CN101695912A - 电动汽车整车控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种整车控制方法，尤其是一种电动汽车整车控制方法。它包括如下步骤，整车控制器统计整车所有电器设备的功耗，对比动力电池能够提供的能耗，输出控制器指令信号至电机控制器，电机控制器调整牵引电机的转矩值。它基于功率模型进行的，当整车控制器接收到加速踏板输入的功率需求信息后，根据整车所有电器设备的功率分配情况、电池管理系统输入的供电电池的电压、电流等信息进行综合分析，合理地调整牵引电机的扭矩输出，保证其具有足够的牵引力。

Description

电动汽车整车控制方法
技术领域
本发明涉及一种整车控制方法，尤其是一种电动汽车整车控制方法。
背景技术
全世界大量汽车的应用，已经产生并引发了严重的环境与人类生存问题。目前，人们致力于发展高效、清洁和安全的运输工具，电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等新能源汽车已被代表性地提议为日后用以替代传统车辆的运输工具。
为了更好的平衡电动汽车中各个电器设备的工作，需要为电动汽车配置整车控制器(VCU)，该整车控制器(VCU)根据设定整车控制策略，实现合理的功率分配，以保证电动汽车正常、高效地运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车的整车控制方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种电动汽车的整车控制方法，包括如下步骤，整车控制器统计整车所有电器设备的功耗，对比动力电池能够提供的能耗，输出控制器指令信号至电机控制器，电机控制器调整牵引电机的转矩值。整车控制方法是基于功率模型进行的，当整车控制器接收到加速踏板输入的功率需求信息后，根据整车所有电器设备的功率分配情况、电池管理系统输入的供电电池的电压、电流等信息进行综合分析，合理地调整牵引电机的扭矩输出，保证其具有足够的牵引力。
本发明的技术方案还可以进一步完善，作为优选，整车控制器对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，(1)电池管理系统采集供电电池的温度输入整车控制器；(2)当整车控制器判断供电电池的温度高于设定值时，发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率的一半；(3)60s后再次判断电池温度，若高于设定值，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率再次减半；(4)重复步骤(3)，当牵引电机的输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。
作为优选，整车控制器对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，(1)当整车控制器检测电器设备的节点错误时，发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率一半；(2)20s后再次进行检测，若仍旧存在节点错误，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率再次减半：(3)重复步骤(2)，当牵引电机输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。
作为优选，整车控制器对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，(1)电池管理系统采集供电电池的放电电压并将其输入整车控制器；(2)当整车控制器判定供电电池的单体电压小于设定值时，发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率的2/3；(3)5s后整车控制器再次判断单体电压，若仍旧小于设定值，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将电机的最大输出功率减少1/3；(4)重复步骤(3)，当电机输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。供电电池是由多个电池单体串联而成，但是如果电池之间的容量失配便会影响整个电池包的容量，检测电池单体的电压，可以有效地避免由于电池之间容量适配对整个供电电池组的容量带来影响。
上述三种情况下整车控制器对供电电池的供电输出控制是为了更好的保护电池输出，防止由于电池能量过低而对电池的使用寿命造成损害；采用降低牵引电机的功率方法，避免由于供电电池的电压过低，使其无法输出更高的功率，难以满足牵引电机的功率要求这一情况出现。
作为优选，整车控制器对牵引电机转矩值的控制包括如下步骤，(1)整车控制器获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式；(2)当牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器、空调的功率之和小于供电电池功率时，整车控制器根据期望运行模式输出电机转矩值至电机控制器。
作为优选，整车控制器对牵引电机转矩值的控制包括如下步骤，(1)整车控制器获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式；(2)当牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器、空调的功率之和大于供电电池功率，并且，牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器的功率之和小于电池功率时，整车控制器输出控制信号至空调以调整空调功率；(3)整车控制器根据期望运行模式输出电机转矩值至电机控制器。
作为优选，整车控制器对牵引电机转矩值的控制包括如下步骤，(1)整车控制器获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式；(2)当电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器的功率之和大于供电电池功率时，整车控制器根据期望运行模式减少输出至电机控制器的电机转矩值。
作为优选，整车控制器根据加速踏板的踩踏程度和时间获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式。不同的加速踏板位置对应的电压值也不相同，根据加速踏板的踩踏程度，即行程，和踩踏时间，即可获至驾驶员的意图，即通过单位时间内加速踏板电压的变化来判定驾驶员的意图。
作为优选，整车控制器根据牵引电机的转速-转矩曲线，采用PID算法，得到输出至电机控制器的电机转矩值。
作为优选，采用暖风功率替代空调功率，进行判断。
由于上述技术方案的采用，本发明具有以下优点：本发明根据整车所有电器设备的功率分配情况、电池管理系统输入的供电电池的电压、电流等信息进行综合分析，合理地调整牵引电机的扭矩输出，保证其具有足够的牵引力。
附图说明
图1是本发明中所涉及的整车控制器(VCU)以及与其连接的整车电器设备的一种框图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1所示的电动汽车整车控制器，包括微处理器，与微处理器连接的第一通讯接口，微处理器通过第一通讯接口与电器设备通讯。微处理器是一块DSP芯片，整车所有电器设备将状态信号通过第一通讯接口输入微处理器，微处理器根据上述状态信号和其内部加载的控制策略，输出控制信号至各个电器设备，实现了整车所有电器设备的统一协调和控制，保证电动汽车正常、高效的运行。
第一通讯接口是指CAN接口。电器设备是指电机控制器、电池管理系统、EPS、充电机、汽车组合仪表中的至少一个。CAN是Controller Area Network的缩写，是ISO国际标准化的串行通信协议，在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。CAN通信协议是一种面向汽车的通信协议，目前是欧洲汽车网络的标准协议，能够在较少线束的情况下，实现大量数据通信。
微处理器采集室外温度热敏电阻值和冷凝器温度热敏电阻值，并输出转速指令信号至空调压缩机。对空调压缩机的控制是一种闭环控制。此外微处理器还采集空调系统的运行及故障信号，并由此计算出当前空调系统的功率。
输入微处理器的数字信号包括真空压力传感器的高压和低压信号、暖风的工作状态信号、空调的开关状态信号、充电机工作状态信号。与整车控制器连接的电器设备包括真空助力系统、暖风机、空调机、充电机。
微处理器的输出端连接有多个继电器控制回路，与多个继电器控制回路相对应的继电器被控回路分别与真空助力系统、暖风机、倒车灯连接。
其中，整车控制系统根据真空压力传感器的高压和低压信号得出真空助力系统的真空度，进而，通过继电器控制真空泵的启停，微处理器中设置有真空泵启停的上下阈值。
微处理器在控制暖风开启后，根据暖风的工作状态信号计算出当前暖风机的功率。
真空助力系统和电动助力转向系统(EPS)通过一个辅助电源供电，辅助电源输出一个反应当前是否进行蓄电池放电的信号至微处理器。辅助电源通过DC/DC变换器与供电电池组连接。微处理器计算EPS、DC/DC转换器的功率。
供电电池组的电池管理系统输出SOC值(供电电池的荷电状态)、供电电池组的放电电压和电流、以及供电电池组的温度信号至微处理器，微处理器计算当前供电电池能够输出的最大功率。
在车辆静止时，能量通过充电机将外接交流电或动力高压电补充给供电电池组，输入能量的多少由电池管理系统记录，并输入微处理器。微处理器输出供电电池组的SOC值(供电电池的荷电状态)、供电电池组的放电电压、以及供电电池组的温度信号输出至充电机。充电机将供电电池的充电电流和其自身的运行和故障状态信息输出至微处理器。
整车控制器输出表征牵引电机和电机控制器状态的信号、表征供电电池组状态的信号、表征充电机对供电电池组充电状况的信号、表征DC/DC转换器和辅助电源状态的信号、表征空调运行状态的信号、以及真空压力信号通过汽车组合仪表显示输出。
微处理器输出端连接有光电耦合器，光电耦合器与仪表指示灯连接。
微处理器从电机控制器提取的多个牵引电机运行状态信号，并通过信号输出端口返回控制指令信号至电机控制器。
这里，电机运行状态信号包括牵引电机的温度、电机的转速、电机电压和电流、运行和故障信号，输入由电机控制器输入微处理器的信号还包括电机控制器温度。
微处理器接收一个油门加速踏板信号，并输出一个调整后的扭矩值至电机控制器。与整车控制器连接的电器设备还包括油门加速踏板，微处理器根据单位时间内加速踏板输出电压的变化，来判定驾驶员踩踏加速踏板的意图，并根据整车功率分配情况，输出一个扭矩值至电机控制器，电机控制器控制调整牵引电机的扭矩。
此外，微处理器还通过CAN接口将车速信号输出至电动助力转向系统(EPS)。
电动汽车的整车控制方法，包括如下步骤，
整车控制器(VCU)统计整车所有电器设备的功耗，对比动力电池能够提供的能耗，输出控制器指令信号至电机控制器，电机控制器调整牵引电机的转矩值。
电池管理系统采集供电电池的温度输入整车控制器(VCU)，当整车控制器(VCU)判断供电电池的温度高于设定值时，其对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，
(1)整车控制器(VCU)发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率的一半；
(2)60s后再次判断电池温度，若高于设定值，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率再次减半；
(3)重复步骤(2)，当牵引电机的输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。
当整车控制器(VCU)检测电器设备的节点错误时，其对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，
(1)整车控制器(VCU)发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率一半；
(2)20s后再次进行检测，若仍旧存在节点错误，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率再次减半：
(3)重复步骤(2)，当牵引电机输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。
电池管理系统采集供电电池的放电电压和电流并将其输入整车控制器(VCU)，当整车控制器(VCU)判定供电电池的单体电压小于设定值时，对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，
(1)发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率的2/3；
(2)5s后整车控制器(VCU)再次判断单体电压，若仍旧小于设定值，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将电机的最大输出功率减少1/3；
(3)重复步骤(2)，当电机输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。
整车控制器(VCU)对牵引电机转矩值的控制包括如下步骤，
(1)整车控制器(VCU)根据加速踏板的踩踏程度和时间获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式；
(2)当牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器、空调或暖风的功率之和小于供电电池功率时，整车控制器(VCU)根据期望运行模式、牵引电机的转速-转矩曲线，采用PID算法(比例、积分、微分算法)，得到并输出电机转矩值至电机控制器。
(3)当牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器、空调或暖风的功率之和大于供电电池功率，并且，牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器的功率之和小于电池功率时，整车控制器(VCU)输出控制信号至空调以调整空调功率，整车控制器(VCU)根据期望运行模式、牵引电机的转速-转矩曲线，采用PID算法，得到并输出电机转矩值至电机控制器；
(4)当电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器的功率之和大于供电电池功率时，整车控制器(VCU)根据期望运行模式、牵引电机的转速-转矩曲线，采用PID算法，减少输出至电机控制器的电机转矩值。
期望运行模式包括稳速、急加速、急减速三种，主要是依据的加速度，单位时间内踏板电压的变化来判断。
转速-转矩特性曲线是指牵引电机的特性，由电机厂家提供，也是设计电动汽车的主要依据，其横轴为牵引电机的转速(r/min)，纵轴为牵引电机的功率(kW)或电机转矩，其基本特点是具有恒转矩区和恒功率区。牵引电机的扭矩值是由VCU给出，通过CAN总线，发送给电机控制器。
采用PID算法对回路中的偏差进行修正，通过调节参数，使测量值稳定在设定值附近，达到控制某一参数的目的。

Claims (10)

1.一种电动汽车整车控制方法，包括如下步骤，
整车控制器(VCU)统计整车所有电器设备的功耗，对比动力电池能够提供的能耗，输出控制器指令信号至电机控制器，所述的电机控制器调整牵引电机的转矩值。
2.根据权利要求1所述的电动汽车整车控制方法，其中，整车控制器(VCU)对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，
(1)电池管理系统采集供电电池的温度输入所述的整车控制器(VCU)；
(2)当所述的整车控制器(VCU)判断所述的供电电池的温度高于设定值时，发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率的一半；
(3)60s后再次判断电池温度，若高于设定值，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率再次减半；
(4)重复步骤(3)，当牵引电机的输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。
3.根据权利要求1所述的电动汽车整车控制方法，其中，整车控制器(VCU)对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，
(1)当所述的整车控制器(VCU)检测电器设备的节点错误时，发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率一半；
(2)20s后再次进行检测，若仍旧存在节点错误，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率再次减半：
(3)重复步骤(2)，当牵引电机输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。
4.根据权利要求1所述的电动汽车整车控制方法，其中，整车控制器(VCU)对供电电池的供电输出控制包括如下步骤，
(1)电池管理系统采集供电电池的放电电压并将其输入所述的整车控制器(VCU)；
(2)当所述的整车控制器(VCU)判定供电电池的单体电压小于设定值时，发送控制器指令信号至电机控制器，将牵引电机的最大输出功率调整为满功率的2/3；
(3)5s后所述的整车控制器(VCU)再次判断单体电压，若仍旧小于设定值，则再次发送控制器指令信号至电机控制器，将电机的最大输出功率减少1/3；
(4)重复步骤(3)，当电机输出功率小于满功率的25％时，停止供电电池的供电输出。
5.根据权利要求1所述的电动汽车整车控制方法，其中，整车控制器(VCU)对牵引电机转矩值的控制包括如下步骤，
(1)所述的整车控制器(VCU)获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式；
(2)当牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器、空调的功率之和小于供电电池功率时，所述的整车控制器(VCU)根据所述的期望运行模式输出电机转矩值至电机控制器。
6.根据权利要求1所述的电动汽车整车控制方法，其中，整车控制器(VCU)对牵引电机转矩值的控制包括如下步骤，
(1)所述的整车控制器(VCU)获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式；
(2)当牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器、空调的功率之和大于供电电池功率，并且，牵引电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器的功率之和小于电池功率时，所述的整车控制器(VCU)输出控制信号至所述的空调以调整空调功率；
(3)所述的整车控制器(VCU)根据所述的期望运行模式输出电机转矩值至电机控制器。
7.根据权利要求1所述的电动汽车整车控制方法，其中，整车控制器(VCU)对牵引电机转矩值的控制包括如下步骤，
(1)所述的整车控制器(VCU)获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式；
(2)当电机、电动助力转向系统、DC/DC变换器的功率之和大于供电电池功率时，所述的整车控制器(VCU)根据所述的期望运行模式减少输出至电机控制器的电机转矩值。
8.根据权利要求5或6或7所述的电动汽车整车控制方法，其特征在于，所述的整车控制器(VCU)根据加速踏板的踩踏程度和时间获知驾驶员踩踏动作所对应的期望运行模式。
9.根据权利要求1至7中任意一条所述的电动汽车整车控制方法，其特征在于，所述的整车控制器(VCU)根据牵引电机的转速-转矩曲线，采用PID算法，得到输出至所述的电机控制器的电机转矩值。
10.根据权利要求5或6所述的电动汽车整车控制方法，其特征在于，采用暖风功率替代所述的空调功率，进行判断。
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