CN112350417A - 一种电机的电压控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电机的电压控制方法及装置，应用于具有发电起动一体式电机的车辆，方法包括：在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值；根据电池电压，确定初始目标电压；根据电流限值和电池电流之间的差值，确定叠加电压值；基于叠加电压值和初始目标电压，确定目标控制电压；基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制。使得车辆即使在低温等情况下可以用叠加电压的方式进行稳压控制，仅进行对低压负载以及48V的部分充电，不进行助力放电，可以精准的控制电压，避免发生对电池的过充过放，可以提高48V电池的寿命。

Description

一种电机的电压控制方法及装置
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种电机的电压控制方法及装置。
背景技术
随着车辆控制技术领域的逐渐发展，对于48V弱混汽车，发电起动一体式电机(Belt Driven Starter Generator，BSG)混合动力系统对传统发动机的发电机进行了改造，形成由皮带传动的BSG。
目前，BSG设计转速0-15000转/分钟，48V电池设计电量为1.5千瓦时/小时。对于安装有BSG的车辆，可以包括BSG发电给电池充电的模式，由于BSG特性为在100Nm以内时的扭矩误差为±3Nm，根据功率公式：P＝T*n/9550，其中，P表示功率，T表示扭矩，n表示转速，可知扭矩误差在高转速区会造出很大的功率误差。
由于48V弱混汽车的电池可用电量以及可用功率在低温时极低，而此时的功率误差将会对48V电池造成较大影响，会出现电池过充或过放的现象，导致48V电池故障以及影响48V电池寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电机的电压控制方法及装置，以解决48V电池故障以及影响48V电池寿命的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种电机的电压控制方法，应用于发电起动一体式电机的车辆，所述方法包括：
在所述车辆处于电压控制模式时，获取所述车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值；
根据所述电池电压，确定初始目标电压；
根据所述电流限值和所述电池电流之间的差值，确定叠加电压值；
基于所述叠加电压值和所述初始目标电压，确定目标控制电压；
基于所述目标控制电压，对所述车辆的电池电压进行控制。
可选地，在所述车辆处于电压控制模式时，获取所述车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值之前，还包括：
在所述车辆满足电压控制激活条件时，控制所述车辆进入电压控制模式。
可选地，所述基于所述叠加电压值和所述初始目标电压，确定目标控制电压，包括：
将所述叠加电压值每间隔一个目标预设时间叠加至所述初始目标电压一次，获得一个所述目标控制电压。
可选地，所述在所述车辆满足电压控制激活条件时，控制所述车辆进入电压控制模式，包括：
在所述车辆满足所述发电起动一体式电机处于扭矩控制模式、电池温度低于第一预设电池温度、发动机转速大于第一预设发动机转速且整车处于准备状态时间大于预设时间的条件时，控制所述车辆进入电压控制模式。
可选地，所述基于所述电池当前电流和所述电流限值的差值确定叠加电压值，包括：
当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值大于预设差值范围的最大值时，计算得到一个正的叠加电压值；
当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值处于所述预设差值范围之内时，将所述叠加电压值设置为零；
当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值小于所述预设差值范围的最小值时，计算得到一个负的所述叠加电压值。
可选的，在所述基于所述目标控制电压，对所述车辆的电池电压进行控制之后，还包括：
在所述车辆满足电池温度高于第二预设温度，且发动机转速小于第二预设发动机转速时，控制所述车辆退出电压控制模式。
第二方面，本发明实施例提供了一种电机的电压控制装置，应用于具有发电起动一体式电机的车辆，所述装置包括：
获取模块，用于在所述车辆处于电压控制模式时，获取所述车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值；
第一确定模块，用于根据所述电池电压，确定初始目标电压；
第二确定模块，用于根据所述电流限值和所述电池电流之间的差值，确定叠加电压值；
第三确定模块，用于基于所述叠加电压值和所述初始目标电压，确定目标控制电压；
第一控制模块，用于基于所述目标控制电压，对所述车辆的电池电压进行控制。
可选地，所述装置还包括：
第二控制模块，用于在所述车辆满足电压控制激活条件时，控制所述车辆进入电压控制模式。
可选地，所述第三确定模块包括：
获得子模块，用于将所述叠加电压值每间隔一个目标预设时间叠加至所述初始目标电压一次，获得一个所述目标控制电压。
可选地，所述第二控制模块包括：
控制子模块，用于在所述车辆满足所述发电起动一体式电机处于扭矩控制模式、电池温度低于第一预设电池温度、发动机转速大于第一预设发动机转速且整车处于准备状态时间大于预设时间的条件时，控制所述车辆进入电压控制模式。
可选地，所述第二确定模块包括：
第一计算子模块，用于当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值大于预设差值范围的最大值时，计算得到一个正的叠加电压值；
设置子模块，用于当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值处于所述预设差值范围之内时，将所述叠加电压值设置为零；
第二计算子模块，用于当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值小于所述预设差值范围的最小值时，计算得到一个负的所述叠加电压值。
可选的，所述装置还包括：
第三控制模块，用于在所述车辆满足电池温度高于第二预设温度，且发动机转速小于第二预设发动机转速时，控制所述车辆退出电压控制模式。
相对于现有技术，本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例提供的电机的电压控制方法，在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值，根据电池电压，确定初始目标电压，根据电流限值和电池电流之间的差值，确定叠加电压值，基于叠加电压值和初始目标电压，确定目标控制电压，基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制，使得车辆即使在低温等情况下可以用叠加电压的方式进行稳压控制，仅进行对低压负载以及48V的部分充电，不进行助力放电，可以精准的控制电压，避免发生对电池的过充过放，可以提高48V电池的寿命。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例一提供的一种电机的电压控制方法的步骤流程图；
图2示出了本发明实施例二提供的一种电机的电压控制方法的步骤流程图；
图3示出了本发明实施例三提供的一种电机的电压控制装置的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，示出了本发明实施例一提供的一种电机的电压控制方法的步骤流程图，该电机的电压控制方法可以应用于具有发电起动一体式电机的车辆。
如图1所示，该电机的电压控制方法具体可以包括如下步骤：
步骤101：在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值。
在本发明实施例中，在车辆满足发电起动一体式电机处于扭矩控制模式、电池温度低于第一预设电池温度、发动机转速大于第一预设发动机转速且整车处于准备状态时间大于预设时间的条件时，可以控制车辆进入电压控制模式，当然，不仅限于此，在具体实现中，还可以在车辆处于其它情况下进入单踏板功能激活模式，具体地，可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不加以限值。
其中，第一预设电池温度可以是-26摄氏度，也可以是-20摄氏度，第一预设发动机转速可以为1400转/分钟，预设时间可以为5秒，上述数据均为可标定的数据，本发明实施例对此不做具体限定。
可选的，在车辆处于电压控制模式时，车辆的整车控制单元(Hybrid ControlUnit，HCU)接收电池发出的车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值。
在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值之后，执行步骤102。
步骤102：根据电池电压，确定初始目标电压。
初始目标电压可以是电池电压加上一个补偿值，补偿值的范围为(﹣0.5，﹢0.5)，当然，不仅限于此，在具体实现中，补偿值可以根据实际标定结果确定，具体地，可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不加以限值。
在根据电池电压，确定初始目标电压后，执行步骤103。
步骤103：根据电流限值和电池电流之间的差值，确定叠加电压值。
HCU在计算出车辆当前的电流限值和电池电流之间的差值后，可以根据电流限值和电池电流之间的差值，确定出叠加电压值，如图2所示，示出了本发明实施例提供的一种电流限值和电池电流之间的差值和叠加电压值的对应关系。
电流限值和电池电流之间的差值和叠加电压值的对应关系
差值/Ah ≥100 80 60 40 30 15 13 10 7 5
叠加电压值/V 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 ﹣0.1 ﹣0.2 ﹣0.3 ﹣0.4
在车辆系统中可以预先保存电流限值和电池电流之间的差值和叠加电压值的对应关系，进而，在计算得到电流限值和电池电流之间的差值之后，可以根据差值与叠加电压值之间的对应关系，确定出差值所对应的叠加电压值。
在根据电流限值和电池电流之间的差值，确定出叠加电压值后，执行步骤104。
步骤104：基于叠加电压值和初始目标电压，确定目标控制电压。
HCU在确定出叠加电压值后，可以将叠加电压值和初始目标电压相加，以得到目标控制电压，并将该目标控制电压发送至车辆的BSG，进一步地，可以在车辆的BSG中根据该目标控制电压进行步骤105。
步骤105：基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制。
车辆的BSG接收HCU发出的目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制，控制精度在±1V以内，且能自适应变化，控制电压稳定。
本发明实施例提供的电机的电压控制方法，在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值，根据电池电压，确定初始目标电压，根据电流限值和电池电流之间的差值，确定叠加电压值，基于叠加电压值和初始目标电压，确定目标控制电压，基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制，使得车辆即使在低温等情况下可以用叠加电压的方式进行稳压控制，仅进行对低压负载以及48V的部分充电，不进行助力放电，可以精准的控制电压，避免发生对电池的过充过放，可以提高48V电池的寿命。
参照图2，示出了本发明实施例二提供的一种电机的电压控制方法的步骤流程图，该电机的电压控制方法应用于具有发电起动一体式电机的车辆。
如图2所示，该电机的电压控制方法具体可以包括如下步骤：
步骤201：在车辆满足电压控制激活条件时，控制车辆进入电压控制模式。
在本发明实施例中，上述步骤201的具体实现过程可以包括：
在车辆满足发电起动一体式电机处于扭矩控制模式、电池温度低于第一预设电池温度、发动机转速大于第一预设发动机转速且整车处于准备状态时间大于预设时间的条件时，可以控制车辆进入电压控制模式，当然，不仅限于此，在具体实现中，还可以在车辆处于其它情况下进入单踏板功能激活模式，具体地，可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不加以限值。
其中，第一预设电池温度可以是-26摄氏度，也可以是-20摄氏度，第一预设发动机转速可以为1400转/分钟，预设时间可以为5秒，上述数据均为可标定的数据，本发明实施例对此不做具体限定。
在车辆满足电压控制激活条件时，控制车辆进入电压控制模式之后，执行步骤202。
步骤202：在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值。
可选地，在车辆处于电压控制模式时，车辆的整车控制单元接收电池发出的车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值。
在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值之后，执行步骤203。
步骤203：根据电池电压，确定初始目标电压。
初始目标电压可以是电池电压加上一个补偿值，补偿值的范围为(﹣0.5，﹢0.5)，当然，不仅限于此，在具体实现中，补偿值可以根据实际标定结果确定，具体地，可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不加以限值。
在根据电池电压，确定初始目标电压后，执行步骤204。
步骤204：根据电流限值和电池电流之间的差值，确定叠加电压值。
在本发明实施例中，HCU在获取车辆当前的电流限值和电池电流之间的差值后，可以根据电流限值和电池电流之间的差值，确定出叠加电压值，如图2所示，示出了本发明实施例提供的一种电流限值和电池电流之间的差值和叠加电压值的对应关系。
电流限值和电池电流之间的差值和叠加电压值的对应关系
差值/Ah ≥100 80 60 40 30 15 13 10 7 5
叠加电压值/V 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 ﹣0.1 ﹣0.2 ﹣0.3 ﹣0.4
在车辆系统中可以预先保存电流限值和电池电流之间的差值和叠加电压值的对应关系，进而，在计算得到电流限值和电池电流之间的差值之后，可以根据差值与叠加电压值之间的对应关系，确定出差值所对应的叠加电压值。
在本发明实施例中，上述步骤204的具体实现过程可以包括：
子步骤2041：当电池当前电流和电流限值之间的差值大于预设差值范围的最大值时，计算得到一个正的叠加电压值。
可选的，预设差值范围可以是(15,30)Ah，则当电池当前电流和电流限值之间的差值大于30Ah时，参见上表，可以得到相应的一个正的叠加电压值，例如，当差值为40Ah时，叠加电压值为0.1；当差值为60Ah时，叠加电压值为0.2；当差值为80Ah时，叠加电压值为0.3等等。
子步骤2042：当电池当前电流和电流限值之间的差值处于预设差值范围之内时，将叠加电压值设置为零。
可选的，预设差值范围可以是(15,30)Ah，则当电池当前电流和电流限值之间的差值处于(15,30)Ah之内时，叠加电压值为0。
子步骤2043：当电池当前电流和电流限值之间的差值小于预设差值范围的最小值时，计算得到一个负的叠加电压值。
可选的，预设差值范围可以是(15,30)Ah，则当电池当前电流和电流限值之间的差值小于30Ah时，参见上表，可以得到相应的一个负的叠加电压值，例如，当差值为13Ah时，叠加电压值为﹣0.1；当差值为10Ah时，叠加电压值为﹣0.2；当差值为70Ah时，叠加电压值为﹣0.3等等。
需要说明的是，当电池当前电流和电流限值之间的差值小于预设临界值时，将电池初始电压视为目标控制电压，并当电池当前电流和电流限值之间的差值大于预设差值范围的最大值时开始叠加。
其中，预设临界值可以标定为5Ah，本发明实施例对此不作具体限定。
在根据电流限值和电池电流之间的差值，确定出叠加电压值后，执行步骤205。
步骤205：将叠加电压值每间隔一个目标预设时间叠加至初始目标电压一次，获得一个目标控制电压。
HCU在确定出叠加电压值后，可以将叠加电压值和初始目标电压相加，得到目标控制电压，此过程可以每5秒叠加值目标电压一次，获得实时的目标控制电压，并将该目标控制电压发送至车辆的BSG，进一步地，可以在车辆的BSG中根据该目标控制电压进行步骤206。
步骤206：基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制。
车辆的BSG接收HCU发出的目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制，控制精度在±1V以内，且能自适应变化，控制电压稳定。
需要说明的是，当车辆进入电压控制模式后，BSG仅根据此时电池的目标控制电压执行充电功能和对低压负载供电，不执行常规扭矩模式的助力和充电功能，以发电机的形式，进行以目标控制电压为目标的稳压控制，如果目标控制电压与48V电池电压一致，则BSG无法给48V电池充电，仅充当外界并联电压源作用，仅供进行高低压直流间转换的装置(Direct Current Direct Current，DCDC)执行直流(Direct Current，DC)转换到12V负载作用，随12V低压负载变化时(大灯、风扇等)，BSG自适应负载变化，保证BSG输出电压稳定。
在基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制后，执行步骤207。
步骤207：在车辆满足电池温度高于第二预设温度，且发动机转速小于第二预设发动机转速时，控制车辆退出电压控制模式。
其中第二预设温度可以是﹣24摄氏度，第二预设发动机转速可以是800转/分钟。
本发明实施例提供的电机的电压控制方法，在车辆满足电压控制激活条件时，控制车辆进入电压控制模式，在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值，根据电池电压，确定初始目标电压，根据电流限值和电池电流之间的差值，确定叠加电压值，将叠加电压值每间隔一个目标预设时间叠加至初始目标电压一次，获得一个目标控制电压，基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制，在车辆满足电池温度高于第二预设温度，且发动机转速小于第二预设发动机转速时，控制车辆退出电压控制模式，使得车辆即使在低温等情况下可以用叠加电压的方式进行稳压控制，仅进行对低压负载以及48V的部分充电，不进行助力放电，可以精准的控制电压，避免发生对电池的过充过放，可以提高48V电池的寿命。
参照图3，示出了本发明实施例三提供的一种电机的电压控制装置的结构示意图，该电机的电压控制装置应用于具有发电起动一体式电机的车辆。
如图3所示，该电机的电压控制装置300具体可以包括：
获取模块301，用于在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值；
第一确定模块302，用于根据电池电压，确定初始目标电压；
第二确定模块303，用于根据电流限值和电池电流之间的差值，确定叠加电压值；
第三确定模块304，用于基于叠加电压值和初始目标电压，确定目标控制电压；
第一控制模块305，用于基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制。
可选的，装置还包括：
第二控制模块，用于在车辆满足电压控制激活条件时，控制车辆进入电压控制模式。
可选的，第三确定模块包括：
获得子模块，用于将叠加电压值每间隔一个目标预设时间叠加至初始目标电压一次，获得一个目标控制电压。
可选的，第二控制模块包括：
控制子模块，用于在车辆满足发电起动一体式电机处于扭矩控制模式、电池温度低于第一预设电池温度、发动机转速大于第一预设发动机转速且整车处于准备状态时间大于预设时间的条件时，控制车辆进入电压控制模式。
可选的，第二确定模块包括：
第一计算子模块，用于当电池当前电流和电流限值之间的差值大于预设差值范围的最大值时，计算得到一个正的叠加电压值；
设置子模块，用于当电池当前电流和电流限值之间的差值处于预设差值范围之内时，将叠加电压值设置为零；
第二计算子模块，用于当电池当前电流和电流限值之间的差值小于预设差值范围的最小值时，计算得到一个负的叠加电压值。
可选的，装置还包括：
第三控制模块，用于在车辆满足电池温度高于第二预设温度，且发动机转速小于第二预设发动机转速时，控制车辆退出电压控制模式。
本发明实施例中的电机的电压控制装置的具体实现方式在方法侧已经详细介绍，故在此不再做赘述。
本发明实施例提供的电机的电压控制方法，可以通过获取模块，用于在车辆处于电压控制模式时，获取车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值，通过第一确定模块，用于根据电池电压，确定初始目标电压，通过第二确定模块，用于根据电流限值和电池电流之间的差值，确定叠加电压值，通过第三确定模块，用于基于叠加电压值和初始目标电压，确定目标控制电压，最后通过第一控制模块，用于基于目标控制电压，对车辆的电池电压进行控制，使得车辆即使在低温等情况下可以用叠加电压的方式进行稳压控制，仅进行对低压负载以及48V的部分充电，不进行助力放电，可以精准的控制电压，避免发生对电池的过充过放，可以提高48V电池的寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电机的电压控制方法，其特征在于，应用于具有发电起动一体式电机的车辆，所述方法包括：
在所述车辆处于电压控制模式时，获取所述车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值；
根据所述电池电压，确定初始目标电压；
根据所述电流限值和所述电池电流之间的差值，确定叠加电压值；
基于所述叠加电压值和所述初始目标电压，确定目标控制电压；
基于所述目标控制电压，对所述车辆的电池电压进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述车辆处于电压控制模式时，获取所述车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值之前，还包括：
在所述车辆满足电压控制激活条件时，控制所述车辆进入电压控制模式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述叠加电压值和所述初始目标电压，确定目标控制电压，包括：
将所述叠加电压值每间隔一个目标预设时间叠加至所述初始目标电压一次，获得一个所述目标控制电压。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述车辆满足电压控制激活条件时，控制所述车辆进入电压控制模式，包括：
在所述车辆满足所述发电起动一体式电机处于扭矩控制模式、电池温度低于第一预设电池温度、发动机转速大于第一预设发动机转速且整车处于准备状态时间大于预设时间的条件时，控制所述车辆进入电压控制模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述电池当前电流和所述电流限值的差值，确定叠加电压值，包括：
当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值大于预设差值范围的最大值时，计算得到一个正的叠加电压值；
当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值处于所述预设差值范围之内时，将所述叠加电压值设置为零；
当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值小于所述预设差值范围的最小值时，计算得到一个负的所述叠加电压值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述目标控制电压，对所述车辆的电池电压进行控制之后，还包括：
在所述车辆满足电池温度高于第二预设温度，且发动机转速小于第二预设发动机转速时，控制所述车辆退出电压控制模式。
7.一种电机的电压控制装置，其特征在于，应用于具有发电起动一体式电机的车辆，所述装置包括：
获取模块，用于在所述车辆处于电压控制模式时，获取所述车辆当前的电池电压、电池电流和电流限值；
第一确定模块，用于根据所述电池电压，确定初始目标电压；
第二确定模块，用于根据所述电流限值和所述电池电流之间的差值，确定叠加电压值；
第三确定模块，用于基于所述叠加电压值和所述初始目标电压，确定目标控制电压；
第一控制模块，用于基于所述目标控制电压，对所述车辆的电池电压进行控制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二控制模块，用于在所述车辆满足电压控制激活条件时，控制所述车辆进入电压控制模式。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块包括：
获得子模块，用于将所述叠加电压值每间隔一个目标预设时间叠加至所述初始目标电压一次，获得一个所述目标控制电压。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二控制模块包括：
控制子模块，用于在所述车辆满足所述发电起动一体式电机处于扭矩控制模式、电池温度低于第一预设电池温度、发动机转速大于第一预设发动机转速且整车处于准备状态时间大于预设时间的条件时，控制所述车辆进入电压控制模式。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块包括：
第一计算子模块，用于当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值大于预设差值范围的最大值时，计算得到一个正的叠加电压值；
设置子模块，用于当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值处于所述预设差值范围之内时，将所述叠加电压值设置为零；
第二计算子模块，用于当所述电池当前电流和所述电流限值之间的差值小于所述预设差值范围的最小值时，计算得到一个负的所述叠加电压值。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三控制模块，用于在所述车辆满足电池温度高于第二预设温度，且发动机转速小于第二预设发动机转速时，控制所述车辆退出电压控制模式。
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