能量转换装置的控制方法、计算机设备、存储介质及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种能量转换装置的控制方法、计算机设备、存储介质及车辆。

背景技术

随着新能源汽车的普及和电力电子技术的发展，尤其是大功率变换器的技术逐渐成熟，DCDC技术逐渐由低压应用到高压变换，现有技术通常将电池通过DCDC转换器与电机系统相连，通过电机转速来实现DCDC转换器对电机系统的调压，提升电池的充放电效率，但是在调压的过程中由于系统各环节的功率损耗，负载系统的用电消耗并无减少，对整车续航里程并无明显改善。

发明内容

本申请实施例提供一种能量转换装置的控制方法、计算机设备、存储介质及车辆，以解决现有技术中使用DCDC转换器工作过程中用电消耗并无减少以及整车续航里程并无明显改善的问题。

本申请第一方面提供一种能量转换装置的控制方法，能量转换装置包括驱动电机控制器、发电机控制器以及DCDC转换器，所述DCDC转换器的电压输入端连接电池，所述DCDC转换器的电压输出端分别连接所述驱动电机控制器的电压输入端以及所述发电机控制器的电压输入端，所述DCDC转换器的电压输出端上形成母线电压；

所述控制方法包括：

获取整车需求扭矩以及满足所述整车需求扭矩的母线电压范围；

获取系统损失功率与母线电压关系曲线，在所述母线电压范围内根据所述关系曲线获取系统最小损失功率对应的最佳母线电压，其中，系统损失功率为驱动电机系统损失功率、发电机系统损失功率以及DCDC转换器系统损失功率之和；

控制所述DCDC转换器将电池的输出电压转换成所述最佳母线电压。

本申请第二方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请第一方面所述方法的步骤。

本申请第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请第一方面所述方法的步骤。

本申请第四方面提供一种车辆，所述车辆运行时实现本申请第一方面所述方法的步骤。

本申请提供一种能量转换装置的控制方法、计算机设备、存储介质及车辆，包括获取整车需求扭矩以及满足整车需求扭矩的母线电压范围；获取系统损失功率与母线电压关系曲线，在母线电压范围内根据关系曲线获取系统最小损失功率对应的最佳母线电压；控制DCDC转换器将电池的输出电压转换成最佳母线电压。本申请技术方案基于双电机与DCDC转换器的连接结构，通过系统损失功率与母线电压关系曲线进行查表找到多个模块的损失功率相加后对应的最佳母线电压，调整母线电压为最佳母线电压，使能量转换装置的系统损失功率降为最小，实现了整车能耗降到最低，提高了整车行驶里程。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例中一种能量转换装置的结构示意图；

图2是本申请一实施例中一种能量转换装置的控制方法的流程图；

图3是本申请一实施例中一种能量转换装置的控制方法中的步骤S102的具体流程图；

图4是本申请一实施例中一种能量转换装置的控制方法中的步骤S121的具体流程图；

图5是本申请一实施例中一种能量转换装置的控制方法中的步骤S121的另一具体流程图；

图6是本申请一实施例中一种能量转换装置的控制方法中的步骤S121的另一具体流程图；

图7是本申请一实施例中一种能量转换装置的控制方法中的系统损失功率与母线电压对应关系图；

图8是本申请一实施例中计算机设备的一示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种能量转换装置的控制方法，可应用于整车控制器中，如图1所示，能量转换装置包括：驱动电机控制器FMCU103、发电机控制器IMCU104以及DCDC转换器102，DCDC转换器102的电压输入端连接电池101，DCDC转换器102的电压输出端分别连接驱动电机控制器103的电压输入端以及发电机控制器IMCU104的电压输入端，DCDC转换器102的电压输出端上形成母线电压，驱动电机控制器FMCU103、发电机控制器IMCU以及DCDC转换器102构成PCU控制模块，发电机控制器IMCU连接发电机105，发电机105为大功率发电机，与发动机106通过齿轮连接，发电机105即可以用来驱动启动发动机，也可以发电供驱动电机用、电池充电或其他负载使用，驱动电机108单速比直连轮端主减速器109，发动机106通过离合器110和变速器107直连轮端主减速器109，PCU控制模块、驱动电机108、发电机105、变速器107构成EHS动力架构。

在一实施例中，如图2所示，提供一种能量转换装置的控制方法，包括步骤S101、步骤S102以及步骤S103，具体步骤如下：

步骤S101.获取整车需求扭矩以及满足整车需求扭矩的母线电压范围。

其中，获取整车需求扭矩，当最大输出扭矩达不到整车需求扭矩时，需要对电池的输出电压进行升压，当升压后得到的母线电压大于一定值时都可以满足动力需求，此时，获取满足动力需求的母线电压范围。

步骤S102.获取系统损失功率与母线电压关系曲线，在母线电压范围内根据关系曲线获取系统最小损失功率对应的最佳母线电压，其中，系统损失功率为驱动电机系统损失功率、发电机系统损失功率以及DCDC转换器系统损失功率之和。

其中，系统损失功率包括DCDC转换器系统损失效率、发电机系统损失功率以及驱动电机系统损失功率。对于发电机系统损失功率，可以通过需求扭矩和发电机实际转速得到发电机系统效率与母线电压关系，再转换成发电机系统损失功率与母线电压关系。对于驱动电机系统损失功率，可以通过需求扭矩和驱动电机实际转速得到驱动电机系统效率与母线电压关系，再转换成驱动电机系统损失功率与母线电压关系。对于DCDC转换器系统损失效率，可以通过查表获取DCDC转换器损失效率与母线电压关系，再转换成DCDC转换器系统损失效率与母线电压关系。并且，效率和损失功率为等价条件，例如：可查表计算损失功率，也可查表计算效率，再转换为损失功率，获取系统损失功率与母线电压关系曲线。

步骤S103.控制DCDC转换器将电池的输出电压转换成最佳母线电压。

其中，根据电池的输出电压和最佳母线电压之间的大小关系确定DCDC转换器的转换方式。

具体的，当最佳母线电压与电池的输出电压之间的差值大于第一预设值时，控制DCDC转换器对电池的输出电压进行升压转换；当最佳母线电压与电池的输出电压之间的差值小于第二预设值时，控制DCDC转换器对电池的输出电压进行降压转换；当最佳母线电压与电池的输出电压之间的差值不大于第一预设值以及不小于第二预设值时，控制DCDC转换器对电池的输出电压进行等压输出。

其中，第一预设值可以为10V，第二预设值可以为-10V。

本申请提供一种能量转换装置的控制方法，包括获取需求扭矩以及满足需求扭矩的母线电压范围；获取系统损失功率与母线电压关系曲线，在母线电压范围内根据关系曲线获取系统最小损失功率对应的最佳母线电压；控制DCDC转换器将电池的输出电压转换成最佳母线电压。本申请技术方案基于双电机与DCDC转换器的连接结构，通过系统损失功率与母线电压关系曲线进行查表找到多个模块的损失功率相加后对应的最佳母线电压，调整母线电压为最佳母线电压，使能量转换装置的系统损失功率降为最小，实现了整车能耗降到最低，提高了整车行驶里程。

进一步的，如图3所示，步骤S102中获取系统损失功率与母线电压关系曲线包括步骤S121、步骤S122、步骤S123，具体如下：

步骤S121.获取发电机系统损失功率与母线电压之间的第一对应关系、驱动电机系统损失功率与母线电压之间的第二对应关系以及DCDC转换器系统损失功率与母线电压之间的第三对应关系。

其中，如图4所示，步骤S121中获取发电机系统损失功率与母线电压之间的第一对应关系包括：

步骤S1211.获取发电机需求扭矩和发电机实际转速，根据发电机需求扭矩和发电机实际转速确定多个母线电压对应的发电机效率。

其中，通过测试标定可以得到不同母线电压UCD＝U1，U2，U3…时，发电机实际转速和发电机需求扭矩对应发电机效率ηISG如下表1、表2和表3所示：

表1UCD＝U1时发电机系统效率表

表2U

表3U

步骤S1212.对每个母线电压对应的发电机效率进行拟合得到发电机系统效率与母线电压之间的第一拟合对应关系。

其中，根据发电机转速和扭矩查表1、表2、表3…通过数据拟合计算出不同母线电压UCD＝U1，U2，U3…时的发电机系统效率如下表4所示：

表4不同母线电压时发电机系统效率表

步骤S1213.获取发电机系统需求效率，根据发电机系统需求效率和第一拟合对应关系获取发电机系统损失功率与母线电压之间的第一对应关系。

其中，通过发电机系统需求功率Pm_ISG和不同母线电压UCD＝U1，U2，U3…时的效率计算出不同母线电压UCD发电机系统损失功率，如下表5所示：

发电机系统需求功率Pm_ISG＝T×n/9550，其中T为需求扭矩，n为实际转速。

发电机系统电功率：Pe_ISG＝Pm_ISG/ηISG，其中，ηISG为发电机系统效率。

发电机系统损失功率：Ploss_ISG＝Pe_ISG-Pm_ISG。

表5不同母线电压时发电机系统损失功率表

其中，如图5所示，步骤S121中获取驱动电机系统损失功率与母线电压之间的第二对应关系包括：

步骤S1214.获取驱动电机需求扭矩和驱动电机实际转速，根据驱动电机需求扭矩和驱动电机实际转速确定多个母线电压对应的驱动电机效率。

通过测试标定可以得到不同母线电压UCD＝U1，U2，U3…时，驱动电机实际转速和驱动电机需求扭矩对应驱动电机系统的效率ηMCU如下表6、表7、表8所示：

表6 UCD＝U1时MCU系统效率表

表7 UCD＝U2时MCU系统效率表

表8 UCD＝U3时MCU系统效率表

步骤S1215.对每个母线电压对应的驱动电机效率进行拟合得到驱动电机系统效率与母线电压之间的第二拟合对应关系。

其中，根据驱动电机转速和扭矩查表表6、表7、表8…通过数据拟合计算出不同母线电压UCD时的驱动电机系统效率如下表9所示：

表9不同母线电压时驱动电机系统效率表

步骤S1216.获取驱动电机系统需求功率，根据驱动电机系统需求功率和第二拟合对应关系获取驱动电机系统损失功率与母线电压之间的第二对应关系。

其中，通过驱动电机系统需求功率Pm_MCU和不同母线电压UCD时的效率计算出不同母线电压UCD驱动电机系统损失功率如下表10：

驱动电机系统需求功率：Pm_MCU＝T×n/9550，其中T为需求扭矩，n为实际转速。

驱动电机系统电功率：Pe_MCU＝Pm_MCU/ηMCU，其中，ηMCU为驱动电机系统效率。

驱动电机系统损失功率：Ploss_MCU＝Pe_MCU-Pm_MCU。

表10不同母线电压时驱动电机系统损失功率表

其中，如图6所示，步骤S121中获取DCDC转换器系统损失功率与母线电压之间的第三对应关系包括：

步骤S1217.获取多个母线电压对应的DCDC转换器输出功率与DCDC转换器损失效率关系表。

其中，通过测试标定可以得到不同母线电压UCD＝U1，U2，U3…时，双向DCDC输出功率不同时的双向DCDC电控系统损失功率如下表11、表12、表13所示：

表11U

表12U

表13U

其中，双向DCDC输出功率＝驱动电机系统电功率Pe_MCU-发电机系统电功率Pe_ISG；双向DCDC输出功率为正时，电池为对外放电，双向DCDC输出功率为负时，电池为充电。

步骤S1218.对每个母线电压对应的DCDC转换器损失效率进行拟合得到DCDC转换器系统损失效率与母线电压之间的第三对应关系。

其中，根据双向DCDC输出功率查表11、表12、表13…通过数据拟合计算出不同母线电压UCD对应的双向DCDC转换器损失功率如下表14：

表14不同母线电压时双向DCDC转换器系统损失功率表

步骤S122.根据第一对应关系、第二对应关系以及第三对应关系获取系统损失功率与母线电压之间的第四对应关系。

其中，根据第一对应关系、第二对应关系以及第三对应关系获取系统损失功率与母线电压之间的第四对应关系包括：

根据第一对应关系、第二对应关系、第三对应关系以及系统损失计算公式获取系统损失功率与母线电压之间的第四对应关系；

系统损失公式为：Ploss_EHS＝Ploss_DCDC+Ploss_ISG+Ploss_MCU；

其中，Ploss_EHS为系统损失功率，Ploss_DCDC为DCDC转换器系统损失效率，Ploss_ISG为发电机系统损失功率，Ploss_MCU为驱动电机系统损失功率。

具体的，EHS电混系统最佳母线电压UCD计算：

计算不同母线电压UCD＝U1，U2，U3…时的EHS电混系统总损失功率如下表15所示：

EHS电混系统总损失功率Ploss_EHS＝Ploss_DCDC+Ploss_ISG+Ploss_MCU

表15EHS电混系统总损失功率计算表

其中，能量转换装置的工作模式包括纯电模式、串联模式以及并联模式。

第一种情况，当能量转换装置处于纯电模式时，发电机系统损失功率为0。

其中，如表16所示，纯电模式下发动机和发电机不工作，损失功率为0；

EHS电混系统总损失功率＝驱动电机损失功率+双向DCDC损失功率

第二种情况，当能量转换装置处于串联模式时，驱动电机处于不工作状态时，驱动电机系统损失功率为0。

其中，如表16所示，串联模式下发电机发电，驱动电机可能驱动、回馈或不工作，双向DCDC对电池充电或放电，串联模式主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了HEV的动力系统，发动机带动发电机发电，所产生的电能通过电机控制器提供给驱动电机，再由驱动电机转化为动能后驱动车辆。动力电池对在发电机产生的电能和驱动电机需要的电能之间进行调节，从而保证汽车在各种行驶工况下的功率需求。通过调节母线电压UCD使EHS电混系统总损失功率最小，通用公式为：EHS电混系统总损失功率＝发电机损失功率+驱动电机损失功率+双向DCDC损失功率；串联时驱动电机也可能不工作，不工作时损失功率为0，如原地发电、串联模式滑行驱动电机不工作时等。

第三种情况，当能量转换装置处于并联模式时，发电机处于不工作状态时，发电机系统损失功率为0。

其中，如表16所示，并联模式时，离合器接合，发动机直驱轮端，发电机和驱动电机可能发电，也可能驱动或不工作，并联模式是指发动机和发电机都是动力总成，两大动力总成的功率可以互相叠加输出，也可以单独输出。不同于串联式混合动力的电驱动系统，并联式混合动力电驱动系统具有发动机和驱动电机两者能并联地直接向驱动轮供给功率的特点。并联式结构优于串联式结构的主要特点是：①不需要发电机；②牵引电动机容量较小；③不需要发动机至驱动轮之间功率的多向转换。并联模式根据上述通用公式计算损失功率；

表16EHS电混系统工作模式表

步骤S123.根据第四对应关系获取系统损失功率与母线电压关系曲线。

其中，如图7所示，根据第四对应关系进行拟合得到系统损失功率与母线电压关系曲线，通过不同母线电压UCD＝U1，U2，U3…下的EHS电混系统总损失功率Ploss_EHS数据拟合可以计算出EHS电混系统最小损失功率以及对应的最佳母线电压UCD，双向DCDC根据计算得到的最佳母线电压UCD进行升压，使EHS电混系统损失功率最小，系统整体效率最大化，有效的降低了整车能耗，提高整车续航里程。

在一个实施例中，如图8所示，提供了一种计算机设备，包括非易失性存储介质、处理器及存储在非易失性存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的控制方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的控制方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

在一个实施例中，提供了一种车辆，所述车辆运行时实现上述实施例中的所述方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。