一種新能源車低壓電源管理系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源車DC/DC控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新能源車低壓電源管理系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球汽車的大量應(yīng)用，引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題及能源危機(jī)。隨著科技的發(fā)展，節(jié)能、環(huán)保的新能源車孕育而生，其能量的轉(zhuǎn)換、利用、管理影響整車的節(jié)能效果。
[0003]傳統(tǒng)車輛的發(fā)電機(jī)作為整車主電源，其功用如下:第一為整車電器部件提供電能；第二為蓄電池充電提供電能。傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，效率一般在50%至60%之間，其較低的能量轉(zhuǎn)換率導(dǎo)致部分能源損失。
[0004]目前，新能源車DC/DC采用恒定14.5V電壓輸出模式工作，在這種恒定輸出電壓模式下，會(huì)導(dǎo)致如下問(wèn)題:第一，DC/DC工作后，低壓蓄電池長(zhǎng)期處于充電狀態(tài)，高剩余電量(SOC)狀態(tài)的低壓蓄電池?zé)o制動(dòng)回收能量及車輛靜止充電的電能儲(chǔ)備空間；第二，當(dāng)純電動(dòng)車動(dòng)力電池SOC接近30%時(shí)，動(dòng)力電池通過(guò)DC/DC為整車提供電源，沒(méi)有合理利用低壓蓄電池儲(chǔ)存的低壓電能；第三，缺少針對(duì)整車電氣部件故障制定故障策略。例如，公開(kāi)號(hào)CN101764512A的專利文獻(xiàn)，其DC/DC輸出電壓僅14.5V和12V兩個(gè)電壓等級(jí)，DC/DC若檢測(cè)到自身輸出電流小時(shí)，則調(diào)整⑶/DC輸出電壓為12V，DC/DC若檢測(cè)自身輸出電流大時(shí)，則調(diào)整DC/DC輸出電壓為14.5V，該方案沒(méi)有從整車能源管理及低壓蓄電池本身性能制定DC/DC控制方案，沒(méi)有將整車電氣用電作為動(dòng)力電機(jī)制動(dòng)能量回收時(shí)的工作負(fù)載，存在制動(dòng)能量回收率不尚的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新能源車低壓電源管理系統(tǒng)，通過(guò)DC/DC輸出電壓控制，可提高車輛制動(dòng)能量回收率、駕駛舒適性和安全性;合理分配高低壓電能，延長(zhǎng)車輛行駛里程。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種新能源車低壓電源管理系統(tǒng)，主要由低壓蓄電池傳感器江85)1、低壓蓄電池2、直流變換器(0(:/003、整車控制單元(!10])5、動(dòng)力電機(jī)控制器6、動(dòng)力電機(jī)7及動(dòng)力電池8組成;其中，整車控制單元5通過(guò)CAN線4與DC/DC和動(dòng)力電機(jī)控制器6連接，實(shí)現(xiàn)信息傳遞;動(dòng)力電池8通過(guò)高壓電線束9與DC/DC和動(dòng)力電機(jī)控制器6連接;動(dòng)力電機(jī)控制器6通過(guò)高壓電線束9與動(dòng)力電機(jī)7連接;DC/DC的低壓輸出端為低壓蓄電池2及低壓電氣負(fù)載10提供電源；
[0007]進(jìn)一步地，DC/DC是一種直流高、低壓電能轉(zhuǎn)換器，具有可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓的功能。DC/DC根據(jù)整車控制單元輸出電壓指令調(diào)節(jié)輸出電壓，同時(shí)將DC/DC實(shí)際輸出電壓、電流及溫度信息發(fā)送至整車控制單元。DC/DC的輸入電壓為200V至370V，輸出電壓為9V至16V。
[0008]進(jìn)一步地，EBS檢測(cè)低壓蓄電池S0C、低壓蓄電池溫度，將低壓蓄電池信息發(fā)送至整車控制單元，同時(shí)，EBS上報(bào)EBS錯(cuò)誤狀態(tài)信息，例如:傳感器與蓄電池不匹配、標(biāo)定錯(cuò)誤等。
[0009]進(jìn)一步地，整車控制單元是電源管理系統(tǒng)的控制中樞，其輸入輸出信息如圖2所示，整車控制單元具有如下電源管理功能:其一，監(jiān)測(cè)DC/DC、低壓蓄電池、動(dòng)力電池狀態(tài)及整車狀態(tài)，輸入信息如下:DC/DC輸出電流、DC/DC輸出電壓、DC/DC溫度、動(dòng)力電池S0C、低壓蓄電池S0C、低壓蓄電池溫度、EBS報(bào)錯(cuò)、車輛運(yùn)行模式、敏感負(fù)載開(kāi)啟。其二，整車控制單元根據(jù)部件狀態(tài)、整車運(yùn)行模式，經(jīng)過(guò)電源管理系統(tǒng)，有如下輸出量:DC/DC使能、DC/DC輸出電壓值、動(dòng)力電機(jī)發(fā)電模式、座椅加熱/按摩等舒適性功能禁用。
[0010]一種新能源車低壓電源管理系統(tǒng)的控制方法，主要是電源管理系統(tǒng)根據(jù)車輛不同的工作模式及蓄電池SOC狀態(tài)，進(jìn)行調(diào)節(jié)DC/DC輸出電壓，達(dá)到整車電源管理的目的，首先設(shè)定低壓蓄電池SOC上限值S0C_T0P為a，a為85%~90% ,低壓蓄電池SOC下限值S0C_B0TT為80%，低壓蓄電池SOC底限值S0C_D0WN為b，b為60%~70% ,整車控制單元通過(guò)提高、降低DC/DC輸出電壓，實(shí)現(xiàn)低壓蓄電池充電與放電，控制蓄電池SOC在S0C_T0P與S0C_B0TT之間；主要有以下幾種模式:
[0011 ]靜止充電模式下的控制方法(見(jiàn)圖4)包含以下步驟:
[0012]S41:靜止充電模式下，H⑶首先判斷低壓蓄電池SOC，若蓄電池SOC低于S0C_B0TT，執(zhí)行步驟S42，否則執(zhí)行步驟S43;
[0013]S42:H⑶控制DC/DC輸出電壓為15.5V，為低壓蓄電池充電，直至低壓蓄電池SOC到達(dá)S0C_B0TT，然后執(zhí)行步驟S43 ；
[0014]S43:HCU控制 DC/DC輸出電壓為14.5V;
[0015]Key-on模式下的控制方法(見(jiàn)圖5)包含以下步驟:
[0016]S51:車輛鑰匙進(jìn)入on擋時(shí)，首先HCU判斷低壓蓄電池SOC，若S0C<S0C_B0TT，執(zhí)行S52，若S0C_B0TT < S0C<S0C_T0P，執(zhí)行步驟S53，若S0C2 S0C_T0P，執(zhí)行步驟S54;
[0017]S52:H⑶控制DC/DC輸出電壓為15.5V，為低壓蓄電池充電，直至蓄電池SOC到達(dá)S0C_B0TT，然后執(zhí)行步驟S53 ；
[0018]S53:H⑶控制DC/DC輸出電壓為14.5V，為低壓蓄電池充電，直至蓄電池SOC到達(dá)S0C_T0P，然后執(zhí)行步驟S54 ；
[0019]S54:HCU控制DC/DC輸出電壓為12.7V，使蓄電池放電，直至蓄電池SOC到達(dá)S0C_BOTT，然后執(zhí)行步驟S53;
[0020]制動(dòng)模式下的控制方法(見(jiàn)圖6)包含以下步驟:
[0021]S61:車輛制動(dòng)時(shí)，整車控制單元向動(dòng)力電機(jī)控制器發(fā)送發(fā)電工作模式，動(dòng)力電機(jī)將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為高壓電能，然后執(zhí)行步驟S62;
[0022]S62:HCU控制DC/DC輸出電壓為15.5V，制動(dòng)結(jié)束后，執(zhí)行步驟S63 ；
[0023]S63:HCU繼續(xù)執(zhí)行步驟S62之前的DC/DC控制策略；
[0024]高壓電能匱乏下的控制方法(見(jiàn)圖7)包含以下步驟:
[0025]S71:動(dòng)力電池SOC低于30%，!10]控制0(:/0(:輸出電壓為12.3￥，整車由低壓蓄電池提供電源，直至低壓蓄電池SOC到達(dá)S0C_D0WN，然后執(zhí)行步驟S72;
[0026]S72:若動(dòng)力電池SOC低于30% ;并且動(dòng)力電池SOC處于下降趨勢(shì)，則禁止車輛行駛，提示駕駛員高壓電能虧電，否則執(zhí)行步驟S73;
[0027]S73:HCU控制DC/DC輸出電壓為15.5V，HCU電源管理控制采用Key-on模式電源管理控制；
[0028]故障模式下的電源管理控制方法，包含以下步驟:
[0029]HCU通過(guò)輸入信息，可以判斷出不同的故障模式；當(dāng)?shù)蛪盒铍姵販囟瘸^(guò)105°C時(shí)，DC/DC禁止輸出電壓；當(dāng)DC/DC輸出電壓與設(shè)定電壓偏差絕對(duì)值大于0.1V時(shí)，S卩DC/DC輸出電壓控制效果不佳，或EBS報(bào)錯(cuò)，包含標(biāo)定狀態(tài)出錯(cuò)、蓄電池與EBS不匹配等，DC/DC輸出電壓為默認(rèn)值14.5V;當(dāng)DC/DC故障時(shí)，DC/DC無(wú)法為低壓系統(tǒng)提供能量，整車控制單元限制座椅加熱、按摩等舒適性功能。
[0030]本發(fā)明的有益效果如下:
[0031]1.整車控制單元通過(guò)提高、降低DC/DC輸出電壓，控制低壓蓄電池的SOC處于合理的范圍內(nèi)，為制動(dòng)回收能量及車輛靜止充電提供儲(chǔ)備空間；
[0032]2.車輛制動(dòng)時(shí)，整車控制單元控制DC/DC提高輸出電壓，增大低壓蓄電池在車輛制動(dòng)狀態(tài)下的充電電流，提高了動(dòng)力電機(jī)在發(fā)電工作模式下的工作負(fù)荷，提升動(dòng)力電機(jī)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率，即提高車輛的制動(dòng)能量回收率；
[0033]3.純電動(dòng)車動(dòng)力電池電能匱乏時(shí)，S卩接近30 %時(shí)，整車控制單元控制DC/DC降低輸出電壓，使低壓蓄電池為車輛提供低壓電源，動(dòng)力電池電能全用于驅(qū)動(dòng)，合理分配動(dòng)力電池儲(chǔ)存電能并充分利用低壓蓄電池電能，可提高車輛行駛里程；
[0034]4.敏感負(fù)載(鼓風(fēng)機(jī)和雨刮)工作時(shí)，整車控制單元按標(biāo)定的電壓梯度增加DC/DC輸出電壓，可提高車輛舒適性；
[0035]5.整車控制單元通過(guò)監(jiān)測(cè)整車部件狀態(tài)，針對(duì)不同的故障類型，作出DC/DC恒壓輸出、DC/DC禁止輸出、禁用車輛舒適類型部件功能的應(yīng)對(duì)策略。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為本發(fā)明的新能源車電源管理系統(tǒng)框圖；
[0037]圖中:低壓蓄電池傳感器1、低壓蓄電池2、直流變換器3、CAN線4、整車控制單元5、動(dòng)力電機(jī)控制器6、動(dòng)力電機(jī)7、動(dòng)力電池8、高壓電線束9、低壓電氣負(fù)載10;
[0038]圖2為本發(fā)明的整車控制單元5的輸入輸出信號(hào)圖；
[0039]圖3為本發(fā)明的低壓蓄電池2的充放電SOC范圍圖；
[0040]圖4為本發(fā)明的靜止充電模式下的DC/DC控制示意圖；
[0041 ]圖5為本發(fā)明的Key-on模式下的DC/DC控制示意圖；
[0042]圖6為本發(fā)明的制動(dòng)能量回收模式下的DC/DC控制示意圖；
[0043]圖7為本發(fā)明的高壓電能匱乏模式下的DC/DC控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0045]一種新能源車電源管理系統(tǒng)，主要由低壓蓄電池傳感器(EBS)1、低壓蓄電池2、直流變換器(DC/DC)3、整車控制單元(HCU)5、動(dòng)力電機(jī)控制器6、動(dòng)力電機(jī)7及動(dòng)力電池8組成；其中，整車控制單元5通過(guò)CAN線4與DC/DC和