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CN114211969B - 用于电动车辆的电机控制方法、控制单元及车辆 - Google Patents

用于电动车辆的电机控制方法、控制单元及车辆 Download PDF

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CN114211969B CN202111536576.6A CN202111536576A CN114211969B CN 114211969 B CN114211969 B CN 114211969B CN 202111536576 A CN202111536576 A CN 202111536576A CN 114211969 B CN114211969 B CN 114211969B
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Abstract

本发明提供了一种用于电动车辆的电机控制方法、控制单元及车辆，属于电机控制技术领域。该方法包括：建立各个车型的车辆的电机的转速、需求扭矩和调整码之间的对应关系表，调整码为三位数据，调整码的最高数位的数字表示扭矩限制模式、中间数位的数字表示驱动扭矩调整系数、最低数位的数字表示回馈扭矩调整系数；获取目标车辆的车型信息、当前的需求扭矩、电机当前的可用扭矩和转速；根据车型信息、当前的需求扭矩和当前的转速在相应的对应关系表中获取相应的调整码；根据调整码的数值大小、调整码的中间数位和最低数位以及当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值；根据输出扭矩限值控制电机工作。本发明的控制方法能够降低对于电池过放的风险。

Description

用于电动车辆的电机控制方法、控制单元及车辆
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，特别是涉及一种用于电动车辆的电机控制方法、控制单元及车辆。
背景技术
在新能源汽车主要能量来源为电池，电池由于本身的温度、SOC(State ofCharge，荷电状态)以及使用耐久后SOH(State Of Health，电池健康度)变化而存在需要对电池放电功率限制的工况。通常，整车的配置管理是由电池给出当前的可用功率，整车控制模块基于电池的可用功率进行高压能量的分配，将能量覆盖电动车辆或混动车辆整车的全部高压用电负载，比如：DCDC变换器、高压空调、驱动电机、以及电池和高压负载配电回路的损耗。而在在进行功率管理时需要考虑各个负载工况下的输出功率以及消耗，在加速和减速变化过程中，速度是一个基于当前状态增加的一个变化量，扭矩输出是基于控制给定的一个输出量，当速度在增加过程时，扭矩基于前一个状态进行执行响应后会出现功率实际输出比给定控制功率大的情况，为此需要进行功率限制。
在电池的能量管理上，尤其是驱动行驶损耗是电池放电功率作为主要的损失功率，如果驱动部分管理不当，将影响电池的放电特性而出现影响电池寿命、甚至由于过放而造成电池的寿命终结。且从高压负载比例来看，由于除驱动部分的损耗占比较小，通过对于驱动的损耗的预留可以满足其他负载的满功率输出，故对于电驱的匹配管理合理的情况下能够有效的进行高压电驱部分的损耗和管理，此匹配管理尤其重要，因此如何进行匹配管理是防止在电池过放是亟待解决的问题。
发明内容
本发明第一方面的一个目的是提供一种用于电动车辆的电机控制方法，能够降低对于电池过放的风险。
本发明的进一步的一个目的是要简化与系统的匹配调试。
本发明第二方面的一个目的是提供一种与该电机控制方法对应的控制单元。
本发明第三方面的一个目的是提供包括上述控制单元的车辆。
特别地，本发明提供了一种用于电动车辆的电机控制方法，包括：
建立各个车型的车辆的电机的转速、需求扭矩和调整码之间的对应关系表，所述调整码为三位数据，所述调整码的最高数位的数字表示扭矩限制模式、中间数位的数字表示驱动扭矩调整系数、最低数位的数字表示回馈扭矩调整系数；
获取目标车辆的车型信息、当前的需求扭矩、电机当前的可用扭矩和当前的转速；
根据所述车型信息、所述当前的需求扭矩和所述当前的转速在相应的所述对应关系表中获取相应的所述调整码；
根据所述调整码的数值大小、所述调整码的中间数位和最低数位以及所述当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值；
根据所述输出扭矩限值控制电机工作。
可选地，所述根据所述调整码的数值大小、所述调整码的中间数位和最低数位以及所述当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值的步骤之后还包括：
根据电池健康度修正所述输出扭矩限值，以便后续根据修正后的所述输出扭矩限值控制电机工作。
可选地，所述建立各个车型的车辆的电机的转速、需求扭矩和调整码之间的对应关系表的步骤包括：
以电池的放电功率不超过预设的电池放电功率限值为限制条件对各个车型的车辆进行输出扭矩的标定实验，其中，所述标定实验通过改变驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数对电机的输出扭矩进行限制；
记录所述电机在各个转速、各个需求扭矩和各个扭矩限制模式所对应的所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数；
将各个所述转速和各个所述需求扭矩所对应的所述扭矩限制模式、所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数编制成所述调整码；
将所述转速、所述需求扭矩和所述调整码整理为所述对应关系表。
可选地，所述扭矩限制模式包括不进行扭矩限制的第一模式、仅限制驱动扭矩的第二模式、仅限制回馈扭矩的第三模式和驱动扭矩和回馈扭矩均限制的第四模式，所述输出扭矩限值包括驱动扭矩限值和回馈扭矩限值。
可选地，所述第一模式对应数字0，所述第二模式对应数字1，所述第三模式对应数字2，所述第四模式对应数字3。
可选地，所述根据所述调整码的数值大小、所述调整码的中间数位和最低数位以及所述当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值的步骤包括：
当所述调整码的数值小于100时，所述驱动扭矩限值和所述回馈扭矩限值均等于所述当前的可用扭矩；
当所述调整码的数值处于[100，200)时，所述驱动扭矩限值等于所述当前的可用扭矩与所述驱动扭矩调整系数的积，所述回馈扭矩限值等于所述当前的可用扭矩；
当所述调整码的数值处于[200，300)时，所述驱动扭矩限值等于所述当前的可用扭矩，所述回馈扭矩限值等于所述当前的可用扭矩与所述回馈扭矩调整系数的积；
当所述调整码的数值大于或等于300时，所述驱动扭矩限值等于所述当前的可用扭矩与所述驱动扭矩调整系数的积，所述回馈扭矩限值等于所述当前的可用扭矩与所述回馈扭矩调整系数的积。
可选地，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为[0.9，0.99]之间的数值。
可选地，当km或kl为0时，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为1；
当km或kl为1时，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为0.9；
当km或kl为2时，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为0.95；
当km或kl为3时，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为0.99；
其中，km为对应于所述驱动扭矩调整系数的所述调整码的数位的数字，kl为对应于所述回馈扭矩调整系数的所述调整码的数位的数字。
特别地，本发明还提供了一种控制单元，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现上述任一项所述的电机控制方法。
特别地，本发明还提供了一种车辆，包括上述的控制单元。
特别地，本发明还提供了一种发动机缸内瞬态气量的预测系统，包括控制装置，所述控制装置包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现上述任一项所述的发动机缸内瞬态气量的预测方法。
根据本发明的一个实施例，通过标定调整码的方式，将电机的各个转速和需求扭矩下对电机的扭矩限制信息写入调整码中，以便后续通过识别调整码的大小、中间数位和最低数位就可以快速地得到驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数，再结合电机当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值。通过驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数的设置能够保证电机的输出扭矩不超出输出扭矩限值，方便实现在输入功率限制时对于输出特性进行预判，而降低对于电池过放的风险，从而实现对于驾驶需求的最大满足。
进一步地，由于对应关系表是三种数据的表格，即二维表格，此表格不需要使用单独的公式处理，方便不同转速和需求扭矩对应的输出扭矩限制进行配置管理，可以简化与系统的匹配调试。这个表格可以作为标定的配置参数导入到系统程序中，方便软件集成。
进一步地，对应关系表可以方便数据追诉和不同特质点位置的数据反馈和回放，依据该表格可以对于高压系统的特征进行能量画像，对于整车的电量能力进行画像。
根据本发明的一个实施例，将电池健康度这个因素考虑进去，进而再对输出扭矩限值进行进一步修正就能更好地防止电池过充。
根据本发明的一个实施例，先将调整码的最高数位的数字表达扭矩限制模式，此时调整码可以看作一个数字，直接通过比较数字的大小就你能甄别扭矩限制模式，这种识别方式对于计算机来说简单且运算量小，有利于节约运算成本。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的用于电动车辆的电机控制方法的流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的用于电动车辆的电机控制方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的用于电动车辆的电机控制方法的流程图。
如图1所示，一个实施例中，该电机控制方法包括：
步骤S100，建立各个车型的车辆的电机的转速、需求扭矩和调整码之间的对应关系表。调整码为三位数据，调整码的最高数位的数字表示扭矩限制模式、中间数位的数字表示驱动扭矩调整系数、最低数位的数字表示回馈扭矩调整系数。例如，假设扭矩限制模式有4种，分别用最高数位的0、1、2、3来分别表示，驱动扭矩调整系数为[0.9，0.99]中选取的n个数字，分别用调整码的中间数位的数字0，1，……n-1表示，n为正整数，一般n不超过8，可以取为4或5等。回馈扭矩调整系数可以用调整码的最低数位的数字来表示，其取值方法和驱动扭矩调整系数相似，在此不再赘述。这里的驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数为了统一配置，可以依据一个ECU配置对应于不同车型或不同生产阶段的几个检索系数表格。
该对应关系表可以根据车辆的标定实验的数据整理获得。例如，以电池的放电功率不超过预设的电池放电功率限值为限制条件对各个车型的车辆进行输出扭矩的标定实验，其中，标定实验通过改变驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数对电机的输出扭矩进行限制。这里的电池放电功率限值可以是电池的最大可用放电功率乘以一个预设系数来确定，该预设系数可以是0.65-0.9之间的数值。标定时，假设对于需求扭矩A来说，需要电机输出扭矩A1，但是此时电机转速和输出扭矩计算所得的输出功率会导致电池的放电功率超出上述的电池放电功率限值，此时则需要降低电机的输出扭矩，本实施例中，通过将电机的可用扭矩乘以一个0-1之间的调整系数(变驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数)来限制电机的输出扭矩，以使得电池的放电功率不超出电池放电功率限值。当然，对于有些工况，需求扭矩所对应的电机的输出扭矩并不会使得电池的放电功率超过电池放电功率限值，此时就不需要对电池的输出扭矩进行限值，此时可以认为不进行调整，也即调整系数为1。实验过程中，记录电机在各个转速、各个需求扭矩和各个扭矩限制模式所对应的驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数。再将各个转速和各个需求扭矩所对应的扭矩限制模式、驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数编制成调整码。最后将转速、需求扭矩和调整码整理为对应关系表。例如车型包括B1、B2，……，Bn车型，分别对应于对应关系表b1，b2，……bn。
步骤S200，获取目标车辆的车型信息、当前的需求扭矩、电机当前的可用扭矩和当前的转速。这些数据一般都可以从车辆的控制器或总线上直接读取相关信息后获得。车型信息可以包括车辆的长、宽、轴距等固定参数，不同配置的系列参数，四驱、两驱、不同动力大小等动力类型参数。
步骤S300，根据车型信息、当前的需求扭矩和当前的转速在相应的对应关系表中获取相应的调整码。具体地，对于B1车型来说，首先查找到B1车型的对应关系表b1，然后在对应关系表b1中根据当前的需求扭矩和转速去查找相应的调整码。
步骤S400，根据调整码的数值大小、调整码的中间数位和最低数位以及当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值。由于调整码的最高位的数字表示的是扭矩限制模式，因此通过判断调整码的大小就可以确定扭矩限制模式，然后再根据调整码的中间数位和最低数位可以确定驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数，再乘以当前的可用扭矩可以计算出电机的输出扭矩限值。
步骤S500，根据输出扭矩限值控制电机工作。即控制电机以输出扭矩限值来进行输出。
本实施例通过标定调整码的方式，将电机的各个转速和需求扭矩下对电机的扭矩限制信息写入调整码中，以便后续通过识别调整码的大小、中间数位和最低数位就可以快速地得到驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数，再结合电机当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值。通过驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数的设置能够保证电机的输出扭矩不超出输出扭矩限值，方便实现在输入功率限制时对于输出特性进行预判，而降低对于电池过放的风险，从而实现对于驾驶需求的最大满足。
进一步地，由于对应关系表是三种数据的表格，即二维表格，此表格不需要使用单独的公式处理，方便不同转速和需求扭矩对应的输出扭矩限制进行配置管理，可以简化与系统的匹配调试。这个表格可以作为标定的配置参数导入到系统程序中，方便软件集成。
进一步地，对应关系表可以方便数据追诉和不同特质点位置的数据反馈和回放，依据该表格可以对于高压系统的特征进行能量画像，对于整车的电量能力进行画像。
图2是根据本发明另一个实施例的用于电动车辆的电机控制方法的流程图。另一个实施例中，如图2所示，步骤S300之后还包括：
步骤S350，根据电池健康度(SOH)修正输出扭矩限值，以便后续根据修正后的输出扭矩限值控制电机工作。例如，采用健康度修正系数乘以输出扭矩限值来对输出扭矩限值进行修正，健康度修正系数为0-1之间的数据。
由于电池健康度会随着电池使用寿命的减少而降低，电池的充放电能力也会下降，因此，当将电池健康度这个因素考虑进去，进而再对输出扭矩限值进行进一步修正就能更好地防止电池过充。上述调整系数再加上电池的SOH特性辅助修正可以作为电池权生命周期的配置参数。
一个实施例中，扭矩限制模式包括不进行扭矩限制的第一模式、仅限制驱动扭矩的第二模式、仅限制回馈扭矩的第三模式和驱动扭矩和回馈扭矩均限制的第四模式，输出扭矩限值包括驱动扭矩限值和回馈扭矩限值。可选地，第一模式对应数字0，第二模式对应数字1，第三模式对应数字2，第四模式对应数字3。
一个实施例中，调整码的最高数位的数字kh表示扭矩限制模式、中间数位的数字km表示驱动扭矩调整系数、最低数据的数字kl表示回馈扭矩调整系数，各个数位的数字都用0、1、2、3和4表示，各个数位的数字的含义如下表1所示：当km或kl为0时，驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数均为1；当km或kl为1时，驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数均为0.9；当km或kl为2时，驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数均为0.95；当km或kl为3时，驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数均为0.99。当然，在其他实施例中，也可以用调整码的中间数位的数字表示回馈扭矩调整系数、最低数据的数字表示驱动扭矩调整系数，所选用的数字也不限于0到3。一个实施例中，对某一车型进行标定的调整码如下表2所示。
表1
表2
如图2所示，一个实施例中，步骤S400包括：
步骤S402，判断调整码的数值ka是否小于100，若是进入步骤S404，否则进入步骤S406。
步骤S404，驱动扭矩限值Kno+和回馈扭矩限值Kno-均等于当前的可用扭矩Kn。
步骤S406，判断调整码的数值ka是否小于200，若是进入步骤S408，否则进入步骤S410。
步骤S408，驱动扭矩限值Kno+等于当前的可用扭矩Kn与驱动扭矩调整系数km的积，回馈扭矩限值Kno-等于当前的可用扭矩Kn。
步骤S410，判断调整码的数值ka是否小于300，若是进入步骤S412，否则进入步骤S414。
步骤S412，驱动扭矩限值Kno+等于当前的可用扭矩Kn，回馈扭矩限值Kno-等于当前的可用扭矩Kn与回馈扭矩调整系数kl的积。
步骤S414，驱动扭矩限值Kno+等于当前的可用扭矩Kn与驱动扭矩调整系数km的积，回馈扭矩限值Kno-等于当前的可用扭矩Kn与回馈扭矩调整系数kl的积。
本实施例中，通过先将调整码的最高数位的数字表达扭矩限制模式，此时调整码可以看作一个数字，直接通过比较数字的大小就你能甄别扭矩限制模式，这种识别方式对于计算机来说简单且运算量小，有利于节约运算成本。
本发明还提供了一种控制单元，包括存储器和处理器，存储器内存储有控制程序，控制程序被处理器执行时用于实现上述任一实施例和实施例组合中的电机控制方法。处理器可以是一个中央处理单元(central processing unit，简称CPU)，或者为数字处理单元等等。处理器通过通信接口收发数据。存储器用于存储处理器执行的程序。存储器是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何介质，也可以是多个存储器的组合。上述计算程序可以从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理设备或者经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到计算机或外部存储设备。
本发明还提供了一种车辆，包括上述的控制单元。
该控制单元和车辆通过标定调整码的方式，将电机的各个转速和需求扭矩下对电机的扭矩限制信息写入调整码中，以便后续通过识别调整码的大小、中间数位和最低数位就可以快速地得到驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数，再结合电机当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值。通过驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数的设置能够保证电机的输出扭矩不超出输出扭矩限值，方便实现在输入功率限制时对于输出特性进行预判，而降低对于电池过放的风险，从而实现对于驾驶需求的最大满足。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于电动车辆的电机控制方法，其特征在于，包括：
建立各个车型的车辆的电机的转速、需求扭矩和调整码之间的对应关系表，所述调整码为三位数据，所述调整码的最高数位的数字表示扭矩限制模式、中间数位的数字表示驱动扭矩调整系数、最低数位的数字表示回馈扭矩调整系数；
获取目标车辆的车型信息、当前的需求扭矩、电机当前的可用扭矩和当前的转速；
根据所述车型信息、所述当前的需求扭矩和所述当前的转速在相应的所述对应关系表中获取相应的所述调整码；
根据所述调整码的数值大小、所述调整码的中间数位和最低数位以及所述当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值；
根据所述输出扭矩限值控制电机工作。
2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述调整码的数值大小、所述调整码的中间数位和最低数位以及所述当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值的步骤之后还包括：
根据电池健康度修正所述输出扭矩限值，以便后续根据修正后的所述输出扭矩限值控制电机工作。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制方法，其特征在于，所述建立各个车型的车辆的电机的转速、需求扭矩和调整码之间的对应关系表的步骤包括：
以电池的放电功率不超过预设的电池放电功率限值为限制条件对各个车型的车辆进行输出扭矩的标定实验，其中，所述标定实验通过改变驱动扭矩调整系数和回馈扭矩调整系数对电机的输出扭矩进行限制；
记录所述电机在各个转速、各个需求扭矩和各个扭矩限制模式所对应的所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数；
将各个所述转速和各个所述需求扭矩所对应的所述扭矩限制模式、所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数编制成所述调整码；
将所述转速、所述需求扭矩和所述调整码整理为所述对应关系表。
4.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，
所述扭矩限制模式包括不进行扭矩限制的第一模式、仅限制驱动扭矩的第二模式、仅限制回馈扭矩的第三模式和驱动扭矩和回馈扭矩均限制的第四模式，所述输出扭矩限值包括驱动扭矩限值和回馈扭矩限值。
5.根据权利要求4所述的电机控制方法，其特征在于，
所述第一模式对应数字0，所述第二模式对应数字1，所述第三模式对应数字2，所述第四模式对应数字3。
6.根据权利要求5所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述调整码的数值大小、所述调整码的中间数位和最低数位以及所述当前的可用扭矩计算电机的输出扭矩限值的步骤包括：
当所述调整码的数值小于100时，所述驱动扭矩限值和所述回馈扭矩限值均等于所述当前的可用扭矩；
当所述调整码的数值处于[100，200)时，所述驱动扭矩限值等于所述当前的可用扭矩与所述驱动扭矩调整系数的积，所述回馈扭矩限值等于所述当前的可用扭矩；
当所述调整码的数值处于[200，300)时，所述驱动扭矩限值等于所述当前的可用扭矩，所述回馈扭矩限值等于所述当前的可用扭矩与所述回馈扭矩调整系数的积；
当所述调整码的数值大于或等于300时，所述驱动扭矩限值等于所述当前的可用扭矩与所述驱动扭矩调整系数的积，所述回馈扭矩限值等于所述当前的可用扭矩与所述回馈扭矩调整系数的积。
7.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，
所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为[0.9，0.99]之间的数值。
8.根据权利要求7所述的电机控制方法，其特征在于，
当km或kl为0时，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为1；
当km或kl为1时，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为0.9；
当km或kl为2时，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为0.95；
当km或kl为3时，所述驱动扭矩调整系数和所述回馈扭矩调整系数均为0.99；
其中，km为对应于所述驱动扭矩调整系数的所述调整码的数位的数字，kl为对应于所述回馈扭矩调整系数的所述调整码的数位的数字。
9.一种控制单元，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-8中任一项所述的电机控制方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的控制单元。
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