一种纯电动汽车低压电气系统能效提升方法与流程

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系统能效提升方法。

背景技术：

目前纯电动汽车低电压系统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，导致低电压系统效率低下。

申请号：201810977346.5提供一种纯电动汽车dcdc控制系统及控制方法，该技术在纯电动汽车低压电气系统中增加了一个低压电源管理系统(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系统的制造成本和质量。

技术实现要素：

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系统结构和质量、不增加额外的硬件成本、具有提升低电压电气系统能量效率的方法，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系统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系统能效提升方法，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由整车低电压系统安全门限电压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表示低电压电气系统的安全工作电压，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。

本发明适用于控制系统包括整车控制器vcu、dcdc变换器、12v蓄电池、低电压负载以及can总线。纯电动汽车低电压系统采用浮充控制方法进行控制，不对系统进行能量管理。采用本发明的技术方案，能够在纯电动汽车低电压系统不增加任何组件的情况下，实现对纯电动汽车低压电气系统的能量控制；并在维持低电压负载用电需求的情况下，提升整车低电压系统用电效率。

本发明没有对纯电动汽车低电压系统的结构和质量进行任何增减，通过原系统dcdc变换器内部集成的电压传感器和电流传感器，估计整车低压电气系统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系统的能量流，提升整车低电压电气系统的能量效率。

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系统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系统能效提升方法，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由整车低电压系统安全门限电压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表示低电压电气系统的安全工作电压(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，目的是避免控制系统在边界状态下频繁切换控制状态，使得低压电气系统总线电压不稳定，进而导致系统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。为了保证系统控制的实时性，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。