CN110696752A - 一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法,包括以下步骤:步骤1:整车上电,整车控制器VCU使能;步骤2:判断DCDC变换器是否开机;若开机,进入步骤3,否则进入步骤4;步骤3:判断DCDC变换器输出电流Idc是否小于DCDC变换器开启门限电流Ioff;是进入控制状态1,否进入控制状态2;步骤4:判断DCDC变换器反馈的低电压总线电压Udc是否低于DCDC变换器开启门限电压Uon,是进入控制状态2,否进入控制状态1;步骤5:控制状态1或控制状态2执行完毕后,返回步骤2。本发明估计整车低压电气***负载和蓄电池的状态,控制DCDC变换器的状态,管理整车低电压电气***的能量流,提升整车低电压电气***的能量效率。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车控制技术领域,具体涉及一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法。
背景技术
目前纯电动汽车低电压***采用浮充控制管理策略,车辆上电行驶后,DCDC变换器开启并持续工作,维持低压蓄电池的端电压。在蓄电池电量较高且低压负载较低时,DCDC变换器输出电流较小,DCDC变换器在低效率区工作,导致低电压***效率低下。
申请号:201810977346.5提供一种纯电动汽车DCDC控制***及控制方法,该技术在纯电动汽车低压电气***中增加了一个低压电源管理***(PMU),通过额外的电流传感器对12V蓄电池进行SOC估算,从而实现后续基于蓄电池SOC对DC/DC变换器输出电压控制的判断。增加了纯电动汽车低压电气***的制造成本和质量。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足,提供了一种保持现有纯电动汽车低电压电气***结构和质量、不增加额外的硬件成本、具有提升低电压电气***能量效率的方法,该方法利用DCDC变换器自身固有的输出端电流和电压信息、以及低压蓄电池的充放电特性,控制DCDC变换器的持续工作时间,具有通过软件编程实现低电压电气***能量管理策略的低成本和高效益特征。
具体技术方案:
一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法,包括以下步骤:
步骤1:整车上电,整车控制器VCU使能;
步骤2:判断DCDC变换器是否开机;若开机,进入步骤3,否则进入步骤4;
步骤3:判断DCDC变换器输出电流Idc是否小于DCDC变换器开启门限电流Ioff;是进入控制状态1,否进入控制状态2;
步骤4:判断DCDC变换器反馈的低电压总线电压Udc是否低于DCDC变换器开启门限电压Uon,是进入控制状态2,否进入控制状态1;
控制状态1:VCU向DCDC变换器发送关闭控制信息,收到DCDC关闭确认回送信息后,DCDC变换器维持一段持续时间Toff的关闭状态,才能进入下一控制循环。
控制状态2:VCU向DCDC变换器发送开启控制信息,并同时发出DCDC变换器的输出请求电压Ureq,收到DCDC开启工作确认回送信息后,DCDC变换器维持一段持续时间Ton的开启状态,才能进入下一控制循环;
步骤5:控制状态1或控制状态2执行完毕后,返回步骤2。
步骤3中,DCDC变换器开启门限电流Ioff由12V低压蓄电池短时最大放电电流、充放电能量效率和低压电气低负载需求电流共同决定,应满足以下两个不等式:
0<Imin<Ioff<Imax (1)
0<Eoff<Edch·Echa (2)
式中,Imin表示低电压负载的最小工作电流,A;Imax表示低电压负载的最大工作电流,A;Edch表示12V蓄电池在额定工作条件下放电的能量效率;Echa表示12V蓄电池在额定工作条件下充电的能量效率;Eoff表示门限电流Ioff对应的DCDC变换器能量效率。
步骤4中,DCDC变换器开启门限电压Uon由整车低电压***安全门限电压Usaf和12V低压蓄电池输出电压特性决定,应满足以下的不等式:
Usaf<Uon<Umax (3)
式中,Usaf表示低电压电气***的安全工作电压,V;Umax表示12V低压蓄电池的最高允许充电电压,V。
在控制状态1和控制状态2中,控制滞环时间Toff和Ton的选取应满足以下不等式。
Ton>Toff·Idch/Icha (4)
式中,Idch表示12V低电压蓄电池在额定工作条件下的放电电流,A;Icha表示12V低电压蓄电池在额定工作条件的最大充电电流,A。
本发明适用于控制***包括整车控制器VCU、DCDC变换器、12V蓄电池、低电压负载以及CAN总线。纯电动汽车低电压***采用浮充控制方法进行控制,不对***进行能量管理。采用本发明的技术方案,能够在纯电动汽车低电压***不增加任何组件的情况下,实现对纯电动汽车低压电气***的能量控制;并在维持低电压负载用电需求的情况下,提升整车低电压***用电效率。
本发明没有对纯电动汽车低电压***的结构和质量进行任何增减,通过原***DCDC变换器内部集成的电压传感器和电流传感器,估计整车低压电气***负载和蓄电池的状态,控制DCDC变换器的状态,管理整车低电压电气***的能量流,提升整车低电压电气***的能量效率。
附图说明
图1为本发明的控制步骤和状态的逻辑图。
图2为本发明DCDC变换器能量效率示意曲线。
图3为本发明低电压电气***的电压变化示意曲线。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体技术方案。
本发明方案的控制步骤和状态的逻辑如图1所示。
一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法,包括以下步骤:
步骤1:整车上电,整车控制器VCU使能。
步骤2:判断DCDC变换器是否开机;若开机,进入步骤3,否则进入步骤4。
步骤3:判断DCDC变换器输出电流Idc是否小于DCDC变换器开启门限电流Ioff,是进入控制状态1,否进入控制状态2;
步骤4:判断DCDC变换器反馈的低电压总线电压Udc是否低于DCDC变换器开启门限电压Uon,是进入控制状态2,否进入控制状态1。
控制状态1:VCU向DCDC变换器发送关闭控制信息,收到DCDC关闭确认回送信息后,DCDC变换器维持一段持续时间Toff的关闭状态,才能进入下一控制循环。
控制状态2:VCU向DCDC变换器发送开启控制信息,并同时发出DCDC变换器的输出请求电压Ureq,收到DCDC开启工作确认回送信息后,DCDC变换器维持一段持续时间Ton的开启状态,才能进入下一控制循环。
步骤5:控制状态1或2执行完毕后,返回步骤2。
步骤3中,DCDC开启门限电流Ioff由12V低压蓄电池短时最大放电电流、充放电能量效率和低压电气低负载需求电流共同决定,应满足下面两个不等式。
0<Imin<Ioff<Imax (1)
0<Eoff<Edch·Echa (2)
式中,Imin表示低电压负载的最小工作电流(A),Imax表示低电压负载的最大工作电流(A),Edch表示12V蓄电池在额定工作条件下放电的能量效率,Echa表示12V蓄电池在额定工作条件下充电的能量效率,Eoff表示门限电流Ioff对应的DCDC变换器能量效率,如图2所示。
步骤4中,DCDC开启门限电压Uon由整车低电压***安全门限电压Usaf和12V低压蓄电池输出电压特性决定,应满足下面的不等式。
Usaf<Uon<Umax (3)
式中,Usaf表示低电压电气***的安全工作电压(V),Umax表示12V低压蓄电池的最高允许充电电压(V)。
在控制状态1和2中,本发明加入了控制滞环时间Toff和Ton,目的是避免控制***在边界状态下频繁切换控制状态,使得低压电气***总线电压不稳定,进而导致***的可靠性和稳定性下降,如图3所示。这两个控制滞环时间Toff和Ton的选取应满足下面的不等式。
Ton>Toff·Idch/Icha (4)
式中,Idch表示12V低电压蓄电池在额定工作条件下的放电电流(A),Icha表示12V低电压蓄电池在额定工作条件的最大充电电流(A)。
比如低电压蓄电池的放电电流和充电电流分别为40A和10A,那么Ton是Toff的4倍时间。为了保证***控制的实时性,Toff不易过大,比如5s。Ton和Toff的选取应保证12V低电压蓄电池在整个控制过程中容量维持在一定水平。
Claims (4)
1.一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:整车上电,整车控制器VCU使能;
步骤2:判断DCDC变换器是否开机;若开机,进入步骤3,否则进入步骤4;
步骤3:判断DCDC变换器输出电流Idc是否小于DCDC变换器开启门限电流Ioff;是进入控制状态1,否进入控制状态2;
步骤4:判断DCDC变换器反馈的低电压总线电压Udc是否低于DCDC变换器开启门限电压Uon,是进入控制状态2,否进入控制状态1;
控制状态1:VCU向DCDC变换器发送关闭控制信息,收到DCDC关闭确认回送信息后,DCDC变换器维持一段持续时间Toff的关闭状态,才能进入下一控制循环。
控制状态2:VCU向DCDC变换器发送开启控制信息,并同时发出DCDC变换器的输出请求电压Ureq,收到DCDC开启工作确认回送信息后,DCDC变换器维持一段持续时间Ton的开启状态,才能进入下一控制循环;
步骤5:控制状态1或控制状态2执行完毕后,返回步骤2。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法,其特征在于,步骤3中,DCDC变换器开启门限电流Ioff由12V低压蓄电池短时最大放电电流、充放电能量效率和低压电气低负载需求电流共同决定,应满足以下两个不等式:
0<Imin<Ioff<Imax(1)
0<Eoff<Edch·Echa(2)
式中,Imin表示低电压负载的最小工作电流,A;Imax表示低电压负载的最大工作电流,A;Edch表示12V蓄电池在额定工作条件下放电的能量效率;Echa表示12V蓄电池在额定工作条件下充电的能量效率;Eoff表示门限电流Ioff对应的DCDC变换器能量效率。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法,其特征在于,步骤4中,DCDC变换器开启门限电压Uon由整车低电压***安全门限电压Usaf和12V低压蓄电池输出电压特性决定,应满足以下的不等式:
Usaf<Uon<Umax(3)
式中,Usaf表示低电压电气***的安全工作电压,V;Umax表示12V低压蓄电池的最高允许充电电压,V。
4.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车低压电气***能效提升方法,其特征在于,在控制状态1和控制状态2中,控制滞环时间Toff和Ton的选取应满足以下不等式。
Ton>Toff·Idch/Icha(4)
式中,Idch表示12V低电压蓄电池在额定工作条件下的放电电流,A;Icha表示12V低电压蓄电池在额定工作条件的最大充电电流,A。
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