CN113734066B - 一种车辆及其用电协调控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆及其用电协调控制方法和装置，属于车辆用电控制技术领域。本发明通过对车辆上的电涡流缓速器、电子风扇和空调系统进行联动控制，即在电涡流缓速器处于工作状态时，降低电子风扇和/或空调系统的用电量，对车辆用电系统的用电峰值进行合理调配。本发明在不影响整车性能的情况下，实现车辆各用电系统“错峰”用电，降低车辆各种工况下的最大用电量，使发电机处于平稳运行状态，进而减小车辆配置的发电机规格，降低整车成本和油耗。

Description

一种车辆及其用电协调控制方法和装置

技术领域

本发明涉及一种车辆及其用电协调控制方法和装置，属于车辆用电控制技术领域。

背景技术

目前客车发电机匹配计算方式中，发电机规格是通过各系统用电量总和加权后确定的。随着车辆电气化、智能化的推广应用，整车对电量的需求持续增加，导致发电机配置规格和数量不断加大。例如客车常用的发电机配置，数量从单发演变成了双发或者三发，规格由120A、150A演变成了180A、200A、240A等，导致发电机成本随之大幅增加，严重影响着汽车产品的成本控制。其中车辆用电系统中的电子风扇、电涡流缓速器、空调系统用电量远超其他系统，三者用电量总和占比超过整车用电量的80％。因此，这三种用电设备的用电量对发电机容量的影响非常大，而现有技术中，为满足这三种用电设备的用电需求，车辆配置的发电机容量至少不低于这三种用电设备满负荷时用电量之和，导致配置的发电机容量比较大，大大增加了车辆的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆及其用电协调控制方法和装置，以解决目前为应对各种工况下的车辆用电而增大发电机容量导致的成本高的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供了一种车辆用电协调控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

1)判断电涡流缓速器是否处于工作状态；

2)当电涡流缓速器处于工作状态时，将电子风扇的用电量限定在满负荷状态的第一设定比例的范围内，和/或将空调系统的用电量限定在其最大用电量的第二设定比例的范围内。

本发明通过对车辆上的电涡流缓速器、电子风扇和空调系统进行联动控制，即在电涡流缓速器处于工作状态时，降低电子风扇和/或空调系统的用电量，对车辆用电系统的用电峰值进行合理调配。本发明在不影响整车性能的情况下，实现车辆各用电系统“错峰”用电，降低车辆各种工况下的最大用电量，使发电机处于平稳运行状态，进而减小车辆配置的发电机规格，降低整车成本和油耗，同时又使得发电机重量下降，有利于车辆轻量化需求。

进一步地，为了在不影响车辆性能的前提下，对电子风扇用电量的准确控制，当电子风扇为水冷电子风扇时，第一设定比例为34.2％，当电子风扇为气冷电子风扇时，第一设定比例为18.8％。

进一步地，为避免电量调配控制频繁触发，所述步骤1)中的电涡流缓速器处于状态工作指的是电涡流缓速器持续工作时间超过第一设定时间阈值。

进一步地，所述的第一设定时间阈值为4s。

进一步地，为保证车辆的性能，当电涡流缓速器由工作状态变成停止状态时，将电子风扇、空调系统的用电量恢复到电涡流缓速器非工作状态对应的用电量上。

进一步地，为避免电量调配控制频繁停止，所述电涡流缓速器的停止状态指的是电涡流缓速器停止工作超过第二设定时间阈值。

进一步地，所述第二设定时间阈值为4s。

本发明还提供了一种车辆用电协调控制装置，包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现本发明的车辆用电协调控制方法。

本发明还提供了一种车辆，包括电涡流缓速器、电子风扇、空调系统和车辆用电协调控制装置，所述的车辆用电协调控制装置包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现本发明的车辆用电协调控制方法。

本发明通过对车辆上的电涡流缓速器、电子风扇和空调系统进行联动控制，即在电涡流缓速器处于工作状态时，降低电子风扇和/或空调系统的用电量，对车辆用电系统的用电峰值进行合理调配。本发明在不影响整车性能的情况下，实现车辆各用电系统“错峰”用电，降低车辆各种工况下的最大用电量，使发电机处于平稳运行状态，进而减小车辆配置的发电机规格，降低整车成本和油耗。

进一步地，为方便地实现车辆用电量的控制，所述的处理器为整车控制器。

附图说明

图1是目前车辆用电系统用电量统计分布示意图；

图2是本发明车辆用电协调控制方法的流程图；

图3是本发明实施例中拥堵工况下电涡流缓速器工作时长统计结果示意图；

图4是本发明实施例中拥堵工况下电涡流缓速器工作时长统计结果示意图。

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地说明。

控制方法的实施例

目前车辆上的用电系统主要包括电子风扇、电涡流缓速器、空调系统、发动机系统、音响系统等，其用电量的分布如图1所示，从图1中可以看出，电子风扇、电涡流缓速器(可简称为缓速器)、空调系统用电量远超其他系统，三者用电量总和占比超过整车用电量的80％。电涡流缓速器工作灵敏，当司机踩刹车时缓速器迅速进入工作状态，而此时油门开度为0，发动机处在降扭无负荷状态，对散热需求大幅降低，电子风扇只需要维持发动机此时基本的热平衡即可；同时当电涡流缓速器工作时，短暂适当的降低空调电耗，不也会使车内温度或空调制冷效果产生明显变化。

而电涡流缓速器为制动辅助系统和短时间工作系统，涉及到车辆安全功能，需要优先满足电涡流缓速器工作时的用电需求，为此，本发明提出一种车辆用电协调控制方法，该方法通过对车辆上的电涡流缓速器、电子风扇和空调系统进行联动控制，即在电涡流缓速器处于工作状态时，降低电子风扇和/或空调系统的用电量，对车辆用电系统的用电峰值进行合理调配。该方法的具体实现流程如图2所示，具体过程如下。

1.获取电涡流缓速器的状态，判断电涡流缓速器是否处于工作状态。

当电涡流缓速器工作时，缓速器系统可以输出电涡流缓速器工作电信号，同时因电涡流缓速器与刹车系统联动，通过采集发动机ECU输出的符合SAE J1939协议的CCVS(ID：0x18FEF100)报文也可获取缓速器工作信号。因此，本实施例中电涡流缓速器的工作信号可通过采集导线电信号或CAN报文的方式获取。

由于本发明的电量控制方法的启动和停止都是基于电涡流缓速器的工作状态，而车辆在拥堵工况或者长下坡工况时，会导致电涡流缓速器的频繁启停，为了避免电量调配控制频繁触发和停止影响其作用和效能，本发明对电涡流缓速器的工作时长进行了统计分析，并根据统计分析结果提出了在电量调配控制时进行延时触发和延时退出。

电涡流缓速器在拥堵工况下的工作时长统计结果如图3所示，电涡流缓速器在长下坡工况下的工作时长统计结果如图4所示，通过图3和图4的统计结果可知，电涡流缓速器大部分工作时长在4s以内(长下坡工况较为典型)。为了避免电量调配控制策略频繁触发和停止影响其作用和效能，需要对该控制策略设置延时触发和延时退出功能，在此延时时间定为4s。

作为其他实施方式，延时时间也可以为其他时长，具体时长可根据实际的统计结果确定，目的是防止因为缓速器频繁启停而导致电量控制策略频繁触发和退出。

2.在电涡流缓速器处于工作状态时，控制电子风扇和空调系统中的至少一个用电系统的用电量在相应的设定范围内。

本发明采集车辆的发动机水温、气温的数据，依据电子风扇的工作原理，其工作状态分布情况如表1和表2所示。

表1

表2

从表1和表2的分析结果来看，电子风扇在绝大部分时间内都未达到最大功率运行状态，其中水冷电子风扇在85％的时间范围内用电量不超过满负荷状态的34.2％，气冷电子风扇在84.5％的时间范围内用电量不超过满负荷状态的18.8％。缓速器工作时发动机处无负荷，此时水温、气温发热量处在最低状态，所以在缓速器工作时，通过电子风扇控制器，可将水冷、气冷电子风扇的用电量分别限定在满负荷状态的34.2％、18.8％范围内，不会导致发动机出现水温、气温过高的异常情况。

空调用电主要是用于驱动空调的蒸发风机和冷凝风机，其中蒸发风机用于给车内吹风制冷，冷凝风机用于为空调系统散热。只有当司机通过空调面板将风量调整为最大挡位时，空调用电量才会达到最大状态，而车辆在日常使用过程中，司机基本不会使用空调最大挡位，且车内温度变化存在延迟。所以，在缓速器工作时，通过空调控制器，短暂的降低空调风速(将空调用电量限定在最大用电量的50％)，不会影响车内乘客感受。

如图2所示，首先根据电涡流缓速器的工作信号，判断电涡流缓速器是否持续工作时间超过第一设定时间阈值，根据步骤1中的统计结果，本实施例中的第一设定时间阈值为4s，当电涡流缓速器是否持续工作时间超过4s，若超过，则认定该电涡流缓速器处于稳定工作状态，则此时根据电子风扇和空调系统的用电量对其进行调整，否则，不进行电量的调整控制。对本实施例而言，电子风扇包括有气冷电子风扇和水冷电子风扇，本实施例判断水冷电子风扇的用电量是否超过其满负荷状态的第一设定比例(本实施例为34.2％)，气冷电子风扇的用电量是否超过其满负荷状态的第一设定比例(本实施例为18.8％)，空调系统用电量是否超过最大用电量的设定比例(本实施例为50％)，若满足上述条件中的任一个，则对应调整其用电量，最终在电涡流缓速器处于稳定工作状态时，使得气冷电子风扇的用电量在其满负荷状态的18.8％内、水冷电子风扇的用电量在其满负荷状态的34.2％内以及空调系统的用电量在其最大用电量的50％内。并在上述控制过程中判断电涡流缓速器是否停止工作超过第二设定时间阈值，本实施例中的第二设定时间阈值为4s当电涡流缓速器停止工作超过4s时，则将气冷电子风扇、水冷电子风扇和空调系统的用电量恢复到调整前，以保证车辆在电涡流缓速器不工作时车辆的整体性能不受影响。

作为其他实施方式，也可以只控制气冷电子风扇、水冷电子风扇和空调系统的中的任一一个或两个用电设备进行电量调整。水冷电子风扇和气冷电子风扇的第一设定比例也可以为其他值，空调系统的用电量设定比例也可以为其他值，具体设定比例可根据实际的统计结果确定。

装置实施例

本实施例提出的装置，包括处理器、存储器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器在执行计算机程序时实现上述方法实施例的方法。

也就是说，以上方法实施例中的方法应理解可由计算机程序指令实现车辆用电协调控制方法的流程。可提供这些计算机程序指令到处理器，使得通过处理器执行这些指令产生用于实现上述方法流程所指定的功能。

本实施例所指的处理器是指微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置；

本实施例所指的存储器包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。例如：利用电能方式存储信息的各式存储器，RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的的各式存储器，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的各式存储器，CD或DVD。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。

通过上述存储器、处理器以及计算机程序构成的装置，在计算机中由处理器执行相应的程序指令来实现，处理器可以搭载各种操作系统，如windows操作系统、linux系统、android、iOS系统等。

作为其他实施方式，装置还可以包括显示器，显示器用于将诊断结果展示出来，以供工作人员参考。

车辆实施例

本实施例的车辆，包括电涡流缓速器、电子风扇、空调系统和车辆用电协调控制装置，其中车辆用电协调控制装置包括处理器和存储器，处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现上述方法实施例的方法。

其中，处理器可采用整车控制器，整车控制器通过CAN信号或者采集导线电信号来判断电涡流缓速器的工作状态，作为其他实施方式，处理器也可以在车辆上增设的一个控制设备，专用于进行车辆用电协调控制。

为验证本发明的可行性，下面将本发明应用到某款车型上，并与未采用本发明时的用电量进行了比较，结果如表3所示。

表3

名称	用电量(本发明应用前)	用电量(本发明应用后)
			电涡流缓速器	123A	123A
水冷电子风扇	103.5A	103.5A×34.2％＝35.4A
			气冷电子风扇	62.1	62.1A×18.8％＝11.7A
空调系统	80A	80A×50％＝40A
			发动机系统	24A	24A
其他	40A	40A
			合计	432.6A	274.1A

以上数据分析后可以得出，本发明应用前，为了能够为整车所有用电系统同时提供最大用电量，同时考虑发电机应预留出一定的发电余量，该车需匹配双240A发电机。而应用本发明后，整车最大理论用电量降低了158.5A，发电机规格调整为双180A即可满足使用需求。因此，本发明在不影响整车性能的情况下，实现车辆各用电系统“错峰”用电，降低车辆各种工况下的最大用电量，使发电机处于平稳运行状态，进而减小车辆配置的发电机规格，降低整车成本和油耗。

Claims (10)

1.一种车辆用电协调控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

1）判断电涡流缓速器是否处于工作状态；

2）当电涡流缓速器处于工作状态时，将电子风扇的用电量限定在满负荷状态的第一设定比例的范围内；

当电子风扇为水冷电子风扇时，第一设定比例为34.2%，当电子风扇为气冷电子风扇时，第一设定比例为18.8%。

2.根据权利要求1所述的车辆用电协调控制方法，其特征在于，该方法还包括：当电涡流缓速器处于工作状态时将空调系统的用电量限定在其最大用电量的第二设定比例的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用电协调控制方法，其特征在于，所述步骤1）中的电涡流缓速器处于状态工作指的是电涡流缓速器持续工作时间超过第一设定时间阈值。

4.根据权利要求3所述的车辆用电协调控制方法，其特征在于，所述的第一设定时间阈值为4s。

5.根据权利要求2所述的车辆用电协调控制方法，其特征在于，当电涡流缓速器由工作状态变成停止状态时，将电子风扇、空调系统的用电量恢复到电涡流缓速器非工作状态对应的用电量上。

6.根据权利要求5所述的车辆用电协调控制方法，其特征在于，所述电涡流缓速器的停止状态指的是电涡流缓速器停止工作超过第二设定时间阈值。

7.根据权利要求6所述的车辆用电协调控制方法，其特征在于，所述第二设定时间阈值为4s。

8.一种车辆用电协调控制装置，包括处理器和存储器，其特征在于，所述处理器执行所述存储器存储的如权利要求1-7任一项所述的车辆用电协调控制方法的程序。

9.一种车辆，包括电涡流缓速器、电子风扇、空调系统和车辆用电协调控制装置，其特征在于，所述的车辆用电协调控制装置包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现如上述权利要求1-7任一项所述的车辆用电协调控制方法。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述的处理器为整车控制器。