CN111660829A - 一种用于混合动力车辆的电机功率控制方法、系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于混合动力车辆的电机功率控制方法、系统及车辆，涉及车辆的电子电器技术领域。电机功率控制方法包括：实时采集所述动力电池的当前剩余电量；根据所述当前剩余电量和预设的电机扭矩运行曲线得到所述电机的当前扭矩运行曲线；控制所述电机按照当前扭矩运行曲线输出功率。本发明提供的电机功率控制方法能够解决驾驶安全和用户对于续驶里程忧虑的问题的用于混合动力车辆。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的电子电器领域，特别是涉及一种用于混合动力车辆的电机功率控制方法、系统及车辆。
背景技术
为了解决纯电动车辆的续航旅程焦虑、延长电池寿命、提高整车的动力等问题，当前增程式车辆越来越得到重视。增程式车辆中増程器带动发电机进行发电，电池储存电能并给整车电气件供电或増程系统和电池共同给整车电气件供电。
很多情况下，从成本角度出发，电池容量和増程器的发电能力都会设计的比较小，那么当车辆在高负荷运行时，増程器的发电功率便不能维持电气件(主要是电机)的功率，就会导致电池电量被快速消耗，严重时会导致整车趴窝，给整车行驶带来极大不便甚至是危险。现有技术中为了满足车辆的动力性和驾驶性，除非车辆出现故障，否则不对车辆的可维持整车运行能量进行评估，即按照当前増程器实际输出能量和电池允许的最大能量限制整车能量输出。当电池的剩余电量小于某一固定值时，在増程器实际输出能量和电池运行的最大放电能量基础上预留部分能量再限制整车能量输出，在电池剩余电量再次减小时，整车出现二级故障，车辆进入跛行。因而，现有技术中对于电机能量的输出的方式缺乏灵活性，不能从根本上解决驾驶安全和用户对于续驶里程忧虑的问题。
发明内容
本发明第一方面的一个目的是提供一种能够解决驾驶安全和用户对于续驶里程忧虑的问题的用于混合动力车辆的电机功率控制方法。
本发明第一方面的进一步的目的是提供一种能够最大程度保证车辆动力性的用于混合动力车辆的电机功率控制方法。
本发明第二方面的目的是提供一种能够解决驾驶安全和用户对于续驶里程忧虑的问题的用于混合动力车辆的电机功率控制系统。
本发明第三方面的目的是提供一种能够解决驾驶安全和用户对于续驶里程忧虑的问题的车辆。
根据上述第一方面，本发明提供了用于混合动力车辆的电机功率控制方法，所述混合动力车辆包括増程器、发电机和动力电池，所述増程器用于控制所述发电机为所述动力电池充电，所述动力电池用于为所述电机提供动力，所述电机功率控制方法包括：
实时采集所述动力电池的当前剩余电量和电机信息；
根据所述电机信息和预设的电机扭矩运行曲线得到所述电机的当前扭矩运行曲线；
根据所述当前剩余电量查找所述当前扭矩运行曲线得到所述电机在所述当前剩余电量时的功率输出曲线；
控制所述电机按照所述功率输出曲线输出功率。
可选地，采集所述动力电池的当前剩余电量之前还包括：
将所述动力电池的剩余电量划分成多个剩余电量区间；
采集所述动力电池的当前剩余电量之后还包括：
获得所述当前剩余电量所在的剩余电量区间；
根据所述当前剩余电量所在的剩余电量区间查找预设的电机扭矩运行曲线得到所述电机的当前扭矩运行曲线。
可选地，实时采集所述动力电池的当前剩余电量之后还包括：
计算所述动力电池的剩余电量在预设时间内的变化值；
根据所述变化值得到所述剩余电量的变化数；
判断所述动力电池的当前剩余电量是否小于预设电量值；
若是，根据所述变化数和预设的电机运行功率限值公式得到所述电机当前的最大运行功率限值；
控制所述电机按照所述最大运行功率限值输出功率。
可选地，根据所述变化值得到所述剩余电量的变化数包括：
按照变化数计算公式得到所述变化数：
F＝ΔSOC×α+A
其中，F为剩余电量的变化数，△SOC为剩余电量的变化值，α为剩余电量的变化因子参数，A为剩余电量的迭代数。
可选地，所述预设的电机运行功率限值公式为：
G＝Z×β+D×γ-J
其中，G为电机当前的最大运行功率限值，Z为増程器功率，β为増程器功率参数，D为动力电池允许放电功率，γ为动力电池功率参数，J为整车辅件的功率。
可选地，实时采集所述电机的信息包括：
采集所述电机的扭矩、转速和效率；
根据所述扭矩、转速和效率及预设的电机效率图设计所述预设的电机扭矩运行曲线。
可选地，根据所述变化数和预设的电机运行功率限值公式得到所述电机当前的最大运行功率限值包括：
将所述变化数划分成多个变化数区间；
根据所述动力电池的当前的变化数选择相对应的増程器功率参数和动力电池功率参数带入所述预设的电机运行功率限值公式中得到所述电机当前的最大运行功率限值。
可选地，根据所述变化值得到所述剩余电量的变化数包括：
将所述变化值划分成多个变化值区间；
根据所述动力电池的剩余电量在当前的预设时间段内的变化值得到所述动力电池的剩余电量当前的变化值区间；
根据所述动力电池的剩余电量当前的变化值区间选择相对应的剩余电量的变化因子参数带入变化数计算公式中得到所述动力电池的当前的变化数。
根据上述第二方面，本发明还提供一种用于混合动力车辆的电机功率控制系统，用于执行所述的电机功率控制方法，所述混合动力车辆包括増程器、发电机和动力电池，所述増程器用于控制所述发电机为所述动力电池充电，所述动力电池用于为所述电机提供动力，所述电机功率控制系统包括：
采集单元，用于实时采集所述动力电池的当前剩余电量和电机信息；
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所述的电机功率控制方法。
根据上述第三方面，本发明还提供了一种车辆，包括所述的用于混合动力车辆的电机功率控制系统。
本发明提供的电机功率控制方法首先采集动力电池的当前剩余电量和电机的信息，根据电机的信息和预设的电机扭矩运行曲线得到电机的当前扭矩运行曲线，然后根据当前剩余电量查找当前扭矩运行曲线得到电机在当前剩余电量时的功率输出曲线，最后控制电机按照功率输出曲线输出功率。电机的功率输出的大小与动力电池的当前剩余电量的大小密切相关，根据动力电池的当前剩余电量得到电机的功率输出曲线，使得电机的功率输出与动力电池的剩余电量关联，进而可以使得在当前剩余电量下电机能够维持高功率输出，从而解决现有技术中仅仅根据剩余电量限值决定电机功率输出导致的驾驶不安全和用户对续驶里程的担忧的问题。
进一步地，若当前剩余电量小于预设电量值，则结合剩余电量的在预设时间内的变化数和预设的电机运行功率限值公式得到电机当前的最大运行功率限值，最后控制电机按照最大运行功率限值输出功率，如此即便在动力电池的剩余电量较低的情况下，依然能够保证车辆的动力性。
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是根据本发明的一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图；
图2是根据本发明的另一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图；
图3是根据本发明的又一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图；
图4是根据本发明的再一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图；
图5是根据本发明的进一步的一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图；
图6是根据本发明的更为进一步的一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图；
图7是根据本发明的一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制系统的结构示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图。如图1所示，本发明提供了用于混合动力车辆的电机功率控制方法，混合动力车辆包括増程器、发电机和动力电池，増程器用于控制发电机为动力电池充电，动力电池用于为电机提供动力，电机功率控制方法包括：
S10：实时采集动力电池的当前剩余电量和电机信息；
S20：根据电机信息和预设的电机扭矩运行曲线得到电机的当前扭矩运行曲线；
S30：根据当前剩余电量查找当前扭矩运行曲线得到电机在当前剩余电量时的功率输出曲线；
S40：控制电机按照功率输出曲线输出功率。
本实施例提供的电机功率控制方法首先采集动力电池的当前剩余电量和电机的信息，根据电机的信息和预设的电机扭矩运行曲线得到电机的当前扭矩运行曲线，然后根据当前剩余电量查找当前扭矩运行曲线得到电机在当前剩余电量时的功率输出曲线，最后控制电机按照功率输出曲线输出功率。电机的功率输出的大小与动力电池的当前剩余电量的大小密切相关，根据动力电池的当前剩余电量得到电机的功率输出曲线，使得电机的功率输出与动力电池的剩余电量关联，进而可以使得在当前剩余电量下电机能够维持高功率输出，达到经济节能的效果，并且平衡电机功率控制和整车的动力性，从而解决现有技术中仅仅根据剩余电量限值决定电机功率输出导致的驾驶不安全和用户对续驶里程的担忧的问题。
在上述实施例中，随着剩余电量的减小，功率输出曲线在相同的电机转速下对应电机最大扭矩呈现不升趋势，对应电机效率呈现不降趋势。
图2是根据本发明的另一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图。如图2所示，在一个优选的实施例中，采集动力电池的当前剩余电量之前还包括：
S01：将动力电池的剩余电量划分成多个剩余电量区间；
采集动力电池的当前剩余电量之后还包括：
S11：获得当前剩余电量所在的剩余电量区间；
S12：根据当前剩余电量所在的剩余电量区间查找当前扭矩运行曲线得到电机在当前剩余电量时的功率输出曲线。
在本实施例中，预设置多个剩余电量区间，然后找到当前剩余电量对应的剩余电量区间，最后再根据当前剩余电量所在的剩余电量区间查找当前扭矩运行曲线得到电机在当前剩余电量时的功率输出曲线，一方面可以节约系统空间，另一方面也可以避免随着电池剩余电量的变化导致功率输出曲线频繁变化，进而导致电机的输出功率不断变化影响驾驶体验和电机使用寿命。
其中，剩余电量区间的个数不限，优选为5个。
图3是根据本发明的又一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图。如图3所示，在一个更为优选的实施例中，实时采集动力电池的当前剩余电量之后还包括：
S13：计算动力电池的剩余电量在预设时间内的变化值；
S14：根据变化值得到剩余电量的变化数；
S15：判断动力电池的当前剩余电量是否小于预设电量值；
S16：若是，根据变化数和预设的电机运行功率限值公式得到电机当前的最大运行功率限值；
S17：控制电机按照最大运行功率限值输出功率。
在本实施例中，若当前剩余电量小于预设电量值，则结合剩余电量的在预设时间内的变化数和预设的电机运行功率限值公式得到电机当前的最大运行功率限值，最后控制电机按照最大运行功率限值输出功率，如此即便在动力电池的剩余电量较低的情况下，依然能够保证车辆的动力性。
在上述实施例中，根据动力电池的剩余电量的变化趋势控制整车允许能量输出及电池补电、根据剩余电量的变化情况让电机智能地在高效率区运行。具体的，当动力电池的剩余电量大于等于预设电量值时，电机的功率按照功率输出曲线输出，以达到更加经济节能的效果，当动力电池的剩余电量持续减少并减少至小于预设电量值后，控制电机按照最大运行功率限值输出功率。
在一个具体的实施例中，根据变化值得到剩余电量的变化数包括：
按照变化数计算公式(公式1)得到变化数：
F＝ΔSOC×α+A 公式1
其中，F为剩余电量的变化数，△SOC为剩余电量的变化值，α为剩余电量的变化因子参数，A为剩余电量的迭代数。
在一个具体的实施例中，预设的电机运行功率限值公式(公式2)为：
G＝Z×β+D×γ-J 公式2
其中，G为电机当前的最大运行功率限值，Z为増程器功率，β为増程器功率参数，D为动力电池允许放电功率，γ为动力电池功率参数，J为整车辅件的功率。
若剩余电量增大，则剩余电量的变化值为正值，反之为负值。将变化因子参数预设为至少包含一个正数和一个负数，若若剩余电量增大，则化因子参数预设为负数，反之为正数，变化因子参数的个数优选为4个。当剩余电量的变化值为正值时，那么预设变化因子参数绝对值越大对应的变化因子参数则越大。当剩余电量的变化值为负值时，那么预设变化因子参数绝对值越大对应的变化因子参数则越大。
图4是根据本发明的再一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图。如图4所示，在一个实施例中，实时采集电机的信息包括：
S21：采集电机的扭矩、转速和效率；
S22：根据扭矩、转速和效率及预设的电机效率图设计预设的电机扭矩运行曲线。
发明人发现电机的预设的电机扭矩运行曲线与电机的多方面信息相关，经过多次实验后找到了与预设的电机扭矩运行曲线相关的信息为电机的扭矩、转速和效率，如此根据扭矩、转速和效率及预设的电机效率图设计的预设的电机扭矩运行曲线更加的精准，使得对于电机输出功率的控制也更加准确。
图5是根据本发明的进一步的一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图。如图5所示，在一个更为优选的实施例中，根据变化数和预设的电机运行功率限值公式得到电机当前的最大运行功率限值包括：
S161：将变化数划分成多个变化数区间；
S162：根据动力电池的当前的变化数选择相对应的増程器功率参数和动力电池功率参数带入预设的电机运行功率限值公式中得到电机当前的最大运行功率限值。
考虑到不同的变化数区间对应的预设的电机运行功率限值公式中的増程器功率参数和动力电池功率参数不同，因而需要将变化数分成多个变化数区间，然后找到对应的増程器功率参数和动力电池功率参数带入预设的电机运行功率限值公式中得到电机当前的最大运行功率限值，如此，提升了电机当前的最大运行功率限值的准确性。
随着剩余电量的变化数的减小，増程器功率参数和动力电池功率参数均依次增大。变化数区间的个数不限，可以根据实际的动力电池属性进行设置，优选为5个。増程器功率参数为不大于1的值，最小的増程器功率参数一定小于1。动力电池功率参数为不大于1的值，最小的动力电池功率参数为0。
优选的，限制上述实施例中的变化数的最大值和最小值。
图6是根据本发明的更为进一步的一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制方法流程框图。如图6所示，在一个进一步的实施例中，根据变化值得到剩余电量的变化数包括：
S141：将变化值划分成多个变化值区间；
S142：根据动力电池的剩余电量在当前的预设时间段内的变化值得到动力电池的剩余电量当前的变化值区间；
S143：根据动力电池的剩余电量当前的变化值区间选择相对应的剩余电量的变化因子参数带入变化数计算公式中得到动力电池的当前的变化数。
考虑到不同变化值区间对应的变化数计算公式中的剩余电量的化因子参数不同，因而将变化值分成多个变化值区间，使得获得的当前的变化数更为精确，进而可以进一步提升电机当前的最大运行功率限值的准确性。
图7是根据本发明的一个实施例的用于混合动力车辆的电机功率控制系统的结构示意图。如图7所示，本发明还提供一种用于混合动力车辆的电机功率控制系统，用于执行上述任意实施例中的电机功率控制方法，混合动力车辆包括増程器、发电机和动力电池，増程器用于控制发电机为动力电池充电，动力电池用于为电机提供动力，电机功率控制系统一般性地包括采集单元1和控制单元2。采集单元1用于实时采集动力电池的当前剩余电量和电机的信息。控制单元2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意一个实施例的电机功率控制方法。
本实施例提供的电机功率控制系统首先采集动力电池的当前剩余电量和电机的信息，根据电机的信息和预设的电机扭矩运行曲线得到电机的当前扭矩运行曲线，然后根据当前剩余电量查找当前扭矩运行曲线得到电机在当前剩余电量时的功率输出曲线，最后控制电机按照功率输出曲线输出功率。电机的功率输出的大小与动力电池的当前剩余电量的大小密切相关，根据动力电池的当前剩余电量得到电机的功率输出曲线，使得电机的功率输出与动力电池的剩余电量关联，进而可以使得在当前剩余电量下电机能够维持高功率输出，从而解决现有技术中仅仅根据剩余电量限值决定电机功率输出导致的驾驶不安全和用户对续驶里程的担忧的问题。
根据上述第三方面，本发明还提供了一种车辆，包括用于混合动力车辆的电机功率控制系统。
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)
1.一种用于混合动力车辆的电机功率控制方法，所述混合动力车辆包括増程器、发电机和动力电池，所述増程器用于控制所述发电机为所述动力电池充电，所述动力电池用于为所述电机提供动力，其特征在于，所述电机功率控制方法包括：
实时采集所述动力电池的当前剩余电量和电机信息；
根据所述电机信息和预设的电机扭矩运行曲线得到所述电机的当前扭矩运行曲线；
根据所述当前剩余电量查找所述当前扭矩运行曲线得到所述电机在所述当前剩余电量时的功率输出曲线；
控制所述电机按照所述功率输出曲线输出功率。
2.根据权利要求1所述的电机功率控制方法，其特征在于，采集所述动力电池的当前剩余电量之前还包括：
将所述动力电池的剩余电量划分成多个剩余电量区间；
采集所述动力电池的当前剩余电量之后还包括：
获得所述当前剩余电量所在的剩余电量区间；
根据所述当前剩余电量所在的剩余电量区间查找所述当前扭矩运行曲线得到所述电机在所述当前剩余电量时的功率输出曲线。
3.根据权利要求2所述的电机功率控制方法，其特征在于，实时采集所述动力电池的当前剩余电量之后还包括：
计算所述动力电池的剩余电量在预设时间内的变化值；
根据所述变化值得到所述剩余电量的变化数；
判断所述动力电池的当前剩余电量是否小于预设电量值；
若是，根据所述变化数和预设的电机运行功率限值公式得到所述电机当前的最大运行功率限值；
控制所述电机按照所述最大运行功率限值输出功率。
4.根据权利要求3所述的电机功率控制方法，其特征在于，根据所述变化值得到所述剩余电量的变化数包括：
按照变化数计算公式得到所述变化数：
F＝ΔSOC×α+A
其中，F为剩余电量的变化数，△SOC为剩余电量的变化值，α为剩余电量的变化因子参数，A为剩余电量的迭代数。
5.根据权利要求3所述的电机功率控制方法，其特征在于，所述预设的电机运行功率限值公式为：
G＝Z×β+D×γ-J
其中，G为电机当前的最大运行功率限值，Z为増程器功率，β为増程器功率参数，D为动力电池允许放电功率，γ为动力电池功率参数，J为整车辅件的功率。
6.根据权利要求1所述的电机功率控制方法，其特征在于，实时采集所述电机的信息包括：
采集所述电机的扭矩、转速和效率；
根据所述扭矩、转速和效率及预设的电机效率图设计所述预设的电机扭矩运行曲线。
7.根据权利要求5所述的电机功率控制方法，其特征在于，根据所述变化数和预设的电机运行功率限值公式得到所述电机当前的最大运行功率限值包括：
将所述变化数划分成多个变化数区间；
根据所述动力电池的当前的变化数选择相对应的増程器功率参数和动力电池功率参数带入所述预设的电机运行功率限值公式中得到所述电机当前的最大运行功率限值。
8.根据权利要求4所述的电机功率控制方法，其特征在于，根据所述变化值得到所述剩余电量的变化数包括：
将所述变化值划分成多个变化值区间；
根据所述动力电池的剩余电量在当前的预设时间段内的变化值得到所述动力电池的剩余电量当前的变化值区间；
根据所述动力电池的剩余电量当前的变化值区间选择相对应的剩余电量的变化因子参数带入变化数计算公式中得到所述动力电池的当前的变化数。
9.一种用于混合动力车辆的电机功率控制系统，所述混合动力车辆包括増程器、发电机和动力电池，所述増程器用于控制所述发电机为所述动力电池充电，所述动力电池用于为所述电机提供动力，其特征在于，所述电机功率控制系统包括：
采集单元(1)，用于实时采集所述动力电池的当前剩余电量和电机信息；
控制单元(2)，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1-9任一项所述的电机功率控制方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的用于混合动力车辆的电机功率控制系统。
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2020
- 2020-06-22 CN CN202010575819.6A patent/CN111660829B/zh active Active
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