CN108583560B - 一种混合动力车辆的电机发电控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了混合动力车辆的电机发电控制方法。该方法包括如下步骤：获取电机的当前转速、目标转速和电池包的允许充放电功率；根据当前转速和允许充放电功率确定电机的可用转矩的区间(T_min,T_max)，并根据当前转速和目标转速确定转矩需求T_req；在转矩需求T_req为负且|T_req|>|T_min|时，根据转矩需求T_req和T_min计算获得电机的理论转矩损耗值T_loss；根据理论转矩损耗值T_loss获取电机的实际转矩损耗值T_loss’；控制电机按照实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，以使电机输出转矩需求T_req，从而将电机的发电效率降低至一效率阈值。本发明方案通过降低高压端的充电功率，在电池允许充电功率限制的条件下，保证电机输出足够的负转矩，以在规定时间内完成调速，从而实现顺利换挡。

Description

一种混合动力车辆的电机发电控制方法及系统

技术领域

本发明涉及车混合动力车辆的电机发电技术领域，特别是涉及一种混合动力车辆的电机发电控制方法及系统。

背景技术

车辆换挡过程的控制方法对换挡时的舒适性有着重要的影响，合理的换挡方法不仅使乘客感到舒适，同时又可以防止离合器滑磨时间过长而导致的损坏。为保证混合动力车辆的整车性能，电机在换挡时需要在短时间内完成调速，在电机实际转速和目标转速相差较大的情况下，电机换挡调速时的转矩需求比较大，此时若电机转速较高，则电机瞬间功率较大。在电池允许充电功率较小的情况下，电机换挡调速时间会变长或失败，从而影响整车动力性能。

目前，混合动力车辆中电机换挡调速的方案有三种：

第一种方案是，电机控制器控制电机调速，达到目标转速完成换挡。这种方式换挡时间较短，但是由于换挡过程中不考虑电池允许充电功率对电机功率的限制，导致对电池造成损害，从而影响电池寿命。

第二种方案是，由发动机带动电机转动，将电机的转速调节至目标转速以完成换挡。这种方式的控制策略复杂，且调速时间也会增加，若在电机驱动车轮行驶的过程中使用这种方式，则需要首先启动发动机，发动机调速精度没有电机的调速精度高，会造成同步器磨损和进档冲击，影响整车性能。

第三种方案是，对比电池允许充电功率和电机换挡功率，在不满足换挡需求的情况下，不请求换挡。这种方式电机工作在固定档位，在电机转速较高或较低时工作效率较低，车速也受影响，从而影响整车节能和动力性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种控制策略，以在电池充电功率限制的情况下，保证电机在规定时间内完成调速，从而完成换挡操作，同时不会对电池造成损害。

本发明的另一个目的是要使得控制策略简单且调速精度高。

特别地，本发明提供了一种混合动力车辆的电机发电控制方法，所述混合动力车辆包括电池包和电机，所述电机发电控制方法包括如下步骤：

获取所述电机的当前转速、目标转速和所述电池包的允许充放电功率；

根据所述当前转速和所述允许充放电功率确定所述电机的可用转矩的范围值(T_min,T_max)，并根据所述当前转速和所述目标转速确定转矩需求T_req；

在所述转矩需求T_req为负且|T_req|>|T_min|时，根据所述转矩需求T_req和T_min计算获得所述电机的理论转矩损耗值T_loss；

根据所述理论转矩损耗值T_loss获取所述电机的实际转矩损耗值T_loss’；

控制所述电机按照所述实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，以使所述电机输出所述转矩需求T_req，从而将所述电机的发电效率降低至一效率阈值。

可选地，根据所述转矩需求T_req和T_min计算获得所述电机的理论转矩损耗值T_loss，按照以下公式进行计算：

T_loss＝|T_req|-|T_min|。

可选地，根据所述理论转矩损耗值T_loss获取所述电机的实际转矩损耗值T_loss’，如下步骤：

获取存储在所述混合动力车辆的电机控制系统内的转矩损耗与发电效率的关系表；

根据所述关系表查询所述理论转矩损耗值T_loss附近的数值对应的发电效率；

在保证不超过所述电池包的所述允许充放电功率的条件下在所述关系表中选取一组参数值，以得到与所述理论转矩损耗值T_loss接近的实际转矩损耗值T_loss’，其中T_loss’对应的发电效率为所述效率阈值。

可选地，所述实际转矩损耗值T_loss’大于或等于所述理论转矩损耗值T_loss。

可选地，控制所述电机按照所述实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，以使所述电机输出所述转矩需求T_req，所述转矩需求T_req与所述实际转矩损耗值T_loss’之间的关系遵循以下公式：

T_req＝(|T_limit|+|T_loss’|)*|T_limit|/T_limit

其中，T_limit大于等于T_min且小于或等于T_max；

通过根据所述理论转矩损耗值T_loss查询所述关系表来获得所述实际转矩损耗值T_loss’，再根据所述转矩需求T_req与所述实际转矩损耗值T_loss’之间遵循的公式计算获得T_limit。

特别地，本发明还提供了一种混合动力车辆的电机发电控制系统，包括：

转速获取单元，用于获取所述混合动力车辆的电机的当前转速和目标转速；

电池功率获取单元，用于获取所述混合动力车辆的电池包的允许充放电功率；

第一确定单元，用于根据所述当前转速和所述目标转速确定转矩需求T_req；

第二确定单元，用于根据所述当前转速和所述允许充放电功率确定所述电机的可用转矩的范围值(T_min,T_max)；

处理器，用于在所述转矩需求T_req为负且|T_req|>|T_min|时，根据所述转矩需求T_req和T_min计算获得所述电机的理论转矩损耗值T_loss，并根据所述理论转矩损耗值T_loss获取所述电机的实际转矩损耗值T_loss’；

控制器，用于控制所述电机按照所述实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，并使所述电机的可用转矩为(T_min,T_max)中的某一转矩，以允许所述电机输出所述转矩需求T_req，从而将所述电机的发电效率降低至一效率阈值。

可选地，所述处理器被配置成按照以下公式计算获得所述电机的理论转矩损耗值T_loss，

T_loss＝|T_req|-|T_min|。

可选地，所述处理器包括：

关系表获取单元，用于获取存储在所述混合动力车辆的电机控制系统内的转矩损耗与发电效率的关系表；

查询单元，用于根据所述关系表查询所述理论转矩损耗值T_loss附近的数值对应的发电效率；

选取单元，用于在保证不超过所述电池包的所述允许充放电功率的条件下在所述关系表中选取一组参数值，以得到与所述理论转矩损耗值T_loss接近的实际转矩损耗值T_loss’，其中T_loss’对应的发电效率为所述效率阈值。

可选地，所述控制器被配置成通过调用所述参数值来输出所述转矩需求T_req。

可选地，所述控制器被配置成按照以下关系计算出T_loss’和T_limit，

T_req＝(|T_limit|+|T_loss’|)*|T_limit|/T_limit

其中，T_limit大于等于T_min且小于等于T_max。

根据本发明实施例的方案，通过将电机的发电效率降低至一效率阈值，从而降低高压端的充电功率，并根据当前转速和允许充放电功率确定电机的可用转矩的区间(T_min,T_max)，并最终使得电机输出转矩需求T_req，从而保证电机输出足够的负转矩是在电池允许充电功率限制的条件下完成的。进而使得电机在规定时间内完成调速，从而实现顺利换挡。此外，由于该方法中不需要发动机带动电机调速，仅是电机自身完全调速，从而使得控制策略简单且调速精度高，进而提升整车性能。

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混合动力车辆的电机发电控制方法的示意性流程图；

图2是根据本发明一个实施例的图1所示S400的具体实施方式的示意性流程图；

图3是根据本发明一个实施例的混合动力车辆的电机发电控制系统的系统框图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施例的混合动力车辆的电机发电控制方法的示意性流程图。如图1所示，该电机发电控制方法包括：

步骤S100、获取电机的当前转速、目标转速和电池包的允许充放电功率；

步骤S200、根据当前转速和允许充放电功率确定电机的可用转矩的范围值(T_min,T_max)，并根据当前转速和目标转速确定转矩需求T_req；

步骤S300、在转矩需求T_req为负且|T_req|>|T_min|时，根据转矩需求T_req和T_min计算获得电机的理论转矩损耗值T_loss；

步骤S400、根据理论转矩损耗值T_loss获取电机的实际转矩损耗值T_loss’；

步骤S500、控制电机按照实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，以使电机输出转矩需求T_req，从而将电机的发电效率降低至一效率阈值。

根据本发明实施例的方案，通过降低高压端的充电功率，在电池允许充电功率限制的条件下，保证电机输出足够的负转矩，以在规定时间内完成调速，从而实现顺利换挡。此外，由于该方法中不需要发动机带动电机调速，仅是电机自身完全调速，从而使得控制策略简单且调速精度高，进而提升整车性能。

在步骤S300中，根据以下公式计算电机的理论转矩损耗值T_loss，T_loss＝|T_req|-|T_min|。

图2示出了根据本发明一个实施例的图1所示S400的具体实施方式的示意性流程图。在图2所示的实施例中，步骤S400包括：

步骤S410、获取存储在混合动力车辆的电机控制系统内的转矩损耗与发电效率的关系表；

步骤S420、根据关系表查询理论转矩损耗值T_loss附近的数值对应的发电效率；

步骤S430、在保证不超过电池包的允许充放电功率的条件下在关系表中选取一组参数值，以得到与理论转矩损耗值T_loss接近的实际转矩损耗值T_loss’，其中T_loss’对应的发电效率为效率阈值。

在步骤S500中，转矩需求T_req与所述实际转矩损耗值T_loss’之间的关系遵循以下公式：T_req＝(|T_limit|+|T_loss’|)*|T_limit|/T_limit，其中，T_limit大于等于T_min且小于或等于T_max。

在本发明方案中，转矩需求T_req是固定不变的，实际转矩损耗值T_loss’是根据理论转矩损耗值T_loss在关系表中查询获得的，T_limit是根据转矩需求T_req与实际转矩损耗值T_loss’之间遵循的公式计算获得。

在一个实施例中，转矩需求T_req为100N·m，理论转矩损耗值为17N·m，在关系表中，在17N·m附近有15N·m和20N·m对应的电机的发电效率值，那么需要选择20N·m作为实际转矩损耗值T_loss’，这是因为若选取15N·m作为实际转矩损耗值T_loss’，则会发生超过允许充放电功率的情况。因此，实际转矩损耗值T_loss’要大于或等于理论转矩损耗值T_loss。

在关系表中，例如可以每隔1N·m、5N·m、10N·m或20N·m等标定一次，即例如每隔1N·m标定一次时，在关系表中可以有16N·m、17N·m和18N·m对应的电机的发电效率值，那么在理论转矩损耗值T_loss为17N·m时，实际转矩损耗值T_loss’可以为17N·m或18N·m。又例如每隔10N·m标定一次时，在关系表中可以有10N·m、20N·m和30N·m对应的电机的发电效率值，那么在理论转矩损耗值T_loss为17N·m时，实际转矩损耗值T_loss’可以为20N·m或30N·m。

对于关系表的标定，标定越细致转矩损耗越小，整车能耗会降低。标定越复杂对系统以及软件要求越高，标定的工作量会极大增加。在实际应用中，可以根据实际应用选择合适的方案。

图3示出了根据本发明一个实施例的混合动力车辆的电机发电控制系统的系统框图。如图3所示，该电机发电控制系统包括转速获取单元110、电池功率获取单元120、第一确定单元130、第二确定单元140、处理器150和控制器160。转速获取单元110用于获取混合动力车辆的电机的当前转速和目标转速。电池功率获取单元120用于获取混合动力车辆的电池包的允许充放电功率。第一确定单元130用于根据当前转速和目标转速确定转矩需求T_req。第二确定单元140用于根据当前转速和允许充放电功率确定电机的可用转矩的范围值(T_min,T_max)。处理器150用于在转矩需求T_req为负且|T_req|>|T_min|时，根据转矩需求T_req和T_min计算获得电机的理论转矩损耗值T_loss，并根据理论转矩损耗值T_loss获取电机的实际转矩损耗值T_loss’。控制器160用于控制电机按照实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，并使电机的可用转矩为(T_min,T_max)中的某一转矩，以允许电机输出转矩需求T_req，从而将电机的发电效率降低至一效率阈值。

根据本发明实施例的方案，通过降低高压端的充电功率，在电池允许充电功率限制的条件下，保证电机输出足够的负转矩，以在规定时间内完成调速，从而实现顺利换挡。此外，由于该方法中不需要发动机带动电机调速，仅是电机自身完全调速，从而使得控制策略简单且调速精度高，进而提升整车性能。

其中，处理器150被配置成按照以下公式计算获得电机的理论转矩损耗值T_loss，T_loss＝|T_req|-|T_min|。

在一个实施例中，处理器150包括关系表获取单元、查询单元和选取单元。关系表获取单元用于获取存储在混合动力车辆的电机控制系统内的转矩损耗与发电效率的关系表。查询单元用于根据关系表查询理论转矩损耗值T_loss附近的数值对应的发电效率。选取单元用于在保证不超过电池包的允许充放电功率的条件下在关系表中选取一组参数值，以得到与理论转矩损耗值T_loss接近的实际转矩损耗值T_loss’，其中T_loss’对应的发电效率为效率阈值。控制器被配置成通过调用参数值来输出转矩需求T_req。

控制器160被配置成按照以下关系计算出T_loss’和T_limit，其中，T_limit大于等于T_min且小于等于T_max；公式为T_req＝(|T_limit|+|T_loss’|)*|T_limit|/T_limit。

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)

1.一种混合动力车辆的电机发电控制方法，其特征在于，所述混合动力车辆包括电池包和电机，所述电机发电控制方法包括如下步骤：

获取所述电机的当前转速、目标转速和所述电池包的允许充放电功率；

根据所述当前转速和所述允许充放电功率确定所述电机的可用转矩的区间(T_min,T_max)，并根据所述当前转速和所述目标转速确定转矩需求T_req；

在所述转矩需求T_req为负且|T_req|>|T_min|时，根据所述转矩需求T_req和所述电机的可用转矩的端点值T_min计算获得所述电机的理论转矩损耗值T_loss；

根据所述理论转矩损耗值T_loss获取所述电机的实际转矩损耗值T_loss’；

控制所述电机按照所述实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，以使所述电机输出所述转矩需求T_req，从而将所述电机的发电效率降低至一效率阈值。

2.根据权利要求1所述的电机发电控制方法，其特征在于，所述电机的理论转矩损耗值T_loss按照以下公式计算获得：

T_loss＝|T_req|-|T_min|。

3.根据权利要求1或2所述的电机发电控制方法，其特征在于，根据所述理论转矩损耗值T_loss获取所述电机的实际转矩损耗值T_loss’的操作包括如下步骤：

获取存储在所述混合动力车辆的电机控制系统内的转矩损耗与发电效率的关系表；

根据所述关系表查询所述理论转矩损耗值T_loss附近的数值对应的发电效率；

在保证不超过所述电池包的所述允许充放电功率的条件下在所述关系表中选取一组参数值，以得到与所述理论转矩损耗值T_loss接近的实际转矩损耗值T_loss’，其中T_loss’对应的发电效率为所述效率阈值。

4.根据权利要求3所述的电机发电控制方法，其特征在于，所述实际转矩损耗值T_loss’大于或等于所述理论转矩损耗值T_loss。

5.根据权利要求3所述的电机发电控制方法，其特征在于，控制所述电机按照所述实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，以使所述电机输出所述转矩需求T_req，所述转矩需求T_req与所述实际转矩损耗值T_loss’之间的关系遵循以下公式：

T_req＝(|T_limit|+|T_loss’|)*|T_limit|/T_limit

其中，T_limit大于等于T_min且小于或等于T_max；

通过根据所述理论转矩损耗值T_loss查询所述关系表来获得所述实际转矩损耗值T_loss’，再根据所述转矩需求T_req与所述实际转矩损耗值T_loss’之间遵循的公式计算获得T_limit。

6.一种混合动力车辆的电机发电控制系统，其特征在于，包括：

转速获取单元，用于获取所述混合动力车辆的电机的当前转速和目标转速；

电池功率获取单元，用于获取所述混合动力车辆的电池包的允许充放电功率；

第一确定单元，用于根据所述当前转速和所述目标转速确定转矩需求T_req；

第二确定单元，用于根据所述当前转速和所述允许充放电功率确定所述电机的可用转矩的范围值(T_min,T_max)；

处理器，用于在所述转矩需求T_req为负且|T_req|>|T_min|时，根据所述转矩需求T_req和T_min计算获得所述电机的理论转矩损耗值T_loss，并根据所述理论转矩损耗值T_loss获取所述电机的实际转矩损耗值T_loss’；

控制器，用于控制所述电机按照所述实际转矩损耗值T_loss’进行转矩损耗，并使所述电机的可用转矩为(T_min,T_max)中的某一转矩，以允许所述电机输出所述转矩需求T_req，从而将所述电机的发电效率降低至一效率阈值。

7.根据权利要求6所述的电机发电控制系统，其特征在于，所述处理器被配置成按照以下公式计算获得所述电机的理论转矩损耗值T_loss，

T_loss＝|T_req|-|T_min|。

8.根据权利要求6或7所述的电机发电控制系统，其特征在于，所述处理器包括：

关系表获取单元，用于获取存储在所述混合动力车辆的电机控制系统内的转矩损耗与发电效率的关系表；

查询单元，用于根据所述关系表查询所述理论转矩损耗值T_loss附近的数值对应的发电效率；

选取单元，用于在保证不超过所述电池包的所述允许充放电功率的条件下在所述关系表中选取一组参数值，以得到与所述理论转矩损耗值T_loss接近的实际转矩损耗值T_loss’，其中T_loss’对应的发电效率为所述效率阈值。

9.根据权利要求8所述的电机发电控制系统，其特征在于，所述控制器被配置成通过调用所述参数值来输出所述转矩需求T_req。

10.根据权利要求6-7和9中任一项所述的电机发电控制系统，其特征在于，所述控制器被配置成按照以下关系计算出T_loss’和T_limit，T_req＝(|T_limit|+|T_loss’|)*|T_limit|/T_limit

其中，T_limit大于等于T_min且小于等于T_max。

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