CN105584382B - 一种多电机扭矩输出分配控制方法 - Google Patents

一种多电机扭矩输出分配控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多电机扭矩输出分配控制方法，其包括以下步骤：a、整车控制器模块计算车辆行驶需要的扭矩；b、比较不同电机个数工作时电机工作的效率，选定效率高时的电机个数；按选定的电机个数计算出不同的扭矩分配方式下的电机工作总效率，选定电机工作总效率最高时的扭矩方案为最优方案；c、按最优方案对电机扭矩进行分配；d、将车辆行驶所需的扭矩分配至既定个数的电机控制器模块；e、电机控制器模块根据分配的扭矩控制相适配的电机工作；f、电机将扭矩输出至同一驱动轴。本方案可以在较小的计算量下使电机工作效率达到最高，节省能量，提高续航里程。本方案适用于两个及以上非独立电机驱动的电动汽车。

Description

一种多电机扭矩输出分配控制方法
技术领域
本发明涉及电动车辆电机动力控制领域，尤其是涉及一种多电机扭矩输出控制分配方法。
背景技术
纯电动车辆电机扭矩控制方法对单个或多个电机需要达到的工作状态进行计算和控制，单个或多个电机独立提供车辆所需的驱动力以满足行车要求。现有的电机扭矩控制方法只适用于两个及以上电机独立驱动的电动车辆，无法保证电机工作在高效率区间，降低了能量使用效率。
中华人民共和国国家知识产权局于2012年10月31日公开了名称为《电动汽车的扭矩控制方法》的专利文献（公开号：CN102756667A），其包括：计算踏板位置综合修正系数C1；根据踏板位置综合修正系数C1，计算修正后的踏板位置P1；根据修正后的踏板位置P1，计算电机目标相对扭矩T1；根据电机目标相对扭矩T1，计算电池请求电流I1；根据电池请求电流I1，计算目标电流差I2；根据目标电流差I2，计算电机内部净扭矩T2；根据电机内部净扭矩T2，计算电机内部目标扭矩T3；根据电机内部目标扭矩T3，计算电机实际扭矩T4；根据电机实际扭矩T4控制电动汽车的驱动电机。此方案仍然只适用于电机独立驱动的电动车辆，对于多电机协同驱动的车辆无法实现高效控制。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的无法对多电机协同驱动电动车进行合理控制、电机工作在低效区间、能量使用率低的技术问题，提供一种可以合理分配各电机的扭矩，让电机工作在高效区间，提高能量使用率的多电机扭矩输出分配控制方法。
本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种多电机扭矩输出分配控制方法，包括以下步骤：
a、整车控制器模块计算车辆行驶需要的扭矩；
b、整车控制器模块根据所需的扭矩和电机可输出的扭矩范围，计算出不同电机个数下电机平均分配转矩值时电机的工作效率；比较不同电机个数工作时电机工作的效率，选定效率高时的电机个数；按选定的电机个数计算出不同的扭矩分配方式下的电机工作总效率，选定电机工作总效率最高时的扭矩方案为最优方案；
c、按最优方案对电机扭矩进行分配；
d、通过通信模块将车辆行驶所需的扭矩分配至既定个数的电机控制器模块；
e、电机控制器模块根据分配的扭矩控制相适配的电机工作；
f、电机将扭矩输出至同一驱动轴。
本方案适用于两个及以上非独立电机驱动的电动汽车。车辆行驶需要的扭矩根据电池箱剩余容量、加速踏板开度、加速踏板开度变化率及车速大小计算得到。通过计算求出不同输出电机情况下的平均总效率，然后计算此方案下总效率最高的分配方式作为最优方案，依照最优方案控制电机的输出扭矩，这样可以在较小的计算量下使电机工作效率达到最高，节省能量，提高续航里程。
作为优选，所述步骤b具体为：
b1、电机总数为s，单个电机的最大输出扭矩为Tm，车辆行驶需要的扭矩为T，i的初始值为[T/Tm]+1，“[ ]”为取整符号；
b2、判断i是否小于或等于s，如果是，则进入步骤b3；否则进入步骤b5；
b3、计算工作电机数量为i且每个电机的输出扭矩为T/i时电机的平均总效率；
b4、i增大1，然后进入步骤b2；
b5、选择最大的平均总效率所对应的工作电机数量i；
b6、计算工作电机数量为i时各个不同分配方式下电机的总效率，选择总效率最高时对应的方案为最优方案。
通过b1-b5计算可以得到最大的平均总效率对应的工作电机数量。电机总效率通过查表法求得。
作为优选，所述步骤b6具体为：
b61、令第1个至第i-1个电机的扭矩都为1牛米，第i个电机的扭矩Ti为T-（i-1）牛米，如果Ti小于或等于单个电机的最大输出扭矩，则计算此时电机总效率ηi1；令ηmaxi=ηi1；如果Ti大于单个电机的最大输出扭矩，则进入步骤b64；ηmaxi为电机的最高总效率，ηmaxi的初始值为0，扭矩的值全部为正整数；此步骤让电机扭矩分配达到最大差异；
b62、判断各个电机分配到的扭矩是否全部相等，如果是，则进入步骤b68；否则进入步骤b63；扭矩全部相等表示电机扭矩分配达到最小差异；
b63、判断各个电机分配到的扭矩是否只有两种值且两种值的差异为1，如果是，则进入步骤b68，否则进入步骤b64；各个电机分配到的扭矩只有两种值且两种值的差异为1也表示电机扭矩分配达到最小差异，无法进一步平均；
b64、设当前最大的扭矩为Tnm，将当前所有小于等于Tnm-2的扭矩中最靠后的扭矩加1牛米，将所有最大扭矩中最靠前的扭矩减1牛米；
靠前和靠后的定义如下：第1个电机分配到的扭矩比第2个电机分配到的扭矩靠前，第2个电机分配到的扭矩比第三个电机分配到的扭矩靠前，第i个电机分配到的扭矩比第i-1个电机分配到的扭矩靠后，以此类推；
b65、如果Ti小于或等于单个电机的最大输出扭矩，则计算此时电机的总效率ηk，然后进入步骤b66；如果Ti大于单个电机的最大输出扭矩，则返回步骤b64；
b66、如果ηk＞ηmaxi，则ηmaxi=ηk，否则保持ηmaxi不变；
b67、返回步骤b62；
b68、将ηmaxi对应的方案取为最优方案。
从扭矩分配差异最大到差异最小的过程可以遍历所有扭矩分配方式。本过程可以确保各个电机分配到的扭矩之和一直等于T。
作为优选，当输出电机数量等于电机总数仍然不能满足车辆行驶需要的扭矩时，最佳方案为输出电机数量等于电机总数，每个输出电机为全功率输出。
作为优选，每个电机的参数完全相同。每个电机参数相等可以减少计算的复杂度，提高计算效率。
本发明带来的实质性效果是，计算过程简单高效，可以提高车辆控制系统运行速度，大大提升控制精度；可以提高电机的工作效率，提高能量使用效率，增加车辆的行驶里程；本发明适用于现有的多电机协同驱动的纯电动汽车，适用范围广。
附图说明
图1是本发明的一种流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种多电机扭矩输出分配控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
a、整车控制器模块计算车辆行驶需要的扭矩；
b、整车控制器模块根据所需的扭矩和电机可输出的扭矩范围，计算出不同电机个数下电机平均分配转矩值时电机的工作效率；比较不同电机个数工作时电机工作的效率，选定效率高时的电机个数；按选定的电机个数计算出不同的扭矩分配方式下的电机工作总效率，选定电机工作总效率最高时的扭矩方案为最优方案；
c、按最优方案对电机扭矩进行分配；
d、通过通信模块将车辆行驶所需的扭矩分配至既定个数的电机控制器模块；
e、电机控制器模块根据分配的扭矩控制相适配的电机工作；
f、电机将扭矩输出至同一驱动轴。
本方案适用于两个及以上非独立电机驱动的电动汽车。车辆行驶需要的扭矩根据电池箱剩余容量、加速踏板开度、加速踏板开度变化率及车速大小计算得到。通过计算求出不同输出电机情况下的平均总效率，然后计算此方案下总效率最高的分配方式作为最优方案，依照最优方案控制电机的输出扭矩，这样可以在较小的计算量下使电机工作效率达到最高，节省能量，提高续航里程。
所述步骤b具体为：
b1、电机总数为s，单个电机的最大输出扭矩为Tm，车辆行驶需要的扭矩为T，i的初始值为[T/Tm]+1，“[ ]”为取整符号；
b2、判断i是否小于或等于s，如果是，则进入步骤b3；否则进入步骤b5；
b3、计算工作电机数量为i且每个电机的输出扭矩为T/i时电机的平均总效率；
b4、i增大1，然后进入步骤b2；
b5、选择最大的平均总效率所对应的工作电机数量i；
b6、计算工作电机数量为i时各个不同分配方式下电机的总效率，选择总效率最高时对应的方案为最优方案。
通过b1-b5计算可以得到最大的平均总效率对应的工作电机数量。电机总效率通过查表法求得。
所述步骤b6具体为：
b61、令第1个至第i-1个电机的扭矩为1牛米，第i个电机的扭矩Ti为T-（i-1）牛米，如果Ti小于或等于单个电机的最大输出扭矩，则计算此时电机总效率ηi1；令ηmaxi=ηi1；如果Ti大于单个电机的最大输出扭矩，则进入步骤b64；ηmaxi为电机的最高总效率，ηmaxi的初始值为0，扭矩的值全部为正整数；此步骤让电机扭矩分配达到最大差异；
b62、判断各个电机分配到的扭矩是否全部相等，如果是，则进入步骤b68；否则进入步骤b63；扭矩全部相等表示电机扭矩分配达到最小差异；，例如车辆行驶需要的扭矩为100牛米，共有四个电机，每个电机分配到25牛米，则已经遍历到所有分配方式
b63、判断各个电机分配到的扭矩是否只有两种值且两种值的差异为1，如果是，则进入步骤b68，否则进入步骤b64；各个电机分配到的扭矩只有两种值且两种值的差异为1也表示电机扭矩分配达到最小差异，无法进一步平均；例如车辆行驶需要的扭矩为102牛米，共有四个电机，第1个电机和第2个电机都分配到25牛米，第3个电机和第4个电机都分配到26牛米，则已经遍历到所有分配方式；
b64、设当前最大的扭矩为Tnm，将当前所有小于等于Tnm-2的扭矩中最靠后的扭矩加1牛米，将所有最大扭矩中最靠前的扭矩减1牛米；
靠前和靠后的定义如下：第1个电机分配到的扭矩比第2个电机分配到的扭矩靠前，第2个电机分配到的扭矩比第三个电机分配到的扭矩靠前，第i个电机分配到的扭矩比第i-1个电机分配到的扭矩靠后，以此类推；
b65、如果Ti小于或等于单个电机的最大输出扭矩，则计算此时电机的总效率ηk，然后进入步骤b66；如果Ti大于单个电机的最大输出扭矩，则返回步骤b64；
b66、如果ηk＞ηmaxi，则ηmaxi=ηk，否则保持ηmaxi不变；
b67、返回步骤b62；
b68、将ηmaxi对应的方案取为最优方案。
从扭矩分配差异最大到差异最小的过程可以遍历所有扭矩分配方式。本过程可以确保各个电机分配到的扭矩之和一直等于T。
当输出电机数量等于电机总数仍然不能满足车辆行驶需要的扭矩时，最佳方案为输出电机数量等于电机总数，每个输出电机为全功率输出。
每个电机的参数完全相同，这样可以减少计算的复杂度，提高计算效率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了扭矩、效率等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (3)

1.一种多电机扭矩输出分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、整车控制器模块计算车辆行驶需要的扭矩；
b、整车控制器模块根据所需的扭矩和电机可输出的扭矩范围，计算出不同电机个数下电机平均分配转矩值时电机的工作效率；比较不同电机个数工作时电机工作的效率，选定效率高时的电机个数；按选定的电机个数计算出不同的扭矩分配方式下的电机工作总效率，选定电机工作总效率最高时的扭矩方案为最优方案；
所述步骤b具体为：
b1、电机总数为s，单个电机的最大输出扭矩为Tm，车辆行驶需要的扭矩为T，i的初始值为[T/Tm]+1，“[]”为取整符号；
b2、判断i是否小于或等于s，如果是，则进入步骤b3；否则进入步骤b5；
b3、计算工作电机数量为i且每个电机的输出扭矩为T/i时电机的平均总效率；
b4、i增大1，然后进入步骤b2；
b5、选择最大的平均总效率所对应的工作电机数量i；
b6、计算工作电机数量为i时各个不同分配方式下电机的总效率，选择总效率最高时对应的方案为最优方案；
所述步骤b6具体为：
b61、令第1个至第i-1个电机的扭矩都为1牛米，第i个电机的扭矩Ti为T-(i-1)牛米，如果Ti小于或等于单个电机的最大输出扭矩，则计算此时电机总效率ηi1；令ηmaxi＝ηi1；如果Ti大于单个电机的最大输出扭矩，则进入步骤b64；ηmaxi为电机的最高总效率，ηmaxi的初始值为0，扭矩的值全部为正整数；
b62、判断各个电机分配到的扭矩是否全部相等，如果是，则进入步骤b68；否则进入步骤b63；
b63、判断各个电机分配到的扭矩是否只有两种值且两种值的差异为1，如果是，则进入步骤b68，否则进入步骤b64；
b64、设当前最大的扭矩为Tnm，将当前所有小于等于Tnm-2的扭矩中最靠后的扭矩加1牛米，将所有最大扭矩中最靠前的扭矩减1牛米；
靠前和靠后的定义如下：第1个电机分配到的扭矩比第2个电机分配到的扭矩靠前，第2个电机分配到的扭矩比第三个电机分配到的扭矩靠前，第i个电机分配到的扭矩比第i-1个电机分配到的扭矩靠后，以此类推；
b65、如果Ti小于或等于单个电机的最大输出扭矩，则计算此时电机的总效率ηk，然后进入步骤b66；如果Ti大于单个电机的最大输出扭矩，则返回步骤b64；
b66、如果ηk＞ηmaxi，则ηmaxi＝ηk，否则保持ηmaxi不变；
b67、返回步骤b62；
b68、将ηmaxi对应的方案取为最优方案；
c、按最优方案对电机扭矩进行分配；
d、通过通信模块将车辆行驶所需的扭矩分配至既定个数的电机控制器模块；
e、电机控制器模块根据分配的扭矩控制相适配的电机工作；
f、电机将扭矩输出至同一驱动轴。
2.根据权利要求1所述的一种多电机扭矩输出分配控制方法，其特征在于，当输出电机数量等于电机总数仍然不能满足车辆行驶需要的扭矩时，最佳方案为输出电机数量等于电机总数，每个输出电机为全功率输出。
3.根据权利要求2所述的一种多电机扭矩输出分配控制方法，其特征在于，每个电机的参数完全相同。
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