CN113276726A - 电动货车能量管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动货车能量管理方法及系统，所述方法包括：确定整车控制器允许电池放电功率限值，该整车控制器允许电池放电功率限值为功率最小值与预留功率的差值；获取电池包实时放电功率与整车控制器允许放电功率限值的比值，以及油门踏板开度；当油门踏板开度大于预设开度，且电池包实时放电功率超过整车控制器允许放电功率限值预设范围并持续了预设时间时，激活防超限功能，整车控制器控制超出功率按每运行一周期下降预设比例来缩小允许放电功率，使电机使用的功率下降并降低电池包实时放电功率。本发明能够解决现有技术中电动货车的能量分配还不够合理的问题，能够有效保护高压用电器及提升电池寿命。

Description

电动货车能量管理方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种电动货车能量管理方法及系统。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展和人们生活条件的不断改善，汽车已经成为人们出行不可或缺的交通工具之一。而随着能源形式的结构调整，人类出行方式及城市货运物流的多样化，市场用户对车辆的能耗及驾驶舒适性更加的关注，研发新能源汽车迫在眉睫。

响应于国家政策及市场需求，充电桩等基础设施逐步建立，充电将不会成为阻挡纯电动汽车发展的难题。未来城市物流将围绕着更快、更准、更便利发展，相比于传统能源手动档货运车，新能源纯电动厢式货运车(VAN)货运成本更低，是未来货运行业的主力。现有技术中，电动货车的能量分配还不够合理，不能有效保护高压用电器及提升电池寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的在于提出一种电动货车能量管理方法，以解决现有技术中电动货车的能量分配还不够合理的问题。

一种电动货车能量管理方法，包括：

确定整车控制器允许电池放电功率限值，该整车控制器允许电池放电功率限值为功率最小值与预留功率的差值；

获取电池包实时放电功率与整车控制器允许放电功率限值的比值，以及油门踏板开度；

当油门踏板开度大于预设开度，且电池包实时放电功率超过整车控制器允许放电功率限值预设范围并持续了预设时间时，激活防超限功能，整车控制器控制超出功率按每运行一周期下降预设比例来缩小允许放电功率，使电机使用的功率下降并降低电池包实时放电功率。

根据本发明提供的电动货车能量管理方法，相比现有技术，具有以下有益效果：

1)将高压用电器需求功率、实时功率与分配功率进行实时对比分析判断，既能实时监控用电器工作故障状态，又能保障用电器工作需求，还能有效地保证整车在高温、高寒环境下极限工况下的功率需求。

2)控制整车最大充放电功率在电池包实时允许充放电功率范围内，在保证整车动力性和经济性的同时，也为动力电池提供了有效保护，避免电池过量放电，有效延长动力电池的使用寿命。

另外，根据本发明上述的电动货车能量管理方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述功率最小值为故障措施中的功率限值、电池包允许放电功率限值、可定义电池放电功率限值三者中的最小值。

进一步地，所述方法还包括：

当整车处于快充或慢充过程中时，将允许充电功率叠加至整块控制器最大允许放电功率中，增大允许放电功率，以允许更大的使用功率。

进一步地，所述方法还包括：

当高压附件向整车控制器请求功率时，判断各高压附件是否有故障；

若有故障，则禁止其使用功率；

若无故障，则设计高压附件允许使用功率为请求功率加上预设余量功率，并限制其功率输出的斜率为预设斜率。

进一步地，所述方法还包括：

整车控制器在分配高压用电功率时，判断高压附件是否有请求功率；

若高压附件无请求功率，则将电池包允许放电功率分配至电机控制器使用；

若高压附件有请求高压附件，则按预设顺序分配功率，最后剩余功率分配至电机控制，以保障整车行车功能。

本发明的另一个目的在于提出一种电动货车能量管理系统，以解决现有技术中电动货车的能量分配还不够合理的问题。

一种电动货车能量管理系统，包括：

确定模块，用于确定整车控制器允许电池放电功率限值，该整车控制器允许电池放电功率限值为功率最小值与预留功率的差值；

获取模块，用于获取电池包实时放电功率与整车控制器允许放电功率限值的比值，以及油门踏板开度；

执行模块，用于当油门踏板开度大于预设开度，且电池包实时放电功率超过整车控制器允许放电功率限值预设范围并持续了预设时间时，激活防超限功能，整车控制器控制超出功率按每运行一周期下降预设比例来缩小允许放电功率，使电机使用的功率下降并降低电池包实时放电功率。

根据本发明提供的电动货车能量管理系统，相比现有技术，具有以下有益效果：

1)将高压用电器需求功率、实时功率与分配功率进行实时对比分析判断，既能实时监控用电器工作故障状态，又能保障用电器工作需求，还能有效地保证整车在高温、高寒环境下极限工况下的功率需求。

2)控制整车最大充放电功率在电池包实时允许充放电功率范围内，在保证整车动力性和经济性的同时，也为动力电池提供了有效保护，避免电池过量放电，有效延长动力电池的使用寿命。

另外，根据本发明上述的电动货车能量管理系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述功率最小值为故障措施中的功率限值、电池包允许放电功率限值、可定义电池放电功率限值三者中的最小值。

进一步地，所述系统还包括：

叠加模块，用于当整车处于快充或慢充过程中时，将允许充电功率叠加至整块控制器最大允许放电功率中，增大允许放电功率，以允许更大的使用功率。

进一步地，所述系统还包括：

第一判断模块，用于当高压附件向整车控制器请求功率时，判断各高压附件是否有故障；

禁止模块，用于若有故障，则禁止其使用功率；

限制模块，用于若无故障，则设计高压附件允许使用功率为请求功率加上预设余量功率，并限制其功率输出的斜率为预设斜率。

进一步地，所述系统还包括：

第二判断模块，用于整车控制器在分配高压用电功率时，判断高压附件是否有请求功率；

第一分配模块，用于若高压附件无请求功率，则将电池包允许放电功率分配至电机控制器使用；

第二分配模块，用于若高压附件有请求高压附件，则按预设顺序分配功率，最后剩余功率分配至电机控制，以保障整车行车功能。

附图说明

本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一实施例的电动货车能量管理方法的流程图；

图2是整车电能能量流向示意图；

图3是根据本发明一实施例的电动货车能量管理系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参阅图1和图2，本发明一实施例提出的电动货车能量管理方法，为了优化车辆在电池包有效放电功率下的整车电能使用，从而达到功率分配合理，保护高压用电器及电池寿命的目的，该方法包括步骤S101～S103：

S101，确定整车控制器允许电池放电功率限值，该整车控制器允许电池放电功率限值为功率最小值与预留功率的差值。

其中，所述功率最小值为故障措施中的功率限值、电池包允许放电功率限值、可定义电池放电功率限值三者中的最小值。

具体的，请结合图2，按整车电能能量流，电池包为能量源，电机及其控制器为高压主件，DCDC及空调为高压附件，因车型不同，高压附件可能会有更多，同步设计完成整车高低压线束，将低压部件连接，高压部件连接。

低压线路为12～14V的用电器组成，由低压蓄电池供电，并由DCDC将高压转换成低压同步向低压线路及蓄电池供电。

高压主附件皆由电池包供电，通过高压继电器控制通断，同时由整车控制器VCU根据整车使用情况控制工作开关状态。

整车控制器VCU通过扭矩流控制电机控制器及电机消耗电能产生动力。VCU通过允许DCDC工作，使高压转换成低压供整车低压用电器工作。VCU结合空调面板请求，允许AC及PTC工作，使整车能够实现制冷制热。

故障处理措施中的功率限值、电池包允许放电功率限值及可自定义的电池放电功率限值，整车控制器VCU通过选取最小值并可自定义预留部分功率，得到较为可靠的电池允许放电功率限值。

S102，获取电池包实时放电功率与整车控制器允许放电功率限值的比值，以及油门踏板开度。

S103，当油门踏板开度大于预设开度，且电池包实时放电功率超过整车控制器允许放电功率限值预设范围并持续了预设时间时，激活防超限功能，整车控制器控制超出功率按每运行一周期下降预设比例来缩小允许放电功率，使电机使用的功率下降并降低电池包实时放电功率。

其中，具体的，通过电池包实时放电功率与允许放电功率的比较，当油门踏板开度大于N％，而且电池包实时放电功率超过允许放电功率的A％并持续了B秒钟时，激活防超限功能，VCU控制超出功率按每运行一周期下降比例C缩小允许放电功率，使电机使用的功率下降并降低电池包实时放电功率。当油门踏板开度小于M％且电池包实时放电功率下降为允许放电功率的D％时，退出防超限功能。

此外，作为一个具体示例，所述方法还包括：

当整车处于快充或慢充过程中时，将允许充电功率叠加至整块控制器最大允许放电功率中，增大允许放电功率，以允许更大的使用功率。

此外，作为一个具体示例，所述方法还包括：

当高压附件向整车控制器请求功率时，判断各高压附件是否有故障；

若有故障，则禁止其使用功率；

若无故障，则设计高压附件允许使用功率为请求功率加上预设余量功率，并限制其功率输出的斜率为预设斜率。

具体的，高压附件在向整车控制器VCU请求功率时，会先行判断各高压附件是否有故障，若有故障则禁止其使用功率。若无故障，则设计高压附件允许使用功率为请求功率加上余量功率E，并限制其功率输出的斜率F。

此外，作为一个具体示例，所述方法还包括：

整车控制器在分配高压用电功率时，判断高压附件是否有请求功率；

若高压附件无请求功率，则将电池包允许放电功率分配至电机控制器使用；

若高压附件有请求高压附件，则按预设顺序分配功率，最后剩余功率分配至电机控制，以保障整车行车功能。

具体的，整车控制器VCU在分配高压用电功率时，会判断高压附件是否有请求功率，若无，则将电池包允许放电功率分配至电机控制器使用；若有请求，则按顺序分配功率，按DCDC、空调AC、PTC等顺序，若其中无请求功率则跳过不分配功率。最后剩余功率分配至电机控制，保障整车行车功能。

通过实车测试，原始参数情况下功率会超限，经过优化参数后功率超限概率减小，可以明显抑制电机使用功率超过VCU允许功率。

上述电动货车能量管理方法的工作原理为：

1)整车控制器通过对比高压用电器实时功率与分配功率的差值及超时时间，判断用电器是否正常运行，是否处于故障状态并判断能否允许用电器继续工作。

2)整车控制器通过对用电器实时功率进行分析计算并实时分配适合的允许功率，保障用电器对用电功率的需求同时允许用电器使用能量回收产生的电能功率。

3)整车控制器在其它高压用电器分配功率后将剩余功率分配给电机，保障整车在各种极端条件下行车时的需求功率。

4)整车控制器根据获得的车辆当前工况确定当前需求功率,并根据当前需求功率对电池允许放电功率进行功率分配，并同时调整分配功率以防止实时功率超出允许功率。

根据上述的电动货车能量管理方法，具有以下有益效果：

1)将高压用电器需求功率、实时功率与分配功率进行实时对比分析判断，既能实时监控用电器工作故障状态，又能保障用电器工作需求，还能有效地保证整车在高温、高寒环境下极限工况下的功率需求。

2)控制整车最大充放电功率在电池包实时允许充放电功率范围内，在保证整车动力性和经济性的同时，也为动力电池提供了有效保护，避免电池过量放电，有效延长动力电池的使用寿命。

请参阅图3，基于同一发明构思，本发明一实施例提出一种电动货车能量管理系统，包括：

确定模块，用于确定整车控制器允许电池放电功率限值，该整车控制器允许电池放电功率限值为功率最小值与预留功率的差值；

获取模块，用于获取电池包实时放电功率与整车控制器允许放电功率限值的比值，以及油门踏板开度；

执行模块，用于当油门踏板开度大于预设开度，且电池包实时放电功率超过整车控制器允许放电功率限值预设范围并持续了预设时间时，激活防超限功能，整车控制器控制超出功率按每运行一周期下降预设比例来缩小允许放电功率，使电机使用的功率下降并降低电池包实时放电功率。

本实施例，所述功率最小值为故障措施中的功率限值、电池包允许放电功率限值、可定义电池放电功率限值三者中的最小值。

本实施例，所述系统还包括：

叠加模块，用于当整车处于快充或慢充过程中时，将允许充电功率叠加至整块控制器最大允许放电功率中，增大允许放电功率，以允许更大的使用功率。

本实施例，所述系统还包括：

第一判断模块，用于当高压附件向整车控制器请求功率时，判断各高压附件是否有故障；

禁止模块，用于若有故障，则禁止其使用功率；

限制模块，用于若无故障，则设计高压附件允许使用功率为请求功率加上预设余量功率，并限制其功率输出的斜率为预设斜率。

本实施例，所述系统还包括：

第二判断模块，用于整车控制器在分配高压用电功率时，判断高压附件是否有请求功率；

第一分配模块，用于若高压附件无请求功率，则将电池包允许放电功率分配至电机控制器使用；

第二分配模块，用于若高压附件有请求高压附件，则按预设顺序分配功率，最后剩余功率分配至电机控制，以保障整车行车功能。

根据本实施例提供的电动货车能量管理系统，具有以下有益效果：

1)将高压用电器需求功率、实时功率与分配功率进行实时对比分析判断，既能实时监控用电器工作故障状态，又能保障用电器工作需求，还能有效地保证整车在高温、高寒环境下极限工况下的功率需求。

2)控制整车最大充放电功率在电池包实时允许充放电功率范围内，在保证整车动力性和经济性的同时，也为动力电池提供了有效保护，避免电池过量放电，有效延长动力电池的使用寿命。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具体用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电动货车能量管理方法，其特征在于，包括：

确定整车控制器允许电池放电功率限值，该整车控制器允许电池放电功率限值为功率最小值与预留功率的差值；

获取电池包实时放电功率与整车控制器允许放电功率限值的比值，以及油门踏板开度；

当油门踏板开度大于预设开度，且电池包实时放电功率超过整车控制器允许放电功率限值预设范围并持续了预设时间时，激活防超限功能，整车控制器控制超出功率按每运行一周期下降预设比例来缩小允许放电功率，使电机使用的功率下降并降低电池包实时放电功率。

2.根据权利要求1所述的电动货车能量管理方法，其特征在于，所述功率最小值为故障措施中的功率限值、电池包允许放电功率限值、可定义电池放电功率限值三者中的最小值。

3.根据权利要求1所述的电动货车能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：

当整车处于快充或慢充过程中时，将允许充电功率叠加至整块控制器最大允许放电功率中，增大允许放电功率，以允许更大的使用功率。

4.根据权利要求1所述的电动货车能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：

当高压附件向整车控制器请求功率时，判断各高压附件是否有故障；

若有故障，则禁止其使用功率；

若无故障，则设计高压附件允许使用功率为请求功率加上预设余量功率，并限制其功率输出的斜率为预设斜率。

5.根据权利要求1所述的电动货车能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：

整车控制器在分配高压用电功率时，判断高压附件是否有请求功率；

若高压附件无请求功率，则将电池包允许放电功率分配至电机控制器使用；

若高压附件有请求高压附件，则按预设顺序分配功率，最后剩余功率分配至电机控制，以保障整车行车功能。

6.一种电动货车能量管理系统，其特征在于，包括：

确定模块，用于确定整车控制器允许电池放电功率限值，该整车控制器允许电池放电功率限值为功率最小值与预留功率的差值；

获取模块，用于获取电池包实时放电功率与整车控制器允许放电功率限值的比值，以及油门踏板开度；

执行模块，用于当油门踏板开度大于预设开度，且电池包实时放电功率超过整车控制器允许放电功率限值预设范围并持续了预设时间时，激活防超限功能，整车控制器控制超出功率按每运行一周期下降预设比例来缩小允许放电功率，使电机使用的功率下降并降低电池包实时放电功率。

7.根据权利要求6所述的电动货车能量管理系统，其特征在于，所述功率最小值为故障措施中的功率限值、电池包允许放电功率限值、可定义电池放电功率限值三者中的最小值。

8.根据权利要求6所述的电动货车能量管理系统，其特征在于，所述系统还包括：

叠加模块，用于当整车处于快充或慢充过程中时，将允许充电功率叠加至整块控制器最大允许放电功率中，增大允许放电功率，以允许更大的使用功率。

9.根据权利要求6所述的电动货车能量管理系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一判断模块，用于当高压附件向整车控制器请求功率时，判断各高压附件是否有故障；

禁止模块，用于若有故障，则禁止其使用功率；

限制模块，用于若无故障，则设计高压附件允许使用功率为请求功率加上预设余量功率，并限制其功率输出的斜率为预设斜率。

10.根据权利要求6所述的电动货车能量管理系统，其特征在于，所述系统还包括：

第二判断模块，用于整车控制器在分配高压用电功率时，判断高压附件是否有请求功率；

第一分配模块，用于若高压附件无请求功率，则将电池包允许放电功率分配至电机控制器使用；

第二分配模块，用于若高压附件有请求高压附件，则按预设顺序分配功率，最后剩余功率分配至电机控制，以保障整车行车功能。

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