CN113147402B

CN113147402B - 一种电压实时调节的纯电动汽车dcdc控制方法

Info

Publication number: CN113147402B
Application number: CN202110362376.7A
Authority: CN
Inventors: 彭红涛; 杜佳; 余绍鹏; 丁聪; 杨波
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2022-11-29
Anticipated expiration: 2041-06-18
Also published as: CN113147402A

Abstract

本发明公开了一种电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，整车上电，VCU使能DCDC，VCU根据蓄电池电压大小不同控制DCDC工作在不同的基准工作电压；检测车辆状态，根据车辆行驶状态通过模糊控制对所述基准工作电压修正，从而调整DCDC的工作电压，实现低压蓄电池充放电或电量保持。本发明在满足整车用电需求的同时，充分考虑动力电池用电状态和DCDC工作效率，尽可能提高DCDC工作效率，从而提高了整车用电效率，节约能源。

Description

一种电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法。

背景技术

纯电动汽车通常配有DCDC，将高压变换低压，给低压蓄电池充电。现有技术中传统的一种DCDC控制方法，是以恒定的电压让工作，这种控制方法虽然能够满足低压系统的用电需求，但却未考虑到低压蓄电池状态的变化，同时也未考虑到车辆所处工况及动力电池状态的变化，从车辆整体的用电效果而言，现有技术中的这种控制方法会降低整车的用电效率。另一种DCDC控制方法，是设置蓄电池电量传感器，通过传感器获取蓄电池状态，通过蓄电池状态对DCDC以不同的电压工作，这种方式系统需要增加蓄电池电量传感器，增加成本；且 DCDC工作在不同电压，对DCDC部件要求及控制高，DCDC控制复杂且成本高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法。

本发明采用的技术方案是：一种电压实时调节的纯电动汽车 DCDC控制方法，整车上电，VCU使能DCDC，VCU根据蓄电池电压大小不同控制DCDC工作在不同的基准工作电压；检测车辆状态，根据车辆行驶状态通过模糊控制对所述基准工作电压修正，从而调整 DCDC的工作电压，实现低压蓄电池充放电或电量保持。

进一步地，当满足以下任意条件时，VCU使能DCDC：

1)车辆处于上高压状态；

2)车辆处于充电状态。

进一步地，控制DCDC工作在不同的基准工作电压的过程为：

若蓄电池电压大于第一设定值V1，则控制DCDC的基准工作电压为0；

若蓄电池电压小于第二设定值V2，则控制DCDC以最大基准电压工作；

若蓄电池电压大于等于第二设定值V2小于等于第一设定值V1，则根据蓄电池实时电压以及蓄电池电压与DCDC基准工作电压之间的拟合关系，确定蓄电池实时电压对应的DCDC基准工作电压，然后控制DCDC以确定的基准工作电压间歇工作，

进一步地，所述控制DCDC以确定的基准工作电压间歇工作指控制DCDC以工作第一设定时间T1、停止第二设定时间T2的方式间歇运行。

进一步地，所述第一设定时间为10-60，优选为20min、30min、 40min；所述第二设定时间为10-60s，选为20s、30s、40s。

进一步地，所述调整DCDC的工作电压的过程为：

检测车速信号，根据车速信号确定车辆加速度；

对车辆加速度进行滤波平滑处理，根据处理后加速度采用模糊控制得到电压修正系数，将电压修正系数乘以调整电压基数值得到调整电压值，基于调整电压值对基准工作电压进行修正。

进一步地，所述模糊控制为构建输入隶属度函数和输出隶属度函数，利用重心法进行模糊化，求出加速度对应下的模糊控制输出量.

进一步地，所述输入隶属度函数是输入为车辆加速度，车辆加速度的模糊集合为{NB，NS，ZE，PS，PB}，论域为[-A，A]。

进一步地，所述输出隶属度函数是输出为电压修正系数，电压修正系数的模糊集合为{NB，NS，ZE，PS，PB}，论域为[B，C]。

更进一步地，对基准工作电压进行修正包括：

车辆处于加速状态时，V_final＝f(V)-ΔV；

车辆处于减速状态，V_final＝f(V)+ΔV；

其中，V_final为DCDC的工作电压；f(V)为；ΔV为调整电压值。

本发明的有益效果是：本发明不需要增加电量传感器，DCDC以单电压工作，DCDC自身工作简单、控制简单，这两方面都能降低成本，另外DCDC可以在一定电压范围以不同电压工作，DCDC的工作在电压范围内无级可调，可以根据电池状态精准控制；本发明在满足整车用电需求的同时，充分考虑动力电池用电状态和DCDC工作效率，尽可能提高DCDC工作效率，从而提高了整车用电效率，节约能源。

附图说明

图1为本发明纯电动汽车DCDC控制系统原理图。

图2为本发明DCDC基准工作电压示意图。

图3为本发明加速度隶属函数示意图。

图4为本发明电压修正系数隶属函数示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

本发明公开了一种电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，如图1所示，控制系统包括：高压动力电池、电池管理系统(BMS)、驱动电机、驱动电机控制器(MCU)、整车控制器(VCU)、电压变换器(DCDC)、12V低压蓄电池，整车控制器分别与电池管理系统、电压变换器以及驱动电机控制器连接，电池管理系统与高压动力电池连接，高压动力电池通过电压变换器与蓄电池连接，驱动电机控制器与驱动电机连接。其中，电池管理系统用于对高压动力电池进行管理，驱动电机控制器用于接受整车控制器发出的控制指令，对驱动电机进行控制；DCDC用于将动力电池的高压电转换为低压，从而给低压蓄电池充电。控制方法如下：

1、整车上电，VCU唤醒，自动检测VCU的各项工作参数，VCU 完成自检，当VCU的各项工作参数处于正常范围时，表征VCU正常工作。

2、VCU判断是否使能DCDC，当驾驶员准备行车，手动上高压，动力系统上高压完成，或当车辆在充电时，高压连接完成并在充电过程中，VCU使能DCDC，VCU控制DCDC在不同模式工作，DCDC 输出电压；当驾驶员下高压，或由于系统故障高压断开，VCU则给 DCDC电压指令为0，且禁止DCDC使能，则DCDC输出电压为0，当在充电过程中，充电完成，或由于系统故障，充电终止，高压断开， VCU则给DCDC电压指令为0，且禁止DCDC使能，则DCDC输出电压为0。

3、VCU根据蓄电池电压控制DCDC工作在不同的基准工作电压，在每个基准工作电压，控制DCDC工作时间为T1(例如30分钟，此值可标定)，停止工作时间T2(例如30秒，此值可标定)，控制DCDC 短暂停止工作的目的是在未给蓄电池充电时，获取蓄电池实时电压值，根据蓄电池实时电压值控制电压变换器工作在不同基准电压，如图2 所示。

根据蓄电池电压DCDC工作电压如下表：

蓄电池电压(V)	DCDC基准工作电压(V)
		0	16
9	16
		10	15
11	14.5
		12	13.5
13	13
		14	12.5
15	0
		16	0

1)如果蓄电池电压高于V1(例如15V，此值可标定)，则控制 DCDC不工作，即VCU控制DCDC工作电压为0；

2)如果蓄电池电压低于V2(例如9V，此值可标定)，则控制DCDC 以最大电压工作；

3)如果蓄电池电压在V2-V1范围内，VCU控制DCDC间歇工作，工作电压由上表根据蓄电池电压插值得到相应的DCDC工作电压，比如，已知蓄电池电压11V时对应的DCDC工作电压14.5V，已知蓄电池电压12V时对应的DCDC工作电压13.5V，根据这两组数据进行插值处理，得到蓄电池电压11.5V时对应的DCDC工作电压为14V。工作时间为T1(例如30分钟，此值可标定)，停止工作时间T2(例如 30秒，此值可标定)；

V_aim＝f(V)

式中V_aim——DCDC目标工作电压；

f(V)——根据蓄电池插值得到基准工作电压值；

4、VCU根据车辆行驶状态通过模糊控制修正DCDC工作电压；

1)VCU接受车速信号，根据车速信号计算加减速度：

式中a——加减速度，a如果大于0，则是加速度，如果小于0，则是减速度；

V_k——第k时刻的车速；

V_k-1——第k-1时刻的车速；

T_k——第k时刻的时间；

T_k-1——第k-1时刻的时间；

2)对车辆加速度进行滤波平滑处理，根据滤波后的加速度根据模糊控制，得到电压修正比例，电压修正比例乘以调整电压基数值(例如2V，此值可标定)即得到调整电压值ΔV。本实施例中模糊控制器的输入为车辆加速度，加速度的模糊集合为{NB，NS，ZE，PS，PB}，论域可以设为[-4，4]，加速度隶属函数如图3所示；模糊控制器的输出为调整电压的修正系数，修正系数的模糊集合为{NB，NS，ZE，PS， PB}，论域可以设为[0.5，1.5]，电压修正系数隶属函数如图4所示。这两幅图是构建的隶属度函数，即确定模糊规则，利用重心法进行模糊化，求出加速度对应下的模糊控制输出量。

3)如果车辆加速，动力电池在放电，为优先满足驾驶性要求，并避免由于动力电池放电时DCDC工作效率低问题，根据车辆加速度减小DCDC工作电压；如果车辆在减速能量回收过程，动力电池在充电，为提高DCDC充电效率，根据车辆减速度增加DCDC工作电压；

如果车辆在加速：

V_final＝f(V)-ΔV

如果车辆在减速：

V_final＝f(V)+ΔV

5、DCDC接受VCU发送的控制命令，实现低压蓄电池充放电或电量保持。

本发明的控制方法能够为DCDC控制提供最优的能量管理方法，本发明中的技术方案在维持低压蓄电池电量平衡及车载低压附件的用电前提下，还能够显著提高整车的用电效率。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，其特征在于：整车上电，VCU使能DCDC，VCU根据蓄电池电压大小不同控制DCDC工作在不同的基准工作电压；检测车辆状态，根据车辆行驶状态通过模糊控制对所述基准工作电压修正，从而调整DCDC的工作电压，实现低压蓄电池充放电或电量保持；

控制DCDC工作在不同的基准工作电压的过程为：

若蓄电池电压大于第一设定值，则控制DCDC的基准工作电压为0；

若蓄电池电压小于第二设定值，则控制DCDC以最大基准电压工作；

若蓄电池电压大于等于第二设定值小于等于第一设定值，则根据蓄电池实时电压以及蓄电池电压与DCDC基准工作电压之间的拟合关系，通过插值确定蓄电池实时电压对应的DCDC基准工作电压，然后控制DCDC以确定的基准工作电压间歇工作；

所述调整DCDC的工作电压的过程为：

检测车速信号，根据车速信号确定车辆加速度；

对车辆加速度进行滤波平滑处理，根据处理后加速度采用模糊控制得到电压修正系数，将电压修正系数乘以调整电压基数值得到调整电压值，基于调整电压值对基准工作电压进行修正；

对基准工作电压进行修正包括：

车辆处于加速状态时，V_final＝f(V)-ΔV；

车辆处于减速状态，V_final＝f(V)+ΔV；

其中，V_final为DCDC的工作电压；f(V)为基准工作电压值；ΔV为调整电压值。

2.根据权利要求1所述的电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，其特征在于，当满足以下任意条件时，VCU使能DCDC：

1)车辆处于上高压状态；

2)车辆处于充电状态。

3.根据权利要求1所述的电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，其特征在于：所述控制DCDC以确定的基准工作电压间歇工作指控制DCDC以工作第一设定时间、停止第二设定时间的方式间歇运行。

4.根据权利要求3所述的电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，其特征在于：所述第一设定时间为10-60min；所述第二设定时间为10-60s。

5.根据权利要求1所述的电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，其特征在于：所述模糊控制为构建输入隶属度函数和输出隶属度函数，利用重心法进行模糊化，求出加速度对应下的模糊控制输出量。

6.根据权利要求5所述的电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，其特征在于：所述输入隶属度函数是输入为车辆加速度，车辆加速度的模糊集合为{NB，NS，ZE，PS，PB}，论域为[-A，A]。

7.根据权利要求5所述的电压实时调节的纯电动汽车DCDC控制方法，其特征在于：所述输出隶属度函数是输出为电压修正系数，电压修正系数的模糊集合为{NB，NS，ZE，PS，PB}，论域为[B，C]。