CN106080242B - 纯电动汽车的电机功率控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开纯电动汽车的电机功率控制方法和系统。该方法通过采集电池参数，计算参数对应的允许电机最大驱动功率和制动功率，确定电机允许最大驱动功率和电机允许最大制动功率；获取电机需求驱动功率和电机需求制动功率；比较电机需求驱动功率与电机允许最大驱动功率、电机需求制动功率与电机允许最大制动功率的大小，将较小的功率确定为电机的实际驱动功率和实际制动功率。本发明能实时根据电池的电量状态和实际电机需求功率状况，逐步限制电机的驱动功率和制动功率，在达到最严重的过充过放情况之前，车辆就慢慢停下来，从而防止到达过充过放的临界点而突然断高压、影响行车和车辆安全的情况发生。

Description

纯电动汽车的电机功率控制方法和系统
技术领域
本发明涉及纯电动汽车控制领域，具体涉及纯电动汽车的电机功率控制方法和系统。
背景技术
在纯电动汽车领域中，电池是三电系统之一，是纯电动汽车的关键部件。对于整车而言，避免电池的过充过放，对电池的使用安全和寿命来说至关重要。目前，基本上采用电池管理系统(Battery Management System，BMS)实现电池保护的功能。但是BMS厂家缺乏整车相关经验，在电池最严重的过充或过放时都会采取断高压的方式来保护电池。但是，从整车角度而言，车辆在行驶时突然断掉高压，不仅对其它运行的高压部件有过压的风险，而且对车辆的行驶安全也有非常大的影响。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种根据当前的电池状态和实际电机需求功率逐步限制电机功率从而防止突然断掉高压情况发生的纯电动汽车的电机功率控制方法和系统。
纯电动汽车的电机功率控制方法，所述纯电动汽车的电机功率控制方法包括以下步骤：
步骤S1：实时采集电池参数，所述电池参数包括多个单体的单体电压、单体温度；并根据所采集的多个单体电压、单体温度确定单体电压最大值和最小值、单体温度最大值和最小值；
步骤S2：根据单体电压最小值计算最小单体电压允许电机最大驱动功率，根据单体电压最大值计算最大单体电压允许电机最大制动功率；根据单体温度最大值计算最大温度允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大制动功率，根据单体温度最小值计算最小温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大制动功率；
步骤S3：将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率；将最大单体电压允许电机最大制动功率、最大温度允许电机最大制动功率、最小温度允许电机最大制动功率中的最小值确定为电机允许最大制动功率；
步骤S4：采集油门信号、刹车信号、挂档信号，并根据油门信号、刹车信号、挂档信号获取电机需求驱动功率和电机需求制动功率；
步骤S5：分别比较电机需求驱动功率与电机允许最大驱动功率、电机需求制动功率与电机允许最大制动功率的大小，将较小的功率分别确定为电机的实际驱动功率和实际制动功率。
以及一种纯电动汽车的电机功率控制系统，其特征在于，包括：
电池参数获取单元，用于实时采集电池参数，所述电池参数包括多个单体的单体电压、单体温度；并根据所采集的多个单体电压、单体温度确定单体电压最大值和最小值、单体温度最大值和最小值；
功率计算单元，用于根据单体电压最小值计算最小单体电压允许电机最大驱动功率，根据单体电压最大值计算最大单体电压允许电机最大制动功率；根据单体温度最大值计算最大温度允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大制动功率，根据单体温度最小值计算最小温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大制动功率；
允许功率确定单元，用于将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率；将最大单体电压允许电机最大制动功率、最大温度允许电机最大制动功率、最小温度允许电机最大制动功率中的最小值确定为电机允许最大制动功率；
需求功率获取单元，用于采集油门信号、刹车信号、挂档信号，并根据油门信号、刹车信号、挂档信号获取电机需求驱动功率和电机需求制动功率；
实际功率确定单元，用于分别比较电机需求驱动功率与电机允许最大驱动功率、电机需求制动功率与电机允许最大制动功率的大小，将较小的功率分别确定为电机的实际驱动功率和实际制动功率。
本发明的纯电动汽车的电机功率控制方法和系统通过采集电池参数，计算参数对应的允许电机最大驱动功率和制动功率，确定电机允许最大驱动功率和电机允许最大制动功率；获取电机需求驱动功率和电机需求制动功率；比较电机需求驱动功率与电机允许最大驱动功率、电机需求制动功率与电机允许最大制动功率的大小，将较小的功率确定为电机的实际驱动功率和实际制动功率。本发明的电机功率控制方法和系统能实时根据电池的电量状态和实际电机需求功率状况，逐步限制电机的驱动功率和制动功率，在达到最严重的过充过放情况之前，车辆就慢慢停下来，从而防止到达过充过放的临界点而突然断高压、影响行车和车辆安全的情况发生。
附图说明
图1为本发明纯电动汽车的电机功率控制方法的流程框图；
图2为本发明纯电动汽车的电机功率控制系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种纯电动汽车的电机功率控制方法，如图1所示，纯电动汽车的电机功率控制方法包括以下步骤：
步骤S1：实时采集电池参数，所述电池参数包括多个单体的单体电压、单体温度；并根据所采集的多个单体电压、单体温度确定单体电压最大值和最小值、单体温度最大值和最小值。
步骤S2：根据单体电压最小值计算最小单体电压允许电机最大驱动功率，根据单体电压最大值计算最大单体电压允许电机最大制动功率；根据单体温度最大值计算最大温度允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大制动功率，根据单体温度最小值计算最小温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大制动功率。
在实际的操作过程中，采用查找表的方法获取电机的功率值。具体的，根据实际的电池特性和经验数据来确定具体的查找表。以磷酸铁锂电池为例，有的磷酸铁锂电池的断高压的判断条件之一是最小单体电压为2.4V，那么设置单体最小电压的查找表的过程如下：2.8V对应电机驱动功率为0％，3V对应电机驱动功率为60％，3.2V对应的电机驱动功率为100％；采用直线或经验函数进行曲线拟合，即可根据单体最小电压确定最小单体电压允许电机驱动功率查找表。采用同样的方法，也可确定其他电池参数对应的允许电机驱动功率查找表和允许电机制动功率查找表。
步骤S3：将单体电压电机输出功率、最大温度电机输出功率、最小温度电机输出功率中的最小值确定为电机最大输出功率；将单体电压电机制动功率、最大温度电机制动功率、最小温度电机制动功率中的最小值确定为电机最大制动功率。
步骤S4：采集油门信号、刹车信号、挂档信号，并根据油门信号、刹车信号、挂档信号获取电机需求输出功率和电机需求制动功率。
具体的，根据以下公式计算电机需求输出功率和电机需求制动功率：
电机需求输出功率＝(电机最大峰值功率*N/转速)*油门踏板开度式(1)
电机需求制动功率＝(电机最大制动功率*N/转速)*刹车踏板开度式(2)
其中，N为常数。
步骤S5：分别比较电机需求驱动功率与电机允许最大驱动功率、电机需求制动功率与电机允许最大制动功率的大小，将较小的功率分别确定为电机的实际驱动功率和实际制动功率。
具体的，当电机需求驱动功率大于电机允许最大驱动功率时，电机的实际驱动功率为电机允许最大驱动功率；当电机需求驱动功率不大于电机允许最大驱动功率时，电机的实际驱动功率为电机需求驱动功率。当电机需求制动功率大于电机允许最大制动功率时，电机的实际制动功率为电机允许最大制动功率；当电机需求制动功率不大于电机允许最大制动功率时，电机的实际制动功率为电机需求制动功率。
本发明的电机功率控制方法中的电池参数还包括电池总电压，并根据电池总电压计算总电压允许电机最大驱动功率，将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、总电压允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
进一步的，电池参数还包括电池SOC，根据电池SOC计算SOC允许电机最大驱动功率；将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、SOC允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率；或者将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、总电压允许电机最大驱动功率、SOC允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
在行车过程中，采用本发明的电机功率控制方法获得电机的实际驱动功率和实际制动功率，能实时根据电池的电量状态和实际电机需求功率状况，逐步限制电机的驱动功率和制动功率，在达到最严重的过充过放情况之前，车辆就慢慢停下来。由于此过程是缓慢变化的，司机有心理准备，防止了到达过充过放的临界点而突然断高压、影响行车和车辆安全的情况发生。
本发明还提供一种纯电动汽车的电机功率控制系统，包括：
电池参数获取单元，用于实时采集电池参数，所述电池参数包括多个单体的单体电压、单体温度；并根据所采集的多个单体电压、单体温度确定单体电压最大值和最小值、单体温度最大值和最小值。
功率计算单元，用于根据单体电压最小值计算最小单体电压允许电机最大驱动功率，根据单体电压最大值计算最大单体电压允许电机最大制动功率；根据单体温度最大值计算最大温度允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大制动功率，根据单体温度最小值计算最小温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大制动功率。
在实际的操作过程中，采用查找表的方式获取电机的功率值。具体的，根据实际的电池特性和经验数据来确定具体的查找表。以磷酸铁锂电池为例，有的磷酸铁锂电池的断高压的判断条件之一是最小单体电压为2.4V，那么设置单体最小电压的查找表的过程如下：2.8V对应电机驱动功率为0％，3V对应电机驱动功率为60％，3.2V对应的电机驱动功率为100％；采用直线或经验函数进行曲线拟合，即可根据单体最小电压确定最小单体电压允许电机驱动功率查找表。采用同样的方法，也可确定其他电池参数对应的允许电机驱动功率查找表和允许电机制动功率查找表。
允许功率确定单元，用于将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率；将最大单体电压允许电机最大制动功率、最大温度允许电机最大制动功率、最小温度允许电机最大制动功率中的最小值确定为电机允许最大制动功率。
需求功率获取单元，用于采集油门信号、刹车信号、挂档信号，并根据油门信号、刹车信号、挂档信号获取电机需求输出功率和电机需求制动功率。
具体的，需求功率获取单元根据式(1)、(2)计算电机需求输出功率和电机需求制动功率。
实际功率确定单元，用于分别比较电机需求驱动功率与电机允许最大驱动功率、电机需求制动功率与电机允许最大制动功率的大小，将较小的功率分别确定为电机的实际驱动功率和实际制动功率。
具体的，当电机需求驱动功率大于电机允许最大驱动功率时，实际功率确定单元将电机允许最大驱动功率确定为电机的实际驱动功率；当电机需求驱动功率不大于电机允许最大驱动功率时，实际功率确定单元将电机需求驱动功率确定为电机的实际驱动功率。当电机需求制动功率大于电机允许最大制动功率时，实际功率确定单元将电机允许最大制动功率确定为电机的实际制动功率；当电机需求制动功率不大于电机允许最大制动功率时，实际功率确定单元将电机需求制动功率确定为电机的实际制动功率。
本发明的电机功率控制系统中的电池参数还包括电池总电压。功率计算单元根据电池总电压计算总电压电机输出功率。功率计算单元根据电池总电压计算总电压允许电机最大驱动功率。允许功率确定单元将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、总电压允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
进一步的，电池参数还包括电池SOC。功率计算单元根据电池SOC计算SOC 允许电机最大驱动功率。允许功率确定单元将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、SOC允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。或者允许功率确定单元将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、总电压允许电机最大驱动功率、SOC允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纯电动汽车的电机功率控制方法，其特征在于，所述纯电动汽车的电机功率控制方法包括以下步骤：
步骤S1：实时采集电池参数，所述电池参数包括多个单体的单体电压、单体温度；并根据所采集的多个单体电压、单体温度确定单体电压最大值和最小值、单体温度最大值和最小值；
步骤S2：根据单体电压最小值计算最小单体电压允许电机最大驱动功率，根据单体电压最大值计算最大单体电压允许电机最大制动功率；根据单体温度最大值计算最大温度允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大制动功率，根据单体温度最小值计算最小温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大制动功率；
步骤S3：将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率；将最大单体电压允许电机最大制动功率、最大温度允许电机最大制动功率、最小温度允许电机最大制动功率中的最小值确定为电机允许最大制动功率；
步骤S4：采集油门信号、刹车信号、挂档信号，并根据油门信号、刹车信号、挂档信号获取电机需求驱动功率和电机需求制动功率；
步骤S5：分别比较电机需求驱动功率与电机允许最大驱动功率、电机需求制动功率与电机允许最大制动功率的大小，将较小的功率分别确定为电机的实际驱动功率和实际制动功率。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的电机功率控制方法，其特征在于，所述电池参数还包括电池总电压，根据电池总电压计算总电压允许电机最大驱动功率，并将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、总电压允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的电机功率控制方法，其特征在于，所述电池参数还包括电池SOC；根据电池SOC计算SOC允许电机最大驱动功率；将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、SOC允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
4.根据权利要求2所述的一种纯电动汽车的电机功率控制方法，其特征在于，所述电池参数还包括电池SOC；根据电池SOC计算SOC允许电机最大驱动功率；将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、总电压允许电机最大驱动功率、SOC允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
5.一种纯电动汽车的电机功率控制系统，其特征在于，包括：
电池参数获取单元，用于实时采集电池参数，所述电池参数包括多个单体的单体电压、单体温度；并根据所采集的多个单体电压、单体温度确定单体电压最大值和最小值、单体温度最大值和最小值；
功率计算单元，用于根据单体电压最小值计算最小单体电压允许电机最大驱动功率，根据单体电压最大值计算最大单体电压允许电机最大制动功率；根据单体温度最大值计算最大温度允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大制动功率，根据单体温度最小值计算最小温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大制动功率；
允许功率确定单元，用于将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率；将最大单体电压允许电机最大制动功率、最大温度允许电机最大制动功率、最小温度允许电机最大制动功率中的最小值确定为电机允许最大制动功率；
需求功率获取单元，用于采集油门信号、刹车信号、挂档信号，并根据油门信号、刹车信号、挂档信号获取电机需求驱动功率和电机需求制动功率；
实际功率确定单元，用于分别比较电机需求驱动功率与电机允许最大驱动功率、电机需求制动功率与电机允许最大制动功率的大小，将较小的功率分别确定为电机的实际驱动功率和实际制动功率。
6.根据权利要求5所述的一种纯电动汽车的电机功率控制系统，其特征在于，所述电池参数还包括电池总电压；功率计算单元根据电池总电压计算总电压允许电机最大驱动功率；允许功率确定单元将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、总电压允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
7.根据权利要求5所述的一种纯电动汽车的电机功率控制系统，其特征在于，所述电池参数还包括电池SOC；功率计算单元根据电池SOC计算SOC允许电机最大驱动功率；允许功率确定单元将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、SOC允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
8.根据权利要求6所述的一种纯电动汽车的电机功率控制系统，其特征在于，所述电池参数还包括电池SOC；功率计算单元根据电池SOC计算SOC允许电机最大驱动功率；允许功率确定单元将最小单体电压允许电机最大驱动功率、最大温度允许电机最大驱动功率、最小温度允许电机最大驱动功率、总电压允许电机最大驱动功率、SOC允许电机最大驱动功率中的最小值确定为电机允许最大驱动功率。
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