电动汽车的车轴转动；所述增程器50包括发电机52和发动机51，所述发动机51带动所述发电机52转动以使所述发电机52发电，所述发电机52为所述驱动电机60供电或为所述电池40充电；所述电池40为所述驱动电机60供电。所述增程器输出功率即为发电机输出功率，增程器的输出扭矩即为发动机输出扭矩(发电机的输入扭矩)；所述能量管理单元20还根据所述模式选择单元10提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到所述驱动电机60的输出扭矩。
另外，在所述的增程式电动汽车控制系统中，如图3所示，所述模式选择单元10判断所述电池soc值是否小于设定阈值，若小于，则进入所述第二混合驱动模式，若大于，则继续判断所述模式输入信号是否被输入混合驱动模式，所述模式输入信号是否被输入混合运动模式，附件功率是否大于设定功率，以及行程里程是否超出续航范围，若以上判断结果均为否，则进入所述纯电动驱动模式，否则进入所述第一混合驱动模式；其中，所述行驶里程包括驾驶员通过车辆面板输入的信息或根据导航设备获得的行驶里程的信号。另外，当没有模式输入信号、附件功率和行程里程的输入时，进入所述第一混合驱动模式。
如图4，当所述驱动模式为所述纯电动驱动模式时，所述驱动电机60仅由所述电池40供电，所述发动机51关闭；当所述驱动模式为第一混合驱动模式时，所述驱动电机60由所述发电机52和所述电池40共同供电；当所述驱动模式为第二混合驱动模式时，所述驱动电机60由所述发电机52和所述电池40共同供电，且所述发电机52为所述电池40充电。当所述驱动模式为第一混合驱动模式时，若没有所述模式输入信号、附件功率(路况)和行程里程的输入时，所述发动机工作在最佳油耗点，并根据所述电池soc值的上下界限修正所述增程器输出功率，即根据soc界限确定增程器输出功率；如图5所示，若有所述模式输入信号、附件功率和行程里程的输入时，首先根据所述模式输入信号、附件功率和行程里程，确定电池soc参考值，所述发动机开环工作在最佳油耗点，根据当前的电池soc值与所述电池soc参考值，通过反馈调节当前的增程器输出功率。当所述驱动模式为第二混合驱动模式时，根据当前的实际功率的平均值确定增程器输出功率，并通过所述电池soc值反馈调节所述增程器输出功率。即计算平均功率，增程器单元功率根据当前平均功率将确定增程器单元输出功率，并通过soc进行反馈修正。
如图1所示，增程器控制单元30根据所述增程器输出功率、驱动电机输出扭矩电池电流和电池soc值，计算得到发电机输入扭矩和发动机输出扭矩，其中优选的通过最佳油耗线确定发动机输出扭矩和发动机输出转速。所述最佳油耗线为所述发动机输出功率恒定时，所述发动机输出扭矩和所述发动机输出转速相配合以使增程式电动汽车的油耗率最小。
如图7所示，在所述的增程式电动汽车控制系统中，所述发动机输出扭矩恒定，根据当前的发动机实际转速与所述设定的发动机输出转速，通过反馈调节当前的发动机输出扭矩，提供至增程器。
如图6所示，当所述发动机输出扭矩大于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和时，发动机输出扭矩等于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和；当所述发动机输出扭矩小于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差时，发动机输出扭矩等于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差；当所述发动机输出扭矩小于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和，且大于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差时，发动机输出扭矩不变。当所述发动机输出转速大于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和时，发动机输出转速等于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和；当所述发动机输出转速小于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差时，发动机输出转速等于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差；当所述发动机输出转速小于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和，且大于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差时，发动机输出转速不变。
综上，上述实施例对增程式电动汽车控制系统的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
<实施例二>
本实施例还提供一种基于上一实施例的增程式电动汽车控制系统的控制方法，所述增程式电动汽车控制方法用于控制增程式电动汽车，模式选择单元根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号输出纯电动驱动模式、第一混合驱动模式或第二混合驱动模式，并提供至所述能量管理单元；能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，并提供至所述增程器控制单元；增程器控制单元根据所述增程器输出功率和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩。
在本发明提供的增程式电动汽车控制系统和控制方法中，模式选择单元根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号，实现了根据用户输入信息以及行程信息确定增程式汽车工作模式，避免了现有技术中不接受行程信息及驾驶员操作意愿，在电池耗尽之前一直工作在纯电动模式的缺点(包括：由于受电池最大充放电流限制造成的操作性影响；由于在电池耗尽是只能依靠发动机驱动造成的效率以及操作性的影响)。另外，能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，实现了根据驾驶过程中历史平均功率对增程器输出功率的前馈以及电池soc值的反馈进行控制，可以保证发动机更稳定的工作在高效区范围内，避免了现有技术中发动机频发启动以及不能稳定工作在高效区域的缺点。增程器控制单元根据所述增程器输出功率和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩，实现了通过限制增程器扭矩和转速的变化范围并调整增程器工作区域，能够得到较好的增程器瞬态特性，进一步提高燃油经济性和排放性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
1.一种增程式电动汽车控制系统，所述增程式电动汽车控制系统用于增程式电动汽车，其特征在于，所述增程式电动汽车控制系统包括模式选择单元、能量管理单元和增程器控制单元，其中：
所述模式选择单元根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号输出纯电动驱动模式、第一混合驱动模式或第二混合驱动模式，并提供至所述能量管理单元；
所述能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，并提供至所述增程器控制单元；
所述增程器控制单元根据所述增程器输出功率和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩。
2.如权利要求1所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述增程式电动汽车包括电池、增程器和驱动电机，其中：
所述驱动电机带动所述增程式电动汽车的车轴转动；
所述增程器包括发电机和发动机，所述发动机带动所述发电机转动以使所述发电机发电，所述发电机为所述驱动电机供电或为所述电池充电；
所述电池为所述驱动电机供电；
所述能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到所述驱动电机的输出扭矩。
3.如权利要求2所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述增程器的输出扭矩包括发动机的输出扭矩和发电机的输入扭矩。
4.如权利要求2所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述模式选择单元判断所述电池soc值是否小于设定阈值，若小于，则进入所述第二混合驱动模式，若大于，则继续判断所述模式输入信号是否被输入混合驱动模式，所述模式输入信号是否被输入混合运动模式，附件功率是否大于设定功率，以及行程里程是否超出续航范围，若以上判断结果均为否，则进入所述纯电动驱动模式，否则进入所述第一混合驱动模式；
当没有模式输入信号、附件功率和行程里程的输入时，进入所述第一混合驱动模式。
5.如权利要求4所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述行驶里程包括驾驶员通过车辆面板输入的信息或根据导航设备获得的行驶里程的信号。
6.如权利要求4所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，
当所述驱动模式为所述纯电动驱动模式时，所述驱动电机仅由所述电池供电，所述发动机关闭；
当所述驱动模式为第一混合驱动模式时，所述驱动电机由所述发电机和所述电池共同供电；
当所述驱动模式为第二混合驱动模式时，所述驱动电机由所述发电机和所述电池共同供电，且所述发电机为所述电池充电。
7.如权利要求6所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，当所述驱动模式为第一混合驱动模式时，
当没有所述模式输入信号、附件功率和行程里程的输入时，所述发动机工作在最佳油耗点，并根据所述电池soc值的上下界限修正所述增程器输出功率；
当有所述模式输入信号、附件功率和行程里程的输入时，根据所述模式输入信号、附件功率和行程里程确定电池soc参考值，所述发动机开环工作在最佳油耗点，根据当前的电池soc值与所述电池soc参考值，通过反馈调节当前的增程器输出功率。
8.如权利要求6所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，当所述驱动模式为第二混合驱动模式时，根据当前的实际功率的平均值确定增程器输出功率，并通过所述电池soc值反馈调节所述增程器输出功率。
9.如权利要求4所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，根据所述增程器输出功率，通过最佳油耗线确定发动机输出扭矩和发动机输出转速。
10.如权利要求9所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述最佳油耗线为所述发动机输出功率恒定时，所述发动机输出扭矩和所述发动机输出转速相配合以使增程式电动汽车的油耗率最小。
11.如权利要求9所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述发动机输出扭矩恒定，根据当前的发动机实际转速与所述设定的发动机输出转速，通过反馈调节当前的发动机输出扭矩。
12.如权利要求9所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，
当所述发动机输出扭矩大于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和时，发动机输出扭矩等于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和；
当所述发动机输出扭矩小于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差时，发动机输出扭矩等于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差；
当所述发动机输出扭矩小于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之和，且大于上一时刻发动机输出扭矩与发动机允许的最大变化扭矩之差时，发动机输出扭矩不变。
13.如权利要求9所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，
当所述发动机输出转速大于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和时，发动机输出转速等于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和；
当所述发动机输出转速小于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差时，发动机输出转速等于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差；
当所述发动机输出转速小于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之和，且大于上一时刻发动机输出转速与发动机允许的最大变化转速之差时，发动机输出转速不变。
14.一种增程式电动汽车控制方法，所述增程式电动汽车控制方法用于控制增程式电动汽车，其特征在于，
模式选择单元根据行程输入信号、电池soc值和模式输入信号输出纯电动驱动模式、第一混合驱动模式或第二混合驱动模式，并提供至所述能量管理单元；
能量管理单元根据所述模式选择单元提供的驱动模式、电池soc值、实际车速、需求扭矩和实际功率得到增程器输出功率，并提供至所述增程器控制单元；
增程器控制单元根据所述增程器输出功率和所述电池soc值得到增程器的输出扭矩。
技术总结