CN116278950A - 电动车辆能量分配方法、装置、系统及介质 - Google Patents

电动车辆能量分配方法、装置、系统及介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种电动车辆能量分配方法、装置、系统及介质。电动车辆能量分配系统包括动力电池、行走电机及工作电机，动力电池为行走电机及工作电机提供动力，电动车辆能量分配方法包括：获取动力电池的当前荷电状态及当前电池温度，根据当前荷电状态和当前电池温度从数据库中匹配得到动力电池的当前放电功率；获取行走电机的当前行走功率及工作电机的当前工作功率；基于当前放电功率与当前行走功率及当前工作功率的关系，调节行走电机和工作电机的功率。防止出现行走功率和工作功率大于动力电池的当前放电功率而造成动力电池超功率过放电的情况发生，从而保护动力电池的安全，延长使用寿命。

Description

电动车辆能量分配方法、装置、系统及介质
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种电动车辆能量分配方法、装置、系统及介质。
背景技术
动力电池的当前可放电功率受限于当前动力电池荷电状态(state ofcharge，SOC)和当前动力电池的温度，并且动力电池温度过高或过低，或动力电池荷电状态下降，都会导致动力电池的放电功率衰减。电动车辆具有由行走电机驱动的行走系统及由工作电机驱动的工作系统，动力电池既向行走电机提供动力又向工作电机提供动力。在电动车辆工作过程中，往往会存在动力电池可提供的功率与行走系统、工作系统所需功率不匹配的情况。
然而，目前电动车辆的能量分配方法往往只是限制控制器的总输出功率，并没有考虑动力电池的功率受温度及SOC的变化的影响而进行实时功率调节，因而，有超功率过放电的风险，不能很好的保护蓄电池。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的车辆能量分配方法不能根据动力电池的实际功率的变化来进行实时功率调节的缺陷，从而提供一种能够根据动力电池的实际功率的变化来进行实时功率调节的电动车辆能量分配方法、装置、系统及介质。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种电动车辆能量分配方法，电动车辆能量分配系统包括动力电池、行走电机及工作电机，所述动力电池为所述行走电机及所述工作电机提供动力，所述电动车辆能量分配方法包括：
获取动力电池的当前荷电状态及当前电池温度，根据所述当前荷电状态和所述当前电池温度从数据库中匹配得到所述动力电池的当前放电功率；
获取行走电机的当前行走功率及工作电机的当前工作功率；
基于所述当前放电功率与所述当前行走功率及所述当前工作功率的关系，调节所述行走电机和所述工作电机的功率。
可选的，所述工作电机适于驱动车辆的车身转向及作业机构动作，所述当前工作功率包括当前转向功率及当前作业功率，所述基于所述当前放电功率与所述当前行走功率及所述当前工作功率的关系，调节所述行走电机和所述工作电机的功率包括：
当所述当前放电功率小于所述当前转向功率时，控制所述工作电机及所述行走电机均停止工作；
当所述当前放电功率大于所述当前转向功率且小于所述当前转向功率与所述当前行走功率之和时，控制所述行走电机停止工作，并控制所述工作电机以预设转速转动，以使所述工作电机带动所述车身转向；
当所述当前放电功率大于所述当前转向功率与所述当前行走功率之和且小于所述当前工作功率和所述当前行走功率之和时，维持所述行走电机的功率为所述当前行走功率，同时降低所述工作电机的功率，并控制所述工作电机的转速不低于所述预设转速；
当所述当前放电功率大于所述当前工作功率和所述当前行走功率之和时，维持所述行走电机的功率为所述当前行走功率，并维持所述工作电机的功率为所述当前工作功率。
可选的，在获取行走电机的当前行走功率及工作电机的当前工作功率之前，所述方法还包括：
获取所述行走电机的初始行走功率及所述工作电机的初始工作功率；
当所述当前荷电状态大于等于第一预设值时，确定所述当前行走功率为所述初始行走功率、所述当前工作功率为所述初始工作功率；
当所述当前荷电状态大于等于第二预设值且小于所述第一预设值时，确定所述当前行走功率为所述初始行走功率的二分之一、所述当前工作功率为所述初始工作功率的二分之一且控制所述工作电机的转速不低于所述预设转速；
当所述当前荷电状态小于所述第二预设值时，控制所述工作电机及所述行走电机均停止工作；
其中，所述第二预设值小于所述第一预设值。
可选的，当所述电动车辆刹车制动时，所述行走电机转化为发电机，所述行走电机产生的发电功率为回馈功率；在所述获取动力电池的当前荷电状态及当前电池温度之后，所述方法还包括：
判断所述电动车辆的工作状态；
当所述电动车辆不处于刹车制动时，执行所述根据所述当前荷电状态和所述当前电池温度从数据库中匹配得到所述动力电池的当前放电功率的步骤；
当所述电动车辆处于刹车制动时，执行以下步骤：
根据所述当前荷电状态和所述当前电池温度从数据库中匹配得到所述动力电池的当前充电功率；
当所述当前荷电状态小于等于第三预设值时，所述行走电机以所述回馈功率向所述动力电池充电；
当所述当前荷电状态大于所述第三预设值时，基于所述回馈功率与所述当前充电功率之间的关系，控制所述行走电机是否向所述动力电池充电；
其中，第三预设值大于所述第一预设值。
可选的，所述电动车辆能量分配系统还包括与所述动力电池串联的第一开关、与所述动力电池及所述第一开关并联的电阻支路，所述基于所述回馈功率与所述当前充电功率之间的关系，控制所述行走电机是否向所述动力电池充电，包括：
当所述回馈功率大于所述当前充电功率时，控制所述第一开关断开且所述电阻支路接通，以使所述行走电机与所述动力电池断开且所述行走电机与所述电阻支路形成电流回路；
当所述回馈功率小于等于所述当前充电功率时，控制所述第一开关接通且所述电阻支路断开，以使所述行走电机向所述动力电池充电。
可选的，所述电动车辆能量分配系统还包括电阻控制单元，所述第一开关为双向可控硅，所述电阻支路包括串联的电阻和单向可控硅，所述电阻控制单元分别与所述双向可控硅和所述单向可控硅连接，所述基于所述回馈功率与所述当前充电功率之间的关系，控制所述行走电机向所述动力电池充电，还包括：
当所述回馈功率大于所述当前充电功率时，所述电阻控制单元控制所述双向可控硅单向导通，以使所述行走电机与所述动力电池之间的充电电路断开，并控制所述单向可控硅导通；
当所述回馈功率小于等于所述当前充电功率时，所述电阻控制单元不动作。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种电动车辆能量分配装置，包括：
第一获取模块，用于获取动力电池的当前荷电状态及当前电池温度，根据所述当前荷电状态和所述当前电池温度从数据库中匹配得到所述动力电池的当前放电功率；
第二获取模块，用于获取行走电机的当前行走功率及工作电机的当前工作功率；
第一处理模块，用于基于所述当前放电功率与所述当前行走功率及所述当前工作功率的关系，调节所述行走电机和所述工作电机的功率。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种电动车辆能量分配系统，包括：
动力电池、行走电机、工作电机及控制单元，所述动力电池为所述行走电机及所述工作电机提供动力，所述控制单元包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面及其任意一种可选实施方式中所述的电动车辆能量分配方法。
可选的，所述控制单元包括由CAN总线系统连接的整车控制器、电池控制器、行走电机控制器、工作电机控制器及电阻控制单元。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行第一方面，或者其任意一种可选实施方式中所述的电动车辆能量分配方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的电动车辆能量分配方法及装置，通过根据当前荷电状态和当前电池温度从数据库中匹配得到动力电池的当前放电功率，得到了动力电池实时的可提供的放电功率，并基于当前放电功率与行走电机所需的当前行走功率及工作电机所需的当前工作功率的关系来调节行走电机和工作电机的功率，实现根据动力电池的可放电功率分别对行走功率和工作功率进行实时功率分配和限制，从而防止出现行走功率和工作功率大于动力电池的当前放电功率而造成动力电池超功率过放电的情况发生，从而保护动力电池的安全，延长使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例的电动车辆能量分配系统的电路连接示意图；
图2为本发明实施例的整车通信网络的连接示意图；
图3为本发明实施例的电动车辆能量分配方法的流程图；
图4为本发明实施例的放电控制流程的流程图；
图5为本发明实施例的再生制动能量回收流程的流程图；
图6为本发明实施例的电动车辆能量分配装置的结构示意图；
图7为本发明实施例的电子设备的结构示意图。
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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
动力电池的当前可放电功率受限于当前动力电池荷电状态(state ofcharge，SOC)和当前动力电池的温度，并且动力电池温度过高或过低，或动力电池荷电状态下降，都会导致动力电池的放电功率衰减。电动车辆具有由行走电机驱动的行走系统及由工作电机驱动的工作系统，动力电池既向行走电机提供动力又向工作电机提供动力。在电动车辆工作过程中，往往会存在动力电池可提供的功率与行走系统、工作系统所需功率不匹配的情况。然而，目前电动车辆的能量分配方法往往只是限制控制器的总输出功率，并没有考虑动力电池的功率受温度及SOC的变化的影响而进行实时功率调节，因而，有超功率过放电的风险，不能很好的保护蓄电池。
基于上述问题，本发明实施例提供了一种电动车辆能量分配系统，如图1至图2所示，该电动车辆能量分配系统包括：动力电池10、行走电机21、工作电机22及控制单元，动力电池10为行走电机21及工作电机22提供动力。其中，控制单元包括由CAN总线系统连接的整车控制器(VCU)31、电池控制器(BMS)32、行走电机控制器(行走MCU)33、工作电机控制器(工作MCU)34及电阻控制单元35，通过CAN总线系统将各个控制器和控制单元连接起来，可以实现数据在CAN总线上的实时传输。
在本实施例中，控制单元中的行走电机控制器(行走MCU)33连接在动力电池10和行走电机21之间，用来控制行走电机21；工作电机控制器(工作MCU)34连接在动力电池10和工作电机22之间，用来控制工作电机22；行走电机21适于驱动行走机构行走，从而带动电动车辆行走，工作电机22适于驱动车辆的车身转向及作业机构动作。其中，工作电机22先驱动油泵转动，油泵向各个工作机构输送液压油，从而驱动各个工作机构动作。具体地，电动车辆可以是电动叉车，作业机构动作包括起升、倾斜、侧移等动作。
在本实施例中，电动车辆能量分配系统还包括与动力电池10串联的第一开关41、与动力电池10及第一开关41并联的电阻支路、及电阻控制单元35，第一开关41通过自身的通断控制动力电池10充电回路的接通或断开；电阻支路并联在动力电池10的输入端正负极上，包括串联的电阻50和第二开关42，第二开关42通过自身的通断来控制电阻支路的通断；电阻控制单元35分别与第一开关41和第二开关42电性连接，以控制第一开关41、第二开关42的通断。当电阻控制单元35不动作时，第一开关41接通而第二开关42断开，此时，在车辆制动能量回收过程中由转化为发电机的行走电机21可向动力电池10充电，而当电阻控制单元35动作，控制第一开关41断开且第二开关42接通时，动力电池10与电路回路断开且电阻支路与行走电机21形成新的回路，此时，转化为发电机的行走电机21不向动力电池10充电，行走电机21产生的电流被电阻支路中的电阻50以发热的方式消耗掉，保证电路的安全。可选地，电阻50为金属合金电阻。
具体地，第一开关41为双向可控硅，第二开关42为单向可控硅V3，其中，双向可控硅包括并联的导通方向相反的可控硅V1和可控硅V2，可控硅V1连接在动力电池10的放电回路上，可控硅V1是始终导通的，保证动力电池10的放电回路导通，动力电池10处于放电状态时始终可以给行走电机21及工作电机22供电；可控硅V2连接在动力电池10的充电回路上，在可控硅V2导通且单向可控硅V3断开时，行走电机21产生的回馈的能量可以给动力电池10进行充电，而当可控硅V2断开时，动力电池10的充电回路断开，行走电机21产生的回馈的能量不能向动力电池10充电。电阻控制单元35分别与双向可控硅和单向可控硅连接，进一步地，当电阻控制单元35不动作时，双向可控硅双向导通，第一开关41为接通状态，动力电池10的充电回路及放电回路均可接通，而当电阻控制单元35控制双向可控硅单向导通时，即电阻控制单元35控制可控硅V2断开时，第一开关41为切断状态，动力电池10的充电回路断开；电阻控制单元35通过控制单向可控硅导通时，第二开关42为接通状态，此时电阻支路导通，而当电阻控制单元35不动作时，单向可控硅V3为不导通状态，此时电阻支路断开。通过电阻控制单元35控制双向可控硅的导通状态来实现动力电池10充电回路的接通和断开，并控制单向可控硅的通断来控制电阻支路的接通和断开，结构简单，控制方便且自动化程度高。可以理解，作为可替换的实施方式，第一开关41和第二开关42也可以是电磁继电器等常见的开关。
本发明实施例提供了一种电动车辆能量分配方法，如图3所示，该电动车辆能量分配方法具体包括如下步骤：
步骤S101：获取动力电池10的当前荷电状态及当前电池温度，根据当前荷电状态和当前电池温度从数据库中匹配得到动力电池10的当前放电功率。
需要说明的是，动力电池的放电功率受到动力电池荷电状态(SOC)和温度的影响，根据选用动力电池的特性，提前测得动力电池在不同SOC和不同温度下的放电功率map表，保存数据到电池控制器(BMS)32中，数据库即为BMS中的放电功率map表中的数据；在工作过程中，BMS会根据动力电池当前的温度(即当前电池温度)和SOC(即当前荷电状态)与放电功率map表对比，从而得到动力电池当前的可放电功率，即当前放电功率。
需要说明的是，温度过高或过低都会影响动力电池的放电功率，使得电池的可放电功率降低，不利于电池能量的发挥。优选地，在动力电池高温时可以进行水冷散热，而在动力电池低温时可以对电池进行加热，从而来提高动力电池的可放电功率，提高电池的放电性能。
步骤S102：获取行走电机21的当前行走功率及工作电机22的当前工作功率。
其中，电动车辆开始运行，整车控制器(VCU)31根据油门踏板信号、刹车信号和工作模式等计算当前行走需求功率，即为当前行走功率；VCU根据起升电位器信号、倾斜信号、侧移信号、转向信号等计算出油泵需求功率，即为当前工作功率。
步骤S103：基于当前放电功率与当前行走功率及当前工作功率的关系，调节行走电机21和工作电机22的功率。
其中，行走电机21和工作电机22的功率均由动力电池10的当前放电功率提供。VCU根据计算得到的当前行走功率和当前工作功率，通过CAN总线实时与BMS中的当前放电功率进行对比，经过计算，分别对行走电机控制器33和工作电机控制器34进行功率分配，进而通过行走电机控制器33控制行走电机21转动、工作电机控制器34控制工作电机22转动。
通过执行上述步骤，本发明实施例提供的电动车辆能量分配方法，通过根据当前荷电状态和当前电池温度从数据库中匹配得到动力电池10的当前放电功率，得到了动力电池10实时的可提供的放电功率，并基于当前放电功率与行走电机21所需的当前行走功率及工作电机22所需的当前工作功率的关系来调节行走电机21和工作电机22的功率，实现根据动力电池的可放电功率分别对行走功率和工作功率进行实时功率分配和限制，从而防止出现行走功率和工作功率大于动力电池的当前放电功率而造成动力电池10超功率过放电的情况发生，从而保护动力电池10的安全，延长使用寿命。
如图4所示，在本实施例中，上述的步骤S103具体包括如下步骤：
步骤S201：当当前放电功率小于当前转向功率时，控制工作电机22及行走电机21均停止工作。
需要说明的是，工作电机22适于驱动车辆的车身转向及作业机构动作，当前工作功率包括当前转向功率及当前作业功率，整车控制器31分别对行走电机控制器33和工作电机控制器34进行功率分配的分配原则是优先满足车身转向所需的功率，若当前放电功率小于当前转向功率，则说明当前放电功率不足以满足转向所需的功率，此时，工作电机22及行走电机21都需要停止转动，以保证车辆的安全。
步骤S202：当当前放电功率大于当前转向功率且小于当前转向功率与当前行走功率之和时，控制行走电机21停止工作，并控制工作电机22以预设转速转动，以使工作电机22带动车身转向。
需要说明的是，若当前放电功率大于当前转向功率且小于当前转向功率与当前行走功率之和，则当前放电功率能够满足转向所需的功率，但不能同时满足转向和行走所需的功率，此时，行走电机21停止转动，优先满足转向所需功率，保证车身能够实现转向，在满足转向所需功率的前提下，才可满足行走电机21的功率需求，保证行车安全。其中，预设转速为能够保证车辆转向的行走电机21的转速，可选地，预设转速为600rpm。
步骤S203：当当前放电功率大于当前转向功率与当前行走功率之和且小于当前工作功率和当前行走功率之和时，维持行走电机21的功率为当前行走功率，同时降低工作电机22的功率，并控制工作电机22的转速不低于预设转速。
需要说明的是，若当前放电功率大于当前转向功率与当前行走功率之和且小于当前工作功率和当前行走功率之和，则当前放电功率能够满足转向和行走的功率需求，但不能同时满足转向、行走及作业动作共同的作业需求，此时，在满足转向所需功率的前提下，满足行走功率需求，保障电动车辆能够转向和行走，同时降低工作电机22的功率可以防止当前工作功率和当前行走功率之和超出当前放电功率的情况出现，从而避免出现过放电的情况，保护电池安全，需要注意的是，在降低工作电机22的功率的时候，需保证工作电机22的转速不低于预设转速，即保证工作电机22能够带动车身实现转向。其中，作业动作包括起升、倾斜、侧移等动作。优选地，控制工作电机22的转速等于预设转速600rpm。
步骤S204：当当前放电功率大于当前工作功率和当前行走功率之和时，维持行走电机21的功率为当前行走功率，并维持工作电机22的功率为当前工作功率。
需要说明的是，若当前放电功率大于当前工作功率和当前行走功率之和，则当前放电功率能够满足转向、行走及作业共同所需的功率，此时，行走电机21和工作电机22均能够以当前功率运行，不需要进行调节。
本实施例提供的电动车辆能量分配方法，按照以下分配原则进行功率的分配：优先满足车辆转向所需的当前转向功率，在满足转向需求的前提下，满足行走所需的行走电机21的功率需求，最后满足由起升、倾斜、侧移等动作的功率需求，在防止超功率放电的同时，能够保证转向及行车安全，提高作业的安全性。其中，在工作过程中，行走MCU根据VCU的指令控制行走电机21工作，工作MCU根据VCU的指令控制工作电机22工作。
在本实施例中，在上述的步骤S102之前还包括如下步骤：
步骤S104：获取行走电机21的初始行走功率及工作电机22的初始工作功率。
其中，初始行走功率为行走电机21开启时的功率，初始工作功率为工作电机22开启时的功率。
步骤S105：当当前荷电状态大于等于第一预设值时，确定当前行走功率为初始行走功率、当前工作功率为初始工作功率。
需要说明的是，动力电池10在低SOC(荷电状态)时，放电性能较差，放电功率较低，较难满足车辆所需的功率需求，故需在动力电池低SOC时需要额外关注，而第一预设值是划分低SOC的一个临界值，在当前荷电状态大于等于第一预设值时，不需要对电机的功率做额外的处理，此时，确定当前行走功率等于初始行走功率、当前工作功率等于初始工作功率。其中，第一预设值由电池的性能及测试经验得出，优选地，第一预设值为20％。
步骤S106：当当前荷电状态大于等于第二预设值且小于第一预设值时，确定当前行走功率为初始行走功率的二分之一、当前工作功率为初始工作功率的二分之一且控制工作电机22的转速不低于预设转速。
需要说明的是，第二预设值小于第一预设值，在当前荷电状态处于第二预设值和第一预设值之间时，需要对行走电机21及工作电机22降功率，具体地，行走电机21及工作电机22的功率都降为初始功率的一半，以降低后的功率作为当前功率，需要注意的是，此时，仍需保证工作电机22的转速不低于预设转速，以保证工作电机22能够实现车身转向的需求。即在保证转向需求的前提下，VCU对行走电机21的行走功率需求和由起升、倾斜、侧移等工作产生的工作电机22的作业功率需求做减半处理，从而防止行走电机21和工作电机22的功率之和超过当前放电功率，以保护放电安全。优选地，第一预设值为20％且第二预设值为10％。
步骤S107：当当前荷电状态小于第二预设值时，控制工作电机22及行走电机21均停止工作。
需要说明的是，第二预设值是动力电池10的当前放电功率能够维持电机工作的最低荷电状态，若当前荷电状态小于第二预设值，则当前放电功率不能够满足电机运转的需求或者会出现超功率放电的情况，对动力电池10的损坏较大，因此，在当前荷电状态小于第二预设值时，需要控制工作电机22及行走电机21均不工作，整个电动车辆停止工作，保证电池及车辆的安全。
需要说明的是，当电动车辆刹车制动时，可以实现电动车辆能量回收，此时，行走电机21转化为发电机，将机械能转化为电能给动力电池10充电。然而，在动力电池高SOC(95％以上)或温度过低时，动力电池的可充电功率很小，在坡度较大和坡度较长时，车辆在下坡过程中的能量回收有可能造成动力电池10过充电，具有一定的危险性，但若减小回馈功率，则会减弱电制动力，同样具有一定的危险性。因此需要将电动车辆刹车制动过程中产生的电能进行合理的分配。为解决上述问题，在获取动力电池10的当前荷电状态及当前电池温度之后，还包括如下步骤：
步骤S301：判断所述电动车辆的工作状态。
需要说明的是，本实施例的电动车辆能量分配方法是在电动车辆工作过程中所执行的，电动车辆工作过程中具有正常行驶作业的工作状态及刹车制动的工作状态。
步骤S302：当电动车辆不处于刹车制动时，执行根据当前荷电状态和当前电池温度从数据库中匹配得到动力电池的当前放电功率的步骤。即当电动车辆处于正常行驶作业时，执行上述的步骤S101中的根据当前荷电状态和当前电池温度从数据库中匹配得到动力电池10的当前放电功率的步骤及后续的步骤。
步骤S303：当电动车辆处于刹车制动时，执行以下步骤：
步骤S401：根据当前荷电状态和当前电池温度从数据库中匹配得到动力电池10的当前充电功率。
需要说明的是，电动车辆在处于刹车制动时，行走电机21产生的发电功率为回馈功率，行走电机21可以以回馈功率向动力电池10充电，但需要先判断动力电池10能否承受回馈功率大小的充电功率。动力电池的充电功率受到荷电状态(SOC)和温度的影响，根据选用动力电池的特性，提前测得动力电池在不同SOC和不同温度下的充电功率map表，保存数据到BMS中，数据库即为BMS中的充电功率map表中的数据；在工作过程中，BMS会根据动力电池当前的温度(即当前电池温度)和SOC(即当前荷电状态)与充电功率map表对比，从而得到动力电池当前的可充电率，即当前充电功率。
步骤S402：当当前荷电状态小于等于第三预设值时，行走电机21以回馈功率向动力电池10充电。
需要说明的是，当动力电池10在高SOC时，可充电功率很小，可能会出现回馈功率大于动力电池的可充电功率的危险情况，而动力电池10不处于高SOC时，可充电功率相对较大，能够以行走电机21所提供的回馈功率进行充电。其中，第三预设值大于第一预设值，第三预设值为划分动力电池10是否处于高SOC的临界值，当当前荷电状态小于等于第三预设值时，表明动力电池10未处于高SOC，刹车制动所产生的发电功率可全部用于向动力电池10充电。优选地，第三预设值为95％。
步骤S403：当当前荷电状态大于第三预设值时，基于回馈功率与当前充电功率之间的关系，控制行走电机21是否向动力电池10充电。
需要说明的是，若当前荷电状态大于第三预设值，则存在回馈功率大于当前充电功率和回馈功率小于等于当前充电功率两种情况，此时需要先判断回馈功率与当前充电功率之间的大小关系，再控制行走电机21是否向动力电池10充电，防止出现在回馈功率大于动力电池的可充电功率的情况下仍然向动力电池10充电而出现过充电的情况，避免过充电对电池造成损坏。
在本实施例中，上述步骤S403中的基于回馈功率与当前充电功率之间的关系，控制行走电机21向动力电池10充电的步骤具体包括如下步骤：
步骤S501：当回馈功率大于当前充电功率时，控制第一开关41断开且电阻支路接通，以使行走电机21与动力电池10断开且行走电机21与电阻支路形成电流回路。
步骤S502：当回馈功率小于等于当前充电功率时，控制第一开关41接通且电阻支路断开，以使行走电机21向动力电池10充电。
需要说明的是，电动车辆的电路中包括与动力电池10串联的第一开关41、与动力电池10及第一开关41并联的电阻支路，第一开关41用于控制动力电池10是否接入电路中，电阻支路与第一开关41不同时导通。具体地，当电动车辆处于制动状态时，第一开关41与动力电池10串联，当第一开关41接通时，电阻支路为断开状态，实现将动力电池10接通在电路中，动力电池10与行走电机21形成完整的电路回路，刹车制动过程中由行走电机21产生的电能向动力电池10充电；而当第一开关41断开时，将动力电池10与电路断开，此时，电阻支路为导通状态，行走电机21与电阻支路形成闭合的电路，刹车制动过程中行走电机21产生的电能不再向动力电池10充电，而是由电阻支路消耗掉。通过在回馈功率大于当前充电功率时，控制第一开关41断开且电阻支路接通，防止行走电机21向动力电池10充电而造成电池的过充电，从而保护电池的安全，同时通过电阻支路消耗掉行走电机21产生的电能，形成完成的电路体系。可以理解，当电动车辆处于正常行驶作业时，第一开关41接通，电阻支路断开，动力电池10接通在电路中，向行走电机21及工作电机22提供电力。
在本实施例中，电动车辆能量分配系统还包括电阻控制单元35，第一开关41为双向可控硅，电阻支路包括串联的电阻50和单向可控硅，电阻控制单元35分别与双向可控硅和单向可控硅连接，如图5所示，上述步骤S403中的基于回馈功率与当前充电功率之间的关系，控制行走电机21向动力电池10充电的步骤具体包括如下步骤：
步骤S601：当回馈功率大于当前充电功率时，电阻控制单元35控制双向可控硅单向导通，以使行走电机21与动力电池10之间的充电电路断开，并控制单向可控硅导通。
需要说明的是，双向可控硅包括导通方向相反的可控硅V1和V2，在刹车制动使得行走电机21发电过程中，电阻控制单元35控制双向可控硅单向导通指的是电阻控制单元35控制可控硅V1且可控硅V2断开，动力电池10的充电电路断开，行走电机21回馈的能量不能向动力电池10充电；单向可控硅V3在初始时处于断开状态，在回馈功率大于当前充电功率时，电阻控制单元35控制单向可控硅V3导通，则电阻支路处于导通状态，电阻支路与行走电机21串联，则行走电机21再生制动电流被电阻50以发热的方式消耗掉。其中，可控硅V2断开和单向可控硅V3导通是同时动作的。优选地，电阻50为合金电阻，价格便宜且稳定性好。可以理解，作为可替换的实施方式，单向可控硅也可以用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)等器件代替。现有技术中一般做法是增加与行走电机21连接的超级电容，靠超级电容吸收多余的能量，但超级电容价格昂贵，性价比低。
步骤S602：当回馈功率小于等于当前充电功率时，电阻控制单元35不动作。
其中，电阻控制单元35不动作时，可控硅V1和V2都处于导通状态，即双向可控硅处于双向导通状态，即动力电池10连通在电路中，而单向可控硅V3处于断开状态，即电阻支路处于断开状态，动力电池10的充电回路导通，此时可以实现行走电机21向动力电池10充电。可控硅的控制简单且稳定性好。
优选地，为防止金属合金电阻过热，还可以设置风扇对金属合金进行吹风散热。
本发明实施例还提供了一种电动车辆能量分配装置，如图6所示，该电动车辆能量分配装置包括：
第一获取模块101，用于获取动力电池10的当前荷电状态及当前电池温度，根据当前荷电状态和当前电池温度从数据库中匹配得到动力电池10的当前放电功率；
第二获取模块102，用于获取行走电机21的当前行走功率及工作电机22的当前工作功率；
第一处理模块103，用于基于当前放电功率与当前行走功率及当前工作功率的关系，调节行走电机21和工作电机22的功率。
本发明实施例提供的电动车辆能量分配装置，用于执行上述实施例提供的电动车辆能量分配方法，其实现方式与原理相同，详细内容参见上述方法实施例的相关描述，不再赘述。
本发明实施例提供的控制单元包括处理器901和存储器902，其中，处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如上述方法实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。
存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法实施例中的方法。
上述控制单元具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，实现的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
从以上的描述中，可以看出，本发明的上述的实施例实现了如下技术效果：
1、通过CAN总线把VCU、BMS、行走MCU、工作MCU连接起来，可以实现数据在CAN总线上的实时传输；
2、可以根据动力电池的放电功率map表，对动力电池进行实时保护，防止过放电；
3、可以根据动力电池的充电功率map表，对动力电池进行实时保护，防止过充电；
4、优先满足车辆的转向和行走，能更好的保证行车安全；
5、采用金属合金电阻的方案，比增加超级电容成本更低，并且比降低回馈电流更安全。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车辆能量分配方法，其特征在于，电动车辆能量分配系统包括动力电池、行走电机及工作电机，所述动力电池为所述行走电机及所述工作电机提供动力，所述电动车辆能量分配方法包括：
获取动力电池的当前荷电状态及当前电池温度，根据所述当前荷电状态和所述当前电池温度从数据库中匹配得到所述动力电池的当前放电功率；
获取行走电机的当前行走功率及工作电机的当前工作功率；
基于所述当前放电功率与所述当前行走功率及所述当前工作功率的关系，调节所述行走电机和所述工作电机的功率。
2.根据权利要求1所述的电动车辆能量分配方法，其特征在于，所述工作电机适于驱动车辆的车身转向及作业机构动作，所述当前工作功率包括当前转向功率及当前作业功率，所述基于所述当前放电功率与所述当前行走功率及所述当前工作功率的关系，调节所述行走电机和所述工作电机的功率包括：
当所述当前放电功率小于所述当前转向功率时，控制所述工作电机及所述行走电机均停止工作；
当所述当前放电功率大于所述当前转向功率且小于所述当前转向功率与所述当前行走功率之和时，控制所述行走电机停止工作，并控制所述工作电机以预设转速转动，以使所述工作电机带动所述车身转向；
当所述当前放电功率大于所述当前转向功率与所述当前行走功率之和且小于所述当前工作功率和所述当前行走功率之和时，维持所述行走电机的功率为所述当前行走功率，同时降低所述工作电机的功率，并控制所述工作电机的转速不低于所述预设转速；
当所述当前放电功率大于所述当前工作功率和所述当前行走功率之和时，维持所述行走电机的功率为所述当前行走功率，并维持所述工作电机的功率为所述当前工作功率。
3.根据权利要求2所述的电动车辆能量分配方法，其特征在于，在获取行走电机的当前行走功率及工作电机的当前工作功率之前，所述方法还包括：
获取所述行走电机的初始行走功率及所述工作电机的初始工作功率；
当所述当前荷电状态大于等于第一预设值时，确定所述当前行走功率为所述初始行走功率、所述当前工作功率为所述初始工作功率；
当所述当前荷电状态大于等于第二预设值且小于所述第一预设值时，确定所述当前行走功率为所述初始行走功率的二分之一、所述当前工作功率为所述初始工作功率的二分之一且控制所述工作电机的转速不低于所述预设转速；
当所述当前荷电状态小于所述第二预设值时，控制所述工作电机及所述行走电机均停止工作；
其中，所述第二预设值小于所述第一预设值。
4.根据权利要求3所述的电动车辆能量分配方法，其特征在于，当所述电动车辆刹车制动时，所述行走电机转化为发电机，所述行走电机产生的发电功率为回馈功率；在所述获取动力电池的当前荷电状态及当前电池温度之后，所述方法还包括：
判断所述电动车辆的工作状态；
当所述电动车辆不处于刹车制动时，执行所述根据所述当前荷电状态和所述当前电池温度从数据库中匹配得到所述动力电池的当前放电功率的步骤；
当所述电动车辆处于刹车制动时，执行以下步骤：
根据所述当前荷电状态和所述当前电池温度从数据库中匹配得到所述动力电池的当前充电功率；
当所述当前荷电状态小于等于第三预设值时，所述行走电机以所述回馈功率向所述动力电池充电；
当所述当前荷电状态大于所述第三预设值时，基于所述回馈功率与所述当前充电功率之间的关系，控制所述行走电机是否向所述动力电池充电；
其中，第三预设值大于所述第一预设值。
5.根据权利要求4所述的电动车辆能量分配方法，其特征在于，所述电动车辆能量分配系统还包括与所述动力电池串联的第一开关、与所述动力电池及所述第一开关并联的电阻支路，所述基于所述回馈功率与所述当前充电功率之间的关系，控制所述行走电机是否向所述动力电池充电，包括：
当所述回馈功率大于所述当前充电功率时，控制所述第一开关断开且所述电阻支路接通，以使所述行走电机与所述动力电池断开且所述行走电机与所述电阻支路形成电流回路；
当所述回馈功率小于等于所述当前充电功率时，控制所述第一开关接通且所述电阻支路断开，以使所述行走电机向所述动力电池充电。
6.根据权利要求5所述的电动车辆能量分配方法，其特征在于，所述电动车辆能量分配系统还包括电阻控制单元，所述第一开关为双向可控硅，所述电阻支路包括串联的电阻和单向可控硅，所述电阻控制单元分别与所述双向可控硅和所述单向可控硅连接，所述基于所述回馈功率与所述当前充电功率之间的关系，控制所述行走电机向所述动力电池充电，还包括：
当所述回馈功率大于所述当前充电功率时，所述电阻控制单元控制所述双向可控硅单向导通，以使所述行走电机与所述动力电池之间的充电电路断开，并控制所述单向可控硅导通；
当所述回馈功率小于等于所述当前充电功率时，所述电阻控制单元不动作。
7.一种电动车辆能量分配装置，用于执行权利要求1-6中任意一项所述的电动车辆能量分配方法，其特征在于，所述电动车辆能量分配装置包括：
第一获取模块，用于获取动力电池的当前荷电状态及当前电池温度，根据所述当前荷电状态和所述当前电池温度从数据库中匹配得到所述动力电池的当前放电功率；
第二获取模块，用于获取行走电机的当前行走功率及工作电机的当前工作功率；
第一处理模块，用于基于所述当前放电功率与所述当前行走功率及所述当前工作功率的关系，调节所述行走电机和所述工作电机的功率。
8.一种电动车辆能量分配系统，其特征在于，包括：动力电池、行走电机、工作电机及控制单元，所述动力电池为所述行走电机及所述工作电机提供动力，所述控制单元包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1－6任一项所述的方法。
9.根据权利要求8所述的电动车辆能量分配系统，其特征在于，所述控制单元包括由CAN总线系统连接的整车控制器、电池控制器、行走电机控制器、工作电机控制器及电阻控制单元。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行如权利要求1－6任一项所述的方法。
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