一种车辆的电源智能管理方法和系统与流程

1.本技术涉及车辆电源管理的技术领域，特别涉及一种车辆的电源智能管理方法和系统。


背景技术：

2.随着车辆智能化的发展，车辆的操作便利性在提升的同时，其动力经济性需求在不断提升，同时，还对整车供电品质提出了更高的要求。我们知道，实现节油或减少高压电池消耗的关键是车辆低压蓄电池的电池容量管理。
3.然而，车辆低压电源管理在系统的实现上仍然存在挑战，比如宽范围电压设置的节能充电和窄范围电压设置的供电品质之间的矛盾，又如在频繁充放电循环条件下如何保证蓄电池的使用寿命，这都要求我们站在电源管理的角度进行分析。
4.相关技术中，公开了一种汽车电源管理系统，首先，通过监测蓄电池的状态，控制整车用电器的适用状态，同时控制发电机的发电功率以及输出电压，并向驾驶员提供蓄电池的状态信息，最大程度的优化整车的电平衡；其次，控制整车静态电流，降低静态电流对于蓄电池电量的损耗，保证车辆停放后可正常起动的时间，另外，优化蓄电池的充放电状态，延长蓄电池的使用寿命。然而，该相关技术在车辆行驶阶段还采用关闭负载的方式，并不真正满足用户需求。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种车辆的电源智能管理方法和系统，以解决相关技术中涉及到汽车中电源管理不完善的技术问题。
6.第一方面，提供了一种车辆的电源智能管理方法，包括以下步骤：
7.基于蓄电池的充电需求和各个所述车负载的用电需求预先设置对应的蓄电池充电特性表和车辆负载用电特性表；
8.根据获取的蓄电池当前状态和各个车负载当前状态，在所述蓄电池充电特性表和所述车辆负载用电特性表中查询并确定当前的需求；
9.根据获取的车辆当前动力状态和充电单元当前负荷，并在当前的需求的约束下计算得到目标电压，并以该目标电压控制充电单元。
10.一些实施例中，其中，基于蓄电池的充电需求预先设置蓄电池充电特性表的步骤具体包括：
11.基于所述蓄电池的充电需求预先设置蓄电池充电特性表，所述蓄电池充电特性表包括根据蓄电池当前容量与目标容量的差值设置的充电电压下限和根据蓄电池温度设置的充电电压上限。
12.一些实施例中，其中，根据获取的蓄电池当前状态，在所述蓄电池充电特性表中查询并确定当前的需求的步骤具体包括：
13.根据获取的蓄电池的当前容量与当前温度，在所述蓄电池充电特性表中查询并确
定所述蓄电池的充电电压下限需求和充电电压上限需求，即得到所述蓄电池的充电电压需求。
14.一些实施例中，其中，基于各个所述车负载的用电需求预先设置车辆负载用电特性表的步骤具体包括：
15.基于各个车负载的用电需求预先设置车辆负载用电特性表，所述车辆负载用电特性表包括各个车负载的安全电压、电压波动范围、电压调节速率、名义功率、以及根据各个车负载的功能安全等级确定的优先级。
16.一些实施例中，其中，根据获取的各个车负载当前状态，在所述车辆负载用电特性表中查询并确定当前的需求的步骤具体包括：
17.根据获取的各个车负载的当前工作状态，在所述车辆负载用电特性表中查询当前工作状态下的各个车负载的安全电压、电压波动范围、电压调节速率、名义功率和优先级；
18.基于查询到的各个优先级确定车负载当前的安全电压需求、电压波动范围需求、电压调节速率需求、功率需求。
19.一些实施例中，所述基于查询到的各个优先级确定车负载当前的安全电压需求、电压波动范围需求、电压调节速率需求、功率需求的步骤具体包括：
20.基于查询到的各个优先级的高低，求解查询到的各个安全电压的交集，并以该交集作为车负载的安全电压需求，若该交集为空，则以查询到的各个安全电压中的最小上限作为安全电压上限需求，并以查询到的优先级更高的车负载的安全电压中的下限作为安全电压下限需求；
21.将查询到的各个电压波动范围中的最小电压波动范围作为车负载的电压波动范围需求；
22.将查询到的各个电压调节速率中的最小电压调节速率作为车负载的电压调节速率需求；
23.根据查询到的各个名义功率，加权计算得到功率需求。
24.一些实施例中，所述根据获取的蓄电池当前状态和各个车负载当前状态，在所述蓄电池充电特性表和所述车辆负载用电特性表中查询并确定当前的需求的步骤具体还包括：
25.基于车负载的电压波动范围需求，求解车负载的安全电压需求与蓄电池的充电电压需求的交集，并以该交集作为电网电压需求，若该交集为空，则以车负载的安全电压下限需求作为电网电压下限需求，并以蓄电池的充电电压上限需求作为电网电压上限需求。
26.一些实施例中，所述根据获取的车辆当前动力状态和充电单元当前负荷，并在当前的需求的约束下计算得到目标电压，并以该目标电压控制充电单元的步骤具体包括：
27.根据获取的车辆的当前动力状态，确定车辆当前处于动力性模式、经济性模式还是常规模式并根据电网电压需求计算得到对应的期待电压；
28.根据所述期待电压和所述电压调节速率需求，计算得到目标电压，并以该目标电压控制充电单元进行供电。
29.一些实施例中，所述确定车辆当前处于动力性模式、经济性模式还是常规模式并计算得到对应的期待电压的步骤具体包括：
30.若处于动力性模式，降低充电单元负荷，并以电网电压下限需求作为期待电压；
31.若处于经济型模式，根据当前场景需求增加充电单元负荷或者降低充电单元负荷，若增加充电单元负荷，则以电网电压上限需求作为期待电压，若降低充电单元负荷，则以电网电压下限需求作为期待电压；
32.若处于常规模式，根据车负载的功率需求计算得到期待电压。
33.第二方面，还提供了一种车辆的电源智能管理系统，包括蓄电池、多个车负载、充电单元、存储单元、电量管理功能单元和动力管理功能单元；
34.所述存储单元被配置为存储有基于所述蓄电池的充电需求设置的蓄电池充电特性表和基于各个所述车负载的用电需求设置的车辆负载用电特性表；
35.所述电量管理功能单元被配置为根据获取的蓄电池当前状态和各个车负载当前状态，在所述蓄电池充电特性表和所述车辆负载用电特性表中查询并确定当前的需求；
36.所述动力管理功能单元被配置为根据获取的车辆当前动力状态和充电单元当前负荷，并在当前的需求的约束下计算得到目标电压，并以该目标电压控制充电单元。
37.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：优化充电单元进行充电的控制策略，确保车辆的车负载用电和蓄电池充电的供需平衡，提升电源车辆动力经济性和延长蓄电池的使用寿命，保证供电品质。
38.本技术实施例提供了一种车辆的电源智能管理方法，先根据蓄电池的充电需求和车负载的用电需求对应设置一个蓄电池充电特性表和一个车辆负载用电特性表，在获取到蓄电池当前状态和各个车负载当前状态后，结合蓄电池充电特性表和车辆负载用电特性表的约束确定当前的需求，该需求为同时兼顾蓄电池充电和车负载用电的约束条件，在该约束条件下根据获取的车辆当前动力状态和充电单元当前负荷计算得到的用来控制充电单元进行充电的目标电压能够保证用电设备车负载的功能安全需求，也能够保证蓄电池的充电维护需求，确保车辆的车负载用电和蓄电池充电的供需平衡，提升电源车辆动力经济性和延长蓄电池的使用寿命。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本技术实施例提供的一种车辆的电源智能管理方法的流程框图；
41.图2为本技术实施例提供的一种车辆的电源智能管理系统的结构框图。
42.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
43.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
44.附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不
是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
45.本技术实施例提供了一种车辆的电源智能管理方法，其借助于蓄电池充电特性表和车辆负载用电特性表，充分考虑蓄电池的充电需求和车负载的用电需求，优化充电单元进行充电的控制策略，确保车辆的车负载用电和蓄电池充电的供需平衡，提升电源车辆动力经济性和延长蓄电池的使用寿命，保证供电品质。
46.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
47.请参照图1，本技术实施例提供了一种车辆的电源智能管理方法，包括以下步骤：
48.s1：基于蓄电池的充电需求和各个所述车负载的用电需求预先设置对应的蓄电池充电特性表和车辆负载用电特性表；
49.s2：根据获取的蓄电池当前状态和各个车负载当前状态，在所述蓄电池充电特性表和所述车辆负载用电特性表中查询并确定当前的需求；
50.s3：根据获取的车辆当前动力状态和充电单元当前负荷，并在当前的需求的约束下计算得到目标电压，并以该目标电压控制充电单元。
51.在本技术实施例中，先根据蓄电池的充电需求和车负载的用电需求对应设置一个蓄电池充电特性表和一个车辆负载用电特性表，在获取到蓄电池当前状态和各个车负载当前状态后，结合蓄电池充电特性表和车辆负载用电特性表的约束确定当前的需求，该需求为同时兼顾蓄电池充电和车负载用电的约束条件，在该约束条件下根据获取的车辆当前动力状态和充电单元当前负荷计算得到的用来控制充电单元进行充电的目标电压能够保证用电设备车负载的功能安全需求，也能够保证蓄电池的充电维护需求，确保车辆的车辆负载用电和蓄电池充电的供需平衡，提升电源车辆动力经济性和延长蓄电池的使用寿命。
52.在所述步骤s1中，基于蓄电池的充电需求预先设置蓄电池充电特性表的步骤具体包括：
53.基于所述蓄电池的充电需求预先设置蓄电池充电特性表，所述蓄电池充电特性表包括根据蓄电池当前容量与目标容量的差值设置的充电电压下限和根据蓄电池温度设置的充电电压上限。
54.进一步地，在所述步骤s2中，根据获取的蓄电池当前状态，在所述蓄电池充电特性表中查询并确定当前的需求的步骤具体包括：
55.根据获取的蓄电池的当前容量与当前温度，在所述蓄电池充电特性表中查询并确定所述蓄电池的充电电压下限需求和充电电压上限需求，即得到所述蓄电池的充电电压需求。
56.如表1所示，其为蓄电池充电特性表。基于蓄电池的容量限制蓄电池的充电电压下限，基于蓄电池温度限制充电电压上限，并辅以“低温高电压，高温低电压”作为蓄电池充电原则，量化之后，蓄电池的每一个容量与目标容量的容量差各对应一个充电电压下限，每一个温度各对应一个充电电压上限。
[0057][0058]
从表1可以看出，能够根据蓄电池的当前实际容量和温度确定蓄电池的充电电压需求。不过在实际的蓄电池使用过程中，还需要在确定蓄电池的充电电压需求时考虑蓄电池的健康状态，基于蓄电池当前的健康状态对应的健康因子对蓄电池的充电电压进行补偿，即对容量修正和温度修正进行同步补偿。
[0059]
在本实施例中，基于蓄电池的充电需求，也即蓄电池的功能需求和维护保养需求，通过对充电电压的容量修正、稳定修正、健康修正来最后确定蓄电池的充电电压，用以保证蓄电池的充电维护需求，提升蓄电池的使用耐久寿命，进而降低用户维护成本。当然，我们知道目标容量也并不是一成不变的，蓄电池的目标容量是基于蓄电池维护需求而动态变化的，比如蓄电池在维护状态较好时，目标容量下调以满足动态充放电时的节能需求，在维护状态较差时，目标容量提升来实现保养维护蓄电池。
[0060]
在所述步骤s1中，基于各个所述车负载的用电需求预先设置车辆负载用电特性表的步骤具体包括：
[0061]
基于各个车负载的用电需求预先设置车辆负载用电特性表，所述车辆负载用电特性表包括各个车负载的安全电压、电压波动范围、电压调节速率、名义功率、以及根据各个车负载的功能安全等级确定的优先级。
[0062]
在所述步骤s2中，根据获取的各个车负载当前状态，在所述车辆负载用电特性表中查询并确定当前的需求的步骤具体包括：
[0063]
根据获取的各个车负载的当前工作状态，在所述车辆负载用电特性表中查询当前工作状态下的各个车负载的安全电压、电压波动范围、电压调节速率、名义功率和优先级；
[0064]
基于查询到的各个优先级确定车负载当前的安全电压需求、电压波动范围需求、电压调节速率需求、功率需求。
[0065]
进一步地，所述基于查询到的各个优先级确定车负载当前的安全电压需求、电压波动范围需求、电压调节速率需求、功率需求的步骤具体包括：
[0066]
基于查询到的各个优先级的高低，求解查询到的各个安全电压的交集，并以该交集作为车负载的安全电压需求，若该交集为空，则以查询到的各个安全电压中的最小上限作为安全电压上限需求，并以查询到的优先级更高的车负载的安全电压中的下限作为安全电压下限需求；
[0067]
将查询到的各个电压波动范围中的最小电压波动范围作为车负载的电压波动范围需求；
[0068]
将查询到的各个电压调节速率中的最小电压调节速率作为车负载的电压调节速率需求；
[0069]
根据查询到的各个名义功率，加权计算得到功率需求。
[0070]
再进一步地，所述根据获取的蓄电池当前状态和各个车负载当前状态，在所述蓄电池充电特性表和所述车辆负载用电特性表中查询并确定当前的需求的步骤具体还包括：
[0071]
基于车负载的电压波动范围需求，求解车负载的安全电压需求与蓄电池的充电电压需求的交集，并以该交集作为电网电压需求，若该交集为空，则以车负载的安全电压下限需求作为电网电压下限需求，并以蓄电池的充电电压上限需求作为电网电压上限需求。
[0072]
如表2所示，其为车辆负载用电特性表。
[0073][0074]
在本实施例中，各个车负载的优先级依据各个车负载的功能安全等级确定，安全级别越高的用电设备车负载对应的优先级越高，安全电压上限和安全电压下限组成了车负载的安全电压，并且电压波动范围和电压调节速率代表用电设备车负载性能指标保证所需的最大值，以消除电压波动带来的车负载性能降级影响。
[0075]
其中，车辆负载用电特性表中的各个参数在查询时均查询的是处于工作状态下的某一车负载，再就多个车负载中的一参数求交集或是求最小值。
[0076]
车辆负载用电特性表限制了车负载的用电需求，用以保证用电车负载的功能安全，消除因用电品质原因导致的功能缺陷，提升车辆功能品质，提升用户满意度。
[0077]
具体地，所述车负载主要包括车辆的低压用电负载，比如各类控制器、执行器或是传感器等，所述蓄电池特指车辆低压蓄电池，电压为12v或是24v，或者48v。
[0078]
进一步地，所述步骤s3具体包括：
[0079]
根据获取的车辆的当前动力状态，确定车辆当前处于动力性模式、经济性模式还是常规模式并根据电网电压需求计算得到对应的期待电压；
[0080]
根据所述期待电压和所述电压调节速率需求，计算得到目标电压，并以该目标电压控制充电单元进行供电。
[0081]
进一步地，所述确定车辆当前处于动力性模式、经济性模式还是常规模式并计算得到对应的期待电压的步骤具体包括：
[0082]
若处于动力性模式，降低充电单元负荷，并以电网电压下限需求作为期待电压；
[0083]
若处于经济型模式，根据当前场景需求增加充电单元负荷或者降低充电单元负荷，若增加充电单元负荷，则以电网电压上限需求作为期待电压，若降低充电单元负荷，则以电网电压下限需求作为期待电压；
[0084]
若处于常规模式，根据车负载的功率需求计算得到期待电压。
[0085]
在本技术实施例中，控制充电单元进行充电不仅考虑了蓄电池充电和车负载用电，还考虑了车辆当前动力状态，根据不同的动力状态采取不同的控制策略控制充电单元
负荷的升降并确定期待电压，同时，还基于车辆负载用电特性表得到的电压调节速率需求计算得到目标电压，该目标电压得到的值充分考虑了蓄电池、车负载相关的因素，能够更佳地使得充电单元进行充电，在优化电源管理的同时，还实现了电源的智能管理。
[0086]
如图2所示，本技术实施例还提供了一种车辆的电源智能管理系统，包括蓄电池、多个车负载、充电单元、存储单元、电量管理功能单元和动力管理功能单元；
[0087]
所述存储单元被配置为存储有基于所述蓄电池的充电需求设置的蓄电池充电特性表和基于各个所述车负载的用电需求设置的车辆负载用电特性表；
[0088]
所述电量管理功能单元被配置为根据获取的蓄电池当前状态和各个车负载当前状态，在所述蓄电池充电特性表和所述车辆负载用电特性表中查询并确定当前的需求；
[0089]
所述动力管理功能单元被配置为根据获取的车辆当前动力状态和充电单元当前负荷，并在当前的需求的约束下计算得到目标电压，并以该目标电压控制充电单元。
[0090]
在一具体实施例中，所述存储单元集成于所述电量管理功能单元上，该电量管理功能单元与蓄电池、各个车负载分别相连，用以获取到蓄电池的状态信息和各个车负载的状态信息，并结合蓄电池充电特性表和车辆负载用电特性表确定当前的需求，并提供给动力管理功能单元；动力管理功能单元用以获取各个动力状态信息确定车辆的动力状态是处于动力性模式、经济性模式还是常规模式，还与充电单元相连以获取充电单元状态，主要是充电单元负荷，再根据得到动力状态采取对应的控制策略来计算得到期待电压，最后根据电压调节速率需求确定目标电压。
[0091]
其中，所述电量管理功能单元、动力管理功能单元的实现载体均基于车辆电子电器架构选择，该电量管理功能单元如车身域控制器、网络域控制器、整车域控制器等，该动力管理功能单元如动力域控制器、或者整车域控制器等。可以看出，所述电量管理功能单元、动力管理功能单元不局限于单个或两个控制器硬件。
[0092]
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统和各单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0093]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0094]
需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0095]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。