基于电动车永磁同步电机的主动加热方法及噪声抑制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，具体涉及一种基于电动车永磁同步电机的主动加热方法及噪声抑制方法。

背景技术

当前电动车加热的方法主要有两种，一种是电池自身加热；然而电池自身加热需要改变电池本身结构，很难在车辆上实现；另一种是通过驱动电机堵转加热，但驱动电机堵转电流是不平衡的，导致电机本体受热不均匀，很容易出现过温，同时堵转下加热导致车辆无法运行，影响正常驾驶需求，不能覆盖电机工作全工况范围。

上述问题是目前亟待解决的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电动车永磁同步电机的主动加热方法及噪声抑制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于电动车永磁同步电机的主动加热方法，所述方法包括：

接收整车加热需求指令，依据加热需求指令获取需求加热功率；

判断是否需要进行电机主动加热；

当需要进行主动加热时，依据需求加热功率获取实际电流指令；

依据实际电流指令驱动电机运转，提高电机的热量输出，并利用所述热量对整车进行加热。

进一步的，所述判断是否需要进行电机主动加热的步骤包括：

获取电机的最大加热功率；

当需求加热功率大于最大加热功率时，无需进行主动加热；

当需求加热功率小于最大加热功率时，需要进行主动加热。

进一步的，所述获取整车的最大加热功率的步骤中的最大加热功率的考虑因素包括：

根据电机电流承载能力大小对最大加热功率进行控制，最大加热功率不超过电机最大允许；

根据电机温度、电机控制器温度的硬件限制对最大加热功率进行控制，最大加热功率在电机温度、电机控制器温度超过对应的温度阈值时进行线性降额，在超过对应的温度阈值报错后，最大加热功率降为0；

根据热交换系统中液体温度对最大加热功率进行控制，液体温度超过对应的温度阈值，最大加热功率进行线性降额，达到对应的温度阈值后，最大加热功率降为0；

根据水泵转速对最大加热功率进行控制，低于相应的转速阈值，最大加热功率控制降为0；

在电机或电机温度传感器等发生故障时，最大加热功率降额为0。

在电机输出非预期性故障时，最大加热功率降额为0。

根据所述电机运转状态对最大加热功率进行控制，不处于正常Normal模式，最大加热功率为0。

进一步的，所述当需要进行主动加热时，依据需求加热功率获取实际电流指令的步骤包括：

获取实际加热功率；

若需求加热功率大于实际加热功率，则依据需求加热功率获取实际电流指令；

若需求加热功率小于实际加热功率，则不调整电机的控制策略。

进一步的，所述依据实际电流指令驱动电机运转的步骤包括：

根据实际电流利用转矩公式计算实际电流角；

根据实际电流指令和实际电流角驱动电机运转。

进一步的，所述根据实际电流指令和实际电流角驱动电机运转的步骤采用PID控制。

进一步的，所述根据实际电流指令和实际电流角驱动电机运转的步骤采用PID控制，即：

根据所述实际加热功率和需求加热功率指令计算出补偿电流，然后根据车速和实际电机扭矩输出计算实际电流，补偿电流和实际电流取和得到D轴相电流，然后根据实际电机扭矩输出和D轴相电流得到Q轴相电流。

进一步的，电机加热功率控制和电机扭矩控制之间为解耦控制。

进一步的，所述利用所述热量对整车进行加热的步骤包括：

通过热交换系统中水泵驱动液体在电池包、驾驶舱和电机之间循环；

将热量向电池包和驾驶舱转移，实现对所述电池包加热以及对驾驶舱进行升温。

本发明还提供了一种采用如上述的基于电动车永磁同步电机的主动加热方法的永磁同步电机的噪声抑制方法，所述方法包括：

构建永磁同步电机数学模型，获得在旋转坐标下的电压方程和电机反电动势；

构建永磁同步电机谐波转矩数学模型，获得电磁转矩的谐波分量；

构建5次和7次谐波电压方程，注入谐波电流环，将谐波注入电流与电机实际电流进行PI调节，通过SVPWM控制，产生驱动信号，从而抑制转矩脉冲，抑制噪声；

优化电机控制器算法，可分别对电动车主动加热状态和非主动加热状态进行谐波注入。

本发明的有益效果是，本发明提供了一种基于电动车永磁同步电机的主动加热方法及噪声抑制方法，其中，基于电动车永磁同步电机的主动加热方法包括：接收整车加热需求指令，依据加热需求指令获取需求加热功率；判断是否需要进行电机主动加热；当需要进行主动加热时，依据需求加热功率获取实际电流指令；依据实际电流指令驱动电机运转，提高电机的热量输出，并利用所述热量对整车进行加热。在车辆正常行驶和能量回收过程中实现对驾驶舱、电池包加热，不影响驾驶需求；对整车热管理实际加热功率可控，根据整车空调实际温度，实际电池包温度对加热过程进行控制，整体效益高，避免了能量浪费；采用液体循环加热，加热保温均匀；且在加热过程中，实时安全监控，确保工作安全。在电机全工况对应不同车速范围内，通过调整主动加热需求功率大小以及触发主动加热功能门槛值，可根据需要灵活调整电动车静态和动态主动加热功能的开启和关闭。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例所提供的基于电动车永磁同步电机的主动加热方法的流程图。

图2是本发明实施例所提供的电机加热功率所产生电流的具体控制框图。

图3是本发明实施例所提供的基于电动车永磁同步电机的主动加热装置的交互示意图。

图4是本发明实施例所提供的永磁同步电机的噪声抑制方法的流程图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供了一种基于电动车永磁同步电机的主动加热方法，该方法基于车辆静态和动态调整，以克服新能原电动车主动加热灵活性不足，难以动态调整的问题。

具体来说，所述方法包括：

S110：接收整车加热需求指令，依据加热需求指令获取需求加热功率。

具体来说，

S120：判断是否需要进行电机主动加热；

具体来说，步骤S120包括：

S121：获取电机的最大加热功率；

S122：当需求加热功率大于最大加热功率时，无需进行主动加热；

S123：当需求加热功率小于最大加热功率时，需要进行主动加热。在电机全工况对应不同车速范围内，通过调整主动加热需求功率大小以及触发主动加热功能门槛值，可根据需要灵活调整电动车静态和动态主动加热功能的开启和关闭。

其中，所述获取整车的最大加热功率的步骤中的最大加热功率的考虑因素包括：

根据电机电流承载能力大小对最大加热功率进行控制，最大加热功率不超过电机最大允许；

根据电机温度、电机控制器温度的硬件限制对最大加热功率进行控制，最大加热功率在电机温度、电机控制器温度超过对应的温度阈值时进行线性降额，在超过对应的温度阈值报错后，最大加热功率降为0；

根据热交换系统中液体温度对最大加热功率进行控制，液体温度超过对应的温度阈值，最大加热功率进行线性降额，达到对应的温度阈值后，最大加热功率降为0；

根据水泵转速对最大加热功率进行控制，低于相应的转速阈值，最大加热功率控制降为0；

在电机或电机温度传感器等发生故障时，最大加热功率降额为0。

在电机输出非预期性故障时，最大加热功率降额为0。

根据所述电机运转状态对最大加热功率进行控制，不处于正常Normal模式，最大加热功率为0。

S130：当需要进行主动加热时，依据需求加热功率获取实际电流指令；

其中，步骤S130包括以下步骤：

S131：获取实际加热功率；

S132：若需求加热功率大于实际加热功率，则依据需求加热功率获取实际电流指令；

S133：若需求加热功率小于实际加热功率，则不调整电机的控制策略。

S140：依据实际电流指令驱动电机运转，提高电机的热量输出，并利用所述热量对整车进行加热。

其中，依据实际电流指令驱动电机运转的步骤，即：根据实际电流利用转矩公式计算实际电流角；根据实际电流指令和实际电流角驱动电机运转。

请参阅图2，需要说明的是，所述根据实际电流指令和实际电流角驱动电机运转的步骤采用PID控制，即：根据所述实际加热功率和需求加热功率指令计算出补偿电流，然后根据车速和实际电机扭矩输出计算实际电流，补偿电流和实际电流取和得到D轴相电流，然后根据实际电机扭矩输出和D轴相电流得到Q轴相电流。其中，输出电流1为实际电流，输出电流2为补偿电流和实际电流之和。

在本实施例中，电机加热功率控制和电机扭矩控制之间为解耦控制，两者之间互不影响，且能够同时满足相应的控制精度及响应时间的要求。

在本实施例中，所述利用所述热量对整车进行加热的步骤包括：通过热交换系统中水泵驱动液体在电池包、驾驶舱和电机之间循环；将热量向电池包和驾驶舱转移，实现对所述电池包加热以及对驾驶舱进行升温。

如图3所示，本实施例提供了一种基于电动车永磁同步电机的主动加热装置，所述装置包括：热管理控制器以及电机控制器。所述基于电动车永磁同步电机的主动加热装置适于运行基于电动车永磁同步电机的主动加热方法。热管理控制器和电机控制器之间主要交互主动加热功能的需求和数值大小，而电机控制器反馈给热管理控制器电机的最大加热能力和实际加热功率。

实施例2

本实施例提供了一种采用如实施例1所提供的基于电动车永磁同步电机的主动加热方法的永磁同步电机的噪声抑制方法。实施例1提供的主动加热技术，虽然提高了整车舒适性，提高电池温度和活性，增加续航里程具有重要作用，但主动加热带来了新的NVH(是三个英文单词Noise，Vibration和Harshness首字母的缩写，是汽车噪声、振动和舒适性等各项指标的总称)的问题，车辆在电机工作全工况范围内容易产生电机噪声，特别是主动加热功能打开前后，客户主观感受明显，如何有效抑制主动加热功能在电机全工况范围噪声，既要考率加热功率精度，又需保证扭矩精度成为一个难题。

如图4所示，为了从电机噪声源头上有效控制电机电磁噪声，提出一种基于抑制主动加热功能产生的噪声的新方法，所述方法包括：

S210：构建永磁同步电机数学模型，获得在旋转坐标下的电压方程和电机反电动势；

S220：构建永磁同步电机谐波转矩数学模型，获得电磁转矩的谐波分量；

S230：构建5次和7次谐波电压方程，注入谐波电流环，将谐波注入电流与电机实际电流进行PI调节，通过SVPWM控制，产生驱动信号，从而抑制转矩脉冲，抑制噪声；

S240：优化电机控制器算法，可分别对电动车主动加热状态和非主动加热状态进行谐波注入。

通过构建数学模型，首次在主动加热工况下进行谐波注入抑制噪声，通过优化电机控制器算法，可进行主动加热/非主动加热模式自由切换，可抑制电机在主动加热/非主动加热工作时全工况范围内某阶段内噪声大的问题，工况包括：静态和动态工况，涵盖停车、静止、蠕行，起步，急加速，缓加速，高低速，不同等级的能量回收的滑行等正常模式和能量回收模式，既能保证加热功率精度，又能保证扭矩精度。

综上所述，本发明提供了一种基于电动车永磁同步电机的主动加热方法及噪声抑制方法，其中，基于电动车永磁同步电机的主动加热方法包括：接收整车加热需求指令，依据加热需求指令获取需求加热功率；判断是否需要进行电机主动加热；当需要进行主动加热时，依据需求加热功率获取实际电流指令；依据实际电流指令驱动电机运转，提高电机的热量输出，并利用所述热量对整车进行加热。在车辆正常行驶和能量回收过程中实现对驾驶舱、电池包加热，不影响驾驶需求；对整车热管理实际加热功率可控，根据整车空调实际温度，实际电池包温度对加热过程进行控制，整体效益高，避免了能量浪费；采用液体循环加热，加热保温均匀；且在加热过程中，实时安全监控，确保工作安全。在电机全工况对应不同车速范围内，通过调整主动加热需求功率大小以及触发主动加热功能门槛值，可根据需要灵活调整电动车静态和动态主动加热功能的开启和关闭。

本申请中选用的各个器件(未说明具体结构的部件)均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。并且，本申请所涉及的软件程序均为现有技术，本申请不涉及对软件程序作出任何改进。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。