一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真方法及裝置，尤其是一種基于行駛狀況和CAN總線的鋰離子動力電池組能量消耗硬件在線仿真方法及裝置，屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]動力電池是新能源電動汽車的主要能量來源之一，因此電動汽車的續(xù)駛里程將直接由動力電池組的總能量決定。然而電池組在不同的行駛狀況下，所能放出的能量是不一樣的，因此不同狀況下電動汽車的續(xù)駛里程也不一樣。為此，本發(fā)明在己有的研究工作上，提出一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真方法及裝置，從而計算電池組在不同行駛工況下的能量消耗，同時整個裝置采用汽車上常用的CAN總線技術(shù)，可以減少整個裝置接插件的數(shù)量和信號線約束的長度，并且網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以提高檢測的速度和精度，充分體現(xiàn)了電動汽車動力電池控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化及節(jié)點智能化的發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真方法，可用于在線的模擬真實車輛在行駛狀況下的電池組工作狀態(tài)，并分析計算汽車動力電池組及各單體的能量消耗，具有動態(tài)、高效、快速的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提出了一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的實施例公開了一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真方法，包括以下步驟:采集電動汽車在各種行駛狀況下的電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、溫度、輸出功率;根據(jù)所述行駛狀況得到的電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)確定動力電池組充放電控制策略；根據(jù)電池組充放電策略對所需測量的電池組進(jìn)行充放電，并記錄電池組工作狀態(tài)信息；電池組工作狀態(tài)信息通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳遞給計算機(jī);計算機(jī)根據(jù)電池組工作狀態(tài)信息計算待測電池組在不同行駛狀況下的能量消耗。
[0006]進(jìn)一步地，所述采集電動汽車在各種行駛狀況下的電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括: 電動汽車在各種行駛狀況下的電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)可以通過電動汽車實際道路行駛或者在底盤測功機(jī)上模擬典型行駛工況時，通過安裝于電動汽車上的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)獲取電動汽車運行數(shù)據(jù)，或是通過仿真軟件建立同款電動汽車整車模型進(jìn)行工況仿真獲取。
[0007]進(jìn)一步地，所述電動汽車包括串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式或純電動的電動汽車。
[0008]進(jìn)一步地，所述行駛狀況包括行駛工況、整車載荷、坡度和路面附著系數(shù)等。
[0009]進(jìn)一步地，所述行駛工況可以是一段典型的汽車實車采集的行駛工況，也可以是NEDC、ECE等的仿真工況；
進(jìn)一步地，所述電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)包括電動汽車在不同行駛狀況下電池組的電流、電壓、輸出功率、SOC和溫度變化等變化曲線； 進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述行駛狀況得到的電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)確定動力電池充放電控制策略，包括:
首先需對動力電池組充滿電，然后根據(jù)所述動力電池充放電策略進(jìn)行充放電，以模擬汽車實際行駛工況。
[0010]本發(fā)明的第二方面公開了一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真裝置，包括:數(shù)據(jù)分析模塊、CAN網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、動力電池組模塊、充放電控制模塊，車輛動力學(xué)仿真模塊，其中:
所述數(shù)據(jù)分析模塊用于接收電池組工作狀態(tài)信號并通過分析和處理，計算電池組在該行駛狀況下的電能量消耗；
所述CAN網(wǎng)絡(luò)模塊用于接收和傳遞傳感器信號和車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)報文；
所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括電池組及個單體電池的電壓、電流、輸出功率、SOC和溫度等信號；
所述動力電池組模塊由若干動力電池通過串并聯(lián)方式組成，是電動汽車主要的能量來源，可以是已經(jīng)在電動汽車上使用了一段時間的電池組，也可以是成組后尚未使用的電池組；
所述充放電控制模塊，用于按照一定的充放電控制策略對電池組進(jìn)行充放電控制； 所述車輛動力學(xué)仿真模塊用于計算車輛在各種道路工況下的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0011]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)分析模塊通過電池組工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，結(jié)合內(nèi)部的算法對電池組及各單體的電能量消耗進(jìn)行計算。
[0012 ]進(jìn)一步地，所述CAN網(wǎng)絡(luò)模塊包括CAN總線模塊和四個CAN收發(fā)器模塊。
[0013]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集電路和各種傳感器若干，動力電池組模塊的每塊單體電池都裝有相應(yīng)的傳感器，用于采集各單體電池的工作狀態(tài)信息。
[0014]進(jìn)一步地，所述充放電控制模塊由行駛工況數(shù)據(jù)處理模塊、充放電策略制定模塊和充放電執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成；
所述行駛工況數(shù)據(jù)處理模塊通過采集電動汽車在各種行駛工況的數(shù)據(jù)，得到電池組電流、電壓、輸出功率、SOC和溫度變化曲線等工作狀態(tài)信息;所述充放電策略制定模塊通過電池組工作狀態(tài)信息制定相應(yīng)的電池組充放電策略;所述充放電執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)電池組充放電策略對所需檢測的電池組進(jìn)行充放電測試。
[0015]進(jìn)一步地，所述車輛動力學(xué)仿真模塊由駕駛員模塊、行駛道路模塊、整車模塊組成；
所述駕駛員模塊用于根據(jù)道路工況信息，對整車模塊進(jìn)行加速，換擋、制動、轉(zhuǎn)向操作；所述行駛道路模塊用于輸入道路工況信息;所述整車模塊用于計算車輛當(dāng)前行駛狀態(tài)下的整車工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有系統(tǒng)連線少，結(jié)構(gòu)簡單，檢測快速、精確等特點。在此種結(jié)構(gòu)的下，可以基于汽車實際行駛工況采集的充放電數(shù)據(jù)對電動汽車電池組(包括已經(jīng)使用過的和剛成組的電池組)進(jìn)行充放電測試，數(shù)據(jù)采集模塊的各個傳感器采集的信號可以通過CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸，以利用CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)高性能、高可靠性和快速的特點。數(shù)據(jù)分析模塊可以根據(jù)CAN網(wǎng)絡(luò)模塊傳遞的動力電池工作狀態(tài)信息對該電池組在實際行駛工況下的能耗進(jìn)行分析計算。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地介紹本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明中描述需要的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，工況數(shù)據(jù)曲線僅僅是所選某款純電動汽車在NEDC工況下的數(shù)據(jù)，實際實施過程中并不受此限制，可以是實際行車工況采集或者仿真工況數(shù)據(jù)。
[0018]圖1是本發(fā)明實施例中提供的一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真方法的流程示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實施例中提供的NEDC工況下車速隨時間變化曲線示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明實施例中提供的NEDC工況下電池組電流、電壓、溫度變化曲線示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明實施例中提供的一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022 ]圖5是圖4中CAN網(wǎng)絡(luò)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6是圖4中充放電控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7是圖4中車輛動力學(xué)仿真模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖8是本發(fā)明實施例中提供的一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真裝置的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真方法，包括以下步驟:
步驟SlOl采集電動汽車在各種行駛狀況下的電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、溫度、輸出功率等。
[0028]步驟S102、根據(jù)所述行駛狀況得到的電動汽車動力電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)確定動力電池充放電控制策略，其中，電動汽車包括串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式和純電動等不同結(jié)構(gòu)類型的電動汽車;行駛狀況包括行駛工況、整車載荷、坡度和路面附著系數(shù)等;行駛工況可以是一段典型的汽車實車采集的行駛工況，也可以是NEDC、ECE等的仿真工況；電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)包括電動汽車在不同行駛狀況下電池組的電流、電壓、輸出功率、SOC和溫度變化等變化曲線；
其中，電動汽車在各種行駛狀況下的電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)可以通過電動汽車實際道路行駛或者底盤測功機(jī)測試時，通過安裝于電動汽車上的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)獲取電動汽車運行數(shù)據(jù)，也可以是通過仿真軟件建立同款電動汽車整車模型進(jìn)行工況仿真獲取。如圖2和3所示，給出了某款純電動汽車在典型工況下的仿真結(jié)果曲線，其中，圖2為NEDC工況下車速隨時間變化曲線，圖3為電池組電流、電壓、溫度變化等曲線。
[0029]步驟S103、根據(jù)電池組充放電策略對所需測量的電池組進(jìn)行充放電，并記錄電池組工作狀態(tài)信息。其中，首先需對動力電池組充滿電，然后根據(jù)所述動力電池充放電策略進(jìn)行充放電，以模擬汽車實際行駛工況。
[0030]步驟S104、電池組工作狀態(tài)信息通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳遞給計算機(jī)。
[0031]步驟S105、計算機(jī)根據(jù)電池組工作狀態(tài)信息計算待測電池組在不同行駛狀況下的能量消耗。
[0032]請參閱圖4，本發(fā)明實施例提供的一種電動汽車動力電池能量消耗硬件在線仿真裝置包括:數(shù)據(jù)分析模塊1、CAN網(wǎng)絡(luò)模塊2、數(shù)據(jù)采集模塊3、動力電池組模塊4和充放電控制模塊5、車輛動力學(xué)仿真模塊6。
[0033]具體而言，所述數(shù)據(jù)分析模塊I通過電池組工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，結(jié)合內(nèi)部的算法對電池組及各單體性能進(jìn)行能量消耗計算；