CN110816286A - 一种电动汽车整车用电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车能量控制领域，具体涉及一种电动汽车整车用电控制系统，包括电池组、电池管理单元、整车控制器、人机交互单元及整车用电设备，电池管理单元与电池组连接用于控制电池组的输出，电池管理单元还具有用电监控模块，用电监控模块与整车用电设备通讯连接以获取整车用电设备的用电情况，电池管理单元与整车控制器通讯连接以将整车用电设备的用电情况反馈至整车控制器，整车控制器与人机交互单元连接以交互反馈整车用电设备的用电情况。本发明的电动汽车整车用电控制系统对电动汽车各个工作状态下的整车用电设备的用电情况进行监控、分析、控制，从而减少整车用电设备的用电消耗，提高整车的续驶里程，提出新的整车控制的研究路线。

Description

一种电动汽车整车用电控制系统

技术领域

本发明属于电动汽车能量控制领域，具体涉及一种电动汽车整车用电控制系统。

背景技术

目前纯电动主要受制于电池的发展，高能量密度、电池极端环境下工作状态及寿命，致使续驶里程无法得到质的提升，混合动力汽车是通过优化发动机高效区与电机的高效区耦合，降低发动机油耗，属于比较契合过渡产品，终将会被代替。而纯电动汽车的技术越来越成熟，整车控制系统路线实现方式的完善可极大降低电耗与提高续驶里程，相关技术文献如公开号为CN110126629A的专利文献，公开了一种纯电动汽车制动能量回收系统，包括制动踏板、刹车信号传感器、电子控制单元、电机控制电路、电机、液压调节系统和发电储电系统，液压调节系统包括液压制动控制电路、ABS滑模控制器和制动液压阀，刹车信号传感器安装在制动踏板上并与电子控制单元电连接，以采集制动信号，电子控制单元分别与电机控制电路和液压制动控制电路电连接，用于判断汽车制动强弱并计算所需制动力矩，并向电机控制电路以及液压制动控制电路发送控制命令，电机控制电路经电机与发电储电系统电连接，以接收来自电子控制单元的控制命令，控制电机制动，并对汽车动能进行回收储存。上述技术方案利用电能的回收降低电耗与提高续驶里程，对整车控制系统的路线研究主要集中在电能回收的提升上，对于续航里程的提升也终有限度。

综上，本领域亟需开辟一些新的研究路线，因此，提出一种整车用电控制方面的研究。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种电动汽车整车用电控制系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动汽车整车用电控制系统，所述用电控制系统包括电池组、电池管理单元、整车控制器、人机交互单元及整车用电设备，所述电池管理单元与电池组连接用于控制电池组的输出，所述电池管理单元还具有用电监控模块，所述用电监控模块与整车用电设备通讯连接以获取整车用电设备的用电情况，所述电池管理单元与整车控制器通讯连接以将整车用电设备的用电情况反馈至整车控制器，所述整车控制器与人机交互单元连接以交互反馈整车用电设备的用电情况。

作为优选方案，所述整车用电设备的用电情况包括整车各个状态下各个用电设备的用电状态、用电时长、用电量。

作为优选方案，所述整车各个状态包括停车状态、充电状态、启动状态、上电状态、车辆行驶状态、回馈制动状态、机械制动和回馈制动结合状态、一般故障状态、重大故障状态。

作为优选方案，所述用电监控模块内存有预设的整车用电设备的用电参考模型，所述整车用电设备的用电参考模型用于对整车用电设备的用电情况进行参考分析。

作为优选方案，所述人机交互单元包括机械式仪表、电子智能仪表、音频设备、视频设备中的一种或多种。

作为优选方案，用电监控模块还用于通过电池管理单元控制整车用电设备的通断。

作为优选方案，所述人机交互单元还包括智能设备通讯模块，所述智能设备通讯模块用于与智能设备进行通讯反馈交互整车用电设备的用电情况。

本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的电动汽车整车用电控制系统对电动汽车各个工作状态下的整车用电设备的用电情况进行监控、分析、控制，尤其是被经常忽略的停车状态，从而减少整车用电设备的用电消耗，提高整车的续驶里程，提出新的整车控制的研究路线。

附图说明

图1是本发明一种电动汽车整车用电控制系统实施例一的整车用电控制系统的工作原理示意图；

图2是本发明一种电动汽车整车用电控制系统实施例一的整车用电控制系统的连接示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例一：

如图1-2所示，电动汽车整车基本结构分为整车控制系统和三个子系统，三个子系统包括电力驱动子系统，能源管理子系统、辅助控制子系统。整车控制系统由整车控制器、高压配电柜、CAN总线、油门踏板、制动踏板、气压传感器、智能仪表及低压控制信号等组成。电力驱动子系统由电机控制器、电机、机械传动装置、和驱动轮胎组成。能源管理子系统由动力电池组、电池管理单元（BMS）、充电系统、BMS内CAN、和充电CAN等组成。辅助控制子系统由转向控制系统、打气控制器系统、DC/DC小充电机、蓄电池、空调和除霜等组成。

本发明提出用电控制系统，包括电池组、电池管理单元、整车控制器、人机交互单元及整车用电设备，电池管理单元与电池组连接控制电池组的输出，电池管理单元内设有用电监控模块，用电监控模块可设置于BMS主板或BMS从板中，用电监控模块与整车用电设备通讯连接以获取整车用电设备的用电情况，整车用电设备包括电动汽车内的一切用电设施，例如：雨刮器、点烟器、车窗控制器、座椅控制器、插座、电机、仪表、中控、控制芯片、内外车灯、音响设备、视频设备、车载GPS、ETC设备、行车记录仪等等，电池管理单元将得到的用电情况反馈至整车控制器，最后通过人机交互单元交互反馈给驾驶员。

整车用电设备的用电情况包括整车各个状态下各个用电设备的用电状态、用电时长、用电量，用电状态指用电设施的用电状态是处于通电工作中、通电未工作中、断电停止工作中、短路故障中、其他故障中等的状态；用电时长，指上述用电状态中的时长，用电量指上述用电状态中使用的电量。

各个状态指，电动车辆在运行过程中，存在的一些固定的工作状态，纯电动车辆一共有9种工作状态：停车状态、充电状态、启动状态（也可以称为自检状态）、上电状态、车辆行驶状态、回馈制动状态、机械制动和回馈制动结合状态、一般故障状态、重大故障状态。每个状态的具体含义如下：

1、停车状态：电动汽车处于停车状态（汽车钥匙处于OFF档），此时系统的主继电器断电，系统中各个节点停止运行。

2、充电状态：当电动汽车在停车状态下，插上充电插头或者按下充电按钮时，整车控制器进入充电状态，并强制切断动力电机继电器的回路电源，并对电池工作状态进行实时监测；电池BMS进入充电程序。

3、启动状态：在整车控制器确认拔掉充电插头（及充电按钮按回）时，汽车钥匙位置处于ON，这时系统中各个节点进入自检状态。

4、上电状态：客车钥匙位置拨到START时，整车控制器向PDU发送预充电请求；整车控制器收到电机控制器预充结束指令后，闭合主接触器，进入行车程序。同时，电池BMS进入电池管理程序。

5、车辆行驶状态：汽车钥匙位置处于ON时，高压已经上完，司机把档位挂上后，系统进入前进、后退驱动程序，踩下加速踏板后车辆处于行驶状态。

6、回馈制动状态：当加速踏板回零而且制动踏板处于回馈制动区时，整车控制器发送符合回馈制动要求的负扭矩给电机MCU；电机MCU进入发电程序，电池BMS进入电池回馈管理程序。

7、机械制动和回馈制动结合状态：制动踏板大于回馈制动区，电机MCU继续发电程序，整车控制器进入机械制动和回馈制动结合程序。

8、一般故障状态：VCU检测到一般故障，整车控制器报警（报警灯闪烁、通过CAN总线发送相关的报警信息，通知其他的节点），整个系统降级运行。

9、重大故障状态：VCU报警（紧急情况采用紧急呼叫指令通知其他节点），必要时切断主接触器（断高压），系统停车。

纯电动整车控制系统的工作原理：司机用钥匙启动车辆，整车控制检测到司机的启动指令后，通过高压配电柜进行电力分配之后，将电能分配给电机控制器、DC/DC、转向变频器、打气变频器等高压部件。整车控制器检测整车状况无异常后通过CAN网络命令智能仪表显示REDAY图标，整车启动完成。驾驶员通过档位开关进行档位选择，当整车控制器检测到驾驶员的有效挂挡后，会将档位信号发送给仪表显示和电机控制器。当加速踏板离开起始位置后，整车控制器发送的驱动转矩给定值随着加速踏板的位置改变而变化。当加速踏板踩到底时，驱动转矩给定值达到最大。电机控制器接收到档位信号和驱动转矩给定值信号后，控制驱动电机进入运转状态，并根据方向信号确定动力电机的转向，以及根据驱动转矩给定值信号确定动力电机输出转矩的大小。当加速踏板回到起始位置后，驱动状态信号消失，同时驱动转矩给定值也回到0值，电机控制器控制动力电机停止转矩输出。整车控制器检测到制动踏板踩下后，向电机控制器发送档位信号、制动优先命令和制动转矩给定值信号，电机控制器接收到指令后，控制驱动电机进入制动状态，并根据制动转矩给定值信号确定动力电机输出制动转矩的大小，随即开始回馈制动，向动力电池组充电。当制动踏板回到起始位置后，制动状态信号消失，同时制动转矩给定值也回到0值，电机控制器控制动力电机停止制动转矩输出。在行驶过程中，整车控制器会开启转向系统，为司机提高助力转向。

对汽车的各个工作状态进行用电状况的监控具有重大意义，现有技术只针对汽车车辆行驶状态中的电池电量监控，用于获得续航里程信息，对于其他各个状态，尤其是停车状态下的用电设备耗电根本没有监控控制，实际车辆使用中，驾驶员在停车后，车内的行车记录仪、ETC设备由于安装线路不统一、不规范，大部分连接在点烟器线路上，致使用电设备处于通电未使用状态，或者通电使用状态中，毫无疑问随着停车时长的增长会消耗大量不必要的电能、或者驾驶员忘记关大灯，同样会造成电量损失，对这些用电设备的监控并将信息反馈给驾驶员，会让驾驶员知悉自己的车到底谁在耗电、耗了多少电、自己应该选择维修还是更换，最基础的，电瓶亏电时能知道到底是什么原因，是忘关大灯，还是有用电设备在偷偷用电；其他状态下的用电状况信息能让驾驶员对自己的车辆状况有全面的认知，能清楚的知道，行驶中，是不是传言中雨刮器是最耗电的，还是空调是最耗电的，车辆其他用电设备耗电量及耗电情况具体是如何的，再配合汽车生产厂家根据自己的硬件配置信息进行预设的整车用电设备的用电参考模型，还能分析到整车的用电设备是否异常，耗电异常时，可以去维修店进行检查维修，从细节处减少整车的用电损耗，提升整车的续航。同时整车用电设备的用电参考模型还可以配和检测一些一般故障状态、重大故障状态中汽车的故障来源，提升维修的效率，减少维修成本。充电状态下，能够检测整车用电设备边用边充对充电效率的影响，供驾驶员判断，充电时是否要坐在车中，是否能开空调、是否能听音乐等等；自检状态，减少一些用电方面的检测步骤，加快自检状态的完成；回馈制动状态、机械制动和回馈制动结合状态，检测电机做这些工作时的电能损耗，了解这些状态究竟能够节省多少的电量等等。这些信息通过人机交互单元反馈给驾驶员，比如机械式仪表、电子智能仪表、音频类的音响、视频类的中控显示屏，驾驶员上传时，语音播报或者视频显示停车状态下的整车用电设备的用电情况、行驶过程中通过仪表类进行显示，故障状态或其他状态同理通过各种类型的交互方式传递信息于驾驶员。

在用电设备上增加能够实现通断的电子开关，如二极管、继电器等等，通过用电监控模块进行控制，能够实现通过电池管理单元控制整车用电设备的通断，从而使驾驶员发现用电设备的异常时能够及时处理，再配合人机交互单元内设置智能设备通讯模块，与智能设备如手机、平板进行实时的通讯连接，将车辆情况实时反馈交互，使驾驶员能够远程了解并控制自己的车辆，比如大灯未关、行车记录仪未关、空调未关、车未熄火等等状况下进行远程的操控；故障状态下，进行相应故障设备的断电保护，比如车辆泡水状态下，对车辆内所有用电设备的断电操控。

本发明的电动汽车整车用电控制系统对电动汽车各个工作状态下的整车用电设备的用电情况进行监控、分析、控制，尤其是被经常忽略的停车状态，从而减少整车用电设备的用电消耗，提高整车的续驶里程，提出新的整车控制的研究路线。

应当说明的是，以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车整车用电控制系统，其特征在于，所述用电控制系统包括电池组、电池管理单元、整车控制器、人机交互单元及整车用电设备，所述电池管理单元与电池组连接用于控制电池组的输出，所述电池管理单元还具有用电监控模块，所述用电监控模块与整车用电设备通讯连接以获取整车用电设备的用电情况，所述电池管理单元与整车控制器通讯连接以将整车用电设备的用电情况反馈至整车控制器，所述整车控制器与人机交互单元连接以交互反馈整车用电设备的用电情况。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车整车用电控制系统，其特征在于，所述整车用电设备的用电情况包括整车各个状态下各个用电设备的用电状态、用电时长、用电量。

3.如权利要求2所述的一种电动汽车整车用电控制系统，其特征在于，所述整车各个状态包括停车状态、充电状态、启动状态、上电状态、车辆行驶状态、回馈制动状态、机械制动和回馈制动结合状态、一般故障状态、重大故障状态。

4.如权利要求3所述的一种电动汽车整车用电控制系统，其特征在于，所述用电监控模块内存有预设的整车用电设备的用电参考模型，所述整车用电设备的用电参考模型用于对整车用电设备的用电情况进行参考分析。

5.如权利要求4所述的一种电动汽车整车用电控制系统，其特征在于，所述人机交互单元包括机械式仪表、电子智能仪表、音频设备、视频设备中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的一种电动汽车整车用电控制系统，其特征在于，用电监控模块还用于通过电池管理单元控制整车用电设备的通断。

7.如权利要求6所述的一种电动汽车整车用电控制系统，其特征在于，所述人机交互单元还包括智能设备通讯模块，所述智能设备通讯模块用于与智能设备进行通讯反馈交互整车用电设备的用电情况。

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