一种主从式整车电能管理系统、方法及电动汽车与流程

本发明属于电动汽车，具体涉及一种主从式整车电能管理系统、方法及电动汽车。

背景技术：

1、电动汽车作为以电能为唯一能量来源的驱动汽车，车载电源以电压等级区分为高压动力储能系统和汽车用低压蓄电池储能系统。高压用电主要来源于动力电池的电能dc/ac转换，低压用电来源于低压蓄电池，其本质来源于动力电池的dc/dc转换。

2、目前高压电能的管理，是通过整车控制单元与bms、mcu进行协调控制，低压电能的储能则需通过整车控制单元与dcdc直流直流转换器进行协调控制，是两套相对独立的管理系统，主要方案是根据动力电池soc及高压部件优先级进行简单的能量分配，设定各部件功率限制，对低压电源的的充电则采用dcdc固定电压的控制方法；从而无法有效对整车的高低压电能进行更高level层级的综合优化协调控制，从而无法高效利用车辆存储的电能和改善驾驶性能。

3、当前的整车电能管理，其方案存在以下不足：

4、1.高低压电能管理为两套相对独立的管理系统，主要关注动力推进系统的电能需求，尚未对高压附件系统、低压用电设备的用电情况进行模型估算，无法精准预测整车的电能消耗及管理，使得整车设计时扩大了动力电池和低压蓄电池的冗余容量，增加了成本及布置空间难度；

5、2.对低压电能的管理过于粗狂，既无法对低压负载进行合理的管理，也无法基于运行工况对低压dcdc转换进行基于最优化控制。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种主从式整车电能管理系统、方法及电动汽车，将整车的电能管理划分为主控制协调中心、和从控协调中心，并结合整车运行工况通过主从控协调控制方式对整车层级的电能进行管理，有效提升了整车的电能利用率，提升了续驶里程。

2、本发明采用的技术方案是：一种主从式整车电能管理系统：包括主控模块、从控模块、动力电池、低压蓄电池、高压负载、低压负载、直流变换器和低压负载控制器；主控模块与从控模块、动力电池和高压负载电连接；从控模块与主控模块、低压蓄电池、直流变换器、低压负载和低压负载控制器相连电连接；

3、主控模块根据动力电池和驱动电机的状态信息估算当前电驱动系统的功率限值，并获取高压使用负载功率和车辆的运动驱动功率请求；

4、从控模块根据低压蓄电池和低压负载的状态信息估算低压负载的用电功率，并将估算结果和低压蓄电池的状态信息反馈至主控模块；

5、主控模块根据低压负载的用电功率、高压负载使用功率和车辆的运动驱动功率请求估算整车电能量需求，当判定整车电能量需求大于当前电驱动系统的功率限值后，选择对低压负载和高压负载进行功率限制或者关闭控制；

6、主控模块根据低压蓄电池的状态信息和整车当下工况对直流变换器的输出电压进行控制。

7、上述技术方案中，主控模块采用以下策略选择对低压负载和高压负载进行功率限制或者关闭控制：对用电负载进行分级，分级原则按三个等级进行管理，其中等级一为影响行驶功能的用电设备；等级二为影响驾驶性能的用电设备；等级三为影响舒适性的用电设备；主控模块优先选择等级较高的进行功率限制或者关闭控制。

8、上述技术方案中，主控模块根据动力电池的状态信息预测当前的动力电池的放放电能力作为动力电池的功率能力限值；主控模块根据驱动电机的状态信息预测当前允许的驱动功率限值；主控模块选取功率能力限值和驱动功率限值中较小值作为当前电驱动系统的功率限值。

9、上述技术方案中，主控模块通过油门踏板开度、车速、档位进行查表，获取车辆的运动驱动功率请求。

10、上述技术方案中，主控模块通过dc/ac控制器获取当前的电动压缩机、电动空调、ptc母线电流和母线电压，计算得到当前电动压缩机、电动空调和ptc的使用功率，相加后作为高压负载使用功率。

11、上述技术方案中，从控模块采集低压蓄电池的电压、电流、温度、soc并进行ocv估算，通过温度模型进行参数修正，估算当前的低压用电设备功率需求；从控模块通过低压控制器读取低压用电设备的控制开关状态或大负载开启状态，并根据负载规格表估算低压用电设备的低压用电功率；将低压用电设备功率需求和低压用电功率相加作为低压负载的用电功率。

12、上述技术方案中，主控模块将低压负载的用电功率、高压负载使用功率和车辆的运动驱动功率请求之和作为整车电能量需求。

13、上述技术方案中，主控模块结合低压蓄电池的电量及加速工况、巡航工况、制动工况下直流变换器输出设定电压进行控制；主控模块根据设定的电量范围判定低压蓄电池的当前电量所处的区间，根据低压蓄电池的当前电量所处的区间和整车所处的工况控制直流变换器相应输出内部标定电压；所述标定电压基于低压蓄电池的典型电压浮充设定。

14、本发明提供了一种主从式整车电能管理方法，包括以下步骤：主控模块根据动力电池和驱动电机的状态信息估算当前电驱动系统的功率限值，并获取高压使用负载功率和车辆的运动驱动功率请求；

15、从控模块根据低压蓄电池和低压负载的状态信息估算低压负载的用电功率，并将估算结果和低压蓄电池的状态信息反馈至主控模块；

16、主控模块根据低压负载的用电功率、高压负载使用功率和车辆的运动驱动功率请求估算整车电能量需求，当判定整车电能量需求大于当前电驱动系统的功率限值后，选择对低压负载和高压负载进行功率限制或者关闭控制；

17、主控模块根据低压蓄电池的状态信息和整车当下工况对直流变换器的输出电压进行控制。

18、本发明提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述技术方案中，所述的主从式整车电能管理系统。

19、本发明的有益效果是：本发明提出了一种主从式整车电能管理系统、方法及电动汽车，通过优化当前的技术方案，将整车的电能管理划分为主控制协调中心、和从控协调中心，并结合整车运行工况通过主从控协调控制方式对整车层级的电能进行管理，有效提升了整车的电能利用率，提升了续驶里程。

20、进一步的，主控模块负责采集当动力的电池的状态信息，预测动力电池的充放电能力，采集驱动电机当前扭矩、温度预测推进系统的扭矩限制，同时采集高压附件(电动压缩机、电动空调、ptc当前的使用功率)；并根据从控模块的信息对整体用电优先级进行协调控制，保证用电的合理性，优先保证车辆的安全行驶，提高整车运行的安全性，对整车的高低压电能进行更高level层级的综合优化协调控制。主控模块对高压附件系统、低压用电设备的用电情况进行模型估算，精准预测整车的电能消耗及管理，使得整车设计时无需扩大动力电池和低压蓄电池的冗余容量，降低了成本及布置空间难度。

21、进一步，从控模块负载低压蓄电池的电压、电流、温度、soc的采集及估算，并采集低压负载的使用情况，根据低压用电的估算模型，预测当前的低压用电情况；同时根据主控模块的指令进行dcdc转换电压的实时调节以及的可控低压负载的控制，高效利用车辆存储的电能和改善驾驶性能，基于运行工况对低压dcdc转换进行基于最优化控制。