CN106541851A - 纯电动汽车及电机控制方法和系统及在电池保护中的应用 - Google Patents

纯电动汽车及电机控制方法和系统及在电池保护中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种纯电动汽车及电机控制方法和系统及在电池保护中的应用，获取电池包的最大允许放电电流；获取整车附件消耗的电流；根据最大允许放电电流与整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流；根据电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩。该方法和系统集成于整车控制器中，监控电池包的最大允许放电电流，并根据最大允许放电电流与整车附件消耗的电流得到电机扭矩控制允许电流，根据电机扭矩控制允许电流限制电机控制允许的最大扭矩，从而实现了很好的对电池进行放电限制保护，同时，保护了整车系统，避免爆出整车故障，实现了驾驶的平顺性。

Description

纯电动汽车及电机控制方法和系统及在电池保护中的应用
技术领域
本发明涉及纯电动汽车技术领域，具体地说涉及一种纯电动汽车及电机控制方法和系统及在电池保护中的应用。
背景技术
电动汽车对环境影响相对传统汽车较小，被广泛认为是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一。纯电动汽车是完全由可充电电池提供动力源的汽车，是以车载电源作为动力，用电机驱动车辆行驶，符合道路交通各项安全法规要求的汽车。
图1示出了一种现有的纯电动汽车系统结构，其动力系统主要包括：电池包、电池管理系统、电机、电机控制器、整车控制器。其中，电池包为高压电池包，储存电量；电池管理系统监控电池包中电池的单体电压，单体温度，总电压和总电流等信息；电池包的高压线束通过电源分线盒PDU连接到电机控制器；电机和电机控制器实现动力的传递，使电机的动力传递到车轮；整车控制器监控整个系统的状态，确保整车系统安全可靠的工作。
由于电池管理系统属于被动装置，只能监控电池的状态，对电池的放电(整车附件消耗电能，对电机系统进行能量供给)并不能进行有效的放电限制保护。现有技术中，很多整车控制器中也没有完整的对电池进行放电限制保护的方法，导致电池在低温放电能力不足时，放电功率过大，电池单体压差过大，极大的损害了电池。同时，当电池单体压差过大时，则很容易报出整车故障，整车进入跛行模式，进而影响整车的驾驶感觉。
发明内容
为此，本发明提出一种纯电动汽车及电机控制方法和系统及在电池保护中的应用，其实现了很好的对电池进行放电限制保护，同时提高了整车的驾驶感觉。
本发明的技术方案如下：
一种纯电动汽车的电机控制方法，包括如下步骤:
获取电池包的最大允许放电电流；
获取整车附件消耗的电流；
根据所述最大允许放电电流与所述整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流；
根据所述电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩。
优选地，所述获取整车附件消耗的电流的步骤包括：
获取空调和整车电器消耗的功率；
将空调和整车电器消耗的功率除以母线电压，得到所述整车附件消耗的电流。
优选地，所述根据所述最大允许放电电流与所述整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流的步骤包括：
将所述最大允许放电电流减去所述整车附件消耗的电流得到电机控制允许电流；
将所述电机控制允许电流作为目标值、母线实际电流作为输入值进行PID运算获得所述电机扭矩控制允许电流。
优选地，根据所述电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩的步骤包括：
将所述电机扭矩控制允许电流乘以所述母线电压，得到电机扭矩控制允许功率；
将所述电机扭矩控制允许功率除以电机的转速，再乘以常数9550后，得到电机控制允许的最大扭矩。
优选地，上述的纯电动汽车的电机控制方法还包括将所述电机控制允许的最大扭矩通过CAN总线发送至电机控制器的步骤。
一种纯电动汽车的电机控制系统，包括:
获取最大允许放电电流模块，用于获取电池包的最大允许放电电流；
获取整车附件消耗的电流模块，用于获取整车附件消耗的电流；
获取电机扭矩控制允许电流模块，用于根据所述最大允许放电电流与所述整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流；
获取电机控制允许的最大扭矩模块，用于根据所述电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩。
优选地，所述获取整车附件消耗的电流模块进一步包括：
获取消耗功率子模块，用于获取空调和整车电器消耗的功率；
获得整车附件消耗的电流子模块，用于将空调和整车电器消耗的功率除以母线电压，得到所述整车附件消耗的电流。
优选地，所述获取电机扭矩控制允许电流模块进一步包括：
获取电机控制允许电流子模块，用于将所述最大允许放电电流减去所述整车附件消耗的电流得到电机控制允许电流；
获得电机扭矩控制允许电流子模块，用于将所述电机控制允许电流作为目标值、母线实际电流作为输入值进行PID运算获得所述电机扭矩控制允许电流。
优选地，所述获取电机控制允许的最大扭矩模块进一步包括：
获取电机扭矩控制允许功率子模块，用于将所述电机扭矩控制允许电流乘以所述母线电压，得到电机扭矩控制允许功率；
获得电机控制允许的最大扭矩子模块，用于将所述电机扭矩控制允许功率除以电机的转速，再乘以常数9550后，得到电机控制允许的最大扭矩。
一种如上述的纯电动汽车的电机控制方法在电池保护中的应用。
一种纯电动汽车，包括上述的电机控制系统。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明提供一种纯电动汽车及其电机控制方法和系统及在电池保护中的应用，获取电池包的最大允许放电电流；获取整车附件消耗的电流；根据最大允许放电电流与整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流；根据电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩。该方法和系统集成于整车控制器中，监控电池包的最大允许放电电流，并根据最大允许放电电流与整车附件消耗的电流得到电机扭矩控制允许电流，根据电机扭矩控制允许电流限制电机控制允许的最大扭矩，从而实现了很好的对电池进行放电限制保护，同时，保护了整车系统，避免爆出整车故障，实现了驾驶的平顺性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是现有技术中的纯电动汽车系统结构；
图2是本发明一个实施例的一种纯电动汽车的电机控制方法的流程图；
图3是本发明一个实施例的一种纯电动汽车的电机控制方法的控制算法图；
图4是按照本发明一个实施例提供的控制方法控制纯电动汽车时，整车行驶过程中相关参数的变化图；
图5本发明一个实施例的一种纯电动汽车的电机控制系统的结构框图；
图中附图标记表示为：1-获取最大允许放电电流模块，2-获取整车附件消耗的电流模块，3-获取电机扭矩控制允许电流模块，4-获取电机控制允许的最大扭矩模块。
具体实施方式
实施例1
如图2和图3所示，本实施例提供一种纯电动汽车的电机控制方法，包括如下步骤:
S1：获取电池包的最大允许放电电流。例如，可以通过控制电池管理系统获取电池包中所有单体电池的剩余电量和温度以及根据该剩余电量和温度得到电池包的最大允许放电电流。
S2：获取整车附件消耗的电流。步骤S2具体可以包括：
首先，获取空调和整车电器消耗的功率。其中，获取空调消耗的功率可以根据空调的开启或者关闭，以及开启的状态来确定。空调和整车电器消耗的功率之和又可以称为整车附件消耗的功率。
其次，将空调和整车电器消耗的功率除以母线电压，得到整车附件消耗的电流。
S3：根据最大允许放电电流与整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流。步骤S3具体可以包括：
首先，将最大允许放电电流减去整车附件消耗的电流得到电机控制允许电流；
其次，将电机控制允许电流作为目标值、母线实际电流作为输入值进行PID运算获得电机扭矩控制允许电流。
PID运算是指比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation)运算，PID控制中包括了比例单元P、积分单元I和微分单元D。PID控制的作用在于使得母线实际电流在电机扭矩控制允许电流的上下波动，保护电池的同时，最大程度的利用电池的电能。
S4：根据电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩。步骤S4具体可以包括：
首先，将电机扭矩控制允许电流乘以母线电压，得到电机扭矩控制允许功率；
其次，将电机扭矩控制允许功率除以电机的转速，再乘以常数9550后，得到电机控制允许的最大扭矩。
在上述方案的基础上，还包括将电机控制允许的最大扭矩通过CAN总线发送至电机控制器的步骤。
本实施例提供的纯电动汽车的电机控制方法，集成于整车控制器中，监控电池包的最大允许放电电流，并根据最大允许放电电流与整车附件消耗的电流得到电机扭矩控制允许电流，根据电机扭矩控制允许电流限制电机控制允许的最大扭矩，从而实现了很好的对电池进行放电限制保护，同时，保护了整车系统，避免爆出整车故障，实现了驾驶的平顺性。
本实施例还提供了利用上述的纯电动汽车的电机控制方法在电池保护中的应用，通过对电机扭矩的控制，从而达到对电池进行放电限制保护的目的。
图4示出了利用本实施例提供的控制方法对纯电动汽车进行控制时，整车行驶过程中相关参数变化图。
在T1时刻，驾驶员踩下深度油门踏板，整车控制器发送给电机控制器的需求扭矩急速变大，电机的实际扭矩很快达到电机控制允许的最大扭矩，即达到电池电流限制保护的扭矩。由于电机的转速上升，电机控制允许的最大扭矩在下降。电池母线实际电流快速上升。
在T2时刻，电池母线的实际电流上升到电机控制允许电流之上，PID控制开始起作用。通过控制电机允许功率(联合控制转速和扭矩)的下降，达到电池母线实际电流开始往下波动。
从T2时刻后，电池母线实际电流围绕电机控制允许电流在上下波动，通过标定合适的PID参数，使波动的范围能够满足系统要求。电机控制允许的最大扭矩会有一定波动，导致电机的实际扭矩也会有一定的波动。从而达到了对纯电动汽车电池进行保护的目的。
实施例2
如图5所示，本实施例提供一种纯电动汽车的电机控制，包括:
获取最大允许放电电流模块1，用于获取电池包的最大允许放电电流。例如，可以通过控制电池管理系统获取电池包中所有单体电池的剩余电量和温度以及根据该剩余电量和温度得到电池包的最大允许放电电流。
获取整车附件消耗的电流模块2，用于获取整车附件消耗的电流。
所述获取整车附件消耗的电流模块2可以进一步包括：
获取消耗功率子模块，用于获取空调和整车电器消耗的功率；
获得整车附件消耗的电流子模块，用于将空调和整车电器消耗的功率除以母线电压，得到整车附件消耗的电流。
获取电机扭矩控制允许电流模块3，用于根据最大允许放电电流与整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流。
所述获取电机扭矩控制允许电流模块3可以进一步包括：
获取电机控制允许电流子模块，用于将最大允许放电电流减去整车附件消耗的电流得到电机控制允许电流；
获得电机扭矩控制允许电流子模块，用于将电机控制允许电流作为目标值、母线实际电流作为输入值进行PID运算获得电机扭矩控制允许电流。
获取电机控制允许的最大扭矩模块4，用于根据所述电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩。
所述获取电机控制允许的最大扭矩模块4可以进一步包括：
获取电机扭矩控制允许功率子模块，用于将电机扭矩控制允许电流乘以所述母线电压，得到电机扭矩控制允许功率；
获得电机控制允许的最大扭矩子模块，用于将电机扭矩控制允许功率除以电机的转速，再乘以常数9550后，得到电机控制允许的最大扭矩。
在上述方案的基础上，还包括发送模块，用于将电机控制允许的最大扭矩通过CAN总线发送至电机控制器。
本实施例提供的纯电动汽车的电机控制系统，集成于整车控制器中，监控电池包的最大允许放电电流，并根据最大允许放电电流与整车附件消耗的电流得到电机扭矩控制允许电流，根据电机扭矩控制允许电流限制电机控制允许的最大扭矩，从而实现了很好的对电池进行放电限制保护，同时，保护了整车系统，避免爆出整车故障，实现了驾驶的平顺性。
本实施例还提供一种纯电动汽车，包括上述的电机控制系统。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车的电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤:
获取电池包的最大允许放电电流；
获取整车附件消耗的电流；
根据所述最大允许放电电流与所述整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流；
根据所述电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取整车附件消耗的电流的步骤包括：
获取空调和整车电器消耗的功率；
将空调和整车电器消耗的功率除以母线电压，得到所述整车附件消耗的电流。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大允许放电电流与所述整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流的步骤包括：
将所述最大允许放电电流减去所述整车附件消耗的电流得到电机控制允许电流；
将所述电机控制允许电流作为目标值、母线实际电流作为输入值进行PID运算获得所述电机扭矩控制允许电流。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，根据所述电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩的步骤包括：
将所述电机扭矩控制允许电流乘以所述母线电压，得到电机扭矩控制允许功率；
将所述电机扭矩控制允许功率除以电机的转速，再乘以常数9550后，得到电机控制允许的最大扭矩。
5.一种纯电动汽车的电机控制系统，其特征在于，包括:
获取最大允许放电电流模块(1)，用于获取电池包的最大允许放电电流；
获取整车附件消耗的电流模块(2)，用于获取整车附件消耗的电流；
获取电机扭矩控制允许电流模块(3)，用于根据所述最大允许放电电流与所述整车附件消耗的电流获得电机扭矩控制允许电流；
获取电机控制允许的最大扭矩模块(4)，用于根据所述电机扭矩控制允许电流，得到电机控制允许的最大扭矩。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取整车附件消耗的电流模块(2)进一步包括：
获取消耗功率子模块，用于获取空调和整车电器消耗的功率；
获得整车附件消耗的电流子模块，用于将空调和整车电器消耗的功率除以母线电压，得到所述整车附件消耗的电流。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述获取电机扭矩控制允许电流模块(3)进一步包括：
获取电机控制允许电流子模块，用于将所述最大允许放电电流减去所述整车附件消耗的电流得到电机控制允许电流；
获得电机扭矩控制允许电流子模块，用于将所述电机控制允许电流作为目标值、母线实际电流作为输入值进行PID运算获得所述电机扭矩控制允许电流。
8.根据权利要求5-7任一所述的系统，其特征在于，所述获取电机控制允许的最大扭矩模块(4)进一步包括：
获取电机扭矩控制允许功率子模块，用于将所述电机扭矩控制允许电流乘以所述母线电压，得到电机扭矩控制允许功率；
获得电机控制允许的最大扭矩子模块，用于将所述电机扭矩控制允许功率除以电机的转速，再乘以常数9550后，得到电机控制允许的最大扭矩。
9.一种如权利要求1-4任一所述的纯电动汽车的电机控制方法在电池保护中的应用。
10.一种纯电动汽车，其特征在于，包括权利要求5-8任一所述的电机控制系统。
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