汽车电功率的分配系统及分配方法与流程

本发明涉及汽车控制技术领域，尤其涉及一种汽车电功率的分配系统及分配方法。

背景技术

随着国际对能源安全和环境保护问题的重视不断提升，各国对汽车排放污染物要求越来越严格。减少对能源的依赖，实现节能减排，已成为世界经济持续发展迫切需要解决的问题。混合动力汽车、纯电动汽车已成为当今汽车业发展的趋势。

为了满足日趋严格的排放法规和油耗限值标准，现有的混合动力汽车以及纯电动汽车中设置了高压动力电池(例如350v)、中压电池(例如48v)和低压蓄电池中的一种或多种，用电负载方面包括助力电机、电动加热座椅、电动方向盘、电动增压器、新能源车辆的暖风系统(ptc电加热器)和线控系统等；但是，目前尚未有一套成熟的电功率分配方法，无法直接有效地进行电功率的分配，进而会造成电压总线的电压不稳定，而电压总线的电压不稳会带来比较严重的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽车电功率的分配系统及分配方法，以解决现有技术中电压总线的电压不稳定等问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种汽车电功率的分配系统，包括电功率获取单元、判断单元、排序单元及电功率分配单元；

所述电功率获取单元用于获取电压总线的供电功率阈值及多个用电负载的需求功率之和；

所述判断单元用于判断所述供电功率阈值及所述需求功率之和的大小；

当所述供电功率阈值大于等于所述需求功率之和时，所述电功率分配单元供应多个所述用电负载的需求；

当所述供电功率阈值小于所述需求功率之和时，所述排序单元将多个所述用电负载进行优先级排序，所述电功率分配单元按照所述用电负载的优先级从高到低依次向所述用电负载分配电功率，使供应的用电负载的电功率之和小于等于所述供电功率阈值。

可选的，所述用电负载包括安全性用电负载和舒适性用电负载，所述安全性用电负载的优先级较所述舒适性用电负载的优先级高。

可选的，所述安全性用电负载包括控制系统、助力转向系统、车身稳定系统和电机驱动系统中的至少一种。

可选的，所述舒适性用电负载包括温控系统、巡航系统、暖风系统和影音娱乐系统中的至少一种。

可选的，所述电压总线包括第一电压总线和第二电压总线，所述第一电压总线的电压小于等于350v，所述第二电压总线的电压小于等于12v。

可选的，所述供电功率阈值包括动力电池提供的最大放电功率。

可选的，所述电压总线还包括一第三电压总线，所述第三电压总线的电压小于等于48v。

可选的，所述供电功率阈值包括动力电池提供的最大放电功率和发动机提供的电功率之和。

本发明还提供了一种汽车电功率的分配方法，所述汽车电功率的分配方法包括：

获取电压总线的供电功率阈值；

获取多个用电负载的需求功率之和，并比较所述供电功率阈值和所述需求功率之和的大小；

当所述供电功率阈值大于等于所述需求功率之和时，供应多个所述用电负载的需求，当所述供电功率阈值小于所述需求功率之和时，将多个所述用电负载进行优先级排序，并根据所述用电负载的优先级按照从高到低依次向所述用电负载分配电功率，使供应的用电负载的电功率之和小于等于所述供电功率阈值。

可选的，将所述用电负载进行优先级排序的方法包括：

获取每个所述用电负载请求次数；

根据所述请求次数的由多到少进行优先级排序，请求次数多的用电负载的优先级较请求次数少的用电负载的优先级高。

可选的，所述汽车电功率的分配方法应用于混合动力汽车或纯电动汽车。

在本发明提供的汽车电功率的分配系统及分配方法中，包括电功率获取单元获取汽车电压总线的供电功率阈值及所述用电负载请求的需求功率之和，比较单元将所述供电功率阈值和所述需求功率之和进行比较，当所述供电功率阈值大于等于所述需求功率时，说明此时电压总线能够满足多个所述用电负载的用电需求，所述电压总线供应多个所述用电负载的需求，当所述供电功率阈值小于所述需求功率时，所述排序单元将多个所述用电负载进行优先级排序，电功率分配单元根据所述用电负载的优先级高低依次分配电功率，此时，所述电压总线供应的用电负载的电功率之和小于等于所述供电功率阈值，通过用电负载的优先级分配电功率，保证需求功率不超过供电功率阈值，从而使电压总线的电压保持稳定，保证汽车的行驶不出现安全隐患。

附图说明

图1为本发明实施例提供的汽车电功率的分配系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的汽车电功率的分配方法的一流程图；

图3为本发明实施例提供的混合动力汽车电功率的分配系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的纯电动汽车电功率的分配系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的电压总线的电压与动力电池的充放电能的关系图；

图6为本发明实施例提供的供电功率阈值和需求功率之和的比较图；

图7为本发明实施例提供的汽车电功率的分配方法的又一流程图；

其中，1-第一电压总线，2-第二电压总线，3-第三电压总线，4-电功率获取单元，5-判断单元，6-排序单元，7-电功率分配单元，a-电压承载阈值。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参阅图1，其为本实施例提供了一种汽车电功率的分配系统，包括电功率获取单元4、判断单元5、排序单元6及电功率分配单元7；所述电功率获取单元4用于获取电压总线的供电功率阈值及多个用电负载的需求功率之和；所述判断单元5用于判断所述供电功率阈值及所述需求功率之和的大小；当所述供电功率阈值大于等于所述需求功率之和时，所述电功率分配单元7供应多个所述用电负载的需求；当所述供电功率阈值小于所述需求功率之和时，所述排序单元6将多个所述用电负载进行优先级排序，所述电功率分配单元7按照所述用电负载的优先级从高到低依次向所述用电负载分配电功率，使供应的用电负载的电功率之和小于等于所述供电功率阈值。

相应的，本发明实施例还提供一种汽车电功率的分配方法，具体的，请参阅图2，其为实施例提供的汽车电功率的分配方法的流程图，如图1所示，所述汽车电功率的分配方法包括：

s1：获取电压总线的供电功率阈值；

s2：获取多个用电负载的需求功率之和，并比较所述供电功率阈值和所述需求功率之和的大小；

s3：当所述供电功率阈值大于等于所述需求功率之和时，供应多个所述用电负载的需求，当所述供电功率阈值小于所述需求功率之和时，将多个所述用电负载进行优先级排序，并根据所述用电负载的优先级按照从高到低依次向所述用电负载分配电功率，使供应的用电负载的电功率之和小于等于所述供电功率阈值。

本实施例提供的汽车电功率的分配系统及分配方法将所述供电功率阈值和所述需求功率之和进行比较，当所述供电功率阈值大于等于所述需求功率时，说明此时电压总线能够满足多个所述用电负载的用电需求，所述电压总线供应所有多个用电负载的需求，当所述供电功率阈值小于所述需求功率之和时，将所述用电负载进行优先级排序，根据所述用电负载的优先级高低依次分配电功率，此时，所述电压总线供应的用电负载的电功率之和小于等于所述供电功率阈值，通过用电负载的优先级分配电功率，保证需求功率之和不超过供电功率阈值，从而使电压总线的电压保持稳定，保证汽车的行驶不出现安全隐患。

请参阅图3，其为实施例提供的混合动力汽车电功率的分配系统的示意图，混合动力汽车的动力源包括动力电池和发动机系统，其中，动力电池包括高压动力电池、中压动力电池及蓄电池，所述混合动力汽车的电压总线包括第一电压总线1、第二电压总线2和第三电压总线3，所述第一电压总线1的总线电压小于等于350v，所述第二电压总线2的总线电压小于等于12v，所述第三电压总线3的总线电压小于等于48v，并且所述第一电压总线1的总线电压大于所述第三电压总线3的总线电压，所述第三电压总线3的总线电压大于所述第二电压总线2的总线电压，相应的，每条电压总线的供电功率阈值也是不一样的，每条电压总线上的用电负载也是不同的。

当所述混合动力汽车连接市电后，电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)系统可以根据当前的荷电状态(stateofcharge，soc)，控制车载充电机(onboardcharger，obc)对其进行充电，或者通过功率集成系统(powerelectronicunit，peu)将发动机的动能转换为电能为其充电，此外，peu系统也可以将车辆制动能量回收，为高压动力电池充电；bms系统可以根据当前的soc状态，通过peu系统将发动机的动能转换为电能为中压动力电池充电；高压动力电池和中压动力电池同时可以通过dc-dc为蓄电池进行充电。

请参阅图4，其为实施例提供的纯电动汽车电功率的分配系统的示意图，纯电动汽车的动力源包括动力电池，其中，动力电池包括高压动力电池及蓄电池，所述纯电动汽车的电压总线包括第一电压总线1和第二电压总线2。当所述纯电动汽车连接市电后，所述bms系统可以根据当前的soc状态，控制obc系统对其进行充电；此外，peu系统也可以将制动能量回收，为高压动力电池进行充电；高压动力电池同时可以通过dc-dc为蓄电池进行充电。

当所述混合动力汽车或纯电动汽车的用电负载需要用电时，现有的汽车电功率的分配系统会尽可能的满足其用电需求，即使是以牺牲自身经济效率为代价，并且发电机发电需求过高可能带来过多的负扭矩，造成发动机效率降低或不良的驾驶感受，所述用电负载可以无限制地用电直到耗尽电池，会导致起动失败或者真空泵不工作，如果某条电压总线上的用电负载的需求功率超过了电压总线的供电能力，会导致这条电压总线上所有用电负载同时没有电可用而关断，其中包括一些重要的不应该被关断的功能，比如线控系统等，突然加入或退出的大功率用电负载，会导致电压总线的电压不稳定，而电压总线的电压不稳会带来比较严重的安全隐患。

接着，请参阅图5，电功率获取单元4根据所述电压总线的电压与动力电池的充放电能的关系图可以获取所述电压总线的电压承载阈值a，当所述电压总线的电压小于所述电压承载阈值a时，电压总线无法正常的提供电功率。每条电压总线的电压承载阈值a是不同的，例如：所述第一电压总线1的电压小于等于350v，所述第一电压总线1的电压承载阈值a可以设置为300v、320v或其他电压值，相应的，所述第二电压总线1的电压承载阈值a可以设置为10v，所述第三电压总线3的电压承载阈值a可以设置为40v。根据所述电压总线的电压承载阈值a计算出所述动力电池的最大放电功率，例如：根据所述第一电压总线1的电压承载阈值计算出高压动力电池的最大放电功率，根据所述第二电压总线2的电压承载阈值计算出蓄电池的最大放电功率，根据所述第三电压总线3的电压承载阈值计算出中压动力电池的最大放电功率。接着，请参阅图6，所述混合动力汽车的动力源还包括发动机系统，所以所述发动机还可以为所述混合动力汽车的电压总线提供电能，所述混合动力汽车的电压总线的供电功率阈值为所述动力电池提供的最大放电功率和发动机提供的电功率和总和，而纯电动汽车的动力源不包括发动机系统，其电压总线的供电功率阈值为所述动力电池提供的最大放电功率。总之，可以通过所述电压承载阈值a可以得到电压总线的供电功率阈值，每条总线的电压承载阈值a，相应的每条电压总线的供电功率阈值也不同。

请参阅图7，所述电功率获取单元4接着获取所述用电负载某一时刻请求的需求功率之和，所述判断单元5将所述需求功率之和与所述电压总线的供电功率阈值进行比较，当所述供电功率阈值大于等于所述需求功率之和时，说明所述电压总线能够满足多个请求的用电负载而不产生其他的影响，所述电功率分配单元将供应所述用电负载的需求；当所述供电功率阈值小于所述请求功率之和时，说明所述电压总线不能够满足所有请求的用电负载，所述需求功率之和超过了所述电压总线的供应能力，所述排序单元6将所述用电负载进行优先级排序，所述电功率分配单元根据所述用电负载优先级的从高到底依次分配电功率，使所述电压总线供应的用电负载的电功率之和小于等于所述供电功率阈值。

具体的，所述排序单元6还可以将所述用电负载分为安全性用电负载和舒适性用电负载，所述安全性用电负载包括控制系统、助力转向系统、车身稳定系统和电机驱动系统中的至少一种，所述舒适性用电负载包括温控系统、巡航系统、暖风系统和影音娱乐系统中的至少一种，可见，由于所述安全性用电负载关乎汽车安全行驶，而所述舒适性用电负载关乎驾驶员和车内人员的舒适度，所述排序单元6可以使所述安全性用电负载的优先级高于所述舒适性用电负载的优先级，当所述电压总线的供电功率阈值小于所述请求功率之和时，可以优先满足安全性用电负载的用电需求，保证汽车的行驶安全。而在所述安全性用电负载中，可以依据重要程度进行优先级排序，例如控制系统、助力转向系统等优先级可以定义的更高，保证在供应限量电功率时其功能得以优先实现，而所述舒适性用电负载的优先级可以不是一个常数，而能够随不同情况变化，以便适应实际工况，例如空调系统优先级随当前情况改变，当目标温度与实际温度相差较大时，优先级定义高，使得空调系统能够尽快运作，反之，优先级定义低。所述用电负载优先级也可以随时间变化，以防止优先级低的负载长时间无法运作，比如后视镜除雾器优先级可定义周期性变化，相当于隔一段时间优先级提高得以执行一次。当某一用电负载的请求次数超过一阈值时，可以适应性提高所述用电负载的优先级，也可以根据请求次数的高低对用电负载的优先级进行排序，具体可采用一下步骤：获取每个所述用电负载请求次数；根据所述请求次数的由多到少进行优先级排序，请求次数多的用电负载的优先级较请求次数少的用电负载的优先级高。

本实施例中，所述排序单元6还可以将所述汽车的供电来源进行优先级排序，以协调供电顺序，例如：所述混合汽车的供电来源包括发动机和动力电池，发动机的优先级主要取决于其通过发电机发电的效率以及发动机的燃油经济性，此外，发电机发电时的负扭矩也应该被考虑进来，在汽车加速时刻，希望负扭矩尽可能小，此时应该限制发动机的优先级，提高动力电池的优先级，以便得到更好的加速性能。动力电池的优先级取决于动力电池储能来源的经济性，制动和滑行能量回收产生的电能经济性好，在车辆制动和滑行时可以提高其优先级，最后，根据供电优先级，来协调谁来优先供电，优先级高的自然优先供电。

综上，在本发明实施例提供的汽车电功率的分配系统及分配方法中，包括电功率获取单元获取汽车电压总线的供电功率阈值及所述用电负载请求的需求功率之和，比较单元将所述供电功率阈值和所述需求功率之和进行比较，当所述供电功率阈值大于等于所述需求功率时，说明此时电压总线能够满足所有所述用电负载的用电需求，所述电压总线供应所有所述用电负载的需求，当所述供电功率阈值小于所述需求功率时，所述排序单元将所述用电负载进行优先级排序，电功率分配单元根据所述用电负载的优先级高低依次分配电功率，此时，所述电压总线供应的用电负载的电功率之和小于等于所述供电功率阈值，通过用电负载的优先级分配电功率，保证需求功率不超过供电功率阈值，从而使电压总线的电压保持稳定，保证汽车的行驶不出现安全隐患。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。