CN117508143A - 多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，涉及电动汽车控制技术领域，解决电能不能充分利用和行驶不够高效稳定问题，采用的方法是，其中采样传感单元和通讯上传单元对状态数据进行监测和上传，提高电动汽车的状态数据监测全面性，能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，实现电能回收、电能高效释放和电池充放电保护，能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，实现电动汽车在多应用场景下电能充分利用，动力总成控制方法通过执行调节模块和协调控制模块对发动机、电机和变速器进行精准调节，实现电动汽车更高效稳定的行驶。

Description

多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车控制技术领域，且更具体地涉及一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法。

背景技术

多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法是一种综合利用光伏发电、储能和充电技术的汽车控制方案，可应用于车载光伏发电和储能***，以实现电动汽车的智能控制和更加高效的能源利用。其主要原理是利用光伏发电板将太阳能转换为电能，并通过储能***将电能存储起来，为电动汽车充电。同时，该控制方法还可实现电动汽车在行驶过程中利用余电进行回馈发电并储存，实现电能的循环利用。该控制方法的作用是在多应用场景下提高光储充融合汽车的能源利用效率，优化车载储能体系，提高电动汽车的可持续性，同时还能够降低对石化能源的依赖和能源消耗，促进新能源汽车产业的发展。

在现有技术中，多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法存在很多弊端，一方面，不能综合采集和上传电动汽车的状态数据，导致电动汽车的状态数据监测不够全面，缺少动态调整和控制光伏储能电池和充电电池的能量回收和释放，以及光伏储能电池和充电电池过度放电或充电的保护，导致光伏储能电池和充电电池损坏，另一方面，不能针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，导致电动汽车所需要的电量和功率不能处于最佳状态，发动机、电机和变速器的调节控制不够精准，不能实现更高效稳定的行驶，因此，本发明提出一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，旨在实现电能充分利用和行驶高效稳定的多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明公开一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，数据集成管理通过采样传感单元和通讯上传单元对电动汽车的状态数据进行监测，将电动汽车的状态数据上传至车载智能控制***，解决电动汽车的状态数据监测不够全面问题，优化调控方法通过能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，实现光伏储能电池和充电电池的能量回收、释放和充放电保护，解决导致光伏储能电池和充电电池损坏问题，车载智能控制***通过能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，解决电动汽车所需要的电量和功率不能处于最佳状态问题，动力总成控制方法通过执行调节模块和协调控制模块对发动机、电机和变速器进行精准调节，解决不能实现更高效稳定的行驶问题。

分析有鉴于此,本发明提供了一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法,所述方法包括如下步骤：

步骤一、采用光伏储能电池和充电电池实现光储充融合，所述光伏储能电池通过太阳能光伏电池板将太阳能转为电能存储，所述充电电池通过充电器与外部电源连接进行充电；

步骤二、采用数据集成管理对电动汽车的状态数据进行监测，将电动汽车的状态数据上传至车载智能控制***，所述状态数据至少包括车速、发动机转速、电动汽车负重、电池容量、充放电电压和充电状态；

在步骤二中，所述数据集成管理包括采样传感单元和通讯上传单元，所述采样传感单元的输出端与所述通讯上传单元的输入端连接；

步骤三、所述车载智能控制***采用优化调控方法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，动态调整和控制光伏储能电池和充电电池的能量回收和释放，避免过度放电或充电导致光伏储能电池和充电电池损坏；

在步骤三中，所述优化调控方法包括能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块，所述保护控制模块的输出端分别与所述能量回收模块的输入端和能量释放模块的输入端连接；

步骤四、所述车载智能控制***通过能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，确保电动汽车所需要的电量和功率处于最佳状态；

步骤五、所述车载智能控制***通过动力总成控制方法对发动机、电机和变速器进行精准调节，实现高效稳定的行驶；

在步骤五中，所述动力总成控制方法包括执行调节模块和协调控制模块，所述执行调节模块用于控制发动机、电机和变速器的启停和加减速，所述协调控制模块用于对发动机、电机和变速器协调控制，实现电动汽车混合动力***的高效能量输出和转换，所述执行调节模块的输出端与所述协调控制模块的输入端连接。

作为本发明进一步的技术方案，所述采样传感单元采用车速传感器、磁电传感器、称重传感器、电池容量检测模块、电压传感器和充电状态检测模块对车速、发动机转速、电动汽车负重、电池容量、充放电电压和充电状态进行监测和采集，所述电池容量检测模块采用电池管理***芯片连接到光伏储能电池和充电电池正负极之间的内阻传感器，实时监测光伏储能电池和充电电池内部的阻抗变化，判断光伏储能电池和充电电池剩余容量，所述充电状态检测模块采用电压检测法检测光伏储能电池和充电电池终端的电压变化来判断充电状态，所述通讯上传单元通过CAN总线与车载智能控制***进行电动汽车的状态数据交互。

作为本发明进一步的技术方案，所述能量回收模块采用电机反馈控制器将电动汽车减速或制动时产生的反向电动势转化为直流电能，所述能量回收模块再采用BMS电池管理协议对回收的直流电能进行管理和控制，将直流电能储存到光伏储能电池或充电电池中。

作为本发明进一步的技术方案，所述能量释放模块采用电控***控制光伏储能电池或充电电池中存储电能的释放，所述电控***采用基于最大功率点跟踪的放电控制算法根据当前电动汽车高速行驶和急加速状态对光伏储能电池或充电电池进行放电操作，满足驱动电动汽车的需求，所述基于最大功率点跟踪的放电控制算法通过不断调整光伏储能电池或充电电池的输出电压和电流，实现光伏储能电池或充电电池的输出功率达到最大值。

作为本发明进一步的技术方案，所述保护控制模块采用IC保护芯片实现光伏储能电池和充电电池过充保护和过放保护，所述IC保护芯片通过电子开关控制实现光伏储能电池或充电电池的输出功率超过3.3kw时自动切断输出回路，避免对光伏储能电池和充电电池产生损害，所述IC保护芯片采用电压检测电路的模拟前端和ADC模数转换器对充电电压与光伏储能电池和充电电池的额定充电电压进行逻辑阈值比较，所述IC保护芯片采用输出驱动电路在充电电压超过额定充电电压时控制光伏储能电池和充电电池充电负载的切断。

作为本发明进一步的技术方案，所述能量控制转换算法的工作方法为：

步骤一、采用电路方程将光伏储能电池、充电电池和车载智能控制***之间的能量转换过程建立电力传输模型，所述电力传输模型通过多项式拟合函数结合电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景的车速和电动汽车负重进行状态估计，预测出电动汽车所需的功率和能量，所述电动汽车所需的功率计算公式为：

在公式(1)中，P为电动汽车所需的功率，U为放电电压，R为光伏储能电池或充电电池电阻，x为电动汽车的车速，y为电动汽车负重，θ为多项式拟合函数；

所述电动汽车所需的能量计算公式为：

在公式(2)中，Q为电动汽车所需的能量，j为光伏储能电池或充电电池容量，N为电动汽车行驶里程；

步骤二、然后再采用能量阈值切换决策方法根据电动汽车的功率需求、能量需求和电池容量在光伏储能电池和充电电池之间进行切换决策，确定切换时机，所述能量阈值切换决策方法采用阈值设置算法分别设置触发切换光伏储能电池和充电电池的阈值，所述光伏储能电池的电池容量低于切换光伏储能电池的阈值时，所述充电电池为电动汽车的驱动提供电能，所述充电电池的电池容量低于切换充电电池的阈值时，所述光伏储能电池为电动汽车的驱动提供电能，所述光伏储能电池和充电电池的容量均分别高于切换光伏储能电池和充电电池的阈值时，所述光伏储能电池和充电电池均为电动汽车的驱动提供电能，所述阈值设置算法设置触发切换光伏储能电池的阈值计算公式为：

在公式(3)中，T为触发切换光伏储能电池的阈值，q为光伏储能电池发电功率，f为光伏储能电池放电电压；

所述阈值设置算法设置触发切换充电电池的阈值计算公式为：

在公式(4)中，W为触发切换充电电池的阈值，g为充电电池发电功率，s为充电电池放电电压；

步骤三、所述能量控制转换算法最后采用电压分级输出控制策略对光伏储能电池和充电电池进行分级输出控制，实现能量转换平稳，所述电压分级输出控制策略通过电容电压分级控制去除光伏储能电池和充电电池单独供电时的噪声干扰，所述电压分级输出控制策略再通过动态负载模拟降低光伏储能电池和充电电池同时供电的共模干扰，提高隔离性。

作为本发明进一步的技术方案，所述执行调节模块包括发动机控制单元、电机控制单元和变速器控制单元，所述发动机控制单元采用电控液压方式对发动机的气门、阀门和水泵机械结构进行控制，实现发动机的启停，所述发动机控制单元通过PWM的频率控制方法根据发动机转速控制发动机的PWM占空比，提高或降低电机输出的平均电压和输入功率，实现发动机加减速，所述电机控制单元采用绝缘栅双极型晶体导通控制提供电机高效的驱动电能，实现电机的启停，所述电机控制单元通过矢量控制实时监测电机的电矢量和磁矢量，控制电机的输出功率和转矩实现电机加减速，所述变速器控制单元采用电磁阀准确控制变速器的启停和换挡操作，确保电动汽车行驶的安全，所述变速器控制单元通过计算机算法根据车速、电动汽车负重、发动机转速和变速器的特性进行数据处理和逻辑计算，控制变速器的变速比。

作为本发明进一步的技术方案，所述协调控制模块采用动力分配控制算法根据电动汽车速度和充放电电压控制变速器齿轮比，实现发动机和电机充分利用能源，提高电动汽车加速性能和用电经济性，所述动力分配控制算法通过闭环控制方法实现电动汽车低速行驶的速度为0Km/h-30Km/h时，调低变速器齿轮比为2.5-3，提高电动汽车的起步加速性能，电动汽车高速行驶的速度为30Km/h-70Km/h时，增加变速器齿轮比为0.6-1.0，将发动机和电机带入高效工作状态，提高电动汽车的用电经济性和性能。

本发明区别于现有技术的积极有益效果：

本发明公开了一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，数据集成管理通过采样传感单元和通讯上传单元对电动汽车的状态数据进行监测，将电动汽车的状态数据上传至车载智能控制***，提高电动汽车的状态数据监测全面性，优化调控方法通过能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，实现光伏储能电池和充电电池的能量回收、释放和充放电保护，避免光伏储能电池和充电电池损坏，车载智能控制***通过能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，实现电动汽车在多应用场景下所需要的电量和功率处于最佳状态，动力总成控制方法通过执行调节模块和协调控制模块对发动机、电机和变速器进行精准调节，实现电动汽车更高效稳定的行驶。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1为本发明一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法的整体流程图；

图2为本发明所采用的能量控制转换算法工作流程图；

图3为本发明所采用的数据集成管理架构示意图；

图4为本发明所采用的优化调控方法架构示意图；

图5为本发明所采用的动力总成控制方法架构示意图。

具体实施方式

下面将结合本文实施例中的附图,对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例,而不是全部的实施例。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-图5所示，一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法,所述方法包括如下步骤：

步骤一、采用光伏储能电池和充电电池实现光储充融合，所述光伏储能电池通过太阳能光伏电池板将太阳能转为电能存储，所述充电电池通过充电器与外部电源连接进行充电；

步骤二、采用数据集成管理对电动汽车的状态数据进行监测，将电动汽车的状态数据上传至车载智能控制***，所述状态数据至少包括车速、发动机转速、电动汽车负重、电池容量、充放电电压和充电状态；

在步骤二中，所述数据集成管理包括采样传感单元和通讯上传单元，所述采样传感单元的输出端与所述通讯上传单元的输入端连接；

步骤三、所述车载智能控制***采用优化调控方法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，动态调整和控制光伏储能电池和充电电池的能量回收和释放，避免过度放电或充电导致光伏储能电池和充电电池损坏；

在步骤三中，所述优化调控方法包括能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块，所述保护控制模块的输出端分别与所述能量回收模块的输入端和能量释放模块的输入端连接；

步骤四、所述车载智能控制***通过能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，确保电动汽车所需要的电量和功率处于最佳状态；

步骤五、所述车载智能控制***通过动力总成控制方法对发动机、电机和变速器进行精准调节，实现高效稳定的行驶；

在步骤五中，所述动力总成控制方法包括执行调节模块和协调控制模块，所述执行调节模块用于控制发动机、电机和变速器的启停和加减速，所述协调控制模块用于对发动机、电机和变速器协调控制，实现电动汽车混合动力***的高效能量输出和转换，所述执行调节模块的输出端与所述协调控制模块的输入端连接。

在进一步的实施例中，所述采样传感单元采用车速传感器、磁电传感器、称重传感器、电池容量检测模块、电压传感器和充电状态检测模块对车速、发动机转速、电动汽车负重、电池容量、充放电电压和充电状态进行监测和采集，所述电池容量检测模块采用电池管理***芯片连接到光伏储能电池和充电电池正负极之间的内阻传感器，实时监测光伏储能电池和充电电池内部的阻抗变化，判断光伏储能电池和充电电池剩余容量，所述充电状态检测模块采用电压检测法检测光伏储能电池和充电电池终端的电压变化来判断充电状态，所述通讯上传单元通过CAN总线与车载智能控制***进行电动汽车的状态数据交互。

在具体实施例中，车速传感器主要用于监测车辆的行驶速度，常见的车速传感器有霍尔传感器、电容式传感器等。通过检测车轮旋转的频率和转速来计算车辆当前的行驶速度。磁电传感器主要用于监测发动机转速，可以通过检测发动机曲轴上的齿轮或者飞轮上的磁铁来确定发动机转速。它们可以直接将信号发送到电控单元进行处理，并控制引擎运行状态。称重传感器主要用于电动汽车负载重量的监测，例如货运卡车等需要精确知道装载物品重量。称重传感器通常安装在车辆底盘或悬挂***上，可以通过检测弹性变形或压力变化来确定负载重量。电压传感器主要用于充放电电压的监测，在电动汽车中通常用于监测高压蓄电池组和低压蓄电池组的状态。它们可以帮助控制***实现对蓄电池组充放电过程中的保护和管理，以延长蓄电池寿命并提高整个***效率。这些传感器在汽车领域中都扮演着重要的角色，通过实时监测和采集车辆状态数据来优化车辆控制***的运行，提高车辆性能和安全性。

电池管理***芯片连接到光伏储能电池和充电电池正负极之间的内阻传感器，用于实时监测光伏储能电池和充电电池内部的阻抗变化。当光伏储能电池和充电电池工作时，由于多种因素(如化学反应、温度等)会导致内部阻抗发生变化。通过内阻传感器可以测量这些变化并将其转换为数字信号发送给电池管理***芯片进行分析处理。在这个过程中，电池管理***芯片可以根据内阻的变化来判断光伏储能电池和充电电池的剩余容量。通常情况下，内阻与蓄电池状态之间存在一定的关系，例如蓄电池容量越低，其内部阻值就越大。因此，通过监测内部阻抗值的变化可以推断出蓄电池当前的剩余容量，并根据此信息来控制蓄电池的放/充过程以及保护***安全。总之，通过使用内阻传感器与电池管理***芯片相结合，可以实现对光伏储能和充放电过程中各种参数的实时监测和控制，以确保蓄电池***的高效运行和长寿命。

通讯上传单元是电动汽车中的一个重要组成部分，其主要作用是将电动汽车各个子***(如电池管理***、驱动控制***等)采集到的状态数据进行传输和交互。CAN总线是一种常用的通信协议，在电动汽车中，通讯上传单元通过CAN总线与车载智能控制***进行电动汽车的状态数据交互，实现对整个***的监测和控制。具体来说，通讯上传单元可以将电池电量、充放电状态、温度、转速等数据转换成数字信号通过CAN总线传输给车载智能控制***。通过这种方式，车载智能控制***可以及时了解电动汽车各个子***的工作状况，并根据实时数据来调整控制策略以提高整个***的效率和安全性。总之，通讯上传单元通过CAN总线与车载智能控制***进行电动汽车的状态数据交互，是电动汽车中保证各个子***协同工作和高效运行的关键环节之一。

在进一步的实施例中，所述能量回收模块采用电机反馈控制器将电动汽车减速或制动时产生的反向电动势转化为直流电能，所述能量回收模块再采用BMS电池管理协议对回收的直流电能进行管理和控制，将直流电能储存到光伏储能电池或充电电池中。

在进一步的实施例中，所述能量释放模块采用电控***控制光伏储能电池或充电电池中存储电能的释放，所述电控***采用基于最大功率点跟踪的放电控制算法根据当前电动汽车高速行驶和急加速状态对光伏储能电池或充电电池进行放电操作，满足驱动电动汽车的需求，所述基于最大功率点跟踪的放电控制算法通过不断调整光伏储能电池或充电电池的输出电压和电流，实现光伏储能电池或充电电池的输出功率达到最大值。

在进一步的实施例中，所述保护控制模块采用IC保护芯片实现光伏储能电池和充电电池过充保护和过放保护，所述IC保护芯片通过电子开关控制实现光伏储能电池或充电电池的输出功率超过3.3kw时自动切断输出回路，避免对光伏储能电池和充电电池产生损害，所述IC保护芯片采用电压检测电路的模拟前端和ADC模数转换器对充电电压与光伏储能电池和充电电池的额定充电电压进行逻辑阈值比较，所述IC保护芯片采用输出驱动电路在充电电压超过额定充电电压时控制光伏储能电池和充电电池充电负载的切断。

在具体实施例中，能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块是光伏储能电池和充电电池***中的重要组成部分。它们的作用如下：能量回收模块是电动汽车能量管理***中的重要组成部分。当电动汽车减速或制动时，会产生反向电动势，这时候能量回收模块就可以将反向电动势转化为直流电能，并存储到光伏储能电池或充电电池中。传统汽车在减速或制动时，会将过剩的动能转化为热损失。而采用能量回收模块后，可以将这部分过剩的动能转化为可再生的直流电，存储起来供以后使用。这样就可以提高整个***的能源利用效率。能量释放模块是电动汽车能量管理***中的重要组成部分。它通过控制光伏储能电池或充电电池中存储的电能释放，满足驱动电动汽车的需求。在某些情况下，如加速或爬坡时，需要更多的功率来驱动车辆。此时，能量释放模块可以向驱动电机提供额外的功率以平衡负载，并确保高效稳定地运行。保护控制模块是电动汽车能量管理***中的重要组成部分。它采用IC保护芯片实现光伏储能电池和充电电池过充保护和过放保护，确保车辆运行的安全性和可靠性。当电池组达到一定程度的充电时，能量管理***会自动停止向电池组输入充电，并通过保护控制模块中的IC芯片来监测和调整充电状态，防止因过度充电而导致的损坏或安全事故。当电池组中储存的能量降至一定程度时，能量管理***会自动停止向驱动***输出功率，并通过保护控制模块中的IC芯片来监测和调整放电状态，防止因过度放电而导致的损坏或安全事故。

在进一步的实施例中，所述能量控制转换算法的工作方法为：

步骤一、采用电路方程将光伏储能电池、充电电池和车载智能控制***之间的能量转换过程建立电力传输模型，所述电力传输模型通过多项式拟合函数结合电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景的车速和电动汽车负重进行状态估计，预测出电动汽车所需的功率和能量，所述电动汽车所需的功率计算公式为：

在公式(1)中，P为电动汽车所需的功率，U为放电电压，R为光伏储能电池或充电电池电阻，x为电动汽车的车速，y为电动汽车负重，θ为多项式拟合函数；

所述电动汽车所需的能量计算公式为：

在公式(2)中，Q为电动汽车所需的能量，j为光伏储能电池或充电电池容量，N为电动汽车行驶里程；

步骤二、然后再采用能量阈值切换决策方法根据电动汽车的功率需求、能量需求和电池容量在光伏储能电池和充电电池之间进行切换决策，确定切换时机，所述能量阈值切换决策方法采用阈值设置算法分别设置触发切换光伏储能电池和充电电池的阈值，所述光伏储能电池的电池容量低于切换光伏储能电池的阈值时，所述充电电池为电动汽车的驱动提供电能，所述充电电池的电池容量低于切换充电电池的阈值时，所述光伏储能电池为电动汽车的驱动提供电能，所述光伏储能电池和充电电池的容量均分别高于切换光伏储能电池和充电电池的阈值时，所述光伏储能电池和充电电池均为电动汽车的驱动提供电能，所述阈值设置算法设置触发切换光伏储能电池的阈值计算公式为：

在公式(3)中，T为触发切换光伏储能电池的阈值，q为光伏储能电池发电功率，f为光伏储能电池放电电压；

所述阈值设置算法设置触发切换充电电池的阈值计算公式为：

在公式(4)中，W为触发切换充电电池的阈值，g为充电电池发电功率，s为充电电池放电电压；

步骤三、所述能量控制转换算法最后采用电压分级输出控制策略对光伏储能电池和充电电池进行分级输出控制，实现能量转换平稳，所述电压分级输出控制策略通过电容电压分级控制去除光伏储能电池和充电电池单独供电时的噪声干扰，所述电压分级输出控制策略再通过动态负载模拟降低光伏储能电池和充电电池同时供电的共模干扰，提高隔离性。

在具体实施例中，可以构建能量控制转换算法的应用平台，该平台工作过程中，可以搭建硬件平台，比如通过构建以下部件进行处理：控制器、传感器、通讯设备、电源管理装置、电动机驱动器、变速器和能量回收***，以下是更加详细的实施方式的说明：

控制器：控制器可以是基于芯片的微控制器或计算机，其作用是控制算法的实施，并将其转换成电信号或控制信号发送到电动汽车的各种执行器上。

传感器：传感器可以用于检测电动汽车的各种状态参数，例如电机转速、电池电量、车速等信息。这些信息可以传回控制器上，供算法进行处理和调节。

通讯设备：通信设备可以用于将控制器与电动汽车的外部***连接起来，例如远程监控***、车载娱乐***等，以实现更高级的功能。

电源管理装置：电源管理装置可以用于对电动汽车的电池组进行管理和优化，以提高其使用寿命和效率。

电动机驱动器：电动机驱动器可以将电能转换成机械能，从而驱动电动汽车的车轮运动。驱动器通过控制电动机的输出电流和输出电压来控制电动汽车的速度和加速度。

变速器：变速器可以用于调节电动汽车的行驶速度和扭矩输出，根据电动汽车的行驶状态，以及能源和动力需求，实时调节变速比来保证电动汽车的性能和效率。

能量回收***：能量回收***可以通过回收制动和行车时的惯性能量，在车辆减速或停止时将能量重新存储到电池组中，提高电动汽车的能量利用率。

能量控制转换算法是电动汽车能量管理***中的重要组成部分，其主要作用是在电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景下，通过控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，确保电动汽车所需要的电量和功率处于最佳状态，能量控制转换算法是基于电路方程建立的电力传输模型，该模型将光伏储能电池、充电电池和车载智能控制***之间的能量转换过程进行了建模。通过该模型，能够计算出在不同工况下电动汽车所需的功率和能量，并根据预测结果进行优化调度。具体来说，该模型采用多项式拟合函数结合电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景的车速和负载信息等因素进行状态估计。这些因素可以影响到电动汽车的能耗状况，因此需要对它们进行综合考虑。在状态估计完成后，根据预测出的功率和能量需求情况，能量控制转换算法会通过能量阈值切换方法进行光伏储能电池和充电电池之间的优化调度，能量阈值切换决策方法是一种基于阈值设置算法的能量管理策略。该策略通过设置不同的电池容量阈值，根据光伏储能电池和充电电池的容量状况来进行自动切换，以达到最优的能量管理效果，具体来说，当光伏储能电池的容量低于切换光伏储能电池的阈值时，***会自动切换到使用充电电池为电动汽车提供驱动所需的电能。反之，当充电电池的容量低于切换充电电池的阈值时，则会自动切换到使用光伏储能电池为车辆提供所需的驱动功率。而当两个电池均高于对应的阈值时，则会同时使用两个电池来为车辆提供所需的驱动功率。该方法通过设定合理的阈值，可以避免出现过度放空或过度充满等情况，从而延长了各种类型电池组件(如锂离子、钛酸盐等)寿命，并且在不同工况下实现了最优化调度。其中触发切换充电电池的阈值计算结果统计表如表1所示：

如表1所示，设置四个测试组，采用两种方法计算触发切换充电电池的阈值，方法1通过测量电池的开路电压、放电曲线和已使用的电荷量来估算触发切换充电电池的阈值，方法2为能量阈值切换决策方法采用阈值设置算法分别设置触发切换光伏储能电池和充电电池的阈值，方法1的误差大于方法2的误差，可知本发明能量阈值切换决策方法采用阈值设置算法分别设置触发切换光伏储能电池和充电电池的阈值具有突出的技术效果。

在进一步的实施例中，所述执行调节模块包括发动机控制单元、电机控制单元和变速器控制单元，所述发动机控制单元采用电控液压方式对发动机的气门、阀门和水泵机械结构进行控制，实现发动机的启停，所述发动机控制单元通过PWM的频率控制方法根据发动机转速控制发动机的PWM占空比，提高或降低电机输出的平均电压和输入功率，实现发动机加减速，所述电机控制单元采用绝缘栅双极型晶体导通控制提供电机高效的驱动电能，实现电机的启停，所述电机控制单元通过矢量控制实时监测电机的电矢量和磁矢量，控制电机的输出功率和转矩实现电机加减速，所述变速器控制单元采用电磁阀准确控制变速器的启停和换挡操作，确保电动汽车行驶的安全，所述变速器控制单元通过计算机算法根据车速、电动汽车负重、发动机转速和变速器的特性进行数据处理和逻辑计算，控制变速器的变速比。

在进一步的实施例中，所述协调控制模块采用动力分配控制算法根据电动汽车速度和充放电电压控制变速器齿轮比，实现发动机和电机充分利用能源，提高电动汽车加速性能和用电经济性，所述动力分配控制算法通过闭环控制方法实现电动汽车低速行驶的速度为0Km/h-30Km/h时，调低变速器齿轮比为2.5-3，提高电动汽车的起步加速性能，电动汽车高速行驶的速度为30Km/h-70Km/h时，增加变速器齿轮比为0.6-1.0，将发动机和电机带入高效工作状态，提高电动汽车的用电经济性和性能。

在具体实施例中，行调节模块和协调控制模块都是电动汽车混合动力***中的关键组成部分，它们的作用如下：执行调节模块：该模块主要负责对发动机、电机和变速器进行启停和加减速控制，通过控制这些设备的转速和输出扭矩来实现车辆的加减速和行驶。执行调节模块需要根据车辆当前的工况和驾驶员的操作来实时地进行计算和控制，以达到高效、稳定、安全的行驶效果。协调控制模块：该模块主要负责对发动机、电机和变速器进行协同控制，以实现能量输出和转换的最优化。在混合动力***中，发动机、电机和电池之间存在着复杂的能量流动关系，因此需要协调各个设备之间的工作状态，以达到最高效的能量利用效果。协调控制模块通常采用先进的算法和策略来计算出最优化的能量分配方案，并将其发送给执行调节模块来实现具体操作。

动力分配控制算法是电动汽车混合动力***中的重要组成部分，其主要作用是根据车辆当前的工况和驾驶员的需求来调整发动机和电机的工作状态，以达到最优化的能量利用效果。其中，闭环控制方法是一种常见的控制策略，它通过不断地检测和修正***输出与期望值之间的误差来实现对***状态的精确控制。在低速行驶时，为了提高电动汽车起步加速性能，动力分配控制算法会将变速器齿轮比调低至2.5-3左右。由于低速行驶时电机输出扭矩较大、发动机转速较低，因此采用更小的齿轮比可以使得发动机和电机都处于更高效的工作状态，从而提高起步加速性能。而在高速行驶时，则需要考虑如何提高电动汽车的用电经济性和性能。此时，动力分配控制算法会增加变速器齿轮比至0.6-1.0左右，以将发动机和电机带入更高效的工作状态。具体来说，在这个转速范围内，发动机运转效率较高，电机输出功率也比较稳定，因此采用更大的齿轮比可以使得***整体的能量利用效果更佳，从而提高电动汽车的用电经济性和性能。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和***的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一、采用光伏储能电池和充电电池实现光储充融合，所述光伏储能电池通过太阳能光伏电池板将太阳能转为电能存储，所述充电电池通过充电器与外部电源连接进行充电；

步骤二、采用数据集成管理对电动汽车的状态数据进行监测，将电动汽车的状态数据上传至车载智能控制***，所述状态数据至少包括车速、发动机转速、电动汽车负重、电池容量、充放电电压和充电状态；

在步骤二中，所述数据集成管理包括采样传感单元和通讯上传单元，所述采样传感单元的输出端与所述通讯上传单元的输入端连接；

步骤三、所述车载智能控制***采用优化调控方法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，动态调整和控制光伏储能电池和充电电池的能量回收和释放，避免过度放电或充电导致光伏储能电池和充电电池损坏；

在步骤三中，所述优化调控方法包括能量回收模块、能量释放模块和保护控制模块，所述保护控制模块的输出端分别与所述能量回收模块的输入端和能量释放模块的输入端连接；

步骤四、所述车载智能控制***通过能量控制转换算法针对电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景，控制切换使用光伏储能电池或充电电池提供电能，确保电动汽车所需要的电量和功率处于最佳状态；

步骤五、所述车载智能控制***通过动力总成控制方法对发动机、电机和变速器进行精准调节，实现高效稳定的行驶；

在步骤五中，所述动力总成控制方法包括执行调节模块和协调控制模块，所述执行调节模块用于控制发动机、电机和变速器的启停和加减速，所述协调控制模块用于对发动机、电机和变速器协调控制，实现电动汽车混合动力***的高效能量输出和转换，所述执行调节模块的输出端与所述协调控制模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，其特征在于：所述采样传感单元采用车速传感器、磁电传感器、称重传感器、电池容量检测模块、电压传感器和充电状态检测模块对车速、发动机转速、电动汽车负重、电池容量、充放电电压和充电状态进行监测和采集，所述电池容量检测模块采用电池管理***芯片连接到光伏储能电池和充电电池正负极之间的内阻传感器，实时监测光伏储能电池和充电电池内部的阻抗变化，判断光伏储能电池和充电电池剩余容量，所述充电状态检测模块采用电压检测法检测光伏储能电池和充电电池终端的电压变化来判断充电状态，所述通讯上传单元通过CAN总线与车载智能控制***进行电动汽车的状态数据交互。

3.根据权利要求1所述的一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，其特征在于：所述能量回收模块采用电机反馈控制器将电动汽车减速或制动时产生的反向电动势转化为直流电能，所述能量回收模块再采用BMS电池管理协议对回收的直流电能进行管理和控制，将直流电能储存到光伏储能电池或充电电池中。

4.根据权利要求1所述的一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，其特征在于：所述能量释放模块采用电控***控制光伏储能电池或充电电池中存储电能的释放，所述电控***采用基于最大功率点跟踪的放电控制算法根据当前电动汽车高速行驶和急加速状态对光伏储能电池或充电电池进行放电操作，满足驱动电动汽车的需求，所述基于最大功率点跟踪的放电控制算法通过不断调整光伏储能电池或充电电池的输出电压和电流，实现光伏储能电池或充电电池的输出功率达到最大值。

5.根据权利要求1所述的一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，其特征在于：所述保护控制模块采用IC保护芯片实现光伏储能电池和充电电池过充保护和过放保护，所述IC保护芯片通过电子开关控制实现光伏储能电池或充电电池的输出功率超过3.3kw时自动切断输出回路，避免对光伏储能电池和充电电池产生损害，所述IC保护芯片采用电压检测电路的模拟前端和ADC模数转换器对充电电压与光伏储能电池和充电电池的额定充电电压进行逻辑阈值比较，所述IC保护芯片采用输出驱动电路在充电电压超过额定充电电压时控制光伏储能电池和充电电池充电负载的切断。

6.根据权利要求1所述的一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，其特征在于：所述能量控制转换算法的工作方法为：

步骤一、采用电路方程将光伏储能电池、充电电池和车载智能控制***之间的能量转换过程建立电力传输模型，所述电力传输模型通过多项式拟合函数结合电动汽车急减速、高速行驶和急加速场景的车速和电动汽车负重进行状态估计，预测出电动汽车所需的功率和能量，所述电动汽车所需的功率计算公式为：

在公式(1)中，P为电动汽车所需的功率，U为放电电压，R为光伏储能电池或充电电池电阻，x为电动汽车的车速，y为电动汽车负重，θ为多项式拟合函数；

所述电动汽车所需的能量计算公式为：

在公式(2)中，Q为电动汽车所需的能量，j为光伏储能电池或充电电池容量，N为电动汽车行驶里程；

步骤二、然后再采用能量阈值切换决策方法根据电动汽车的功率需求、能量需求和电池容量在光伏储能电池和充电电池之间进行切换决策，确定切换时机，所述能量阈值切换决策方法采用阈值设置算法分别设置触发切换光伏储能电池和充电电池的阈值，所述光伏储能电池的电池容量低于切换光伏储能电池的阈值时，所述充电电池为电动汽车的驱动提供电能，所述充电电池的电池容量低于切换充电电池的阈值时，所述光伏储能电池为电动汽车的驱动提供电能，所述光伏储能电池和充电电池的容量均分别高于切换光伏储能电池和充电电池的阈值时，所述光伏储能电池和充电电池均为电动汽车的驱动提供电能，所述阈值设置算法设置触发切换光伏储能电池的阈值计算公式为：

在公式(3)中，T为触发切换光伏储能电池的阈值，q为光伏储能电池发电功率，f为光伏储能电池放电电压；

所述阈值设置算法设置触发切换充电电池的阈值计算公式为：

在公式(4)中，W为触发切换充电电池的阈值，g为充电电池发电功率，s为充电电池放电电压；

步骤三、所述能量控制转换算法最后采用电压分级输出控制策略对光伏储能电池和充电电池进行分级输出控制，实现能量转换平稳，所述电压分级输出控制策略通过电容电压分级控制去除光伏储能电池和充电电池单独供电时的噪声干扰，所述电压分级输出控制策略再通过动态负载模拟降低光伏储能电池和充电电池同时供电的共模干扰，提高隔离性。

7.根据权利要求1所述的一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，其特征在于：所述执行调节模块包括发动机控制单元、电机控制单元和变速器控制单元，所述发动机控制单元采用电控液压方式对发动机的气门、阀门和水泵机械结构进行控制，实现发动机的启停，所述发动机控制单元通过PWM的频率控制方法根据发动机转速控制发动机的PWM占空比，提高或降低电机输出的平均电压和输入功率，实现发动机加减速，所述电机控制单元采用绝缘栅双极型晶体导通控制提供电机高效的驱动电能，实现电机的启停，所述电机控制单元通过矢量控制实时监测电机的电矢量和磁矢量，控制电机的输出功率和转矩实现电机加减速，所述变速器控制单元采用电磁阀准确控制变速器的启停和换挡操作，确保电动汽车行驶的安全，所述变速器控制单元通过计算机算法根据车速、电动汽车负重、发动机转速和变速器的特性进行数据处理和逻辑计算，控制变速器的变速比。

8.根据权利要求1所述的一种多应用场景下光储充融合的电动汽车控制方法，其特征在于：所述协调控制模块采用动力分配控制算法根据电动汽车速度和充放电电压控制变速器齿轮比，实现发动机和电机充分利用能源，提高电动汽车加速性能和用电经济性，所述动力分配控制算法通过闭环控制方法实现电动汽车低速行驶的速度为0Km/h-30Km/h时，调低变速器齿轮比为2.5-3，提高电动汽车的起步加速性能，电动汽车高速行驶的速度为30Km/h-70Km/h时，增加变速器齿轮比为0.6-1.0，将发动机和电机带入高效工作状态，提高电动汽车的用电经济性和性能。