CN114655077B - 一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构及控制方法 - Google Patents

一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构及控制方法 Download PDF

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Abstract

一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构，包括：BMS、能量分配单元、监控单元和用电设备，通过CAN总线连接并通讯；其中，BMS为电池处理系统，用于将电池内部剩余电量信息发送到CAN总线上，以供能量分配单元制定能量分配策略，本发明的能量分配单元根据剩余电量信息自主进行能量分配，不需要驾驶员或乘客选择相应模式也能更好的保证续航能力，且根据剩余电量的多少分配能量，能保证在电量充足时有最好的乘坐体验，在电量低时有最强的续航能力，综合考虑用户的感受，延长电池寿命。

Description

一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构及控制方法
技术领域
本发明属于无人驾驶技术领域，特别涉及一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构及控制方法。
背景技术
自国家倡导新能源汽车发展至今，新能源汽车在汽车交易市场所占的份额逐步上升。电池作为新能源车辆替代燃油车发动机的关键，其技术也在不断突破，续航里程越来越高。而决定新能源汽车续航里程的除了电池的技术突破外，还有一些其他的辅助手段也可延长汽车的续航里程，例如VCU的高压能量分配功能，就可以根据电池剩余电量高低通过不同的能量分配方式以延长电池的续航里程。
现有技术通常是主机厂制定几种模式，一般包括运动模式、节能模式、舒适模式等，以供驾驶员在使用时进行选择，但是现在无人驾驶汽车同样发展迅速，有些L4级的无人驾驶汽车甚至已经取消了驾驶位，即使在屏幕上设计了模式选择功能，那么到底由谁来操作呢。作为乘客，都想得到最好的出行体验，那么谁来保证车辆的续航呢。由此可见，开发一种能够自主判断电池电量并进行自主分配的能量分配系统是有必要的。
VCU Vehicle Control Unit 整车控制器
BMS Battery Management System 电池管理系统
MCU Motor Control Unit 电机控制单元
EPS Electric Power Steering 电子助力转向
EPB Electrical Park Brake电子驻车制动系统
ESC Electronic Stability Controller 车身电子稳定性控制系统
HMI Human Machine Interface 人机界面。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构，包括：BMS、能量分配单元、监控单元和用电设备，通过CAN总线连接并通讯；其中，BMS为电池处理系统，用于将电池内部剩余电量信息发送到CAN总线上，以供能量分配单元制定能量分配策略；
所述能量分配单元用于根据车辆当前电量信息，制定能量分配策略；
所述监控单元用于监控并判断各用电设备输出功率是否符合能量分配策略，避免用电设备不受能量分配策略控制；
所述用电设备为车辆的一些主要用电设备，包括MCU、ESC、EPS、EPB、HMI、空调和座椅加热等。
作为优选，所述监控单元包括监控模块和处理模块，所述监控模块用于接收所述能量分配单元制定好的控制指令，并监控各用电设备功率；所述处理模块用于对比各用电设备功率及控制指令的限制条件，判断各用电设备功率是否满足要求，如不满足要求，则会反馈出该故障，并进行进一步补充性控制。
作为优选，所述能量分配单元包括判断模块和执行模块，所述判断模块在接收到所述BMS的剩余电量信息后会进行分级，根据当前剩余电量的不同制定不同的能量分配策略，所述执行模块根据制定好的能量分配策略发出控制指令到CAN总线上。
作为优选，所述用电设备根据能量分配策略调整最大使用功率。
一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构控制方法，包括如下步骤：
步骤一、所述BMS将电池内部剩余电量信息发送到CAN总线上；
步骤二、所述判断模块判断当前剩余电量是否大于60%；
步骤三、如当前剩余电量大于60%则判断为情况一，如当前剩余电量不大于60%则判断当前电量是否大于30%，如当前电量小于60%且大于30%，则判断为情况二，如当前电量不大于30%则判断为情况三；
步骤四、所述执行模块按能量分配策略执行任务，对所述用电设备进行限制，所述监控单元监控各用电设备功率，所述处理模块对比各用电设备功率及能量分配策略的限制条件，判断各用电设备功率是否满足要求；
步骤五、如果满足要求，则无故障，整车正常运行；如不满足，则处理模块对用电设备进行补充性控制，并将该故障发出。
作为优选，在所述步骤三中，所述情况一代表整车电量充沛，为高性能模式，执行模块不对用电设备进行限制，所有用电设备一额定功率正常运行。
作为优选，在所述步骤三中，所述情况二代表整车电量一般，为舒适性模式，执行模块对非必要用电设备发出初步限制指令，ESC、EPB、EPS等与车辆安全相关设备不做任何限制，MCU控制电机使整车最高车速不超过整车行驶最高车速的90%，空调、座椅加热等功能最高只能开至二档，HMI控制屏幕显示亮度、媒体音量等不超过最高的80%。
作为优选，在所述步骤三中，所述情况三代表整车电量较差，为节能模式，执行模块对非必要用电设备发出进一步限制指令，ESC、EPB、EPS等与车辆安全相关设备不做任何限制，MCU控制电机使整车最高车速不超过整车行驶最高车速的70%，空调、座椅加热等功能最高只能开至一档，HMI控制屏幕显示亮度、媒体音量等不超过最高的60%，氛围灯、视频播放等娱乐性功能暂时禁用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的能量分配单元根据剩余电量信息自主进行能量分配，不需要驾驶员或乘客选择相应模式也能更好的保证续航能力，且根据剩余电量的多少分配能量，能保证在电量充足时有最好的乘坐体验，在电量低时有最强的续航能力，综合考虑用户的感受；
2.本发明的监控单元可监控各用电设备的实际使用功率，通过对比各用电设备的功率与能量分配策略的控制指令，判断当前各用电设备是否按预期进行工作，如未按预期工作，则进行补充性控制，以使各用电设备功率在预期范围内，避免因没有反馈而导致预估续航里程与实际续航里程不一致，且电池在低电量下仍进行大功率放电会影响到电池的使用寿命，而本系统监控单元存在则可以有效的避免这种情况对电池寿命的损害，延长电池续航能力。
附图说明
图1为本发明的控制方法流程图；
图2为本发明的流程图。
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。
本实施例提供一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构，包括：BMS、能量分配单元、监控单元和用电设备，通过CAN总线连接并通讯；其中，BMS为电池处理系统，用于将电池内部剩余电量信息发送到CAN总线上，以供能量分配单元制定能量分配策略；
所述能量分配单元用于根据车辆当前电量信息，制定能量分配策略；
所述监控单元用于监控并判断各用电设备输出功率是否符合能量分配策略，避免用电设备不受能量分配策略控制；
所述用电设备为车辆的一些主要用电设备，包括MCU、ESC、EPS、EPB、HMI、空调和座椅加热等。
所述监控单元包括监控模块和处理模块，所述监控模块用于接收所述能量分配单元制定好的控制指令，并监控各用电设备功率；所述处理模块用于对比各用电设备功率及控制指令的限制条件，判断各用电设备功率是否满足要求，如不满足要求，则会反馈出该故障，并进行进一步补充性控制。
所述能量分配单元包括判断模块和执行模块，所述判断模块在接收到所述BMS的剩余电量信息后会进行分级，根据当前剩余电量的不同制定不同的能量分配策略，所述执行模块根据制定好的能量分配策略发出控制指令到CAN总线上。
所述用电设备根据能量分配策略调整最大使用功率。
如图1、图2所示，一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构控制方法，包括如下步骤：
步骤S1、所述BMS将电池内部剩余电量信息发送到CAN总线上；
步骤S2、所述判断模块判断当前剩余电量是否大于60%；
步骤S3、如当前剩余电量大于60%则判断为情况一，如当前剩余电量不大于60%则判断当前电量是否大于30%，如当前电量小于60%且大于30%，则判断为情况二，如当前电量不大于30%则判断为情况三；
步骤S4、所述执行模块按能量分配策略执行任务，对所述用电设备进行限制，所述监控单元监控各用电设备功率，所述处理模块对比各用电设备功率及能量分配策略的限制条件，判断各用电设备功率是否满足要求；
步骤S5、如果满足要求，则无故障，整车正常运行；如不满足，则处理模块对用电设备进行补充性控制，并将该故障发出。
在所述步骤S3中，所述情况一代表整车电量充沛，为高性能模式，执行模块不对用电设备进行限制，所有用电设备一额定功率正常运行。
在所述步骤S3中，所述情况二代表整车电量一般，为舒适性模式，执行模块对非必要用电设备发出初步限制指令，ESC、EPB、EPS等与车辆安全相关设备不做任何限制，MCU控制电机使整车最高车速不超过整车行驶最高车速的90%，空调、座椅加热等功能最高只能开至二档，HMI控制屏幕显示亮度、媒体音量等不超过最高的80%。
在所述步骤S3中，所述情况三代表整车电量较差，为节能模式，执行模块对非必要用电设备发出进一步限制指令，ESC、EPB、EPS等与车辆安全相关设备不做任何限制，MCU控制电机使整车最高车速不超过整车行驶最高车速的70%，空调、座椅加热等功能最高只能开至一档，HMI控制屏幕显示亮度、媒体音量等不超过最高的60%，氛围灯、视频播放等娱乐性功能暂时禁用。
由于情况一不对用电设备进行限制，故监控单元只监控情况二和情况三，监控模块监控各个用电设备的实际使用功率，同时接收当前能量分配策略，处理模块判断当前各用电设备功率是否满足当前能量分配策略，如满足，则无故障，整车正常运行，如不满足，则处理模块对用电设备进行补充性控制，并将该故障发出。
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。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构，包括：BMS、能量分配单元、监控单元和用电设备，通过CAN总线连接并通讯；其中，BMS为电池处理系统，用于将电池内部剩余电量信息发送到CAN总线上，以供能量分配单元制定能量分配策略；所述能量分配单元用于根据车辆当前电量信息，制定能量分配策略；所述监控单元用于监控并判断各用电设备输出功率是否符合能量分配策略，避免用电设备不受能量分配策略控制；所述用电设备为车辆的一些主要用电设备，包括MCU、ESC、EPS、EPB、HMI、空调和座椅加热；所述监控单元包括监控模块和处理模块，所述监控模块用于接收所述能量分配单元制定好的控制指令，并监控各用电设备功率；所述处理模块用于对比各用电设备功率及控制指令的限制条件，判断各用电设备功率是否满足要求，如不满足要求，则会反馈出用电设备功率不满足要求，并进行进一步补充性控制。
2.如权利要求1所述的一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构，其特征在于，所述能量分配单元包括判断模块和执行模块，所述判断模块在接收到所述BMS的剩余电量信息后会进行分级，根据当前剩余电量的不同制定不同的能量分配策略，所述执行模块根据制定好的能量分配策略发出控制指令到CAN总线上。
3.如权利要求1所述的一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构，其特征在于，所述用电设备根据能量分配策略调整最大使用功率。
4.一种应用于权利要求2所述的无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、所述BMS将电池内部剩余电量信息发送到CAN总线上；
步骤二、所述判断模块判断当前剩余电量是否大于60%；
步骤三、如当前剩余电量大于60%则判断为情况一，如当前剩余电量不大于60%则判断当前电量是否大于30%，如当前电量小于60%且大于30%，则判断为情况二，如当前电量不大于30%则判断为情况三；
步骤四、所述执行模块按能量分配策略执行任务，对所述用电设备进行限制，所述监控单元监控各用电设备功率，所述处理模块对比各用电设备功率及能量分配策略的限制条件，判断各用电设备功率是否满足要求；
步骤五、如果满足要求，则无故障，整车正常运行；如不满足，则处理模块对用电设备进行补充性控制，并将该故障发出。
5.如权利要求4所述的一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构的控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述情况一代表整车电量充沛，为高性能模式，执行模块不对用电设备进行限制，所有用电设备一额定功率正常运行。
6.如权利要求4所述的一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构的控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述情况二代表整车电量一般，为舒适性模式，执行模块对非必要用电设备发出初步限制指令，ESC、EPB、EPS与车辆安全相关设备不做任何限制，MCU控制电机使整车最高车速不超过整车行驶最高车速的90%，空调、座椅加热功能最高只能开至二档，HMI控制屏幕显示亮度、媒体音量不超过最高的80%。
7.如权利要求4所述的一种无人驾驶车辆高压安全能量分配系统架构的控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述情况三代表整车电量较差，为节能模式，执行模块对非必要用电设备发出进一步限制指令，ESC、EPB、EPS与车辆安全相关设备不做任何限制，MCU控制电机使整车最高车速不超过整车行驶最高车速的70%，空调、座椅加热功能最高只能开至一档，HMI控制屏幕显示亮度、媒体音量不超过最高的60%，氛围灯、视频播放娱乐性功能暂时禁用。
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