CN111737813A - 双电机电动汽车的电机功率匹配方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双电机电动汽车的电机功率匹配方法、装置及设备,所述方法包括:获取整车的基本参数和动力性指标,并根据所述基本参数和动力性指标计算出能满足整车动力性要求的总需求功率;获取一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机的效率Map图,并根据所述参考电机的效率Map图获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图;建立电动汽车的整车模型,并循环运行所述整车模型,得到各个效率比例下的电动汽车的电量消耗结果;比较不同效率比例下的电动汽车的电量消耗结果,并根据比较结果得到电动汽车的最佳功率分配比例。本发明可保证车辆拥有合理优秀的动力性能和经济性能。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,特别涉及一种双电机电动汽车的电机功率匹配方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
目前,纯电动汽车一般采用单电机或者双电机的驱动机构。对于双电机的电动汽车,现有技术多为通过不同的转矩分配方式,来改善整车动力性和经济性。而两个驱动电机功率的匹配也对系统行驶经济性能有很大的影响。
目前,对于单电机的电动汽车,一般根据要求的动力性指标来计算整车的总需求功率,从而确定电机的功率。对于双电机的电动汽车,在确定整车的总需求功率后,电机功率分配方法有功率平均分配法、基于前后轴载荷分配法以及基于行驶需求频率分配法等,这些功率分配方法均无法保证车辆具有合理优秀的动力性能和经济性能。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供双电机电动汽车的电机功率匹配方法、装置、设备及计算机可读存储介质,可保证车辆拥有合理优秀的动力性能和经济性能。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种双电机电动汽车的电机功率匹配方法,包括如下步骤:
获取整车的基本参数和动力性指标,并根据所述基本参数和动力性指标计算出能满足整车动力性要求的总需求功率;
获取一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机的效率Map图,并根据所述参考电机的效率Map图获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图;
根据获取的前电机和后电机的效率Map图,建立电动汽车的整车模型,并循环运行所述整车模型,得到各个效率比例下的电动汽车的电量消耗结果;
比较不同效率比例下的电动汽车的电量消耗结果,并根据比较结果得到电动汽车的最佳功率分配比例。
第二方面,本发明提供了一种双电机电动汽车的电机功率匹配装置,包括:
总需求功率计算模块,用于获取整车的基本参数和动力性指标,并根据所述基本参数和动力性指标计算出能满足整车动力性要求的总需求功率;
前后电机效率Map图获取模块,用于获取一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机的效率Map图,并根据所述参考电机的效率Map图获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图;
整车模型建立模块,用于根据获取的前电机和后电机的效率Map图,建立电动汽车的整车模型,并循环运行所述整车模型,得到各个效率比例下的电动汽车的电量消耗结果;
最佳功率分配比例计算模块,用于比较不同效率比例下的电动汽车的电量消耗结果,并根据比较结果得到电动汽车的最佳功率分配比例。
第三方面,本发明还提供了一种双电机电动汽车的电机功率匹配设备,包括处理器和存储器;
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序;
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法中的步骤。
第四方面,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序,所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行,以实现如上所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法中的步骤。
相较于现有技术,本发明提供的双电机电动汽车的电机功率匹配方法、装置、设备及计算机可读存储介质,通过获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图,利用不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图来建立整车模型,进而得到电量消耗结果最小的效率比例,从而得出电动汽车的最佳功率分配比例,保证车辆拥有合理优秀的动力性能和经济性能。
附图说明
图1为本发明提供的双电机电动汽车的电机功率匹配方法的一较佳实施例的流程图;
图2为本发明中电动汽车的一较佳实施例的动力部分结构示意图;
图3为本发明提供的双电机电动汽车的电机功率匹配方法中,所述参考电机的一较佳实施例的效率Map图;
图4为本发明提供的双电机电动汽车的电机功率匹配方法中,所述步骤S200的一较佳实施例的流程图;
图5为本发明提供的双电机电动汽车的电机功率匹配方法中,前后电机的效率Map图建立的一较佳实施例的流程图;
图6为本发明提供的双电机汽车的电机功率匹配装置的一较佳实施例的结构框图;
图7为本发明安装双电机汽车的电机功率匹配程序的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
本发明提供一种双电机电动汽车的电机功率匹配方法、设备及存储介质,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1,本发明实施例提供的双电机电动汽车的电机功率匹配方法,包括如下步骤:
S100、获取整车的基本参数和动力性指标,并根据所述基本参数和动力性指标计算出能满足整车动力性要求的总需求功率。
本实施例中,电动汽车为双电机电动汽车,具有两台电机,分别为驱动前轴的前电机M1和驱动后轴的后电机M2,具体的,如图2所示,所述前电机M1通过减速器连接到前轴,后电机M2通过减速器连接到后轴。其中,所述整车的基本参数至少包括整车质量、风阻系数、迎风面积、滚动阻力系数和整车机械效率,所述整车的动力性指标至少包括最高车速、最大爬坡度和加速时间,根据整车的基本参数和动力性指标可以初步计算出能满足整车动力性要求的总需求功率P0。
S200、获取一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机的效率Map图,并根据所述参考电机的效率Map图获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图。
本实施例中,选择某一各项参数已知,功率为总需求功率P0,且与所述电动汽车的前后电机类型相同的参考电机a,换而言之,如果电动汽车所需前后电机为永磁同步电机,则选择的参考电机a也为永磁电机。进而可以调用Matlab软件直接得到参考电机a的效率Map图。通过所述参考电机a的效率Map图可以得到参考电机a在不同效率下的电机转矩Ta与电机转速na的对应关系,如图3所示,其为参考电机a的一较佳实施例的效率Map图,即在某一效率下,参考电机转速na=x,对应的参考电机转矩Ta=y,然后根据效率比例以及所述参照电机a在不同效率下的电机转矩Ta与电机转速na的对应关系即可获取前电机和后电机的效率Map图。所述步骤S200的具体流程如图4所示。
请参阅图4,其为所述步骤S200的流程图,包括如下步骤:
S201、选择一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机,并调用Malab软件来得到所述参考电机的效率Map图;
S202、调用Matlab软件建立电机功率分配模型,将所述总需求功率按照不同比例分成两部分,并分别作为所述前电机和后电机的功率;
S203、根据所述参考电机的效率MAP图、前电机的功率与总需求功率的比值以及后电机的功率与总需求功率的比值得到所述前电机的效率Map图以及所述后电机的效率Map图。
本实施例中,为方便说明,请参阅图5,将总需求功率P0按不同比例分成多组P1、P2。其中,P1作为电动汽车的前电机M1的功率,P2作为电动汽车的后电机M2的功率,其中P1和P2均为正数,且P1+P2=P0。例如,当P1=1时,P2=P0-1,当P1=2时,P2=P0-2,以此类推,至P1=P0-1,P2=1。进而可以获得多组P1和P2,且当前电机M1的功率P1=i时,后电机M2的功率P2=P0-i。在已知参考电机a的效率Map图时,可以得到不同效率下参考电机的转矩Ta与转速na的对应关系,此时,前电机的效率Map图的获取方式如下:
记前电机M1的功率P1与总需求功率P0的比值为k1,即k1=P1/P0。令前电机M1最高转速与参考电机a的最高转速相同,基于参考电机a的效率Map图中转矩Ta与转速na的对应关系,在前电机M1与参考电机a相同效率下,得到前电机M1的转矩T1与转速n1的对应关系如下:前电机转速n1=x,对应的前电机转矩T1=k1*y。结合图3可以理解为,将参考电机的效率Map图的横坐标(电机转速)不变,各横坐标对应的纵坐标(电机转矩)变为原来的k1倍,对应的效率值保持不变,以此得到的新的效率Map图即为前电机M1的效率Map图。
同样的,后电机的效率Map图的获取方式如下:
记后电机M2的功率P2与总需求功率P0的比值为k2,即k2=P2/P0。令后电机M2最高转速与参考电机a的最高转速相同,基于参考电机a的效率Map图中转矩Ta与转速na的对应关系,在后电机M2与参考电机a相同效率下,得到后电机M2的转矩T1与转速n1的对应关系如下:后电机转速n2=x,对应的后电机转矩T2=k2*y。结合图3可以理解为,将参考电机的效率Map图的横坐标(电机转速)不变,各横坐标对应的纵坐标(电机转矩)变为原来的k2倍,对应的效率值保持不变,以此得到的新的效率Map图即为后电机M2的效率Map图。
S300、根据获取的前电机和后电机的效率Map图,建立电动汽车的整车模型,并循环运行所述整车模型,得到各个效率比例下的电动汽车的电量消耗结果。
本实施例中,在Matlab或者Simulink中建立一个双电机电动汽车的整车模型,其中前、后电机部分的模型需满足以下要求:电动汽车前电机M1和后电机M2的效率Map图按照步骤S200中的方法得到,且所述整车模型在同一固定工况下运行,在前电机M1功率P1=i,后电机M2功率P2=P0-i的情况下完成一次工况运行,在得到电量消耗结果后记录保存该结果,以上为一次循环;然后使前电机M1功率P1=i+1,后电机M2功率P2=P0-i-1,进行新的一次循环。直到从前电机M1功率P1=1,后电机M2功率P2=P0-1,到前电机M1功率P1=P0-1,后电机M2功率P2=1的所有情况均运行完成,得到所有情况下的电动汽车电量消耗。而且上述过程均由模型自行完成,无需人为更改前、后电机效率Map图,而且每次循环的工况相同,运行结果准确,且效率较高。
S400、比较不同效率比例下的电动汽车的电量消耗结果,并根据比较结果得到电动汽车的最佳功率分配比例。
本实施例中,在将所有效率比例的情况均运行完成后,得到各种效率比例下的电动汽车的电量消耗结果,然后比较全部结果,即可得到电动汽车的最佳功率分配比例,具体的,所述最佳功率分配比例为电量消耗结果最小时的效率比例,从而能够保证车辆拥有合理优秀的动力性能和经济性能。
基于上述双电机电动汽车的电机功率匹配方法,本发明还相应的提供一种双电机电动汽车的电机功率匹配装置,请参阅图6,所述装置包括:
总需求功率计算模块21,用于获取整车的基本参数和动力性指标,并根据所述基本参数和动力性指标计算出能满足整车动力性要求的总需求功率;
前后电机效率Map图获取模块22,用于获取一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机的效率Map图,并根据所述参考电机的效率Map图获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图;
整车模型建立模块23,用于根据获取的前电机和后电机的效率Map图,建立电动汽车的整车模型,并循环运行所述整车模型,得到各个效率比例下的电动汽车的电量消耗结果;
最佳功率分配比例计算模块24,用于比较不同效率比例下的电动汽车的电量消耗结果,并根据比较结果得到电动汽车的最佳功率分配比例。
优选的实施例中,所述整车的基本参数至少包括整车质量、风阻系数、迎风面积、滚动阻力系数和整车机械效率,所述整车的动力性指标至少包括最高车速、最大爬坡度和加速时间。
优选的实施例中,所述前后电机效率Map图获取模块22具体包括:
参考电机效率Map图获取单元,用于选择一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机,并调用Malab软件来得到所述参考电机的效率Map图;
功率分配单元,用于调用Matlab软件建立电机功率分配模型,将所述总需求功率按照不同比例分成两部分,并分别作为所述前电机和后电机的功率;
前后电机效率Map图建立单元,用于根据所述参考电机的效率MAP图、前电机的功率与总需求功率的比值以及后电机的功率与总需求功率的比值得到所述前电机的效率Map图以及所述后电机的效率Map图。
优选的实施例中,所述总需求功率按照不同比例分成的两部分均为整数。
优选的实施例中,,所述整车模型在同一固定工况下运行。
优选的实施例中,所述最佳功率分配比例为电量消耗结果最小时的效率比例。
由于上文已对双电机电动汽车的电机功率匹配方法进行详细描述,在此不再对双电机电动汽车的电机功率匹配装置赘述。
如图7所示,基于上述双电机电动汽车的电机功率匹配方法,本发明还相应提供了一种双电机电动汽车的电机功率匹配设备,所述双电机电动汽车的电机功率匹配设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该双电机电动汽车的电机功率匹配设备包括处理器10、存储器20及显示器30。图7仅示出了双电机电动汽车的电机功率匹配设备的部分组件,但是应理解的是,并不要求实施所有示出的组件,可以替代的实施更多或者更少的组件。
所述存储器20在一些实施例中可以是所述双电机电动汽车的电机功率匹配设备的内部存储单元,例如双电机电动汽车的电机功率匹配设备的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述双电机电动汽车的电机功率匹配设备的外部存储设备,例如所述双电机电动汽车的电机功率匹配设备上配备的插接式硬盘,智能存储卡(SmartMedia Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,所述存储器20还可以既包括双电机电动汽车的电机功率匹配设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述双电机电动汽车的电机功率匹配设备的应用软件及各类数据,例如所述安装双电机电动汽车的电机功率匹配设备的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中,存储器20上存储有双电机电动汽车的电机功率匹配程序40,该双电机电动汽车的电机功率匹配程序40可被处理器10所执行,从而实现本申请各实施例的双电机电动汽车的电机功率匹配方法。
所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU),微处理器或其他数据处理芯片,用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据,例如执行所述双电机电动汽车的电机功率匹配方法等。
所述显示器30在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)触摸器等。所述显示器30用于显示在所述双电机电动汽车的电机功率匹配设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述双电机电动汽车的电机功率匹配设备的部件10-30通过系统总线相互通信。
在一实施例中,当处理器10执行所述存储器20中双电机电动汽车的电机功率匹配程序40时实现如上述实施例所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法,由于上文已对双电机电动汽车的电机功率匹配方法进行详细描述,在此不再赘述。
综上所述,本发明提供的双电机电动汽车的电机功率匹配方法、装置、设备及计算机可读存储介质,通过获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图,利用不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图来建立整车模型,进而得到电量消耗结果最小的效率比例,从而得出电动汽车的最佳功率分配比例,保证车辆拥有合理优秀的动力性能和经济性能。
当然,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器,控制器等)来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中,该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种双电机电动汽车的电机功率匹配方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取整车的基本参数和动力性指标,并根据所述基本参数和动力性指标计算出能满足整车动力性要求的总需求功率;
获取一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机的效率Map图,并根据所述参考电机的效率Map图获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图;
根据获取的前电机和后电机的效率Map图,建立电动汽车的整车模型,并循环运行所述整车模型,得到各个效率比例下的电动汽车的电量消耗结果;
比较不同效率比例下的电动汽车的电量消耗结果,并根据比较结果得到电动汽车的最佳功率分配比例。
2.根据权利要求1所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法,其特征在于,所述整车的基本参数至少包括整车质量、风阻系数、迎风面积、滚动阻力系数和整车机械效率,所述整车的动力性指标至少包括最高车速、最大爬坡度和加速时间。
3.根据权利要求1所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法,其特征在于,所述获取一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机的效率Map图,并根据所述参考电机的效率Map图获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图的步骤包括:
选择一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机,并调用Malab软件来得到所述参考电机的效率Map图;
调用Matlab软件建立电机功率分配模型,将所述总需求功率按照不同比例分成两部分,并分别作为所述前电机和后电机的功率;
根据所述参考电机的效率MAP图、前电机的功率与总需求功率的比值以及后电机的功率与总需求功率的比值得到所述前电机的效率Map图以及所述后电机的效率Map图。
4.根据权利要求3所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法,其特征在于,所述总需求功率按照不同比例分成的两部分均为整数。
5.根据权利要求1所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法,其特征在于,所述整车模型在同一固定工况下运行。
6.根据权利要求1所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法,其特征在于,所述最佳功率分配比例为电量消耗结果最小时的效率比例。
7.一种双电机电动汽车的电机功率匹配装置,其特征在于,包括:
总需求功率计算模块,用于获取整车的基本参数和动力性指标,并根据所述基本参数和动力性指标计算出能满足整车动力性要求的总需求功率;
前后电机效率Map图获取模块,用于获取一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机的效率Map图,并根据所述参考电机的效率Map图获取不同效率比例下的前电机和后电机的效率Map图;
整车模型建立模块,用于根据获取的前电机和后电机的效率Map图,建立电动汽车的整车模型,并循环运行所述整车模型,得到各个效率比例下的电动汽车的电量消耗结果;
最佳功率分配比例计算模块,用于比较不同效率比例下的电动汽车的电量消耗结果,并根据比较结果得到电动汽车的最佳功率分配比例。
8.根据权利要求7所述的双电机电动汽车的电机功率匹配装置,其特征在于,前后电机效率Map图获取模块具体包括:
参考电机效率Map图获取单元,用于选择一功率为总需求功率且基本参数和动力性指标已知、并与前电机和后电机的类型相同的参考电机,并调用Malab软件来得到所述参考电机的效率Map图;
功率分配单元,用于调用Matlab软件建立电机功率分配模型,将所述总需求功率按照不同比例分成两部分,并分别作为所述前电机和后电机的功率;
前后电机效率Map图建立单元,用于根据所述参考电机的效率MAP图、前电机的功率与总需求功率的比值以及后电机的功率与总需求功率的比值得到所述前电机的效率Map图以及所述后电机的效率Map图。
9.一种双电机电动汽车的电机功率匹配设备,其特征在于,包括处理器和存储器;
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序;
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-6任意一项所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序,所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行,以实现如权利要求1-6任意一项所述的双电机电动汽车的电机功率匹配方法中的步骤。
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