CN115593273B - 一种电动汽车底盘系统及控制方法 - Google Patents

一种电动汽车底盘系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车底盘系统及控制方法，底盘系统包括悬架安全监控系统、转向控制系统、制动系统、安全系统、电池系统、驾驶系统和控制系统，电池系统包括充电模块、放电模块和电池安全与寿命监控模块；电池安全与寿命监控模块用于测量电动汽车进库、出库以及充电时电池中的电量，并对电池安全与寿命进行评估；悬架安全监控系统包括设置在承载悬架上的若干变形传感器，若干变形传感器安装在承载悬架上的各个焊接点和支撑点上，用于监测承载悬架的变形情况。用于电池安全与寿命监控模块的控制方法包括步骤S1‑S11。本发明在电动汽车底盘系统中设置电池安全与寿命监控模块，用于对电动汽车的电池寿命与电池状态进行综合评估。

Description

一种电动汽车底盘系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车底盘控制技术领域，具体涉及一种电动汽车底盘系统及控制方法。
背景技术
电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。工作原理：蓄电池—电流—电力调节器—电动机—动力传动系统—驱动汽车行驶。电动汽车的底盘系统包含了悬架、制动、转向等子系统，在传统意义上它影响着整车的舒适性、安全性与操控性，而对于新能源汽车而言，它的影响更加深远。新能源汽车的底盘系统需要适应于车载能源的多样性、适用于高度集成的系统模块，同时不限制汽车内部空间与外部造型的设计。
在电动汽车的整个底盘系统中，电池是最关键的，电池随着使用的年限其寿命会不同程度的衰减，这与驾驶员个人的驾驶习惯、环形因素以及车辆结构紧密相关。电动汽车的电池随着使用年限的增加，其电池的容量也会出现不同程度的衰减，也就是出现“虚电”的情况。所以，特别是在电动汽车日渐普及的今天，以及未来电动汽车租赁产业的发展，在电动汽车进库、出库时对电动汽车的电池寿命进行合理的评估，避免电动汽车在路上抛锚情况的发生尤为重要。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种能从驾驶状态以及充电状态下对电动汽车的电池损耗情况进行合理分析的电动汽车底盘系统及控制方法。
为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种电动汽车底盘系统，其包括悬架安全监控系统、转向控制系统、制动系统、安全系统、电池系统、驾驶系统和控制系统，电池系统包括充电模块、放电模块和电池安全与寿命监控模块；悬架安全监控系统、转向控制系统、制动系统、安全系统、电池系统、驾驶系统均与控制系统连接；
电池安全与寿命监控模块用于测量电动汽车进库、出库以及充电时电池中的电量，并对电池安全与寿命进行评估；
悬架安全监控系统包括设置在承载悬架上的若干变形传感器，若干变形传感器安装在承载悬架上的各个焊接点和支撑点上，用于监测承载悬架的变形情况。
提供一种用于上述电动汽车底盘系统的控制方法，其中所述电池安全与寿命监控模块的控制包括以下步骤：
S1：电动汽车出库时测量一次电池的实际电量D 1，并在完成行驶任务后入库时测量一次电池的实际电量D 2；
S2：根据D 1和D 2计算电动汽车在此次行驶任务中的实际耗电量
Figure 705704DEST_PATH_IMAGE001
；
S3：利用电动汽车此次行驶任务的不同驾驶状态计算电动汽车的理论耗电量
Figure 150461DEST_PATH_IMAGE002
，具体包括：
S31：根据电动汽车在经济模式下驾驶平直道路匀速行驶时需要克服风阻和摩擦力做的功率P 1：
Figure 986830DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 759614DEST_PATH_IMAGE004
为风阻消耗的功率，
Figure 457574DEST_PATH_IMAGE005
为摩擦力消耗的功率，C为电动汽车在以速度v匀速行驶时产生的风阻系数，
Figure 773149DEST_PATH_IMAGE006
为电动汽车克服的摩擦力，
Figure 658715DEST_PATH_IMAGE007
为电动汽车自身消耗的功率；
S32：利用功率P 1和此次行驶任务中不同驾驶状态下驾驶的时间t计算
电动汽车在此次行驶任务中理论耗电量
Figure 574587DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 325505DEST_PATH_IMAGE009
其中，a n 为不同驾驶状态下汽车消耗的功率与经济模式下驾驶平直道路匀速行驶时消耗的功率相比较的比例系数，n为电动汽车在此次行驶任务中包含的驾驶状态数量；
S4：利用理论耗电量
Figure 500180DEST_PATH_IMAGE010
与实际耗电量
Figure 943931DEST_PATH_IMAGE011
计算电动汽车此次行驶任务的电损耗值
Figure 425727DEST_PATH_IMAGE012
；
S5：电动进入车库进行充电，充电达到表显示满格状态后，测量电池的电量D 3，计算此次充电过程实际充入的电量值
Figure 229604DEST_PATH_IMAGE013
；
统计电动汽车此次的充电时间T，并利用实际充入的电量值d 实际计算此次电动汽车的充电效率
Figure 254192DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 727899DEST_PATH_IMAGE015
S6：将充电效率
Figure 588670DEST_PATH_IMAGE016
与额定充电效率
Figure 415811DEST_PATH_IMAGE017
作差，得到充电效率的波动值
Figure 419539DEST_PATH_IMAGE018
；
S7：将波动值
Figure 188781DEST_PATH_IMAGE019
与波动阈值
Figure 645170DEST_PATH_IMAGE020
进行比较：
若
Figure 135057DEST_PATH_IMAGE021
，则判定充电桩出现故障，电动汽车与电动汽车的充电车库的控制中心进行通信，并上传充电桩的型号，生成报警信息，工作人员依据充电桩的型号查找充电桩，对充电桩进行检查，若充电桩状态正常，则电动汽车的充电系统或电池出现故障；
若
Figure 868658DEST_PATH_IMAGE022
，则判定此次充电状态正常；
S8：根据电动汽车中电池的额定电量值D 4计算此次充电过程的理论充电量
Figure 310266DEST_PATH_IMAGE023
；
S9：计算此次充电过程的电损耗
Figure 253951DEST_PATH_IMAGE024
；
S10：利用电动汽车充电过程的电损耗
Figure 954054DEST_PATH_IMAGE025
和行驶过程中的电损耗值
Figure 666795DEST_PATH_IMAGE026
评估电动汽车在此次驾驶周期内的电池寿命系数x：
Figure 512260DEST_PATH_IMAGE027
其中，e为电池的成分、结构、环境温度对电池寿命的影响因子，i为影响因子的种类，z 1为行驶过程对电动汽车的电池寿命的影响系数，z 2为充电时对电动汽车的电池寿命的影响系数；
S11：电池寿命系数x与标准寿命参考系数
Figure 84187DEST_PATH_IMAGE028
至进行比较：
若
Figure 181456DEST_PATH_IMAGE029
，则判定该电动汽车内的电池寿命不足，充电完成后在出库时对电动汽车进行拦截，启动电池更换流程，为电动汽车更换电池新的电池后再放行，防止电动汽车在路上出现故障；
若
Figure 640382DEST_PATH_IMAGE030
，则判定该电动汽车内的电池寿命充足，该电动汽车可顺利出库。
进一步地，电动汽车的不同驾驶状态包括：雪地驾驶模式、泥地驾驶模式、经济驾驶模式、正常驾驶模式、上坡、下坡、加速、减速及等红绿灯。
本发明的有益效果为：本发明在电动汽车底盘系统中设置电池安全与寿命监控模块，用于对电动汽车的电池寿命与电池状态进行综合评估，提升驾驶员在驾驶过程中的体验，避免出现因为电池故障出现抛锚的情况。为电动汽车的持续性使用和发展提供有力的支撑，避免因为电池的“虚电”情况影响电池电量的判断，使得整个电动汽车底盘系统均在合理的情况下运行，提升电动汽车底盘系统中电池换电的准确性。
附图说明
图1为电动汽车底盘系统的原理框图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，本方案的电动汽车底盘系统包括悬架安全监控系统、转向控制系统、制动系统、安全系统、电池系统、驾驶系统和控制系统，电池系统包括充电模块、放电模块和电池安全与寿命监控模块；悬架安全监控系统、转向控制系统、制动系统、安全系统、电池系统、驾驶系统均与控制系统连接。
电池安全与寿命监控模块用于测量电动汽车进库、出库以及充电时电池中的电量，并对电池安全与寿命进行评估。
悬架安全监控系统包括设置在承载悬架上的若干变形传感器，若干变形传感器安装在承载悬架上的各个焊接点和支撑点上，用于监测承载悬架的变形情况。
用于上述电动汽车底盘系统中电池安全与寿命监控模块的控制方法包括以下步骤：
S1：电动汽车出库时测量一次电池的实际电量D 1，并在完成行驶任务后入库时测量一次电池的实际电量D 2；
S2：根据D 1和D 2计算电动汽车在此次行驶任务中的实际耗电量
Figure 532114DEST_PATH_IMAGE031
；
S3：利用电动汽车此次行驶任务的不同驾驶状态计算电动汽车的理论耗电量
Figure 325758DEST_PATH_IMAGE002
，具体包括：
S31：根据电动汽车在经济模式下驾驶平直道路匀速行驶时需要克服风阻和摩擦力做的功率P 1：
Figure 226718DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 773106DEST_PATH_IMAGE004
为风阻消耗的功率，
Figure 101319DEST_PATH_IMAGE032
为摩擦力消耗的功率，C为电动汽车在以速度v匀速行驶时产生的风阻系数，
Figure 116679DEST_PATH_IMAGE006
为电动汽车克服的摩擦力，
Figure 821330DEST_PATH_IMAGE007
为电动汽车自身消耗的功率；
S32：利用功率P 1和此次行驶任务中不同驾驶状态下驾驶的时间t计算
电动汽车在此次行驶任务中理论耗电量
Figure 989268DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 488383DEST_PATH_IMAGE009
其中，a n 为不同驾驶状态下汽车消耗的功率与经济模式下驾驶平直道路匀速行驶时消耗的功率相比较的比例系数，n为电动汽车在此次行驶任务中包含的驾驶状态数量；电动汽车的不同驾驶状态包括：雪地驾驶模式、泥地驾驶模式、经济驾驶模式、正常驾驶模式、上坡、下坡、加速、减速及等红绿灯。
S4：利用理论耗电量
Figure 991040DEST_PATH_IMAGE010
与实际耗电量
Figure 233802DEST_PATH_IMAGE011
计算电动汽车此次行驶任务的电损耗值
Figure 754782DEST_PATH_IMAGE012
；
S5：电动进入车库进行充电，充电达到表显示满格状态后，测量电池的电量D 3，计算此次充电过程实际充入的电量值
Figure 424798DEST_PATH_IMAGE013
；
统计电动汽车此次的充电时间T，并利用实际充入的电量值d 实际计算此次电动汽车的充电效率
Figure 414751DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 195625DEST_PATH_IMAGE015
S6：将充电效率
Figure 134893DEST_PATH_IMAGE033
与额定充电效率
Figure 382335DEST_PATH_IMAGE034
作差，得到充电效率的波动值
Figure 374430DEST_PATH_IMAGE018
；
S7：将波动值
Figure 834362DEST_PATH_IMAGE035
与波动阈值
Figure 205300DEST_PATH_IMAGE020
进行比较：
若
Figure 108796DEST_PATH_IMAGE021
，则判定充电桩出现故障，电动汽车与电动汽车的充电车库的控制中心进行通信，并上传充电桩的型号，生成报警信息，工作人员依据充电桩的型号查找充电桩，对充电桩进行检查，若充电桩状态正常，则电动汽车的充电系统或电池出现故障；
若
Figure 666817DEST_PATH_IMAGE022
，则判定此次充电状态正常；
S8：根据电动汽车中电池的额定电量值D 4计算此次充电过程的理论充电量
Figure 930439DEST_PATH_IMAGE023
；
S9：计算此次充电过程的电损耗
Figure 155884DEST_PATH_IMAGE024
；
S10：利用电动汽车充电过程的电损耗
Figure 728817DEST_PATH_IMAGE036
和行驶过程中的电损耗值
Figure 39712DEST_PATH_IMAGE026
评估电动汽车在此次驾驶周期内的电池寿命系数x：
Figure 841446DEST_PATH_IMAGE027
其中，e为电池的成分、结构、环境温度对电池寿命的影响因子，i为影响因子的种类，z 1为行驶过程对电动汽车的电池寿命的影响系数，z 2为充电时对电动汽车的电池寿命的影响系数；
S11：电池寿命系数x与标准寿命参考系数
Figure 921398DEST_PATH_IMAGE028
至进行比较：
若
Figure 166696DEST_PATH_IMAGE029
，则判定该电动汽车内的电池寿命不足，充电完成后在出库时对电动汽车进行拦截，启动电池更换流程，为电动汽车更换电池新的电池后再放行，防止电动汽车在路上出现故障；
若
Figure 964888DEST_PATH_IMAGE037
，则判定该电动汽车内的电池寿命充足，该电动汽车可顺利出库。
本发明在电动汽车底盘系统中设置电池安全与寿命监控模块，用于对电动汽车的电池寿命与电池状态进行综合评估，提升驾驶员在驾驶过程中的体验，避免出现因为电池故障出现抛锚的情况。为电动汽车的持续性使用和发展提供有力的支撑，避免因为电池的“虚电”情况影响电池电量的判断，使得整个电动汽车底盘系统均在合理的情况下运行，提升电动汽车底盘系统中电池换电的准确性。

Claims (2)

1.一种电动汽车底盘系统，其特征在于，包括悬架安全监控系统、转向控制系统、制动系统、安全系统、电池系统、驾驶系统和控制系统，所述电池系统包括充电模块、放电模块和电池安全与寿命监控模块；所述悬架安全监控系统、转向控制系统、制动系统、安全系统、电池系统、驾驶系统均与控制系统连接；
所述电池安全与寿命监控模块用于测量电动汽车进库、出库以及充电时电池中的电量，并对电池安全与寿命进行评估；
所述悬架安全监控系统包括设置在承载悬架上的若干变形传感器，若干所述变形传感器安装在承载悬架上的各个焊接点和支撑点上，用于监测承载悬架的变形情况；
其中所述电池安全与寿命监控模块的控制方法包括以下步骤：
S1：电动汽车出库时测量一次电池的实际电量D 1，并在完成行驶任务后入库时测量一次电池的实际电量D 2；
S2：根据D 1和D 2计算电动汽车在此次行驶任务中的实际耗电量
Figure 108856DEST_PATH_IMAGE001
；
S3：利用电动汽车此次行驶任务的不同驾驶状态计算电动汽车的理论耗电量
Figure 63168DEST_PATH_IMAGE002
，具体包括：
S31：根据电动汽车在经济模式下驾驶平直道路匀速行驶时需要克服风阻和摩擦力做的功率P 1：
Figure 203162DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 517600DEST_PATH_IMAGE004
为风阻消耗的功率，
Figure 59440DEST_PATH_IMAGE005
为摩擦力消耗的功率，C为电动汽车在以速度v匀速行驶时产生的风阻系数，
Figure 683188DEST_PATH_IMAGE006
为电动汽车克服的摩擦力，
Figure 310479DEST_PATH_IMAGE007
为电动汽车自身消耗的功率；
S32：利用功率P 1和此次行驶任务中不同驾驶状态下驾驶的时间t计算
电动汽车在此次行驶任务中理论耗电量
Figure 428607DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 824953DEST_PATH_IMAGE009
其中，a n 为不同驾驶状态下汽车消耗的功率与经济模式下驾驶平直道路匀速行驶时消耗的功率相比较的比例系数，n为电动汽车在此次行驶任务中包含的驾驶状态数量；
S4：利用理论耗电量
Figure 121068DEST_PATH_IMAGE010
与实际耗电量
Figure 235654DEST_PATH_IMAGE011
计算电动汽车此次行驶任务的电损耗值
Figure 157474DEST_PATH_IMAGE012
；
S5：电动进入车库进行充电，充电达到表显示满格状态后，测量电池的电量D 3，计算此次充电过程实际充入的电量值
Figure 408327DEST_PATH_IMAGE013
；
统计电动汽车此次的充电时间T，并利用实际充入的电量值
Figure 373878DEST_PATH_IMAGE014
计算此次电动汽车的充电效率
Figure 975760DEST_PATH_IMAGE015
：
Figure 435692DEST_PATH_IMAGE016
S6：将充电效率
Figure 806630DEST_PATH_IMAGE017
与额定充电效率
Figure 444547DEST_PATH_IMAGE018
作差，得到充电效率的波动值
Figure 533726DEST_PATH_IMAGE019
；
S7：将波动值
Figure 531769DEST_PATH_IMAGE020
与波动阈值
Figure 22793DEST_PATH_IMAGE021
进行比较：
若
Figure 595726DEST_PATH_IMAGE022
，则判定充电桩出现故障，电动汽车与电动汽车的充电车库的控制中心进行通信，并上传充电桩的型号，生成报警信息，工作人员依据充电桩的型号查找充电桩，对充电桩进行检查，若充电桩状态正常，则电动汽车的充电系统或电池出现故障；
若
Figure 906621DEST_PATH_IMAGE023
，则判定此次充电状态正常；
S8：根据电动汽车中电池的额定电量值D 4计算此次充电过程的理论充电量
Figure 708355DEST_PATH_IMAGE024
；
S9：计算此次充电过程的电损耗
Figure 788307DEST_PATH_IMAGE025
；
S10：利用电动汽车充电过程的电损耗
Figure 33605DEST_PATH_IMAGE026
和行驶过程中的电损耗值
Figure 831797DEST_PATH_IMAGE027
评估电动汽车在此次驾驶周期内的电池寿命系数x：
Figure 437222DEST_PATH_IMAGE028
其中，e为电池的成分、结构、环境温度对电池寿命的影响因子，i为影响因子的种类，z 1为行驶过程对电动汽车的电池寿命的影响系数，z 2为充电时对电动汽车的电池寿命的影响系数；
S11：电池寿命系数x与标准寿命参考系数
Figure 637259DEST_PATH_IMAGE029
至进行比较：
若
Figure 286415DEST_PATH_IMAGE030
，则判定该电动汽车内的电池寿命不足，充电完成后在出库时对电动汽车进行拦截，启动电池更换流程，为电动汽车更换电池新的电池后再放行，防止电动汽车在路上出现故障；
若
Figure 306324DEST_PATH_IMAGE031
，则判定该电动汽车内的电池寿命充足，该电动汽车可顺利出库。
2.根据权利要求1所述的电动汽车底盘系统，其特征在于，所述电动汽车的不同驾驶状态包括：雪地驾驶模式、泥地驾驶模式、经济驾驶模式、正常驾驶模式、上坡、下坡、加速、减速及等红绿灯。
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