一种电动车辆的电机控制方法及装置与流程

1.本发明属于新能源汽车充电控制技术领域，具体涉及一种电动车辆的电机控制方法及装置。


背景技术：

2.目前电动车辆(包含纯电动和混合动力)在市场得到越来越多的推广应用，使得动力电池作为电动车辆的重要组成，具备更大的推广应用前景，但由于动力电池本身材料特性，使得其存在充、放电过流的问题，如果车辆动力系统长期存在超过电池允许的充电或者放电现象，将会直接影响到动力电池的寿命，甚至会导致电池系统提前失效。
3.现有技术中，主要是根据当前电池允许的充放电电流理论计算电机需求的扭矩，即在计算的电机转矩目标值与最大限制转矩中较小值，作为电机需求的扭矩，这种方式存在以下问题：
4.一，计算的最大限制转矩不准确，其原因是：在车辆行进过程中，电驱动系统的转速n实时变化，各转速采集系统为了防止外界噪声值带来的转速值异常影响，都针对转速值进行了一定的滤波处理，这会导致各零部件转速有一定滞后性，进而计算出来的目标扭矩也会有滞后性，即根据公式t
max
＝p
最大放电
*9550/motspd，一旦检测的转速motspd滞后，与此时的实际转速相比，检测的转速motspd偏小或偏大，会导致计算出来的最大限制转矩t
max
偏大或偏小，由于该值偏大或偏小，将导致在急加速或者急减速工况会出现电流限制超调，或者长时间无法有效跟随电流限制目标。
5.二，电机反馈转矩不准确，原因如下：
6.现有技术中，通常需要利用车辆电驱动系统电机反馈的扭矩，与计算的电机转矩目标值比较后进行闭环控制，但是由于电机反馈的扭矩为估算值，该值与电机电角度相关，而电机电角度往往会由于车辆长期振动影响，偏离初始值，一旦电角度出现偏差将会导致估算出的电机反馈扭矩与实际值偏差较大，此种情况下的使用电机反馈扭矩进行闭环控制同样会出现电流限制超调，或者长时间无法有效跟随电流限制目标的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种电动车辆的电机控制方法及装置，用于解决现有方法无法有效跟随电流限制目标，在急加速或者急减速工况会出现电流限制超调的问题。
8.基于上述目的，一种电动车辆的电机控制方法的技术方案一如下：
9.步骤1)，获取当前电池电压和电池最大允许充放电电流，计算电池最大允许充放电功率；
10.步骤2)，根据整车动力需求计算电机转矩目标值mottrq
驱动
，根据电池的最大允许充放电功率、电机当前转速值计算最大限制转矩；在计算的电机转矩目标值mottrq
驱动
与最大限制转矩之中取较小值，作为电机估算目标转矩mottrq
估算
；
11.步骤3)，根据电池当前电流、电池当前最大允许放电电流，确定修正系数，利用该
修正系数去修正电机估算目标转矩mottrq
估算
，修正公式如下：
12.mottrq
修正
＝mottrq
估算
*coeff
13.式中，mottrq
修正
为修正后的电机转矩目标值，mottrq
估算
为电机估算目标转矩，coeff为修正系数，该系数的确定公式如下：
[0014][0015]ierror
＝i
电池-i
discharge-max
[0016]
式中，coeff为修正系数，i
error
为前电池实际电流与电池最大允许放电电流的偏差值，i
up
为设定的偏差上限值，i
down
为设定的偏差下限值，其中i
up
和i
down
需要根据实际需要进行标定；
[0017]
利用所述修正后的电机转矩目标值控制电机工作，从而实现动力电池的充放电控制。
[0018]
上述技术方案的有益效果是：
[0019]
本发明的电机控制方法，不再使用电机反馈的扭矩进行闭环处理，而是通过功率值估算当前的电机转矩目标值后，利用当前电池实际电流与电池最大允许充放电电流的偏差值，对估算出的电机转矩目标值进行误差修正，根据修正后的电机转矩目标值控制电机，从而控制动力电池的充放电电流，实现有效跟随电流限制目标，避免电流限制超调的问题，市场应用价值较高。
[0020]
基于上述目的，一种电动车辆的电机控制方法的技术方案二如下：
[0021]
即在上述技术方案一的步骤1)、步骤2)和步骤3)中求出修正后的电机转矩目标值的基础上，还包括：
[0022]
步骤4)，对修正后的电机转矩目标值进行滤波处理，滤波后的电机转矩目标值；利用该滤波后的电机转矩目标值控制电机工作，从而实现动力电池的充放电控制。
[0023]
上述技术方案的有益效果是：
[0024]
本发明的电机控制方法，通过对修正后的电机转矩目标值进行滤波处理后，再控制电机，从而控制动力电池的充放电电流，不仅能够实现有效跟随电流限制目标，避免电流限制超调；还能防止转速突变导致的计算扭矩突变时出现的整车异常抖动现象。
[0025]
具体的，为了确定电池最大允许充放电功率，上述步骤1)中的电池最大允许充放电功率计算式如下：
[0026]
p
最大放电
＝v
电池
*i
discharge-max
[0027]
式中，p
最大放电
为电池最大允许放电功率，v
电池
为当前的电池电压，i
discharge-max
为电池最大允许放电电流。
[0028]
为了确定最大限制转矩，步骤2)中的最大限制转矩计算式如下：
[0029]
t
max
＝p
最大放电
*9550/motspd
[0030]
式中，t
max
为最大限制转矩，p
最大放电
为最大允许放电功率，motspd为当前电机转速值。
[0031]
基于上述目的，一种电动车辆的电机控制装置的技术方案如下：
[0032]
包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的电机控制方法。
[0033]
上述技术方案的有益效果是：
[0034]
本发明的电机控制装置，避免了在急加速或者急减速工况会出现电流限制超调的问题，以及长时间无法有效跟随电流限制目标的问题。
附图说明
[0035]
图1是本发明方法实施例中的电机控制方法示意图；
[0036]
图2是本发明装置实施例中的电机控制装置图。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
[0038]
方法实施例：
[0039]
本实施例提出一种电动车辆的电机控制方法，其实现思路是：不再使用电机反馈的扭矩进行闭环处理，而是通过功率值估算当前的电机转矩目标值后，通过当前电池实际电流与电池最大允许充放电电流的偏差值，对估算出的电机转矩目标值进行误差修正，根据修正后的电机转矩目标值控制电机，从而控制动力电池的充放电电流，实现有效跟随电流限制目标，避免电流限制超调。
[0040]
以电池的放电过程为例，该方法的具体实现步骤如下，如图1所示：
[0041]
第一步：获取当前的电池电压v
电池
和电池最大允许放电电流i
discharge-max
，计算电池最大允许放电功率p
最大放电
，计算式如下：
[0042]
p
最大放电
＝v
电池
*i
discharge-max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0043]
式中，p
最大放电
为电池最大允许放电功率，v
电池
为当前的电池电压，i
discharge-max
为电池最大允许放电电流，其中v
电池
和i
discharge-max
通过电池管理系统(bms)获取。
[0044]
第二步：根据整车动力需求计算电机转矩目标值mottrq
驱动
，根据电池的最大允许放电功率p
最大放电
、电机当前转速值计算最大限制转矩t
max
，计算式如下：
[0045]
t
max
＝p
最大放电
*9550/motspd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0046]
式中，t
max
为最大限制转矩，p
最大放电
为最大允许放电功率，motspd为当前电机转速值，该值通过车辆的电机控制器获取。
[0047]
在计算的电机转矩目标值与最大限制转矩中进行比较，取较小值，作为电机估算目标转矩mottrq
估算
，即mottrq
估算
＝min{mottrq
驱动
,t
max
}。
[0048]
第三步：根据电池当前电流i
电池
、电池当前最大允许放电电流i
discharge-max
，确定一个修正系数coeff＝f(i
电池
，i
discharge-max
)，利用修正系数coeff去修正电机估算目标转矩mottrq
估算
，其修正公式如下：
[0049]
mottrq
修正
＝mottrq
估算
*coeff
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0050]
式中，mottrq
修正
为修正后的电机转矩目标值，mottrq
估算
为电机估算目标转矩，coeff为修正系数，该系数的确定公式如下：
[0051][0052]ierror
＝i
电池-i
discharge-max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0053]
式中，i
error
为前电池实际电流与电池最大允许放电电流的偏差值，i
up
为设定的偏差上限值，i
down
为设定的偏差下限值，其中i
up
和i
down
需要根据实际情况和需要进行标定即可。
[0054]
第四步：针对修正后的电机转矩目标值，再次进行滤波处理，得到滤波后的电机转矩目标值mottrq
滤波
，其频域数学关系为：
[0055][0056]
式中，mottrq
滤波
为滤波后的电机转矩目标值，t为需要标定的滤波时间参数。
[0057]
然后，利用上述滤波后的电机转矩目标值控制电机工作，即能够控制电池的放电电流。而控制电池的充电电流过程，请参考上面的电机控制方法进行控制，控制原理类似，只不过将其中涉及的放电电流、放电功率对应的改成充电电流、充电功率即可。
[0058]
与现有技术相比，本发明的电机控制方法具有以下优点：
[0059]
1)通过初步估算出电机扭矩目标值后，再通过电池实际电流与最大允许充放电电流的偏差进行误差修正，相当于修正了由于转速滞后导致估算的电机扭矩目标值产生的偏差，避免了在急加速或者急减速工况会出现电流限制超调的问题，以及长时间无法有效跟随电流限制目标的问题。
[0060]
2)不再使用电机反馈的扭矩进行闭环处理，而是直接采用根据电池电流目标闭环方式求出的最终转矩目标值进行控制，避免了电机反馈值与实际扭矩值存在部分偏差导致的电流限制超调或者长时间无法有效跟随电流限制目标的问题。
[0061]
3)利用一阶惯性环节进行扭矩滤波处理，防止了在转速突变导致的计算扭矩突变时，进而导致的整车异常抖动现象。当然，若不考虑此问题，作为其他实施方式，也无需利用上面的步骤四(即第四步)，直接采用修正后的电机转矩目标值控制电机工作即可。
[0062]
装置实施例：
[0063]
本实施例提供了一种电动车辆的电机控制装置，包括存储器和处理器，以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器与存储器相耦合，处理器用于运行存储在存储器中的程序指令，以实现方法实施例中的电机控制方法，由于该方法在方法实例中的记载已经足够清楚、完整，本实施例不再赘述。
[0064]
也就是说，以上方法实施例中的方法应理解可由计算机程序指令实现电机控制方法的流程。可提供这些计算机程序指令到处理器(如通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备等)，使得通过处理器执行这些指令产生用于实现上述方法流程所指定的功能。
[0065]
在电机控制装置的具体硬件实现方面，该装置的处理器可以由车辆的整车控制器vcu和电机控制器mcu共同配合实现，由于混合动力车辆或纯电动车辆可能配备两个或者更多电机系统，本实施例以一个电机控制为例，多个电机系统的电机控制思想类似。具体的：
[0066]
如图2所示，整车控制器通过can总线分别通信连接动力电池管理系统bms和电机控制器mcu，动力电池管理系统bms主要给整车控制器反馈当前的电池电压v
电池
、当前电池电流i
电池
、电池最大允许充/放电电流，电机控制器mcu主要给整车控制器vcu反馈当前电机转速值motspd，整车控制器主要任务是按照上述方法实施例中的电机控制方法，进行电机转矩目标值的计算，并将最终计算扭矩控制目标发送电机控制器mcu，由电机控制器mcu根据发来的扭矩控制目标控制电机工作。
[0067]
作为其他实施方式，电机控制装置的具体硬件构成可以由车辆中的电机控制器mcu单独完成，即整车控制器将动力电池管理系统发来的各个电池参数，再转发给电机控制器，由电机控制器承担电机转矩目标值的计算和控制任务。
[0068]
本实施例所指的存储器包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电学方式的媒体加以存储。例如ram、rom等。
[0069]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种电动车辆的电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，获取当前电池电压和电池最大允许充放电电流，计算电池最大允许充放电功率；步骤2)，根据整车动力需求计算电机转矩目标值mottrq
驱动
，根据电池的最大允许充放电功率、电机当前转速值计算最大限制转矩；在计算的电机转矩目标值mottrq
驱动
与最大限制转矩之中取较小值，作为电机估算目标转矩mottrq
估算
；步骤3)，根据电池当前电流、电池当前最大允许放电电流，确定修正系数，利用该修正系数去修正电机估算目标转矩mottrq
估算
，修正公式如下：mottrq
修正
＝mottrq
估算
*coeff式中，mottrq
修正
为修正后的电机转矩目标值，mottrq
估算
为电机估算目标转矩，coeff为修正系数，该系数的确定公式如下：i
error
＝i
电池-i
discharge-max
式中，coeff为修正系数，i
error
为前电池实际电流与电池最大允许放电电流的偏差值，i
up
为设定的偏差上限值，i
down
为设定的偏差下限值，其中i
up
和i
down
需要根据实际需要进行标定；利用所述修正后的电机转矩目标值控制电机工作，从而实现动力电池的充放电控制。2.根据权利要求1所述的电动车辆的电机控制方法，其特征在于，步骤1)中的电池最大允许充放电功率计算式如下：p
最大放电
＝v
电池
*i
discharge-max
式中，p
最大放电
为电池最大允许放电功率，v
电池
为当前的电池电压，i
discharge-max
为电池最大允许放电电流。3.根据权利要求1所述的电动车辆的电机控制方法，其特征在于，步骤2)中的最大限制转矩计算式如下：t
max
＝p
最大放电
*9550/motspd式中，t
max
为最大限制转矩，p
最大放电
为最大允许放电功率，motspd为当前电机转速值。4.一种电动车辆的电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，获取当前电池电压和电池最大允许充放电电流，计算电池最大允许充放电功率；步骤2)，根据整车动力需求计算电机转矩目标值mottrq
驱动
，根据电池的最大允许充放电功率、电机当前转速值计算最大限制转矩；在计算的电机转矩目标值mottrq
驱动
与最大限制转矩之中取较小值，作为电机估算目标转矩mottrq
估算
；步骤3)，根据电池当前电流、电池当前最大允许放电电流，确定修正系数，利用该修正系数去修正电机估算目标转矩mottrq
估算
，修正公式如下：mottrq
修正
＝mottrq
估算
*coeff式中，mottrq
修正
为修正后的电机转矩目标值，mottrq
估算
为电机估算目标转矩，coeff为
修正系数，该系数的确定公式如下：i
error
＝i
电池-i
discharge-max
式中，coeff为修正系数，i
error
为前电池实际电流与电池最大允许放电电流的偏差值，i
up
为设定的偏差上限值，i
down
为设定的偏差下限值，其中i
up
和i
down
需要根据实际需要进行标定；步骤4)，对修正后的电机转矩目标值进行滤波处理，滤波后的电机转矩目标值；利用该滤波后的电机转矩目标值控制电机工作，从而实现动力电池的充放电控制。5.根据权利要求4所述的电动车辆的电机控制方法，其特征在于，步骤4)中，采用一阶惯性环节对修正后的电机转矩目标值进行滤波处理，频域数学关系为：式中，mottrq
滤波
为滤波后的电机转矩目标值，t为需要标定的滤波时间参数。6.根据权利要求4或5所述的电动车辆的电机控制方法，其特征在于，步骤1)中的电池最大允许充放电功率计算式如下：p
最大放电
＝v
电池
*i
discharge-max
式中，p
最大放电
为电池最大允许放电功率，v
电池
为当前的电池电压，i
discharge-max
为电池最大允许放电电流。7.根据权利要求4或5所述的电动车辆的电机控制方法，其特征在于，步骤2)中的最大限制转矩计算式如下：t
max
＝p
最大放电
*9550/motspd式中，t
max
为最大限制转矩，p
最大放电
为最大允许放电功率，motspd为当前电机转速值。8.一种电动车辆的电机控制装置，包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的电机控制方法。

技术总结
本发明涉及一种电动车辆的电机控制方法及装置，属于新能源汽车充电控制技术领域，该方法通过功率值估算当前的电机转矩目标值后，利用当前电池实际电流与电池最大允许充放电电流的偏差值，对估算出的电机转矩目标值进行误差修正，修正了由于转速滞后导致估算的电机扭矩目标值产生的偏差，根据修正后的电机转矩目标值控制电机，从而控制动力电池的充放电电流，实现有效跟随电流限制目标，避免电流限制超调的问题，市场应用价值较高。市场应用价值较高。市场应用价值较高。


技术研发人员：王岩 靳超 李静 张君怡 高善群 刘小伟
受保护的技术使用者：郑州宇通客车股份有限公司
技术研发日：2020.11.05
技术公布日：2022/5/25