CN113085658B - 一种永磁同步电机的控制方法、装置和汽车 - Google Patents

一种永磁同步电机的控制方法、装置和汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种永磁同步电机的控制方法、装置和汽车，涉及电动汽车电机控制领域。该永磁同步电机的控制方法，包括：获取整车控制器的扭矩命令和车辆行车工况信息；根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，并通过控制所述扭矩命令使循环液体对电池加热；当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩。本发明获取并调整扭矩命令，利用电机控制器和电机的热损耗加热循环冷却液加热电池，避免了在低温环境下行驶当车辆到达充电站时，由于电池的温度较低，降低电池的充电效率的问题。

Description

一种永磁同步电机的控制方法、装置和汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车电机控制领域，特别涉及一种永磁同步电机的控制方法、装置和汽车。
背景技术
对于纯电动汽车来说，在低温环境下行驶，当车辆到达充电站时，由于电池的温度较低，使电池的充电效率会降低，影响充电时间，严重情况时甚至无法充电，将影响用户的使用体验；若在途中对电池进行加热，则会浪费车载电池能量。
发明内容
本发明实施例提供一种永磁同步电机的控制方法、装置和汽车，以解决在低温环境下行驶当车辆到达充电站时，由于电池的温度较低，降低电池的充电效率的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明实施例提供了一种电动汽车的永磁同步电机的控制方法，包括：
获取整车控制器的扭矩命令和车辆行车工况信息；
根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，并通过控制所述扭矩命令使循环液体对电池加热；
当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩。
进一步地，所述车辆行车工况信息，包括：
车辆距离目的地充电桩的行驶时间和当前电池温度。
进一步地，根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，包括：
所述预计加热时间为行驶时间与第一常数的乘积，其中，所述第一常数大于0且小于1。
进一步地，通过控制所述扭矩命令使循环液体对电池加热，包括：
根据所述扭矩命令通过查表法获得正方向的直轴电流值和交轴电流值；
根据所述扭矩命令通过查表法获得负方向的直轴电流的增加值和交轴电流的减小值。
进一步地，所述直轴电流值的平方值和所述交轴电流值的平方值的和小于电机允许通过最大电流值的平方值；
所述直轴电流的增加值的平方值和所述交轴电流的减小值的平方值的和等于所述电机允许通过最大电流值和第二常数的乘积值的平方值，其中，所述第二常数大于0且小于1。
进一步地，通过控制所述扭矩命令使循环液体对电池加热，还包括：
将所述直轴电流值和所述交轴电流值通过线性过渡到所述直轴电流的增加值和所述交轴电流的减小值后，控制循环液体对电池进行加热。
进一步地，本发明实施例进行加热时，包括：
记录加热过程中的温度上升值；
根据所述温度上升值计算实际加热时间；
根据所述实际加热时间计算等待加热时间；
停止所述等待加热时间后，再次进行加热；
其中，所述等待加热时间为预计加热时间与所述实际加热时间的差值。
进一步地，当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩，包括：
当电池温度达到所述电池目标温度后，通过查表法获得扭矩正方向的直轴电流值和交轴电流值；
将所述直轴电流的增加值和所述交轴电流的减小值通过线性过渡到所述直轴电流值和所述交轴电流值后，控制电机输出当前扭矩值。
进一步地，在一段预设时间后，根据所述车辆行车工况信息，重新计算所述等待加热时间，并重新进行加热。
本发明实施例还提供了一种电动汽车的永磁同步电机的控制装置，包括：
获取模块，用于获取整车控制器的扭矩命令和车辆行车工况信息；
第一处理模块，用于根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，并通过控制所述扭矩命令使循环液体对电池加热；
第二处理模块，用于当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩。
本发明实施例还提供了一种汽车，包括如上所述的永磁同步电机的控制装置。
本发明的有益效果是：
本发明实施例通过利用电机控制器在同样扭矩下输出不同直轴电流和交轴电流，同时根据导航路况、充电桩目的地距离等信息综合控制电机工作区间，达到当用户到达充电站时，电池温度已经通过循环冷却液达到最优充电温度，达到加热电池的目的；本发明实施例还可以在车辆行驶中动态计算加热开启时间。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的永磁同步电机的控制方法的流程示意图；
图2表示本发明实施例提供的永磁同步电机的控制方法的方案示意图；
图3表示本发明实施例提供的永磁同步电机的控制装置的模块示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明针对在低温环境下行驶当车辆到达充电站时，由于电池的温度较低，降低电池的充电效率的问题，提供一种永磁同步电机的控制方法、装置和汽车。
如图1所示，本发明一实施例的永磁同步电机的控制方法，包括：
步骤100，获取整车控制器的扭矩命令和车辆行车工况信息；
步骤200，根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，并通过控制所述扭矩命令使循环液体对电池加热；
步骤300，当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩。
需要说明的是，如图2所示，本发明一实施例的主要方案是通过所述MCU获取整车控制器的(VCU)扭矩命令和所述车辆行车工况信息，并控制输出信号使功率单元和电机通过循环冷却液加热电池，使用户到达充电站时，电池温度已经最优充电温度，即目标电池温度temp1。本发明实施例可以在车辆行驶中动态计算加热开启时间，避免了在低温环境下行驶当车辆到达充电站时，由于电池的温度较低，降低电池的充电效率的问题。
如图1所示，具体地，通过步骤100获取所述扭矩命令和所述车辆行车工况信息，这里，所述车辆行车工况信息，包括：车辆距离目的地充电桩的行驶时间t1和当前电池温度temp2。
本发明实施例的步骤200中，所述预计加热时间为行驶时间与第一常数的乘积，其中，所述第一常数大于0且小于1。
需要说明的是，根据所述车辆行车工况信息，设定所述目的充电桩信息后，所述MCU根据车辆距离所述目的地充电桩的行驶时间t1和目标电池温度temp1，通过计算得到预计加热时间t2，所述预计加热时间t2为行驶时间t1与第一常数k1的乘积，其中，所述第一常数大于0且小于1，即t2＝k1*t1，0<k1<1；即所述MCU在t2时间内将电池温度加热到电池目的充电温度temp1。
可选的，本发明实施例的步骤200，包括：
步骤201，根据所述扭矩命令通过查表法获得正方向的直轴电流值和交轴电流值；
根据所述扭矩命令通过查表法获得负方向的直轴电流的增加值和交轴电流的减小值。
需要说明的是，根据所述VCU发来的扭矩指令tq通过查表法获得正方向的直轴电流值id和交轴电流值iq，所述tq与所述id和所述iq关系一一对应；获得负方向的直轴电流的增加值idnew和交轴电流的减小值iqnew，所述tq与所述idnew和所述iqnew关系一一对应。
具体地，所述直轴电流值id的平方值和所述交轴电流值iq的平方值的和小于电机允许通过最大电流值ismax的平方值；即用公式表达为id2+iq2<ismax2。
所述直轴电流的增加值idnew的平方值和所述交轴电流的减小值iqnew的平方值的和等于所述电机允许通过最大电流值ismax和第二常数k2的乘积值的平方值，其中，所述第二常数k2大于0且小于1。即用公式表达为idnew2+iqnew2＝(k2*ismax)2，0<k2<1。
可选的，本发明实施例的步骤200，还包括：
步骤202，将所述直轴电流值id和所述交轴电流值iq通过线性过渡到所述直轴电流的增加值idnew和所述交轴电流的减小值iqnew后，控制循环液体对电池进行加热。
需要说明的是，通过线性变换可以使所述直轴电流值id和所述交轴电流值iq过渡到所述直轴电流的增加值idnew和所述交轴电流的减小值iqnew，变换过渡成功后，所述MCU可以控制循环冷却液加热电池，当达到所述目标加热温度temp1后，所述MCU停止控制冷却液循环。
所述MCU在加热过程中，可能加热到所述目标加热温度temp1后，所述车辆还没有到达目的地冲充电桩，这样会造成电池能量的浪费。
具体地，为避免浪费电池能量，本发明实施例加热过程中，包括：
记录加热过程中的温度上升值ΔT；
根据所述温度上升值ΔT计算实际加热时间heattime；
根据所述实际加热时间heattime计算等待加热时间t3；
停止所述等待加热时间t3后，再次进行加热；
其中，所述等待加热时间为预计加热时间与所述实际加热时间的差值。
需要说明的是，所述MCU开始对电池加热后，记录固定间隔时间内温度上升速率，折算成每秒的所述温度上升值ΔT，根据所述温度上升值ΔT计算实际加热时间heattime，即所述实际加热时间heattime为所述电池目标温度temp1除以所述温度上升值ΔT，为了避免没有到达目的地，过早的加热电池浪费能量，所述MCU可以关闭加热功能，停止所述等待加热时间t3后，再次进行加热，所述等待加热时间t3为预计加热时间t2与所述实际加热时间heattime的差值，即t3＝t2-heattime后启动电池加热。
可选的，本发明实施例的步骤300，包括：
当电池温度达到所述电池目标温度temp1后，通过查表法获得扭矩正方向的直轴电流值id1和交轴电流值iq1；
将所述直轴电流的增加值idnew和所述交轴电流的减小值iqnew通过线性过渡到所述直轴电流值id1和所述交轴电流值iq1后，控制电机输出当前扭矩值。
需要说明的是，在达到所述电池目标温度temp1后，重新查一次表，获得此时到达所述电池目标温度temp1的扭矩正方向的直轴电流值id1和交轴电流值iq1；所述MCU控制所述直轴电流的增加值idnew和所述交轴电流的减小值iqnew通过线性过渡到所述id1和所述iq1，控制电机输出当前扭矩值tq1。
具体地，在一段预设时间t4后，根据所述车辆行车工况信息，重新计算所述等待加热时间t3，并重新进行加热。这里，所述预设时间可根据行车距离，调整适合的预设时间t4进行监控所述车辆行车工况信息，不作具体限制。
本发明实施例通过利用电机控制器在同样扭矩下输出不同直轴电流和交轴电流，同时根据导航路况、充电桩目的地距离等信息综合控制电机工作区间，达到当用户到达充电站时，电池温度已经通过循环冷却液达到最优充电温度；本发明实施例可以在车辆行驶中动态计算加热开启时间。
如图3所示，本发明实施例还提供了一种电动汽车的永磁同步电机的控制装置，包括：
获取模块10，用于获取整车控制器的扭矩命令和车辆行车工况信息；
第一处理模块20，用于根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，并通过控制所述扭矩命令使循环液体对电池加热；
第二处理模块30，用于当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩。
具体地，在本发明实施例中所述车辆行车工况信息，包括：
车辆距离目的地充电桩的行驶时间和当前电池温度。
具体地，在本发明实施例中所述预计加热时间为行驶时间与第一常数的乘积，其中，所述第一常数大于0且小于1。
可选的，所述第一处理模块20，包括：
根据所述扭矩命令通过查表法获得正方向的直轴电流值和交轴电流值；
根据所述扭矩命令通过查表法获得负方向的直轴电流的增加值和交轴电流的减小值。
具体地，在本发明实施例中所述直轴电流值的平方值和所述交轴电流值的平方值的和小于电机允许通过最大电流值的平方值；
所述直轴电流的增加值的平方值和所述交轴电流的减小值的平方值的和等于所述电机允许通过最大电流值和第二常数的乘积值的平方值，其中，所述第二常数大于0且小于1。
可选的，所述第一处理模块20，还包括：
将所述直轴电流值和所述交轴电流值通过线性过渡到所述直轴电流的增加值和所述交轴电流的减小值后，控制循环液体对电池进行加热。
可选的，所述第一处理模块20，包括：
记录加热过程中的温度上升值；
根据所述温度上升值计算实际加热时间；
根据所述实际加热时间计算等待加热时间；
停止所述等待加热时间后，再次进行加热；
其中，所述等待加热时间为预计加热时间与所述实际加热时间的差值。
可选的，所述第一处理模块20，包括：
当电池温度达到所述电池目标温度后，通过查表法获得扭矩正方向的直轴电流值和交轴电流值；
将所述直轴电流的增加值和所述交轴电流的减小值通过线性过渡到所述直轴电流值和所述交轴电流值后，控制电机输出当前扭矩值。
需要说明的是，在一段预设时间后，根据所述车辆行车工况信息，重新计算所述等待加热时间，并重新进行加热。
需要说明的是，该装置的实施例是与上述方法的实施例相对应的装置，上述方法的实施例中的所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种汽车，包括如上所述的永磁同步电机的控制装置。
综上所述，本发明实施例通过利用电机控制器在同样扭矩下输出不同直轴电流和交轴电流，同时根据导航路况、充电桩目的地距离等信息综合控制电机工作区间，达到当用户到达充电站时，电池温度已经通过循环冷却液达到最优充电温度，达到加热电池的目的；本发明实施例还可以在车辆行驶中动态计算加热开启时间。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，包括：
获取整车控制器的扭矩命令和车辆行车工况信息；
根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，并通过控制所述扭矩命令使电机做功，利用电机的循环液体对电池加热；
通过控制所述扭矩命令使电机做功，利用电机的循环液体对电池加热，包括：
根据所述扭矩命令通过查表法获得正方向的直轴电流值和交轴电流值；
根据所述扭矩命令通过查表法获得负方向的直轴电流的增加值和交轴电流的减小值；
通过控制所述扭矩命令使电机做功，利用电机的循环液体对电池加热，还包括：
将所述直轴电流值和所述交轴电流值通过线性过渡到所述直轴电流的增加值和所述交轴电流的减小值后，控制循环液体对电池进行加热；
当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述车辆行车工况信息，包括：
车辆距离目的地充电桩的行驶时间和当前电池温度。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，包括：
所述预计加热时间为行驶时间与第一常数的乘积，其中，所述第一常数大于0且小于1。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，
所述直轴电流值的平方值和所述交轴电流值的平方值的和小于电机允许通过最大电流值的平方值；
所述直轴电流的增加值的平方值和所述交轴电流的减小值的平方值的和等于所述电机允许通过最大电流值和第二常数的乘积值的平方值，其中，所述第二常数大于0且小于1。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，
记录加热过程中的温度上升值；
根据所述温度上升值计算实际加热时间；
根据所述实际加热时间计算等待加热时间；
停止所述等待加热时间后，再次进行加热；
其中，所述等待加热时间为预计加热时间与所述实际加热时间的差值。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩，包括：
当电池温度达到所述电池目标温度后，通过查表法获得扭矩正方向的直轴电流值和交轴电流值；
将所述直轴电流的增加值和所述交轴电流的减小值通过线性过渡到所述直轴电流值和所述交轴电流值后，控制电机输出当前扭矩值。
7.根据权利要求5所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，
在一段预设时间后，根据所述车辆行车工况信息，重新计算所述等待加热时间，并重新进行加热。
8.一种永磁同步电机的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取整车控制器的扭矩命令和车辆行车工况信息；
第一处理模块，用于根据所述车辆行车工况信息计算电池目标温度和预计加热时间，并通过控制所述扭矩命令使电机做功，利用电机的循环液体对电池加热；
第二处理模块，用于当电池温度达到所述电池目标温度后，控制电机输出扭矩；
所述第一处理模块，包括：
根据所述扭矩命令通过查表法获得正方向的直轴电流值和交轴电流值；
根据所述扭矩命令通过查表法获得负方向的直轴电流的增加值和交轴电流的减小值；
所述第一处理模块，还包括：
将所述直轴电流值和所述交轴电流值通过线性过渡到所述直轴电流的增加值和所述交轴电流的减小值后，控制循环液体对电池进行加热。
9.一种汽车，其特征在于，包括权利要求8所述的永磁同步电机的控制装置。
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