CN115042630A - 一种电动汽车功率分配方法及系统 - Google Patents

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陈士刚
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凤志民
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车功率分配方法及系统；其中方法，包括：获取电动汽车的电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩和电机驱动系统效率；根据获取的数据，计算当前工况下的请求扭矩；在电机驱动系统中，执行请求扭矩后，计算出当前电机控制器实际消耗功率；计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制。解决在电机效率不满足标定定义时，既能够保证车辆动力型，也避免电池过放。

Description

一种电动汽车功率分配方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车功率分配方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
在轿车中应用，受到安装空间的限制，对电机驱动系统的体积尺寸要求苛刻，因此在纯电动汽车驱动系统中一般采用正弦波永磁同步电机，它具有运行可靠、体积小、质量轻、损耗少、效率高以及形状和尺寸灵活多样等显著优点。不仅能驱动整车，而且能通过制动能量回收对电池充电。在纯电动车上应用主要采用扭矩控制，因此就需要整车控制器进行适当的扭矩请求控制，这样不仅可以保证车辆有适当的动力，还能避免高压电池的过放报警。
目前整车电动过程中功率分配的既有策略是VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器)通过接收BMS(Battery Management System，电池管理控制器)发送的允许放电功率，减去当前其余的高压附件如DCDC(DC-DC converter，直流变换器)、PTC(PositiveTemperature control，高压电加热模块)、AC(Air-condition compressor，空调压缩机)等所需功率得到此刻MCU(Motor Control Unit，电机控制器)直流母线端允许使用的功率，再依据电机的效率以及转速，得到当前电机的允许请求扭矩。
针对当前的控制方法，当电机产品的实际效率不满足既有标定值时，会导致机械端消耗同样的功率时，直流母线端消耗更多的功率，这样会导致电池过放，一方面会有损电池，另一方面会导致电池过放后保护限功率，整车动力性大大下降。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种电动汽车功率分配方法及系统；本专利技术方法主要解决在电机效率不满足标定定义时，既能够保证车辆动力型，也避免电池过放。
第一方面，本发明提供了一种电动汽车功率分配方法；
一种电动汽车功率分配方法，包括：
获取电动汽车的电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩和电机驱动系统效率；根据获取的数据，计算当前工况下的请求扭矩；
在电机驱动系统中，执行请求扭矩后，计算出当前电机控制器实际消耗功率；
计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制。
第二方面，本发明提供了一种电动汽车功率分配系统；
一种电动汽车功率分配系统，包括：
获取模块，其被配置为：获取电动汽车的电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩和电机驱动系统效率；根据获取的数据，计算当前工况下的请求扭矩；
计算模块，其被配置为：在电机驱动系统中，执行请求扭矩后，计算出当前电机控制器实际消耗功率；
比较模块，其被配置为：计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及
处理器，用于运行所述计算机可读指令，
其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述第一方面所述的方法。
第四方面，本发明还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行第一方面所述方法的指令。
第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行的时候用于实现上述第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实现一种电动汽车功率闭环控制方法，通过对电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩、电机驱动系统效率等信息解析出请求扭矩，在驱动系统执行完该扭矩响应后，计算出当前电机控制器实际需求功率，再和高压电池当前最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，实现整个高压系统回路闭环控制，这样就避免在电机控制器端实际消耗超过电池当前最大放电功率导致BMS(Battery Management System，电池管理控制器)直接将功率限到很小值而影响整车动力性，提高整车的安全性和可靠性。在电机效率不满足标定定义时，既能够保证车辆动力型，也避免电池过放。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书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。
图1为实施例一的高压用电器件示意图；
图2为实施例一的功率分配流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，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。
本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。
实施例一
本实施例提供了一种电动汽车功率分配方法；
如图2所示，一种电动汽车功率分配方法，包括：
S101：获取电动汽车的电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩和电机驱动系统效率；根据获取的数据，计算当前工况下的请求扭矩；
S102：在电机驱动系统中，执行请求扭矩后，计算出当前电机控制器实际消耗功率；
S103：计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；
将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制。
进一步地，S101：获取电动汽车的电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩和电机驱动系统效率；根据获取的数据，计算当前工况下的请求扭矩；具体包括：
P1＝(P-P0)*x，
其中，P1为电机可允许输出最大功率，P为高压电池最大允许放电功率，P0位高压附件总功率，x为电机驱动系统效率；
T＝P1*9550/n，
其中，T为电机扭矩，n为电机转速。
进一步地，如图1所示，所述方法由整车控制器执行，所述整车控制器分别与电机控制器、电源管理器和高压附件管理器连接；所述电机控制器与电机连接；所述电源管理器与动力电池连接；所述高压附件管理器与高压电加热模块、空调压缩机和直流变换器连接。
进一步地，所述高压附件，具体包括：高压电加热模块、空调压缩机和直流变换器。
进一步地，所述电机驱动系统，包括相互连接的电机控制器和电机。
进一步地，所述电机驱动系统效率，是指：
电机输出功率：
P＝T*n/9550；
其中，T为电机扭矩，n为电机转速；
电机控制器输入功率：
P1＝U*I；
其中，U为输入电压，I为输入电流
电机驱动系统效率为：P/P 1。
进一步地，所述S102：在电机驱动系统中，执行请求扭矩后，计算出当前电机控制器实际消耗功率；具体包括：
P＝U*I；
其中，U为输入电压，I为输入电流。
进一步地，所述S103：计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制；具体包括：
S103-1：如果高压附件需求功率P00与电机控制器实际消耗功率P10的求和结果小于等于高压电池最大允许放电功率P，则整车维持之前的功率分配，电机驱动系统响应整车控制器的扭矩请求；
S103-2：如果高压附件需求功率P00与电机控制器实际消耗功率P10的求和结果大于高压电池最大允许放电功率P，并且持续时间超过t1，则减少高压附件中AC(Air-condition compressor，空调压缩机)和PTC(Positive Temperature control，高压电加热模块)的功率至标定值，DCDC(DC-DC converter，直流变换器)的功率需求维持不变，得到新的高压附件需求功率P01；依据新的高压附件需求功率P01实行功率分配(持续时间t1’)，得到新的电机控制器实际消耗功率P11。
应理解地，所述依据新的高压附件需求功率P01实行功率分配(持续时间t1’)，得到新的电机控制器实际消耗功率P11；是指：
电池最大可允许放电功率，减去新的高压附件需求功率P01，得到新的电机控制器实际消耗功率P11。
进一步地，所述S103：计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制；具体还包括：
S103-3：如果新的高压附件需求功率P01与新的电机控制器实际消耗功率P11的求和结果小于等于高压电池最大允许放电功率P，则整车维持之前的功率分配，电机驱动系统响应整车控制器的扭矩请求；
S103-4：如果新的高压附件需求功率P01与新的电机控制器实际消耗功率P11的求和结果大于高压电池最大允许放电功率P，则并且持续时间超过t2，则高压附件只保留DCDC(DC-DC converter，直流变换器)的功率需求，将AC(Positive Temperature control，高压电加热模块)及PTC(Air-condition compressor，空调压缩机)的功率设定为零，得到新的高压附件需求功率P02；依据新的高压附件需求功率P02实行功率分配(持续时间t2’)，得到新的电机控制器实际消耗功率P12。
电池最大可允许放电功率减去新的高压附件需求功率得到新的电机控制器允许的消耗功率；所述新的电机控制器实际消耗功率P12具体是电机控制器直流母线端实际消耗功率。
进一步地，所述S103：计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制；具体还包括：
S103-5：如果新的高压附件需求功率P02与新的电机控制器实际消耗功率P12的求和结果小于等于高压电池最大允许放电功率P，则整车维持之前的功率分配，电机驱动系统响应整车控制器的扭矩请求；
S103-6：如果新的高压附件需求功率P02与新的电机控制器实际消耗功率P12的求和结果大于高压电池最大允许放电功率P，则并且持续时间超过t3，则将AC(Air-conditioncompressor，空调压缩机)及PTC(Positive Temperature control，高压电加热模块)的功率限制为零，DCDC(DC-DC converter，直流变换器)输出电压降低到标定值(所述标定值的最低要求是要满足整车低压负载电压需求)，电流不变，得到新的高压附件需求功率P03；依据新的高压附件需求功率P03实行功率分配(持续时间t3’)，得到新的电机控制器实际消耗功率P13。
电池最大可允许放电功率减去新的高压附件需求功率得到新的电机控制器允许的消耗功率。
进一步地，所述S103：计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制；具体还包括：
S103-7：如果新的高压附件需求功率P03与新的电机控制器实际消耗功率P13的求和结果小于等于高压电池最大允许放电功率P，则整车维持之前的功率分配，电机驱动系统响应整车控制器的扭矩请求；
S103-8：如果新的高压附件需求功率P03与新的电机控制器实际消耗功率P13的求和结果大于高压电池最大允许放电功率P，则并且持续时间超过t4，则电池管理系统报高压电池故障，降低此时的高压电池最大允许放电功率P到标定值。
首先整车上电后，各控制器无故障报出，电机驱动系统能够正常响应整车控制器的模式请求，进入驱动模式，并且驱动系统能够正常响应整车控制器的扭矩请求。
电机控制器实时监测本身的温度、工作模式、母线电压、母线电流、电机温度、电机转速。
电机驱动系统根据当前转速、电机温度、电机控制器温度及电机外特性曲线将当前驱动电机最大可输出扭矩发给整车控制器。
电机驱动系统包括电机控制器和电机，电机驱动系统在设计之初会确定系统的效率需求，即在不同的转速以及扭矩下，驱动系统对应不同的效率，由此可以得到电机驱动系统的效率分布图。整车控制器将此效率图做成表格，在策略中使用查表法得到不同转速、扭矩情况下的电机驱动系统效率值。
表1根据效率图做成的表格
Figure BDA0003724684700000091
高压附件会周期性的将检测到的自身的高压输入电压以及电流发送给整车控制器，经过计算可以得到各自消耗的功率。
高压电池根据自身的电压、温度等信息，将当前允许峰值放电功率通过Can网络发送给整车控制器。整车控制器在收到高压电池当前允许峰值放电功率后，电池最大可允许放电功率减去当前高压附件所消耗的功率，求得当前状态下电机控制器端允许的消耗功率。采用查表法查得当前状态下的驱动系统效率值，计算得到电机端允许的输出功率。再由电机功率计算公式逆推出当前转速下应当请求电机的扭矩。
电机输出功率计算公式为：
P＝(T*n)/9550，
其中T为电机扭矩，n为电机转速。
整车控制器通过对电子油门信号、高压电池最大允许放电功率P、高压附件需求功率P00、电机驱动系统最大可输出扭矩、电机驱动系统效率MAP等信息解析出请求扭矩，在驱动系统执行完该扭矩响应后，计算出当前电机控制器直流母线端实际消耗功率P10。
在此控制方法运行过程中，改变高压附件分配所得功率的时间参数t′1、t′2、t′3都是在设定范围内的，只为了保证车辆的动力性满足需求，如果在规定时间内仍未恢复正常，此时需要上报故障并恢复高压附件需求功率。
实施例二
本实施例提供了一种电动汽车功率分配系统；
一种电动汽车功率分配系统，包括：
获取模块，其被配置为：获取电动汽车的电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩和电机驱动系统效率；根据获取的数据，计算当前工况下的请求扭矩；
计算模块，其被配置为：在电机驱动系统中，执行请求扭矩后，计算出当前电机控制器实际消耗功率；
比较模块，其被配置为：计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制。
实施例三
本发明还提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及
处理器，用于运行所述计算机可读指令，
其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行实施例一所述的方法。
实施例四
本发明还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行实施例一所述方法的指令。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种电动汽车功率分配方法，其特征是，包括：
获取电动汽车的电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩和电机驱动系统效率；根据获取的数据，计算当前工况下的请求扭矩；
在电机驱动系统中，执行请求扭矩后，计算出当前电机控制器实际消耗功率；
计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车功率分配方法，其特征是，计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制；具体包括：
如果高压附件需求功率P00与电机控制器实际消耗功率P10的求和结果小于等于高压电池最大允许放电功率P，则整车维持之前的功率分配，电机驱动系统响应整车控制器的扭矩请求；
如果高压附件需求功率P00与电机控制器实际消耗功率P10的求和结果大于高压电池最大允许放电功率P，并且持续时间超过t1，则减少高压附件中空调压缩机和高压电加热模块的功率至标定值，直流变换器的功率需求维持不变，得到新的高压附件需求功率P01；依据新的高压附件需求功率P01实行功率分配，得到新的电机控制器实际消耗功率P11。
3.如权利要求2所述的一种电动汽车功率分配方法，其特征是，计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制；具体还包括：
如果新的高压附件需求功率P01与新的电机控制器实际消耗功率P11的求和结果小于等于高压电池最大允许放电功率P，则整车维持之前的功率分配，电机驱动系统响应整车控制器的扭矩请求；
如果新的高压附件需求功率P01与新的电机控制器实际消耗功率P11的求和结果大于高压电池最大允许放电功率P，则并且持续时间超过t2，则高压附件只保留直流变换器的功率需求，将高压电加热模块及空调压缩机的功率设定为零，得到新的高压附件需求功率P02；依据新的高压附件需求功率P02实行功率分配，得到新的电机控制器实际消耗功率P12。
4.如权利要求3所述的一种电动汽车功率分配方法，其特征是，计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制；具体还包括：
如果新的高压附件需求功率P02与新的电机控制器实际消耗功率P12的求和结果小于等于高压电池最大允许放电功率P，则整车维持之前的功率分配，电机驱动系统响应整车控制器的扭矩请求；
如果新的高压附件需求功率P02与新的电机控制器实际消耗功率P12的求和结果大于高压电池最大允许放电功率P，则并且持续时间超过t3，则将空调压缩机及高压电加热模块的功率限制为零，直流变换器输出电压降低到标定值，电流不变，得到新的高压附件需求功率P03；依据新的高压附件需求功率P03实行功率分配，得到新的电机控制器实际消耗功率P13。
5.如权利要求4所述的一种电动汽车功率分配方法，其特征是，计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制；具体还包括：
如果新的高压附件需求功率P03与新的电机控制器实际消耗功率P13的求和结果小于等于高压电池最大允许放电功率P，则整车维持之前的功率分配，电机驱动系统响应整车控制器的扭矩请求；
如果新的高压附件需求功率P03与新的电机控制器实际消耗功率P13的求和结果大于高压电池最大允许放电功率P，则并且持续时间超过t4，则电池管理系统报高压电池故障，降低此时的高压电池最大允许放电功率P到标定值。
6.如权利要求1所述的一种电动汽车功率分配方法，其特征是，所述方法由整车控制器执行，所述整车控制器分别与电机控制器、电源管理器和高压附件管理器连接；所述电机控制器与电机连接；所述电源管理器与动力电池连接；所述高压附件管理器与高压电加热模块、空调压缩机和直流变换器连接。
7.如权利要求1所述的一种电动汽车功率分配方法，其特征是，所述电机驱动系统，包括相互连接的电机控制器和电机。
8.一种电动汽车功率分配系统，其特征是，包括：
获取模块，其被配置为：获取电动汽车的电子油门信号、高压电池最大允许放电功率、高压附件需求功率、电机驱动系统最大可输出扭矩和电机驱动系统效率；根据获取的数据，计算当前工况下的请求扭矩；
计算模块，其被配置为：在电机驱动系统中，执行请求扭矩后，计算出当前电机控制器实际消耗功率；
比较模块，其被配置为：计算电机控制器实际消耗功率与高压附件消耗功率的求和结果；将求和结果与高压电池最大允许放电功率进行比较，根据比较结果，重新分配功率，以实现电动汽车功率闭环控制。
9.一种电子设备，其特征是，包括：
存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及
处理器，用于运行所述计算机可读指令，
其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述方法的指令。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115818448A (zh) * 2023-02-23 2023-03-21 三一汽车起重机械有限公司 电动起重机上车功率分配方法及装置、电动起重机

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