一种纯电动汽车用驱动电机温度保护控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,具体是一种纯电动汽车用驱动电机温度保护控制方法。
背景技术
在全球汽车产业加速向智能化、电动化方向发展的趋势下,电动汽车越来越多的出现在人们的实际生活中。电动汽车用电机***不仅要适应平路运行的要求,而且必须能满足不同的山路、颠簸、频繁启停等错综复杂的条件,同时电动汽车要求驱动电机体积小、功率密度大,重量轻,如果散热不好就会严重影响驱动电机的可靠性和寿命。目前电动汽车用驱动电机温度保护控制主要通过设定温度保护限制的方法进行温度保护,当驱动电机温度大于告警值时,驱动电机按照标定的斜率进行降功率运行,温度值大于故障值时,进入零扭矩输出。此方法在驱动电机处于持续运行时,将导致电机转速的“锯齿”型输出、偶发零扭矩输出等问题,影响整车的舒适性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动汽车用驱动电机温度保护控制方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是:
一种纯电动汽车用驱动电机温度保护控制方法,包括有以下步骤:
步骤S1:预先设定温度告警值TEW,整车控制器根据电机控制器反馈的驱动电机的当前工作温度TEC和电机当前转速n计算当前温度最大允许扭矩TTEC_max,当前整车控制器根据油门踏板计算出的需求扭矩Tdemand;
判断是否同时满足TEC>TEW和需求扭矩Tdemand大于在TEC条件下的最大允许扭矩TTEC_max,是,则整车进入温度-扭矩双闭环控制模式,否,则整车按照正常的工作模式运行;
步骤S2:整车控制器以设定的温度告警值TEW为目标,按照温度-扭矩双闭环控制模式计算驱动电机的当前工作温度TEC下,驱动电机允许输出的最大扭矩TTEC_max作为驱动电机扭矩控制设定值TG,整车控制器控制驱动电机在满足工作温度TEC不超告警值TEW的情况下,维持驱动电机的输出扭矩接近其最大允许扭矩TTEC_max;
步骤S3:整车控制器接收到电机控制器反馈的驱动电机当前工作温度TEC低于驱动电机预设的滞回温度的下限值TECL时,退出温度-扭矩双闭环控制模式,整车按照正常的工作模式运行。
优选的,所述温度-扭矩双闭环控制模式包括有以下步骤:
步骤S21:测量驱动电机当前工作温度TEC,测量驱动电机当前工作温度TEC的公式:
TEc=θ+T0···············(2)
其中,θ为驱动电机的温度变化,ΔP为驱动电机的功率损耗,S为驱动电机的散热面积,K为变换系数,n为电机转速,η为电机效率,T0为驱动电机的初始温度,TG为***扭矩控制设定值,t为采样时间;
步骤S22:整车控制器根据测得驱动电机当前工作温度TEC和转速n通过扭矩表确定对应的最大允许扭矩TTEC_max;
步骤S23:整车控制器将扭矩控制设定值TG输入电机控制器对驱动电机进行扭矩闭环控制,整车控制器实时计算的需求扭矩Tdemand反馈电机控制器与该驱动电机当前工作温度TEC通过扭矩表确定对应的最大允许扭矩TTEC_max进行实时比较:
当Tdemand>QTTEC_max时,整车控制器控制电机的扭矩降低;
当TTEC_max<Tdemand<QTTEC_max时,电机的扭矩不发生突变;
其中Q为正比例系数,其取值范围在1~1.5之间;
实时检测温升变化引起驱动电机扭矩的变化量的微分方程:
其中调节系数
S为驱动电机的散热面积,K为变换系数,n为电机转速,η为电机效率,t为采样时间。
优选的,所述步骤S1的温度-扭矩双闭环控制模式进入条件逻辑判断步骤:
步骤S11:整车控制器根据驱动电机反馈的驱动电机的当前工作温度TEC,判断当前驱动电机的工作温度TEC是否超过定义温度告警值TEW,若TEC<TEW,则整车按照正常的工作模式运行,若TEC>TEW,则进入步骤S12;
步骤S12:当前整车控制器根据油门踏板计算出的需求扭矩Tdemand并判断需求扭矩Tdemand与当前驱动电机的工作温度TEC条件下的最大允许扭矩TTEC_max大小,若Tdemand<TTEC_max,则整车按照正常的工作模式运行,如果Tdemand>TTEC_max则进入温度-扭矩双闭环控制模式。
优选的,根据所述驱动电机的固有特性,测量驱动电机在每个转速下,都有达到温度平衡的最大允许扭矩,在维持TEW恒定的情况下,测量制得不同转速对应最大允许扭矩TTEC_max的扭矩表,关系表达式TTEC_max=f(n),n为驱动电机的转速。
优选的,所述需求扭矩Tdemand不大于在TEC条件下驱动电机的最大允许扭矩TTEC_max时,退出温度-扭矩双闭环控制模式,整车按照正常的工作模式运行。
本发明通过改进在此提供一种纯电动汽车用驱动电机温度保护控制方法,与现有技术相比,具有如下改进及优点:
其一:当驱动电机温度限值不能允许驱动电机进行大扭矩输出时,电机***在满足当前温度不超告警值的情况,给定输出扭矩维持在最大的数值,降低了电机转速的滞回,能够让电机***在超负荷工况下维持平稳运行。
其二:本发明提高驾驶的舒适性,在长采样时间爬坡或大功率输出的情况下,减少了过温零扭矩输出的概率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明的温度-扭矩双闭环控制模式进入条件逻辑判断框图;
图2是本发明的温度-扭矩双闭环控制模式的示意图;
图3是本发明的温度-扭矩双闭环控制模式控制信号交互图;
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种纯电动汽车用驱动电机温度保护控制方法,如图1-图3所示,包括有以下步骤:
步骤S1:预先设定温度告警值TEW,整车控制器根据电机控制器反馈的驱动电机的当前工作温度TEC和电机当前转速n计算当前温度最大允许扭矩TTEC_max,当前整车控制器根据油门踏板计算出的需求扭矩Tdemand;
判断是否同时满足TEC>TEW和需求扭矩Tdemand大于在TEC条件下的最大允许扭矩TTEC_max,是,则整车进入温度-扭矩双闭环控制模式,否,则整车按照正常的工作模式运行;
整车控制器根据驱动电机反馈的当前工作温度TEC,判断当前的驱动电机的工作温度是否超过定义温度告警值TEW,如果TEC>TEW,则进入一步判断当前整车的需求扭矩Tdemand与在TEC条件下的最大允许扭矩TTEC_max大小,如果Tdemand>TTEC_max则进入温度-扭矩双闭环控制,相反则整车按照正常的工作模式运行,Tdemand为根据油门踏板计算出的扭矩需求值,TTEC_max为当前温度下,不会引起驱动电机温度继续上升的最大扭矩;
步骤S2:整车控制器以设定的温度告警值TEW为目标,按照温度-扭矩双闭环控制模式计算驱动电机的当前工作温度TEC下,驱动电机允许输出的最大扭矩TTEC_max作为驱动电机扭矩控制设定值TG,整车控制器控制驱动电机在满足工作温度TEC不超告警值TEW的情况下,维持驱动电机的输出扭矩接近其最大允许扭矩TTEC_max,实时计算驱动电机的当前工作温度TEC下,驱动电机允许输出的扭矩并与最大扭矩TTEC_max比较,当驱动电机允许输出的扭矩大于最大扭矩TTEC_max,降低驱动电机的输出功率并维持驱动电机的输出扭矩接近其最大允许扭矩TTEC_max;
步骤S3:整车控制器接收到电机控制器反馈的驱动电机当前工作温度TEC低于驱动电机预设的滞回温度的下限值TECL时,退出温度-扭矩双闭环控制模式,整车按照正常的工作模式运行,当检测到温度驱动电机的当前工作温度TEC低于下限值TECL,则说明驱动电机的输出扭矩能够保证整车平稳驱动。
所述温度-扭矩双闭环控制模式包括有以下步骤:
步骤S21:测量驱动电机当前工作温度TEC,测量驱动电机当前工作温度TEC的公式:
TEc=θ+T0··············(2)
其中,θ为驱动电机的温度变化,ΔP为驱动电机的功率损耗,S为驱动电机的散热面积,K为变换系数,n为电机转速,η为电机效率,T0为驱动电机的初始温度,TG为***扭矩控制设定值,t为采样时间。
根据驱动电机的功率损耗ΔP、驱动电机的散热面积S、变换系数K、电机转速n和电机效率η配合,能够实时计算出驱动电机当前的工作温度TEC。
步骤S22:整车控制器根据测得驱动电机当前工作温度TEC和转速n通过扭矩表确定对应的最大允许扭矩TTEC_max;根据驱动电机当前的工作温度TEC确定驱动电机当前的最大允许扭矩TTEC_max。
步骤S23:整车控制器将扭矩控制设定值TG输入电机控制器对驱动电机进行扭矩闭环控制,整车控制器实时计算的需求扭矩Tdemand反馈给整车控制器和电机控制器与该驱动电机当前工作温度TEC通过扭矩表确定对应的最大允许扭矩TTEC_max进行实时比较:
当Tdemand>QTTEC_max时,整车控制器控制电机的扭矩降低;
当TTEC_max<Tdemand<QTTEC_max时,电机的扭矩不发生突变;
其中Q为正比例系数,其取值范围在1~1.5之间。
实时检测温升变化引起驱动电机扭矩的变化量的微分方程:
其中调节系数
S为驱动电机的散热面积,K为变换系数,n为电机转速,η为电机效率,t为采样时间,当整车控制器控制电机的扭矩降低,整车控制器能够根据微分方程(3),实时检测温升变化引起的驱动电机扭矩的变化量,能够实时监控驱动电机扭矩降低的变化量,当驱动电机扭矩降低到T
TEC_max<T
demand<QT
TEC_max之间时,电机控制器保持电机的扭矩不发生突变。
所述步骤S1的温度-扭矩双闭环控制模式进入条件逻辑判断步骤:
步骤S11:整车控制器根据驱动电机反馈的当前工作温度TEC,判断当前驱动电机的工作温度TEC是否超过定义温度告警值TEW,若TEC<TEW,则整车按照正常的工作模式运行,当需求扭矩Tdemand不大于在TEC条件下驱动电机的最大允许扭矩TTEC_max时,也会退出温度-扭矩双闭环控制模式,整车按照正常的工作模式运行,若TEC>TEW,则进入步骤S12;
步骤S12:当前整车控制器根据油门踏板计算出的需求扭矩Tdemand并判断需求扭矩Tdemand与当前驱动电机的工作温度TEC条件下的最大允许扭矩TTEC_max大小,若Tdemand<TTEC_max,则整车按照正常的工作模式运行,如果Tdemand>TTEC_max则进入温度-扭矩双闭环控制模式,所述需求扭矩Tdemand根据驾驶员踩油门的深度通过实车加速踏板反馈的电压开度信号与电机扭矩的标定曲线查表取得。
根据进入条件逻辑判断步骤,能够保证在正常工作模式下,保证整车的动力,当进入温度-扭矩双闭环控制模式的时候,当驱动电机温度限值不能允许驱动电机进行大扭矩输出时,电机***在满足当前温度不超告警值的情况,给定输出扭矩维持在最大的数值,降低了电机转速的滞回,能够让电机***在超负荷工况下维持平稳运行。
根据所述驱动电机的固有特性,测量驱动电机在每个转速下,都有达到温度平衡的最大允许扭矩,在维持TEW恒定的情况下,测量制得不同转速对应最大允许扭矩TTEC_max的扭矩表,关系表达式TTEC_max=f(n),n为驱动电机的转速,根据多次测试驱动电机不同工作的温度,不同转速下的最大允许扭矩TTEC_max,提高最大允许扭矩TTEC_max的准确度。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。