CN115742680A - 一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统及方法，所述系统包括整车控制器VCU，整车控制器VCU连接有高压电池管理系统BMS、配电箱控制器PDU、电机控制器MCU以及发动机控制器ECU；高压电池管理系统BMS连接还有高压电池，配电箱控制器PDU连接有配电箱，电机控制器MCU连接有电机，发动机控制器ECU连接有发动机；配电箱与高压电池和电机均连接，配电箱还连接有空调压缩机；整车控制器VCU还连接有空调开关。本发明在驻车状态开启空调，优先使用高压电池给空调供电，而在高压电池电量不足时，开启发动机带动电机给高压电池充电，同时给空调供电，并控制发动机处于经济油耗区，保护发动机寿命。
Description
技术领域
本发明属于驻车空调技术领域，具体涉及一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统及方法。
背景技术
随着人们对商用车舒适性需求的提升，越来越多的商用车装备了空调。然而，在驻车状态下使用空调，如启动发动机来带动空调压缩机运转，需要耗费大量的燃油，且发动机长时间怠速运转会缩短其使用寿命。
现有申请号为201910695580.3的专利-驻车空调的供电控制方法，旨在解决现有驻车空调存在的运行和供电方式不合理的问题，在驻车空调开机时，检测光伏板的发电电压U1、蓄电池的输出电压U2、电源转化装置的输出电压U3、以及发电机的发电输出电压U4；按照设定的优先级比较光伏板的发电电压U1、蓄电池的输出电压U2、电源转化装置的输出电压U3、以及发电机的发电输出电压U4与预设电压值的大小；基于比较结果，选择光伏板、蓄电池、外接电源和发电机中一个为驻车空调供电，通过上述方式虽然能够合理分配驻车空调的供电方式，有效提高蓄电池的运行寿命，控制车辆的运输成本，但未涉及高压电池给空调供电的情况。
现有的申请号201811028893.5的专利-驻车空调及其供电控制系统、运行控制方法涉及汽车空调技术领域，旨在解决如何在不设置升压装置的情况下利用电储能装置的输出电能直接控制驻车空调的技术问题。供电控制系统主要包括电能供电装置和电能变换装置，能够将车内电储能装置输出的直流电转换为特定电压幅值的直流电，电能变换装置能够将电能供电装置输出的直流电转换为至少一种电压幅值的直流电。此种可以将车内电储能装置输出的直流电直接输出至驻车空调，或者对该直流电降压后再输出至驻车空调，不仅降低了驻车空调的成本和结构复杂程度，也有利于根据电储能装置的电能变化即时调整驻车空调的运行方式，但此种方式未涉及发动机带动电动机给空调供电的情况。
综上，现有没有针对混动车的驻车空调供电控制的方式，即混动车的驻车空调控制仍是空白。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统及方法，是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述驻车时使用空调需启动发动机，耗油量大，缩短发动机寿命的缺陷，本发明提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统及方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统，包括整车控制器VCU，整车控制器VCU连接有高压电池管理系统BMS、配电箱控制器PDU、电机控制器MCU以及发动机控制器ECU；
高压电池管理系统BMS连接还有高压电池，配电箱控制器PDU连接有配电箱，电机控制器MCU连接有电机，发动机控制器ECU连接有发动机；
配电箱与高压电池和电机均连接，配电箱还连接有空调压缩机；
整车控制器VCU还连接有空调开关。
进一步地，整车控制器VCU通过第一继电器与高压电池管理系统BMS连接，整车控制器VCU还通过CAN总线与高压电池管理系统BMS连接。
进一步地，配电箱与高压电池、电机以及空调压缩机均通过高压线连接。
进一步地，整车控制器VCU通过第二继电器与配电箱控制器PDU连接，整车控制器VCU还通过CAN总线与配电箱控制器PDU连接。
第二方面，本发明提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，包括如下步骤：
S1.当混动车需要驻车开启空调时，整车控制器VCU通过高压电池管理系统BMS获取当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及电池单体最低电压；
S2.整车控制器VCU根据当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及电池单体最低电压与各相应阈值的关系，判断混动车是否开启空调、是否驻车充电、为驻车充电选择供电电源以及为空调压缩机选择供电电源。在高压电池电量过低或过高时，引入了单体电池电压作为进入和退出驻车充电的条件，避免了由于电池管理系统BMS系统剩余电量不准造成的过充或者过耗情况。
进一步地，步骤S1具体步骤如下：
S11.当混动车在驻车状态下，若空调开关被按下，则空调开关通过硬线信号唤醒整车控制器VCU；
S12.整车控制器VCU通过第一继电器闭合高压电池管理系统BMS；
S13.整车控制器VCU通过CAN总线与高压电池管理系统BMS进行信息交换，获取当前最高电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压和电池单体最低电压。
进一步地，步骤S2具体步骤如下：
S21.整车控制器VCU比较当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及单体最低电压与各相应阈值的关系；
S22.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否小于电量第一阈值或者电池单体最低电压是否低于电压第一阈值；
若是，进入步骤S25；
若否，进入步骤S23；
S23.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否大于电量第二阈值；
若是，进入步骤S24；
若否，进入步骤S26；
S24.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否大于电量第三阈值或者电池单体最高电压是否超过电压第二阈值时；
若是，进入步骤S27；
若否，返回步骤S24；
S25.整车控制器VCU判定暂不开启空调，而启动驻车充电功能，通过发动机带动电机给高压电池充电，返回步骤S22；
S26.整车控制器VCU判定保持驻车充电功能，并启动驻车空调功能，通过发动机带动电机给高压电池充电的同时，由电机给空调压缩机供电，返回步骤S23；
S27.整车控制器VCU判定保持驻车空调功能，而关闭驻车充电功能，关闭发动机，由高压电池给空调压缩机供电。
进一步地，步骤S25及步骤S26中驻车充电功能开启过程具体步骤如下：
SS1.整车控制器VCU通过高压电池给电机供电，使得电机进行励磁；
SS2.整车控制器VCU通过CAN总线与发动机控制器ECU交互，控制发动机的转速；
SS3.整车控制器VCU通过CAN总线与电机控制器MCU交互，控制电机的扭矩；
SS4.整车控制器VCU根据驻车空调工作状态和电池单体最高电压对电机充电时的扭矩进行修正；
SS5.整车控制器VCU结合发动机特性查表得出发动机适合转速，保证发动机工作在经济油耗区。使发动机运行在经济油耗区，节省燃油，保护发动机寿命。
进一步地，步骤S27中高压电池给空调压缩机供电具体步骤如下：
SA1.整车控制器VCU通过第二继电器闭合唤醒配电箱控制器PDU；
SA2.整车控制器VCU通过CAN总线与配电箱控制器PDU进行信息交互，完成空调压缩机通过高压电池上电。
进一步地，步骤SA2中整车控制器VCU与配电箱控制器PDU进行信息交互，通过高压电池给空调压缩机上电前，还对高压电池进行预充；
整车控制器VCU通过配电箱控制器PDU对高压电池进行预充的具体步骤如下：
SC1.整车控制器VCU向配电箱控制器PDU发送请求闭合高压电池的预充继电器指令；
SC2.整车控制器VCU等待第一设定时间段后，接收配电箱控制器PDU反馈的高压电池的主继电器的后端电压；
SC3.整车控制器VCU判断高压电池的主继电器的后端电压是否大于高压电池电压的第一设定比例；
若是，进入步骤SC8；
若否，进入步骤SC4；
SC4.整车控制器VCU向高压配电箱PDU发送断开高压电池的预充继电器的请求，并将预充次数加一；
SC5.整车控制器VCU判定预充次数是否小于等于预充次数阈值；
若是，进入步骤SC6；
若否，进入步骤SC7；
SC6.整车控制器VCU延迟第二设定时间段，使得预充电阻散热后，返回步骤SC1；
SC7.整车控制器VCU判定预充失败，结束；
SC8.整车控制器VCU判定预充成功，向配电箱控制器PDU发送闭合高压电池的主继电器指令，然后发送断开预充继电器指令，上电成功。基于整车控制器VCU实现了自动预充功能，保证高压部件正常上电。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统及方法，在驻车状态下开启空调，优先使用高压电池给空调压缩机供电，而在高压电池电量不足时，开启发动机带动电机给高压电池充电，同时给空调压缩机供电，并控制发动机处于经济油耗区，保护发动机寿命。
本发明适用于48V混动车的驻车空调供电控制。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统示意图。
图2是本发明基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法流程实施例3流程示意图。
图3是本发明基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法实施例4流程示意图。
图4是本发明驻车充电功能开启过程流程示意图。
图5是本发明对高压电池进行预充的流程示意图。
图中，1-整车控制器VCU；2-高压电池管理系统BMS；3-配电箱控制器PDU；4-电机控制器MCU；5-发动机控制器ECU；6-高压电池；7-配电箱；8-电机；9-发动机；10-空调压缩机；11-空调开关；12-第一继电器；13-第二继电器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统，包括整车控制器VCU 1，整车控制器VCU 1连接有高压电池管理系统BMS 2、配电箱控制器PDU 3、电机控制器MCU 4以及发动机控制器ECU 5；
高压电池管理系统BMS 2连接还有高压电池6，配电箱控制器PDU 3连接有配电箱7，电机控制器MCU 4连接有电机8，发动机控制器ECU 5连接有发动机9；
配电箱7与高压电池6和电机8均连接，配电箱7还连接有空调压缩机10；
整车控制器VCU 1还连接有空调开关11。
实施例2：
如图1所示，本发明提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统，包括整车控制器VCU 1，整车控制器VCU 1连接有高压电池管理系统BMS 2、配电箱控制器PDU 3、电机控制器MCU 4以及发动机控制器ECU 5；
高压电池管理系统BMS 2连接还有高压电池6，配电箱控制器PDU 3连接有配电箱7，电机控制器MCU 4连接有电机8，发动机控制器ECU 5连接有发动机9；
配电箱7与高压电池6和电机8均连接，配电箱7还连接有空调压缩机10；
整车控制器VCU 1还连接有空调开关11；
整车控制器VCU 1通过第一继电器12与高压电池管理系统BMS 2连接，整车控制器VCU 1还通过CAN总线与高压电池管理系统BMS 2连接；
整车控制器VCU1通过第二继电器13与配电箱控制器PDU 3连接，整车控制器VCU 1还通过CAN总线与配电箱控制器PDU 3连接；
配电箱7与高压电池6、电机8以及空调压缩机19均通过高压线连接。
实施例3：
如图2所示，本发明提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，包括如下步骤：
S1.当混动车需要驻车开启空调时，整车控制器VCU通过高压电池管理系统BMS获取当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及电池单体最低电压；
S2.整车控制器VCU根据当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及电池单体最低电压与各相应阈值的关系，判断混动车是否开启空调、是否驻车充电、为驻车充电选择供电电源以及为空调压缩机选择供电电源。
实施例4：
如图3所示，本发明提供一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，包括如下步骤：
S1.当混动车需要驻车开启空调时，整车控制器VCU通过高压电池管理系统BMS获取当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及电池单体最低电压；步骤S1具体步骤如下：
S11.当混动车在驻车状态下，若空调开关被按下，则空调开关通过硬线信号唤醒整车控制器VCU；
S12.整车控制器VCU通过第一继电器闭合高压电池管理系统BMS；
S13.整车控制器VCU通过CAN总线与高压电池管理系统BMS进行信息交换，获取当前最高电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压和电池单体最低电压；
S2.整车控制器VCU根据当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及电池单体最低电压与各相应阈值的关系，判断混动车是否开启空调、是否驻车充电、为驻车充电选择供电电源以及为空调压缩机选择供电电源；步骤S2具体步骤如下：
S21.整车控制器VCU比较当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及单体最低电压与各相应阈值的关系；
S22.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否小于电量第一阈值或者电池单体最低电压是否低于电压第一阈值；例如电量低于阈值取25%，电压低于阈值取2.5V；
若是，进入步骤S25；
若否，进入步骤S23；
S23.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否大于电量第二阈值；例如电量第二阈值取30%；
若是，进入步骤S24；
若否，进入步骤S26；
S24.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否大于电量第三阈值或者电池单体最高电压是否超过电压第二阈值时；例如电量第三阈值取80%，电压第二阈值取3.65V；
若是，进入步骤S27；
若否，返回步骤S24；
S25.整车控制器VCU判定暂不开启空调，而启动驻车充电功能，通过发动机带动电机给高压电池充电，返回步骤S22；
S26.整车控制器VCU判定保持驻车充电功能，并启动驻车空调功能，通过发动机带动电机给高压电池充电的同时，由电机给空调压缩机供电，返回步骤S23；
S27.整车控制器VCU判定保持驻车空调功能，而关闭驻车充电功能，关闭发动机，由高压电池给空调压缩机供电。
如图4所示，上述实施例4中，步骤S25及步骤S26中驻车充电功能开启过程具体步骤如下：
SS1.整车控制器VCU通过高压电池给电机供电，使得电机进行励磁；
SS2.整车控制器VCU通过CAN总线与发动机控制器ECU交互，控制发动机的转速；
SS3.整车控制器VCU通过CAN总线与电机控制器MCU交互，控制电机的扭矩；
SS4.整车控制器VCU根据驻车空调工作状态和电池单体最高电压对电机充电时的扭矩进行修正；
SS5.整车控制器VCU结合发动机特性查表得出发动机适合转速，保证发动机工作在经济油耗区。
上述实施例4中，步骤S27中高压电池给空调压缩机供电具体步骤如下：
SA1.整车控制器VCU通过第二继电器闭合唤醒配电箱控制器PDU；
SA2.整车控制器VCU通过CAN总线与配电箱控制器PDU进行信息交互，完成空调压缩机通过高压电池上电。
如图5所示，上述实施例中，步骤SA2中整车控制器VCU与配电箱控制器PDU进行信息交互，通过高压电池给空调压缩机上电前，还对高压电池进行预充；
整车控制器VCU通过配电箱控制器PDU对高压电池进行预充的具体步骤如下：
SC1.整车控制器VCU向配电箱控制器PDU发送请求闭合高压电池的预充继电器指令；
SC2.整车控制器VCU等待第一设定时间段后，接收配电箱控制器PDU反馈的高压电池的主继电器的后端电压；例如低于设定时间段取1s；
SC3.整车控制器VCU判断高压电池的主继电器的后端电压是否大于高压电池电压的第一设定比例；低于设定比例取95%；
若是，进入步骤SC8；
若否，进入步骤SC4；
SC4.整车控制器VCU向高压配电箱PDU发送断开高压电池的预充继电器的请求，并将预充次数加一；
SC5.整车控制器VCU判定预充次数是否小于等于预充次数阈值；例如预充次数阈值取3；
若是，进入步骤SC6；
若否，进入步骤SC7；
SC6.整车控制器VCU延迟第二设定时间段，使得预充电阻散热后，返回步骤SC1；例如第二设定时间段取2s；
SC7.整车控制器VCU判定预充失败，结束；
SC8.整车控制器VCU判定预充成功，向配电箱控制器PDU发送闭合高压电池的主继电器指令，然后发送断开预充继电器指令，上电成功。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统，其特征在于，包括整车控制器VCU，整车控制器VCU连接有高压电池管理系统BMS、配电箱控制器PDU、电机控制器MCU以及发动机控制器ECU；
高压电池管理系统BMS连接还有高压电池，配电箱控制器PDU连接有配电箱，电机控制器MCU连接有电机，发动机控制器ECU连接有发动机；
配电箱与高压电池和电机均连接，配电箱还连接有空调压缩机；
整车控制器VCU还连接有空调开关。
2.如权利要求1所述的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统，其特征在于，整车控制器VCU通过第一继电器与高压电池管理系统BMS连接，整车控制器VCU还通过CAN总线与高压电池管理系统BMS连接。
3.如权利要求1所述的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统，其特征在于，配电箱与高压电池、电机以及空调压缩机均通过高压线连接。
4.如权利要求1所述的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电系统，其特征在于，整车控制器VCU通过第二继电器与配电箱控制器PDU连接，整车控制器VCU还通过CAN总线与配电箱控制器PDU连接。
5.一种基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.当混动车需要驻车开启空调时，整车控制器VCU通过高压电池管理系统BMS获取当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及电池单体最低电压；
S2.整车控制器VCU根据当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及电池单体最低电压与各相应阈值的关系，判断混动车是否开启空调、是否驻车充电、为驻车充电选择供电电源以及为空调压缩机选择供电电源。
6.如权利要求5所述的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，其特征在于，步骤S1具体步骤如下：
S11.当混动车在驻车状态下，若空调开关被按下，则空调开关通过硬线信号唤醒整车控制器VCU；
S12.整车控制器VCU通过第一继电器闭合高压电池管理系统BMS；
S13.整车控制器VCU通过CAN总线与高压电池管理系统BMS进行信息交换，获取当前最高电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压和电池单体最低电压。
7.如权利要求6所述的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：
S21.整车控制器VCU比较当前电池剩余电量比例SOC、电池单体最高电压以及单体最低电压与各相应阈值的关系；
S22.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否小于电量第一阈值或者电池单体最低电压是否低于电压第一阈值；
若是，进入步骤S25；
若否，进入步骤S23；
S23.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否大于电量第二阈值；
若是，进入步骤S24；
若否，进入步骤S26；
S24.整车控制器VCU判断当前电池剩余电量比例SOC是否大于电量第三阈值或者电池单体最高电压是否超过电压第二阈值时；
若是，进入步骤S27；
若否，返回步骤S24；
S25.整车控制器VCU判定暂不开启空调，而启动驻车充电功能，通过发动机带动电机给高压电池充电，返回步骤S22；
S26.整车控制器VCU判定保持驻车充电功能，并启动驻车空调功能，通过发动机带动电机给高压电池充电的同时，由电机给空调压缩机供电，返回步骤S23；
S27.整车控制器VCU判定保持驻车空调功能，而关闭驻车充电功能，关闭发动机，由高压电池给空调压缩机供电。
8.如权利要求7所述的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，其特征在于，步骤S25及步骤S26中驻车充电功能开启过程具体步骤如下：
SS1.整车控制器VCU通过高压电池给电机供电，使得电机进行励磁；
SS2.整车控制器VCU通过CAN总线与发动机控制器ECU交互，控制发动机的转速；
SS3.整车控制器VCU通过CAN总线与电机控制器MCU交互，控制电机的扭矩；
SS4.整车控制器VCU根据驻车空调工作状态和电池单体最高电压对电机充电时的扭矩进行修正；
SS5.整车控制器VCU结合发动机特性查表得出发动机适合转速，保证发动机工作在经济油耗区。
9.如权利要求7所述的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，其特征在于，步骤S27中高压电池给空调压缩机供电具体步骤如下：
SA1.整车控制器VCU通过第二继电器闭合唤醒配电箱控制器PDU；
SA2.整车控制器VCU通过CAN总线与配电箱控制器PDU进行信息交互，完成空调压缩机通过高压电池上电。
10.如权利要求9所述的基于整车控制器的混动车的驻车空调供电方法，其特征在于，步骤SA2中整车控制器VCU与配电箱控制器PDU进行信息交互，通过高压电池给空调压缩机上电前，还对高压电池进行预充；
整车控制器VCU通过配电箱控制器PDU对高压电池进行预充的具体步骤如下：
SC1.整车控制器VCU向配电箱控制器PDU发送请求闭合高压电池的预充继电器指令；
SC2.整车控制器VCU等待第一设定时间段后，接收配电箱控制器PDU反馈的高压电池的主继电器的后端电压；
SC3.整车控制器VCU判断高压电池的主继电器的后端电压是否大于高压电池电压的第一设定比例；
若是，进入步骤SC8；
若否，进入步骤SC4；
SC4.整车控制器VCU向高压配电箱PDU发送断开高压电池的预充继电器的请求，并将预充次数加一；
SC5.整车控制器VCU判定预充次数是否小于等于预充次数阈值；
若是，进入步骤SC6；
若否，进入步骤SC7；
SC6.整车控制器VCU延迟第二设定时间段，使得预充电阻散热后，返回步骤SC1；
SC7.整车控制器VCU判定预充失败，结束；
SC8.整车控制器VCU判定预充成功，向配电箱控制器PDU发送闭合高压电池的主继电器指令，然后发送断开预充继电器指令，上电成功。
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