CN112761844A - 一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***及控制方法 - Google Patents

一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于新能源车辆电子控制领域，公开了一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***，其特征在于，包括：综合控制模块、无线控制模块、起动控制模块和电源管理模块；电源管理模块包括高压锂电池、低压锂电池和电源变换控制单元；无线控制模块包括遥控端、电台和交换机；起动控制模块包括起动发电一体机控制器和起动发电一体机；综合控制模块包括底盘管控计算机和电气综合控制单元。本发明经过了项目联调试验冷启动试验，试验成功，能够满足无人车辆的冷启动功能，目前已经在无人车辆上进行了验证。

Description

一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***及控制方法
技术领域
本发明属于新能源车辆电子控制领域，涉及一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***及控制方法。
背景技术
为适应未来发展的需要，无人车辆以其自主或遥控操控、高度智能化、自适应性等特点，正逐渐成为国内外汽车行业发展的必然趋势。由于无人车辆可以远程操控或者自主判断，代替有人车辆完成高危、恶劣环境的任务，因此无人车辆的控制方式是整个车辆最核心的技术关键。
无人混合动力车辆同传统混合动力车辆相似，以发动机和电池作为能源为整车***提供动力。为了实现全地域机动的使用需求，无人车辆设计时需保证在严寒地区冬季正常使用，往往要求在半小时内能够正常起动运作，由于在刚启动时，温度过低，高压电池无法输出足够电能，发动机无法点火，同传统车辆一样，无人车辆在严寒地区冬季使用时需要采用辅助加温措施来实现车辆的冷启动。由于高压电池、发动机都需要预热，如何有序且高效地实现低温冷启动是急需解决的问题。
针对上述问题，项目组结合以往工程经验，查阅大量技术资料，针对混合动力车辆的低温冷启动控制技术进行了专门研究，设计出一种适用于无人混动车辆的低温冷启动方法。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：设计一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***及控制方法，实现无人混动车辆预热功能，在不增加其余充电装置的情况下，缩短预热时间，在半小时内达到起动条件，高效且有序地实现低温冷启动。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***，其包括：综合控制模块、无线控制模块、起动控制模块和电源管理模块；电源管理模块包括高压锂电池、低压锂电池和电源变换控制单元；综合控制模块包括底盘管控计算机和电气综合控制单元；整车上电后，电源管理模块及综合控制模块默认上电，此时高压锂电池通过自身供电加温，发动机通过低压锂电池供电并开始加温，底盘管控计算机通过判断高压锂电池和发动机的加温时间及温度，有序接通电源管理模块的高压锂电池高压支路及电源变换控制单元高压接触器，进行高低压电源变换并输出低压电，由电源变换控制单元和低压锂电池同时对起动控制模块供电加温，底盘管控计算机再次判断加温时间，达到条件后无线控制模块设备上电，底盘管控计算机通过判断加温时间或发动机温度，触发无线控制模块的遥控端起动指令，无线控制模块将以太网起动指令传出，底盘管控计算机接收以太网指令，并传送信息至电气综合控制单元，电气综合控制单元通过整车CAN网给起动控制模块发送指令，起动控制模块执行起动指令，完成发动机预热，实现低温冷启动功能。
其中，整车上电后，由低压锂电池单独给发动机加温供电，当高压锂电池加温到-20℃或加温时间达到15min后输出330V电压给电源变换控制单元，由电源变换控制单元和低压锂电池共同给发动机加温供电。
其中，所述电气综合控制单元在整车上电后即给高压锂电池和起动控制模块供低压电，在加温至17-20分钟后给无线控制模块上低压电。
其中，所述无线控制模块包括遥控端、电台和交换机，主要完成指令的无线传输及以太网的传输。当达到起动条件时，遥控端发出无线起动指令，电台接收该指令，并通过以太网传至交换机，交换机通过无人混合动力车辆内以太网络传送起动指令至综合控制模块。
其中，所述起动控制模块包括起动发电一体机控制器和起动发电一体机，执行起动指令，完成冷起动功能。
本发明还提供一种无人混合动力车辆低温冷启动控制方法，其包括以下步骤：
(1)整车上电后，低压锂电池为全车***提供28V低压电能，电源管理模块及综合控制模块默认上电，综合控制模块为起动控制模块上低压电，发动机通过低压锂电池供电开始加温；高压锂电池通过自身供能进行加温，此时高压不输出；
(2)当加温时间达到12-15min，或者高压锂电池温度达到-20℃时，高压锂电池接通电源变换控制单元接触器，输出330V高压，经电源变换控制单元转换为28V输出，和低压锂电池一起给***供电；
(3)当加温时间达到17-20min，综合控制模块为无线控制模块上低压电，综合控制模块内电台和交换机开始工作，准备接收遥控端指令；
(4)当加温时间达到23-26min，或者发动机温度达到-10℃，遥控终端下发起动指令，无线控制模块经以太网传输至综合控制模块底盘管控计算机，底盘管控计算机通过车内CAN网络发送指令给起动控制模块，起动控制模块执行起动程序，尝试发动机起动功能；
(5)发动机开始执行起动功能后，经反馈，如果发动机转速达到300转，则低温启动成功，否则继续加热，至发动机转速达到300转，低温启动成功。
其中，所述步骤(1)中，发动机通过低压锂电池加温的功率为700W；高压锂电池自身加温功率为300W。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***及控制方法，经过了项目联调试验冷启动试验，试验成功，能够满足无人车辆的冷启动功能，目前已经在无人车辆上进行了验证。
附图说明
图1为本发明控制***的工作原理框图。
图2为本发明控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1所示，本发明控制***基于无人混合动力车辆设置，包括综合控制模块、无线控制模块、起动控制模块和电源管理模块；电源管理模块包括高压锂电池、低压锂电池和电源变换控制单元；综合控制模块包括底盘管控计算机和电气综合控制单元；整车上电后，电源管理模块及综合控制模块默认上电，此时高压锂电池通过自身供电加温，发动机通过低压锂电池供电并开始加温，底盘管控计算机通过判断高压锂电池和发动机的加温时间及温度，有序接通电源管理模块的高压锂电池高压支路及电源变换控制单元高压接触器，进行高低压电源变换并输出低压电，由电源变换控制单元和低压锂电池同时对起动控制模块供电加温，底盘管控计算机再次判断加温时间，达到条件后无线控制模块设备上电，底盘管控计算机通过判断加温时间或发动机温度，触发无线控制模块的遥控端起动指令，无线控制模块将以太网起动指令传出，底盘管控计算机接收以太网指令，并传送信息至电气综合控制单元，电气综合控制单元通过整车CAN网给起动控制模块发送指令，起动控制模块执行起动指令，完成发动机预热，实现低温冷启动功能。
具体地，本发明控制***的各组成模块主要技术特点如下：
电源管理模块主要包括高压锂电池、低压锂电池和电源变换控制单元，主要完成无人混合动力车辆的供电功能。前期整车上电后，由低压锂电池单独给发动机加温供电，当高压锂电池加温到-20℃或加温时间达到12-15min后输出330V电压给电源变换控制单元，由电源变换控制单元和低压锂电池共同给发动机加温供电。高压锂电池前期完成自加温，当电池加温时间达到12-15min或者温度达到-20℃时，接通电源变换控制单元接触器输出电能，和低压锂电池同时给无人混合动力车辆加温供电，同时接通起动控制模块的起动发电一体机支路，完成起动功能。
综合控制模块主要包括底盘管控计算机和电气综合控制单元，主要完成指令由以太网向车内CAN网络的传输，以及控制相关负载的低压供电。底盘管控计算机接受以太网起动指令，利用车内CAN网发送起动指令；电气综合控制单元在整车上电后即给高压锂电池和起动控制模块供低压电，在加温至17-20分钟后给无线控制模块上低压电。
无线控制模块主要包括遥控端、电台和交换机，主要完成指令的无线传输及以太网的传输。当达到起动条件时，遥控端发出无线起动指令，电台接收该指令，并通过以太网传至交换机。交换机通过无人车辆内以太网络传送起动命令至综合控制模块。
起动控制模块主要包括起动发电一体机控制器和起动发电一体机，主要执行起动指令，完成冷起动功能。
本发明控制方法的流程图如图2所示，采用全车以太网、CAN网络实现信息传递，充电时间、加温温度由底盘管控计算机负责采集及判断，整个控制过程通过综合控制模块、无线控制模块、起动控制模块和电源管理模块四个模块实现。
本发明控制方法的步骤过程如下：
(1)整车上电后，低压锂电池为全车***提供28V低压电能，电源管理模块及综合控制模块默认上电。综合控制模块为起动控制模块上低压电。发动机通过低压锂电池供电开始加温，功率为700W。高压锂电池通过自身供能进行加温，此时高压不输出，自身加温功率为300W。
(2)当加温时间达到12-15min，或者高压锂电池温度达到-20℃时，高压锂电池接通电源变换控制单元接触器，输出330V高压，经电源变换控制单元转换为28V输出，和低压锂电池一起给***供电，否则继续加温。
(3)当加温时间达到17-20min，综合控制模块为无线控制模块上低压电，综合控制模块内电台和交换机开始工作，准备接受遥控端指令。否则继续加温。
(4)当加温时间达到23-26min，或者发动机温度达到-10℃，遥控终端下发起动指令，无线控制模块经以太网传输至综合控制模块底盘管控计算机，底盘管控计算机通过车内CAN网络发送指令给起动控制模块，起动控制模块开始执行起动程序，尝试发动机起动功能。
(5)发动机开始执行起动功能后，经反馈，如果发动机转速达到300转，则低温启动成功，否则继续加热，至发动机转速达到300转，低温启动成功。
本发明整个冷启动过程时间控制在半小时内，充分利用无人混合动力车辆内原有设备，高效且有序地完成了低温冷启动过程，可以在无人车辆进行推广。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种无人混合动力车辆低温冷启动控制***，其特征在于，包括：综合控制模块、无线控制模块、起动控制模块和电源管理模块；电源管理模块包括高压锂电池、低压锂电池和电源变换控制单元；综合控制模块包括底盘管控计算机和电气综合控制单元；整车上电后，电源管理模块及综合控制模块默认上电，此时高压锂电池通过自身供电加温，发动机通过低压锂电池供电并开始加温，底盘管控计算机通过判断高压锂电池和发动机的加温时间及温度，有序接通电源管理模块的高压锂电池高压支路及电源变换控制单元高压接触器，进行高低压电源变换并输出低压电，由电源变换控制单元和低压锂电池同时对起动控制模块供电加温，底盘管控计算机再次判断加温时间，达到条件后无线控制模块设备上电，底盘管控计算机通过判断加温时间或发动机温度，触发无线控制模块的遥控端起动指令，无线控制模块将以太网起动指令传出，底盘管控计算机接收以太网指令，并传送信息至电气综合控制单元，电气综合控制单元通过整车CAN网给起动控制模块发送指令，起动控制模块执行起动指令，完成发动机预热，实现低温冷启动功能。
2.如权利要求1所述的无人混合动力车辆低温冷启动控制***，其特征在于，整车上电后，由低压锂电池单独给发动机加温供电，当高压锂电池加温到-20℃或加温时间达到12-15min后输出330V电压给电源变换控制单元，由电源变换控制单元和低压锂电池共同给发动机加温供电。
3.如权利要求2所述的无人混合动力车辆低温冷启动控制***，其特征在于，所述电气综合控制单元在整车上电后即给高压锂电池和起动控制模块供低压电，在加温至17-20分钟后给无线控制模块上低压电。
4.如权利要求3所述的无人混合动力车辆低温冷启动控制***，其特征在于，所述无线控制模块包括遥控端、电台和交换机，主要完成指令的无线传输及以太网的传输；当达到起动条件时，遥控端发出无线起动指令，电台接收该指令，并通过以太网传至交换机，交换机通过无人混合动力车辆内以太网络传送起动指令至综合控制模块。
5.如权利要求4所述的无人混合动力车辆低温冷启动控制***，其特征在于，所述起动控制模块包括起动发电一体机控制器和起动发电一体机，执行起动指令，完成冷起动功能。
6.基于权利要求5所述无人混合动力车辆低温冷启动控制***的无人混合动力车辆低温冷启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)整车上电后，低压锂电池为全车***提供28V低压电能，电源管理模块及综合控制模块默认上电，综合控制模块为起动控制模块上低压电，发动机通过低压锂电池供电开始加温；高压锂电池通过自身供能进行加温，此时高压不输出；
(2)当高压锂电池温度达到-20℃或加温时间达到12-15min，高压锂电池接通电源变换控制单元接触器，输出330V高压，经电源变换控制单元转换为28V输出，和低压锂电池一起给***供电；
(3)当加温时间达到17-20min，综合控制模块为无线控制模块上低压电，综合控制模块内电台和交换机开始工作，准备接收遥控端指令；
(4)当发动机加温时间达到23-26min或发动机温度达到-10℃，遥控终端下发起动指令，无线控制模块经以太网传输至综合控制模块底盘管控计算机，底盘管控计算机通过车内CAN网络发送指令给起动控制模块，起动控制模块执行起动程序，尝试发动机起动功能；
(5)发动机开始执行起动功能后，经反馈，如果发动机转速达到300转，则低温启动成功，否则继续加热，至发动机转速达到300转，实现低温启动成功。
7.如权利要求6所述的无人混合动力车辆低温冷启动控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，发动机通过低压锂电池加温的功率为700W；高压锂电池自身加温功率为300W。
8.如权利要求1-7中任一项所述的无人混合动力车辆低温冷启动控制方法在新能源车辆电子控制技术领域中的应用。
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