CN110834551A - 一种纯电动汽车能量管理控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车能量管理控制系统，其中，包括能量管理控制器、电池组、电机、整车控制器和控制终端；能量管理控制器内设有温度传感器；能量管理控制器分别与电池组、电机、整车控制器和超级电容连接；电池组和超级电容均通过一主继电器与电机连接；主继电器与能量管理控制器连接；能量管理控制器用于获取电池组的电池温度、电池组的输出电压和电池组的输出电流，获取超级电容的输出电压和输出电流；能量管理控制器还用于获取控制终端的输入指令，通过整车控制器获取车辆的行驶状态，并根据输入指令及车辆的行驶状态控制主继电器的工作状态；以使选择合适的驱动策略。本发明能够大大节约能量。

Description

一种纯电动汽车能量管理控制系统
技术领域
本发明涉及纯电动汽车能量管理控制系统技术领域，具体为一种纯电动汽车能量管理控制系统。
背景技术
为应对能源短缺和环境污染问题，新能源汽车的发展愈来愈受到各国政府和社会的关注。纯电动汽车具有高效、零排放等突出优点，是汽车发展的重要方向之一。但是现阶段动力电池性能仍然存在技术瓶颈，随着动力电池性能的衰退，纯电动汽车续驶里程发生明显的降低；尤其是在频繁起步、加速、制动等城市行驶工况下，电动汽车的能耗增加、续驶里程明显缩短，严重限制了纯电动汽车的使用。如何在复杂道路条件下合理调节电动汽车能量分配，降低整车能耗，延长纯电动汽车的续驶里程，是工业界、学者所关注的主要问题。近年来随着智能交通和动力电池技术的发展，根据实际道路行驶工况数据进行纯电动汽车行驶工况构建和预测，同时结合电池建模和状态估计方法，对纯电动汽车能量耗散过程进行优化管理，成为提高纯电动汽车续驶里程的有效途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动汽车能量管理控制系统，具备优化节能的优点，解决了传统的电动车随着动力电池性能的衰退，纯电动汽车续驶里程发生明显的降低；尤其是在频繁起步、加速、制动等城市行驶工况下，电动汽车的能耗增加、续驶里程明显缩短，严重限制了纯电动汽车的使用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纯电动汽车能量管理控制系统，其中，包括能量管理控制器、电池组、电机、整车控制器和控制终端；
所述能量管理控制器内设有温度传感器；
所述能量管理控制器分别与所述电池组、所述电机、所述整车控制器和所述超级电容连接；
所述电池组和所述超级电容均通过一主继电器与所述电机连接；所述主继电器与所述能量管理控制器连接；
所述能量管理控制器用于获取所述电池组的电池温度、所述电池组的输出电压和所述电池组的输出电流，获取所述超级电容的输出电压和输出电流；
所述能量管理控制器还用于获取控制终端的输入指令，通过整车控制器获取车辆的行驶状态，并根据所述输入指令及车辆的行驶状态控制所述主继电器的工作状态；以使选择合适的驱动策略。
如上所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其中，可选的是，所述电机包括电控控制器和直流无刷电机，所述电机控制器与所述主继电器电连接，所述电机控制器与所述直流无刷电机连接；所述电机控制器与所述能量管理控制器电连接；
所述直流无刷电机用于根据所述主继电器的工作状态以及所述能量管理控制器的控制信号驱动车辆行驶或者发电。
如上所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其中，可选的是，所述主继电器的工作状态有四种，第一工作状态下，所述电池组经所述主继电器与所述电机电连接，所述超级电容与所述电机断开连接；第二工作状态下，所述电池组与所述电机之间断开连接，所述超级电容与所述电机连接；第三工作状态下，所述电池组与通过所述主继电器与所述电机连接，所述超级电容与所述电机连接；第四种工作状态下，所述电池组与所述电机之间断开连接，所述超级电容与所述电机之间断开连接。
如上所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其中，可选的是，还包括DC/DC变换器和IGBT驱动器，所述IGBT驱动器分别与所述能量管理控制器和所述DC/DC变换器电连接；所述DC/DC变换器串接在所述超级电容与所述主继电器之间；所述IGBT驱动器用于从所述能量管理控制器获取控制信号，并根据该控制信号通过所述DC/DC变换器将超级电容的电压转化为相应电压或者将所述电机所产生的电能转化为对应电压以给所述超级电容充电。
如上所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其中，可选的是，所述能量管理控制器与所述主继电器电连接，所述能量管理控制器用于控制所述主继电器的工作状态。
如上所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其中，可选的是，在无制动信号的情况下：当所获取的电池组电压大于48.6V时，控制所述主继电器处于第一工作状态；当所获取的电池组电压介于45V到48.6V之间时，则控制所述主继电器处于第三工作状态；当电池组电压介于25V到45V之间时，则根据车速和加速度控制所述主继电器的工作状态；
在有制动信号的情况下：控制所述主继电器处于第二工作状态，以使电机发电产生电流并给所述超级电容充电。
如上所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其中，可选的是，在无制动信号且电池组电压介于25V到45V之间时，当车速小预设速度值，且加速度小于预设加速度值时，控制所述主继电器处于第一工作状态，否则，控制所述主继电器处于第三工作状态。
如上所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其中，可选的是，所述能量管理控制器通过CAN总线与所述整车控制器连接。
如上所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其中，可选的是，所述能量管理控制器根据所获取的电池温度控制所述主继电器的工作状态，以使在所获取的电池温度大于设定值时，断开所述电池组与所述电机之间的连接，并接通超级电容与所述电机之间的连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过在纯电动汽车上设置超级电容和电池组，并通过设置的能量管理控制器，利用能量管理控制器来从整车控制器、控制终端、电池组以及超级电容上获取相应的控制参数，通过利用各种参数来合理控制电池组与超级电容的供电方式，能够大大节约能量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
实施例1
请参照图1，本实施例提出了一种纯电动汽车能量管理控制系统，其中，包括能量管理控制器、电池组、电机、整车控制器和控制终端。具体地，所述整车控制器除用于为所述能量管理控制器提供车辆相关参数外，还能够实现现有的功能，以完成对整车个车辆的控制。
所述能量管理控制器内设有温度传感器；具体地，温度传感器用于检测电池组的温度，从而使得在电池组温度过高的情况下切断电池组供电并报警，以防止由于电池组温度过高而产生的危险，另一方面还能够保证电池组工作在适宜的温度范围内，有利于提高电池供电效率。
所述能量管理控制器分别与所述电池组、所述电机、所述整车控制器和所述超级电容连接；具体，所述能量管理控制器用于根据整车控制器、超级电容、电池组的相关参数控制电机的供电方案。
所述电池组和所述超级电容均通过一主继电器与所述电机连接；所述主继电器与所述能量管理控制器连接；具体地，能量管理控制器通过控制主继电器的工作状态来实现电机驱动方案的控制。
具体地，所述能量管理控制器用于获取所述电池组的电池温度、所述电池组的输出电压和所述电池组的输出电流，获取所述超级电容的输出电压和输出电流。所述能量管理控制器还用于获取控制终端的输入指令，通过整车控制器获取车辆的行驶状态，并根据所述输入指令及车辆的行驶状态控制所述主继电器的工作状态；以使选择合适的驱动策略。
作为一种较佳的实施方式，所述电机包括电控控制器和直流无刷电机，所述电机控制器与所述主继电器电连接，所述电机控制器与所述直流无刷电机连接；所述电机控制器与所述能量管理控制器电连接。可以选用直流无刷电机，能够保证电机的工作寿命，也可以选用交流电机。所述直流无刷电机用于根据所述主继电器的工作状态以及所述能量管理控制器的控制信号驱动车辆行驶或者发电。具体地，在制动过程中，不再给电机供电，电机转子在车辆转动部件的带动下转动从而切割磁感线发电。
作为一种较佳的实施方式，所述主继电器的工作状态有四种，第一工作状态下，所述电池组经所述主继电器与所述电机电连接，所述超级电容与所述电机断开连接；此时，电池组单独供电。第二工作状态下，所述电池组与所述电机之间断开连接，所述超级电容与所述电机连接；此时，可通过超级电容业回收制动过程中所产生的能量。第三工作状态下，所述电池组与通过所述主继电器与所述电机连接，所述超级电容与所述电机连接；此时，可通过电池组和超级电容共同供电，有利于减小于的电池组的损耗。第四种工作状态下，所述电池组与所述电机之间断开连接，所述超级电容与所述电机之间断开连接。
作为一种较佳的实施方式，还包括DC/DC变换器和IGBT驱动器，所述IGBT驱动器分别与所述能量管理控制器和所述DC/DC变换器电连接；所述DC/DC变换器串接在所述超级电容与所述主继电器之间；所述IGBT驱动器用于从所述能量管理控制器获取控制信号，并根据该控制信号通过所述DC/DC变换器将超级电容的电压转化为相应电压或者将所述电机所产生的电能转化为对应电压以给所述超级电容充电。如此，能够通过IGBT驱动器和所述DC/DC变换器将所述超级电容中的电能用于驱动车辆行驶，并在制动时将电机发的电转化为电能存储在所述超级电容中。
作为一种较佳的实施方式，所述能量管理控制器与所述主继电器电连接，所述能量管理控制器用于控制所述主继电器的工作状态。如此，可通过能量管理控制器直接向所述主继电器发出控制信号，以实现对于主继电器工作状态的切换。
作为一种较佳的实施方式，在无制动信号的情况下：当所获取的电池组电压大于48.6V时，控制所述主继电器处于第一工作状态；当所获取的电池组电压介于45V到48.6V之间时，则控制所述主继电器处于第三工作状态；当电池组电压介于25V到45V之间时，则根据车速和加速度控制所述主继电器的工作状态；在有制动信号的情况下：控制所述主继电器处于第二工作状态，以使电机发电产生电流并给所述超级电容充电。如此，能够根据不同情况选择最合适的供电策略，能够使纯电动汽车的能量分配更加合理，从而达到节约能量，提高续航里程的目的。更进一步地，作为一种较佳的实施实施方式，在无制动信号且电池组电压介于25V到45V之间时，当车速小预设速度值，且加速度小于预设加速度值时，控制所述主继电器处于第一工作状态，否则，控制所述主继电器处于第三工作状态。
作为一种较佳的实施方式，所述能量管理控制器通过CAN总线与所述整车控制器连接。
作为一种较佳的实施方式，所述能量管理控制器根据所获取的电池温度控制所述主继电器的工作状态，以使在所获取的电池温度大于设定值时，断开所述电池组与所述电机之间的连接，并接通超级电容与所述电机之间的连接。如此，能够防止由于电池温度过高而产生安全隐患。有利于提高电池组的使用安全性，同时，能够尽量使电池组工作在合适的温度范围内。
实施例2
请参阅图1，一种纯电动汽车能量管理控制系统，包括车辆、锂离子动力电池组、主继电器、电机控制器、直流无刷电机、变速器、差速机构、DC/DC变换器、超级电容、IGBT驱动器、能量管理控制器、控制终端和整车控制器，锂离子动力电池组通过电源线与主继电器连接，主继电器通过电源线分别与电机控制器和DC/DC变换器连接，DC/DC变换器通过电源线与超级电容连接，电机控制器通过电源线与直流无刷电机连接，电机控制器与直流无刷电机之间采用三相接电法将电源线进行连接，直流无刷电机通过传动机构与变速器传动连接，变速器通过传动机构与差速机构传动连接，差速机构通过传动机构与车辆传动连接，变速器采用无级变速器，差速机构采用传统的机械式差速器，离子动力电池组的输出端连接有电流传感器，电流传感器通过信号线与能量管理控制器连接，电流传感器与能量管理控制器之间通过信号线传输电流信号，锂离子动力电池组的输出端通过两组信号线与能量管理控制器的输入端单向电性连接，两组信号线分别传输温度信号和电压信号，锂离子动力电池组通过电源线分别与IGBT驱动器和能量管理控制器连接，能量管理控制器的输出端通过信号线与IGBT驱动器的输入端单向电性连接，能量管理控制器与IGBT驱动器之间的信号线传输控制信号，IGBT驱动器的输出端通过信号线与DC/DC变换器的输入端单向电性连接，IGBT驱动器与DC/DC变换器之间的信号线传输驱动信号，超级电容的输出端通过信号线与能量管理控制器的输入端单向电性连接，超级电容与能量管理控制器之间的信号线传输电压信号，DC/DC变换器与超级电容之间与电流传感器连接，电流传感器的输出端通过信号线与能量管理控制器的输入端单向电性连接，电流传感器与能量管理控制器之间的信号线传输电流信号，能量管理控制器的输出端通过信号线与主继电器的输入端单向电性连接，能量管理控制器与主继电器之间的信号线传输控制信号，主继电器与电机控制器之间与电流传感器连接，电流传感器的输出端与能量管理控制器的输入端通过信号线单向电性连接，电流传感器与能量管理控制器之间的信号线传输电枢电流信号，电机控制器的输出端通过信号线与能量管理控制器的输入端单向电性连接，电机控制器与能量管理控制器之间的信号线传输转速信号，能量管理控制器的输出端通过信号线与电机控制器的输入端单向电性连接，能量管理控制器与电机控制器之间的信号线传输控制信号，能量管理控制器的输入端通过信号线与控制终端的输出端单向电性连接，控制终端为驾驶员，能量管理控制器与控制终端之间的信号线传输指令信号，能量管理控制器通过信号线双向电性连接有整车控制器，能量管理控制器与整车控制器之间的信号线传输CAN信号。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种纯电动汽车能量管理控制系统，其特征在于，包括能量管理控制器、电池组、电机、整车控制器和控制终端；
所述能量管理控制器内设有温度传感器；
所述能量管理控制器分别与所述电池组、所述电机、所述整车控制器和所述超级电容连接；
所述电池组和所述超级电容均通过一主继电器与所述电机连接；所述主继电器与所述能量管理控制器连接；
所述能量管理控制器用于获取所述电池组的电池温度、所述电池组的输出电压和所述电池组的输出电流，获取所述超级电容的输出电压和输出电流；
所述能量管理控制器还用于获取控制终端的输入指令，通过整车控制器获取车辆的行驶状态，并根据所述输入指令及车辆的行驶状态控制所述主继电器的工作状态；以使选择合适的驱动策略。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车能量管理控制系统，其特征在于，所述电机包括电控控制器和直流无刷电机，所述电机控制器与所述主继电器电连接，所述电机控制器与所述直流无刷电机连接；所述电机控制器与所述能量管理控制器电连接；
所述直流无刷电机用于根据所述主继电器的工作状态以及所述能量管理控制器的控制信号驱动车辆行驶或者发电。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车能量管理系统，其特征在于，所述主继电器的工作状态有四种，第一工作状态下，所述电池组经所述主继电器与所述电机电连接，所述超级电容与所述电机断开连接；第二工作状态下，所述电池组与所述电机之间断开连接，所述超级电容与所述电机连接；第三工作状态下，所述电池组与通过所述主继电器与所述电机连接，所述超级电容与所述电机连接；第四种工作状态下，所述电池组与所述电机之间断开连接，所述超级电容与所述电机之间断开连接。
4.根据权利要求3所述的纯电动汽车能量管理系统，其特征在于，还包括DC/DC变换器和IGBT驱动器，所述IGBT驱动器分别与所述能量管理控制器和所述DC/DC变换器电连接；所述DC/DC变换器串接在所述超级电容与所述主继电器之间；所述IGBT驱动器用于从所述能量管理控制器获取控制信号，并根据该控制信号通过所述DC/DC变换器将超级电容的电压转化为相应电压或者将所述电机所产生的电能转化为对应电压以给所述超级电容充电。
5.根据权利要求3或4所述的纯电动汽车能量管理系统，其特征在于，所述能量管理控制器与所述主继电器电连接，所述能量管理控制器用于控制所述主继电器的工作状态。
6.根据权利要求3或4所述的纯电动汽车能量管理系统，其特征在于，在无制动信号的情况下：当所获取的电池组电压大于48.6V时，控制所述主继电器处于第一工作状态；当所获取的电池组电压介于45V到48.6V之间时，则控制所述主继电器处于第三工作状态；当电池组电压介于25V到45V之间时，则根据车速和加速度控制所述主继电器的工作状态；
在有制动信号的情况下：控制所述主继电器处于第二工作状态，以使电机发电产生电流并给所述超级电容充电。
7.根据权利要求6所述的纯电动汽车能量管理系统，其特征在于，在无制动信号且电池组电压介于25V到45V之间时，当车速小预设速度值，且加速度小于预设加速度值时，控制所述主继电器处于第一工作状态，否则，控制所述主继电器处于第三工作状态。
8.根据权利要求1所述的纯电动汽车能量管理系统，其特征在于，所述能量管理控制器通过CAN总线与所述整车控制器连接。
9.根据权利要求1所述的纯电动汽车能量管理系统，其特征在于，所述能量管理控制器根据所获取的电池温度控制所述主继电器的工作状态，以使在所获取的电池温度大于设定值时，断开所述电池组与所述电机之间的连接，并接通超级电容与所述电机之间的连接。
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