一种基于功能安全的新能源汽车能量管理方案

王春丽 肖小城 梁长飞 沙文瀚 方涛 丁凌志

摘 要：介绍一种基于功能安全的新能源汽车能量管理方案，并阐述了在保证整车动力性的同时，合理保证能量分配，对能量的流动做实时监控。重点介绍了能量管理的基本功能及其在控制上的实现方法。

关键词：新能源；能量管理方案；功能安全

*奇瑞全铝车身A0级纯电动SUV研发及产业化（16030901035）资助

0 引言

该能量管理方案主要考虑高压动力电池系统的能量分配。电池的能量不能充分利用，影响整车的动力性、高压附件的舒适性能等，但电池能量的过度使用会导致电池衰减，对电池造成不可逆的伤害，所以对于新能源汽车来说，动力电池能量的有效分配和监控十分必要。

纯电动汽车的能量来自动力电池系统。动电池的可用功率主要用于驱动系统和高压负载，其中高压负载包括空调系统制冷、制热和DCDC 转换；

电池管理系统根据电池的单体参数估算电池的峰值功率以及持续放电功率，为保证整车动力性，整车中央控制单元优先使用峰值功率。当峰值功率持续时间截止，切换使用电池的可持续放电功率，充分利用电池的可用功率。

在充分利用电池功率的同时，要充分考虑系统效率，尤其在低电量时，电池功率较低，动力需求较大，在功率不足情况下易导致负载功率超出电池的范围，影响电池寿命。

1 系统方案分析

该能量管理系统包括动力电池模块、电机减速器三合一模块。压缩机模块。PTC模块和DCDC 模块（如图1）。

动力性与电池保护方面的优势：

1）动力电池峰值功率保证各系统工作，同时提高系统动力性能；

2）低电量时，可实时平衡舒适性与动力性，合理化系统需求扭矩，防止电池系统过放。

1.1.1 驱动系统需求功率的計算

此处提出了电池峰值功率与持续放电功率的概念，电池峰值功率表示可持续10 s中输出的最大功率，可用于加速超车等动力性需求工况；驱动系统需求功率是整车中的最大功率需求，DCDC 的需求按照选型最大2 kW左右，

驱动系统需求功率估算之后，整车中心控制单元需要实时监控驱动实际消耗的系统功率，避免出现过放的现象，我们采用功能安全的安全监控措施-扭矩监控，实时反馈调整驱动系统需求功率。

1.1.2 驱动系统扭矩监控

3 系统仿真

以某一纯电车型为例，进行系统仿真。

3.1 系统选型参数

电池系统选型，10 s峰值功率175 kW、30 s持续放电功率165 kW；

驱动系统额定功率75 kW、峰值功率150 kW；

空调系统峰值功率3.5 kW；

DCDC 功率2 kW；

PTC峰值功率5.5 kW；

3.2 整车目标：

0 → 100 km/h加速时间：8.2 s；

最高车速200 km/h

3.2.1 电量充足，整车性能目标与功率校验

3.2.2 电量不足时整车性能目标与功率校验

4 结束语

本文是一种新能源汽车的能量管理方案，经过仿真验证初步达到设计目的。为了详细验证系统控制策略，奇瑞新能源公司试装车辆用于测试验证，并结合实测数据对控制策略进行修改和完善，目前车辆已经达到可量产水平，证明控制策略在实际运用中具有较强的可行性。

参考文献：

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