一种纯电动汽车能量优先级分配方法、系统及车辆与流程

1.本发明涉及车辆能量管理技术领域，尤其涉及一种纯电动汽车能量优先级分配方法、系统及车辆。


背景技术：

2.能源危机、环境污染及温室效应等问题的日益严重，使新能源汽车特别是纯电动汽车成为汽车行业变革的必然趋势。纯电动汽车具有节能环保、经济、nvh品质高、结构简单、动力性强等优势，受到科研机构与企业的广泛关注。
3.由于纯电动汽车使用动力电池作为能量源，能量管理优先级的分配策略是在最高的架构层面上对逆变器、热管理系统和动力系统按照一定的优先级做初步的能量分配，同时，不合适的能量管理优先级有可能会造成行驶过程中的动力中断，威胁驾驶员的安全，因此，不同的优先级会对整车动力性、行驶安全性、驾驶舱舒适性等有较大影响，需谨慎定义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种纯电动汽车能量优先级分配方法，能根据整车处于不同行驶工况调整能量分配的优先级，以提升整车动力性、行驶安全性、驾驶舱的舒适性。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种纯电动汽车能量优先级分配方法，步骤包括：
6.(s1)检测充电枪是否处于连接状态；若是，转至执行步骤(s5)；否则，转至执行步骤(s2)；
7.(s2)计算并判断电池放电功率是否小于整车部件消耗功率；若是，转至执行步骤(s3)；否则，转至执行步骤(s4)；其中，整车部件消耗功率等于各高压部件消耗功率之和，高压部件包括dcdc模块、dcac模块和热管理系统，热管理系统根据功能划分为安全性和舒适性两种功能；
8.(s3)能量管理优先级分配为：dcdc模块＞热管理系统安全性＝热管理系统舒适性＝动力系统＞dcac模块；
9.(s4)能量管理优先级分配为：dcdc模块＞热管理系统安全性＞dcac模块＞热管理系统舒适性＞动力系统；
10.(s5)能量管理优先级分配为：dcdc模块＞热管理系统舒适性＞dcac模块。
11.进一步，在步骤(s3)中，各模块的许用功率计算公式如下：
12.dcdc模块许用功率＝电池放电功率；
13.热管理系统安全性许用功率初始值＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率；
14.热管理系统安全性许用功率＝min{热管理系统安全性功率请求，热管理系统功率限制值，热管理系统安全性功能最大功率限值}；热管理系统功率限制值是根据加速踏板开度与热管理系统安全性许用功率初始值查表得出；
15.dcac模块许用功率＝0kw；
16.热管理系统舒适性许用功率初始值＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率
‑
热管理系统安全性许用功率
‑
dcac模块实际消耗功率；
17.热管理系统舒适性许用功率＝min{热管理系统舒适性许用功率初始值，热管理系统舒适性功率请求，热管理系统舒适性功率限制值}；其中，热管理系统舒适性功率限制值是根据加速踏板开度与热管理系统舒适性许用功率初始值查表得出；
18.动力系统可用功率＝热管理系统舒适性许用功率初始值
‑
热管理系统舒适性许用功率。
19.进一步，在步骤(s4)中，各模块的许用功率计算公式如下：
20.dcdc模块许用功率＝电池放电功率；
21.热管理系统安全性许用功率＝min{(dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率)，热管理系统安全性功率请求，热管理系统安全性最大功率限值}；
22.dcac模块许用功率＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率
‑
热管理系统安全性许用功率；
23.热管理系统舒适性许用功率初始值＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率
‑
热管理系统安全性许用功率
‑
dcac模块实际消耗功率；
24.热管理系统舒适性许用功率＝min{热管理系统舒适性许用功率初始值，热管理系统舒适性功率请求，热管理舒适性系统功率限制值}；
25.动力系统可用功率＝热管理系统舒适性许用功率初始值
‑
热管理系统舒适性许用功率。
26.进一步，整车部件消耗功率等于12kw。
27.进一步，在步骤(s5)中，各模块的许用功率计算公式如下：
28.dcdc模块许用功率计算＝充电系统最大许用功率；
29.其中，充电系统最大许用功率＝充电供电系统最大允许输出电流*max{电机直流母线端电压，200}*1000；
30.热管理系统安全性许用功率＝0kw；
31.热管理系统舒适性许用功率＝充电系统最大许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率；
32.当充电功率小于整车部件消耗功率时，dcac模块许用功率＝0kw；
33.当充电功率大于整车部件消耗功率时，dcac模块许用功率＝热管理系统舒适性许用功率
‑
热管理系统实际消耗功率。
34.本发明还提供了一种纯电动汽车能量优先级分配系统，包括电池管理系统、dcac模块、dcdc模块、热管理系统、电力电池、动力系统和整车控制器，所述整车控制器分别与电池管理系统、dcac模块、dcdc模块、热管理系统和动力系统连接，所述动力电池与电池管理系统连接，所述整车控制器被配置为能执行所述的纯电动汽车能量优先级分配方法的步骤。
35.本发明还提供了一种车辆，包括所述的纯电动汽车能量优先级分配系统。
36.本发明与现有技术相比较具有以下优点：
37.本发明根据整车处于不同行驶工况调整能量分配的优先级，从而避免了行驶过程中低放电功率下的动力中断，同时，也会优化车辆的动力输出，提高了整车动力性、行驶安全性、驾驶舱舒适性；能量管理优先级是根据车辆当前所处的工况，参考dcdc实际消耗功
率、dcac实际消耗功率、热管理系统安全性功率请求、热管理系统舒适性功率请求，初步分配dcdc、dcac、热管理系统安全性、热管理系统舒适性及动力系统可用功率。
附图说明
38.图1为本发明纯电动汽车能量优先级分配方法的流程图；
39.图2为本发明非充电工况整车能量分配的结构示意图；
40.图3为本发明充电工况整车能量分配的结构示意图。
41.图中：1
‑
电池管理系统；2
‑
dcac模块；3
‑
dcdc模块；4
‑
热管理系统；5
‑
动力电池，6
‑
动力系统，7
‑
整车控制器。
具体实施方式
42.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
43.参见图1至图3所示，本实施例公开了一种纯电动汽车能量优先级分配方法，步骤包括：
44.(s1)检测充电枪是否处于连接状态；若是，转至执行步骤(s5)；否则，转至执行步骤(s2)；
45.(s2)计算并判断电池放电功率是否小于整车部件消耗功率；若是，转至执行步骤(s3)；否则，转至执行步骤(s4)；其中，整车部件消耗功率等于各高压部件消耗功率之和，高压部件包括dcdc模块、dcac模块和热管理系统(tms)，热管理系统根据功能划分为安全性和舒适性两种功能；
46.具体的，由于tms主要负责除霜除雾、电池冷却、电池加热和空调这4个功能，其中除霜除雾和电池冷却在行驶过程中会影响行驶安全，所以划为tms安全性，其余两个就划到舒适性里了，空调会直接影响乘员舱舒适性，电池加热本来也不属于舒适性，但是由于从硬件系统上，电池加热跟空调共用一个ptc，没办法分开控制，所以电池加热划入舒适性。热管理系统安全性的能量用于除霜除雾和/或电池冷却，热管理系统舒适性的能量用于空调和/或电池加热。
47.(s3)能量管理优先级分配为：dcdc模块＞热管理系统安全性＝热管理系统舒适性＝动力系统＞dcac模块；
48.(s4)能量管理优先级分配为：dcdc模块＞热管理系统安全性＞dcac模块＞热管理系统舒适性＞动力系统；
49.(s5)能量管理优先级分配为：dcdc模块＞热管理系统舒适性＞dcac模块。
50.整车控制器通过这充电枪连接状态和放电效率这两个信号，将能量优先级分了三种工况来进行管理，具体为：若充电枪处于连接状态，则该整车处于充电枪连接工况；当整车处于充电枪连接工况时，车辆无法行驶，此时除霜除雾功能和电池冷却功能不属于影响车辆安全性的因素，故该工况不考虑对动力系统及热管理系统安全性的优先级分配；若充电枪不处于连接状态且电池放电功率小于整车部件消耗功率，则该整车处于非充电枪连接且低放电功率工况；若充电枪不处于连接状态且电池放电功率大于整车部件消耗功率，则该整车处于非充电枪连接且高放电功率工况。该能量分配方法能够避免低放电功率下动力中断的问题，如：当前电动车只有7kw的放电功率，其中dcdc消耗了0.5kw，tms安全性功率请
求为7kw，若把除dcdc外的剩余6.5kw全部分配给tms安全性使用，则驱动功率为0kw，导致动力中断。
51.车辆动力电池控制器(bms)会采集动力电池的电压u和电流i，两者相乘得到动力电池的放电功率：电池放电功率＝动力电池的电压*动力电池的电流＝ui。
52.在本实施例中，在步骤(s3)中，各模块的许用功率计算公式如下：
53.dcdc模块许用功率＝电池放电功率；
54.热管理系统安全性许用功率初始值＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率；
55.热管理系统安全性许用功率＝min{热管理系统安全性功率请求，热管理系统功率限制值，热管理系统安全性功能最大功率限值}；热管理系统功率限制值是根据加速踏板开度与热管理系统安全性许用功率初始值查表得出；在放电功率低的情况下，针对不同的油门踏板开度，判断当前驾驶员的动力需求，若开度较大，则限制一部分tms安全性、舒适性许用功率，将较多的功率分配给驱动，从而优化动力输出。其中，热管理系统安全性功能最大功率限值针对不同的硬件系统，由热管理方提供，是个确定的物理值。
56.dcac模块许用功率＝0kw；
57.热管理系统舒适性许用功率初始值＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率
‑
热管理系统安全性许用功率
‑
dcac模块实际消耗功率；
58.热管理系统舒适性许用功率＝min{热管理系统舒适性许用功率初始值，热管理系统舒适性功率请求，热管理系统舒适性功率限制值}；其中，热管理系统舒适性功率限制值是根据加速踏板开度与热管理系统舒适性许用功率初始值查表得出；
59.动力系统可用功率＝热管理系统舒适性许用功率初始值
‑
热管理系统舒适性许用功率。即：动力系统可用功率＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率
‑
热管理系统安全性许用功率
‑
dcac模块实际消耗功率
‑
热管理系统舒适性许用功率。
60.在本实施例中，在步骤(s4)中，各模块的许用功率计算公式如下：
61.dcdc模块许用功率＝电池放电功率；
62.热管理系统安全性许用功率＝min{(dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率)，热管理系统安全性功率请求，热管理系统安全性最大功率限值}；
63.dcac模块许用功率＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率
‑
热管理系统安全性许用功率；
64.热管理系统舒适性许用功率初始值＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率
‑
热管理系统安全性许用功率
‑
dcac模块实际消耗功率；
65.热管理系统舒适性许用功率＝min{热管理系统舒适性许用功率初始值，热管理系统舒适性功率请求，热管理舒适性系统功率限制值}；
66.动力系统可用功率＝热管理系统舒适性许用功率初始值
‑
热管理系统舒适性许用功率。即，动力系统可用功率＝dcdc模块许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率
‑
热管理系统安全性许用功率
‑
dcac模块实际消耗功率
‑
热管理系统舒适性许用功率。
67.在本实施例中，在步骤(s5)中，各模块的许用功率计算公式如下：
68.dcdc模块许用功率计算＝充电系统最大许用功率；
69.其中，充电系统最大许用功率＝充电供电系统最大允许输出电流*max{电机直流
母线端电压，200}*1000；当充电枪插入充电插座后，动力电池会检测到充电枪连接状态，并将放电功率和充电枪连接状态发给整车控制器(vcu)。整车控制器(vcu)会在充电枪连接状态下接收动力电池计算的最大允许充电电流和电机控制器(mcu)发出的直流母线端电压，两者相乘，算出充电系统最大许用功率。
70.热管理系统安全性许用功率＝0kw；
71.热管理系统舒适性许用功率＝充电系统最大许用功率
‑
dcdc模块实际消耗功率；
72.当充电功率小于整车部件消耗功率时，dcac模块许用功率＝0kw；
73.当充电功率大于整车部件消耗功率时，dcac模块许用功率＝热管理系统舒适性许用功率
‑
热管理系统实际消耗功率。实际消耗功率就是热管理系统控制的所有耗电器件之和，进一步，热管理系统舒适性和热管理系统安全性实际消耗功率之和。
74.整车部件消耗功率为标定值，在本实施例中，整车部件消耗功率等于12kw。
75.参见图2和图3所示，本实施例还公开了一种纯电动汽车能量优先级分配系统，包括电池管理系统(bms)1、dcac模块2、dcdc模块3、热管理系统4、动力电池5、动力系统6和整车控制器(vcu)7；所述整车控制器7分别与电池管理系统1、dcac模块2、dcdc模块3、热管理系统4和动力系统6连接，所述动力电池5与电池管理系统1连接，所述整车控制器(vcu)7被配置为能执行上述的纯电动汽车能量优先级分配方法的步骤。
76.本实施例还公开了一种车辆，包括上述的纯电动汽车能量优先级分配系统。
77.本方法根据整车处于不同行驶工况调整能量分配的优先级，从而避免了行驶过程中低放电功率下的动力中断，同时，也会优化车辆的动力输出，提高了整车动力性、行驶安全性、驾驶舱舒适性；能量管理优先级是根据车辆当前所处的工况，参考dcdc实际消耗功率、dcac实际消耗功率、热管理系统安全性功率请求、热管理系统舒适性功率请求，初步分配dcdc、dcac、热管理系统安全性、热管理系统舒适性及动力系统可用功率。
78.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。