CN112829738B - 一种插电式混动力汽车动力控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种插电式混动力汽车动力控制方法、装置及设备。该插电式混动力汽车动力控制方法包括，获取行车数据；当检测到第一动力源停止时，基于所述行车数据，对第二动力源的扭矩进行补偿。本发明申请解决了由于高速行驶过程高速零扭矩，TM驱动电机因永磁同步电机特性会产生反充电流，存在因反充电流过大触发整车保护的可能，导致动力中断，从而对人身安全产生重大隐患的技术问题。

Description

一种插电式混动力汽车动力控制设备

技术领域

本发明申请涉及混合动力领域，具体而言，涉及一种插电式混动力汽车动力控制设备。

背景技术

全球气候变暖问题及日渐枯竭的石油资源使得汽车的发展更加关注环保和节能，混合动力技术无疑是有效解决该问题的现实选择。目前以丰田和本田为代表的日本汽车公司已经成功完成混合动力汽车的商业化，其采用以发动机为主动力源的设计理念。为进一步改进燃油经济性、降低排放，插电式混合动力技术已成为更好的一种解决方案。该方案通过使用家用电源插座对混合动力车电池充电，同时可单独依靠电池行驶较长距离。

插电串联结构取消了发动机与传动系统的机械耦合，发动机以似稳态运行于高效区，避免了车辆行驶工况对发动机运行效率的影响。相比并联和混联，串联系统结构、控制策略简单，易于实现。针对串联结构的插电式油电混合动力汽车，以电池SOC高低作为首要判断条件，来判断车辆处于何种模式下工作，当电池SOC高于某一值时，使用纯电模式行驶，汽车在纯电模式下高速行驶， TM永磁同步电机此时处于恒功率工作状态；此时若驾驶员在高速行驶过程中松掉油门踏板(即高速零扭矩)，TM驱动电机因永磁同步电机特性会产生反电动势，有电压差就会产生反充电流，严重时甚至会因反充电流过大触发整车保护，导致动力中断的问题，对人身安全造成重大隐患，因此有必要研究一种能够解决此问题的插电式混合动力汽车动力系统控制策略优化的方法。

发明内容

本发明申请的主要目的在于提供一种插电式混动力汽车动力控制方法、装置及设备，以解决由于由于高速行驶过程高速零扭矩，TM驱动电机因永磁同步电机特性会产生反充电流，存在因反充电流过大触发整车保护的可能，导致动力中断，从而对人身安全产生重大隐患的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明申请的一个方面，提供了一种插电式混动力汽车动力控制方法。

根据本发明申请的插电式混动力汽车动力控制方法包括：

获取行车数据；

当检测到第一动力源停止时，基于所述行车数据，对第二动力源的扭矩进行补偿。

进一步的，所述对所述第二动力源的扭矩进行补偿的补偿扭矩为预设的固定值。

进一步的，所述对所述第二动力源的扭矩进行补偿的补偿扭矩为可调整的实时扭矩。

进一步的，所述实时扭矩根据所述获取行车数据中包含的行车影响因素确定。

进一步的，所述行车数据中包含多个所述行车影响因素，所述行车影响因素至少包括TM电机旋变原点位置是否偏差，以及TM电机的的电流Map与电机是否匹配。

进一步的，通过排除法对所述多个行车影响因素进行分析。

为了实现上述目的，根据本发明申请的另一方面，提供了一种插电式混动力汽车动力控制装置。

根据本发明申请的插电式混动力汽车动力控制装置包括：

获取模块，用于获取行车数据；

控制模块，用于当检测到第一动力源停止时，基于所述行车数据，对第二动力源的扭矩进行补偿。

为了实现上述目的，根据本发明申请的另一方面，提供了一种电子设备。

根据本发明申请的电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述任意一种所述的插电式混动力汽车动力控制方法。

在本发明申请实施例中，采用设置补偿扭矩的方式，通过当检测到第一动力源停止时，基于所述行车数据，对第二动力源的扭矩进行补偿，达到了行车过程中扭矩始终保持在一定范围的目的，从而实现了避免因第一动力源停止运动而导致产生的技术效果，进而解决了由于高速行驶过程高速零扭矩，TM驱动电机因永磁同步电机特性会产生反充电流，存在因反充电流过大触发整车保护的可能，导致动力中断，从而对人身安全产生重大隐患的技术问题。

附图说明

构成本发明申请的一部分的附图用来提供对本发明申请的进一步理解，使得本发明申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本发明申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本发明申请，并不构成对本发明申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明申请实施例中关于影响整车在高速行驶时TM驱动电机容易发生反充电流因素分析图；

图2是根据本发明申请实施例中关于实时对目标扭矩进行扭矩补偿的优化模型建立的流程图。

图3是根据本发明申请实施例中采集时速为90km/h的反充电流值；

图4是根据本发明申请实施例中采集时速为100km/h的反充电流值；

图5是根据本发明申请实施例中采集时速为110km/h的反充电流值；

图6是根据本发明申请实施例中采集时速为120km/h的反充电流值；

图7是根据本发明申请实施例中采集时速为130km/h的反充电流值；

图8是根据本发明申请实施例中采用实时扭矩补偿优化后各高速车速对应的反充电流值对比。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明申请方案，下面将结合本发明申请实施例中的附图，对本发明申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明申请保护的范围。

需要说明的是，本发明申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明申请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申请。

在本发明申请优选的实施例中，如图1、图2所示，插电式混动力汽车动力控制方法，具体的操作步骤可以是：

首先，大量数据的采集，此次选择城市道路现场，采集各阶段的车速包括高速，并统计对应车速下的反充电流会有多大，用以分析整车在高速行驶时TM 驱动电机容易发生反充电流的范围；

其次，分析影响整车TM驱动电机发生反充电流的影响因素；

然后，以历史采集数据为样本，通过先在TM电机控制器预先加入一个扭矩补偿值，并利用实时扭矩补偿机制的模型与实际扭矩进行对比分析，对实际扭矩进行补偿，从而确定模型的最佳输出扭矩。

最后，通过分析车速下的车辆最佳输出扭矩，以确定TM电机反充电流易发生范围内工况下的电机最佳工作点，使TM电机能够正常工作，达到使整车高速安全行驶的目的。

在本发明申请优选的实施例中，通过统计各阶段的车速并记录下当前车速下的反充电流多大，采集的数据工具我们采用CANOE进行采集，分析整车在高速行驶时TM驱动电机容易发生反充电流的范围。

在本发明申请优选的实施例中，影响零扭矩下TM电机反充电流过大的的因素包括：1)TM电机旋变原点位置是否偏差；2)TM电机的直轴d轴、交轴q轴所组成的电流Map与电机是否匹配。

在本发明申请优选的实施例中，将所有影响反充电流过大的因素，采用排除法进行分析，选择TM电机的直轴d轴、交轴q轴所组成的电流Map图与电机不匹配，导致电机扭矩控制失常，选择电机扭矩作为表述样本内容的主要数据来计算，作为影响反充电流的输入参数，所述实时对扭矩进行补偿模型的输出电机扭矩参数即为车辆最佳的输出参数。

在本发明申请优选的实施例中，在尝试增加扭矩补偿时，除在程序内，预先加入一个多次测试后得到的扭矩补偿值外，也会添加一个自动增加或者减少扭力命令补偿机制在里面，以得到实际整车运行状态下的扭矩；

在本发明申请优选的实施例中，当车辆处于日常的运行状态时，利用 CANOE采集设备大量的采集数据，通过输入数据与最佳输出参数的对比分析，利用扭矩补偿机制模型，实现对TM驱动电机实际扭矩进行修正，确定TM驱动电机最佳输出扭矩，以确定TM电机反充电流易发生范围内工况下的电机最佳工作点，使TM电机能够正常工作，达到使整车高速安全行驶的目的

如图3到图8所示效果对比，本发明申请提出了一种插电式混合动力汽车动力系统控制策略的优化技术，该技术的实施过程主要包含以下步骤：

零扭矩高速反充电流问题，

首先需要确定高速反充电的范围，通过采集各车速范围所对应的TM驱动电机的反充电流，发现车速达到90km/h以上，反充电流的变化幅度开始变大，车速为90km/h，反充电流为-4.6A；车速为100km/h，反充电流为-9A；车速为 110km/h，反充电流为-25.5A；车速为120km/h，反充电流约为-48.3A；车速为 130km/h，反充电流为-91.2A。

零扭矩高速反充电流问题，

现对其原因进行分析：

1)TM电机旋变原点位置偏差：TM电机旋变原点位置标定有偏差，引起电流命令向量超前或落后，随之对应的电机扭矩在高速不能正常输出，但一般量产电机控制器会在出厂前根据设计要求做好旋变原点标定，故这种原因引起零扭矩高速反充电流问题的概率较小；

2)TM电机的直轴d轴、交轴q轴所组成的电流Map与电机不匹配：当电机实际特性与预期有存在差距，从电流Map查表而得知电流向量命令对应的电机扭矩，便不能满足现实需求。

本发明申请的技术方案重点研究的方向并提出具体的测试方法如下：

研究方向为TM电机的直轴d轴、交轴q轴所组成的电流Map与电机不匹配，因此d、q轴电压、电流命令无法对应电机需求，造成反充电流。解决反充电流之第一步，为标定正确的旋变原点位置，往后的调适才有意义。在原点标定后，可开始进行反充电流调适，调适方法有以下两种：

1.直接调整d-q电流Map：

从报文纪录观察电机运作情形进行调整。首先视弱磁能力是否足够，观察 PCU电压输出，若PCU输出电压在200V以上，表示弱磁能力不足，则可藉由增加d轴电流命令，或减少q轴电流命令改善；若弱磁能力足够但仍存在反充电流，则须抑制负向扭矩之现象，可减少q向电流命令，或增加d轴电流命令输出。，因此需要在采集大量的数据的基础上，须重新标电流map图，具体方法为在不同时速下，先调适d轴命令，当d轴命令调整时，弱磁能力也会不同，当调适方向正确时，反充电流也会同时减小，因此标定d轴命令。再以标定之d 轴命令下，修正q轴，以类似d轴之修正方法，找出适当q轴命令。实车测试的话，需要进行如下操作：

1)寻找较好的电气原点，较好的定义是有较佳的动力特性，例如加速性能。

测试0～80的加速性能，并加上资料纪录辅助确认；

2)测试90km/h、100km/h、110km/h、120km/h、130km/h松油门的反充电流，每调整一次就马上进行资料分析，并进行调整，更新软体，并重新测试；

3)测试120km/h松油门的反充电流；

4)根据资料纪录的反充电流来调整，每调整一次就马上进行资料分析，并进行调整，120公里反充流较大，调整时需较谨慎，说明：电机控制采用电压、电流d-q双轴向量控制，以向量控制手法，控制电磁效应及扭力效应，使电机输出需求扭矩。在电机转速逐渐升高时，定子线圈由于磁场快速切换，线圈端反电动势亦然升高，将影响扭力控制力度，可藉由向量控制手法，达成反电动势抑制，增加扭力控制能力。向量控制须依据电机电气特性，适度改变向量位置，向量位置不佳，可能产生之影响有：

①扭矩回应不佳：扭矩过大或过小；

②FIELDWEAKENING弱磁失效；

③反向电流产生：向量方向偏位，诱发非预期之回馈电流。

由于电机会受槽极尺寸、磁石磁场特性、磁石形状、定子绕线制程等因素影响电气特性，电机控制器可依据设计结果，採取相对应电压、电流向量，而初步设计后，一般仍需针对实际结果进行微调。在样品阶段，必须藉由实际测试，掌握微调方向，掌握电机细部特性。

在本发明申请的实际操作中发现，插电式混合动力车在零扭矩时，都存在的问题是由于向量位置偏摆，导致回馈电流之产生，解决办法为透过实验，提供向量修正量值，切忌实验时不可乱修正，避免导致弱磁力度过大，使电磁转子磁铁产生不可逆之毁损，修正之参考依据为回馈电流值，已厘清不同操作点之肇因，为d轴效应，或是q轴效应。实际作法为：加大或减少d轴电压、电流，厘清是否为弱磁不足，或过度弱磁；由于磁通于d-q轴之大小未必相等，酌量增加或减少q轴电压、电流，补偿双轴磁通不对等效应。

通过以上修改，观察不同操作下回馈电流变化，找到需要修改d轴以及q 轴的参数量。为避免过度弱磁等错误操作，造成电机不可逆的伤害，因此在修正参数过程中，需小幅度多次调整。在测试过程中，低速时修改复杂度较低，需修改幅度也较低，如100kph时，经过几次修正便将反充电流压至10安培以下；当速度高时，修改难度较高，需修改幅度也可能较大，但单次修改幅度又需注意不宜过大，如120kph时，曾因修改幅度过大，造成较大之反充电流。

经调适后，实测测试反充电流在130kph以下所有速度区段，反充电流均以抑制10安培以下。高速零扭矩反充电流生成，但此方法工作量很大，需要不断的测试标定电流MAP图

2.增加扭矩命令补偿量：

第二种方法解决反充电流的方法为增加扭矩命令，使原先的发电状态，转为放电状态，取一个反充电流为零的适当命令index，找到适当扭力命令补偿，再利用扭力命令补偿值，换算d-q电流Map修改量，在尝试增加扭矩补偿时，除预先加入一个扭矩补偿值外，再增加一种自动扭力命令补偿机制的方法，具体方法是在目前的I_d、Iq电流map下，0％零转矩命令下，纯电动且ISG不工作时，TM电机一指定转速以上，零扭矩控制下，控制反充电流所需要的I_d、 Iq，维持TM电机电流在正负10A内，相对应的扭矩命令也会进行调整，当反充电流超过一指定值后，扭力命令之index递增进行补偿；而当正电流超过一指定值时，表示扭矩命令补偿量过高，则将补偿量递减。此方法可快速找到适当扭矩补偿量，修改电流Map。使用此方法时，必须於纯电动模式下使用，否则会因ISG回充电流而造成误判。程序流程图如图8所示，

经本次测试测试后发现，第二个方法可以很快的使反充电流情况改善，因此可以第二个方法目前在最高时速130km/h以下，作零扭矩控制时，反充电流均已小於10A，在记录中最大反充电流为8.1A。结果实际反馈下方各图3到图 8所示，我们采集的数据，是通过在一台插电式混合动力汽车上(该汽车设计的最高车速是130km/h，有在高速行驶时松开油门踏板，产生反充电流，导致动力中断的问题)，图3到图7的数据都是使用CANOE实车采集的车速分别为 90km/h、100km/h、110km/h、120km/h、130km/h的反充电流数据，图6是采用实时扭矩补偿优化的方法后，各高速车速90km/h、100km/h、110km/h、120km/h、 130km/h对应的反充电流值对比图，如图8所示，使用该方法后，反充电流明显减小，效果显著。图3至图8中横坐标为插电式混合动力车的行驶时间S，单位为s秒，纵坐标TM_BUS_C为实车实时TM电机的反充电流，单位为A安培，图3至图8中都有一段曲线突然下降，这时候就是代表脚已经松开油门踏板， TM电机处于零扭矩状态，理论上无扭矩输出不应该有电流，但是松开油门踏板后，由于TM永磁同步电机特性，会产生反充电流，反充电流值以及车速如下方图3至图8中标注红色部分，所以效果请参照插电式混合动力汽车各车速为 90km/h、100km/h、110km/h、120km/h、130km/h，松开油门踏板时，反充电流现象图(即图3至图7所示)和进行扭矩补偿优化机制后图8的反充电流图的对比。

通过两种方法的比较，提出了一条更优的优化方法，即建立了一种能实时对目标扭矩进行扭矩补偿的优化模型，首先通过采集大量的实车数据，用以分析整车在高速行驶时TM驱动电机容易发生反充电流的范围，然后分析影响整车TM驱动电机发生反充电流的影响因素，接着以历史采集数据为样本，通过先在TM电机控制器预先加入一个扭矩补偿值，并利用实时扭矩补偿机制的模型与实际扭矩进行对比分析，对实际扭矩进行补偿，从而确定模型的最佳输出扭矩。通过分析各车速下的车辆最佳输出扭矩，以确定TM电机反充电流易发生范围内工况下的电机最佳工作点，使TM电机能够正常工作，达到使整车高速安全行驶的目的。

为了实现上述目的，根据本发明申请的另一方面，提供了一种插电式混动力汽车动力控制装置。

根据本发明申请的插电式混动力汽车动力控制装置包括：

获取模块，用于获取行车数据；

控制模块，用于当检测到第一动力源停止时，基于所述行车数据，对第二动力源的扭矩进行补偿。

为了实现上述目的，根据本发明申请的另一方面，提供了一种电子设备。

根据本发明申请的电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述任意一种所述的插电式混动力汽车动力控制方法。

在本发明申请实施例中，采用设置补偿扭矩的方式，通过当检测到第一动力源停止时，基于所述行车数据，对第二动力源的扭矩进行补偿，达到了行车过程中扭矩始终保持在一定范围的目的，从而实现了避免因第一动力源停止运动而导致产生的技术效果，进而解决了由于高速行驶过程高速零扭矩，TM驱动电机因永磁同步电机特性会产生反充电流，存在因反充电流过大触发整车保护的可能，导致动力中断，从而对人身安全产生重大隐患的技术问题。

以上所述仅为本发明申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明申请，对于本领域的技术人员来说，本发明申请可以有各种更改和变化。凡在本发明申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种插电式混动力汽车动力控制设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如下操作：

获取行车数据；

当检测到第一动力源停止时，基于所述行车数据，对第二动力源的扭矩进行补偿；

所述对所述第二动力源的扭矩进行补偿的补偿扭矩为预设的固定值；所述对所述第二动力源的扭矩进行补偿的补偿扭矩为可调整的实时扭矩；所述实时扭矩根据所述获取行车数据中包含的行车影响因素确定；所述行车数据中包含多个所述行车影响因素，所述行车影响因素至少包括TM电机旋变原点位置是否偏差，以及TM电机的电流Map与电机是否匹配；通过排除法对多个所述行车影响因素进行分析。

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