CN117021958B - 一种电制动方法及双电机驱动系统 - Google Patents

一种电制动方法及双电机驱动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电制动方法及双电机驱动系统，属于车辆制动控制技术领域，电制动方法包括：S1：接收转矩指令；S2：响应于转矩指令，判断是否需要制动，若是，执行S3，否则，执行常规控制方式；S3：判断电池是否允许能量回收，若是，执行常规控制方式；否则，执行S4；S4：执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量。本发明中，当需要制动且电池满电不允许能量回收时，执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量，从而在电池即使满电不允许充电时通过电制动来减小行车制动器的压力，无需采用液力缓速器，减少整车重量和成本，避免额外的能量损耗。

Description

一种电制动方法及双电机驱动系统
技术领域
本发明属于车辆制动控制技术领域，具体涉及一种电制动方法及双电机驱动系统。
背景技术
近年来，电动汽车发展迅速，通过驱动电机系统进行电制动的方法可以在实现制动功能的同时回收能量，还能减小行车制动器的压力，对于整车的能耗优化、可靠制动具有重要的意义。
但在电池满电情况下，驱动电机的电制动不能再使用，否则会触发电池报故障；在电量较高且需要长下坡的情况下，也无法持续使用电制动来减轻行车制动器的压力。
针对长下坡的问题，一般采用液力缓速器来缓解行车制动器的压力，但是增加液力缓速器除了增加重量和成本之外，还有一个明显的缺点，就是在不需要液力缓速器工作时也会有比较大的损耗，这会增加整车全生命周期的能耗。
发明内容
为了解决现有技术中在电池满电情况下，长下坡时一般采用液力缓速器来缓解行车制动器的压力，增加液力缓速器会增加重量和成本，在不需要液力缓速器工作时也会有比较大的损耗，这会增加整车全生命周期的能耗的技术问题，本发明提供一种电制动方法及双电机驱动系统。
第一方面
本发明提供了一种电制动方法，应用于双电机驱动系统，包括：
S1：接收转矩指令；
S2：响应于所述转矩指令，判断是否需要制动，若是，执行S3，否则，执行常规控制方式；
S3：判断电池是否允许能量回收，若是，执行常规控制方式；否则，执行S4；
S4：执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量。
第二方面
本发明提供了一种双电机驱动系统，包括：
接收模块，用于接收转矩指令；
响应模块，用于响应于所述转矩指令，判断是否需要制动，若是，执行判断模块，否则，执行常规控制方式；
判断模块，用于判断电池是否允许能量回收，若是，执行常规控制方式；否则，执行控制模块；
控制模块，用于执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益技术效果：
在本发明中，当需要制动且电池满电不允许能量回收时，执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量，从而在电池即使满电不允许充电时也可以通过电制动来减小行车制动器的压力，无需采用液力缓速器，减少整车重量和成本，避免额外的能量损耗，减少整车全生命周期的能耗。同时，在其它正常行车情况下还是采用常规控制方式，并不会带来额外的能耗。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明提供的一种电制动方法的流程示意图；
图2是本发明提供的一种双电机驱动系统的功率流图；
图3是本发明提供的一种双电机驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
在一个实施例中，参考说明书附图1，示出了本发明提供的一种电制动方法的流程示意图。
参考说明书附图2，示出了本发明提供的一种双电机驱动系统的功率流图。
本发明提供的一种电制动方法，包括：
S1：接收转矩指令。
S2：响应于转矩指令，判断是否需要制动，若是，执行S3，否则，执行常规控制方式。
S3：判断电池是否允许能量回收，若是，执行常规控制方式。否则，执行S4。
需要说明的是，当电池满电时是不允许能量回收（充电）的，传统的制动方式将不再适用。
S4：执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量。
在本发明中，当需要制动且电池满电不允许能量回收时，执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量，从而在电池即使满电不允许充电时也可以通过电制动来减小行车制动器的压力，无需采用液力缓速器，减少整车重量和成本，避免额外的能量损耗，减少整车全生命周期的能耗。同时，在其它正常行车情况下还是采用常规控制方式，并不会带来额外的能耗。
在一种可能的实施方式中，双电机驱动系统包括第一电机和第二电机，S4具体包括子步骤S401至S403：
S401：根据第一电机和第二电机的当前温度以及散热能力，估算第一电机和第二电机允许的发热功率P LossMax1和P LossMax2。
其中，P LossMax1表示第一电机允许的发热功率，P LossMax2表示第二电机允许的发热功率
在本发明中，第一电机允许的发热功率P LossMax1大于第二电机允许的发热功率P LossMax2。
在一种可能的实施方式中，S401具体包括：
当当前温度为低温时，允许的发热功率为峰值工况60s运行所对应的发热功率P LossPeak 。
当当前温度为中等温度时，允许的发热功率为额定工况运行所对应的发热功率P LossRated 。
当当前温度为高温时，允许的发热功率为小于P LossRated 的预设发热功率。
在本发明中，不同温度下，电机的性能可能会有所不同。根据温度来调整允许的发热功率，可以在不同工作条件下优化电机的性能，确保其在不同温度范围内都能够有效地工作。
当当前温度大于过温阈值时，允许的发热功率为0。
在本发明中，当电机温度过高时，可能存在安全风险。通过在高温条件下限制电机的发热功率或停止发热，可以降低潜在的安全风险，确保系统的安全性。
S402：根据第一电机和第二电机允许的发热功率以及需求制动转矩，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态。
需要说明的是，根据电机的特性以及减少能量回收的目标，一个电机系统工作在转矩输出为0的能量消耗状态（即驱动状态），另一个电机系统工作在主动降效的发电状态（即制动状态）是最优的组合，基于此，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态。
在一种可能的实施方式中，S402具体包括：
S4021：根据以下公式，确定电机的直流功率与机械功率之间的关系：其中，P m 表示电机的机械功率，P dc 表示电机的直流功率，η表示能量转换效率。
S4022：根据以下公式，确定执行主动降效控制方式时的约束条件：其中，P m1表示第一电机的机械效率，P m2表示第二电机的机械效率，P dc1表示第一电机的直流效率，P dc2表示第二电机的直流效率。
S4023：根据约束条件，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态。
在本发明中，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态，有助于在制动需求下优化电机系统的性能、寿命和能效，同时满足了热管理和能量回收的需求。
S403：根据所需要消耗的功率确定d轴电流指令，并且q轴电流指令为0，控制第一电机工作在转矩输出为0的能量消耗状态，根据主动降效工作点确定第二电机工作的d轴和q轴电流控制指令，控制第二电机工作，以使第二电机工作在保证输出所需制动转矩的同时，回收的能量小于第一电机工作所消耗的能量，从而无需向电池回收能量。
在一种可能的实施方式中，第二电机按照主动降效工作点进行工作时，满足以下条件：其中，P m2表示第二电机的机械效率，P dc1表示第一电机的直流效率，η 2表示第二电机的能量转换效率。
其中，P LossMax1表示第一电机允许的发热功率。其中，T m2表示第二电机的转矩，n 2表示第二电机的转速。
在本发明中，由于第一电机工作在能量消耗状态，而第二电机负责制动，系统在电池满电或不允许能量回收的情况下仍然能够进行电制动，同时减少了不必要的能量损耗，提高了整车的能效。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益技术效果：
在本发明中，当需要制动且电池满电不允许能量回收时，执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量，从而在电池即使满电不允许充电时也可以通过电制动来减小行车制动器的压力，无需采用液力缓速器，减少整车重量和成本，避免额外的能量损耗，减少整车全生命周期的能耗。同时，在其它正常行车情况下还是采用常规控制方式，并不会带来额外的能耗。
实施例2
在一个实施例中，参考说明书附图3，示出了本发明提供的一种双电机驱动系统的结构示意图。
本发明提供的一种双电机驱动系统30，包括：
接收模块301，用于接收转矩指令；
响应模块302，用于响应于转矩指令，判断是否需要制动，若是，执行判断模块，否则，执行常规控制方式；
判断模块303，用于判断电池是否允许能量回收，若是，执行常规控制方式；否则，执行控制模块；
控制模块304，用于执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量。
在一种可能的实施方式中，双电机驱动系统30包括第一电机和第二电机，控制模块304具体用于：
根据第一电机和第二电机的当前温度以及散热能力，估算第一电机和第二电机允许的发热功率P LossMax1和P LossMax2，其中，P LossMax1表示第一电机允许的发热功率，P LossMax2表示第二电机允许的发热功率，第一电机允许的发热功率P LossMax1大于第二电机允许的发热功率P LossMax2；
根据第一电机和第二电机允许的发热功率以及需求制动转矩，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态；
根据所需要消耗的功率确定d轴电流指令，并且q轴电流指令为0，控制第一电机工作在转矩输出为0的能量消耗状态，根据主动降效工作点确定第二电机工作的d轴和q轴电流控制指令，控制第二电机工作，以使第二电机工作在保证输出所需制动转矩的同时，回收的能量小于第一电机工作所消耗的能量，从而无需向电池回收能量。
在一种可能的实施方式中，控制模块304具体用于：
当当前温度为低温时，允许的发热功率为峰值工况60s运行所对应的发热功率P LossPeak ；
当当前温度为中等温度时，允许的发热功率为额定工况运行所对应的发热功率P LossRated ；
当当前温度为高温时，允许的发热功率为小于P LossRated 的预设发热功率；
当当前温度大于过温阈值时，允许的发热功率为0。
在一种可能的实施方式中，控制模块304具体用于：
根据以下公式，确定电机的直流功率与机械功率之间的关系：
其中，P m 表示电机的机械功率，P dc 表示电机的直流功率，η表示能量转换效率；
根据以下公式，确定执行主动降效控制方式时的约束条件：其中，P m1表示第一电机的机械效率，P m2表示第二电机的机械效率，P dc1表示第一电机的直流效率，P dc2表示第二电机的直流效率；
根据约束条件，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态。
在一种可能的实施方式中，控制模块304具体用于：
根据以下公式，确定电机的直流功率与机械功率之间的关系：其中，P m 表示电机的机械功率，P dc 表示电机的直流功率，η表示能量转换效率；
根据以下公式，确定执行主动降效控制方式时的约束条件：其中，P m1表示第一电机的机械效率，P m2表示第二电机的机械效率，P dc1表示第一电机的直流效率，P dc2表示第二电机的直流效率；
根据约束条件，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益技术效果：
在本发明中，当需要制动且电池满电不允许能量回收时，执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量，从而在电池即使满电不允许充电时也可以通过电制动来减小行车制动器的压力，无需采用液力缓速器，减少整车重量和成本，避免额外的能量损耗，减少整车全生命周期的能耗。同时，在其它正常行车情况下还是采用常规控制方式，并不会带来额外的能耗。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电制动方法，其特征在于，应用于双电机驱动系统，包括：
S1：接收转矩指令；
S2：响应于所述转矩指令，判断是否需要制动，若是，执行S3，否则，执行常规控制方式；
S3：判断电池是否允许能量回收，若是，执行常规控制方式；否则，执行S4；
S4：执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量；
其中，所述双电机驱动系统包括第一电机和第二电机，所述S4具体包括：
S401：根据所述第一电机和所述第二电机的当前温度以及散热能力，估算所述第一电机和所述第二电机允许的发热功率P LossMax1和P LossMax2，其中，P LossMax1表示所述第一电机允许的发热功率，P LossMax2表示所述第二电机允许的发热功率，所述第一电机允许的发热功率P LossMax1大于所述第二电机允许的发热功率P LossMax2；
S402：根据所述第一电机和所述第二电机允许的发热功率以及需求制动转矩，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态；
S403：根据所需要消耗的功率确定按照d轴电流指令，并且q轴电流指令为0，控制所述第一电机工作在转矩输出为0的能量效率状态，根据主动降效工作点确定所述第二电机工作的d轴和q轴电流控制指令，控制所述第二电机工作，以使所述第二电机工作在保证输出所需制动转矩的同时，回收的能量小于所述第一电机工作所消耗的能量，从而无需向电池回收能量；
其中，所述S401具体包括：
当所述当前温度为低温时，允许的发热功率为峰值工况60s运行所对应的发热功率P LossPeak ；
当所述当前温度为中等温度时，允许的发热功率为额定工况运行所对应的发热功率P LossRated ；
当所述当前温度为高温时，允许的发热功率为小于P LossRated 的预设发热功率；
当所述当前温度大于过温阈值时，允许的发热功率为0。
2.根据权利要求1所述的电制动方法，其特征在于，所述S402具体包括：
S4021：根据以下公式，确定电机的直流功率与机械功率之间的关系：其中，P m 表示电机的机械功率，P dc 表示电机的直流功率，η表示能量转换效率；
S4022：根据以下公式，确定执行主动降效控制方式时的约束条件：其中，P m1表示所述第一电机的机械效率，P m2表示所述第二电机的机械效率，P dc1表示所述第一电机的直流效率，P dc2表示所述第二电机的直流效率；
S4023：根据所述约束条件，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态。
3.根据权利要求1所述的电制动方法，其特征在于，所述第二电机按照主动降效工作点进行工作时，满足以下条件：其中，P m2表示所述第二电机的机械效率，P dc1表示所述第一电机的直流效率，η 2表示所述第二电机的能量转换效率；/>其中，P LossMax1表示所述第一电机允许的发热功率；/>其中，T m2表示所述第二电机的转矩，n 2表示所述第二电机的转速。
4.一种双电机驱动系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收转矩指令；
响应模块，用于响应于所述转矩指令，判断是否需要制动，若是，执行判断模块，否则，执行常规控制方式；
判断模块，用于判断电池是否允许能量回收，若是，执行常规控制方式；否则，执行控制模块；
控制模块，用于执行主动降效控制方式，减少电能回收，增加电能消耗，以实现电气制动的同时不回收能量；
其中，所述双电机驱动系统包括第一电机和第二电机，所述控制模块具体用于：
根据所述第一电机和所述第二电机的当前温度以及散热能力，估算所述第一电机和所述第二电机允许的发热功率P LossMax1和P LossMax2，其中，P LossMax1表示所述第一电机允许的发热功率，P LossMax2表示所述第二电机允许的发热功率，所述第一电机允许的发热功率P LossMax1大于所述第二电机允许的发热功率P LossMax2；
根据所述第一电机和所述第二电机允许的发热功率以及需求制动转矩，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态；
根据所需要消耗的功率确定按照d轴电流指令，并且q轴电流指令为0，控制所述第一电机工作在转矩输出为0的能量效率状态，根据主动降效工作点确定所述第二电机工作的d轴和q轴电流控制指令，控制所述第二电机工作，以使所述第二电机工作在保证输出所需制动转矩的同时，回收的能量小于所述第一电机工作所消耗的能量，从而无需向电池回收能量；
其中，所述控制模块具体用于：
当所述当前温度为低温时，允许的发热功率为峰值工况60s运行所对应的发热功率P LossPeak ；
当所述当前温度为中等温度时，允许的发热功率为额定工况运行所对应的发热功率P LossRated ；
当所述当前温度为高温时，允许的发热功率为小于P LossRated 的预设发热功率；
当所述当前温度大于过温阈值时，允许的发热功率为0。
5.根据权利要求4所述的双电机驱动系统，其特征在于，所述控制模块具体用于：
根据以下公式，确定电机的直流功率与机械功率之间的关系：其中，P m 表示电机的机械功率，P dc 表示电机的直流功率，η表示能量转换效率；
根据以下公式，确定执行主动降效控制方式时的约束条件：其中，P m1表示所述第一电机的机械效率，P m2表示所述第二电机的机械效率，P dc1表示所述第一电机的直流效率，P dc2表示所述第二电机的直流效率；
根据所述约束条件，确定允许发热功率较大的第一电机的工作状态为驱动状态，允许发热功率较小的第二电机的工作状态为处于制动状态。
6.根据权利要求4所述的双电机驱动系统，其特征在于，所述第二电机按照主动降效工作点进行工作时，满足以下条件：其中，P m2表示所述第二电机的机械效率，P dc1表示所述第一电机的直流效率，η 2表示所述第二电机的能量转换效率；其中，P LossMax1表示所述第一电机允许的发热功率；其中，T m2表示所述第二电机的转矩，n 2表示所述第二电机的转速。
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