適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理方法、裝置及系統(tǒng)。所述包括：獲取電機的三相繞組的瞬時相位、瞬時電流；利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電扭矩的平均值；判斷所述平均值的正負，以根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn)能量管理。本發(fā)明提供的能量管理裝置與系統(tǒng)都基于上文所述的能量管理方法實現(xiàn)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對電池充電與放心過程進行管理，從而提高能量利用效率。
【專利說明】
適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理方法、裝置及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及電動車驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，尤其設及一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市空氣污染的日益嚴重，節(jié)能環(huán)保的電動車越來越受到重視，并逐漸作為 汽車企業(yè)發(fā)展的重點?，F(xiàn)有的純電動車在行駛過程中雖然能夠?qū)崿F(xiàn)空氣污染物的零排放， 但是，純電動車的續(xù)駛里程少W及動力電池充電耗費的時間長，嚴重制約著純電動車的推 廣。
[0003] 為提高電動車的續(xù)駛里程，降低污染，有些電動車將動能回收對實現(xiàn)對電池充電， 從而延長電動車的行駛里程。但是動能回復需要單獨設計相應的模塊，再加之之前的驅(qū)動 力控制模塊W及制動力控制模塊，使得電動車在控制過程中不能形成統(tǒng)一的管理，從而使 能量造成不同程度的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理方法、 裝置及系統(tǒng)，可W在不同工況情況下統(tǒng)一管理電池能量，W實現(xiàn)在不同工作階段內(nèi)能量管 理的無縫連接。
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供了一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理方法，包括：
[0006] 獲取電機的=相繞組的瞬時相位、瞬時電流；
[0007] 利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電扭矩的平均 值；
[000引判斷所述平均值的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn)能量 管理。
[0009] 可選地，所述判斷所述平均值的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制 信號實現(xiàn)能量管理的步驟包括：
[0010] 當所述平均值為正值時，所述電機處于驅(qū)動狀態(tài)，此時輸出第一控制信號W使電 池輸出能量W驅(qū)動所述電機工作；當所述平均值為負值時，所述電機處于制動狀態(tài)，此時輸 出第二控制信號W向所述電機充電。
[0011] 可選地，當僅有油口踏板工作時，所述平均值與油口踏板的深度成正比；當僅有制 動踏板工作時，所述平均值的絕對值與制動踏板的深度成正比。
[0012] 可選地，當所述平均值為負值時，所述電機處于制動狀態(tài)，此時輸出第二控制信號 W向所述電機充電的步驟包括：
[0013] 獲取直流母線的電壓與所述電池的電壓；
[0014] 若所述直流母線的電壓高于所述電池的電壓則輸出第=控制信號，W使所述直線 母線的電壓在預設范圍內(nèi)對所述電池進行充電。
[0015] 可選地，所述利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電 扭矩的平均值的步驟中利用W下公式獲取所述平均值：
[0016]
[0017] 式中，Qu(t)、Qv(t)、Qw(t)分別是U、V、W繞組的瞬時扭矩；iu(t)、iv(t)、iw(t)分別是流過U、 V、W繞組的瞬時電流;0為檢測的轉(zhuǎn)子電角度;T為電周期。
[0018] 第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理裝置，包 括：
[0019] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取電機的=相繞組的瞬時相位、瞬時電流；
[0020] 扭矩平均值獲取模塊，用于利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi) 所述電機的電扭矩的平均值；
[0021] 能量管理模塊，用于判斷所述平均值的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸 出控制信號實現(xiàn)能量管理。
[0022] 可選地，所述能量管理模塊用于執(zhí)行W下步驟：
[0023] 當所述平均值為正值時，所述電機處于驅(qū)動狀態(tài)，此時輸出第一控制信號W使電 池輸出能量W驅(qū)動所述電機工作；當所述平均值為負值時，所述電機處于制動狀態(tài)，此時輸 出第二控制信號W向所述電機充電。
[0024] 可選地，所述能量管理模塊還用于：
[0025] 獲取直流母線的電壓與所述電池的電壓；
[0026] 若所述直流母線的電壓高于所述電池的電壓則輸出第=控制信號，W使所述直線 母線的電壓在預設范圍內(nèi)對所述電池進行充電。
[0027] 可選地，所述扭矩平均值獲取模塊利用W下公式獲取所述平均值：
[002引
[0029] 式中，Qu(t)、Qv(t)、Qw(t)分別是U、V、W繞組的瞬時扭矩；iu(t)、iv(t)、iw(t)分別是流過U、 V、w繞組的瞬時電流;0為檢測的轉(zhuǎn)子電角度;T為電周期。
[0030] 第=方面，本發(fā)明實施例還提供了一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)，所 述系統(tǒng)包括如上文所述的能量管理裝置、油口踏板深度獲取模塊、制動踏板深度獲取模塊、 電流檢測單元、轉(zhuǎn)子位置檢測單元;其中，
[0031] 所述能量管理裝置獲取電機的=相繞組的瞬時相位、瞬時電流;然后利用所述瞬 時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電扭矩的平均值;再判斷所述平均值 的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn)能量管理；
[0032] 當所述平均值為正值時，所述電機處于驅(qū)動狀態(tài)，此時輸出第一控制信號W使電 池輸出能量W驅(qū)動所述電機工作；當所述平均值為負值時，所述電機處于制動狀態(tài)，此時輸 出第二控制信號W向所述電機充電；
[0033] 所述油口踏板深度獲取模塊采集所述油口踏板的深度W及所述制動踏板深度獲 取模塊采集所述制動踏板的深度發(fā)送給所述能量管理模塊，所述能量管理模塊根據(jù)油口踏 板的深度或制動踏板的深度W及所述電機的電扭矩的平均值調(diào)節(jié)所述電機的輸入電壓，W 使所述平均值的絕對值與所述油口踏板的深度或所述制動踏板的深度成正比例關(guān)系。
[0034] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了通過獲取電機的=相繞組的瞬時相位、瞬時 電流;利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電扭矩的平均值； 判斷所述平均值的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn)能量管理。本 發(fā)現(xiàn)通過獲取一個電周期的電扭矩的平均值結(jié)合油口踏板與制動踏板的深度，控制輸入電 機的輸入電壓，從而實現(xiàn)對電池充電與放電的管理，即形成了 W用戶需求為目標的單一控 制模塊，對電池能量統(tǒng)一管理，提高電池能量的利用率。
【附圖說明】
[0035] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理 解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中：
[0036] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理方法流程示意 圖；
[0037] 圖2是本發(fā)明實施例提供的一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理裝置框圖；
[0038] 圖3是本發(fā)明實施例提供的一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0039] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0040] 第一方面，本發(fā)明提供了一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理方法，如圖1所示， 包括：
[0041] Sl、獲取電機的S相繞組的瞬時相位、瞬時電流；
[0042] S2、利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電扭矩的平 均值；
[0043] S3、判斷所述平均值的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn) 能量管理。
[0044] 實際應用中當永磁電機制作完成后，B(0)(轉(zhuǎn)子的磁能量)也被確定，即電機的S 個繞組的磁能量分別為:B(0)
,那么可W獲取到每個繞組的瞬時扭 矩為：
[0045]
[0046]
[0047]
[004引式中，Qu(t)、Qv(t)、Qw(t)分別是U、V、W繞組的瞬時扭矩；iu(t)、iv(t)、iw(t)分別是流過U、 V、W繞組的瞬時電流;0為檢測的轉(zhuǎn)子電角度。
[0049]然后根據(jù)=個繞組的瞬時扭矩計算電機的總瞬時電扭矩為：
[0化0] Qt = Qu(t)+Qv(t)+Qw(t)〇
[0051]實際應用中，電機采用S相對稱驅(qū)動方式，但是仍然不能滿足Qu(t)+Qv(t)+Qw(t) =常 量，因此需要取一個電周期的平均值Q作為電機電扭矩，即：
[005
[0053] 式中，T為電周期。
[0054] 當平均值Q為正值時，電機的電扭矩的平均值與轉(zhuǎn)向相同，此時電機處于驅(qū)動狀 態(tài)，發(fā)出第一控制信號W使電池輸出能量W驅(qū)動電機工作。當平均值Q為負值時，電機的電 扭矩的平均值與轉(zhuǎn)向相反，此時電機處于制動狀態(tài)，輸出第二控制信號W向電機充電。
[0055] 實際應用中，電機在制動狀態(tài)時通過直流母線與電機充電時，直流母線電壓會升 高，因此需要輸出第S控制信號將該直流母線的電壓限制在預設范圍內(nèi)后再對電池充電。
[0056] 實際應用中，用戶通過油口踏板與制動踏板控制電動車，為此本發(fā)明實施例中將 油口踏板的深度與制動踏板的深度與電機的電扭矩的平均值如關(guān)系起來。例如，僅有油口踏 板作用時，控制輸入到電機的電壓，使得平均值Q與油口踏板深度成正比。制動踏板作用時， 控制輸入到電機的電壓，使得平均值Q為負值且該平均值Q的絕對值與制動踏板深度成正 比。當油口踏板與制動踏板同時工作時，W制動踏板為準，并根據(jù)制動踏板的深度調(diào)節(jié)電機 的電扭矩的平均值。
[0057] 可見，本發(fā)明通過獲取油口踏板的深度或者制動踏板的深度確定電機的電扭矩的 平均值，并根據(jù)該平均值的正負實現(xiàn)對電池能量的管理，無需分各種工況對電池進行管理， 從而可W實現(xiàn)在各種工況下無突變的無縫連接。另外，通過回收動能，可W提高電池的續(xù)航 時間，提高電動車的里程。
[0058] 第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理裝置，如 圖2所示，包括：
[0059] 數(shù)據(jù)采集模塊Ml，用于獲取電機的=相繞組的瞬時相位、瞬時電流；
[0060] 扭矩平均值獲取模塊M2,用于利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期 內(nèi)所述電機的電扭矩的平均值；
[0061] 能量管理模塊M3，用于判斷所述平均值的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池 輸出控制信號實現(xiàn)能量管理。
[0062] 所述能量管理模塊用于執(zhí)行W下步驟：
[0063] 當所述平均值為正值時，所述電機處于驅(qū)動狀態(tài)，此時輸出第一控制信號W使電 池輸出能量W驅(qū)動所述電機工作；當所述平均值為負值時，所述電機處于制動狀態(tài)，此時輸 出第二控制信號W向所述電機充電。
[0064] 可選地，本發(fā)明實施例中能量管理模塊M3還用于：
[0065] 獲取直流母線的電壓與所述電池的電壓；
[0066] 若所述直流母線的電壓高于所述電池的電壓則輸出第=控制信號，W使所述直線 母線的電壓在預設范圍內(nèi)對所述電池進行充電。
[0067] 可選地，本發(fā)明實施例中扭矩平均值獲取模塊M2利用W下公式獲取所述平均值： [006引
[0069] 式中，Qu(t)、Qv(t)、Qw(t)分別是U、V、W繞組的瞬時扭矩；iu(t)、iv(t)、iw(t)分別是流過U、 V、w繞組的瞬時電流;0為檢測的轉(zhuǎn)子電角度;T為電周期。
[0070] 第=方面，本發(fā)明實施例還提供了一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)，如 圖3所示，包括:包括如上文所述的能量管理裝置1、油口踏板深度獲取模塊2、制動踏板深度 獲取模塊3;能量管理裝置1包括數(shù)據(jù)采集模塊11，且該數(shù)據(jù)采集模塊包括電流檢測單元 111、轉(zhuǎn)子位置檢測單元112;其中，
[0071] 能量管理裝置1獲取電機M的S相繞組的瞬時相位、瞬時電流;然后利用瞬時相位 與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)電機的電扭矩的平均值Q;再判斷上述平均值Q的正負， W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn)能量管理；
[0072] 當平均值Q為正值時，電機處于驅(qū)動狀態(tài)，此時輸出第一控制信號W使電池（圖中 未求出）輸出能量W驅(qū)動電機M工作；當平均值Q為負值時，電機M處于制動狀態(tài)，此時輸出第 二控制信號W向電機M充電；
[0073] 油口踏板深度獲取模塊2采集油口踏板的深度W及制動踏板深度獲取模塊3采集 制動踏板的深度發(fā)送給能量管理模塊1，能量管理模塊1根據(jù)油口踏板的深度或制動踏板的 深度W及電機的電扭矩的平均值Q調(diào)節(jié)電機M的輸入電壓，W使平均值Q與油口踏板的深度 成正比例關(guān)系W及平均值Q的絕對值與制動踏板的深度成正比例關(guān)系。
[0074] 另外，本發(fā)明提供的能量管理系統(tǒng)還包括電池充電保護模塊14,該電池充電保護 模塊14與電機輸入電壓模塊13相連接，用于在直流母線電壓高于電池電壓時將直流母線電 壓限定在預設范圍之內(nèi)再對電池進行充電，從而保護電池。該系統(tǒng)還包括電池放電保護模 塊15,該電池放電保護模塊15與電機輸入電壓模塊13相連接，用于在電池放電過程中控制 電池的電壓不超過預設電壓。
[0075] 電機輸入電壓模塊13根據(jù)油口踏板深度或者制動踏板深度W及扭矩平均值調(diào)節(jié) 電機的輸入電機，將通過電機驅(qū)動柜16實現(xiàn)對電機M的驅(qū)動。
[0076] 由上可W看出，本發(fā)明實施例提供的適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理裝置W及適 用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)都是基于上文所述的適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理 方法實現(xiàn)的，因而可W解決同樣的技術(shù)問題，并取得相同的技術(shù)效果，在此不再一一寶述。
[0077] 在本發(fā)明中，術(shù)語"第一"、"第二"、"第立"僅用于描述目的，而不能理解為指示或 暗示相對重要性。術(shù)語"多個"指兩個或兩個W上，除非另有明確的限定。
[0078] 雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，運樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求 所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理方法，其特征在于，包括： 獲取電機的=相繞組的瞬時相位、瞬時電流； 利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電扭矩的平均值； 判斷所述平均值的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn)能量管 理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理方法，其特征在于，所述判斷所述平均值的正負，W 根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn)能量管理的步驟包括： 當所述平均值為正值時，所述電機處于驅(qū)動狀態(tài)，此時輸出第一控制信號W使電池輸 出能量W驅(qū)動所述電機工作；當所述平均值為負值時，所述電機處于制動狀態(tài)，此時輸出第 二控制信號W向所述電機充電。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量管理方法，其特征在于，當僅有油口踏板工作時，所述平 均值與油口踏板的深度成正比；當僅有制動踏板工作時，所述平均值的絕對值與制動踏板 的深度成正比。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量管理方法，其特征在于，當所述平均值為負值時，所述電 機處于制動狀態(tài)，此時輸出第二控制信號W向所述電機充電的步驟包括： 獲取直流母線的電壓與所述電池的電壓； 若所述直流母線的電壓高于所述電池的電壓則輸出第=控制信號，W使所述直線母線 的電壓在預設范圍內(nèi)對所述電池進行充電。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理方法，其特征在于，所述利用所述瞬時相位與所述瞬 時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電扭矩的平均值的步驟中利用W下公式獲取所述平 均值：式中，Qu(t)、Qv(t)、Qw(t)分別是U、V、W繞組的瞬時扭矩；iu(t)、iv(t)、iw(t)分別是流過U、V、W 繞組的瞬時電流;0為檢測的轉(zhuǎn)子電角度;T為電周期。6. -種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理裝置，其特征在于，包括： 數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取電機的=相繞組的瞬時相位、瞬時電流； 扭矩平均值獲取模塊，用于利用所述瞬時相位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述 電機的電扭矩的平均值； 能量管理模塊，用于判斷所述平均值的正負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控 制信號實現(xiàn)能量管理。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量管理裝置，其特征在于，所述能量管理模塊用于執(zhí)行W下 步驟： 當所述平均值為正值時，所述電機處于驅(qū)動狀態(tài)，此時輸出第一控制信號W使電池輸 出能量W驅(qū)動所述電機工作；當所述平均值為負值時，所述電機處于制動狀態(tài)，此時輸出第 二控制信號W向所述電機充電。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量管理裝置，其特征在于，所述能量管理模塊還用于： 獲取直流母線的電壓與所述電池的電壓； 若所述直流母線的電壓高于所述電池的電壓則輸出第=控制信號，W使所述直線母線 的電壓在預設范圍內(nèi)對所述電池進行充電。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量管理裝置，其特征在于，所述扭矩平均值獲取模塊利用W 下公式獲巧斷冰平怡!估.式中，Qu(t)、Qv(t)、Qw(t)分別是U、V、W繞組的瞬時扭矩；iu(t)、iv(t)、iw(t)分別是流過U、V、W 繞組的瞬時電流;0為檢測的轉(zhuǎn)子電角度;T為電周期。10. -種適用電動車驅(qū)動系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括如權(quán)利要求 6~9任一項所述的能量管理裝置、油口踏板深度獲取模塊、制動踏板深度獲取模塊、電流檢 測單元、轉(zhuǎn)子位置檢測單元;其中， 所述能量管理裝置獲取電機的=相繞組的瞬時相位、瞬時電流;然后利用所述瞬時相 位與所述瞬時電流計算一個電周期內(nèi)所述電機的電扭矩的平均值;再判斷所述平均值的正 負，W根據(jù)預設能量管理算法向電池輸出控制信號實現(xiàn)能量管理； 當所述平均值為正值時，所述電機處于驅(qū)動狀態(tài)，此時輸出第一控制信號W使電池輸 出能量W驅(qū)動所述電機工作；當所述平均值為負值時，所述電機處于制動狀態(tài)，此時輸出第 二控制信號W向所述電機充電； 所述油口踏板深度獲取模塊采集所述油口踏板的深度W及所述制動踏板深度獲取模 塊采集所述制動踏板的深度發(fā)送給所述能量管理模塊，所述能量管理模塊根據(jù)油口踏板的 深度或制動踏板的深度W及所述電機的電扭矩的平均值調(diào)節(jié)所述電機的輸入電壓，W使所 述平均值的絕對值與所述油口踏板的深度或所述制動踏板的深度成正比例關(guān)系。
【文檔編號】B60L15/28GK105904990SQ201610369523
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張凌云, 鄧惠群
【申請人】蘇州捌加壹控制科技有限公司