本發(fā)明涉及汽車制造領(lǐng)域，具體說是一種電動汽車的能量管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在城市空氣污染嚴(yán)重的背景下，新能源汽車的研發(fā)及投產(chǎn)在汽車領(lǐng)域占有越來越重要的位置。純電動汽車是新能源汽車產(chǎn)業(yè)中極為重要的一個分支。純電動汽車以電池作為主要能量來源，供給車輛各耗能元件使用并實現(xiàn)車輛正常行駛，同時在行駛過程中儲存來自電機(jī)回收的剩余動能。但是由于電池儲能的特殊性，以及各用電器件與傳統(tǒng)車的差異性，如何能夠最大程度地發(fā)揮各高壓器件的能力以滿足駕駛員的各項需求，并在車輛使用過程中保證系統(tǒng)各部分能夠工作在合理的狀態(tài)便顯得非常重要。

目前國內(nèi)對純電動汽車能量管理的研究較多，但是無法適用于所有的純電動汽車，這需要對某一種構(gòu)型有針對性地開發(fā)整車能量管理策略。如申請公開號為CN104842796A的發(fā)明專利申請公開了一種純電動汽車的能量管理方法，其核心思想包括，判斷車輛的駕駛員對整車控制器是否在使用除霜及除霧的功能；判斷車輛整車模式是否為制動能量回饋模式；判斷車輛整車模式是否為正常的驅(qū)動模式；判斷動力蓄電池最大放電功率是否＞或等于駕駛員需求功率與高壓電動輔件最大功率需求之和；判斷動力蓄電池最大放電功率是否＜駕駛員需求功率與高壓電動輔件最大功率需求之和。根據(jù)駕駛員功率需求、動力蓄電池當(dāng)前狀態(tài)等信息進(jìn)行判斷，在不影響整車安全的前提下，優(yōu)先滿足駕駛員的扭矩需求，保證車輛的正常行駛，通過對制動能量回饋的限制，有效保護(hù)動力蓄電池。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種電動汽車的能量管理系統(tǒng)，從根本上解決了上述問題，其具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、使用方便快捷、維護(hù)成本低、使用壽命較長、故障率低等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：該電動汽車的能量管理系統(tǒng)包括充電機(jī)、車載動力電池、驅(qū)動電機(jī)、電動空調(diào)、直流斬波器、電動空調(diào)以及驅(qū)動輪，其技術(shù)要點是：所述外部供電裝置的電力輸出端與充電機(jī)的電力輸入端電性連接，充電機(jī)的電力輸出端與車載動力電池的輸入端電性連接，車載動力電池的電力輸出端分別與驅(qū)動電機(jī)、電動空調(diào)、直流斬波器的電力輸入端電性連接，驅(qū)動電機(jī)的電力輸出端與車載動力電池的電力輸入端電性連接；驅(qū)動電機(jī)的輸出軸上設(shè)有驅(qū)動輪。

本發(fā)明的有益效果：綜合考慮車載動力電池、直流斬波器、驅(qū)動電機(jī)、電動空調(diào)的狀態(tài)特性與工作性質(zhì)，制定出適合本款純電動汽車的能量管理策略，據(jù)此方法能夠合理保護(hù)車輛各用電器件正常工作，并且最大限度地滿足駕駛員的駕駛需求，以及在行駛過程中最大程度地回收多余的動能。

根據(jù)整車控制器控制策略的需求，對電機(jī)、電池、直流斬波器、空調(diào)的可用功率進(jìn)行計算與限制，最大程度發(fā)揮出各零部件的性能以滿足駕駛需求，保證電機(jī)、電池、直流斬波器、空調(diào)的安全使用。

整車依靠外部供電裝置提供能量，經(jīng)車載充電機(jī)將能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在車載動力電池中，當(dāng)車輛行駛時，車載動力電池將電能分配給直流斬波器、電動空調(diào)和驅(qū)動電機(jī)，并在車輛有制動請求時接受驅(qū)動電機(jī)制動能量回收產(chǎn)生的電能并儲存在車載動力電池中。在控制策略方面，應(yīng)首先保證直流斬波器能夠有足夠的可用功率，其次保證電池不會過度充電和放電，在此基礎(chǔ)上應(yīng)優(yōu)先滿足駕駛員的除霜除霧需求，之后是駕駛員的扭矩需求，最后滿足駕駛員的舒適性需求即電動空調(diào)的功率需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明的各控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明的整車控制器能量管理模型計算方法示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合圖1~3，通過具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容。如圖1所示，該電動汽車的能量管理系統(tǒng)包括車載動力電池、驅(qū)動電機(jī)、電動空調(diào)、DC/DC四大部分。車載動力電池為整車的能量來源，通過將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能為各用電器件提供能量。DC/DC為低壓轉(zhuǎn)換器，作用為將車載動力電池的高壓電轉(zhuǎn)化為可供車載各低壓用電器使用的低壓電，并為車載12V蓄電池進(jìn)行充電。電動空調(diào)是為車輛提供暖風(fēng)與冷風(fēng)的裝置，使用高壓電進(jìn)行工作。驅(qū)動電機(jī)為將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，相當(dāng)于傳統(tǒng)車輛中的發(fā)動機(jī)，將車載動力電池的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能經(jīng)傳動裝置傳遞給驅(qū)動輪。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于顯示信號傳遞及處理方式的示意圖。能量管理計算模塊以整車控制單元為依托，并搭載在整車控制單元中。

整車上電后，各控制單元便立即開始運(yùn)行。電動空調(diào)控制單元會獲取駕駛員除霜請求，DC/DC控制單元獲取DC/DC的高壓電壓、電流值，動力電池主控單元獲取電池的荷電狀態(tài)與電池溫度；電機(jī)控制單元獲取電機(jī)實際工作扭矩、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)直流電壓、電機(jī)直流電流；整車控制單元將其它各控制單元獲取的信號進(jìn)行計算，得到各控制器許用的功率限值，再反饋給各控制器，由各控制器控制執(zhí)行器執(zhí)行。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于表示整車控制單元進(jìn)行純電動汽車整車能量管理流程的示意圖。在本專利中，整車控制單元匯總各零部件的有關(guān)信息，由各計算單元進(jìn)行數(shù)據(jù)計算后，得到車載動力電池、電動空調(diào)、驅(qū)動電機(jī)的許用電功率限值。由于DC/DC涉及低壓電供電，故不對DC/DC進(jìn)行功率限制。

電池許用充電/放電功率限值計算：通過線下的試驗，得到動力電池在不同溫度與荷電狀態(tài)下的可用功率表格，將此表格存入整車控制單元的存儲器中。車輛運(yùn)行時，電池可用功率計算單元通過動力電池主控單元傳遞的信息實時查表得到當(dāng)前動力電池許用的充電/放電功率限值。

電機(jī)驅(qū)動/再生制動許用功率限值計算：此限值包括兩個部分，電機(jī)驅(qū)動許用功率限值與電機(jī)再生制動許用功率限值。電機(jī)驅(qū)動許用功率限值計算：將電機(jī)在當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大正扭矩（在線）乘以當(dāng)前轉(zhuǎn)速換算出的電機(jī)最大許用機(jī)械功率再除以當(dāng)前的電機(jī)效率、電機(jī)外特性曲線換算出的最大許用驅(qū)動/制動電功率（離線）、電池許用放電功率減去DCDC和空調(diào)除霜除霧預(yù)留功率（有除霜除霧請求下），三者取最小值作為電機(jī)許用驅(qū)動功率限值，對此限制值作限幅，使其恒≥0。電機(jī)再生制動許用功率限值計算：將電機(jī)在當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最小負(fù)扭矩（在線）乘以當(dāng)前轉(zhuǎn)速換算出的電機(jī)最小許用再生制動機(jī)械功率再除以當(dāng)前的電機(jī)效率、電機(jī)外特性曲線換算出的最小許用再生制動電功率（離線）、電池許用充電功率減去DCDC和空調(diào)除霜除霧預(yù)留功率（有除霜除霧請求下），三者取最大值（絕對值最小值）作為電機(jī)許用驅(qū)動功率限值，對此限制值作限幅，使其恒≤0。當(dāng)前電機(jī)效率計算：當(dāng)驅(qū)動電機(jī)處于驅(qū)動模式時，驅(qū)動電機(jī)的實際效率通過主驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速和主驅(qū)動電機(jī)實際轉(zhuǎn)矩之積除以主驅(qū)動電機(jī)直流端電壓和電流之積得到；當(dāng)驅(qū)動電機(jī)處于再生制動模式時，主驅(qū)動電機(jī)的實際效率通過主驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速和主驅(qū)動電機(jī)實際轉(zhuǎn)矩之積除以主驅(qū)動電機(jī)直流端電壓和電流之積得到。對電機(jī)許用驅(qū)動功率限制乘以一個限制系數(shù)，限制系數(shù)為當(dāng)前電機(jī)的溫度決定的限制系數(shù)、當(dāng)前電機(jī)控制器的溫度決定的限制系數(shù)、當(dāng)前電機(jī)故障決定的限制系數(shù)三者之積。當(dāng)整車動力系統(tǒng)未就緒時，電機(jī)許用驅(qū)動功率為0。

空調(diào)許用功率限值計算：空調(diào)許用功率分為兩個部分。第一部分為除霜除霧預(yù)留功率，當(dāng)有除霜除霧請求時，則一直為高壓空調(diào)預(yù)留此功率以滿足駕駛員除霜除霧請求；第二部分為高壓空調(diào)制冷/制熱功率，考慮電池許用放電功率，并優(yōu)先滿足電機(jī)需求功率、DCDC消耗電功率，其計算方式為：空調(diào)許用功率限制=電池許用放電功率-電機(jī)需求功率*安全系數(shù)-電池安全儲備常數(shù)-DCDC消耗電功率+除霜除霧功率。