CN111731152B - 一种功率控制方法、装置、车辆和存储介质 - Google Patents

一种功率控制方法、装置、车辆和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种功率控制方法、装置、车辆和存储介质。该方法包括:根据目标车辆中前后电机的许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定目标车辆中前后电机许用电功率;根据前后电机许用电功率选取前后电机的系统效率;根据前后电机的系统效率、当前实际电机转速和前后电机许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;根据前后电机许用扭矩限值实时控制目标车辆中动电池的输出功率。本实施例通过搭载了动力电池、动力电机和高压附件的目标车辆的行驶过程中,根据动力电池和电机自身能力,计算出总成扭矩能力,并将整车输出功率控制在许用功率范围内,有效避免了电池过充或过放对电池寿命的影响。

Description

一种功率控制方法、装置、车辆和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及电动汽车技术,尤其涉及一种功率控制方法、装置、车辆和存储介质。
背景技术
纯电动车型的动力源为动力电池,能量消耗源包括动力电机、高压部件(如空调等)、低压部件(各控制器、水泵、水阀等),为了保证能量消耗总和始终不会超过动力源的能力,作为动力源的动力电池一般会上报许用功率,由整车控制单元(整车控制器)通过控制来保证各部件能耗总和在许用功率范围内。同样,能量消耗源中的动力电机也有自身的能力,在使用过程中也是不可以超过,这也是由整车控制器来保证,而不同的是动力电机一般上报的是许用扭矩。那么既要保证不超过动力电池的许用功率,又要保证不超过动力电机的许用扭矩,这就需要先统一单位,然后才能通过比较确定动力电机的扭矩使用范围。利用功率、扭矩、转速三者的数学关系式,可以比较容易的进行转换,但由于动力电池上报的是电功率,而利用动力电机上报的许用扭矩和转速计算的是机械功率,所以必须要考虑两者之间的效率,若效率不准可能造成限制值偏大(即没限制住),从而导致电池过放。当然,考虑效率也只会避免大多情况下电池过放的可能,由于效率也存在偏差,仍然有个别工况会存在电池过放的风险。这种情况下往往都是动力电池进行自我保护,即动力电池上报过放故障,同时限制功率输出,但这种方法并是最优的,因为动力电池属于被动件,不第一时间从能耗源上限制,很难快速限制电池过放状态。类比上述内容电池同样存在过充问题。
针对纯电动双电机四驱构型来说,也同样存在上述问题,此外,由于前后电机的转速可能由于主减速比不同而不同,无法直接将电池许用功率转成扭矩进行比较,那么如何对一个动力电池的许用功率和前后两个电机的扭矩限制进行比较,同时在比较过程中如何选取效率系数以防止可能造成的电池过充、过放,则是整车驱动能力计算的关键。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种功率控制方法、装置、车辆和存储介质,有效将目标车辆的输出功率控制在许用功率范围内,避免了动力电池过充或过放,从而有效延长了动力电池的使用寿命。
在一个实施例中,本发明实施例提供了一种功率控制方法,包括:
根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定所述目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;
根据所述前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率;
根据所述前后电机的系统效率、当前实际电机转速和所述前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;
根据所述前后电机许用扭矩限值实时控制所述目标车辆中动力电池的输出功率。
在一个实施例中,本发明实施例还提供了一种功率控制装置,包括:
第一确定模块,用于根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定所述目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;
选取模块,用于根据所述前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率;
第二确定模块,用于根据所述前后电机的系统效率、当前电机转速和所述前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;
控制模块,用于根据所述前后电机许用扭矩限值实时控制所述目标车辆中动力电池的输出功率。
在一个实施例中,本发明实施例还提供了一种车辆,包括:前电机,后电机,动力电池,高压空调,双向直流转换器DC-DC,前电机控制单元,电池管理系统,后电机控制单元,空调控制单元,DC-DC控制器,整车控制器;
所述前电机控制单元,用于根据前电机自身状态上报前电机许用驱动扭矩和前电机许用回收扭矩,以及前电机当前实际扭矩和当前实际电机转速;
所述后电机控制单元,用于根据后电机自身状态上报前电机许用驱动扭矩和后电机许用回收扭矩,以及后电机当前实际扭矩和当前实际电机转速;
所述电池管理系统,用于根据动力电池自身状态上报动力电池许用充电功率和动力电池许用放电功率,以及上报动力电池当前电压状态以及当前电流状态;
所述空调控制单元,用于根据高压空调自身工作状态实时上报高压空调的功率消耗量;
所述DC-DC控制器,用于根据DC-DC自身工作状态实时上报输入电压和输入电流;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个整车控制器实现如上述任一实施例所述的功率控制方法。
在一个实施例中,本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的功率控制方法。
本发明通过根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;根据前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率;根据前后电机的系统效率、当前实际电机转速和前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;根据前后电机许用扭矩限值实时控制目标车辆中动力电池的输出功率。本发明实施例通过在搭载了动力电池、动力电机和高压附件的目标车辆中,目标车辆在行驶过程中,根据动力电池和动力电机自身的能力,计算出总成扭矩能力,并将整车的输出功率控制在许用功率范围内,有效避免了动力电池过充或过放对动力电池寿命的影响,从而有效延长了动力电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种功率控制方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的一种前后电机新的分配许用电功率的确定示意图;
图3是本发明实施例提供的另一种前后电机新的分配许用电功率的确定示意图;
图4是本发明实施例提供的又一种前后电机新的分配许用电功率的确定示意图;
图5是本发明实施例提供的再一种前后电机新的分配许用电功率的确定示意图;
图6是本发明实施例提供的一种纯电动双电机四驱车辆的结构框图;
图7是本发明实施例提供的一种纯电动双电机四驱车辆的前后电机许用驱动扭矩计算流程图;
图8是本发明实施例提供的一种纯电动双电机四驱车辆的防止动力电池过放的功率闭环保护流程图;
图9是本发明实施例提供的一种防止电池过放的功率保护坐标示意图;
图10是本发明实施例提供的一种功率控制装置的结构框图;
图11是本发明实施例提供的一种车辆的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种功率控制方法的流程图,本实施例可适用于对避免动力电池过充或过放的情况,该方法可以由功率控制装置来执行,其中,该方法可由硬件和/或软件的方式实现,并一般可集成在车辆中。
如图1所示,该方法具体包括如下步骤:
S110、根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定目标车辆中前后电机新的分配许用电功率。
在实施例中,目标车辆指的是搭载了动力电池、动力电机和高压附件的纯电动车辆。其中,前后电机的分配许用电功率指的是动力电池为前动力电机分配的电功率(记为前电机的分配许用电功率),以及动力电池为后动力电机分配的电功率(记为后电机的分配许用电功率)。在实际分配过程中,前电机的分配许用电功率和后电机的分配许用电功率可以相同,也可以不相同,其与预先获取的功率分配系数有关。示例性地,假设动力电池许用电功率为80千瓦(Kw),功率分配系数为3:5,则前电机的分配许用电功率为30Kw,后电机的分配许用电功率为50Kw。
在实施例中,前后电机自身许用电功率,指的是前后动力电机在自身能力范围内,可以使用的最大电功率。也就是说,前后电机自身许用电功率,指的是前后动力电机的最大使用功率能力。其中,前后电机自身许用电功率包括:前动力电机自身可用的最大电功率(记为前电机自身许用电功率)和后动力电机自身可用的最大电功率(记为后电机自身许用电功率)。在实际操作过程中,前后电机自身许用电功率,与前后电机的当前转速、最大许用扭矩和系统效率有关。在实施例中,前电机自身许用电功率和后电机自身许用电功率可以相等,也可以不相等。优选地,在实施例中,以前电机自身许用电功率和后电机自身许用电功率相等为例,对前后电机自身许用电功率的计算过程进行说明。示例性地,前后电机自身许用驱动电功率的计算公式为:P=T*n/9549/η,又如,前后电机自身许用回收电功率的计算公式为:P=T*n/9549*η其中,P为前后电机自身许用电功率(单位为:Kw),T为前后电机上报的许用扭矩(单位为:Nm),n为前后电机的当前转速(单位为:rpm),η为系统效率。在实际计算过程中,为了防止计算出前后电机自身许用电功率为零功率的情况,前后电机的当前转速设置有最低限值。
在实施例中,在前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率之间比较结果不同时,对应的前后电机新的分配许用电功率的确定方式也是不同的。示例性地,在前后电机的分配许用电功率均大于预先获取的前后电机自身许用电功率时,前后电机新的分配许用电功率与前后电机自身许用电功率有关;在前后电机的分配许用电功率均小于预先获取的前后电机自身许用电功率时,前后电机新的分配许用电功率与前后电机的分配许用电功率有关;在前电机的分配许用电功率小于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率大于预先获取的后电机自身许用电功率时,前电机新的分配许用电功率与动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,以及前电机自身许用电功率有关;在目标车辆中前电机的分配许用电功率大于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率小于预先获取的后电机自身许用电功率时,后电机新的分配许用电功率与动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,以及后电机自身许用电功率有关。
S120、根据前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率。
在实施例中,系统效率指的是前后电机的电功率转换为机械功率的转换效率。在实际操作过程中,前后电机的电功率无法完全转换为机械功率,即系统效率为小于1的系数。在实施例中,系统效率可以包括:第一系统效率和第二系统效率,在前后电机新的分配许用电功率与不同的参数(包括:前电机的分配许用电功率、前电机自身许用电功率、后电机的分配许用电功率、后电机自身许用电功率和动力电池许用电功率)有关时,所选取的系统效率也是不同的。可以理解为,前电机的系统效率与后电机的系统效率可以是不相同的。需要说明的是,第一系统效率和第二系统效率是不相同的。
S130、根据前后电机的系统效率、当前实际电机转速和前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值。
在实施例中,在确定前后电机的系统效率和前后电机新的分配许用电功率之后,转换为对应的前后电机许用机械功率;再根据前后电机许用机械功率和当前实际电机转速确定前后电机许用扭矩限值。在实施例中,前后电机许用扭矩限值指的是前后电机当前能够使用的最大扭矩。
S140、根据前后电机许用扭矩限值实时控制目标车辆中动力电池的输出功率。
在实施例中,通过控制前后电机许用扭矩限值的方式,有效控制了动力电池的输出功率,从而保证动力电池的输出功率不超过动力电池许用电功率,避免了动力电池的过充或过放,从而延长了动力电池的使用寿命。
本发明实施例通过在搭载了动力电池、动力电机和高压附件的目标车辆中,目标车辆在行驶过程中,根据动力电池和动力电机自身的能力,计算出总成扭矩能力,并将整车的输出功率控制在许用功率范围内,有效避免了动力电池过充或过放对动力电池寿命的影响,从而有效延长了动力电池的使用寿命。
在一实施例中,在根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定目标车辆中前后电机新的分配许用电功率之前,还包括:获取目标车辆的动力电池许用电功率、高压部件消耗电功率和双向直流转换器(DC-DC)消耗电功率;根据动力电池许用电功率、高压部件消耗电功率和DC-DC消耗电功率确定前后电机总可用动力电池电功率;根据前后电机总可用动力电池电功率和预先获取的前后电机分配系数确定前后电机的分配许用电功率。
在实施例中,动力电池许用电功率指的是动力电池可以输出的最大电功率;高压部件消耗电功率指的是目标车辆中高压部件在工作过程中所消耗的电功率。其中,高压部件可以包括各种高压电的部件,比如,高压空调。在实际操作过程中,高压部件消耗电功率可以通过高压部件控制单元进行获取并上报至目标车辆中的整车控制器;DC-DC消耗电功率可以通过DC-DC控制器进行获取并上报至目标车辆中的整车控制器,以使整车控制器根据各个部件的消耗电功率,以及动力电池许用电功率确定前后电机总可用动力电池电功率。其中,前后电机总可用动力电池电功率可以为动力电池许用电功率与其它各部件的消耗电功率之和的差值。也可以理解为,前后电机总可用动力电池电功率指的是动力电池可以为前电机分配的电功率以及为后电机分配的电功率的总和值。
在实施例中,在确定前后电机总可用动力电池电功率之后,可根据预先获取的前后电机分配系数为前后电机分配许用电功率。其中,前后电机分配系数包括:前电机分配系数和后电机分配系数。在实际操作过程中,前电机分配系数和后电机分配系数可以相同,也可以不同,对此并不进行限定。
在一实施例中,根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定目标车辆中前后电机新的分配许用电功率,包括:
在目标车辆中前后电机的分配许用电功率均大于预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,将预先获取的前后电机自身许用电功率作为目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前后电机的分配许用电功率均小于预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,将前后电机的分配许用电功率作为前后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前电机的分配许用电功率小于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率大于预先获取的后电机自身许用电功率的情况下,将动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,与前电机自身许用电功率中的最小值作为前电机新的分配许用电功率,以及将后电机自身许用电功率作为后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前电机的分配许用电功率大于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率小于预先获取的后电机自身许用电功率的情况下,将前电机自身许用电功率作为前电机新的分配许用电功率,以及将动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,与后电机自身许用电功率中的最小值作为后电机新的分配许用电功率。
在一实施例中,根据前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率,包括:
在前后电机新的分配许用电功率为预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,采用第一系统效率作为前后电机的系统效率;
或者,在前后电机新的分配许用电功率为前后电机的分配许用电功率的情况下,采用第二系统效率作为前后电机的系统效率;
或者,在前电机新的分配许用电功率为动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,与前电机自身许用电功率中的最小值,且后电机新的分配许用功率为后电机自身许用电功率的情况下,采用第二系统效率作为前电机的系统效率,采用第一系统效率作为后电机的系统效率;
或者,在前电机新的分配许用电功率为前电机自身许用电功率,且后电机新的分配许用电功率为动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,与后电机自身许用电功率中的最小值的情况下,采用第一系统效率作为前电机的系统效率,采用第二系统效率作为后电机的系统效率。
在实施例中,电功率可以包括:动力电池的放电功率和动力电池的充电功率。其中,动力电池的放电功率对应动力电机的驱动电功率;动力电池的充电功率对应动力电机的回收电功率。在电功率为不同类型的功率时,所采用的系统效率也是不同的。示例性地,在电功率为动力电池的放电功率时,表明动力电机正在驱动目标车辆行驶,即对应动力电机的驱动电功率,此时,第一系统效率大于第二系统效率,且驱动电功率应该为驱动机械功率除以第一系统效率(或者,第二系统效率);在电功率为动力电池的充电功率时,表明动力电机未驱动目标车辆行驶,即对应动力电机的回收电功率,此时,第一系统效率小于第二系统效率,且回收电功率应该为回收机械功率乘以第一系统效率(或者,第二系统效率)。
在一实施例中,根据前后电机的系统效率、当前实际电机转速和前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值,包括:根据前后电机的系统效率和前后电机新的分配许用电功率确定前后电机的许用机械功率;根据前后电机的许用机械功率和当前实际电机转速确定前后电机许用扭矩限值。
在实施例中,根据上述实施例中描述的前后电机的许用机械功率的计算公式,根据前后电机的系统效率和前后电机新的分配许用电功率计算出前后电机的许用机械功率;然后根据前后电机许用扭矩限值的计算公式,前后电机的许用机械功率和当前实际电机转速,计算出前后电机许用扭矩限值。示例性地,前后电机许用扭矩限值的计算公式为:T=P*9549/n,其中,T为前后电机许用扭矩限值(单位Nm)),P为前后电机的许用机械功率(单位kw),n为当前实际电机转速(单位rpm)。为了防止除零,当前实际电机转速设置有最低限值。同时,所得到的前后电机许用扭矩限值应不高于前后电机上报的自身许用扭矩限值。
在一实施例中,功率控制方法,还包括:获取目标车辆的动力电池许用电功率和动力电池实际电功率;根据动力电池许用电功率、动力电池实际电功率,以及预先配置的第一功率偏差和第二功率偏差,采用比例-积分-微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制器调节目标车辆的前后电机总可用动力电池电功率。
在实施例中,在通过前后电机许用扭矩限值的控制方式,对动力电池的输出功率进行限值的基础上,为了进一步的避免动力电池出现过充和过放现象,可根据动力电池实际电功率对前后电机总可用动力电池电功率进行调节。在实施例中,第一功率偏差和第二功率偏差为预先配置的功率偏差值,是为了确定功率保护功能的进入退出条件。在实际操作过程中,第一功率偏差和第二功率偏差是通过动力电池当前上报的许用电功率进行确定的,也可以理解为是由工作人员根据大量实践经验进行确定的。其中,第一功率偏差小于第二功率偏差。
在一实施例中,根据动力电池许用电功率、动力电池实际电功率,以及预先配置的第一功率偏差和第二功率偏差,采用PID控制器调节目标车辆的前后电机总可用动力电池电功率,包括:
在动力电池实际电功率大于动力电池许用电功率与第一功率偏差之间的差值的情况下,采用PID控制器将动力电池实际电功率调节至目标电功率;目标电功率大于动力电池许用电功率与第一功率偏差之间的差值,且小于动力电池许用电功率;
或者,在动力电池实际电功率小于动力电池许用电功率与第二功率偏差之间的差值的情况下,退出PID控制器调节功能。
在一实施例中,本发明实施例提供了一种纯电动双电机四驱构型下如何进行动力电池和动力电机能力比较(包括效率系数选取)以及如何在动力电池进行自我保护前限制总能量消耗,从而避免动力电池过充、过放的整车驱动扭矩限值计算方法,由此保护动力电池的使用寿命。当然,本发明实施例中的功率控制方法通过变换同样适用于其他构型的纯电动车型。
根据本发明实施例的车辆构型,一种纯电动双电机四驱车辆的控制装置,纯电动双电机四驱车辆将动力电池作为动力源向前后两个动力电机和各高压部件输出动力,纯电动双电机四驱车辆包括:动力电池,为主要动力源;前后两个动力电机,其能够将动力源的电能转化成机械能驱动车辆行驶,也能在车辆减速时将车辆的动能转化为电能回馈给动力源,即实现能量回收功能;高压空调,作为高压部件其能够利用动力源的电能调节驾驶室内温度或电池温度;DCDC,作为高低压直流转换装置,在高压回路接通后,通过整车控制器的控制完成高压电气回路对低压用电设备回路的供电。整车控制器的控制过程包括:将减去(或加上)高压部件已使用功率后的动力电池许用放电(或充电)功率,根据前后轴最优分配系数,先分配给前后电机,再与计算得到的前后电机许用驱动(或者回收)功率进行比较,根据比较结果重新给前后电机分配电池放电(或充电)功率,同时根据分配结果选取前后电机的系统效率,从而分别计算出前后电机的许用驱动(或回收)扭矩限值;为防止特殊工况下仍然会发生电池过放(或过充)的情况,利用电池上报的实际电流和电压,计算电池实际放电(或充电)功率,以计算后的电池许用功率作为控制目标闭环控制给前后电机的许用电池功率。
在一实施例中,目标车辆可以为双电机,也可以为单电机;以及,目标车辆可以为双驱车辆,也可以为四驱车辆;电功率可以为充电功率(或者,回收电功率),也可为放电功率(或者,驱动电功率)。在实施例中,以目标车辆为纯电动双电机四驱车辆,以及电功率为放电功率(驱动电功率)为例,对功率控制的过程进行说明,避免动力电池出现过放现象。
在一实施例中,在目标车辆中前后电机的分配许用电功率均大于预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,将预先获取的前后电机自身许用电功率作为目标车辆中前后电机新的分配许用电功率。示例性地,图2是本发明实施例提供的一种前后电机新的分配许用电功率的确定示意图。如图2所示,假设动力电池许用电功率为100Kw,前后电机分配系数是相同的,即前电机分配系数和后电机分配系数均为0.5,第一系统效率(即图2中的系统效率1)为0.89,第二系统效率(即图2中的系统效率2)为0.75,则前电机的分配许用电功率和后电机的分配许用电功率均为50Kw。同时,根据上报的前电机转速、前电机许用扭矩和第一系统效率确定前电机自身许用电功率;以及根据上报的后电机转速、后电机许用扭矩和第一系统效率确定后电机自身许用电功率。如图2所示,假设计算得到的前电机自身许用机械功率和后电机自身许用机械功率均为40Kw,并根据第一系统效率可得到对应的前电机自身许用电功率和后电机自身许用电功率均为45Kw。由于前后电机的分配许用电功率大于前后电机自身许用电功率,则前后电机新的分配许用电功率仍为前后电机自身许用电功率,前后电机的系统效率仍为系统效率1,然后根据系统效率1、当前实际电机转速和前后电机自身许用电功率确定前后电机许用扭矩限值,以控制动力电池的输出功率,避免动力电池出现过放现象。
在一实施例中,在目标车辆中前后电机的分配许用电功率均小于预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,将前后电机的分配许用电功率作为前后电机新的分配许用电功率。示例性地,图3是本发明实施例提供的另一种前后电机新的分配许用电功率的确定示意图。如图3所示,假设动力电池许用电功率为50Kw,前后电机分配系数是不相同的,比如,前电机分配系数:后电机分配系数之间的比例为3:2,第一系统效率(即图2中的系统效率1)为0.89,第二系统效率(即图2中的系统效率2)为0.75,则前电机的分配许用电功率为30Kw,后电机的分配许用电功率为20Kw。同时,根据上报的前电机转速、前电机许用扭矩和第一系统效率确定前电机自身许用电功率;以及根据上报的后电机转速、后电机许用扭矩和第一系统效率确定后电机自身许用电功率。如图3所示,假设计算得到的前电机自身许用机械功率和后电机自身许用机械功率均为40Kw,并根据第一系统效率可得到对应的前电机自身许用电功率和后电机自身许用电功率均为45Kw。由于前后电机的分配许用电功率小于前后电机自身许用电功率,则前后电机新的分配许用电功率为前后电机的分配许用电功率,前后电机的系统效率仍为系统效率2,然后根据系统效率2、当前实际电机转速和前后电机自身许用电功率确定前后电机许用扭矩限值,以控制动力电池的输出功率,避免动力电池出现过放现象。
在一实施例中,在目标车辆中前电机的分配许用电功率小于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率大于预先获取的后电机自身许用电功率的情况下,将动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,与前电机自身许用电功率中的最小值作为前电机新的分配许用电功率,以及将后电机自身许用电功率作为后电机新的分配许用电功率。示例性地,图4是本发明实施例提供的又一种前后电机新的分配许用电功率的确定示意图。如图4所示,假设动力电池许用电功率为80Kw,前后电机分配系数是不相同的,即前电机分配系数:后电机分配系数之间的比例为3:5,第一系统效率(即图2中的系统效率1)为0.89,第二系统效率(即图2中的系统效率2)为0.75,则前电机的分配许用电功率为30Kw,后电机的分配许用电功率为50Kw。同时,根据上报的前电机转速、前电机许用扭矩和第一系统效率确定前电机自身许用电功率;以及根据上报的后电机转速、后电机许用扭矩和第一系统效率确定后电机自身许用电功率。如图4所示,假设计算得到的前电机自身许用机械功率和后电机自身许用机械功率均为40Kw,并根据第一系统效率可得到对应的前电机自身许用电功率和后电机自身许用电功率均为45Kw。由于后电机的分配许用电功率(50Kw)大于后电机自身许用电功率(45Kw),则后电机新的分配许用电功率仍为后电机自身许用电功率(45Kw),且前电机的系统效率仍为系统效率1;而前电机的分配许用电功率(30Kw)小于前电机自身许用电功率(45Kw),为了使得动力电池许用电功率(80Kw)能够得到充分利用,可将后电机的分配许用电功率(50Kw)和后电机自身许用电功率(45Kw)的差值(5Kw)转移至前电机,即前电机新的分配许用电功率为前电机的分配许用电功率(30Kw),与后电机的分配许用电功率和后电机自身许用电功率的差值(5Kw)的总和(即35Kw),与前电机自身许用电功率(45Kw)两者的最小值(即35Kw)。为了避免系统效率的误差,导致根据前电机输出的机械效率得到的前电机新的分配许用功率超过35Kw,将前电机的系统效率设置为系统效率2(即小于系统效率1),然后根据系统效率2、当前实际电机转速和前电机新的分配许用电功率确定的前电机许用扭矩限值,以及根据系统效率1、当前实际电机转速和后电机新的分配许用电功率确定的后电机许用扭矩限值,控制动力电池的输出功率,避免动力电池出现过放现象。
在目标车辆中前电机的分配许用电功率大于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率小于预先获取的后电机自身许用电功率的情况下,将前电机自身许用电功率作为前电机新的分配许用电功率,以及将动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,与后电机自身许用电功率中的最小值作为后电机新的分配许用电功率。示例性地,图5是本发明实施例提供的再一种前后电机新的分配许用电功率的确定示意图。如图5所示,假设动力电池许用电功率为80Kw,前后电机分配系数是不相同的,即前电机分配系数:后电机分配系数之间的比例为5:3,第一系统效率(即图2中的系统效率1)为0.89,第二系统效率(即图2中的系统效率2)为0.75,则前电机的分配许用电功率为50Kw,后电机的分配许用电功率为30Kw。同时,根据上报的前电机转速、前电机许用扭矩和第一系统效率确定前电机自身许用电功率;以及根据上报的后电机转速、后电机许用扭矩和第一系统效率确定后电机自身许用电功率。如图5所示,假设计算得到的前电机自身许用机械功率和后电机自身许用机械功率均为40Kw,并根据第一系统效率可得到对应的前电机自身许用电功率和后电机自身许用电功率均为45Kw。根据上述实施例中对图4的对应描述,可得到前电机新的分配许用电功率为45Kw,以及前电机的系统效率为系统效率1;而后电机新的分配许用电功率为35Kw,以及后电机的系统效率为系统效率2。其中,对前后电机新的分配许用电功率以及前后电机的系统效率的确定过程见上述实施例中对图4的描述,即前电机参考图4中的后电机,后电机参考图4中的前电机,在此不再赘述。
图6是本发明实施例提供的一种纯电动双电机四驱车辆的结构框图。如图6所示,本实施例中的纯电动双电机四驱车辆包括:前轴动力电机与动力电池之间逆变器210(简称前逆变器);前轴动力电机220(简称前电机);前轴主减速器230;后轴动力电机与动力电池之间逆变器240(简称后逆变器);后轴动力电机250(简称后电机);后轴主减速器260;动力锂离子电池270(简称动力电池);高压空调280;双向直流转换器290(控制器与转换器集成为一体,简称DCDC);12V低压蓄电池及低压附件2100;空调控制单元2110(简称AC);前动力电机控制单元2120(简称MCU1);电池管理系统2130(简称BMS);后动力电机控制单元2140(简称MCU2);双向直流转换器控制器2150(控制器与转换器集成为一体,简称DCDC);整车控制单元2160(简称VCU,也称为整车控制器);驾驶员2170。其中,动力总成包括:动力电池270、前电机220、前主减速器230、后电机250、后主减速器260;高压回路中包括动力电池270、高压空调280、DCDC290、前逆变器210、后逆变器240。其中,动力电池270作为纯电动双电机四驱车辆的主动力源,向高压回路中其他部件供电,同时接收来自前逆变器210和后逆变器220的充电电流。
在图6所示的本发明的实施方式中,整车控制单元相当于“控制装置”,MCU1、MCU2、BMS、AC以及DCDC相当于辅助“控制装置”,整体构成了纯电动双电机四驱车辆的主要动力总成电控系统。在实施例中,各控制器的功能包括如下:
MCU1:根据前电机220自身状态上报前电机许用最大驱动扭矩和许用最大回收扭矩,同时上报前电机220当前实际扭矩以及实际转速;
MCU2:根据后电机250自身状态上报后电机许用最大驱动扭矩和许用最大回收扭矩,同时上报后电机250当前实际扭矩以及实际转速;
BMS:根据动力电池270自身状态上报许用充电功率以及许用放电功率,同时实时上报动力电池270当前电压状态及电流状态;
AC:根据高压空调280自身工作状态,实时上报高压附件的功率消耗量;
DCDC:根据DC-DC290自身工作状态,实时上报输入电压和输入电流;
VCU:根据前后电机上报的信息,计算前后电机的许用最大驱动功率和许用最大回收功率,计算前后电机的当前效率、最大驱动扭矩下的效率以及最大回收扭矩下的效率;计算DCDC实时功率消耗;根据电池上报许用功能、各高压部件实时功率以及前后电机自身能力,计算总成扭矩能力;计算电池实时输出功率,并进行电池功率闭环保护,防止电池过充、过放。
在一实现方式中,图7是本发明实施例提供的一种纯电动双电机四驱车辆的前后电机许用驱动扭矩计算流程图。本实施例中,以电功率为放电功率(即驱动电功率)为例,对前后电机许用驱动扭矩的计算过程进行说明。相应的,上述实施例中涉及到的电功率在本实施例中均为放电功率(或驱动电功率),在此不再一一赘述。如图7所示,本实施例包括如下步骤:
S310、确定前后电机的分配许用放电功率、前后电机自身许用驱动电功率和前后电机的系统效率。
在实施例中,前后电机的分配许用放电功率指的是前电机的分配许用放电功率和后电机的分配许用放电功率;前后电机自身许用驱动电功率指的是前电机自身许用驱动电功率和后电机自身许用驱动电功率;前后电机的系统效率指的是前电机的系统效率和后电机的系统效率。
S320、前电机的分配许用放电功率是否大于前电机自身许用驱动电功率,且后电机的分配许用放电功率是否大于后电机自身许用驱动电功率,若否,则执行S330;若是,则执行S380。
S330、前电机的分配许用放电功率是否小于前电机自身许用驱动电功率,且后电机的分配许用放电功率是否小于后电机自身许用驱动功率,若否,则执行S340;若是,则执行S370。
S340、前电机的分配许用放电功率是否大于前电机自身许用驱动电功率,且后电机的分配许用放电功率是否小于后电机自身许用驱动电功率,若是,则执行S350;若否,则执行S360。
S350、前电机许用驱动电功率=min(前电机的分配许用放电功率,前电机自身许用驱动电功率),后电机许用驱动电功率=min(电池总许用放电功率-前电机许用驱动电功率,后电机自身许用驱动电功率)。
其中,前电机许用驱动电功率即为上述实施例中的前电机新的分配许用电功率;后电机许用驱动电功率即为上述实施例中的后电机新的分配许用电功率。电池总许用放电功率记为上述实施例中的动力电池许用电功率。
S360、前电机许用驱动电功率=min(电池总许用放电功率-后电机许用驱动电功率,前电机自身许用驱动电功率),后电机许用驱动电功率=min(后电机的分配许用放电功率,后电机自身许用驱动电功率)。
S370、前电机许用驱动电功率=min(前电机的分配许用放电功率,前电机自身许用驱动电功率),后电机许用驱动电功率=min(后电机的分配许用放电功率,后电机自身许用驱动电功率)。
S380、前电机许用驱动电功率=min(前电机的分配许用放电功率,前电机自身许用驱动电功率),后电机许用驱动电功率=min(后电机的分配许用放电功率,后电机自身许用驱动电功率)。
S390、电池总许用放电功率与前电机许用驱动电功率的差值是否大于后电机自身许用驱动电功率,若是,则执行S3110;若否,则执行S3120。
S3100、电池总许用放电功率与后电机许用驱动电功率的差值是否大于前电机自身许用驱动电功率,若是,则执行S3110;若否,则执行S3130。
S3110、前电机许用驱动机械功率为前电机许用驱动电功率和前电机系统效率1的乘积;后电机许用驱动机械功率为后电机许用驱动电功率和后电机系统效率1的乘积。
S3120、前电机许用驱动机械功率为前电机许用驱动电功率和前电机系统效率1的乘积;后电机许用驱动机械功率为后电机许用驱动电功率和后电机系统效率2的乘积。
S3130、前电机许用驱动机械功率为前电机许用驱动电功率和前电机系统效率2的乘积;后电机许用驱动机械功率为后电机许用驱动电功率和后电机系统效率1的乘积。
S3140、前电机许用驱动机械功率为前电机许用驱动电功率和前电机系统效率2的乘积;后电机许用驱动机械功率为后电机许用驱动电功率和后电机系统效率2的乘积。
S3150、根据当前实际电机转速将前后电机许用驱动机械功率转换为前后电机的总成驱动扭矩限值。
在实施例中,前后电机的总成驱动扭矩限值(即上述实施例中的前后电机扭矩限值)指的是前电机的总成驱动扭矩限值和后电机的总成驱动扭矩限值。
在实施例中,首先计算动力电池分配给前后电机的许用放电功率(即前后电机的分配许用放电功率),计算过程包括:将动力电池上报的许用放电功率(即动力电池许用放电功率)减去DCDC实时消耗的电功率(VCU16根据DCDC15信息计算得到),再减去高压空调实时消耗的高压电功率(AC11上报信息),得到前后电机可用放电功率,再乘以预先获取的前后轴最优分配系数(即上述实施例中的前后电机分配系数),分别得到动力电池分配给前电机和后电机的许用放电功率(即前电机的分配许用放电功率和后电机的分配许用放电功率);然后计算前后电机的系统效率(包括系统效率1和系统效率2),其中,系统效率1为电机当前转速、自身上报的许用扭矩、当前供电电压查表得到的0~1之间的系数与电机的当前转速、当前实际扭矩、当前供电电压查表得到的0~1之间的系数取大,系统效率2为电机的当前转速、自身上报的许用扭矩、当前供电电压查表得到的0~1之间的系数与电机当前转速、当前实际扭矩、当前供电电压查表得到的0~1之间的系数取小;最后计算前后电机自身许用驱动电功率,计算过程包括:根据公式P=T*n/9549/η得到,其中,P为前后电机自身许用驱动电功率(单位kw),T为前后电机上报的许用驱动扭矩(单位Nm),n为当前电机转速(单位rpm),为防止计算出零功率,当前电机转速应该有最低限值,η为系统效率1。
然后,对各种放电功率(驱动电功率)进行比较(包括S320-S340),具体比较过程如下:
当动力电池分配给前电机的许用放电功率(即前电机的分配许用放电功率)大于前电机自身许用驱动电功率&&动力电池分配给后电机的许用放电功率(即后电机的分配许用放电功率)大于后电机自身许用驱动电功率(即S320中“是”)时,执行步骤S380,前电机许用驱动电功率=min(动力电池分配给前电机的许用放电功率,前电机自身许用驱动电功率)=前电机自身许用驱动电功率;后电机许用驱动电功率=min(动力电池分配给后电机的许用放电功率,后电机自身许用驱动电功率)=后电机自身许用驱动电功率。
在得到前后电机许用驱动电功率(即前电机许用驱动电功率和后电机许用驱动电功率)后,将其转化为机械功率(即执行步骤S3110),前电机许用驱动机械功率=前电机许用驱动电功率*前电机系统效率1;后电机许用驱动机械功率=后电机许用驱动电功率*后电机系统效率1。
在得到前后电机许用驱动机械功率(即前电机许用驱动机械功率和后电机许用驱动机械功率)后,将其转化为前后电机的总成驱动扭矩限值(即执行步骤S15),根据公式T=P*9549/n得到,其中T为前后电机的总成驱动扭矩限值(单位Nm),P为前后电机许用驱动机械功率(单位kw),n为当前电机转速(单位rpm),为防止除零,转速应该有最低限值。所得到的前后电机的总成驱动扭矩限值应不高于前后电机自身上报的许用驱动扭矩限值,同时该前后电机的总成驱动扭矩限值用于限值整车控制器对前动力电机控制单元和后动力电机控制单元的扭矩请求限制。
当动力电池分配给前电机的许用放电功率大于前电机自身许用驱动电功率&&动力电池分配给后电机的许用放电功率大于后电机自身许用驱动电功率,此判断条件不满足(即S320中“否”)时,执行S330,具体如下:
当动力电池分配给前电机的许用放电功率小于前电机自身许用驱动电功率&&动力电池分配给后电机的许用放电功率小于后电机自身许用驱动电功率,此判断条件满足(即S330中“是”)时,执行S370,前电机许用驱动电功率=min(动力电池分配给前电机的许用放电功率,前电机自身许用驱动电功率)=动力电池分配给前电机的许用放电功率;后电机许用驱动电功率=min(动力电池分配给后电机的许用放电功率,后电机自身许用驱动电功率)=动力电池分配给后电机的许用放电功率。
在得到前后电机许用驱动电功率后,将其转化为机械功率(即执行S3140),前电机许用驱动机械功率=前电机许用驱动电功率*前电机系统效率2;后电机许用驱动机械功率=后电机许用驱动电功率*后电机系统效率2。
在得到前后电机许用驱动机械功率后,将其转化为前后电机的总成驱动扭矩限值(即执行S3150),前后电机的总成驱动扭矩限值见上述实施例中的描述,在此不再赘述。
当动力电池分配给前电机的许用放电功率小于前电机自身许用驱动电功率&&动力电池分配给后电机的许用放电功率小于后电机自身许用驱动电功率,此判断条件不满足(即S330中“否”)时,执行S340,具体如下:
当动力电池分配给前电机的许用放电功率大于前电机自身许用驱动电功率&&动力电池分配给后电机的许用放电功率小于后电机自身许用驱动电功率,此判断条件满足(即S340中“是”)时,执行S350,前电机许用驱动电功率=min(动力电池分配给前电机的许用放电功率,前电机自身许用驱动电功率)=前电机自身许用驱动电功率;后电机许用驱动电功率=min(电池总许用放电功率-前电机许用驱动电功率,后电机自身许用驱动电功率),需进一步判断后电机许用驱动电功率取值,执行S390,当(电池总许用放电功率-前电机许用驱动电功率)大于后电机自身许用驱动电功率,此判断条件满足(即S390中“是”),执行步骤S3110和步骤S3150,同上;当(电池总许用放电功率-前电机许用驱动电功率)大于后电机自身许用驱动电功率,此判断条件不满足(即S390中“否”)时,后电机许用驱动电功率=min(电池总许用放电功率-前电机许用驱动电功率,后电机自身许用驱动电功率)=后电机自身许用驱动电功率,执行步骤S3120,前电机许用驱动机械功率=前电机许用驱动电功率*前电机系统效率1;后电机许用驱动机械功率=后电机许用驱动电功率*后电机系统效率2,再执行S3150,同上。
当动力电池分配给前电机的许用放电功率大于前电机自身许用驱动电功率&&动力电池分配给后电机的许用放电功率小于后电机自身许用驱动电功率,此判断条件不满足(即S340中“否”)时,执行S360,前电机许用驱动电功率=min(电池总许用放电功率-后电机许用驱动电功率,前电机自身许用驱动电功率);后电机许用驱动电功率=min(电池分配给后电机的许用放电功率,后电机自身许用驱动电功率)=后电机自身许用驱动电功率,需进一步判断前电机许用驱动电功率取值,执行S3100,当(电池总许用放电功率-后电机许用驱动电功率)大于前电机自身许用驱动电功率,此判断条件满足(即S3100中“是”),执行S3100和S3150,同上;当(电池总许用放电功率-后电机许用驱动电功率)大于前电机自身许用驱动电功率,此判断条件不满足(即S3100中“否”)时,前电机许用驱动电功率=min(电池总许用放电功率-后电机许用驱动电功率,前电机自身许用驱动电功率)=前电机自身许用驱动电功率,执行步骤S3130,前电机许用驱动机械功率=前电机许用驱动电功率*前电机系统效率2;后电机许用驱动机械功率=后电机许用驱动电功率*后电机系统效率1,再执行S3150,同上。
在上述计算过程中仅描述了前后电机的总成驱动扭矩限值,按照同样的方式也可以得到前后电机的总成回收扭矩限值。
图8是本发明实施例提供的一种纯电动双电机四驱车辆的防止动力电池过放的功率闭环保护流程图。本实施例中,以电功率为放电功率(即驱动电功率)为例,对防止动力电池过放的功率闭环保护过程进行说明。相应的,上述实施例中涉及到的电功率在本实施例中均为放电功率(或驱动电功率),在此不再一一赘述。如图8所示,本实施例包括如下步骤:
S410、计算功率偏差1和功率偏差2,以及电池实际放电功率和电池实际放电功率变化率。
S420、电池实际放电功率是否大于(电池许用放电功率-功率偏差1),若是,则执行S430;若否,则执行S420。
S430、采用PID控制方式限制前后电机总的电池许用放电功率至目标电功率。
S440、在电池实际放电功率变化率由正变负的过程中,电池实际放电功率是否低于电池许用放电功率,或者,在电池实际放电功率变化率小于预设值的过程中,电池实际放电功率是否低于电池许用放电功率,若是,则执行S450;若否,则执行S430。
S450、在前一目标电功率的基础上,PID调节前后电机总的电池许用放电功率至目标电功率,并按照一定斜率上升,且不超过电池许用放电功率限值。
S460、电池实际放电功率是否始终大于电池许用放电功率,若是,则执行S430;若否,则执行S450。
S470、电池实际放电功率是否小于(电池许用放电功率-功率偏差2),若否,则返回S470,若是,则结束。
在实施例中,首先计算功率偏差1(即上述实施例中的第一功率偏差)和功率偏差2(即上述实施例中的第二功率偏差)(即执行S410),也就是确定功率保护功能的进入退出条件。其中,功率偏差1和功率偏差2是通过当前动力电池上报的许用放电功率查表得到的,且功率偏差1值小于功率偏差2值;然后,根据电池管理系统上报的电池实际电流和电池实际电压,计算电池实际放电功率,再对实际放电功率进行求导,得到电池实际放电功率变化率。
当电池实际放电功率大于电池许用放电功率减去功率偏差1的差值,此判断条件不满足(即S420中“否”)时,整车控制器将持续进行判断S420。当电池实际放电功率大于电池许用放电功率减去功率偏差1的差值,此判断条件满足(即S420中“是”)时,则执行S430,即采用PID控制方式,PID控制动力电池的输出值用于限制上述计算得到的前后电机总的电池许用放电功率,此时PID控制的目标电功率为进入该状态时的功率,首次进入时目标电功率为电池许用放电功率减去功率偏差1得到的功率。
在进入S430状态之后,进行S440的判断。在电池实际放电功率的变化率由正变负的过程中,电池实际放电功率始终低于电池许用放电功率,或者,电池实际放电功率的变化率小于一定值维持一段时间,且在该过程中电池实际放电功率始终低于电池许用放电功率,此判断条件不满足(即S440中“否”)时,整车控制器继续执行S430,保持当前目标电功率不变;当电池实际放电功率的变化率由正变负的过程中,电池实际放电功率始终低于电池许用放电功率,或者,电池实际放电功率的变化率小于一定值维持一段时间,且在该过程中电池实际放电功率始终低于电池许用放电功率,此判断条件满足(即S440中“是”)时,则执行S450,PID调节的目标电功率在前一时刻目标电功率的基础上按照一定斜率上升(该斜率可通过实际标定过程获取),且不能超过电池许用放电功率限值。
在进入S450状态后进行S460的判断。当电池实际放电功率大于电池许用放电功率,此判断条件不满足(即S460中“否”)时,整车控制器继续执行S450,同上。当电池实际放电功率大于电池许用放电功率,此判断条件满足(S460中“是”)时,则执行步骤S430,此时PID控制的目标电功率为进入该状态时功率,即为S450状态的最后一时刻功率。
在状态处于S430或者S450时,同样需要做S470的判断。当电池实际放电功率小于电池许用放电功率减去功率偏差2的差值,此判断条件不满足(即S470中“否”)时,整车控制持续进行判断S470。当电池实际放电功率小于电池许用放电功率减去功率偏差2的差值,此判断条件满足(即S470中“是”)时,则结束整个判断过程。
图9是本发明实施例提供的一种防止电池过放的功率保护坐标示意图。如图9所示,在电池实际放电功率大于电池许用放电功率与功率偏差1的差值的情况下,可以采用PID控制方式对前后电机总的电池许用放电功率进行调节;在电池实际放电功率小于电池许用放电功率与功率偏差2的差值的情况下,则结束图8所示的整个流程。
在上述过程中仅描述了对电池放电工况的保护,按照同样的方式也可对电池充电工况进行保护。
根据本发明实施方式的纯电动双电机四驱车辆的控制装置,整车控制器能够根据前动力电机控制单元、后动力电机控制单元、电池管理系统、空调控制单元以及DCDC控制器等各总成部件上报的信息,合理进行动力电池的能量分配和电机系统效率的选择,同时采用动力电池功率闭环控制的方式将整车的输出功率有效的控制在电池许用功率范围内,避免了动力电池过充、过放对使用寿命的影响。
图10是本发明实施例提供的一种功率控制装置的结构框图,该装置适用于对避免动力电池过充或过放的情况,该装置可以由硬件/软件实现,并一般可集成在车辆中。如图10所示,该装置包括:第一确定模块510、选取模块520、第二确定模块530和控制模块540。
其中,第一确定模块510,用于根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;
选取模块520,用于根据前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率;
第二确定模块530,用于根据前后电机的系统效率、当前电机转速和前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;
控制模块540,用于根据前后电机许用扭矩限值实时控制目标车辆中动力电池的输出功率。
在一实施例中,功率控制装置,还包括:
第一获取模块,用于在根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定目标车辆中前后电机新的分配许用电功率之前,获取目标车辆的动力电池许用电功率、高压部件消耗电功率和双向直流转换器DC-DC消耗电功率;
第三确定模块,用于根据动力电池许用电功率、高压部件消耗电功率和DC-DC消耗电功率确定前后电机总可用动力电池电功率;
第四确定模块,用于根据前后电机总可用动力电池电功率和预先获取的前后电机分配系数确定前后电机的分配许用电功率。
在一实施例中,第一确定模块,具体用于:
在目标车辆中前后电机的分配许用电功率均大于预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,将预先获取的前后电机自身许用电功率作为目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前后电机的分配许用电功率均小于预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,将前后电机的分配许用电功率作为前后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前电机的分配许用电功率小于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率大于预先获取的后电机自身许用电功率的情况下,将动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,与前电机自身许用电功率中的最小值作为前电机新的分配许用电功率,以及将后电机自身许用电功率作为后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前电机的分配许用电功率大于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率小于预先获取的后电机自身许用电功率的情况下,将前电机自身许用电功率作为前电机新的分配许用电功率,以及将动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,与后电机自身许用电功率中的最小值作为后电机新的分配许用电功率。
在一实施例中,选取模块,具体用于:
在前后电机新的分配许用电功率为预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,采用第一系统效率作为前后电机的系统效率;
或者,在前后电机新的分配许用电功率为前后电机的分配许用电功率的情况下,采用第二系统效率作为前后电机的系统效率;
或者,在前电机新的分配许用电功率为动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,与前电机自身许用电功率中的最小值,且后电机新的分配许用功率为后电机自身许用电功率的情况下,采用第二系统效率作为前电机的系统效率,采用第一系统效率作为后电机的系统效率;
或者,在前电机新的分配许用电功率为前电机自身许用电功率,且后电机新的分配许用电功率为动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,与后电机自身许用电功率中的最小值的情况下,采用第一系统效率作为前电机的系统效率,采用第二系统效率作为后电机的系统效率。
在一实施例中,第二确定模块,包括:
第一确定单元,用于根据前后电机的系统效率和前后电机新的分配许用电功率确定前后电机的许用机械功率;
第二确定单元,用于根据前后电机的许用机械功率和当前实际电机转速确定前后电机许用扭矩限值。
在一实施例中,功率控制装置,还包括:
第二获取模块,用于获取目标车辆的动力电池许用电功率和动力电池实际电功率;
调节模块,用于根据动力电池许用电功率、动力电池实际电功率,以及预先配置的第一功率偏差和第二功率偏差,采用PID控制器调节目标车辆的前后电机总可用动力电池电功率。
在一实施例中,调节模块,具体用于:
在动力电池实际电功率大于动力电池许用电功率与第一功率偏差之间的差值的情况下,采用PID控制器将动力电池实际电功率调节至目标电功率;
或者,在动力电池实际电功率小于动力电池许用电功率与第二功率偏差之间的差值的情况下,退出PID控制器调节功能。
本实施例的技术方案,通过在搭载了动力电池、动力电机和高压附件的目标车辆中,目标车辆在驱动行驶过程中,根据动力电池和动力电机自身的能力,计算出总成扭矩能力,并将整车的输出功率控制在许用功率范围内,有效避免了动力电池过充或过放对动力电池寿命的影响,从而有效延长了动力电池的使用寿命。
上述功率控制装置可执行本发明任意实施例所提供的功率控制方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
图11是本发明实施例提供的一种车辆的硬件结构示意图。本实施例中是在图6的基础上,对整车控制器与存储器之间的连接关系进行说明。如图11所示,本发明实施例提供的车辆,包括:前电机,后电机,动力电池,高压空调,双向直流转换器DC-DC,前电机控制单元,电池管理系统,后电机控制单元,空调控制单元,DC-DC控制器,存储器610和整车控制器620。该车辆中的整车控制器620可以是一个或多个,图11中以一个整车控制器620为例,车辆中的整车控制器620和存储器610可以通过总线或其他方式连接,图11中以通过总线连接为例。需要说明的是,本实施例中的前电机,后电机,动力电池,高压空调,双向直流转换器DC-DC,前电机控制单元,电池管理系统,后电机控制单元,空调控制单元,DC-DC控制器未在图11中示出,其之间的连接关系可参见上述实施例中的图6,在此不再描述。当然,也可以将存储器610集成在整车控制器620中,对此并不进行限定,可根据实际车辆情况进行调整。
该车辆中的存储器610作为一种计算机可读存储介质,可用于存储一个或多个程序,程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块,如本发明实施例所提供功率控制方法对应的程序指令/模块(例如,图10所示的功率控制装置中的模块,包括:第一确定模块510、选取模块520、第二确定模块530和控制模块540)。整车控制器620通过运行存储在存储器610中的软件程序、指令以及模块,从而执行设备的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中的功率方法。
存储器610可包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据设备中所配置设备的使用所创建的数据等。此外,存储器610可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中,存储器610可进一步包括相对于整车控制器620远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至设备中所配置的设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
在一个实施例中,提供了一种车辆,包括存储器610和整车控制器620,该存储器610存储有计算机程序,该整车控制器620执行计算机程序时实现以下步骤:根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;根据前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率;根据前后电机的系统效率、当前实际电机转速和前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;根据前后电机许用扭矩限值实时控制目标车辆中动力电池的输出功率。
前电机控制单元,用于根据前电机自身状态上报前电机许用驱动扭矩和前电机许用回收扭矩,以及前电机当前实际扭矩和当前实际电机转速;
后电机控制单元,用于根据后电机自身状态上报前电机许用驱动扭矩和后电机许用回收扭矩,以及后电机当前实际扭矩和当前实际电机转速;
电池管理系统,用于根据动力电池自身状态上报动力电池许用充电功率和动力电池许用放电功率,以及上报动力电池当前电压状态以及当前电流状态;
空调控制单元,用于根据高压空调自身工作状态实时上报高压空调的功率消耗量;
DC-DC控制器,用于根据DC-DC自身工作状态实时上报输入电压和输入电流。
上述车辆可执行本发明任意实施例所提供的功率控制方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的功率控制方法,该方法包括:根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定所述目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;根据所述前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率;根据所述前后电机的系统效率、当前实际电机转速和所述前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;根据所述前后电机许用扭矩限值实时控制所述目标车辆中动力电池的输出功率。
本发明实施例的计算机存储介质,可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是,但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括,但不限于无线、电线、光缆、RF等等,或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码,程序设计语言包括面向对象的程序设计语言,诸如Java、Smalltalk、C++,还包括常规的过程式程序设计语言,诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络,包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种功率控制方法,其特征在于,包括:
根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定所述目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;
根据所述前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率;
根据所述前后电机的系统效率、当前实际电机转速和所述前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;
根据所述前后电机许用扭矩限值实时控制所述目标车辆中动力电池的输出功率;
所述根据所述前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率,包括:
在所述前后电机新的分配许用电功率为预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,采用第一系统效率作为前后电机的系统效率;
或者,在所述前后电机新的分配许用电功率为前后电机的分配许用电功率的情况下,采用第二系统效率作为前后电机的系统效率;
或者,在前电机新的分配许用电功率为动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,与前电机自身许用电功率中的最小值,且后电机新的分配许用功率为后电机自身许用电功率的情况下,采用第二系统效率作为前电机的系统效率,采用第一系统效率作为后电机的系统效率;
或者,在前电机新的分配许用电功率为前电机自身许用电功率,且后电机新的分配许用电功率为动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,与后电机自身许用电功率中的最小值的情况下,采用第一系统效率作为前电机的系统效率,采用第二系统效率作为后电机的系统效率。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定所述目标车辆中前后电机新的分配许用电功率之前,还包括:
获取目标车辆的动力电池许用电功率、高压部件消耗电功率和双向直流转换器DC-DC消耗电功率;
根据所述动力电池许用电功率、所述高压部件消耗电功率和所述DC-DC消耗电功率确定前后电机总可用动力电池电功率;
根据所述前后电机总可用动力电池电功率和预先获取的前后电机分配系数确定前后电机的分配许用电功率。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定所述目标车辆中前后电机新的分配许用电功率,包括:
在目标车辆中前后电机的分配许用电功率均大于预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,将所述预先获取的前后电机自身许用电功率作为目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前后电机的分配许用电功率均小于预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,将所述前后电机的分配许用电功率作为前后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前电机的分配许用电功率小于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率大于预先获取的后电机自身许用电功率的情况下,将动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,与前电机自身许用电功率中的最小值作为前电机新的分配许用电功率,以及将后电机自身许用电功率作为后电机新的分配许用电功率;
或者,在目标车辆中前电机的分配许用电功率大于预先获取的前电机自身许用电功率,且目标车辆中后电机的分配许用电功率小于预先获取的后电机自身许用电功率的情况下,将前电机自身许用电功率作为前电机新的分配许用电功率,以及将动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,与后电机自身许用电功率中的最小值作为后电机新的分配许用电功率。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述前后电机的系统效率、当前实际电机转速和所述前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值,包括:
根据所述前后电机的系统效率和所述前后电机新的分配许用电功率确定前后电机的许用机械功率;
根据所述前后电机的许用机械功率和当前实际电机转速确定前后电机许用扭矩限值。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法,还包括:
获取目标车辆的动力电池许用电功率和动力电池实际电功率;
根据所述动力电池许用电功率、所述动力电池实际电功率,以及预先配置的第一功率偏差和第二功率偏差,采用比例-积分-微分PID控制器调节所述目标车辆的前后电机总可用动力电池电功率。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述动力电池许用电功率、所述动力电池实际电功率,以及预先配置的第一功率偏差和第二功率偏差,采用PID控制器调节所述目标车辆的前后电机总可用动力电池电功率,包括:
在所述动力电池实际电功率大于所述动力电池许用电功率与第一功率偏差之间的差值的情况下,采用PID控制器将所述动力电池实际电功率调节至目标电功率;所述目标电功率大于所述动力电池许用电功率与第一功率偏差之间的差值,且小于所述动力电池许用电功率;
或者,在所述动力电池实际电功率小于所述动力电池许用电功率与第二功率偏差之间的差值的情况下,退出PID控制器调节功能。
7.一种功率控制装置,其特征在于,包括:
第一确定模块,用于根据目标车辆中前后电机的分配许用电功率和预先获取的前后电机自身许用电功率的比较结果,确定所述目标车辆中前后电机新的分配许用电功率;
选取模块,用于根据所述前后电机新的分配许用电功率选取前后电机的系统效率;
第二确定模块,用于根据所述前后电机的系统效率、当前电机转速和所述前后电机新的分配许用电功率确定前后电机许用扭矩限值;
控制模块,用于根据所述前后电机许用扭矩限值实时控制所述目标车辆中动力电池的输出功率;
所述选取模块,具体用于:在所述前后电机新的分配许用电功率为预先获取的前后电机自身许用电功率的情况下,采用第一系统效率作为前后电机的系统效率;
或者,在所述前后电机新的分配许用电功率为前后电机的分配许用电功率的情况下,采用第二系统效率作为前后电机的系统效率;
或者,在前电机新的分配许用电功率为动力电池许用电功率和后电机自身许用电功率的差值,与前电机自身许用电功率中的最小值,且后电机新的分配许用功率为后电机自身许用电功率的情况下,采用第二系统效率作为前电机的系统效率,采用第一系统效率作为后电机的系统效率;
或者,在前电机新的分配许用电功率为前电机自身许用电功率,且后电机新的分配许用电功率为动力电池许用电功率和前电机自身许用电功率的差值,与后电机自身许用电功率中的最小值的情况下,采用第一系统效率作为前电机的系统效率,采用第二系统效率作为后电机的系统效率。
8.一种车辆,其特征在于,包括:前电机,后电机,动力电池,高压空调,双向直流转换器DC-DC,前电机控制单元,电池管理系统,后电机控制单元,空调控制单元,DC-DC控制器,整车控制器,以及存储器;
所述前电机控制单元,用于根据前电机自身状态上报前电机许用驱动扭矩和前电机许用回收扭矩,以及前电机当前实际扭矩和当前实际电机转速;
所述后电机控制单元,用于根据后电机自身状态上报前电机许用驱动扭矩和后电机许用回收扭矩,以及后电机当前实际扭矩和当前实际电机转速;
所述电池管理系统,用于根据动力电池自身状态上报动力电池许用充电功率和动力电池许用放电功率,以及上报动力电池当前电压状态以及当前电流状态;
所述空调控制单元,用于根据高压空调自身工作状态实时上报高压空调的功率消耗量;
所述DC-DC控制器,用于根据DC-DC自身工作状态实时上报输入电压和输入电流;
所述存储器,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个整车控制器实现如权利要求1-6中任一所述的功率控制方法。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的功率控制方法。
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