電動汽車動力電池的加熱控制方法、控制設備及電動汽車與流程
1.本發(fā)明涉及電動汽車技術領域，尤其涉及一種電動汽車動力電池的加熱控制方法、控制設備及電動汽車。
背景技術：
2.隨著電動汽車的大力推廣，電動汽車在低溫下的性能衰減問題逐漸受到人們的重視。當溫度低于零攝氏度時，動力電池的充放電性能會急劇下降，這將導致電動汽車的低溫環(huán)境下出現(xiàn)動力不足，續(xù)駛里程縮短等問題，嚴重制約了電動汽車在低溫環(huán)境下的正常使用。為了有效解決這一問題，相關技術中利用電動汽車電機控制器作為換能器件，在動力電池直流側產(chǎn)生正負交替的充放電電流，利用電流與電池內阻進行熱反應來實現(xiàn)動力電池的加熱，該加熱控制方法可分為單模組動力電池加熱控制方法和多模組動力電池加熱控制方法，其中單模組動力電池加熱控制方法具有不需要改變整車高壓系統(tǒng)架構、不增加硬件成本、適合廣泛推廣等優(yōu)點，成為該方法的主流解決方案。
3.然而，上述電池加熱控制方法存在以下的問題：單模組動力電池加熱控制方法控制過程中由于電機控制器母線電容的存在以及高頻充放電的工作狀態(tài)切換，電機三相繞組中的電流會發(fā)生嚴重的畸變，產(chǎn)生大量的諧波電流，諧波電流會增大磁鋼損耗，進而造成磁鋼溫度快速升高，最終阻礙了加熱功能的長時間開啟；另外諧波電流會使永磁同步電機定子繞組產(chǎn)生高頻振動，進而引起加熱過程中的噪音問題。
技術實現(xiàn)要素：
4.本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種電動汽車動力電池的加熱控制方法、控制設備及電動汽車，以解決動力電池速加熱控制過程中諧波所導致的驅動系統(tǒng)溫升過快及噪音問題，且易于工程實現(xiàn)，不涉及硬件變更、不額外增加整車制造成本。
5.為達到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種電動汽車動力電池的加熱控制方法，所述方法包括：利用所述電動汽車的電機控制器和驅動電機對所述電動汽車的動力電池進行加熱時，獲取所述驅動電機的工作電流；對所述工作電流進行快速傅里葉變換，得到m個多次諧波電流，其中，m為大于1的整數(shù)；根據(jù)所述m個多次諧波電流，得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓；根據(jù)所述d軸諧波抑制電壓和所述q軸諧波抑制電壓對所述驅動電機進行控制，以實現(xiàn)對所述動力電池的快速加熱。
6.本發(fā)明實施例的電動汽車動力電池的加熱控制方法，實時估算驅動電機輸出扭矩，并根據(jù)扭矩的波動情況對諧波抑制控制的介入程度實施自適應調節(jié)，從而避免由于諧波控制激發(fā)系統(tǒng)的振蕩，以及由此引起的驅動系統(tǒng)非預期動力輸出，解決了動力電池速加熱控制過程中諧波所導致的驅動系統(tǒng)溫升過快及噪音問題，且易于工程實現(xiàn)，不涉及硬件變更、不額外增加整車制造成本。
7.另外，本發(fā)明上述實施例的電動汽車動力電池的加熱控制方法還可以具有如下附
加的技術特征：
8.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述m個多次諧波電流包括5次諧波電流和7次諧波電流，所述根據(jù)所述m個多次諧波電流，得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓，包括：分別對所述5次諧波電流和7次諧波電流依次進行坐標變換和直流分量提取，得到以-5ω速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電流直流分量和5次q軸電流直流分量，以及以7ω速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的7次d軸電流直流分量和7次q軸電流直流分量；分別對所述5次d軸電流直流分量、5次q軸電流直流分量、7次d軸電流直流分量和7次q軸電流直流分量依次進行pi控制和坐標變換，得到基波dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電壓、5次q軸電壓、7次d軸電壓和7次q軸電壓；將所述5次d軸電壓和所述7次d軸電壓進行疊加得到d軸諧波抑制初始電壓，并將所述5次q軸電壓值和所述7次q軸電壓值進行疊加得到q軸諧波抑制初始電壓；分別對所述d軸諧波抑制初始電壓和所述q軸諧波抑制初始電壓進行諧波補償調節(jié)，得到所述d軸諧波抑制電壓和所述q軸諧波抑制電壓。
9.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電動汽車動力電池的加熱控制方法采用二階低通濾波器進行所述直流分量提取。
10.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，對所述5次d軸電流直流分量、5次q軸電流直流分量進行pi控制，包括：計算所述5次d軸電流直流分量與5次d軸諧波直流分量目標值之間的第一差值，并計算所述5次q軸電流直流分量與5次q軸諧波直流分量目標值之間的第二差值，其中，所述5次d軸諧波直流分量目標值、所述5次q軸諧波直流分量目標值均為0；對所述第一差值進行pi調節(jié)得到以-5ω速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電壓，并對所述第二差值進行pi調節(jié)得到以-5ω速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次q軸電壓。
11.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過下式得到所述d軸諧波抑制電壓和所述q軸諧波抑制電壓：
[0012][0013]
其中，u
ds
、u
qs
分別表示所述d軸諧波抑制電壓、所述q軸諧波抑制電壓，u
dint
、u
qint
分別表示所述d軸諧波抑制初始電壓、所述q軸諧波抑制初始電壓，ks表示扭矩波動補償系數(shù)，ks∈[0,1]。
[0014]
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過下式得到所述扭矩波動補償系數(shù)：
[0015][0016]
其中，ks表示所述扭矩波動補償系數(shù)，k
s-max
表示扭矩波動補償系數(shù)初始值的上限，k
s-lmt
表示經(jīng)過限制后的扭矩波動補償系數(shù)，表示扭矩波動補償系數(shù)的初始值，n表示控制周期的個數(shù)，表示經(jīng)過處理后的電機輸出扭矩，te表示所述驅動電機的輸出扭矩，δt表示預設閾值。
[0017]
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)所述d軸諧波抑制電壓和所述q軸諧波抑制電壓對
所述驅動電機進行控制，包括：獲取d軸諧波抑制電壓目標值和q軸諧波抑制電壓目標值，其中，u
db
＝k
tmp
·kbatt
·
sin(σ
·
t)，表示所述d軸諧波抑制電壓目標值，u
qb
＝0，表示所述q軸諧波抑制電壓目標值，k
tmp
表示溫度調節(jié)系數(shù)，k
batt
表示d軸電壓命令基礎幅值，σ表示正弦波信號的頻率；將所述d軸諧波抑制電壓與所述d軸諧波抑制電壓目標值進行疊加，得到d軸電壓指令，并將所述q軸諧波抑制電壓與所述q軸諧波抑制電壓目標值進行疊加，得到q軸電壓指令；根據(jù)所述d軸電壓指令和所述q軸電壓指令對所述驅動電機進行控制。
[0018]
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述溫度調節(jié)系數(shù)通過下式得到：
[0019][0020]
其中，t
emp
表示所述驅動電機的驅動系統(tǒng)溫度，t
end
》t
start
》0，t
start
表示系統(tǒng)降額溫度閾值，t
end
表示終止速加熱溫度閾值。
[0021]
為達到上述目的，本發(fā)明第二方面實施例提出了一種控制設備，所述控制設備包括：存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述電動汽車動力電池的加熱控制方法。
[0022]
本發(fā)明實施例的控制設備，通過上述的電動汽車動力電池的加熱控制方法，可解決動力電池速加熱控制過程中諧波所導致的驅動系統(tǒng)溫升過快及噪音問題，且易于工程實現(xiàn)，不涉及硬件變更、不額外增加整車制造成本。
[0023]
為達到上述目的，本發(fā)明第三方面實施例提出了一種電動汽車，所述汽車包括上述的控制設備。
[0024]
本發(fā)明實施例的電動汽車，通過上述的控制設備，可解決動力電池速加熱控制過程中諧波所導致的驅動系統(tǒng)溫升過快及噪音問題，且易于工程實現(xiàn)，不涉及硬件變更、不額外增加整車制造成本。
附圖說明
[0025]
圖1是本發(fā)明實例的驅動電機控制系統(tǒng)的結構示意圖；
[0026]
圖2是本發(fā)明一個實施例的電動汽車動力電池的加熱控制方法的流程圖；
[0027]
圖3是本發(fā)明一個實施例的步驟s13的流程圖；
[0028]
圖4是本發(fā)明一個實施例的步驟s22中pi控制的流程圖；
[0029]
圖5是本發(fā)明一個實施例步驟s14的流程圖；
[0030]
圖6是本發(fā)明一個實施例的電動汽車動力電池的加熱控制原理圖；
[0031]
圖7是本發(fā)明實施例的控制設備的結構框圖；
[0032]
圖8是本發(fā)明實施例的電動汽車的結構框圖。
具體實施方式
[0033]
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0034]
下面參考附圖描述本發(fā)明實施例的電池加熱諧波抑制控制方法、系統(tǒng)控制系統(tǒng)以
及電動汽車。
[0035]
圖1是本發(fā)明一個實例的驅動電機控制系統(tǒng)的結構示意圖。
[0036]
在本發(fā)明的實施例中，電池的速加熱功能主要通過電機控制器、驅動電機和動力電池實現(xiàn)。參見圖1，動力電池內部的b表示電池模組，動力電池僅含有一個模組時，記該動力電池為單模組動力電池；s1表示正極繼電器，s2表示負極繼電器。在電機控制器內部，c表示母線電容，t1、t2、t3、t4、t5、t6分別表示電機控制器igbt功率模塊u、v、w三相上、下橋臂。其中，驅動電機可以是永磁同步電機。
[0037]
電機控制器通過控制圖1中u、v、w三相橋臂的導通與關斷，實現(xiàn)在高壓動力電池正負極兩側產(chǎn)生正負交替的交流電流，該交流電流使動力電池處于反復的“充電”、“放電”循環(huán)狀態(tài)，由于動力電池內阻的存在，該交流電流會在電池內部產(chǎn)生熱量，從而實現(xiàn)電池自加熱。以上為單模組動力電池的速加熱基本原理，在實際速加熱控制中基于永磁同步電機矢量控制理論，通過直接給定dq軸電流或dq軸電壓的方式產(chǎn)生動力電池所需的高頻充放電電流，最終實現(xiàn)速加熱功能?；诖?，本發(fā)明將諧波抑制控制與動力電池速加熱控制相融合，來解決當前動力電池速加熱控制中遇到的問題。
[0038]
圖2是本發(fā)明一個實施例的電動汽車動力電池的加熱控制方法的流程圖。如圖2所示，該方法包括：
[0039]
s11，利用電動汽車的電機控制器和驅動電機對電動汽車的動力電池進行加熱時，獲取驅動電機的工作電流。
[0040]
其中，驅動電機的工作電流可為驅動電機的三相電流，分別記為ia、ib、ic。
[0041]
s12，對工作電流進行快速傅里葉變換，得到m個多次諧波電流，其中，m為大于1的整數(shù)。
[0042]
具體地，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，速加熱控制過程中的5次、7次諧波較為明顯。在一些實施例中，m的取值可為5和7，以對速加熱過程中的5次、7次諧波進行抑制。
[0043]
s13，根據(jù)m個多次諧波電流，得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓。
[0044]
s14，根據(jù)d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓對所述驅動電機進行控制，以實現(xiàn)對所述動力電池的快速加熱。
[0045]
具體地，該方法首先根據(jù)永磁同步電機轉子磁場定向矢量控制原理，給定dq軸的電壓指令，利用空間矢量脈寬調制(svpwm，space vector pulse width modulation)控制使電機控制器在連接動力電池高壓母線度端產(chǎn)生交流電流，通過使動力電池反復處于“充電”、“放電”的循環(huán)狀態(tài)利用動力電池內阻產(chǎn)生熱量來對電池進行加熱。在此基礎上實時采集永磁同步電機的三相電流，以抑制永磁同步電機電流中特定階次諧波分量為目的構造諧波電流環(huán)，通過注入諧波電壓來抵消電機運行時電機電流中的特定階次諧波，從而達到單模組動力電池速加熱控制過程中抑制電機噪音、解決磁鋼溫升過快問題的目的。
[0046]
在一些實施例中，如圖3所示，m個多次諧波電流包括5次諧波電流和7次諧波電流，根據(jù)m個多次諧波電流，得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓，包括：
[0047]
s21，分別對5次諧波電流和7次諧波電流依次進行坐標變換和直流分量提取，得到以-5ω速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電流直流分量和5次q軸電流直流分量，以及以7ω速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的7次d軸電流直流分量和7次q軸電流直流分量。
[0048]
具體地，坐標變換和直流分量提取功能可通過圖4所示的5次7次諧波提取模塊實
現(xiàn)。坐標變換是指通過永磁同步電機坐標變換理論將電機三相電流ia、ib、ic從abc三相靜止坐標系變換到dq軸旋轉坐標系，公式如下：
[0049][0050][0051]
其中，i
5dth
、i
5qth
表示-5ω旋轉dq軸系中的5次諧波；i
7dth
、i
7qth
表示為7ω旋轉dq軸系中的7次諧波。假設電機定子三相電流中只含有5次、7次諧波，則公式(1)、(2)可表示為：
[0052][0053][0054]
其中，i
5d
、i
5q
表示-5ω旋轉dq軸系中的5次諧波分量；i
7d
、i
7q
表示7ω旋轉dq軸系中的7次諧波分量；i
m1
、i
m5
、i
m7
分別表示基波、5次諧波、7次諧波的幅值；θ1、θ2、θ3分別表示基波、5次諧波、7次諧波的初始相位。
[0055]
s22，分別對5次d軸電流直流分量、5次q軸電流直流分量、7次d軸電流直流分量和7次q軸電流直流分量依次進行pi控制和坐標變換，得到基波dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電壓、5次q軸電壓、7次d軸電壓和7次q軸電壓。
[0056]
由于定子電流和高次諧波均為交流信號，而pi控制器無法直接無靜差地跟蹤交流信號，所以為了抑制高次諧波分量，需要將相應的諧波分量轉化為直流信號，為此將經(jīng)過坐標變換得到的包含5次、7次諧波的電流信號通過低通濾波器，即可將5次、7次諧波對應的直流分量提取出來，該直流分量對應式(3)、(4)中的5次諧波分量i
5d
、i
5q
與7次諧波分量i
7d
、i
7q
。
[0057]
諧波電流通過低通濾波器便可將5次、7次諧波對應的直流分量i
5d
、i
5q
與i
7d
、i
7q
提取出來。為達到良好的低通濾波效果，可采用二階低通濾波器對電流信號實施濾波處理，具體實現(xiàn)方式如下：
[0058]fl
(n)＝k1·
[if(n)-if(n-2)]+k2·
[f
l
(n-1)-f
l
(n-3)]-k3·
[f
l
(n-2)-fln-4 (5)
[0059]
其中，f
l
(n)表示本控制周期經(jīng)二階低通濾波后的電流信號；if(n)表示本控制周期的電流信號；n表示控制周期；k1、k2、k3為濾波器參數(shù)，其取值均大于0；f
l
表示低通濾波中間函數(shù)，其表達式為：
[0060]fl
(n)＝k1·
if(n)+k2·fl
(n-1)-k3·fl
(n-2)
????????
(6)
[0061]
具體地，參見圖4，通過諧波提取得到5次諧波dq軸電流直流分量i
5d
、i
5q
，給定5次諧波直流分量的目標值為i
d5c
＝0、i
q5c
＝0，接下來利用pi控制器進行調節(jié)，以此來抑制諧波。
[0062]
在一些實施例中，如圖,5所示，對5次d軸電流直流分量、5次q軸電流直流分量進行pi控制，包括：
[0063]
s31，計算5次d軸電流直流分量與5次d軸諧波直流分量目標值之間的第一差值，并
計算5次q軸電流直流分量與5次q軸諧波直流分量目標值之間的第二差值，其中，5次d軸諧波直流分量目標值、5次q軸諧波直流分量目標值均為0；
[0064]
s32，對第一差值進行pi調節(jié)得到以-5ω速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電壓，并對第二差值進行pi調節(jié)得到以-5ω速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次q軸電壓。
[0065]
具體而言，pi控制器的實現(xiàn)形式如下所示：
[0066][0067]
其中，u
d5th
、u
q5th
表示5次諧波的dq軸電壓控制量；δed、δeq表示dq軸電流偏差，δed＝i
d5c-i
5d
，δeq＝i
q5c-i
5q
；k
pd
、k
pq
分別表示d軸電流與q軸電流pi調節(jié)的比例系數(shù)，k
pd
》0、k
pq
》0；k
id
、k
iq
分別表示d軸電流與q軸電流pi調節(jié)的積分系數(shù)，k
id
》0、k
iq
》0。7次諧波的dq軸電壓控制量計算方式與5次的相同，因此不再重復說明。
[0068]
上述通過pi控制得到了5次、7次諧波的dq軸電壓控制量u
d5th
、u
q5th
與u
d7th
、u
q7th
，由于最終諧波電流控制是在基波dq旋轉坐標系中實現(xiàn)的，所以需要將諧波旋轉坐標系中pi控制器產(chǎn)生的控制量轉換到基波旋轉坐標系下，然后作為前饋控制量加入到電流環(huán)中。
[0069]
接下來對5次、7次諧波的dq軸電壓控制量進行坐標變換，將其變換到基波dq軸旋轉坐標系下，具體方法如下：
[0070][0071][0072]
通過上式得到基波dq軸旋轉坐標系下的5次、7次諧波電壓控制量u
d5
、u
q5
與u
d7
、u
q7
。
[0073]
s23，將5次d軸電壓和7次d軸電壓進行疊加得到d軸諧波抑制初始電壓，并將5次q軸電壓值和7次q軸電壓值進行疊加得到q軸諧波抑制初始電壓。
[0074]
具體地，參見圖4，將5次、7次諧波電壓控制量相加得到基波軸旋轉坐標系下的dq軸諧波抑制電壓指令初始值u
dint
、u
qint
，即
[0075][0076]
s24，分別對d軸諧波抑制初始電壓和q軸諧波抑制初始電壓進行諧波補償調節(jié)，得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓。
[0077]
在一些實施例中，為防止速加熱控制過程中驅動系統(tǒng)的非預期動力輸出，必須要對前面得到的dq軸諧波抑制電壓指令u
dint
、u
qint
進行調節(jié)，調節(jié)功能可由圖4所示的諧波補償調節(jié)模塊實現(xiàn)。調節(jié)方式為通過下式得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓：
[0078][0079]
其中，u
ds
、u
qs
分別表示d軸諧波抑制電壓、q軸諧波抑制電壓，該電壓將用于實現(xiàn)速加熱控制過程中的諧波抑制；u
dint
、u
qint
分別表示d軸諧波抑制初始電壓、q軸諧波抑制初始電壓，ks表示扭矩波動補償系數(shù)，ks∈[0,1]，該系數(shù)與動力電池速加熱控制過程中驅動電機
輸出扭矩的波動情況相關，其中扭矩波動程度越激烈則ks值越小，本實施例利用ks實現(xiàn)對諧波抑制控制的介入程度進行自適應調節(jié)，從而避免由于諧波控制激發(fā)系統(tǒng)的振蕩，以及由此引起的驅動系統(tǒng)非預期動力輸出，保證速加熱過程的整車及環(huán)境安全。
[0080]
在一些實施例中，通過下式得到扭矩波動補償系數(shù)：
[0081][0082]
其中，ks表示扭矩波動補償系數(shù)，k
s-max
表示扭矩波動補償系數(shù)初始值的上限，k
s-lmt
表示經(jīng)過限制后的扭矩波動補償系數(shù)，表示扭矩波動補償系數(shù)的初始值，n表示控制周期的個數(shù)，表示經(jīng)過處理后的電機輸出扭矩，te表示所述驅動電機的輸出扭矩，δt表示預設閾值。
[0083]
具體地，首先對驅動電機的輸出扭矩進行實時估算，獲得速加熱過程中驅動電機的輸出扭矩狀況。
[0084][0085]
上式(13)為永磁同步電機扭矩公式，te表示電機輸出扭矩，p0表示電機極對數(shù)，id與id分別表示電機實際的dq軸電流；ld與lq表示電機dq軸等效電感；ψr表示永磁體磁鏈。本發(fā)明通過電流法實時獲得電機輸出扭矩狀況，接下來對扭矩te進行處理：
[0086][0087]
其中，t
ec
表示經(jīng)過處理后的電機輸出扭矩；δt表示動力電池速加熱控制電機輸出扭矩的正常范圍閥值，δt》0。根據(jù)上式將速加熱過程中驅動電機正常范圍的輸出扭矩予以過濾。
[0088][0089]
其中，k
s-int
表示扭矩波動補償系數(shù)的初始值，該值用于表征速加熱過程中驅動電機輸出扭矩的波動程度；n表示n個控制周期。得到k
s-max
后對其進行限制處理，將其限制在[0,k
s-max
]范圍內，得到k
s-max
。k
s-max
表示扭矩波動補償系數(shù)初始值的上限，k
s-max
表示經(jīng)過限制后的扭矩波動補償系數(shù)，當k
s-int
》k
s-max
時，k
s-lmt
＝k
s-max
。
[0090]
接下來對扭矩波動補償系數(shù)進行歸一化處理，得到最終的扭矩波動補償系數(shù)：可以看出，當k
s-lmt
等于0時，扭矩波動補償系數(shù)為1，這種情況表明諧波抑制控制驅動電機不會輸出非預期扭矩，此時根據(jù)諧波抑制控制全部介入。當k
s-lmt
大于0時，隨著k
s-lmt
的增大，ks呈快速非線性減小，當k
s-lmt
達到k
s-max
時，ks減小至0，
此時考慮到驅動電機扭矩的非預期輸出，本發(fā)明通過退出諧波抑制控制來避免由于諧波抑制控制所帶來的安全隱患(這種情況下不影響動力電池速加熱功能的繼續(xù)實施)。本實施例通過以上方法來實現(xiàn)諧波抑制控制介入程度的自適應調節(jié)，以此來避免驅動系統(tǒng)的非預期輸出扭矩。
[0091]
在一些實施例中，如圖6所示，根據(jù)d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓對所述驅動電機進行控制，包括：
[0092]
s41，獲取d軸諧波抑制電壓目標值和q軸諧波抑制電壓目標值，其中，u
db
＝k
tmp
·kbatt
·
sin(σ
·
t)，表示d軸諧波抑制電壓目標值，u
qb
＝0，表示q軸諧波抑制電壓目標值，k
tmp
表示溫度調節(jié)系數(shù)，k
batt
表示d軸電壓命令基礎幅值，σ表示正弦波信號的頻率。
[0093]
s42，將d軸諧波抑制電壓與d軸諧波抑制電壓目標值進行疊加，得到d軸電壓指令，并將q軸諧波抑制電壓與q軸諧波抑制電壓目標值進行疊加，得到q軸電壓指令。
[0094]
具體地，參見圖4，最終的動力電池速加熱諧波抑制控制的dq軸電壓命令為u
dc
、u
qc
，其表達式如下：
[0095][0096]
其中，u
db
與u
qb
為動力電池速加熱dq軸電壓命令，可通過給定d軸電壓為正弦波，q軸電壓為0的方式產(chǎn)生動力電池所需的交流充放電電流。
[0097]
考慮到動力電池速加熱控制過程中，為達到快速加熱電池的效果，會在電機定子繞組以及igbt功率模塊內部產(chǎn)生數(shù)百安培的高頻持續(xù)電流，這種持續(xù)的大電流會使驅動系統(tǒng)溫度升高，為防止驅動系統(tǒng)由于過溫而造成不可逆的損壞，本發(fā)明根據(jù)驅動系統(tǒng)溫度對中d軸電壓指令的幅值進行自適應調節(jié)。
[0098]
在一些實施例中，溫度調節(jié)系數(shù)通過下式得到：
[0099][0100]
其中，t
emp
表示驅動電機的驅動系統(tǒng)溫度，t
end
》t
start
》0，t
start
表示系統(tǒng)降額溫度閾值，t
end
表示終止速加熱溫度閾值?？梢钥闯?，隨著速加熱控制過程中驅動系統(tǒng)溫度的升高，當溫度達到t
start
時，k
tmp
將從1迅速降低，當溫度達到t
end
后k
tmp
降為0，此時通過退出速加熱控制來防止驅動系統(tǒng)溫度的進一步升高。
[0101]
具體地，定義驅動系統(tǒng)溫度為t
emp
，對該溫度進行預處理，將其限制在[t
start
,t
end
]范圍內，t
end
》t
start
》0。其中t
start
表示系統(tǒng)降額溫度閾值，當驅動系統(tǒng)溫度達到該溫度閾值時開始系統(tǒng)降額，對速加熱控制過程中驅動系統(tǒng)的溫升速率進行限制，t
end
表示終止速加熱溫度閥值，隨著速加熱控制過程中驅動系統(tǒng)溫度的升高，當溫度達到t
start
時，k
tmp
將從1迅速降低，當溫度達到t
end
后k
tmp
降為0，此時通過退出速加熱控制來防止驅動系統(tǒng)溫度的進一步升高，以避免繼續(xù)溫升對驅動系統(tǒng)造成不可逆的損害。
[0102]
s43，根據(jù)d軸電壓指令和q軸電壓指令對驅動電機進行控制。
[0103]
具體地，參見圖4，在得到d軸電壓指令和q軸電壓指令后，可進行坐標變換，得到
ɑ
β坐標系下的電壓，進而基于該電壓進行svpwm控制，實現(xiàn)對驅動電機的控制。
[0104]
綜上所述，本發(fā)明在動力電池速加熱諧波抑制控制過程中實時估算驅動電機輸出扭矩，并根據(jù)扭矩的波動情況對諧波抑制控制的介入程度實施自適應調節(jié)，從而避免由于諧波控制激發(fā)系統(tǒng)的振蕩，以及由此引起的驅動系統(tǒng)非預期動力輸出，保證速加熱過程的整車及環(huán)境安全。另外，為進一步控制速加熱控制過程中驅動系統(tǒng)溫升問題，本發(fā)明根據(jù)溫度值對動力電池速加熱強度進行自適應調節(jié)，在驅動系統(tǒng)溫度過高時，通過降低速加熱電流來避免由于溫升問題對驅動系統(tǒng)造成不可逆的損壞，為驅動系統(tǒng)安全提供了保障。并且，本發(fā)明的控制方法具有易于工程實現(xiàn)，不涉及硬件變更、不額外增加整車制造成本，在保證整車及環(huán)境安全的基礎上很大程度上解決了速加熱控制過程中諧波所導致的驅動系統(tǒng)溫升過快及噪音問題，因此具有良好的推廣價值。
[0105]
圖7是本發(fā)明實施例的控制設備的結構框圖。
[0106]
如圖7所示，控制設備500包含存儲器501和處理器502。
[0107]
處理器502可以是cpu(central processing unit，中央處理器)，通用處理器，dsp(digital signal processor，數(shù)據(jù)信號處理器)，asic(application specific integrated circuit，專用集成電路)，fpga(field programmable gate array，現(xiàn)場可編程門陣列)或者其他可編程邏輯器件、晶體管邏輯器件、硬件部件或者其任意組合。其可以實現(xiàn)或執(zhí)行結合本發(fā)明公開內容所描述的各種示例性的邏輯方框、模塊和電路。處理器501也可以是實現(xiàn)計算功能的組合，例如包含一個或多個微處理器組合，dsp和微處理器的組合等。
[0108]
存儲器501用于存儲與本發(fā)明上述實施例的電動汽車動力電池的加熱控制方法對應的計算機程序，該計算機程序由處理器502來控制執(zhí)行。處理器502用于執(zhí)行存儲器501中存儲的計算機程序，以實現(xiàn)前述方法實施例所示的內容。
[0109]
其中，控制設備500可以是但不限于是車載終端、電子控制單元等。圖7示出的控制裝置500僅僅是一個示例，不應對本發(fā)明實施例的功能和使用范圍帶來任何限制。
[0110]
圖8是本發(fā)明實施例的電動汽車的結構框圖。
[0111]
如圖8所示，電動汽車600包含控制設備500。
[0112]
本發(fā)明實施例的電動汽車，通過上述的控制設備，解決了動力電池速加熱控制過程中諧波所導致的驅動系統(tǒng)溫升過快及噪音問題。且控制設備易于工程實現(xiàn)，不涉及硬件變更、不額外增加整車制造成本。
[0113]
需要說明的是，在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實現(xiàn)在任何計算機可讀介質中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備(如基于計算機的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備而使用。就本說明書而言，“計算機可讀介質”可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備或結合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備而使用的裝置。計算機可讀介質的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(ram)，只讀存儲器(rom)，可擦除可編輯只讀存儲器(eprom或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(cdrom)。另外，計算機可讀介質甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質，因為可以例如通過對紙或其他介質進行光學掃描，接著進行編輯、解譯或必
要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。
[0114]
應當理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。例如，如果用硬件來實現(xiàn)，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現(xiàn)：具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(pga)，現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)等。
[0115]
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0116]
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0117]
此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0118]
在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0119]
在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0120]
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
技術特征：
1.一種電動汽車動力電池的加熱控制方法，其特征在于，所述方法包括：利用所述電動汽車的電機控制器和驅動電機對所述電動汽車的動力電池進行加熱時，獲取所述驅動電機的工作電流；對所述工作電流進行快速傅里葉變換，得到m個多次諧波電流，其中，m為大于1的整數(shù)；根據(jù)所述m個多次諧波電流，得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓；根據(jù)所述d軸諧波抑制電壓和所述q軸諧波抑制電壓對所述驅動電機進行控制，以實現(xiàn)對所述動力電池的快速加熱。2.如權利要求1所述的電動汽車動力電池的加熱控制方法，其特征在于，所述m個多次諧波電流包括5次諧波電流和7次諧波電流，所述根據(jù)所述m個多次諧波電流，得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓，包括：分別對所述5次諧波電流和7次諧波電流依次進行坐標變換和直流分量提取，得到以-5w速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電流直流分量和5次q軸電流直流分量，以及以7w速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的7次d軸電流直流分量和7次q軸電流直流分量；分別對所述5次d軸電流直流分量、5次q軸電流直流分量、7次d軸電流直流分量和7次q軸電流直流分量依次進行pi控制和坐標變換，得到基波dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電壓、5次q軸電壓、7次d軸電壓和7次q軸電壓；將所述5次d軸電壓和所述7次d軸電壓進行疊加得到d軸諧波抑制初始電壓，并將所述5次q軸電壓值和所述7次q軸電壓值進行疊加得到q軸諧波抑制初始電壓；分別對所述d軸諧波抑制初始電壓和所述q軸諧波抑制初始電壓進行諧波補償調節(jié)，得到所述d軸諧波抑制電壓和所述q軸諧波抑制電壓。3.如權利要求2所述的電動汽車動力電池的加熱控制方法，其特征在于，采用二階低通濾波器進行所述直流分量提取。4.如權利要求2所述的電動汽車動力電池的加熱控制方法，其特征在于，對所述5次d軸電流直流分量、5次q軸電流直流分量進行pi控制，包括：計算所述5次d軸電流直流分量與5次d軸諧波直流分量目標值之間的第一差值，并計算所述5次q軸電流直流分量與5次q軸諧波直流分量目標值之間的第二差值，其中，所述5次d軸諧波直流分量目標值、所述5次q軸諧波直流分量目標值均為0；對所述第一差值進行pi調節(jié)得到以-5w速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次d軸電壓，并對所述第二差值進行pi調節(jié)得到以-5w速度旋轉的dq軸旋轉坐標系下的5次q軸電壓。5.如權利要求2所述的電動汽車動力電池的加熱控制方法，其特征在于，通過下式得到所述d軸諧波抑制電壓和所述q軸諧波抑制電壓：其中，u
ds
、u
qs
分別表示所述d軸諧波抑制電壓、所述q軸諧波抑制電壓，u
dint
、u
qint
分別表示所述d軸諧波抑制初始電壓、所述q軸諧波抑制初始電壓，k
s
表示扭矩波動補償系數(shù)，k
s
∈[0,1]。6.如權利要求5所述的電動汽車動力電池的加熱控制方法，其特征在于，通過下式得到所述扭矩波動補償系數(shù)：
其中，k
s
表示所述扭矩波動補償系數(shù)，k
s-max
表示扭矩波動補償系數(shù)初始值的上限，k
s-lmt
表示經(jīng)過限制后的扭矩波動補償系數(shù)，表示扭矩波動補償系數(shù)的初始值，n表示控制周期的個數(shù)，表示經(jīng)過處理后的電機輸出扭矩，t
e
表示所述驅動電機的輸出扭矩，δt表示預設閾值。7.如權利要求1所述的電動汽車動力電池的加熱控制方法，其特征在于，根據(jù)所述d軸諧波抑制電壓和所述q軸諧波抑制電壓對所述驅動電機進行控制，包括：獲取d軸諧波抑制電壓目標值和q軸諧波抑制電壓目標值，其中，u
db
＝k
tmp
·
k
batt
·
sin(σ
·
t)，表示所述d軸諧波抑制電壓目標值，u
qb
＝0，表示所述q軸諧波抑制電壓目標值，k
tmp
表示溫度調節(jié)系數(shù)，k
batt
表示d軸電壓命令基礎幅值，σ表示正弦波信號的頻率將所述d軸諧波抑制電壓與所述d軸諧波抑制電壓目標值進行疊加，得到d軸電壓指令，并將所述q軸諧波抑制電壓與所述q軸諧波抑制電壓目標值進行疊加，得到q軸電壓指令；根據(jù)所述d軸電壓指令和所述q軸電壓指令對所述驅動電機進行控制。8.如權利要求7所述的電動汽車動力電池的加熱控制方法，其特征在于，所述溫度調節(jié)系數(shù)通過下式得到：其中，t
emp
表示所述驅動電機的驅動系統(tǒng)溫度，t
end
>t
start
>0，t
start
表示系統(tǒng)降額溫度閾值，t
end
表示終止速加熱溫度閾值。9.一種控制設備，其特征在于，包括存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權利要求1-8中任一項所述的電動汽車動力電池的加熱控制方法。10.一種電動汽車，其特征在于，包括如權利要求9所述的控制設備。
技術總結
本發(fā)明公開了一種電動汽車動力電池的加熱控制方法、控制設備及電動汽車，方法包括：利用電動汽車的電機控制器和驅動電機對電動汽車的動力電池進行加熱時，獲取驅動電機的工作電流；對工作電流進行快速傅里葉變換，得到M個多次諧波電流，其中，M為大于1的整數(shù)；根據(jù)M個多次諧波電流，得到d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓；根據(jù)d軸諧波抑制電壓和q軸諧波抑制電壓對驅動電機進行控制，以實現(xiàn)對動力電池的快速加熱。該方法解決了動力電池速加熱控制過程中諧波所導致的驅動系統(tǒng)溫升過快及噪音問題，且易于工程實現(xiàn)，不涉及硬件變更、不額外增加整車制造成本。加整車制造成本。加整車制造成本。
