車輛驅動系統及能量管理控制方法

車輛驅動系統及能量管理控制方法
【專利摘要】本發明公開車輛驅動系統及能量管理控制方法。該車輛驅動系統包括耦合到直流母線的直流-直流轉換器、耦合到直流-直流轉換器的第一和第二能量存儲裝置、耦合到直流母線的直流-交流逆變器、耦合到直流-交流逆變器的電機以及能量管理控制系統，其中，能量管理控制系統基于電機、車輛及負載的運行狀況來產生第一能量存儲裝置和第二能量存儲裝置之間的功率分配比，從而能夠滿足車輛驅動系統的功率需求，同時，使得車輛驅動系統在各種驅動工況下都能夠較好地工作，本發明的車輛驅動系統具有較高的效率和較好的魯棒性。
【專利說明】
車輛驅動系統及能量管理控制方法
技術領域
[0001] 本發明大體設及車輛領域，尤其設及一種車輛驅動系統及用于該車輛驅動系統的 能量管理控制方法。
【背景技術】
[0002] 純電動車輛使用存儲的電能W向電動機供電，從而驅動車輛，并且還可W操作附 屬驅動。純電動車輛可W使用一個或多個存儲的電能量源。例如，可W使用第一存儲的電 能量源，例如能量電池提供較長持續能量，而使用第二存儲的電能量源，例如功率電池提供 較高功率能量，例如用于車輛加速。
[0003] 混合電動車輛可朗尋內燃機與由能量存儲裝置（如牽引用電池）供電的電動機結 合起來W驅動車輛。此類結合可W通過使內燃機和電動機能夠在各自較高的效率范圍中運 行，從而來提高總體燃料效率。例如，電動機可在從靜止發車加速時有較高效率，而內燃機 可在恒定引擎運行（如高速公路行駛）的持續期間有較高效率。使電動機提升初始加速允 許混合動力車輛中的內燃機更小且更具燃料效率。
[0004] 在電池供電的純電動車輛和插電式混合電動車輛中，高能量密度電池如果電池大 小合理配置的話，則一次充電能夠滿足里程需求。然而，對于具有同樣大小的高能量密度電 池來說，由于其具有相對低的功率密度，因此卻可能無法滿足由于瞬時加速或爬坡所導致 的功率需求，特別是在重型應用，例如城市公交車或卡車中尤其明顯。有鑒于此，可W采用 多個能量源或混合能量源來同時滿足車輛的里程需求和功率需求，而無需過分增加單一的 高能量密度電池的大小。在重型電動車輛中可W使用高能量密度電池和功率電池組合作為 混合能量源，因為運類功率電池具有高的功率密度和較長的壽命。然而，當在車輛驅動系統 中引入多個能量源或混合能量源時，則如何通過合理配置多個能量源或混合能量源來使車 輛驅動系統高效運行并且能夠應對各種工況條件，則成為業界有待解決的問題。
[0005] 因此，有必要提供一種系統和方法W解決如上所述的至少一個問題。

【發明內容】

[0006] 本發明的一個方面在于提供一種車輛驅動系統，其包括禪合到直流母線的直 流-直流轉換器、禪合到所述直流-直流轉換器的第一和第二能量存儲裝置、禪合到所述直 流母線的直流-交流逆變器、禪合到所述直流-交流逆變器的電機W及能量管理控制系統。 其中，所述能量管理控制系統基于所述電機、車輛及負載的運行狀況來產生所述第一能量 存儲裝置和所述第二能量存儲裝置之間的功率分配比。
[0007] 本發明的另一個方面在于提供一種能量管理控制方法，其包括：
[0008] 獲得在車輛驅動系統中的電機的運行狀況，其中，所述車輛驅動系統包括禪合到 直流母線的直流-直流轉換器、禪合到所述直流-直流轉換器的第一和第二能量存儲裝置、 禪合到所述直流母線的直流-交流逆變器W及禪合到所述直流-交流逆變器的電機；
[0009] 獲得車輛的運行狀況；
[0010] 獲得負載的運行狀況；及
[0011] 基于所述電機、所述車輛及所述負載的運行狀況來產生所述第一能量存儲裝置和 所述第二能量存儲裝置之間的功率分配比。
[0012] 根據本發明的車輛驅動系統和能量管理控制方法能夠根據電機、車輛及負載的運 行狀況來控制第一能量存儲裝置和第二能量存儲裝置之間的功率分配比，從而能夠滿足車 輛驅動系統的功率需求，同時，使得車輛驅動系統在各種驅動工況下，例如啟動、加速、巡 航、制動、停車等都能夠較好地工作，本發明的車輛驅動系統具有較高的效率和較好的魯棒 性。
【附圖說明】
[0013] 當參照附圖閱讀W下詳細描述時，本發明的運些和其它特征、方面及優點將變得 更好理解，在附圖中，相同的元件標號在全部附圖中用于表示相同的部件，其中：
[0014] 圖1是根據本發明的一個【具體實施方式】的車輛驅動系統的示意性框圖；
[0015] 圖2是圖1的車輛驅動系統的部分電路圖；
[0016] 圖3示意性示出車輛驅動系統在加速或巡航驅動模式下的電流流向的圖式；
[0017] 圖4示意性示出車輛驅動系統在制動驅動模式下的電流流向的圖式；
[0018] 圖5示意性示出車輛驅動系統在巡航驅動模式下的電流流向的圖式；
[0019] 圖6示意性示出車輛驅動系統在啟動驅動模式下的電流流向的圖式；
[0020] 圖7是圖1中的能量管理控制系統和轉換器控制器的示意性框圖；
[0021] 圖8是根據本發明的一個【具體實施方式】的能量管理控制系統的示意性框圖； 陽022] 圖9是將車輛的原始速度信號轉化為車輛的設定速度的示意圖；及
[0023] 圖10是根據本發明的一個【具體實施方式】的應用于圖1的車輛驅動系統中的能量 管理控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 為幫助本領域的技術人員能夠確切地理解本發明所要求保護的主題，下面結合附 圖詳細描述本發明的【具體實施方式】。在W下對運些【具體實施方式】的詳細描述中，本說明書 對一些公知的功能或構造不做詳細描述W避免不必要的細節而影響到本發明的披露。
[00巧]除非另作定義，本權利要求書和說明書中所使用的技術術語或者科學術語應當為 本發明所屬技術領域內具有一般技能的人±所理解的通常意義。本說明書W及權利要求書 中所使用的"第一"、"第二及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用 來區分不同的組成部分。"一個"或者"一"等類似詞語并不表示數量限制，而是表示存在至 少一個。"包括"或者"具有"等類似的詞語意指出現在"包括"或者"具有"前面的元件或 者物件涵蓋出現在"包括"或者"具有"后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除 其他元件或者物件。"連接"或者"相連"等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接， 而是可W包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。
[00%] 圖1示出根據本發明的一個【具體實施方式】的車輛驅動系統的示意性框圖。現在參 照圖1所示，根據本發明的一個【具體實施方式】的車輛驅動系統100可W應用于純電動車輛 或混合電動車輛中，其包括禪合到直流母線值C Link)20的正極端和負極端的直流-直流 (DC/DC)轉換器10、禪合到直流-直流轉換器10的第一能量存儲裝置31和第二能量存儲 裝置32、禪合到直流母線20的正極端和負極端的直流-交流值C/AC)逆變器40、禪合到直 流-交流逆變器40的電機50 W及能量管理控制系統60。負載包括直流-交流逆變器40 和電機50。能量管理控制系統60則基于電機50、車輛及負載的運行狀況來產生第一能量 存儲裝置31和第二能量存儲裝置32之間的功率分配比。在一個【具體實施方式】中，電機50 的運行狀況包括電機50的轉矩和速度，車輛的運行狀況包括車輛的模式和速度，負載的運 行狀況包括輸入至直流-交流逆變器40的負載的電流L(如圖7和圖8所示）。
[0027] 車輛驅動系統100還包括轉換器控制器70,轉換器控制器70則基于第一能量存儲 裝置31和第二能量存儲裝置32之間的功率分配比來控制直流-直流轉換器10。
[002引在本發明的車輛驅動系統100中，能量管理控制系統60能夠根據電機50、車輛及 負載的運行狀況來控制第一能量存儲裝置31和第二能量存儲裝置32之間的功率分配比， 從而能夠滿足車輛驅動系統100的功率需求，同時，使得車輛驅動系統100在各種驅動工況 下，例如啟動、加速、巡航、制動、停車等都能夠較好地工作，本發明的車輛驅動系統100具 有較高的效率和較好的魯棒性。
[0029] 第一能量存儲裝置31和第二能量存儲裝置32中的每一個可W包括一個或多個能 量存儲單元。在一個【具體實施方式】中，第一能量存儲裝置31可W為高能量密度的能量電 池。在一個【具體實施方式】中，第二能量存儲裝置32可W為高功率密度的功率電池。在另一 個【具體實施方式】中，第二能量存儲裝置32可W為超級電容器，超級電容器包括彼此禪合的 多個電容器單體。在本發明的【具體實施方式】和附圖中，第二能量存儲裝置32是W超級電容 器的形式被示意性示出。
[0030] 如圖2所示，直流-直流轉換器10包括禪合到第一能量存儲裝置31的第一直 流-直流轉換器11和禪合到第二能量存儲裝置32的第二直流-直流轉換器12,并且，第一 直流-直流轉換器11和第二直流-直流轉換器12的輸出被連接在一起。在一個具體實施 方式中，第一直流-直流轉換器11和第二直流-直流轉換器12可W整合在一個具有兩個 輸入通道的直流-直流轉換器10中，其中，第一能量存儲裝置31通過直流-直流轉換器10 的其中一個輸入通道禪合到直流母線20上，而第二能量存儲裝置32通過直流-直流轉換 器10的另一個輸入通道禪合到直流母線20上。在另一個【具體實施方式】中，第一直流-直 流轉換器11和第二直流-直流轉換器12也可W分別W獨立的轉換器存在，第一能量存儲 裝置31和第二能量存儲裝置32中的每一個通過各自獨立的轉換器禪合到直流母線20上。
[0031] 參照圖2所示，在本【具體實施方式】中，在車輛驅動系統100中還設置有電流表91、 93和95 W及電壓表92、94和96。電流表91用于測量第一能量存儲裝置31的第一電流Ii， 電壓表92用于測量第一能量存儲裝置31的電壓Vi，電流表93用于測量第二能量存儲裝置 32的第二電流12,電壓表94用于測量第二能量存儲裝置32的電壓V2,電流表95用于測量 負載的電流L，電壓表96用于測量直流母線20的電壓V。。雖然在本發明的描述和附圖中， 第一能量存儲裝置31的第一電流Ii和電壓V 1、第二能量存儲裝置32的第二電流12和電壓 V2、負載的電流及直流母線20的電壓V。是通過設置在車輛驅動系統100中的電流表 91、93和95 W及電壓表92、94和96直接測量得到，然而，本發明并不限于此，在本發明的 其他【具體實施方式】中，第一能量存儲裝置31的第一電流Ii和電壓V1、第二能量存儲裝置32 的第二電流12和電壓V 2、負載的電流及直流母線20的電壓V。也可W通過其他方式獲 得。另外，運里的"獲得"是個廣泛的概念，其既可W包括由車輛驅動系統100主動獲得，也 可W包括由車輛驅動系統100被動獲得，即由車輛驅動系統100之外的其他裝置獲得，然后 傳送給車輛驅動系統100。
[0032] 另外，圖2中示出的電流方向和電壓方向僅為示意性的，第一能量存儲裝置31的 第一電流Ii的方向和電壓V 1的方向、第二能量存儲裝置32的第二電流12的方向和電壓V 2 的方向、負載的電流L的方向W及直流母線20的電壓V。的方向將會隨車輛驅動系統100 的驅動模式的不同而改變。
[0033] 例如，圖3示意性示出車輛驅動系統100在加速或巡航驅動模式下的電流流向的 圖式，如圖3所示，此時，第一能量存儲裝置31的第一電流Ii從第一能量存儲裝置31流出， 故，第一能量存儲裝置31處于放電狀態；第二能量存儲裝置32的第二電流12也從第二能 量存儲裝置32流出，故，第二能量存儲裝置32也處于放電狀態，負載的電流V流向負載， 第一能量存儲裝置31和第二能量存儲裝置32共同對負載提供能量。
[0034] 圖4示意性示出車輛驅動系統100在制動驅動模式下的電流流向的圖式，如圖4 所示，此時，第一能量存儲裝置31的第一電流Ii流向第一能量存儲裝置31，故，第一能量 存儲裝置31處于充電狀態；第二能量存儲裝置32的第二電流12也流向第二能量存儲裝置 32,故，第二能量存儲裝置32也處于充電狀態，負載的電流I,從負載流出，第一能量存儲裝 置31和第二能量存儲裝置32共同回收因制動來自負載的能量。
[0035] 圖5示意性示出車輛驅動系統在巡航驅動模式下的電流流向的圖式，如圖5所示， 此時，第一能量存儲裝置31的第一電流Ii從第一能量存儲裝置31流出，故，第一能量存儲 裝置31處于放電狀態，而第二能量存儲裝置32的第二電流12流向第二能量存儲裝置32， 故，第二能量存儲裝置32處于充電狀態，負載的電流V流向負載，第一能量存儲裝置31同 時對第二能量存儲裝置32和負載提供能量。
[0036] 圖6示意性示出車輛驅動系統在啟動驅動模式下的電流流向的圖式，如圖6所示， 此時，第一能量存儲裝置31的第一電流Ii從第一能量存儲裝置31流出，故，第一能量存儲 裝置31處于放電狀態，而第二能量存儲裝置32的第二電流12流向第二能量存儲裝置32， 故，第二能量存儲裝置32處于充電狀態，沒有負載的電流I,，在運種情況下，第一能量存儲 裝置31僅對第二能量存儲裝置32提供能量。
[0037] 圖7示出圖1中的能量管理控制系統60和轉換器控制器70的示意性框圖，及圖 8示出根據本發明的一個【具體實施方式】的能量管理控制系統的示意性框圖。結合參照圖7 和圖8所示，能量管理控制系統60包括第一控制系統61和第二控制系統62。第一控制系 統61則基于電機50的轉矩和速度來產生第一能量存儲裝置31的第一設定電流Iis。進一 步地，在一個【具體實施方式】中，第一控制系統61基于電機50的轉矩和速度并且還基于直流 母線20的電壓V。及第一能量存儲裝置31的電壓V 1來產生第一能量存儲裝置31的第一設 定電流Iis。在一個【具體實施方式】中，第一控制系統61包括第一設定器611和第一控制器 612,第一設定器611基于電機50的轉矩和速度來產生直流母線20的設定電壓Ves，第一控 制器612則基于直流母線20的設定電壓Ves、直流母線20的電壓ν。^及第一能量存儲裝置 31的電壓Vi來產生第一能量存儲裝置31的第一設定電流I 1S。第一控制器612通過控制 第一能量存儲裝置31即能量電池的輸入通道來調節直流母線20的電壓V。，由于第一能量 存儲裝置31即能量電池的電壓相對于第二能量存儲裝置32即超級電容器來說具有較小的 波動，故更小地擾動直流母線20的電壓V。，因此，使得車輛驅動系統100具有較好的直流母 線電壓的控制性能和較高的系統效率。而且，不會濫用意圖用于尖峰功率處理的第二能量 存儲裝置32即超級電容器的功率。
[0038] 繼續結合參照圖7和圖8所示，第二控制系統62則基于車輛的模式和速度及負載 的電流L來產生第二能量存儲裝置32的第二設定電流12S。進一步地，在一個具體實施方 式中，第二控制系統62基于車輛的模式和速度及負載的電流I,并且還基于直流母線20的 電壓V。、第一能量存儲裝置31的電壓Vi及第二能量存儲裝置32的電壓V 2來產生第二能量 存儲裝置32的第二設定電流l2s。在一個【具體實施方式】中，第二控制系統62包括第二設定 器621，第二設定器621基于車輛的模式和速度來產生第二能量存儲裝置32的第二設定電 壓 V2S。
[0039] W下將結合車輛的模式和速度來詳細說明第二設定器621是如何產生出第二能 量存儲裝置32的第二設定電壓V2S。
[0040] 當車輛運行在巡航模式時，則意味著車輛的速度基本穩定在常值，在運種情況下， 第二設定器621可W基于車輛的當前巡航速度并通過對于車輛的加速第二能量存儲裝置 32所需要提供的能量及對于車輛的再生制動第二能量存儲裝置32所需要存儲的能量之間 的融合來產生第二能量存儲裝置32的第二設定電壓V2S。
[0041] 例如，在本【具體實施方式】中，用車輛的當前巡航速度v"uu。，根據能量守恒，通過W 下公式可W計算出對于車輛加速到最大速度Vm。、，第二能量存儲裝置32 (在本具體實施方 式中，第二能量存儲裝置32為超級電容器32)所需要提供的能量：
[0042]
(1)
[0043] 其中，化s_a。。為車輛加速到最大速度Vmax時超級電容器32兩端所應具有的電壓， Ucmm為超級電容器32兩端的最小電壓，C為超級電容器32的電容，W及m為車輛的質量。 W44]用車輛的當前巡航速度v"uu。，根據能量守恒，通過W下公式可m十算出對于車輛 減速到最小速度Vmm，第二能量存儲裝置32所需要存儲的能量：
[0045]
按）
[0046] 其中，化y。,為車輛減速到最小速度Vmi。時超級電容器32兩端所應具有的電壓，W 及Utm。、為超級電容器32兩端的最大電壓。
[0047] 可W利用最小邏輯來融合在公式（1)中和在公式（2)中計算得出的兩種能量，如 W下公式所示：
[0048]
[0049] 從而，可W得出經過融合之后的超級電容器兩端的電壓化.，而第二能量存儲裝置 32的第二設定電壓V2S即為融合之后的超級電容器兩端的電壓Uu。因此，通過公式（1)至 (3)可W得出當車輛運行在巡航模式時第二能量存儲裝置32的第二設定電壓V2S。
[0050] 當車輛運行在啟動或加速模式時，車輛驅動系統100將經歷較大的瞬變，運可能 導致增雜的車速測量。如果第二設定器621直接使用車輛的原始速度信號Vf。。來設定第二 能量存儲裝置32的第二設定電壓V2S，則將會使得第二能量存儲裝置32即超級電容器的控 制器頻繁操作。為了降低由超級電容器的控制器消耗的能量，可W將車輛的原始速度信號 Vfji行適當的轉化。
[0051] 例如，在本【具體實施方式】中，當車輛運行在啟動或加速模式時，則第二設定器621 先將車輛的原始速度信號Vfjt化為車輛的設定速度V whed。例如，參照圖9所示，當車輛 從靜止啟動時，可W將從0至Vf。^范圍的車輛原始速度信號轉化為車輛的設定速度V whedl， Vwtedl = V ;當車速繼續增加超過V wtedl時，可W將從V 至V 范圍的車輛原始速度信號 轉化為車輛的設定速度Vwhed2, Vwhed2= V ,。"2;當車速繼續增加超過V whed2時，可W將從V 至 范圍的車輛原始速度信號轉化為車輛的設定速度V Whed3, Vwhed3= 依次類推……。 但是，考慮到車速可能會在設定速度Vwhedl、Vwhed2、Vwhed3等附近經歷較大的瞬變，為了避免 輸出速度值在Vwhedl和V whed2之間、在V whed2和V whed3之間、在V whed3和下一個設定速度之間 等頻繁切換，因此，針對設定速度Vwh。dl、Vwh。d2、Vwh。d3等分別設定對應的一個下限速度Vwh。dl_ L、Vs。h。d2_L、Vwh。d3_傳。例如，當車速在Vwh。dl附近經歷較大的瞬變時，為了避免輸出速度值在 Vwhedl和V whed2之間頻繁切換，設定下限速度V 只有車速降到VwhedU W下時，才把輸 出速度從Vwhed2切換回V whedl，依次類推......。從而，將車輛的原始速度信號Vf。。轉化為車輛 的設定速度Vwhed。在一個【具體實施方式】中，可W在第二設定器621中預先設置查找表LUT， 如W下公式所示，可W通過查閱查找表LUT的方式將車輛的原始速度信號Vfjt化為車輛 的設定速度Vwhed。 陽0巧 Vsched=LUT(VraJ (4)
[0053] 查找表LUT具有兩個功能：一是可W避免相鄰兩個查找值之間的輸出跳動；二是 可W預測能夠使得超級電容器的控制器具有較好的動態性能的可能速度變化。
[0054] 然后，基于轉化的車輛的設定速度Vwhed，根據能量守恒，通過W下公式可W計算出 超級電容器兩端的電壓化.，第二能量存儲裝置32的第二設定電壓V2S即為超級電容器兩端 的電壓化S。
[0055]
(5)
[0056] 因此，通過公式（4)至（5)可W得出當車輛運行在啟動或加速模式時第二能量存 儲裝置32的第二設定電壓V2S。
[0057] 當車輛運行在制動模式時，在本【具體實施方式】中，則將第二能量存儲裝置32的第 二設定電壓V2S設定為常數。
[0058] 第二控制系統62還包括第二控制器622及第Ξ設定器623,第二控制器622基于 產生的第二能量存儲裝置32的第二設定電壓V2S及第二能量存儲裝置32的電壓V2來產生 第二能量存儲裝置32的第二需求電流1^。
[0059] 第Ξ設定器623基于圖8的框圖中可獲得的測量結果來預先設定第一能量存儲裝 置31的額定電流Iw。第一能量存儲裝置31的額定電流Ii間W是由第一能量存儲裝置32 的制造商界定的常值，例如，為了第一能量存儲裝置31具有較好的壽命，電池制造商通常 建議W 1C(1倍電池放電倍率）或更低速率放電。然而，也可W用第一能量存儲裝置31的 壽命模型及用考慮到的各種操作條件使用更加復雜的算法來預先建立查找表，第一能量存 儲裝置31的額定電流Iw可W基于圖8的測量結果通過查閱查找表的方式獲得。
[0060] 第Ξ設定器623基于產生的第二能量存儲裝置32的第二需求電流1^、負載的電流 L、直流母線20的電壓V。、第一能量存儲裝置31的電壓Vi、第二能量存儲裝置32的電壓V2 及第一能量存儲裝置31的額定電流Iw來產生第二能量存儲裝置32的第二設定電流12S。
[0061] 雖然在圖8中的第二控制系統62的第Ξ設定器623和第一控制系統61的第一控 制器612之間并沒有明顯的連接，然而，通過靜態設定第一能量存儲裝置31的額定電流Iw 和反饋控制而實際將第二控制系統62的第Ξ設定器623和第一控制系統61的第一控制器 612彼此連接。
[0062] 如圖7所示，轉換器控制器70接收第一能量存儲裝置31的第一設定電流I。、第 二能量存儲裝置32的第二設定電流l2s、第一能量存儲裝置31的第一電流Ii及第二能量存 儲裝置32的第二電流12,并且，基于運些電流去控制直流-直流轉換器10。
[0063] 圖10示出應用于上述車輛驅動系統100的能量管理控制方法的流程圖。如圖10 所示，根據本發明的一個【具體實施方式】的能量管理控制方法包括如下步驟：
[0064] 在步驟S1中，獲得在車輛驅動系統100中的電機50的運行狀況。在一個具體實 施方式中，電機50的運行狀況包括電機50的轉矩和速度。 陽0化]在步驟S2中，獲得車輛的運行狀況。在一個【具體實施方式】中，車輛的運行狀況包 括車輛的模式和速度。
[0066] 在步驟S3中，獲得負載的運行狀況。在一個【具體實施方式】中，負載的運行狀況包 括輸入至直流-交流逆變器40的負載的電流L。
[0067] 在步驟S4中，基于電機50、車輛及負載的運行狀況來產生第一能量存儲裝置31和 第二能量存儲裝置32之間的功率分配比。
[0068] 進一步地，步驟S4包括如下步驟： W例在步驟S41中，基于電機50的轉矩和速度來產生第一能量存儲裝置31的第一設 定電流Iis。在一個【具體實施方式】中，能量管理控制方法還包括獲得直流母線20的電壓V。 及第一能量存儲裝置31的電壓Vi，則在步驟S41中，基于電機50的轉矩和速度并且還基于 直流母線20的電壓V。和第一能量存儲裝置31的電壓V 1來產生第一能量存儲裝置31的第 一設定電流Iis。在一個【具體實施方式】中，步驟S41進一步包括如下步驟：
[0070] 在步驟S411中，基于電機50的轉矩和速度來產生直流母線20的設定電壓Ves。
[0071] 在步驟S412中，基于直流母線20的設定電壓Ves、直流母線20的電壓ν。^及第一 能量存儲裝置31的電壓Vi來產生第一能量存儲裝置31的第一設定電流I 1S。
[0072] 在步驟S42中，基于車輛的模式和速度及負載的電流L來產生第二能量存儲裝置 32的第二設定電流l2s。在一個【具體實施方式】中，能量管理控制方法還包括獲得第二能量存 儲裝置32的電壓V2,則步驟S42進一步包括如下步驟：
[0073] 在步驟S421中，基于車輛的模式和速度來產生第二能量存儲裝置32的第二設定 電壓Vzs。
[0074] 當車輛運行在巡航模式時，在一個【具體實施方式】中，則步驟S421還包括如下步 驟： 陽075] 在步驟S4211a中，計算出對于車輛的加速第二能量存儲裝置32所需要提供的能 量。例如，在一個具體實現中，可W根據上述公式（1)，用車輛的當前巡航速度計算出 對于車輛加速到最大速度Vm。、，第二能量存儲裝置32所需要提供的能量。
[0076] 在步驟S4212a中，計算出對于車輛的再生制動第二能量存儲裝置32所需要存儲 的能量。例如，在一個具體實現中，可W根據上述公式（2)，用車輛的當前巡航速度計 算出對于車輛減速到最小速度Vmm，第二能量存儲裝置32所需要存儲的能量。 陽077] 在步驟S4213a中，基于對在步驟S4211a中計算得出的能量和在步驟S4212a中計 算得出的能量的融合來產生第二能量存儲裝置32的第二設定電壓V2S。例如，在一個具體 實現中，可W根據上述公式（3)，利用最小邏輯來融合在步驟S4211a中和在步驟S4212a中 計算得出的兩種能量，從而得出當車輛運行在巡航模式時第二能量存儲裝置32的第二設 定電壓V2S。 陽078] 當車輛運行在啟動或加速模式時，在一個【具體實施方式】中，則步驟S421還包括如 下步驟：
[0079] 在步驟S421化中，可W根據公式（4)，通過查閱預先設置的查找表LUT，將車輛的 原始速度信號Vf 化為車輛的設定速度V whed。
[0080] 在步驟S421化中，基于轉化的車輛的設定速度Vwhed，可W根據公式（5)來產生第 二能量存儲裝置32的第二設定電壓V2S。
[0081] 當車輛運行在制動模式時，在一個【具體實施方式】中，則步驟S421包括將第二能量 存儲裝置32的第二設定電壓V2S設定為常數。
[0082] 在步驟S422中，基于產生的第二能量存儲裝置32的第二設定電壓V2S及第二能量 存儲裝置32的電壓V2來產生第二能量存儲裝置32的第二需求電流I W。
[0083] 在步驟S423中，預先設定第一能量存儲裝置31的額定電流Iw。第一能量存儲裝 置31的額定電流Iw可W是常值；或者，第一能量存儲裝置31的額定電流I W可W是基于 圖8的測量結果通過查閱預先設置的查找表的方式而獲得。
[0084] 在步驟S424中，基于產生的第二能量存儲裝置32的第二需求電流1^、負載的電流 L、直流母線20的電壓V。、第一能量存儲裝置31的電壓Vi、第二能量存儲裝置32的電壓V2 及第一能量存儲裝置31的額定電流Iw來產生第二能量存儲裝置32的第二設定電流12S。 [00化]根據本發明的一個【具體實施方式】的能量管理控制方法還包括：
[0086] 轉換器控制器70基于接收到的第一能量存儲裝置31的第一設定電流Iis、第二能 量存儲裝置32的第二設定電流l2s、第一能量存儲裝置31的第一電流Ii及第二能量存儲裝 置32的第二電流12去控制直流-直流轉換器10。
[0087] 本發明的能量管理控制方法能夠根據電機50、車輛及負載的運行狀況來控制第一 能量存儲裝置31和第二能量存儲裝置32之間的功率分配比，從而能夠滿足車輛驅動系統 100的功率需求，同時，使得車輛驅動系統100在各種驅動工況下，例如啟動、加速、巡航、審U 動、停車等都能夠較好地工作，使得本發明的車輛驅動系統100具有較高的效率和較好的 魯棒性。
[0088] 雖然結合特定的【具體實施方式】對本發明進行了詳細說明，但本領域的技術人員可 W理解，對本發明可W作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于覆蓋 在本發明真正構思和范圍內的所有運些修改和變型。
【主權項】
1. 一種車輛驅動系統，其包括： 直流-直流轉換器，其耦合到直流母線； 第一和第二能量存儲裝置，其耦合到所述直流-直流轉換器； 直流-交流逆變器，其耦合到所述直流母線； 電機，其耦合到所述直流-交流逆變器；及 能量管理控制系統，其基于所述電機、車輛及負載的運行狀況來產生所述第一能量存 儲裝置和所述第二能量存儲裝置之間的功率分配比。2. 如權利要求1所述的車輛驅動系統，其中，所述電機的運行狀況包括所述電機的轉 矩和速度，所述車輛的運行狀況包括所述車輛的模式和速度，所述負載的運行狀況包括輸 入至所述直流-交流逆變器的所述負載的電流，所述能量管理控制系統包括： 第一控制系統，其基于所述電機的轉矩和速度來產生所述第一能量存儲裝置的第一設 定電流；及 第二控制系統，其基于所述車輛的模式和速度及所述負載的電流來產生所述第二能量 存儲裝置的第二設定電流。3. 如權利要求2所述的車輛驅動系統，其中，所述第一控制系統基于所述電機的轉矩 和速度、所述直流母線的電壓及所述第一能量存儲裝置的電壓來產生所述第一能量存儲裝 置的所述第一設定電流。4. 如權利要求3所述的車輛驅動系統，其中，所述第一控制系統包括： 第一設定器，其基于所述電機的轉矩和速度來產生所述直流母線的設定電壓；及 第一控制器，其基于所述直流母線的所述設定電壓、所述直流母線的電壓以及所述第 一能量存儲裝置的電壓來產生所述第一能量存儲裝置的所述第一設定電流。5. 如權利要求2所述的車輛驅動系統，其中，所述第二控制系統基于所述車輛的模式 和速度、所述負載的電流、所述直流母線的電壓、所述第一能量存儲裝置的電壓及所述第二 能量存儲裝置的電壓來產生所述第二能量存儲裝置的所述第二設定電流。6. 如權利要求5所述的車輛驅動系統，其中，所述第二控制系統包括： 第二設定器，其基于所述車輛的模式和速度來產生所述第二能量存儲裝置的第二設定 電壓； 第二控制器，其基于所述產生的所述第二能量存儲裝置的第二設定電壓及所述第二能 量存儲裝置的電壓來產生所述第二能量存儲裝置的第二需求電流；及 第三設定器，其預先設定所述第一能量存儲裝置的額定電流，并且，基于所述產生的所 述第二能量存儲裝置的第二需求電流、所述負載的電流、所述直流母線的電壓、所述第一能 量存儲裝置的電壓、所述第二能量存儲裝置的電壓及所述第一能量存儲裝置的所述額定電 流來產生所述第二能量存儲裝置的所述第二設定電流。7. 如權利要求6所述的車輛驅動系統，其中，當所述車輛運行在巡航模式時，則所述第 二設定器基于所述車輛的當前巡航速度并通過對于所述車輛的加速在所述第二能量存儲 裝置所需要提供的能量及對于所述車輛的再生制動在所述第二能量存儲裝置所需要存儲 的能量之間的融合來產生所述第二能量存儲裝置的所述第二設定電壓。8. 如權利要求6所述的車輛驅動系統，其中，當所述車輛運行在啟動或加速模式時，則 所述第二設定器將所述車輛的原始速度信號轉化為所述車輛的設定速度，并且，基于所述 轉化的所述車輛的設定速度來產生所述第二能量存儲裝置的所述第二設定電壓。9. 如權利要求6所述的車輛驅動系統，其中，當所述車輛運行在制動模式時，則將所述 第二能量存儲裝置的所述第二設定電壓設定為常數。10. 如權利要求1所述的車輛驅動系統，其還包括轉換器控制器，所述轉換器控制器接 收所述第一能量存儲裝置的所述第一設定電流、所述第二能量存儲裝置的所述第二設定電 流、所述第一能量存儲裝置的第一電流及所述第二能量存儲裝置的第二電流以控制所述直 流-直流轉換器。11. 如權利要求1所述的車輛驅動系統，其中，所述第一能量存儲裝置包括高能量密度 的能量電池，所述第二能量存儲裝置包括高功率密度的功率電池或超級電容器。12. -種能量管理控制方法，其包括： 獲得在車輛驅動系統中的電機的運行狀況，其中，所述車輛驅動系統包括耦合到直流 母線的直流-直流轉換器、耦合到所述直流-直流轉換器的第一和第二能量存儲裝置、耦合 到所述直流母線的直流-交流逆變器以及耦合到所述直流-交流逆變器的電機； 獲得車輛的運行狀況； 獲得負載的運行狀況；及 基于所述電機、所述車輛及所述負載的運行狀況來產生所述第一能量存儲裝置和所述 第二能量存儲裝置之間的功率分配比。13. 如權利要求12所述的能量管理控制方法，其中，所述電機的運行狀況包括所述電 機的轉矩和速度，所述車輛的運行狀況包括所述車輛的模式和速度，所述負載的運行狀況 包括輸入至所述直流-交流逆變器的所述負載的電流，所述方法包括： 基于所述電機的轉矩和速度來產生所述第一能量存儲裝置的第一設定電流；及 基于所述車輛的模式和速度及所述負載的電流來產生所述第二能量存儲裝置的第二 設定電流。14. 如權利要求13所述的能量管理控制方法，其還包括： 獲得所述直流母線的電壓及所述第一能量存儲裝置的電壓；及 基于所述電機的轉矩和速度、所述直流母線的電壓和所述第一能量存儲裝置的電壓來 產生所述第一能量存儲裝置的所述第一設定電流。15. 如權利要求14所述的能量管理控制方法，其還包括： 基于所述電機的轉矩和速度來產生所述直流母線的設定電壓；及 基于所述直流母線的所述設定電壓、所述直流母線的電壓以及所述第一能量存儲裝置 的電壓來產生所述第一能量存儲裝置的所述第一設定電流。16. 如權利要求13所述的能量管理控制方法，其還包括： 獲得所述直流母線的電壓、所述第一能量存儲裝置的電壓及所述第二能量存儲裝置的 電壓； 基于所述車輛的模式和速度來產生所述第二能量存儲裝置的第二設定電壓； 基于所述產生的所述第二能量存儲裝置的第二設定電壓及所述第二能量存儲裝置的 電壓來產生所述第二能量存儲裝置的第二需求電流； 預先設定所述第一能量存儲裝置的額定電流；及 基于所述產生的所述第二能量存儲裝置的第二需求電流、所述負載的電流、所述直流 母線的電壓、所述第一能量存儲裝置的電壓、所述第二能量存儲裝置的電壓及所述第一能 量存儲裝置的所述額定電流來產生所述第二能量存儲裝置的所述第二設定電流。17. 如權利要求16所述的能量管理控制方法，其中，當所述車輛運行在巡航模式時，所 述方法包括： 計算出對于所述車輛的加速所述第二能量存儲裝置所需要提供的能量； 計算出對于所述車輛的再生制動所述第二能量存儲裝置所需要存儲的能量；及 基于對所述兩種能量的融合來產生所述第二能量存儲裝置的所述第二設定電壓。18. 如權利要求17所述的能量管理控制方法，其中，所述方法包括： 用當前巡航速度計算出對于所述車輛加速到最大速度所述第二能量存儲裝置所需要 提供的能量； 用所述當前巡航速度計算出對于所述車輛減速到最小速度所述第二能量存儲裝置所 需要存儲的能量；及 利用最小邏輯來融合所述計算出的兩種能量。19. 如權利要求16所述的能量管理控制方法，其中，當所述車輛運行在啟動或加速模 式時，所述方法包括： 將所述車輛的原始速度信號轉化為所述車輛的設定速度；及 基于所述轉化的所述車輛的設定速度來產生所述第二能量存儲裝置的所述第二設定 電壓。20. 如權利要求16所述的能量管理控制方法，其中，當所述車輛運行在制動模式時，所 述方法包括： 將所述第二能量存儲裝置的所述第二設定電壓設定為常數。
【文檔編號】B60W10/08GK105835708SQ201510019281
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月14日
【發明人】周健
【申請人】通用電氣公司