專利名稱：評價汽車供電系統性能的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車電子技術，特別涉及評估混合動力汽車和電動汽車的供電系統性能的方法和系統。
背景技術：
在目前的汽車開發過程中，為了評價汽車供電系統的性能，一般要通過整車電量匹配試驗的方法來進行。這種方法的缺點是，評價要在整車基礎上施行，因此不利于縮短開發周期。其次，現有的評價方法是故障提示型的，即，在評價過程中，只能被動地對出現的故障進行分析，無法由測試人員完全自主地創建誘發或模擬可能發生故障的應用環境。
發明內容
本發明旨在提供一種評價汽車供電系統的性能的方法和系統，其在汽車開發過程中加快了汽車開發進程，并提高了評價的準確性。按照本發明的評價汽車供電系統的性能的方法包括以下步驟確定一組輸入參數，包括被測試汽車的起動系和/或用電部件的用電負荷需求、 用電持續時間；電源管理系根據所述輸入參數，控制供電系向所述起動系和/或用電部件提供電能；獲取所述供電系的運行參數；以及根據所述運行參數來評價所述汽車供電系統的性能。優選地，在上述方法中，所述輸入參數基于用戶用電習慣、地域氣候、路況和被測試汽車的配置而確定。優選地，在上述方法中，所述電源管理系在控制供電系向所述起動系和/或用電部件提供電能時基于下列方式確定蓄電池的電量Q = -/ (I-max (Igas-Isn) dt+Q0)其中，Q為滿電量到實際容量所釋放的總電量，I為放電、充電電流，Igas為起泡電流，Isd為自放電電流，Q0為先前已經釋放的電量。按照本發明的評價汽車供電系統性能的系統包括上位機，其根據所述汽車供電系統在一組輸入變量下的運行參數來評價所述汽車供電系統的性能；以及信號通信單元，其與所述上位機和被測試汽車相連，用于在所述上位機的控制下， 向所述被測試汽車的供電系統發送所述輸入變量和從所述被測試汽車獲取所述運行參數。優選地，在上述評價汽車供電系統性能的系統中，所述信號通信單元對所述輸入變量和所述運行參數的格式進行轉換以適配所述上位機和被測試汽車。優選地，在上述評價汽車供電系統性能的系統中，所述上位機為PC機，所述信號通信單元通過USB接口與所述上位機相連，并且通過CAN總線與所述被測試汽車的部件相連。優選地，在上述評價汽車供電系統性能的系統中，還包括電源管理單元信號仿真單元，其與所述上位機相連，用于產生電源管理單元的仿真輸出信號，所述上位機經所述信號通信單元向所述被測汽車發送所述仿真輸出信號作為所述輸入變量。本發明與現有技術相比，具有如下優點1.現在技術是通過汽車制造完成后，做整車電量匹配試驗的方法來進行技術評估，而本發明可以不用進行整車電量匹配試驗。2.加強了電源診斷系統的功能與可靠度。3.可以實現在線動態電量匹配平衡與啟動風險評估，以往是過程未知，故障提示型，即只有故障(熄火)發生時才知道出了問題。4.不僅適用于傳統車輛，完全兼容其它類型車輛(二次電源)。從結合附圖的以下詳細說明中，將會使本發明的上述和其它目的及優點更加完全清楚。
圖1為典型的汽車供電系統的架構示意圖。圖2為按照本發明一個實施例的評價汽車供電系統性能的方法的示意圖。圖3為按照本發明較佳實施例的評價汽車供電系統性能的系統的示意圖。圖4為在圖1中的上位機上運行的軟件系統的模塊示意圖。
具體實施例方式下面將根據表示本發明實施方式的附圖具體說明本發明。圖1為典型的汽車供電系統的架構示意圖。如圖1所示，汽車供電系統10包括起動系101、供電系102、電源管理系103和分電系104。起動系101指的是起動機。供電系102 也稱為充電系，包括蓄電池和發電機，其把化學能和機械能轉化為電能，向起動系101和用電系20(即吸收能量的零部件的集合，例如空調、點火器等)輸出電能。電源管理系103用于統籌電能的管理和供應，以實現用電安全、提高電能質量的目的。分電系104包括發動機艙內外的所有保險絲盒及其分電電路。上述各個子系統通過整車線束連接在一起。圖2為按照本發明一個實施例的評價汽車供電系統性能的方法的示意圖。如圖2所示，為了對汽車供電系統10的性能進行評價，按照本發明，在步驟Sl中， 首先確定一組輸入參數，包括被測試汽車1的起動系和/或用電部件的用電負荷需求(例如以電壓、電流表征)、用電持續時間等。隨后進入步驟S2，將這些參數提供給電源管理系 103，由其根據參數來統籌電能的管理和供應。然后在步驟S3中，檢測在這些輸入參數下供電系102(主要是蓄電池)的運行參數。最后在步驟S4中，分析得出汽車供電系統10的性能，包括電源管理系的管理策略的優劣和蓄電池的性能等。另外，檢測的運行參數還可以包括用電部件和起動系的運行參數。在本發明的一個較佳實施例中，電源管理系在統籌電能的管理和供應時基于下列方式確定蓄電池的電量Q = -/ (I-max (Igas-Isn) dt+Q0)(1)
其中，Q為滿電量到實際容量所釋放的總電量，I為放電、充電電流，Igas為起泡電流，Isd為自放電電流，Q0為先前已經釋放的電量。圖3為按照本發明較佳實施例的評價汽車供電系統性能的系統的示意圖。如圖2 所示，該系統300包括上位機301、信號通信單元302和電源管理單元信號仿真單元303。在圖3所示的實施例中，上位機301負責管理和協調整個評價系統300的總體運行，并對汽車供電系統(未畫出)的性能進行評價。信號通信單元302 —方面與被測試汽車1上的供電系統的組成單元(例如蓄電池、起動機、電能管理系等)和用電系(未畫出) 的傳感器(例如發動機和空調的傳感器等)進行通信，另一方面還與上位機301進行通信。 在本實施例中，信號通信單元302接入被測試汽車上的CAN總線，從而實現與被測試汽車1 上的各種部件的通信。此外，上位機301可以采用普通的PC機，因此信號通信單元302可以通過常用的接口(例如USB接口)與上位機301通信。電源管理單元(PMU)信號仿真單元303與上位機301相連，其負責產生PMU的仿真輸出信號，并將仿真輸出信號提供給上位機 301。在圖3所示的實施例中，用于評價汽車供電系統10的性能的一組輸入參數可由下列多種方式提供。根據第一種方式，上位機301經信號通信單元302將該組輸入參數發送至汽車供電系統的電源管理系(在圖2中以電源管理單元PMU示出)，電源管理單元根據輸入參數，基于一定的電源管理策略控制供電系向汽車1的起動系和用電系提供電能。根據第二種方式，電源管理單元(PMU)信號仿真單元303基于一定的電源管理策略產生仿真輸出信號并提供給上位機301，而后上位機301指示信號通信單元302經CAN總線輸出至供電系，以控制供電系向汽車1的起動系和用電系提供電能。如上所述，在電源管理策略中，可以根據公式⑴來確定蓄電池的電量。在圖3所示的實施例中，汽車的運行參數由信號通信單元302獲取。具體方式為， 信號通信單元302經CAN總線向汽車上的各種傳感器發出獲取檢測信號的請求，而后，這些傳感器經CAN總線向信號通信單元302發送檢測到的信號。信號通信單元302接收的檢測信號被輸出至上位機301，由其根據變量和運行參數的關系來評價汽車供電系統的性能。在本實施例中，信號通信單元302還具有信號格式的轉換功能，其將上位機發送來的信號轉換為適于由汽車上各個部件和傳感器接收和處理的信號，并將檢測信號轉換為適于上位機接收和處理的信號。為了保證實時的數據交換，在數據處理中采用 timing-stamping 算法。信號通信單元可包括USB接口和兩個通道隔離的CAN接口，CAN協議例如符合 CAN 2. OB規范，兼容CAN 2. 0A，符合ISO/IS 11898，CAN波特率為可編程任意設置，范圍在 5Kbps IMbps 之間。此外，對于傳送給上位機301和被測汽車1的數據幀，要求加入時間戳，支持11位 ID號的CAN2. OA和四位ID的USB2. 0B，最大通信速率1. 0Mbps。為了提高可靠性，還具有錯誤幀處理機制。電源管理單元(PMU)信號仿真單元303可以與數據采集設備進行通信，并可以作為網關使用。其可仿真PMU輸出，包含電壓設定點與PWM波形的轉換模型。圖4為在圖3中的上位機上運行的軟件系統的模塊示意圖。該軟件系統包括的多個控制模塊和一個高效的中央數據處理模塊。以下作進一步的描述。電源相關ID與幀統計模塊該模塊對電源與電機系統分組相關信息(比如，含有蓄電池與DC-DC充電曲率因子的ID)進行統計，并能使用多個字段列示出所有在庫的電源分組情況。電源系統圖形化界面表示模塊該模塊使用形像直觀的圖形化示圖(比如整車發電機轉速曲線)來表示現有工況或模擬工況的情況。波形與變量實時顯示模塊該模塊對特定幀內信號模塊中的信號進行表示，使用實時圖形化表示。電源相關變量仿真通信模塊該模塊可自設置一些變量，如使用負荷，發動機轉速，電壓值，電源SOC等來進行信號仿真，或是進行故障仿真.并且能夠與真實電能與電機系統進行信號補缺仿真特定幀內信號分離統計模塊該模塊可選定特定需要進行分析的信號，對信號內容進行匯總統計，并表示其信號的屬性，為波形輸出模塊進行預處理，實際的信號可能以索引的方式進行通信，了為直觀地觀察數據，需要將索引值轉換成便于理解的字符串。自定義統計報表生成模塊該模塊能夠根據用戶的自定義生成相應的電量匹配平衡使用的專門表格，數據表格，此報表模塊要有一定的電源與電機數據后處理功能.最終可以生成.XLS文件。自定義總線通信模塊支持多個CAN網絡，CAN網絡的硬件配置，描述信息用戶可定義；單條CAN網絡中可包含多個ECU節點，每個ECU節點的描述信息用戶可自定義；每個ECU節點可包含多個 CAN幀，CAN幀的名稱、ID、DLC、DIR用戶可自定義；一個CAN幀中包含多個CAN信號，CAN信號的名稱、數據類型、單位、起始位、位長度、描述信息用戶可自定義。要求程序根據這些配置信息自動對CAN網絡上的所有信號進行監控，用戶在增力卩、刪除、修改CAN幀的定義時，可直接修改DBC文件或其它格式文件，無需再進行編程處理。數據派生與函數模塊該模塊對返回的信號進行處理，比如從EOTl里返回一幀framel，里面包含兩個信號=Speed和torque，為了觀測到功率值，要對這兩個信號進行處理，power = Speed * torque/9550 (kw)，這種需求可能是客戶根據實際情況自定義的，所以要求程序具有表達式處理的能力。這種做法類似于EXCEL等軟件。由于可以在不背離本發明基本特征的精神下，以各種形式實施本發明，因此本實施方式是說明性的而不是限制性的，由于本發明的范圍由所附權利要求定義，而不是由說明書定義，因此落入權利要求的邊界和界限內的所有變化，或這種權利要求邊界和界限的等同物因而被權利要求包涵。
權利要求
1.一種評價汽車供電系統的性能的方法，其特征在于，包括以下步驟確定一組輸入參數，包括被測試汽車的起動系和/或用電部件的用電負荷需求、用電持續時間；電源管理系根據所述輸入參數，控制供電系向所述起動系和/或用電部件提供電能；獲取所述供電系的運行參數；以及根據所述運行參數來評價所述汽車供電系統的性能。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述輸入參數基于用戶用電習慣、地域氣候、路況和被測試汽車的配置而確定。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述電源管理系在控制供電系向所述起動系和/或用電部件提供電能時基于下列方式確定蓄電池的電量Q = -/ (I-max (Igas-Isn) dt+Q0)其中，Q為滿電量到實際容量所釋放的總電量，I為放電、充電電流，Igas為起泡電流，Isd 為自放電電流，Q0為先前已經釋放的電量。
4.一種評價汽車供電系統性能的系統，其特征在于，包括上位機，其根據所述汽車供電系統在一組輸入變量下的運行參數來評價所述汽車供電系統的性能；以及信號通信單元，其與所述上位機和被測試汽車相連，用于在所述上位機的控制下，向所述被測試汽車的供電系統發送所述輸入變量和從所述被測試汽車獲取所述運行參數。
5.如權利要求4所述的評價汽車供電系統性能的系統，其中，所述信號通信單元對所述輸入變量和所述運行參數的格式進行轉換以適配所述上位機和被測試汽車。
6.如權利要求4所述的評價汽車供電系統性能的系統，其中，所述上位機為PC機，所述信號通信單元通過USB接口與所述上位機相連，并且通過CAN總線與所述被測試汽車的部件相連。
7.如權利要求4所述的評價汽車供電系統性能的系統，其中，還包括電源管理單元信號仿真單元，其與所述上位機相連，用于產生電源管理單元的仿真輸出信號，所述上位機經所述信號通信單元向所述被測汽車發送所述仿真輸出信號作為所述輸入變量。
8.如權利要求4所述的評價汽車供電系統性能的系統，其中，所述供電系統在提供電能時基于下列方式確定蓄電池的電量 其中，Q為滿電量到實際容量所釋放的總電量，I為放電、充電電流，Igas為起泡電流，Isd 為自放電電流，Q0為先前已經釋放的電量。
全文摘要
本發明涉及汽車電子技術，特別涉及評估混合動力汽車和電動汽車的供電系統性能的方法和系統。在按照本發明的評價汽車供電系統的性能的方法中，包括以下步驟確定一組輸入參數，包括被測試汽車的起動系和/或用電部件的用電負荷需求、用電持續時間；電源管理系根據所述輸入參數，控制供電系向所述起動系和/或用電部件提供電能；獲取所述供電系的運行參數；以及根據所述運行參數來評價所述汽車供電系統的性能。本發明與現有技術相比，可以不用進行整車電量匹配試驗，加強了電源診斷系統的功能與可靠度，實現了在線動態電量匹配平衡與啟動風險評估。
文檔編號H02J7/00GK102338861SQ20101023953
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月29日 優先權日2010年7月29日
發明者張崇生, 張海濤, 鄧恒, 郝飛 申請人:上海汽車集團股份有限公司