一种轻混系统的能量分配方法、控制方法及轻混系统与流程

1.本发明涉及电动汽车充电的技术领域，特别是涉及一种轻混系统的能量分配方法、控制方法及轻混系统。


背景技术：

2.48v轻混系统是一种车辆低成本节油技术，目前已在众多车型上量产应用。其中常见的p0构型48v轻混系统主要包含三大件：即48v电池、电动增压器、dcdc逆变器和皮带驱动启动发电一体机(bsg)；bsg一方面可以通过回收车辆滑行、制动过程的能量和优化转移发动机工况点来实现节油，另一方面可以在车辆起步、超车等需要急加速的工况将回收的能量释放出来用于助力发动机，从而改善驾驶性。
3.电动增压器可以实现快速补气，减小废气涡轮增压发动机固有的“涡轮迟滞”现象，从而提高发动机的动态响应，改善驾驶性。
4.目前主流48v锂电池功率为12kw左右，电动增压器最高功率为5kw，bsg最高功率为10kw。电动增压器和bsg在48v轻混系统中同时搭载的情况下，48v电池功率稍会显不够，也存在超过48v母线电流安全上限的风险。一方面，两者共同使能瞬间峰值电流可能突破350a，对48v电池造成安全风险的同时也影响电动增压器和bsg两者的助力效能发挥；另一方面由于电动增压器相比bsg在发动机助力方面对48v电能利用效率更高，即实现相同的发动机助力效果，电动增压器所需电能更少。
5.现有技术中存在轻混系统中的电池能量没有合理分配，从而导致发动机的瞬态响应和车辆的驾驶性较差，发动机助力效率较低，且存在超过电池母线电流安全上限的风险的技术问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种轻混系统的能量分配方法，用于解决现有技术中存在轻混系统中的电池能量没有合理分配，从而导致发动机的瞬态响应和车辆的驾驶性较差，发动机助力效率较低，且存在超过电池母线电流安全上限的风险的技术问题。
7.为解决上述技术问题，本发明的实施例采用了如下技术方案：
8.一种轻混系统的能量分配方法，所述控制方法包括如下步骤：
9.获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度所述能量分配方法包括如下步骤：
10.获取电动增压器的目标功率p
esc
和dcdc逆变器的功率p
dcdc
；
11.根据目标功率p
esc
和所述功率p
dcdc
，获取bsg的使用功率限值p
bsg
；
12.根据所述使用功率限值p
bsg
，获取bsg的电流限值i
bsg
；
13.根据所述电流限值i
bsg
，获取bsg的扭矩限值tq且控制bsg的输出扭矩小于所述扭矩限值tq。
14.进一步地，所述获取电动增压器的目标功率p
esc
包括：
15.获取电动增压器的进气质量流量m
air
和经过电动增压器增压后的焓变
△hs
；
16.将所述进气质量流量m
air
和所述焓变
△hs
代入第一预置公式内进行计算，获取电动增压器的目标功率p
esc
；
17.其中，所述第一预置公式为p
esc
＝m
air
·
δhs。
18.进一步地，所述获取电动增压器的进气质量流量m
air
包括：
19.获取空气的定压比热容c
p
、电动增压器上游的进气温度t
in
、电动增压器的用于控制的目标增压压比pr和空气绝热指数k；
20.将空气的定压比热容c
p
、电动增压器上游的进气温度t
in
、电动增压器的用于控制的目标增压压比pr和空气绝热指数k代入到第二预置公式内进行计算，获取电动增压器的进气质量流量m
air
；
21.所述第二预置公式为：
22.进一步地，空气的定压比热容c
p
为1.004kj/kg
·
k，所述空气绝热指数k为1.4。
23.进一步地，所述获取dcdc逆变器的功率p
dcdc
包括：
24.获取dcdc逆变器的电流i
dcdc
和dcdc逆变器的电压u
dcdc
；
25.对dcdc逆变器的电流i
dcdc
和dcdc逆变器的电压u
dcdc
进行计算，获取获取dcdc逆变器的功率p
dcdc
。
26.进一步地，所述根据所述电流限值i
bsg
，获取bsg的扭矩限值tq包括：
27.将对所述电流限值i
bsg
根据预设规则进行处理，获取bsg的扭矩限值tq。
28.本发明的实施例还提供了一种轻混系统的控制方法，所述控制方法包括：
29.获取电池的soc；
30.将所述soc分别与第一预置比例和第二预置比例相比较；
31.当所述soc大于所述第一预置比例时，则执行上述的轻混系统的能量分配方法；
32.当所述soc在所述第一预置比例和所述第二预置比例之间时，则中断bsg的使能，电动增压器请求使能；
33.当所述soc小于所述第二预置比例时，则中断bsg的和电动增压器的使能。
34.进一步的，所述第一预置比例为30％；所述第二预置比例为20％。
35.本发明的实施例还提供了一种轻混系统，所述电子控制单元分别电连接电池、电动增压器、dcdc逆变器和bsg，所述电池分别电连接电动增压器、dcdc逆变器和bsg；
36.所述电子控制单元根据权利要求1-7中任一所述的轻混系统的能量分配方法实现电动增压器和bsg之间的能量分配，或根据权利要求8或9中所述的轻混系统的控制方法控制电动增压器和bsg工作状态。
37.相比于现有技术，本发明的实施例的有益效果在于：
38.本发明实施例提供的轻混系统的能量分配方法，所述能量分配方法包括如下步骤：获取电动增压器的目标功率p
esc
和dcdc逆变器的功率p
dcdc
；根据目标功率p
esc
和所述功率p
dcdc
，获取bsg的使用功率限值p
bsg
；根据所述使用功率限值p
bsg
，获取bsg的电流限值i
bsg
；根据所述电流限值i
bsg
，获取bsg的扭矩限值tq且控制bsg的输出扭矩小于所述扭矩限值tq。
39.本发明实施例提供的轻混系统的能量分配方法中，在满足电动增压器的目标功率
p
esc
和dcdc逆变器的功率p
dcdc
的前提下，通过计算得到bsg的使用功率限值p
bsg
；所述使用功率限值p
bsg
为在电动增压器和dcdc逆变器正常工作的前提下电池能够为bsg的提供的最大功率，根据所述使用功率限值p
bsg
，获取bsg的电流限值i
bsg
，根据所述电流限值i
bsg
，获取bsg的扭矩限值tq；所述bsg的扭矩限值tq在使用功率限值p
bsg
输出的最大扭矩，即在满足电动增压器和dcdc逆变器正常工作的前提下，bsg能够输出的最大扭矩，控制bsg的输出扭矩小于所述扭矩限值tq，电池的能量在保证电动增压器和dcdc逆变器正常工作的前提下，再为bsg提供能量；通过对轻混系统的能量进行合理的分配，由于电动增压器对电能利用效率比bsg对电能的利用效率更高，在电动增压器效能的发挥得到优先保障，再为bsg提供能量，从而实现提高了发动机的瞬态响应和车辆的驾驶性；
40.同时也避免了电动增压器和bsg在轻混系统中同时搭载的情况下，出现超过轻混系统母线电流安全上限的风险的情况。解决了现有技术中存在轻混系统中的电池能量没有合理分配，从而导致发动机的瞬态响应和车辆的驾驶性较差，发动机助力效率较低，且存在超过电池母线电流安全上限的风险的技术问题。
41.另外，通过计算得到bsg的扭矩限值tq且控制bsg的输出扭矩小于所述扭矩限值tq；实现了软件控制角度层面来达到能量分配的效果，无需增设硬件进行控制，其方法简单易操作易实现，且能减少升级硬件设计带来的额外成本。
42.本发明还提供了一种轻混系统的控制方法，所述控制方法在根据电池的soc采用不同的工作模式对轻混系统的能量进行切换分配，避免轻混系统过度耗电，提升轻混系统供电的可持续性。
43.本发明还提供了一种轻混系统，所述轻混系统实现了在电动增压器效能的发挥得到优先保障，再为bsg提供能量，从而实现提高了发动机的瞬态响应和车辆的驾驶性的效果。
附图说明
44.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
45.图1是本发明实施例提供的一种轻混系统的能量分配方法的流程图；
46.图2是本发明实施例提供的一种轻混系统的控制方法的流程图；
47.图3是本发明实施例提供的一种轻混系统的控制方法的逻辑图；
48.图4是本发明实施例提供的一种轻混系统的系统框图。
49.其中：
50.100、电子控制单元；200、电池；300、电动增压器；400、dcdc逆变器；500、bsg。
具体实施方式
51.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，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，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。
52.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
53.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，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，也可以是可更换连接，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，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
54.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
55.如图1所示，本实施例提供了一种轻混系统的能量分配方法，所述能量分配方法包括如下步骤：
56.获取电动增压器的目标功率p
esc
和dcdc逆变器的功率p
dcdc
；
57.为了优先满足轻混系统给电动增压器的供电，第一步首先计算电动增压器使能过程的目标功率p
esc
，本实施例中的轻混系统为48v轻混系统，其中，48v锂电池功率为12kw。所述电动增压器的目标功率p
esc
为电动增压器正常工作所需要消耗的功率。
58.所述获取电动增压器的目标功率p
esc
具体包括：
59.获取电动增压器的进气质量流量m
air
和经过电动增压器增压后的焓变
△hs
；
60.将所述进气质量流量m
air
和所述焓变
△hs
代入第一预置公式内进行计算，获取电动增压器的目标功率p
esc
；
61.其中，所述第一预置公式为p
esc
＝m
air
·
δhs。
62.所述获取电动增压器的进气质量流量m
air
包括：
63.获取空气的定压比热容c
p
、电动增压器上游的进气温度t
in
、电动增压器的用于控制的目标增压压比pr和空气绝热指数k；
64.将空气的定压比热容c
p
、电动增压器上游的进气温度t
in
、电动增压器的用于控制的目标增压压比pr和空气绝热指数k代入到第二预置公式内进行计算，获取电动增压器的进气质量流量m
air
；
65.所述第二预置公式为：
66.其中，空气的定压比热容c
p
为1.004kj/kg
·
k，所述空气绝热指数k为1.4。所述pr为经过pid补偿后的电动增压器的用于控制的目标增压压比，所述目标增压压比pr来自于电动增压器控制软件逻辑中，即可以在读取电动增压器的参数时直接读取；m
air
可以通过发动机上搭载的hfm空气质量流量计测得；t
in
可以由发动机进气管路上布置的温度压力传感器获取。
67.dcdc逆变器作为48v锂电池与12v电气网络系统之间的逆变器，在车辆整车运行期间负责调配48v锂电池给12v电气网络系统的供电，一般功率变化幅度不大；
68.所述获取dcdc逆变器的功率p
dcdc
包括：
69.获取dcdc逆变器的电流i
dcdc
和dcdc逆变器的电压u
dcdc
；
70.对dcdc逆变器的电流i
dcdc
和dcdc逆变器的电压u
dcdc
进行计算，获取获取dcdc逆变器的功率p
dcdc
。
71.所述dcdc逆变器的电流i
dcdc
和所述dcdc逆变器的电压由所述dcdc逆变器发出到can网络上被ems软件接收，即可以直接通过读取dcdc逆变器的参数得到所述dcdc逆变器的电流i
dcdc
和所述dcdc逆变器的电压，所述dcdc逆变器的功率p
dcdc
为dcdc消耗的功率。
72.根据目标功率p
esc
和所述功率p
dcdc
，获取bsg的使用功率限值p
bsg
；
73.bsg使用功率限值p
bsg
由48v锂电池的功率p
cell
减去所述电动增压器的目标功率p
esc
和dcdc的功率p
dcdc
得到，即：
74.p
bsg
＝p
cell-p
esc-p
dcdc
75.其中，所述48v锂电池的功率p
cell
由电池厂家供应商提供，即直接可以通过读取48v锂电池的参数能够获取所述48v锂电池的功率p
cell
；
76.根据所述使用功率限值p
bsg
，获取bsg的电流限值i
bsg
；
77.所述bsg的电流限值i
bsg
的获取方式具体为：
78.i
bsg
＝p
bsg
÷ubsg
79.其中，bsg的电压u
bsg
近似等于dcdc逆变器的电压u
dcdc
(忽略线程电压压降损失)，也可以通过bsg发出到can网络上的信号获取，即直接读取bsg的参数获取。
80.根据所述电流限值i
bsg
，获取bsg的扭矩限值tq且控制bsg的输出扭矩小于所述扭矩限值tq。
81.其中，所述根据所述电流限值i
bsg
，获取bsg的扭矩限值tq具体包括：
82.将对所述电流限值i
bsg
根据预设规则进行处理，获取bsg的扭矩限值tq。
83.所述预设规则可以为直接在map表格上进行搜索，即将所述电流限值i
bsg
在直接在map表格上进行搜索，直接从map表格中读取出扭矩限值tq；所述预设规则还可以为通过函数公式或者是模型，直接填通过将所述电流限值i
bsg
计算获取到bsg的扭矩限值tq。
84.下表为map的简单表格示意：
[0085][0086][0087]
在先满足电动增压器和dcdc逆变器的前提下，即得轻混系统的48v的锂电池先为电动增压器和dcdc逆变器提供电能，使得电动增压器和dcdc逆变器能够正常运行的情况下，再将剩余的电能提供至bsg，剩余的电能bsg使用功率限值p
bsg
；bsg使用功率限值p
bsg
计算得到bsg的电流限值i
bsg
，再通过所述bsg的电流限值i
bsg
反推计算出bsg对应的扭矩限值tq用于bsg助力下的限制，将bsg的扭矩限值tq通过can网络发送给bsg，使得bsg助力模式下的功率消耗处于一定受限范围，进而保证了电动增压器有足够的功率输出。即bsg能够输出的最大扭矩，控制bsg的输出扭矩小于所述扭矩限值tq，电池的能量在保证电动增压器和
dcdc逆变器正常工作的前提下，再为bsg提供能量；通过对轻混系统的能量进行合理的分配，由于电动增压器对电能利用效率比bsg对电能的利用效率更高，在电动增压器效能的发挥得到优先保障，再为bsg提供能量，从而实现提高了发动机的瞬态响应和车辆的驾驶性；
[0088]
通过控制bsg的输出扭矩小于所述扭矩限值tq，可以直接对bsg的输出扭矩进行设定，如果通过控制bsg消耗的功率小于bsg使用功率限值p
bsg
，需要对bsg的硬件进行升级调整，相较于本实施例提供的轻混系统的能量分配方法，通过控制bsg消耗的功率小于bsg使用功率限值p
bsg
的方法操作难度高，而且成本较高。本实施例提供的轻混系统的能量分配方法，实现了软件控制角度层面来达到能量分配的效果，无需增设硬件进行控制，其方法简单易操作易实现，且能减少升级硬件设计带来的额外成本。
[0089]
同时，本实施例提供的轻混系统的能量分配方法也避免了电动增压器和bsg在轻混系统中同时搭载的情况下，出现超过轻混系统母线电流安全上限的风险的情况；提升了48v轻混系统助力模式的可持续性，也保证了48v轻混系统的安全性，避免了瞬态过高的电流峰值损坏48v轻混系统的电池。解决了现有技术中存在轻混系统中的电池能量没有合理分配，从而导致发动机的瞬态响应和车辆的驾驶性较差，发动机助力效率较低，且存在超过电池母线电流安全上限的风险的技术问题。
[0090]
如图2和图3所示，本发明的实施例还提供了一种轻混系统的控制方法，所述控制方法包括：
[0091]
获取电池的soc；
[0092]
所述电池的soc(state ofcharge)，即荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩bai余容量占电池容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当soc＝0时表示电池放电完全，当soc＝1时表示电池完全充满。
[0093]
所述电池的soc可由电池的控制器bms模块发出到can网络上的信号获得，即可以直接通过读取电池的情况获取，
[0094]
将所述soc分别与第一预置比例和第二预置比例相比较；
[0095]
优选的，所述第一预置比例为30％；所述第二预置比例为20％。
[0096]
当所述soc大于所述第一预置比例时，则执行上述的轻混系统的能量分配方法；
[0097]
当所述soc在所述第一预置比例和所述第二预置比例之间时，则中断bsg的使能，电动增压器请求使能；
[0098]
急加速工况电动增压器助力模式依然正常使能不受限值，但bsg助力模式暂时停用被禁止使能，48v轻混系统助力模式为电动增压器单独助力；
[0099]
当所述soc小于所述第二预置比例时，则中断bsg的和电动增压器的使能。
[0100]
通过本实施例提供的所述轻混系统的控制方法，在驾驶员急踩油门、超车等存在急加速需求的工况下，获取电池的soc，能够实际考虑电池的剩余容量来进行电池电能供给的分配，在所述soc超过30％的时候，即可以认为电池电量较为充裕，能够直接执行上述轻混系统的能量分配方法，合理分配48v轻混系统的电能，在所述soc处于20％-30％的时候，即可以认为电池电量处于过渡阶段，只考虑采用效率更高的电动增压器请求使能，即电动增压器工作，中断bsg的使能，从而节约48v轻混系统的电能；在所述soc低于20％时，则中断bsg的和电动增压器的使能，以保护轻混系统的电池。
[0101]
所述轻混系统的控制方法，所述控制方法在根据电池的soc采用不同的工作模式
对轻混系统的能量进行切换分配，避免轻混系统过度耗电，提升轻混系统供电的可持续性。
[0102]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和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。
[0103]
如图4所示，本实施例还提供了一种轻混系统，所述控制方法轻混系统包括电子控制单元100和电池200，所述电池200分别电连接电动增压器300、dcdc逆变器400和bsg500；所述电子控制单元100分别电连接电池200、电动增压器300、dcdc逆变器400和bsg500；所述电子控制单元100分别电连接电池200、电动增压器300、dcdc逆变器400和bsg500是通过车身网络can进行通信连接的；所述电子控制单元电连接所述电子控制单元100根据上述的轻混系统的能量分配方法实现电动增压器和bsg之间的能量分配，或根据上述的轻混系统的控制方法控制电动增压器和bsg工作状态。
[0104]
本发明还提供了一种轻混系统，所述轻混系统实现了在电动增压器300效能的发挥得到优先保障，再为bsg500提供能量，从而实现提高了发动机的瞬态响应和车辆的驾驶性的效果，而且能够根据电池200的soc采用不同的工作模式对轻混系统的能量进行切换分配，避免轻混系统过度耗电，提升轻混系统供电的可持续性。
[0105]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和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。
[0106]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0107]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0108]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0109]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0110]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前
述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。