CN108081988A

CN108081988A - 基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法

Info

Publication number: CN108081988A
Application number: CN201711364300.8A
Authority: CN
Inventors: 蒋平; 杨剑波; 杜文正; 杨金华; 任异
Original assignee: CHENGDU BUS CO LTD
Current assignee: CHENGDU BUS CO LTD
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2018-05-29

Abstract

本发明公开了一种基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，以电池系统放电性能为核心，通过根据踏板开度，当前车速，动力电池的电压、电流、SOC、温度、故障信息智能调节驱动电机扭矩的大小来平衡放电电流大小；以及通过整车控制器发送指令控制电附件的高压接触器，实现电附件的快速启停，来均衡整车放电电流大小。通过本发明可以提高能量利用率，增加电动汽车的续驶里程，延长电池使用寿命以及提高电池系统安全性。

Description

基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种纯电动公交车整车能量管理控制领域。

背景技术

能量管理控制为纯电动汽车整车控制技术的核心之一。纯电动汽车作为一种有限能量电源供应系统，其能量优化和控制正成为电动汽车领域研究的热点。基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制策略，可以提高能量利用率，增加电动汽车行驶里程，延长电池使用寿命及提高电池系统安全性。

电池系统成组后，其电压和容量已经确定，在相同条件下，放电倍率越低，可放电容量就越大，放出的能量就越多。电流智能平衡输出控制策略以降低电池放电倍率，并且维持放电电流平衡，减少放电电流突变为控制核心，放电策略充分适应电池的放电性能，发挥出电池的最大效能。

现有的电动汽车能量管理控制策略是以驾驶员需求扭矩为核心，根据油门踏板开度和当前车速查表得出需求扭矩，然后将需求扭矩与电池最大允许的放电功率进行比较，以两者中的较小值作为最终的需求扭矩，只考虑了电池允许电流的最大值，没有考虑到电池电流输出大小对电池可放电容量的影响。并且电池输出电流大小实时响应油门踏板开度，油门开度的瞬时变化，导致电池电流输出波动非常大，影响电池放电性能，使电池实际放出的容量减小，缩短续驶里程。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制系统与方法，用于降低电池放电倍率，并且维持放电电流平衡，减少放电电流突变，以解决现有能量管理控制策略的缺陷，使控制策略更加适应电池系统本身的放电性能，能够提高能量利用率，增加电动汽车行驶里程，延长电池使用寿命及提高电池系统安全性。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，包括：

i)根据驱动电机的需求电流对电池的输出电流进行电流平衡控制；以及

ⅱ)根据整车附件需求电流，通过整车控制器发送指令控制相应整车附件的接触器使相应整车附件功率降低或快速启停，实现电流平衡控制。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述步骤i)包括：

根据踏板开度，当前车速，动力电池的电压、电流、SOC、温度、故障信息智能调节驱动电机扭矩的大小来平衡放电电流大小。

根据本发明的另一个实施方案，所述步骤i)包括：

整车控制器根据车速传感器反馈的当前车速和油门踏板开度，将行进和加速过程分成若干个区间，每个区间保持稳定加速度，实现输出电流平衡。

本发明还可以是：

根据本发明的另一个实施方案，所述ⅱ)包括：

利用坡度传感器、车速传感器、接触器及整车控制器构成闭环控制算法，实现整车附件需求电流平衡。

根据本发明的另一个实施方案，所述步骤i)中，根据电池本身的放电性能和驾驶员对油门踏板的需求确定放电电流。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制系统与方法，电池系统成组后，其电压和容量已经确定，在相同条件下，放电倍率越低，可放电容量就越大，放出的能量就越多；电流智能平衡输出控制策略以降低电池放电倍率，并且维持放电电流平衡，减少放电电流突变为控制核心，放电策略充分适应电池的放电性能，发挥出电池的最大效能；根据实验，可以提高能量利用率，增加电动汽车10％的续驶里程，延长电池使用寿命以及提高电池系统安全性。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的系统控制示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

一种基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，更改整车控制器程序，调整控制器软件算法。一是根据踏板开度，当前车速，动力电池的电压、电流、SOC、温度、故障信息智能调节驱动电机扭矩的大小来平衡放电电流大小。二是通过整车控制器发送指令控制电附件的高压接触器，以实现电附件的快速启停。

一部分为驱动电机的需求电流平衡，其需求功率平衡法：当车辆爬坡时，根据坡度传感器反馈当前坡度，整车控制器根据坡度计算爬坡所需的最小扭矩Nmin，再根据油门踏板开度的变化，将爬坡过程分成若干个区间dt，每个区间扭矩为N1、N2...Nm，其每个区间加速度为(Nmin+N1)/dt。而传统算法为：扭矩随油门踏板的实时变化而变化，其瞬间扭矩大，时间短，所以加速度大，需要的电池功率也大。该算法能保持电流平衡，避免出现当油门踏板突变时，导致的电流剧烈波动，其动力性与传统控制方法一致；当车辆需要急剧加速时，整车控制器根据车速传感器反馈的当前车速和油门踏板开度，同理，将加速过程分成若干个区间，每个区间保持稳定加速度，从而保证输出电流平衡，其加速时间与传统加速过程一致。

以上充分考虑电池本身的放电性能，放电电流既考虑了驾驶员的油门踏板需求，也考虑了电池的放电性能，最大程度的发挥出电池的效能。

另一部分为整车附件需求电流平衡，利用坡度传感器、车速传感器、接触器及整车控制器构成闭环控制算法。整车附件需求功率平衡法：当整车需要大功率放电时(电流大于一倍电池额定容量)，在确保高压附件安全的前提下，整车控制器发出指令快速降低用电设备功率，直至切断四合一控制器内的接触器，以关闭大功率用电设备，如空调压缩机，PTC加热器，DC/DC等辅助设备，保证电池输出功率平衡。当整车需求功率降低时，整车控制器发出指令闭合四合一控制器内的高压附件接触器，快速恢复附件设备用电功率。

如图1所示，本发明的工作原理：

整车控制器6采集档位开关1、油门踏板2、制动踏板3、坡度传感器4、车速传感器5信号；

整车控制器6利用采集的信号进行区间分段计算平均最小输出电流；

根据电池7的最佳放电电流区间，进行整车需求电流的修正优化；

当整车需求电流较大时，整车控制器6发送指令给四合一控制器11，切断电附件接触器10，停止大功率电附件的工作，降低电池放电电流；

当整车需求电流降低时，整车控制器6发送指令给四合一控制器11，闭合电附件接触器10，启动大功率电附件的工作；

电池7通过四合一控制器11输出到电机控制器8驱动电机9工作。

根据以上实施例公开的基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，具有以下特征：(1)电池系统成组后，其电压和容量已经确定，在相同条件下，放电倍率越低，可放电容量就越大，放出的能量就越多。电流智能平衡输出控制策略以降低电池放电倍率，并且维持放电电流平衡，减少放电电流突变为控制核心，放电策略充分适应电池的放电性能，发挥出电池的最大效能。(2)驱动电机的需求电流平衡，采用区间分段平均电流，减少电流波动。(3)整车附件需求电流平衡，采用快速启停大功率用电设备，以保证电池输出电流稳定。

综上而言，本发明通过两部分实现，一部分为驱动电机的需求电流，另一部分为整车附件所需的电流。驱动电机的需求电流平衡法：当车辆突然需要大电流放电时，通过区间分段平均电流算法及滤波处理，保证电流稳定，避免放电电流突然增大，然后急剧减少。整车附件需求电流平衡法：当整车需要大电流放电时，在保证安全的前提下，智能快速降低或关闭大功率用电设备，如空调压缩机，PTC加热器，DC/DC等辅助设备，不需要大电流放电时，快速恢复附件设备。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims

1.一种基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，其特征在于所述步骤i)包括：

根据踏板开度，当前车速，动力电池的电压、电流、SOC、温度、故障信息智能调节驱动电机扭矩的大小,从而平衡放电电流大小。

3.根据权利要求1所述的基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，其特征在于所述步骤i)包括：

4.根据权利要求1所述的基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，其特征在于所述ⅱ)包括：

5.根据权利要求1所述的基于电池功率平衡的电动汽车能量管理控制方法，其特征在于所述步骤i)中，根据电池本身的放电性能和驾驶员对油门踏板的需求确定放电电流。