一种新能源汽车智能补电方法

文档序号:1946372 发布日期:2021-12-10 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种新能源汽车智能补电方法 (Intelligent electricity supplementing method for new energy automobile ) 是由 郝国庆 陈茜兵 徐嘉 于 2021-08-10 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种新能源汽车智能补电方法,其特征在于:将车辆所处状态分为高压工作状态、低压供电状态、休眠状态,并分别为每种状态提供一种补电策略进行补电控制,并在补电控制策略下为蓄电池充电。本方案通过对车辆所处的各种工况均设置一种自动补电策略,保证了车辆在任何工况下均可以可靠有效的补电,保障了蓄电池电量的可靠补充。(The invention discloses an intelligent power supplementing method for a new energy automobile, which is characterized by comprising the following steps of: the state of the vehicle is divided into a high-voltage working state, a low-voltage power supply state and a dormant state, a power supply strategy is respectively provided for each state to carry out power supply control, and the storage battery is charged under the power supply control strategy. According to the scheme, an automatic power supply strategy is set for various working conditions of the vehicle, so that the vehicle can be reliably and effectively supplied with power under any working conditions, and the reliable supply of the electric quantity of the storage battery is guaranteed.)

一种新能源汽车智能补电方法

技术领域

本发明涉及新能源电动汽车领域,特别涉及一种新能源电动汽车的智能补电方法。

背景技术

环境污染和化石能源消耗问题,日益困扰着人们,新能源事业的发展及应用可以有效的改善环境污染及化石燃料消耗问题,为此新能源产业得到国家大力扶持,随着科技进步新能源事业得到了飞速发展,新能源汽车市场占比近些年呈上涨趋势,未来一段时间新能源汽车占比将会逐步提高,新能源汽车领域是汽车发展的新方向。

新能源汽车和传统燃油车相比新能源汽车用电器更多对低压储电池系统的稳定性要求更高,低压储电池稳定供电问题也有待提升,新能源车辆用电器较多对电能比较依赖,如果车辆没有智能补电控制策略,车辆长时间不使用造成低压蓄电池系统馈电,车辆无法启动,损伤低压(12/24VDC)蓄电池系统,现有技术的新能源电动汽车补电没有充分考虑各种汽车的工况,无法满足车辆在不同工况下的要求,基于次,本申请设计一种新的电动汽车补电策略。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种电动汽车补自动补电控制方法,用于实现在多种工况下的车辆的自动补电。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种新能源汽车智能补电方法,将车辆所处状态分为高压工作状态、低压供电状态、休眠状态,并分别为每种状态提供一种补电策略进行补电控制,并在补电控制策略下为蓄电池充电。

当车辆处于高压状态时,此时车辆的所有控制器被唤醒工作,通过低压电压检测模块来检测低压蓄电池系统电压,当检测到低压蓄电池系统电压小于等于第一设定阈值U1时,下发慢充继电器闭合指令、上高压指令,DCDC模块开始工作为低压蓄电池智能补电;当检测到低压蓄电池系统电压≥第二设定阈值U2时,停止DCDC工作,VCU对DCDC下达下高压指令,对BMS下达慢充继电器断开指令,完成补电动作。

当车辆处于低压供电状态,使用VCU低压电压检测模块检测低压蓄电池系统电压,当检测到低压蓄电池系统电压小于等于第一设定阈值U1时,VCU对DCDC系统、动力电池系统工作状态,整车状态进行检测,如果DCDC系统、动力电池系统及整车状态无故障,VCU向BMS下达继电器吸合指令,向DCDC下达上高压指令,启动DCDC系统对低压蓄电池系统进行电能补充;

当检测到低压蓄电池系统电压≥第二设定阈值U2时,VCU对DCDC下达下电指令,停止DCDC工作,对BMS下达断开继电器指令,完成补电动作。

车辆处于休眠状态,BMS利用系统时钟,定时唤醒BMS对低压蓄电池系统电压进行检测,当检测到低压蓄电池系统电压≤第三设定阈值U3时,BMS唤醒VCU工作,VCU工作后唤醒DCDC,VCU对DCDC系统、动力电池系统、整车进行检测,若无故障,VCU对BMS下达继电器吸合指令,吸合DCDC回路继电器,对DCDC上高压指令,启动DCDC系统对低压蓄电池系统进行电能补充;当VCU检测到低压蓄电池系统电压≥第二设定阈值U2时,VCU对DCDC下达下电指令,停止DCDC工作,DCDC下电,断开DCDC回路继电器,完成补电动作,BMS、VCU重新进入休眠。

BMS在休眠中利用BMS内部中进行计时,在达到定时时间后自动唤醒BMS。

在车辆下电后,BMS收到VCU下电指令后,BMS计算其定时启动时间并存储后休眠,休眠后利用内部时钟进行计时。

根据低压蓄电池电能与车辆静态电能消耗量之间的关系建立低压蓄电池系统电压-时间方程,并将低压蓄电池系统电压-时间方程设置在BMS中,在每次BMS在休眠前,检测低压蓄电池系统的电压,根据低压蓄电池系统电压-时间方程计算出低压蓄电池系统电压达到DCDC开启电压所需时间,然后将计算的时间加上时间阈值后作为定时时间存储在BMS中。

若在BMS定时启动后,唤醒BMS检测低压电池系统电压大于第一设置阈值时,则BMS按照固定时间周期方式唤醒启动来判断是否需要补电。

本发明的优点在于:对车辆所处的各种工况均设置一种自动补电策略,保证了车辆在任何工况下均可以可靠有效的补电,保障了蓄电池电量的可靠补充;在没有故障的情况下,将车辆在高压、休眠、低压等状态均进行了考虑,保证了车辆的不同情况下的供电需求;采用BMS自动启动的方式来对休眠时的车辆进行自动补电,保证了在长时间不使用时也可以及时得到电量的补充;采用计算方式设置BMS唤醒时间,更加安全可靠,可以有效的保证了在蓄电池亏电前启动智能补电程序。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:

图1为本发明VCU、BMS控制补电原理图;

图2为本发明采用BDU控制补电原理图。

具体实施方式

下面对照附图,通过对最优实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本次发明主要涉及新能源车辆,低压蓄电池系统智能管理策略,实现新能源车辆低压蓄电池系统电压动态自适应调节功能,主要涉及四个系统BMS(动力电池管理系统)、DCDC(高低压直流转换系统)、VCU(整车控制系统)、低压蓄电池系统。动力电池系统为整车高压用电器供电,低压蓄电池系统主要负责对车辆各个系统的低压控制器模块及低压电器提供工作用电。

实施例1:

策略一:(采用VCU、BMS进行系统的补电控制)

工况1:

车辆高压状态:整车各个控制自检通过,工作正常,整车无故障,车辆主正、主负继电器吸合,车辆高压接通,车辆可以正常行驶。

此状态车辆所有控制器已被唤醒可以正常工作,低压蓄电池系统电压(U)使用VUC低压电压检测模块检测,当检测到低压蓄电池系统电压小于等于U1(DCDC开启阈值电压,厂商根据各自车辆控器工作电压需求进行设定)时,VCU向BMS下达慢充继电器吸合指令,向DCDC下达上高压指令,DCDC开始工作对低压蓄电池系统进行电能补充,维持低压蓄电池系统电压稳定,当VCU检测到低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压,厂商根据各自车辆控器工作电压需求进行设定)时,停止DCDC工作,VCU对DCDC下达下高压指令,对BMS下达慢充继电器断开指令,完成补电动作;

工况2:

车辆处于低压供电状态(低压系统电路导通,低压部分可以工作),此时车辆各个控制器被唤醒,低压控制部分可以正常工作,高压部分未工作。

此时低压蓄电池系统电压(U)使用VCU低压电压检测模块检测,当检测到低压蓄电池电压U检≤U1(DCDC开启阈值电压)时,VCU对DCDC系统、动力电池系统工作状态,整车状态进行检测,如果DCDC系统、动力电池系统及整车状态无故障,VCU向BMS下达继电器吸合指令,向DCDC下达上高压指令,启动DCDC系统对低压蓄电池系统进行电能补充,维持低压蓄电池系统电压稳定,当VCU检测到低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,VCU对DCDC下达下电指令,停止DCDC工作,对BMS下达断开继电器指令,完成补电动作;

工况3:

车辆处于休眠状态(车辆所有高低压用电器均不工作),此时车辆用电器处于休眠状态,BMS利用系统时钟,定时唤醒BMS对低压蓄电池系统电压进行检测,当检测到低压蓄电池系统电压U检≤U3(休眠时DCDC开启电压阈值)时,MBS唤醒VCU,VCU唤醒DCDC,VCU对DCDC系统、动力电池系统,整车进行检测,若无故障,VCU对BMS下达继电器吸合指令,吸合DCDC回路继电器,对DCDC上高压指令,当VCU检测到低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,VCU对DCDC下达下电指令,停止DCDC工作,DCDC下电,断开DCDC回路继电器,完成补电动作。

策略二:(采用集成的BDU来进行智能补电控制)

工况1:

车辆处于高压状态:整车各个控制,自检通过可以正常工作,整车无故障,车辆主正、主负继电器吸合车辆高压接通,车辆可以正常行驶。

此状态车辆所有控制器已被唤醒可以正常工作,低压蓄电池系统电压(U)使用BDU低压电压检测模块检测;当检测到低压蓄电池电压U检≤U1(DCDC开启阈值电压)时,BDU检测电池系统、DCDC系统、DCDC高压回路工作状态,若无故障,BDU吸合继电器,控制DCDC上高压,开始对低压蓄电池系统进行电能补充,维持低压蓄电池系统电压稳定,当BDU检测低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,BDU控制DCDC下高压,断开继电器,完成充电动作;

工况2:

车辆处于低压供电状态(低压系统电路导通,低压用电器部分可以工作),此时车辆各个控制器被唤醒,低压控制部分可以正常工作,高压未导通,高压部件未工作。

此时低压蓄电池系统电压(U)使用BDU低压电压检测模块检测,当检测到低压蓄电池电压U检≤U1(DCDC开启阈值电压)时,BDU检测DCDC系统、电池系统、DCDC高压回路工作状态,如果DCDC系统、电池系统、DCDC高压回路、整车绝缘无故障,BDU控制继电器吸合、控制DCDC上高压、启动DCDC;开始对低压蓄电池系统进行电能补充,当低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,BDU控制DCDC下达下电,断开DCDC回路继电器;

工况3:

车辆处于休眠状态,此时车辆控制器处于休眠状态,低压蓄电池系统电压使用BDU低压电压检测系统检测。BDU利用系统时钟,定时唤醒BDU对低压蓄电池系统电压进行检测,当检测低压蓄电池系统电压到达休眠时DCDC开启电压阈值时,BDU对DCDC系统、电池系统、DCDC高压回路、绝缘状态进行检测,若无故障,BDU控制继电器吸合,控制DCDC上高压开始工作,当BDU检测到低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,BDU控制DCDC下达下高压,断开DCDC回路继电器,BDU进入休眠。

实施例2:

策略一:(采用VCU、BMS控制)

工况1:

车辆所有控制器自检通过,无异常、整车无故障,主正、主负继电器吸合,高压用电器可以上高压,整车可以正常行驶。

低压蓄电池系统电压使用VCU低压电压检测系统检测,VCU对低压蓄电池系统电压U进行实时检测,若VCU检测到低压蓄电池系统的电压U检≤U1(DCDC开启电压阈值),VCU再次对电池系统、DCDC系统、整车状态进行检测,若无故障;VCU对BMS下达继电器吸合指令(吸合慢充继电器),慢充继电器吸合动作完成BMS对VCU反馈慢充继电器吸合完成,VCU对DCDC下达高压使能指令,DCDC上高压,DCDC上高压完成对VCU反馈DCDC上高压完成信息;DCDC开始对低压蓄电池系统进行充电,充电时VCU对低压蓄电池系统电压进行监控,当低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,VCU对DCDC下达下电停止指令,DCDC执行下高压指令,DCDC下高压完成后给VCU反馈下高压完成信息,然后VCU对BMS下达继电器断开指令(断开慢充继电器),BMS继电器断开完成反馈VCU慢充继电器断开信息,完成补电动作;

工况2:

车辆低压系统为导通状态,车辆各控制器为唤醒状态,控制器自检通过,无异常、整车无故障,高压部分不工作。

低压蓄电池系统电压使用VCU低压电压检测系统进行电压检测,VCU对低压蓄电池系统电压U进行实时检测,若VCU检测到低压蓄电池系统的电压U检≤U1(DCDC开启电压阈值),VCU再次对电池系统、DCDC系统、整车进行检测,若无故障;VCU对BMS下达继电器吸合指令(先吸合总负继电器、再吸合慢充继电器),继电器吸合动作完成后BMS对VCU进行继电器吸合动作完成信息反馈;然后VCU对DCDC下达高压使能指令,DCDC上高压,DCDC开始对低压蓄电池系统进行充电,充电期间VCU对低压蓄电池系统电压进行监控,当低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,VCU对DCDC下达停止下高压指令,DCDC下高压,DCDC完成下高压后,向VCU反馈下高压完成信息;然后VCU对BMS下达继电器断开指令(先断开总负继电器、再断开慢充继电器),BMS完成继电器断开动作,向VCU反馈继电器断开完成信息,补电动作完成;

工况3:

车辆高压系统为断开状态,低压系统导通,控制器为休眠状态;

车辆处于休眠状态,各个控制器休眠,为了保证低压蓄电池系统电压稳定,防止低压电池电压过低造成电池损害,车辆无法正常启动。电压达到设计电压阈值附近时对低压电池系统进行充电,保证低压蓄电池系统的稳定。

低压蓄电池系统电压使用BMS低压电压检测模块检测,根据低压蓄电池电能与车辆静态电能消耗量建立低压蓄电池系统电压-时间方程(U-T),BMS在休眠前检测低压蓄电池系统的电压,根据低压电池(U-T)方程计算出低压蓄电池系统电压达到DCDC开启电压U1*(1+0.3)所用时间T1,利用BMS内部时钟进行计时,当BMS计时时间到达T1时唤醒BMS,BMS开始对低压蓄电池系统电压进行检测:(1)若唤醒BMS检测低压电池系统电压U检>U1(1+0.1),此后BMS检测低压蓄电池电压方式改为定时唤醒检测机制即:BMS每过0.5h唤醒一次BMS对低压蓄电池系统进行电压检测,当BMS检测到低压蓄电池系统电压U检≤U1(DCDC开启电压阈值)时开始对低压电池系统进行检测;(2)若唤醒BMS检测低压蓄电池系统电压U检≤U1(1+0.1)开始对低压蓄电池系统进行充电;

充电逻辑:BMS到达计时时间,唤醒BMS,BMS唤醒VCU,VCU自检,若自检通过,VCU唤醒DCDC,DCDC进行自检,DCDC自检完成后反馈VCU自检完成信息,VCU对整车故障进行判断,若无故障(满足DCDC上高压要求);VCU对BMS下达继电器吸合指令(先吸合主负继电器,再吸合慢充继电器),BMS完成继电器吸合动作后向VCU反馈继电器吸合信息,然后VCU对DCDC下达高压上电指令,DCDC执行上高压指令,DCDC完成上高压后向VCU反馈完成信息,DCDC开始工作对低压蓄电池系统进行电能补充;充电期间VCU对低压蓄电池系统的电压进行检测,当检测低压蓄电池电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,停止DCDC工作;VCU对DCDC下达停止下电指令,DCDC下电,DCDC完成下电后对VCU反馈下电完成信号;然后VCU对BMS下达继电器断开指令(先断开慢充继电器再断开主负继电器),BMS完成继电器断开指令反馈继电器断开信息;VCU对DCDC和BMS下达休眠指令,BMS休眠前检测低压蓄电池系统的电压,利用低压蓄电池(U-T)方程计算出低压蓄电池电压下降的到U1*(1+0.3)所用时间T1,BMS进入计时,控制器休眠,完成充电动作,进入下次循环。

策略二:(电池系统管理模块BMS从动力电池上分离出来,避免电池因为BMS系统故障,导致电池拆包维修情况,降低电池维修售后成本,把BMS和DCDC控制系统集成控制计算,使车辆控制更加集中,控制更加高效。)采用BDU进行控制

工况1:

车辆处于高压状态:整车各个控制自检通过无故障,车辆主正、主负继电器吸合,车辆高压接通,车辆可以正常行驶。

此时车辆所有控制器已被唤醒工作正常,高压为接通状态,低压蓄电池系统电压(U)使用BDU低压电压检测模块进行实时检测,当BDU检测到低压蓄电池系统电压U检≤U1(DCDC开启电压阈值)时,BDU再次对动力电池系统、DCDC工作状态、高压系统绝缘状态、慢充回路状态进行检测若满足上电要求;BDU控制吸合慢充继电器,完成继电器吸合后,BDU控制DCDC上高压开始工作;充电时BDU对低压蓄电池系统电压进行实时检测,当低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,停止DCDC工作,BDU控制DCDC下高压,然后BDU断开慢充继电器,完成充电动作;

工况2:

车辆低压系统为导通状态,低压用电部分件可以正常工作,车辆所有控制器自检通过,无异常,整车无故障;

低压蓄电池系统电压使用BDU低压电压检测系统进行电压检测,BDU对低压蓄电池系统电压U进行实时检测,若BDU检测到低压蓄电池系统的电压U检≤U1(DCDC开启阈值电压),BDU对动力电池系统、DCDC、整车绝缘状态、DCDC高压回路状态进行检测,若无异常;BDU吸合继电器(先吸合主负继电器再吸合慢充继电器),完成继电器吸合动作后,BDU控制DCDC上高压,完成上高压后DCDC开始工作,对低压蓄电池系统进行充电;充电时BDU对低压蓄电池系统进行电压检测,当低压蓄电池系统电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,BDU控制DCDC下电,下电完成后,BDU断开先主负继电器、再断开慢充继电器,完成充电动作;

工况3:

车辆高压系统为断开状态,低压系统导通,控制器为休眠状态;

车辆各控制器处于休眠状态,为了保证低压蓄电池系统电压稳定,防止低压电池系统电压过低造成电池损害、车辆无法正常启动,需要对低压电池系统电压进行监控,低压蓄电池系统电压达到设计电压阈值时对低压电池系统进行充电,保证低压电池系统的电压稳定。

低压蓄电池系统电压检测:

根据低压蓄电池电能与车辆静态电能消耗量建立低压蓄电池系统电压-时间方程(U-T),BDU在休眠前检测低压蓄电池系统的电压,根据电池(U-T)方程计算出低压蓄电池系统电压下降到U1*(1+0.3)所用时间T1(U1:DCDC开启阈值电压);BDU利用内部时钟进行计时,从BDU休眠开始计时,计时时间到达T1时唤醒BDU,对低压蓄电池系统电压进行检测;(1)若BDU唤醒后检测低压电池系统电压U检>U1(1+0.1)时,此后BDU检测低压蓄电池电压方式改为定时唤醒检测机制即:BDU每0.5h唤醒一次,对低压蓄电池系统进行电压检测;当BDU检测到低压蓄电池系统电压U≤U1(1+0.1)时开始对低压电池系统进行检测;(2)若BDU唤醒后检测低压蓄电池系统电压U≤U1(1+0.1)开始对低压蓄电池系统进行充电。

充电策略:

低压蓄电池电压达到充电条件时,BDU进行动力电池系统、整车绝缘情况、DCDC系统、DCDC高压回路进行检测,若无故障,BDU控制继电器吸合(先吸合主负继电器,再吸合慢充继电器),完成继电器吸合动作,BDU控制DCDC上高压,DCDC开始工作,对低压蓄电池系统进行充电,充电时BDU对低压蓄电池系统的电压进行检测,当电压U检≥U2(DCDC截止工作电压)时,BDU控制DCDC下高压,DCDC下电完成后BDU控制断开继电器(先断开主负继电器再断开慢充继电器),BDU进入休眠程序;BDU在休眠前检测低压蓄电池系统的电压,利用电压电池U-T方程计算出低压蓄电池电压下降到U1*(1+0.3)所用时间T1,进入计时,BDU控制器进入休眠状态,充电完成;开启下次充电循环。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,均在本发明的保护范围之内。

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