純電動汽車的電機功率控制方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開純電動汽車的電機功率控制方法和系統。該方法通過采集電池參數，計算參數對應的允許電機最大驅動功率和制動功率，確定電機允許最大驅動功率和電機允許最大制動功率；獲取電機需求驅動功率和電機需求制動功率；比較電機需求驅動功率與電機允許最大驅動功率、電機需求制動功率與電機允許最大制動功率的大小，將較小的功率確定為電機的實際驅動功率和實際制動功率。本發明能實時根據電池的電量狀態和實際電機需求功率狀況，逐步限制電機的驅動功率和制動功率，在達到最嚴重的過充過放情況之前，車輛就慢慢停下來，從而防止到達過充過放的臨界點而突然斷高壓、影響行車和車輛安全的情況發生。
【專利說明】
純電動汽車的電機功率控制方法和系統
技術領域
[0001]本發明涉及純電動汽車控制領域，具體涉及純電動汽車的電機功率控制方法和系統。
【背景技術】
[0002]在純電動汽車領域中，電池是三電系統之一，是純電動汽車的關鍵部件。對于整車而言，避免電池的過充過放，對電池的使用安全和壽命來說至關重要。目前，基本上采用電池管理系統(BatteryManagement System，BMS)實現電池保護的功能。但是BMS廠家缺乏整車相關經驗，在電池最嚴重的過充或過放時都會采取斷高壓的方式來保護電池。但是，從整車角度而言，車輛在行駛時突然斷掉高壓，不僅對其它運行的高壓部件有過壓的風險，而且對車輛的行駛安全也有非常大的影響。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，有必要提供一種根據當前的電池狀態和實際電機需求功率逐步限制電機功率從而防止突然斷掉高壓情況發生的純電動汽車的電機功率控制方法和系統。
[0004]純電動汽車的電機功率控制方法，所述純電動汽車的電機功率控制方法包括以下步驟:
[0005]步驟S1:實時采集電池參數，所述電池參數包括多個單體的單體電壓、單體溫度；并根據所采集的多個單體電壓、單體溫度確定單體電壓最大值和最小值、單體溫度最大值和最小值；
[0006]步驟S2:根據單體電壓最小值計算最小單體電壓允許電機最大驅動功率，根據單體電壓最大值計算最大單體電壓允許電機最大制動功率;根據單體溫度最大值計算最大溫度允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大制動功率，根據單體溫度最小值計算最小溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大制動功率；
[0007]步驟S3:將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率;將最大單體電壓允許電機最大制動功率、最大溫度允許電機最大制動功率、最小溫度允許電機最大制動功率中的最小值確定為電機允許最大制動功率；
[0008]步驟S4:采集油門信號、剎車信號、掛檔信號，并根據油門信號、剎車信號、掛檔信號獲取電機需求驅動功率和電機需求制動功率；
[0009]步驟S5:分別比較電機需求驅動功率與電機允許最大驅動功率、電機需求制動功率與電機允許最大制動功率的大小，將較小的功率分別確定為電機的實際驅動功率和實際制動功率。
[0010]以及一種純電動汽車的電機功率控制系統，其特征在于，包括:
[0011]電池參數獲取單元，用于實時采集電池參數，所述電池參數包括多個單體的單體電壓、單體溫度;并根據所采集的多個單體電壓、單體溫度確定單體電壓最大值和最小值、單體溫度最大值和最小值；
[0012]功率計算單元，用于根據單體電壓最小值計算最小單體電壓允許電機最大驅動功率，根據單體電壓最大值計算最大單體電壓允許電機最大制動功率;根據單體溫度最大值計算最大溫度允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大制動功率，根據單體溫度最小值計算最小溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大制動功率；
[0013]允許功率確定單元，用于將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率;將最大單體電壓允許電機最大制動功率、最大溫度允許電機最大制動功率、最小溫度允許電機最大制動功率中的最小值確定為電機允許最大制動功率；
[0014]需求功率獲取單元，用于采集油門信號、剎車信號、掛檔信號，并根據油門信號、剎車信號、掛檔信號獲取電機需求驅動功率和電機需求制動功率；
[0015]實際功率確定單元，用于分別比較電機需求驅動功率與電機允許最大驅動功率、電機需求制動功率與電機允許最大制動功率的大小，將較小的功率分別確定為電機的實際驅動功率和實際制動功率。
[0016]本發明的純電動汽車的電機功率控制方法和系統通過采集電池參數，計算參數對應的允許電機最大驅動功率和制動功率，確定電機允許最大驅動功率和電機允許最大制動功率;獲取電機需求驅動功率和電機需求制動功率；比較電機需求驅動功率與電機允許最大驅動功率、電機需求制動功率與電機允許最大制動功率的大小，將較小的功率確定為電機的實際驅動功率和實際制動功率。本發明的電機功率控制方法和系統能實時根據電池的電量狀態和實際電機需求功率狀況，逐步限制電機的驅動功率和制動功率，在達到最嚴重的過充過放情況之前，車輛就慢慢停下來，從而防止到達過充過放的臨界點而突然斷高壓、影響行車和車輛安全的情況發生。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明純電動汽車的電機功率控制方法的流程框圖；
[0018]圖2為本發明純電動汽車的電機功率控制系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明，應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0020]本發明提供一種純電動汽車的電機功率控制方法，如圖1所示，純電動汽車的電機功率控制方法包括以下步驟:
[0021]步驟S1:實時采集電池參數，所述電池參數包括多個單體的單體電壓、單體溫度；并根據所采集的多個單體電壓、單體溫度確定單體電壓最大值和最小值、單體溫度最大值和最小值。
[0022]步驟S2:根據單體電壓最小值計算最小單體電壓允許電機最大驅動功率，根據單體電壓最大值計算最大單體電壓允許電機最大制動功率;根據單體溫度最大值計算最大溫度允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大制動功率，根據單體溫度最小值計算最小溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大制動功率。
[0023]在實際的操作過程中，采用查找表的方法獲取電機的功率值。具體的，根據實際的電池特性和經驗數據來確定具體的查找表。以磷酸鐵鋰電池為例，有的磷酸鐵鋰電池的斷高壓的判斷條件之一是最小單體電壓為2.4V，那么設置單體最小電壓的查找表的過程如下:2.8V對應電機驅動功率為O %，3V對應電機驅動功率為60 %，3.2V對應的電機驅動功率為100%;采用直線或經驗函數進行曲線擬合，即可根據單體最小電壓確定最小單體電壓允許電機驅動功率查找表。采用同樣的方法，也可確定其他電池參數對應的允許電機驅動功率查找表和允許電機制動功率查找表。
[0024]步驟S3:將單體電壓電機輸出功率、最大溫度電機輸出功率、最小溫度電機輸出功率中的最小值確定為電機最大輸出功率;將單體電壓電機制動功率、最大溫度電機制動功率、最小溫度電機制動功率中的最小值確定為電機最大制動功率。
[0025]步驟S4:采集油門信號、剎車信號、掛檔信號，并根據油門信號、剎車信號、掛檔信號獲取電機需求輸出功率和電機需求制動功率。
[0026]具體的，根據以下公式計算電機需求輸出功率和電機需求制動功率:
[0027]電機需求輸出功率=(電機最大峰值功率*N/轉速)*油門踏板開度式(I)
[0028]電機需求制動功率=(電機最大制動功率*N/轉速)*剎車踏板開度式(2)
[0029]其中，N為常數。
[0030]步驟S5:分別比較電機需求驅動功率與電機允許最大驅動功率、電機需求制動功率與電機允許最大制動功率的大小，將較小的功率分別確定為電機的實際驅動功率和實際制動功率。
[0031 ]具體的，當電機需求驅動功率大于電機允許最大驅動功率時，電機的實際驅動功率為電機允許最大驅動功率；當電機需求驅動功率不大于電機允許最大驅動功率時，電機的實際驅動功率為電機需求驅動功率。當電機需求制動功率大于電機允許最大制動功率時，電機的實際制動功率為電機允許最大制動功率；當電機需求制動功率不大于電機允許最大制動功率時，電機的實際制動功率為電機需求制動功率。
[0032]本發明的電機功率控制方法中的電池參數還包括電池總電壓，并根據電池總電壓計算總電壓允許電機最大驅動功率，將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、總電壓允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。
[0033]進一步的，電池參數還包括電池S0C，根據電池SOC計算SOC允許電機最大驅動功率;將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、SOC允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率;或者將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、總電壓允許電機最大驅動功率、SOC允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。
[0034]在行車過程中，采用本發明的電機功率控制方法獲得電機的實際驅動功率和實際制動功率，能實時根據電池的電量狀態和實際電機需求功率狀況，逐步限制電機的驅動功率和制動功率，在達到最嚴重的過充過放情況之前，車輛就慢慢停下來。由于此過程是緩慢變化的，司機有心理準備，防止了到達過充過放的臨界點而突然斷高壓、影響行車和車輛安全的情況發生。
[0035]本發明還提供一種純電動汽車的電機功率控制系統，包括:
[0036]電池參數獲取單元，用于實時采集電池參數，所述電池參數包括多個單體的單體電壓、單體溫度;并根據所采集的多個單體電壓、單體溫度確定單體電壓最大值和最小值、單體溫度最大值和最小值。
[0037]功率計算單元，用于根據單體電壓最小值計算最小單體電壓允許電機最大驅動功率，根據單體電壓最大值計算最大單體電壓允許電機最大制動功率;根據單體溫度最大值計算最大溫度允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大制動功率，根據單體溫度最小值計算最小溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大制動功率。
[0038]在實際的操作過程中，采用查找表的方式獲取電機的功率值。具體的，根據實際的電池特性和經驗數據來確定具體的查找表。以磷酸鐵鋰電池為例，有的磷酸鐵鋰電池的斷高壓的判斷條件之一是最小單體電壓為2.4V，那么設置單體最小電壓的查找表的過程如下:2.8V對應電機驅動功率為O %，3V對應電機驅動功率為60 %，3.2V對應的電機驅動功率為100%;采用直線或經驗函數進行曲線擬合，即可根據單體最小電壓確定最小單體電壓允許電機驅動功率查找表。采用同樣的方法，也可確定其他電池參數對應的允許電機驅動功率查找表和允許電機制動功率查找表。
[0039]允許功率確定單元，用于將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率;將最大單體電壓允許電機最大制動功率、最大溫度允許電機最大制動功率、最小溫度允許電機最大制動功率中的最小值確定為電機允許最大制動功率。
[0040]需求功率獲取單元，用于采集油門信號、剎車信號、掛檔信號，并根據油門信號、剎車信號、掛檔信號獲取電機需求輸出功率和電機需求制動功率。
[0041]具體的，需求功率獲取單元根據式(1)、(2)計算電機需求輸出功率和電機需求制動功率。
[0042]實際功率確定單元，用于分別比較電機需求驅動功率與電機允許最大驅動功率、電機需求制動功率與電機允許最大制動功率的大小，將較小的功率分別確定為電機的實際驅動功率和實際制動功率。
[0043]具體的，當電機需求驅動功率大于電機允許最大驅動功率時，實際功率確定單元將電機允許最大驅動功率確定為電機的實際驅動功率;當電機需求驅動功率不大于電機允許最大驅動功率時，實際功率確定單元將電機需求驅動功率確定為電機的實際驅動功率。當電機需求制動功率大于電機允許最大制動功率時，實際功率確定單7Π將電機允許最大制動功率確定為電機的實際制動功率；當電機需求制動功率不大于電機允許最大制動功率時，實際功率確定單元將電機需求制動功率確定為電機的實際制動功率。
[0044]本發明的電機功率控制系統中的電池參數還包括電池總電壓。功率計算單元根據電池總電壓計算總電壓電機輸出功率。功率計算單元根據電池總電壓計算總電壓允許電機最大驅動功率。允許功率確定單元將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、總電壓允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。
[0045]進一步的，電池參數還包括電池S0C。功率計算單元根據電池SOC計算SOC允許電機最大驅動功率。允許功率確定單元將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、SOC允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。或者允許功率確定單兀將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、總電壓允許電機最大驅動功率、SOC允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。
[0046]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.純電動汽車的電機功率控制方法，其特征在于，所述純電動汽車的電機功率控制方法包括以下步驟: 步驟S1:實時采集電池參數，所述電池參數包括多個單體的單體電壓、單體溫度;并根據所采集的多個單體電壓、單體溫度確定單體電壓最大值和最小值、單體溫度最大值和最小值； 步驟S2:根據單體電壓最小值計算最小單體電壓允許電機最大驅動功率，根據單體電壓最大值計算最大單體電壓允許電機最大制動功率;根據單體溫度最大值計算最大溫度允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大制動功率，根據單體溫度最小值計算最小溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大制動功率； 步驟S3:將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率;將最大單體電壓允許電機最大制動功率、最大溫度允許電機最大制動功率、最小溫度允許電機最大制動功率中的最小值確定為電機允許最大制動功率； 步驟S4:采集油門信號、剎車信號、掛檔信號，并根據油門信號、剎車信號、掛檔信號獲取電機需求驅動功率和電機需求制動功率； 步驟S5:分別比較電機需求驅動功率與電機允許最大驅動功率、電機需求制動功率與電機允許最大制動功率的大小，將較小的功率分別確定為電機的實際驅動功率和實際制動功率。2.根據權利要求1所述的純電動汽車的電機功率控制方法，其特征在于，所述電池參數還包括電池總電壓，根據電池總電壓計算總電壓允許電機最大驅動功率，并將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、總電壓允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。3.根據權利要求1所述的純電動汽車的電機功率控制方法，其特征在于，所述電池參數還包括電池SOC;根據電池SOC計算SOC允許電機最大驅動功率;將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、SOC允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。4.根據權利要求2所述的純電動汽車的電機功率控制方法，其特征在于，所述電池參數還包括電池S0C;根據電池SOC計算SOC允許電機最大驅動功率;將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、總電壓允許電機最大驅動功率、SOC允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。5.純電動汽車的電機功率控制系統，其特征在于，包括: 電池參數獲取單元，用于實時采集電池參數，所述電池參數包括多個單體的單體電壓、單體溫度;并根據所采集的多個單體電壓、單體溫度確定單體電壓最大值和最小值、單體溫度最大值和最小值； 功率計算單元，用于根據單體電壓最小值計算最小單體電壓允許電機最大驅動功率，根據單體電壓最大值計算最大單體電壓允許電機最大制動功率;根據單體溫度最大值計算最大溫度允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大制動功率，根據單體溫度最小值計算最小溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大制動功率； 允許功率確定單元，用于將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率;將最大單體電壓允許電機最大制動功率、最大溫度允許電機最大制動功率、最小溫度允許電機最大制動功率中的最小值確定為電機允許最大制動功率； 需求功率獲取單元，用于采集油門信號、剎車信號、掛檔信號，并根據油門信號、剎車信號、掛檔ig號獲取電機需求驅動功率和電機需求制動功率； 實際功率確定單元，用于分別比較電機需求驅動功率與電機允許最大驅動功率、電機需求制動功率與電機允許最大制動功率的大小，將較小的功率分別確定為電機的實際驅動功率和實際制動功率。6.根據權利要求5所述的純電動汽車的電機功率控制系統，其特征在于，所述電池參數還包括電池總電壓;功率計算單元根據電池總電壓計算總電壓允許電機最大驅動功率;允許功率確定單元將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、總電壓允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。7.根據權利要求5所述的純電動汽車的電機功率控制系統，其特征在于，所述電池參數還包括電池SOC;功率計算單元根據電池SOC計算SOC允許電機最大驅動功率;允許功率確定單元將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、SOC允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。8.根據權利要求6所述的純電動汽車的電機功率控制系統，其特征在于，所述電池參數還包括電池S0C;功率計算單元根據電池SOC計算SOC允許電機最大驅動功率;允許功率確定單元將最小單體電壓允許電機最大驅動功率、最大溫度允許電機最大驅動功率、最小溫度允許電機最大驅動功率、總電壓允許電機最大驅動功率、SOC允許電機最大驅動功率中的最小值確定為電機允許最大驅動功率。
【文檔編號】B60L15/20GK106080242SQ201610531388
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月7日
【發明人】黃修瑞, 陳思, 張裔春, 黃興
【申請人】揚子江汽車集團有限公司, 武漢英康匯通電氣有限公司