CN106740197A - 电动汽车的能量管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车的能量管理系统，包括充电机、车载动力电池、驱动电机、电动空调、直流斩波器、电动空调以及驱动轮，其技术要点是：所述外部供电装置的电力输出端与充电机的电力输入端电性连接，充电机的电力输出端与车载动力电池的输入端电性连接，车载动力电池的电力输出端分别与驱动电机、电动空调、直流斩波器的电力输入端电性连接，驱动电机的电力输出端与车载动力电池的电力输入端电性连接；驱动电机的输出轴上设有驱动轮。其具有结构简单紧凑、使用方便快捷、维护成本低、使用寿命较长、故障率低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造领域，具体说是一种电动汽车的能量管理系统。
背景技术
在城市空气污染严重的背景下，新能源汽车的研发及投产在汽车领域占有越来越重要的位置。纯电动汽车是新能源汽车产业中极为重要的一个分支。纯电动汽车以电池作为主要能量来源，供给车辆各耗能元件使用并实现车辆正常行驶，同时在行驶过程中储存来自电机回收的剩余动能。但是由于电池储能的特殊性，以及各用电器件与传统车的差异性，如何能够最大程度地发挥各高压器件的能力以满足驾驶员的各项需求，并在车辆使用过程中保证系统各部分能够工作在合理的状态便显得非常重要。
目前国内对纯电动汽车能量管理的研究较多，但是无法适用于所有的纯电动汽车，这需要对某一种构型有针对性地开发整车能量管理策略。如申请公开号为CN104842796A的发明专利申请公开了一种纯电动汽车的能量管理方法，其核心思想包括，判断车辆的驾驶员对整车控制器是否在使用除霜及除雾的功能；判断车辆整车模式是否为制动能量回馈模式；判断车辆整车模式是否为正常的驱动模式；判断动力蓄电池最大放电功率是否＞或等于驾驶员需求功率与高压电动辅件最大功率需求之和；判断动力蓄电池最大放电功率是否＜驾驶员需求功率与高压电动辅件最大功率需求之和。根据驾驶员功率需求、动力蓄电池当前状态等信息进行判断，在不影响整车安全的前提下，优先满足驾驶员的扭矩需求，保证车辆的正常行驶，通过对制动能量回馈的限制，有效保护动力蓄电池。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车的能量管理系统，从根本上解决了上述问题，其具有结构简单紧凑、使用方便快捷、维护成本低、使用寿命较长、故障率低等优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该电动汽车的能量管理系统包括充电机、车载动力电池、驱动电机、电动空调、直流斩波器、电动空调以及驱动轮，其技术要点是：所述外部供电装置的电力输出端与充电机的电力输入端电性连接，充电机的电力输出端与车载动力电池的输入端电性连接，车载动力电池的电力输出端分别与驱动电机、电动空调、直流斩波器的电力输入端电性连接，驱动电机的电力输出端与车载动力电池的电力输入端电性连接；驱动电机的输出轴上设有驱动轮。
本发明的有益效果：综合考虑车载动力电池、直流斩波器、驱动电机、电动空调的状态特性与工作性质，制定出适合本款纯电动汽车的能量管理策略，据此方法能够合理保护车辆各用电器件正常工作，并且最大限度地满足驾驶员的驾驶需求，以及在行驶过程中最大程度地回收多余的动能。
根据整车控制器控制策略的需求，对电机、电池、直流斩波器、空调的可用功率进行计算与限制，最大程度发挥出各零部件的性能以满足驾驶需求，保证电机、电池、直流斩波器、空调的安全使用。
整车依靠外部供电装置提供能量，经车载充电机将能量转化为化学能储存在车载动力电池中，当车辆行驶时，车载动力电池将电能分配给直流斩波器、电动空调和驱动电机，并在车辆有制动请求时接受驱动电机制动能量回收产生的电能并储存在车载动力电池中。在控制策略方面，应首先保证直流斩波器能够有足够的可用功率，其次保证电池不会过度充电和放电，在此基础上应优先满足驾驶员的除霜除雾需求，之后是驾驶员的扭矩需求，最后满足驾驶员的舒适性需求即电动空调的功率需求。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的各控制单元的结构框图；
图3是本发明的整车控制器能量管理模型计算方法示意图。
具体实施方式
以下结合图1~3，通过具体实施例详细说明本发明的内容。如图1所示，该电动汽车的能量管理系统包括车载动力电池、驱动电机、电动空调、DC/DC四大部分。车载动力电池为整车的能量来源，通过将化学能转化为电能为各用电器件提供能量。DC/DC为低压转换器，作用为将车载动力电池的高压电转化为可供车载各低压用电器使用的低压电，并为车载12V蓄电池进行充电。电动空调是为车辆提供暖风与冷风的装置，使用高压电进行工作。驱动电机为将电能转化为机械能的装置，相当于传统车辆中的发动机，将车载动力电池的能量转化为机械能经传动装置传递给驱动轮。
图2是根据本发明的一个实施例，用于显示信号传递及处理方式的示意图。能量管理计算模块以整车控制单元为依托，并搭载在整车控制单元中。
整车上电后，各控制单元便立即开始运行。电动空调控制单元会获取驾驶员除霜请求，DC/DC控制单元获取DC/DC的高压电压、电流值，动力电池主控单元获取电池的荷电状态与电池温度；电机控制单元获取电机实际工作扭矩、电机转速、电机直流电压、电机直流电流；整车控制单元将其它各控制单元获取的信号进行计算，得到各控制器许用的功率限值，再反馈给各控制器，由各控制器控制执行器执行。
图3是根据本发明的一个实施例，用于表示整车控制单元进行纯电动汽车整车能量管理流程的示意图。在本专利中，整车控制单元汇总各零部件的有关信息，由各计算单元进行数据计算后，得到车载动力电池、电动空调、驱动电机的许用电功率限值。由于DC/DC涉及低压电供电，故不对DC/DC进行功率限制。
电池许用充电/放电功率限值计算：通过线下的试验，得到动力电池在不同温度与荷电状态下的可用功率表格，将此表格存入整车控制单元的存储器中。车辆运行时，电池可用功率计算单元通过动力电池主控单元传递的信息实时查表得到当前动力电池许用的充电/放电功率限值。
电机驱动/再生制动许用功率限值计算：此限值包括两个部分，电机驱动许用功率限值与电机再生制动许用功率限值。电机驱动许用功率限值计算：将电机在当前转速下的最大正扭矩（在线）乘以当前转速换算出的电机最大许用机械功率再除以当前的电机效率、电机外特性曲线换算出的最大许用驱动/制动电功率（离线）、电池许用放电功率减去DCDC和空调除霜除雾预留功率（有除霜除雾请求下），三者取最小值作为电机许用驱动功率限值，对此限制值作限幅，使其恒≥0。电机再生制动许用功率限值计算：将电机在当前转速下的最小负扭矩（在线）乘以当前转速换算出的电机最小许用再生制动机械功率再除以当前的电机效率、电机外特性曲线换算出的最小许用再生制动电功率（离线）、电池许用充电功率减去DCDC和空调除霜除雾预留功率（有除霜除雾请求下），三者取最大值（绝对值最小值）作为电机许用驱动功率限值，对此限制值作限幅，使其恒≤0。当前电机效率计算：当驱动电机处于驱动模式时，驱动电机的实际效率通过主驱动电机转速和主驱动电机实际转矩之积除以主驱动电机直流端电压和电流之积得到；当驱动电机处于再生制动模式时，主驱动电机的实际效率通过主驱动电机转速和主驱动电机实际转矩之积除以主驱动电机直流端电压和电流之积得到。对电机许用驱动功率限制乘以一个限制系数，限制系数为当前电机的温度决定的限制系数、当前电机控制器的温度决定的限制系数、当前电机故障决定的限制系数三者之积。当整车动力系统未就绪时，电机许用驱动功率为0。
空调许用功率限值计算：空调许用功率分为两个部分。第一部分为除霜除雾预留功率，当有除霜除雾请求时，则一直为高压空调预留此功率以满足驾驶员除霜除雾请求；第二部分为高压空调制冷/制热功率，考虑电池许用放电功率，并优先满足电机需求功率、DCDC消耗电功率，其计算方式为：空调许用功率限制=电池许用放电功率-电机需求功率*安全系数-电池安全储备常数-DCDC消耗电功率+除霜除雾功率。
Claims (1)
1.一种电动汽车的能量管理系统，包括充电机、车载动力电池、驱动电机、电动空调、直流斩波器、电动空调以及驱动轮，其特征在于：所述外部供电装置的电力输出端与充电机的电力输入端电性连接，充电机的电力输出端与车载动力电池的输入端电性连接，车载动力电池的电力输出端分别与驱动电机、电动空调、直流斩波器的电力输入端电性连接，驱动电机的电力输出端与车载动力电池的电力输入端电性连接；驱动电机的输出轴上设有驱动轮。
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