CN102338861B - 评价汽车供电系统性能的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车电子技术，特别涉及评估混合动力汽车和电动汽车的供电系统性能的方法和系统。在按照本发明的评价汽车供电系统的性能的方法中，包括以下步骤：确定一组输入参数，包括被测试汽车的起动系和/或用电部件的用电负荷需求、用电持续时间；电源管理系根据所述输入参数，控制供电系向所述起动系和/或用电部件提供电能；获取所述供电系的运行参数；以及根据所述运行参数来评价所述汽车供电系统的性能。本发明与现有技术相比，可以不用进行整车电量匹配试验，加强了电源诊断系统的功能与可靠度，实现了在线动态电量匹配平衡与启动风险评估。

Description

评价汽车供电系统性能的方法和系统

技术领域

本发明涉及汽车电子技术，特别涉及评估混合动力汽车和电动汽车的供电系统性能的方法和系统。

背景技术

在目前的汽车开发过程中，为了评价汽车供电系统的性能，一般要通过整车电量匹配试验的方法来进行。这种方法的缺点是，评价要在整车基础上施行，因此不利于缩短开发周期。其次，现有的评价方法是故障提示型的，即，在评价过程中，只能被动地对出现的故障进行分析，无法由测试人员完全自主地创建诱发或模拟可能发生故障的应用环境。

发明内容

本发明旨在提供一种评价汽车供电系统的性能的方法和系统，其在汽车开发过程中加快了汽车开发进程，并提高了评价的准确性。

按照本发明的评价汽车供电系统的性能的方法包括以下步骤：

确定一组输入参数，包括被测试汽车的起动系和/或用电部件的用电负荷需求、用电持续时间；

电源管理系根据所述输入参数，控制供电系向所述起动系和/或用电部件提供电能；

获取所述供电系的运行参数；以及

根据所述运行参数来评价所述汽车供电系统的性能。

优选地，在上述方法中，所述输入参数基于用户用电习惯、地域气候、路况和被测试汽车的配置而确定。

优选地，在上述方法中，所述电源管理系在控制供电系向所述起动系和/或用电部件提供电能时基于下列方式确定蓄电池的电量：

Q＝-∫(I-max(I_gas-I_SD)dt+Q₀)

其中，Q为满电量到实际容量所释放的总电量，I为放电、充电电流，I_gas为起泡电流，I_SD为自放电电流，Q₀为先前已经释放的电量。

按照本发明的评价汽车供电系统性能的系统包括：

上位机，其根据所述汽车供电系统在一组输入变量下的运行参数来评价所述汽车供电系统的性能；以及

信号通信单元，其与所述上位机和被测试汽车相连，用于在所述上位机的控制下，向所述被测试汽车的供电系统发送所述输入变量和从所述被测试汽车获取所述运行参数。

优选地，在上述评价汽车供电系统性能的系统中，所述信号通信单元对所述输入变量和所述运行参数的格式进行转换以适配所述上位机和被测试汽车。

优选地，在上述评价汽车供电系统性能的系统中，所述上位机为PC机，所述信号通信单元通过USB接口与所述上位机相连，并且通过CAN总线与所述被测试汽车的部件相连。

优选地，在上述评价汽车供电系统性能的系统中，还包括电源管理单元信号仿真单元，其与所述上位机相连，用于产生电源管理单元的仿真输出信号，所述上位机经所述信号通信单元向所述被测汽车发送所述仿真输出信号作为所述输入变量。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.现在技术是通过汽车制造完成后，做整车电量匹配试验的方法来进行技术评估，而本发明可以不用进行整车电量匹配试验。

2.加强了电源诊断系统的功能与可靠度。

3.可以实现在线动态电量匹配平衡与启动风险评估，以往是过程未知，故障提示型，即只有故障(熄火)发生时才知道出了问题。

4.不仅适用于传统车辆，完全兼容其它类型车辆(二次电源)。

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚。

附图说明

图1为典型的汽车供电系统的架构示意图。

图2为按照本发明一个实施例的评价汽车供电系统性能的方法的示意图。

图3为按照本发明较佳实施例的评价汽车供电系统性能的系统的示意图。

图4为在图1中的上位机上运行的软件系统的模块示意图。

具体实施方式

下面将根据表示本发明实施方式的附图具体说明本发明。

图1为典型的汽车供电系统的架构示意图。如图1所示，汽车供电系统10包括起动系101、供电系102、电源管理系103和分电系104。起动系101指的是起动机。供电系102也称为充电系，包括蓄电池和发电机，其把化学能和机械能转化为电能，向起动系101和用电系20(即吸收能量的零部件的集合，例如空调、点火器等)输出电能。电源管理系103用于统筹电能的管理和供应，以实现用电安全、提高电能质量的目的。分电系104包括发动机舱内外的所有保险丝盒及其分电电路。上述各个子系统通过整车线束连接在一起。

图2为按照本发明一个实施例的评价汽车供电系统性能的方法的示意图。

如图2所示，为了对汽车供电系统10的性能进行评价，按照本发明，在步骤S1中，首先确定一组输入参数，包括被测试汽车1的起动系和/或用电部件的用电负荷需求(例如以电压、电流表征)、用电持续时间等。随后进入步骤S2，将这些参数提供给电源管理系103，由其根据参数来统筹电能的管理和供应。然后在步骤S3中，检测在这些输入参数下供电系102(主要是蓄电池)的运行参数。最后在步骤S4中，分析得出汽车供电系统10的性能，包括电源管理系的管理策略的优劣和蓄电池的性能等。另外，检测的运行参数还可以包括用电部件和起动系的运行参数。

在本发明的一个较佳实施例中，电源管理系在统筹电能的管理和供应时基于下列方式确定蓄电池的电量：

Q＝-∫(I-max(I_gas-I_SD)dt+Q₀)          (1)

其中，Q为满电量到实际容量所释放的总电量，I为放电、充电电流，I_gas为起泡电流，I_SD为自放电电流，Q₀为先前已经释放的电量。

图3为按照本发明较佳实施例的评价汽车供电系统性能的系统的示意图。如图2所示，该系统300包括上位机301、信号通信单元302和电源管理单元信号仿真单元303。

在图3所示的实施例中，上位机301负责管理和协调整个评价系统300的总体运行，并对汽车供电系统(未画出)的性能进行评价。信号通信单元302一方面与被测试汽车1上的供电系统的组成单元(例如蓄电池、起动机、电能管理系等)和用电系(未画出)的传感器(例如发动机和空调的传感器等)进行通信，另一方面还与上位机301进行通信。在本实施例中，信号通信单元302接入被测试汽车上的CAN总线，从而实现与被测试汽车1上的各种部件的通信。此外，上位机301可以采用普通的PC机，因此信号通信单元302可以通过常用的接口(例如USB接口)与上位机301通信。电源管理单元(PMU)信号仿真单元303与上位机301相连，其负责产生PMU的仿真输出信号，并将仿真输出信号提供给上位机301。

在图3所示的实施例中，用于评价汽车供电系统10的性能的一组输入参数可由下列多种方式提供。根据第一种方式，上位机301经信号通信单元302将该组输入参数发送至汽车供电系统的电源管理系(在图2中以电源管理单元PMU示出)，电源管理单元根据输入参数，基于一定的电源管理策略控制供电系向汽车1的起动系和用电系提供电能。根据第二种方式，电源管理单元(PMU)信号仿真单元303基于一定的电源管理策略产生仿真输出信号并提供给上位机301，而后上位机301指示信号通信单元302经CAN总线输出至供电系，以控制供电系向汽车1的起动系和用电系提供电能。如上所述，在电源管理策略中，可以根据公式(1)来确定蓄电池的电量。

在图3所示的实施例中，汽车的运行参数由信号通信单元302获取。具体方式为，信号通信单元302经CAN总线向汽车上的各种传感器发出获取检测信号的请求，而后，这些传感器经CAN总线向信号通信单元302发送检测到的信号。

信号通信单元302接收的检测信号被输出至上位机301，由其根据变量和运行参数的关系来评价汽车供电系统的性能。

在本实施例中，信号通信单元302还具有信号格式的转换功能，其将上位机发送来的信号转换为适于由汽车上各个部件和传感器接收和处理的信号，并将检测信号转换为适于上位机接收和处理的信号。为了保证实时的数据交换，在数据处理中采用timing-stamping算法。

信号通信单元可包括USB接口和两个通道隔离的CAN接口，CAN协议例如符合CAN 2.0B规范，兼容CAN 2.0A，符合ISO/IS 11898，CAN波特率为可编程任意设置，范围在5Kbps～1Mbps之间。

此外，对于传送给上位机301和被测汽车1的数据帧，要求加入时间戳，支持11位ID号的CAN2.0A和29位ID的USB2.0B，最大通信速率1.0Mbps。为了提高可靠性，还具有错误帧处理机制。

电源管理单元(PMU)信号仿真单元303可以与数据采集设备进行通信，并可以作为网关使用。其可仿真PMU输出，包含电压设定点与PWM波形的转换模型。

图4为在图3中的上位机上运行的软件系统的模块示意图。该软件系统包括的多个控制模块和一个高效的中央数据处理模块。以下作进一步的描述。

电源相关ID与帧统计模块

该模块对电源与电机系统分组相关信息(比如，含有蓄电池与DC-DC充电曲率因子的ID)进行统计，并能使用多个字段列示出所有在库的电源分组情况。

电源系统图形化界面表示模块

该模块使用形像直观的图形化示图(比如整车发电机转速曲线)来表示现有工况或模拟工况的情况。

波形与变量实时显示模块

该模块对特定帧内信号模块中的信号进行表示，使用实时图形化表示。

电源相关变量仿真通信模块

该模块可自设置一些变量，如使用负荷，发动机转速，电压值，电源SOC等来进行信号仿真，或是进行故障仿真.并且能够与真实电能与电机系统进行信号补缺仿真

特定帧内信号分离统计模块

该模块可选定特定需要进行分析的信号，对信号内容进行汇总统计，并表示其信号的属性，为波形输出模块进行预处理，实际的信号可能以索引的方式进行通信，了为直观地观察数据，需要将索引值转换成便于理解的字符串。

自定义统计报表生成模块

该模块能够根据用户的自定义生成相应的电量匹配平衡使用的专门表格，数据表格，此报表模块要有一定的电源与电机数据后处理功能.最终可以生成.XLS文件。

自定义总线通信模块

支持多个CAN网络，CAN网络的硬件配置，描述信息用户可定义；单条CAN网络中可包含多个ECU节点，每个ECU节点的描述信息用户可自定义；每个ECU节点可包含多个CAN帧，CAN帧的名称、ID、DLC、DIR用户可自定义；一个CAN帧中包含多个CAN信号，CAN信号的名称、数据类型、单位、起始位、位长度、描述信息用户可自定义。要求程序根据这些配置信息自动对CAN网络上的所有信号进行监控，用户在增加、删除、修改CAN帧的定义时，可直接修改DBC文件或其它格式文件，无需再进行编程处理。

数据派生与函数模块

该模块对返回的信号进行处理，比如从ECU1里返回一帧frame1，里面包含两个信号：Speed和torque，为了观测到功率值，要对这两个信号进行处理，power＝Speed＊torque/9550(kw)，这种需求可能是客户根据实际情况自定义的，所以要求程序具有表达式处理的能力。这种做法类似于EXCEL等软件。

由于可以在不背离本发明基本特征的精神下，以各种形式实施本发明，因此本实施方式是说明性的而不是限制性的，由于本发明的范围由所附权利要求定义，而不是由说明书定义，因此落入权利要求的边界和界限内的所有变化，或这种权利要求边界和界限的等同物因而被权利要求包涵。

Claims (4)

1.一种评价汽车供电系统性能的系统，其特征在于，包括：

上位机，其根据所述汽车供电系统在一组输入变量下的运行参数来评价所述汽车供电系统的性能，所述输入变量包括被测试汽车的起动系和/或用电部件的用电负荷需求、用电持续时间；以及

信号通信单元，其与所述上位机和被测试汽车相连，用于在所述上位机的控制下，向所述被测试汽车的供电系统发送所述输入变量和从所述被测试汽车获取所述运行参数，

其中，还包括电源管理单元信号仿真单元，其与所述上位机相连，用于产生电源管理单元的仿真输出信号，所述上位机经所述信号通信单元向所述被测汽车发送所述仿真输出信号作为所述输入变量。

2.如权利要求1所述的评价汽车供电系统性能的系统，其中，所述信号通信单元对所述输入变量和所述运行参数的格式进行转换以适配所述上位机和被测试汽车。

3.如权利要求1所述的评价汽车供电系统性能的系统，其中，所述上位机为PC机，所述信号通信单元通过USB接口与所述上位机相连，并且通过CAN总线与所述被测试汽车的部件相连。

4.如权利要求1所述的评价汽车供电系统性能的系统，其中，所述供电系统在提供电能时基于下列方式确定蓄电池的电量：

Q＝-∫(I-max(I_gas-I_SD)dt+Q₀)

其中，Q为满电量到实际容量所释放的总电量，I为放电、充电电流，I_gas为起泡电流，I_SD为自放电电流，Q₀为先前已经释放的电量。

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