一种整车电源系统的虚拟化方法和装置与流程

本发明属于车辆智能控制技术领域，具体涉及一种整车电源系统的虚拟化方法和装置。

背景技术：

为了进一步改善汽车的节油和排放水平，智能充电系统、起停系统、复合电源系统、能量回收系统等等是未来一段时间内国内外汽车公司改善能耗水平的主要方式。这些系统大幅度提高了原有12V电源系统的复杂度，在开发前期已经不能用传统的方式进行计算分析，在开发后期出现设计问题风险也较高。

为了提高设计开发效率，避免后期实车阶段出现问题引起较大资源损失，亟需一种在设计开发阶段能够准确分析整车电源系统的运行状况的方法及装置。

技术实现要素：

本发明实施例要解决的技术问题是传统整车电源计算分析方法无法满足现有复杂的电源系统的需求，进而提供一种整车电源系统的虚拟化方法和装置，从整车运行过程中的各个方面再现用户驾驶过程中电源系统的各项性能指标趋势和结果，为设计研发阶段提供技术上的支持。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：

一种整车电源系统的虚拟化方法，包括如下步骤：

建立动力传动模型，所述动力传动模型中包括虚拟电源和虚拟用电装置；

根据整车运行实际情况配置所述虚拟用电装置的用电数据及所述虚拟电源的供电数据；

根据所述用电数据的需求和供电数据的关系调整所述动力传动模型。

可选地，上述的整车电源系统的虚拟化方法，

所述根据所述用电数据的需求和供电数据的关系调整所述动力传动模型的步骤中，包括：

按照能量流方向，最后一级虚拟用电装置将其用电数据作为用电请求发送至前一级虚拟用电装置；

中间各级虚拟用电装置，将其用电数据与后一级虚拟用电装置的用电请求，结合后作为其用电请求发送至前一级虚拟用电装置；

第一级虚拟用电装置，将其用电数据与后一级虚拟用电装置的用电请求，结合后作为其用电请求发送至虚拟电源；

若所述虚拟电源的供电数据不能满足第一级虚拟用电装置的用电请求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

可选地，上述的整车电源系统的虚拟化方法，

所述根据所述用电数据的需求和供电数据的关系调整所述动力传动模型的步骤中，包括：

按照能量流方向，所述虚拟电源的供电数据传递至第一级虚拟用电装置；

所述第一级虚拟用电装置，将其用电数据与虚拟电源的供电数据，结合后作为其供电请求发送至后一级虚拟用电装置；

中间各级虚拟用电装置，将其用电数据与前一级虚拟用电装置的供电请求，结合后作为其供电请求发送至后一级虚拟用电装置；

若最后一级虚拟用电装置接收到的供电请求不能满足其用电数据的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

可选地，上述的整车电源系统的虚拟化方法，

所述根据所述用电数据的需求和供电数据的关系调整所述动力传动模型的步骤中还包括：

若在任一中间各级虚拟用电装置中，其供电请求不能满足其用电请求的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

可选地，上述的整车电源系统的虚拟化方法，所述建立动力传动模型，所述动力传动模型中包括虚拟电源和虚拟用电装置的步骤中：

所述虚拟电源包括虚拟主电源和至少一个虚拟辅电源。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种整车电源系统的虚拟化装置，包括：

模型建立单元，建立动力传动模型，所述动力传动模型中包括虚拟电源和虚拟用电装置；

配置单元，根据整车运行实际情况配置所述虚拟用电装置的用电数据及所述虚拟电源的供电数据；

模型调整单元，根据所述用电数据的需求和供电数据的关系调整所述动力传动模型。

可选地，上述的整车电源系统的虚拟化装置，所述模型调整单元中，包括：

按照能量流方向，最后一级虚拟用电装置将其用电数据作为用电请求发送至前一级虚拟用电装置；

中间各级虚拟用电装置，将其用电数据与后一级虚拟用电装置的用电请求，结合后作为其用电请求发送至前一级虚拟用电装置；

第一级虚拟用电装置，将其用电数据与后一级虚拟用电装置的用电请求，结合后作为其用电请求发送至虚拟电源；

若所述虚拟电源的供电数据不能满足第一级虚拟用电装置的用电请求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

可选地，上述的整车电源系统的虚拟化装置，所述模型调整单元中，包括：

按照能量流方向，所述虚拟电源的供电数据传递至第一级虚拟用电装置；

所述第一级虚拟用电装置，将其用电数据与虚拟电源的供电数据，结合后作为其供电请求发送至后一级虚拟用电装置；

中间各级虚拟用电装置，将其用电数据与前一级虚拟用电装置的供电请求，结合后作为其供电请求发送至后一级虚拟用电装置；

若最后一级虚拟用电装置接收到的供电请求不能满足其用电数据的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

可选地，上述的整车电源系统的虚拟化装置，所述模型调整单元中还包括：

若在任一中间各级虚拟用电装置中，其供电请求不能满足其用电请求的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

可选地，上述的整车电源系统的虚拟化装置，所述模型建立单元中：

所述虚拟电源包括虚拟主电源和至少一个虚拟辅电源。

与现有技术相比，本发明实施例提供的上述方案至少具有如下有益效果：

(1)本发明实施例所述的整车电源系统的虚拟化方法和装置，通过建立动力传动模型，以虚拟电源和虚拟用电装置，来模拟车辆中实际的电源和实际的用电装置，根据整车运行实际情况配置虚拟用电装置的用电数据及虚拟电源的供电数据，在模型运行过程中实时根据供电数据与所述用电数据的需求调整所述动力传动模型。采用上述方案，在整车项目开发前期，便可以精准设计整车中电源系统和用电装置的参数，最大限度地避免实车阶段出现问题而引起较大的资源损失。

(2)本发明实施例所述的整车电源系统的虚拟化方法和装置，在判断所述动力传动模型运行过程中所述供电数据是否满足所述用电数据的需求的步骤中，按照能量流方向，采用后向计算方式或者前向计算方式，判断电源提供的电量是否能够满足用电装置的需求，后向计算方式是从需求出发进行判断，前向计算方式是从供给能力出发进行判断，两种方式都能够通过简便的计算即可得到准确的判断结果。

(3)本发明实施例所述的整车电源系统的虚拟化方法和装置，在判断所述动力传动模型运行过程中所述供电数据是否满足所述用电数据的需求的步骤中，采用后向计算方式和前向计算方式相结合的方案，在任一中间各级虚拟用电装置中，其供电请求不能满足其用电请求的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求，相比单种计算方式更加准确高效，能真实反映驾驶需求、供电能力及用电需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明一个实施例所述整车电源系统的虚拟化方法的流程图；

图2为本发明一个实施例所述动力传动模型的示意图；

图3为本发明一个实施例所述述判断所述动力传动模型运行过程中所述供电数据是否满足所述用电数据的需求的流程图；

图4为本发明另一个实施例所述述判断所述动力传动模型运行过程中所述供电数据是否满足所述用电数据的需求的流程图；

图5为本发明一个实施例所述整车电源系统的虚拟化装置的原理框图。

具体实施方式

本发明以下实施例提供整车电源系统的虚拟化方法和装置，基于真实驾驶状况，建立车速、发动机、工作温度、电器负载、智能充电、起停控制、复合电源、能量回收、蓄电池、发电机的动力传动模型，实现虚拟化整车和电源系统运行；在整车电源系统的虚拟化方法和装置运行过程中，根据电源和用电装置的各项性能指标，利用能耗分析、电量平衡分析、节能模式优化、充电效率优化、系统软件标定优化、新电源架构开发等方式，在整车项目开发前期稳健化精准设计整车和电源系统参数，最大限度地避免实车阶段出现问题而引起较大的资源损失。

另外需要注意的是，本文中对于不同步骤设置的步骤号，是便于描述清楚而设置的，其不应该理解为对步骤先后顺序的必要限定，对不同步骤之间的顺序交换只要不影响方案实施，都应看作对本发明实施例的简单变形无需付出创造性劳动即可实现。要理解，这样使用的这些术语在适当的环境下是可互换的，使得在此描述的主题的实施例如是能够以与那些说明的次序不同的次序或者以在此描述的另外的次序来进行操作。术语“连接”应被宽泛地理解并且指的是电连接、机械连接、无线连接，直接地连接或者通过中间电路和/或元件间接地连接。

下面结合具体的实施例对本发明的上述方案进行详细说明。

实施例1

本实施例提供一种整车电源系统的虚拟化方法，如图1所示，包括如下步骤：

S101：建立动力传动模型，所述动力传动模型中包括虚拟电源和虚拟用电装置；图2给出了一种动力传动模型示意图，包括汽车、驱动轴、变速箱、发动机、发动机控制模块、电源管理模块、发电机、蓄电池和所有用电器等。其中，发动机作为整车能量的供给源头，可以作为虚拟电源。其余装置均需要发动机提供电能才能够正常工作，因此作为虚拟用电装置。

S102：根据整车运行实际情况配置所述虚拟用电装置的用电数据及所述虚拟电源的供电数据；具体地，在每一种车型中，当车辆实际运行过程中，每一种用电装置的耗电量均可以测得。在配置所述虚拟用电装置的用电数据及所述虚拟电源的供电数据时，就按照实际运行状况进行配置，这样就能够判断出，所设计的整车电源系统在实际运行时，是否能够正常运行。

S103：根据所述用电数据的需求和供电数据的关系调整所述动力传动模型。在动力传动模型运行期间，可以随时输出观察各个用电装置的相关参数，包括用电装置所需要的用电参数、车速、发动机状态、工作温度、冷却风扇状态、发电机载荷状态、发电机电流、蓄电池电压电流、电源管理系统工作模式、起停系统状态等等。其中，用电装置所需要的用电参数作为本实施例的重点进行测量，其余参数可以用于整车能耗分析、电量平衡分析、节能模式工作点优化、充电效率优化、系统软件标定优化、新电源架构开发等。调整动力传动模型，以保证动力模型中供电数据满足所述用电数据的需求。具体地，根据实际情况增减、调整修改模型中各个装置的连接方式和配置数据，满足各类项目的需求。例如，当发动机能够提供的供电数据不能够满足用电数据需求时，对用电装置进行删减或者变更用电装置的型号。例如将蓄电池更换为蓄电量更小的型号，以减少用电方面的需求。或者减少用电器的种类，例如原有电热座椅配置，但是由于供电数据无法满足用电需求，可以将电热座椅去掉，只采用普通座椅以减少用电需求。又或者，蓄电池本身也可提供一定电能，可以更改装置的连接关系，对于一些用电量较小的装置，可以采用蓄电池为其提供电能，即通过连接方式的改变使供电数据和用电数据需求相匹配。

采用上述方案，在整车项目开发前期，便可以精准设计整车中电源系统和用电装置的参数，最大限度地避免实车阶段出现问题而引起较大的资源损失。

实施例2

作为可以实现的方案，上述步骤S103中，通过后向计算方式判断所述动力传动模型运行过程中所述供电数据以判断其是否满足所述用电数据的需求，进而对动力传动模型进行调整。如图3所示:

S301：按照能量流方向，最后一级虚拟用电装置将其用电数据作为用电请求发送至前一级虚拟用电装置；

S302：中间各级虚拟用电装置，将其用电数据与后一级虚拟用电装置的用电请求，结合后作为其用电请求发送至前一级虚拟用电装置；

S303：第一级虚拟用电装置，将其用电数据与后一级虚拟用电装置的用电请求，结合后作为其用电请求发送至虚拟电源；

S304：若所述虚拟电源的供电数据不能满足第一级虚拟用电装置的用电请求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

S305：调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

与图3所示方案并列的另一种方案为采用前向计算方式判断所述动力传动模型运行过程中所述供电数据是否满足所述用电数据的需求。如图4所示：

S401：按照能量流方向，所述虚拟电源的供电数据传递至第一级虚拟用电装置；

S402:所述第一级虚拟用电装置，将其用电数据与虚拟电源的供电数据，结合后作为其供电请求发送至后一级虚拟用电装置；

S403:中间各级虚拟用电装置，将其用电数据与前一级虚拟用电装置的供电请求，结合后作为其供电请求发送至后一级虚拟用电装置；

S404:若最后一级虚拟用电装置接收到的供电请求不能满足其用电数据的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

S405:调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

如图2所示，箭头方向表示能量流方向，其实质是能源供给方向。而所述前一级用电装置是指在能源供给方向中，处于上游一级的用电装置；后一级用电装置是指在能源供给方向中，处于下游一级的用电装置。例如，用电器和蓄电池与发电机相比，发电机为前一级用电装置，用电器和蓄电池为后一级用电装置。

图3和图4给出的两种计算方式，是按照能量流方向，采用后向计算方式或者前向计算方式，判断电源提供的电量是否能够满足用电装置的需求。图3中，后向计算方式是从需求出发进行判断，具体的可以基于路谱和用电器耗电需求数据逐步向前一级请求能量数据。图4中，前向计算方式是从供给能力出发进行判断，根据各个用电装置输出给下一级可以提供的供电数据。两种方式都能够通过简便的计算即可得到准确的判断结果。

本实施例还提供一种优选方案，结合图3和图4，采用后向计算方式和前向计算方式相结合的方案，即在任一中间各级虚拟用电装置中，其供电请求不能满足其用电请求的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求，相比单种计算方式更加准确高效，能真实反映驾驶需求、供电能力及用电需求。

进一步优选地，本实施例中的整车电源系统的虚拟化方法，在建立动力传输模型时，所述虚拟电源包括虚拟主电源和至少一个虚拟辅电源。也就是说，在设计整车时，考虑电源的扩展，这样将来在实车中可以增加至少一个辅助电源，能够进一步避免用电需求不能满足的情况出现。

实施例3

本实施例提供一种整车电源系统的虚拟化装置，如图5所示，包括：

模型建立单元501，建立动力传动模型，所述动力传动模型中包括虚拟电源和虚拟用电装置；动力传动模型可包括汽车、驱动轴、变速箱、发动机、发动机控制模块、电源管理模块、发电机、蓄电池和所有用电器等。其中，发动机作为整车能量的供给源头，可以作为虚拟电源。其余装置均需要发动机提供电能才能够正常工作，因此作为虚拟用电装置。

配置单元502，根据整车运行实际情况配置所述虚拟用电装置的用电数据及所述虚拟电源的供电数据；具体地，在每一种车型中，当车辆实际运行过程中，每一种用电装置的耗电量均可以测得。在配置所述虚拟用电装置的用电数据及所述虚拟电源的供电数据时，就按照实际运行状况进行配置，这样就能够判断出，所设计的整车电源系统在实际运行时，是否能够正常运行。

模型调整单元503，根据所述用电数据的需求和供电数据的关系调整所述动力传动模型。具体地，在动力传动模型运行期间，可以随时输出观察各个用电装置的相关参数，包括用电装置所需要的用电参数、车速、发动机状态、工作温度、冷却风扇状态、发电机载荷状态、发电机电流、蓄电池电压电流、电源管理系统工作模式、起停系统状态等等。其中，用电装置所需要的用电参数作为本实施例的重点进行测量，其余参数可以用于整车能耗分析、电量平衡分析、节能模式工作点优化、充电效率优化、系统软件标定优化、新电源架构开发等。调整动力传动模型，以保证动力模型中供电数据满足所述用电数据的需求。具体地，根据实际情况增减、调整修改模型中各个装置的连接方式和配置数据，满足各类项目的需求。例如，当发动机能够提供的供电数据不能够满足用电数据需求时，对用电装置进行删减或者变更用电装置的型号。例如将蓄电池更换为蓄电量更小的型号，以减少用电方面的需求。或者减少用电器的种类，例如原有电热座椅配置，但是由于供电数据无法满足用电需求，可以将电热座椅去掉，只采用普通座椅以减少用电需求。又或者，蓄电池本身也可提供一定电能，可以更改装置的连接关系，对于一些用电量较小的装置，可以采用蓄电池为其提供电能，即通过连接方式的改变使供电数据和用电数据需求相匹配。

采用上述方案，在整车项目开发前期，便可以精准设计整车中电源系统和用电装置的参数，最大限度地避免实车阶段出现问题而引起较大的资源损失。

优选地，所述模型调整单元503中，包括：

按照能量流方向，最后一级虚拟用电装置将其用电数据作为用电请求发送至前一级虚拟用电装置；

中间各级虚拟用电装置，将其用电数据与后一级虚拟用电装置的用电请求，结合后作为其用电请求发送至前一级虚拟用电装置；

第一级虚拟用电装置，将其用电数据与后一级虚拟用电装置的用电请求，结合后作为其用电请求发送至虚拟电源；

若所述虚拟电源的供电数据不能满足第一级虚拟用电装置的用电请求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

或者在所述模型调整单元503中，包括：

按照能量流方向，所述虚拟电源的供电数据传递至第一级虚拟用电装置；

所述第一级虚拟用电装置，将其用电数据与虚拟电源的供电数据，结合后作为其供电请求发送至后一级虚拟用电装置；

中间各级虚拟用电装置，将其用电数据与前一级虚拟用电装置的供电请求，结合后作为其供电请求发送至后一级虚拟用电装置；

若最后一级虚拟用电装置接收到的供电请求不能满足其用电数据的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求；

调整所述动力传动模型以使所述供电数据满足所述用电数据的需求。

上述两种方案，按照能量流方向，采用后向计算方式或者前向计算方式，判断电源提供的电量是否能够满足用电装置的需求。后向计算方式是从需求出发进行判断，具体的可以基于路谱和用电器耗电需求数据逐步向前一级请求能量数据，前向计算方式是从供给能力出发进行判断，根据各个用电装置输出给下一级可以提供的供电数据。两种方式都能够通过简便的计算即可得到准确的判断结果。

进一步地，所述模型调整单元503中还包括：

若在任一中间各级虚拟用电装置中，其供电请求不能满足其用电请求的需求，则确定所述供电数据不能满足所述用电数据的需求。该方案中，采用后向计算方式和前向计算方式相结合的方案，相比单种计算方式更加准确高效，能真实反映驾驶需求、供电能力及用电需求。

作为另一种改进，所述模型建立单元501中，所述虚拟电源包括虚拟主电源和至少一个虚拟辅电源。也就是说，在设计整车时，考虑电源的扩展，这样将来在实车中可以增加至少一个辅助电源，能够进一步避免用电需求不能满足的情况出现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。