基于大數(shù)據(jù)的新能源電動(dòng)汽車整車性能提升系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于大數(shù)據(jù)的新能源電動(dòng)汽車整車性能提升系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球汽車保有量的迅速增長(zhǎng)，面臨能源、環(huán)境和安全的壓力日益加大。從可持續(xù)發(fā)展看，汽車產(chǎn)業(yè)必須解決能源、污染、安全和擁堵全球公認(rèn)的四大汽車公害，低碳化、信息化與智能化汽車已被認(rèn)為是最終解決方案。在新能源汽車方面，2014年中國(guó)新能源汽車全年銷售74763輛，同比增長(zhǎng)323.8%。成為全球新能源汽車推廣排名第二的國(guó)家，預(yù)計(jì)2015年中國(guó)將成為全球新能源汽車銷量最多的國(guó)家。
[0003]雖然新能源汽車在我國(guó)得到了政府的大力支持，但是我國(guó)的新能源汽車行業(yè)還存在很多的問(wèn)題，限制了新能源汽車在我國(guó)的發(fā)展和推廣。這些問(wèn)題包括:
[0004]①現(xiàn)在我國(guó)的新能源汽車企業(yè)在設(shè)計(jì)新能源汽車時(shí)主要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)、軟件仿真和基本的測(cè)試完成，缺少通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)的分析來(lái)提升、優(yōu)化設(shè)計(jì)車型各項(xiàng)參數(shù)的手段。
[0005]②動(dòng)力電池本身的安全問(wèn)題。動(dòng)力電池儲(chǔ)備電能機(jī)理是電化學(xué)，電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程存在安全隱患。這是由于動(dòng)力電池本身的化學(xué)特性決定的，還沒(méi)有一種動(dòng)力電池能完全避免自身安全問(wèn)題。但是如何能夠更好的監(jiān)控電池正常工作，而又盡量的不增加成本需要大數(shù)據(jù)的分析支撐，以對(duì)動(dòng)力電池的安全進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。
[0006]③動(dòng)力電池的成組方式不合理，容易發(fā)生安全隱患。目前新能源電動(dòng)汽車所用的動(dòng)力電池都是由數(shù)千個(gè)小的電池通過(guò)串、并聯(lián)的方式進(jìn)行成組而成為一個(gè)系統(tǒng)。動(dòng)力電池成組需要解決電池的串并聯(lián)方式、熱管理、振動(dòng)等問(wèn)題。目前，還沒(méi)有一種動(dòng)力電池的成組方式認(rèn)為是最合理的，如何評(píng)價(jià)現(xiàn)有的電池成組方式以及指導(dǎo)優(yōu)化電池成組方式需要大數(shù)據(jù)的分析支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供基于大數(shù)據(jù)的新能源電動(dòng)汽車整車性能提升系統(tǒng)及方法，它具有解決了新能源電動(dòng)汽車全壽命性能提升的閉環(huán)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、優(yōu)化問(wèn)題優(yōu)點(diǎn)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]基于大數(shù)據(jù)的新能源電動(dòng)汽車整車性能提升系統(tǒng)，包括:
[0010]本地系統(tǒng)，用于本地車輛的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和控制，將本地車輛的相關(guān)參數(shù)通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上傳給大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)；
[0011]監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，用于將本地車輛的相關(guān)參數(shù)通過(guò)無(wú)線通信的方式傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)處理平臺(tái)；
[0012]大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，用于將車輛的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分類、統(tǒng)計(jì)、分析、存儲(chǔ)和挖掘；
[0013]遠(yuǎn)程虛擬系統(tǒng)，用于建立車輛、電機(jī)、電池及電機(jī)控制器的虛擬模型，將大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)處理后的各項(xiàng)參數(shù)作為虛擬模型的輸入，通過(guò)設(shè)立車輛最優(yōu)參數(shù)作為輸出目標(biāo)，對(duì)虛擬模型進(jìn)行優(yōu)化，將虛擬模型生成的各項(xiàng)參數(shù)下載到本地系統(tǒng)，本地系統(tǒng)既可以根據(jù)下載的各項(xiàng)參數(shù)完成本地系統(tǒng)的優(yōu)化，又可以將下載的各項(xiàng)參數(shù)反饋給生產(chǎn)廠家，給生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)過(guò)程提供數(shù)據(jù)參考，從而實(shí)現(xiàn)新能源汽車整車性能的提升。
[0014]所述本地車輛的相關(guān)參數(shù)，包括:當(dāng)前位置、行駛里程、車速、油門(mén)、剎車、檔位、轉(zhuǎn)向、電機(jī)轉(zhuǎn)速、旋變參數(shù)、電機(jī)功率、電機(jī)扭矩、動(dòng)力電池總電壓、總電流、單芯電池電壓、電池溫度、電池內(nèi)阻、均衡電流、充電電壓或充電電流。
[0015]所述車輛最優(yōu)參數(shù)包括:車輛加速度、最高車速、最長(zhǎng)續(xù)駛里程、車重、耗能和爬坡角度。
[0016]所述本地系統(tǒng)，包括:整車控制器、動(dòng)力電池、電機(jī)、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、充電機(jī)。
[0017]所述整車控制器，用于根據(jù)加速踏板位置、檔位、制動(dòng)踏板力實(shí)現(xiàn)駕駛員的操作意圖并控制整車的各個(gè)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，整車控制器將加速踏板位置、剎車力、檔位信息、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角參數(shù)送入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；
[0018]所述動(dòng)力電池，是驅(qū)動(dòng)車輛行駛的能量源；
[0019]所述電機(jī)，是驅(qū)動(dòng)車輛行駛的驅(qū)動(dòng)器；
[0020]所述電機(jī)控制器，是控制電機(jī)工作控制器，電機(jī)控制器將電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、溫度、旋變信號(hào)、故障代碼等參數(shù)送入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；
[0021]所述電池管理系統(tǒng)，是檢測(cè)、控制、均衡動(dòng)力電池系統(tǒng)正常工作的控制系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)將動(dòng)力電池總電壓、總電流、單芯電池電壓、電池溫度、電池內(nèi)阻、均衡模式、均衡電流等參數(shù)送入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；
[0022]所述充電機(jī)，是動(dòng)力電池充電的控制器，充電機(jī)將充電電壓、充電電流、充電模式送入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
[0023]所述監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，包括:GPS、GPRS、3G、4G、WIFI等遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)以及CAN、LIN、Flexray等車內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)用于將從本地系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)傳遞給大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。
[0024]所述大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，包括:云存儲(chǔ)模塊、云管理模塊、大數(shù)據(jù)處理模塊及數(shù)據(jù)挖掘模塊。
[0025]所述云存儲(chǔ)模塊，用于本地車輛的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，包括:數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)入、訪問(wèn)；
[0026]所述云管理模塊，用于管理大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的，包括:云平臺(tái)的存儲(chǔ)單元、計(jì)算資源的分配和管理、用戶管理；
[0027]所述大數(shù)據(jù)處理模塊，用于本地車輛的相關(guān)參數(shù)的轉(zhuǎn)換、分組、組織、計(jì)算、檢索、排序。
[0028]轉(zhuǎn)換:把相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)換成機(jī)器能夠接收的形式。比如把二個(gè)8位字節(jié)合并轉(zhuǎn)化為一個(gè)16位字節(jié)；
[0029]分組:按有關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分組。有關(guān)信息包括:電池信息、電機(jī)信息、整車信息；
[0030]組織:整理數(shù)據(jù)或用某些方法安排數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行處理。比如按照上傳時(shí)間對(duì)電池的總電壓和電流進(jìn)行二維形式的顯示；
[0031]計(jì)算:進(jìn)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算，以便得到進(jìn)一步的信息。比如把總電流按照時(shí)間進(jìn)行積分，計(jì)算出電池消耗的電量；
[0032]檢索:按用戶的要求找出用戶需求的信息。比如檢索某一時(shí)間段的電池總電壓；
[0033]排序:把數(shù)據(jù)按設(shè)定要求排成次序，比如按照時(shí)間順序?qū)Τ潆婋妷旱拇笮∵M(jìn)行排序。
[0034]所述數(shù)據(jù)挖掘模塊，用于從大數(shù)據(jù)處理模塊處理過(guò)的數(shù)據(jù)中挖掘重要信息。比如通過(guò)分析電池的總電壓、總電流、內(nèi)阻、溫度等信息預(yù)測(cè)電池壽命信息。依次類推可挖掘出電機(jī)的故障原因、電機(jī)壽命、電池潛在故障等重要信息。
[0035]所述遠(yuǎn)程虛擬系統(tǒng)，包括:整車配置模型、電池成組模型、電機(jī)模型、電機(jī)控制模型、電池模型、充電策略模型。
[0036]所述整車配置模型，將整車質(zhì)量、最高車速、最大加速、續(xù)航里程、最大轉(zhuǎn)向、最大爬坡等參數(shù)作為已知量作為輸入，計(jì)算所需的動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、制動(dòng)能量回饋策略、剎車系統(tǒng)和充電機(jī)的配置參數(shù)；
[0037]所述電池成組模型，將電池的串、并聯(lián)方式、單節(jié)電池?cái)?shù)量、單節(jié)電池標(biāo)稱電壓、電池布置方式作為已知量作為輸入，將電池總電壓、電池單節(jié)電壓、單節(jié)電池內(nèi)阻、充放電電流、均衡電流、電池箱溫度、電池振動(dòng)作為動(dòng)態(tài)量作為輸入，預(yù)測(cè)電池成組后的潛在故障和壽命;
[0038]所述電機(jī)模型，將電機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)作為已知輸入量，將電機(jī)內(nèi)部電流、電壓、功率及轉(zhuǎn)矩作為動(dòng)態(tài)輸入量，計(jì)算電機(jī)的效率，預(yù)測(cè)電機(jī)的潛在故障和壽命；
[0039]所述電機(jī)控制模型，以永磁同步電機(jī)控制器為例，用于模擬電機(jī)控制策略，將油門(mén)信號(hào)、剎車信號(hào)、旋變信號(hào)、動(dòng)力