CN114194072A - 一种动力电池脉冲加热的声音控制方法、装置及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动力电池脉冲加热的声音控制方法，其特征在于，包括：在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放音乐；根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐对应的目标曲调；按照所述待播放音乐的目标曲调和所述待播放音乐的各音符，确定与各音符对应的IGBT的开关频率；按照所述待播放音乐的各音符对应的节拍时长，确定使用各开关频率分别对应的周期；在每一周期内，向IGBT输入对应的开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值。

Description

一种动力电池脉冲加热的声音控制方法、装置及电动汽车
技术领域
本发明涉及动力电池充电领域，具体涉及一种动力电池脉冲加热的声音控制方法、装置及电动汽车。
背景技术
在低温环境下，电动车的动力电池的充电放电能力受到限制，为了不影响使用，需要尽快将动力电池加热到适宜的工作温度。传统动力电池加热常采用PTC加热技术，不仅成本高，加热效率低，并且需要在低温下让动力电池放电，造成动力电池析锂，影响动力电池寿命。动力电池脉冲加热技术利用电机IGBT完成动力电池加热功能，在成本和加热效率方面都更具优势：1. 不需要额外的零部件； 2. 产生高频充放电流，避免动力电池离子定向迁移造成析锂; 3. 加热效率高，电流有效值大，动力电池升温速度快。
在脉冲加热过程中，电机系统中的滤波电容、电感、线圈等部件在大幅交流电流的电磁力激励下产生振动，通过电机壳体和电控盖板等薄壁件辐射产生无可避免的声音，该声音可能引起用户的反感。可以通过减小电流的方式来减弱噪声，但同时也影响了加热性能。
发明内容
本发明针对该噪声问题，设计了一种动力电池脉冲加热的声音控制方法、装置及电动汽车，不影响加热性能的、通过优化IGBT的控制来改善声音的方案，呈现不同风格的声音或者音乐序列，在满足动力电池加热功能的同时，给予用户独特的感官体验。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种动力电池脉冲加热的声音控制方法，包括：
动力电池在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放音乐；
根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐对应的目标曲调；
按照所述待播放音乐的目标曲调和所述待播放音乐的各音符，确定与各音符对应的IGBT的开关频率；
按照所述待播放音乐的各音符对应的节拍时长，确定使用各开关频率分别对应的周期；
在每一周期内，向IGBT输入对应的开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值。
优选地，待播放音乐为从预设的多首音乐随机选取或由驾驶员从预设的多首音乐中主动选取得到。
优选地，通过预存的开关频率MAP，查表得到与各音符对应的IGBT的开关频率；
所述开关频率MAP中记录有多组数据，一组数据包括：一首音乐的名称、一首音乐的一个曲调、一首音乐的各音符以及与各音符分别对应的IGBT的开关频率。
优选地，根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐的目标曲调的步骤包括：
先通过开关频率MAP查表得到待播放音乐中在不同曲调下的多组开关频率值；一组开关频率值包括一个曲调下的最大开关频率值和最小开关频率值；
再确定IGBT的占空比为100%时，各组开关频率值分别对应的各组电流值；一组电流值包括一个曲调下的一个最大电流值和一个最小电流值；
确定出最大电流值和脉冲加热电流请求值的差值位于预设范围内且最小电流值和加热电流请求值的差值位于预设范围内的一组目标电流值，将与所述组目标电流值对应的一个曲调确定为待播放音乐的目标曲调。
优选地，同一IGBT的占空比条件下，待播放音乐的目标曲调越高，与待播放音乐的各音符对应的IGBT的开关频率越低，对应的IGBT输出的电流值越大。
本发明还提供了一种动力电池脉冲加热的声音控制装置，包括：
获取模块，用于动力电池在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放音乐；
第一确定模块，用于根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐对应的目标曲调；
第二确定模块，用于按照所述待播放音乐的目标曲调和所述待播放音乐的各音符，确定与各音符对应的IGBT的开关频率；
第三确定模块，用于按照所述待播放音乐的各音符对应的节拍时长，确定使用各开关频率分别对应的周期；
调整模块，用于在每一周期内，向IGBT输入对应的开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值。
本发明还提供了一种电动汽车，包括上述的动力电池脉冲加热的声音控制装置。
本发明的有益效果为：
动力电池在脉冲加热时，IGBT的开关频率按照待播放音乐的各音符来进行输出，IGBT所产生的噪音以音乐的形式呈现，使用户听到的声音为音乐声音，以此提高用户使用体验。
附图说明
图1为开关频率MAP的标定流程；
图2为本发明实施例中的方法控制原理图。
具体实施方式
交流电机的三相IGBT可采用沿用传统的SVPWM或DVPWM等方式控制，不影响发声原理，在此不作赘述，以单个IGBT的控制为例。
参照图1，电机控制器中的开关频率MAP采用离线标定，开关频率MAP的输入为音乐的节拍信号，输出为IGBT的开关频率。开关频率MAP离线标定时，建立音乐的声音频率与IGBT的开关频率的对应关系，即将音乐转译为开关频率存储到电机控制器中，在功能运行时进行调用。其中，音乐中的一个音符对应开关频率MAP中的一个频率数值，音乐中的停顿符号对应IGBT的关管指令（断开）。同一首音乐可设置为不同的曲调，低曲调对应的IGBT的开关频率低，IGBT的加热电流更大；但过低的开关频率容易造成动力电池析锂。在开关频率MAP的离线标定时根据实测的IGBT输出的电流大小选择适当的曲调，存储其对应的频率，或者存储多个曲调，后续交予用户选择（如通过人机交互界面选择加热档位等方式）。在不同的开关频率下，脉冲加热有效电流的幅值有差异，为保证加热效果，还需要通过IGBT的占空比来调整IGBT所输出的电流大小。
经过上述标定后，所得到的开关频率MAP中，记录有多组数据，一组数据包括：一首音乐的名称、一首音乐的一个曲调、一首音乐的各音符以及与各音符分别对应的IGBT的开关频率。
参照图2，本发明实施例中的该动力电池脉冲加热的声音控制方法包括：
步骤S1，在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲电流请求值和待播放音乐。
其中，待播放音乐为从预设的多首音乐随机选取或由驾驶员从预设的多首音乐中主动选取得到。
步骤S2，根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐对应的目标曲调。
该步骤S2包括：
先通过开关频率MAP查表得到待播放音乐中在不同曲调下的多组开关频率值；一组开关频率值包括一个曲调下的最大开关频率值和最小开关频率值；
再确定IGBT的占空比为100%时，各组开关频率值分别对应的各组电流值；一组电流值包括一个曲调下的一个最大电流值和一个最小电流值；
确定出最大电流值和脉冲加热电流请求值的差值位于预设范围内且最小电流值和加热电流请求值的差值位于预设范围内的一组目标电流值，将与所述组目标电流值对应的一个曲调确定为待播放音乐的目标曲调。
IGBT所输出的电流大小受其占空比和开关频率影响的规律为本领域技术人员所公知，通过预先实验可以得到在不同占空比和不同开关频率下的IGBT所输出的电流大小。
同一IGBT的占空比条件下，待播放音乐的目标曲调越高，与待播放音乐的各音符对应的IGBT的开关频率越低，对应的IGBT输出的电流值越大。
步骤S3，按照所述待播放音乐的目标曲调和所述待播放音乐的各音符，确定与各音符对应的IGBT的开关频率。
步骤S4，按照所述待播放音乐的各音符对应的节拍时长，确定使用各开关频率分别对应的周期。
步骤S5，在每一周期内，向IGBT输入对应的开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值。
本实施例中，电机控制器软件在动力电池脉冲加热功能开启后，电机控制器软件的计时模块开始工作，输出待播放音乐的节拍信号，以一个节拍为周期调用开关频率中的频率数值，节拍时间长度为t*。从t0时刻开始，电机控制器软件在开关频率MAP中查找初始频率f0，将IGBT的开关频率控制为f0,即开关周期T0=1/f0。在T0时间内，根据脉冲电流请求值来控制IGBT的占空比D，即在周期T0之内，控制IGBT的闭合持续时间为T0*D，控制IGBT的断开时间时间为T0*(1-D)，以此循环。当IGBT输出的电流值低于脉冲电流请求值（且IGBT输出的电流值和脉冲电流请求值的差值超出预设范围）时，则控制IGBT增加占空比D，使IGBT输出的电流值逐渐增大靠近至该脉冲电流请求值；当IGBT输出的电流值高于脉冲电流请求值（且IGBT输出的电流值和脉冲电流请求值的差值超出预设范围）时，则控制IGBT减少占空比D，以此将IGBT输出的电流值控制到脉冲电流请求值附近，使不同开关频率下的IGBT输出的有效电流值基本保持一致，不影响动力电池加热效果。t0+t*时刻，电机控制器软件在开关频率MAP中查找第二个开关频率或停顿符，当查出第二个有效的开关频率时，重复上述控制；当查出停顿符时，执行IGBT关管指令，开关断开无电流通过，在此节拍无声音产生。如此随时间推进，实现加热动力电池的同时播放音乐序列的功能。
对于交流电机三相IGBT组而言，奏乐原理与单个IGBT相同，同一时刻所有的IGBT都工作在相同开关频率，产生同样基频的曲调，仅根据脉冲电流请求值调整IGBT的占空比。
本发明还提供了一种动力电池脉冲加热的声音控制装置，包括：
获取模块，用于动力电池在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放音乐；
第一确定模块，用于根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐对应的目标曲调；
第二确定模块，用于按照所述待播放音乐的目标曲调和所述待播放音乐的各音符，确定与各音符对应的IGBT的开关频率；
第三确定模块，用于按照所述待播放音乐的各音符对应的节拍时长，确定使用各开关频率分别对应的周期；
调整模块，用于在每一周期内，向IGBT输入对应的开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值。
本发明还提供了一种电动汽车，包括上述的动力电池脉冲加热的声音控制装置。

Claims (7)

1.一种动力电池脉冲加热的声音控制方法，其特征在于，包括：
在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放音乐；
根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐对应的目标曲调；
按照所述待播放音乐的目标曲调和所述待播放音乐的各音符，确定与各音符对应的IGBT的开关频率；
按照所述待播放音乐的各音符对应的节拍时长，确定使用各开关频率分别对应的周期；
在每一周期内，向IGBT输入对应的开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，待播放音乐为从预设的多首音乐随机选取或由驾驶员从预设的多首音乐中主动选取得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过预存的开关频率MAP，查表得到与各音符对应的IGBT的开关频率；
所述开关频率MAP中记录有多组数据，一组数据包括：一首音乐的名称、一首音乐的一个曲调、一首音乐的各音符以及与各音符分别对应的IGBT的开关频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐的目标曲调的步骤包括：
先通过开关频率MAP查表得到待播放音乐中在不同曲调下的多组开关频率值；一组开关频率值包括一个曲调下的最大开关频率值和最小开关频率值；
再确定IGBT的占空比为100%时，各组开关频率值分别对应的各组电流值；一组电流值包括一个曲调下的一个最大电流值和一个最小电流值；
确定出最大电流值和脉冲加热电流请求值的差值位于预设范围内且最小电流值和加热电流请求值的差值位于预设范围内的一组目标电流值，将与所述组目标电流值对应的一个曲调确定为待播放音乐的目标曲调。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同一IGBT的占空比条件下，待播放音乐的目标曲调越高，与待播放音乐的各音符对应的IGBT的开关频率越低，对应的IGBT输出的电流值越大。
6.一种动力电池脉冲加热的声音控制装置，其特征在于，
获取模块，用于动力电池在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放音乐；
第一确定模块，用于根据脉冲加热电流请求值，确定待播放音乐对应的目标曲调；
第二确定模块，用于按照所述待播放音乐的目标曲调和所述待播放音乐的各音符，确定与各音符对应的IGBT的开关频率；
第三确定模块，用于按照所述待播放音乐的各音符对应的节拍时长，确定使用各开关频率分别对应的周期；
调整模块，用于在每一周期内，向IGBT输入对应的开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值。
7.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求6所述的动力电池脉冲加热的声音控制装置。
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CN115148221A (zh) * 2022-06-23 2022-10-04 中国第一汽车股份有限公司 一种动力电池脉冲加热的声音控制方法及控制装置

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