一种车辆的控制方法、装置、控制设备及汽车与流程

1.本发明涉及汽车领域，特别涉及一种车辆的控制方法、装置、控制设备及汽车。


背景技术：

2.根据《gb/t 18385-2005电动汽车动力性能试验方法》中最高车速试验要求，满油门工况车辆最高车速达到稳定。但是由于电池特性，电池在最大功率运行时可能会导致车辆车速出现不满足要求的情况，也就是说，在试验过程中出现满油门时，电池放电功率可能会因电池温度的波动而波动，从而导致车速出现波动，最终导致不能满足车速稳定的试验要求。
3.另外，在车辆开启赛道模式时车辆有电池大功率放电需求，需要电池满足允许瞬时放出较大的功率且保证电池热平衡的条件。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种车辆的控制方法、装置、控制设备及汽车，用以解决现有技术中电动汽车由于电池热平衡引起的车速不稳定的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.依据本发明的一个方面，提供了一种车辆的控制方法，包括：
7.获取目标车辆的车辆运行状态；
8.根据所述车辆运行状态，确定目标扭矩；
9.向电机控制单元mcu发送所述目标扭矩，使得电机输出所述目标扭矩；
10.其中，所述车辆运行状态包括加速踏板开度、车速和电池的温度变化速率。
11.可选地，所述根据所述车辆运行状态，确定目标扭矩，包括：
12.根据所述加速踏板开度和所述车速，确定所述目标车辆的需求扭矩，并根据电池的温度变化速率与限扭系数的对应关系，确定所述目标车辆当前的电池的温度变化速率所对应的限扭系数；
13.根据所述限扭系数和所述需求扭矩，确定所述目标扭矩。
14.可选地，所述根据所述车辆运行状态，确定目标扭矩，包括：
15.获取所述目标车辆的电池当前允许的最大放电功率；其中，所述最大放电功率由电池管理系统bms根据所述目标车辆的电池工作状态计算获得；
16.在所述加速踏板开度大于或等于预设开度值时，判断所述目标车辆的第一模式是否开启；
17.若所述第一模式未开启，则控制所述目标车辆的电池放电功率不超过所述最大放电功率；
18.根据所述加速踏板开度、所述电池放电功率和所述电池工作状态，确定目标扭矩。
19.可选地，所述电池工作状态包括电池温度、电池单体电压和荷电状态soc。
20.可选地，所述第一模式包括赛道模式。
21.可选地，所述控制方法还包括：
22.根据最大放电功率与时间的对应关系，每隔预设时长，调整所述最大放电功率；
23.其中，调整后的所述最大放电功率小于调整前的所述最大放电功率。
24.可选地，还包括：
25.在车辆工况发生变化时，停止控制所述电池放电功率；
26.其中，所述车辆工况发生变化包括加速踏板开度的变化速率超过预设值、挡位切换和模式切换。
27.依据本发明的另一个方面，提供了一种车辆的控制装置，包括：
28.数据获取模块，用于获取目标车辆的车辆运行状态；
29.扭矩确定模块，用于根据所述车辆运行状态，确定目标扭矩；
30.扭矩发送模块，用于向电机控制单元mcu发送所述目标扭矩，使得电机输出所述目标扭矩；
31.其中，所述车辆运行状态包括加速踏板开度、车速和电池的温度变化速率。
32.依据本发明的另一个方面，提供了一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
33.依据本发明的另一个方面，提供了一种汽车，包括如上所述的控制装置。
34.本发明的有益效果是：
35.上述方案，通过电池放电功率进行处理，可满足试验要求，并提升驾驶性；可以避免车辆在高温环境行车过程中全油门加速或爬坡时因动力波动带来不适的驾驶体验；此外，引入温度变化率可提前对过温工况进行限扭处理，避免出现电池温度过高的情况，从而保护车辆电池安全。
附图说明
36.图1表示本发明实施例提供的电池热平衡的控制方法示意图；
37.图2表示本发明实施例提供的电池热平衡的控制装置示意图；
38.图3表示本发明实施例提供的电池热平衡控制的系统框架图；
39.图4表示本发明实施例提供的电池热平衡的控制方法中进行电池放电功率处理的流程图；
40.图5表示本发明实施例提供的电池热平衡的控制方法中通过温度变化率进行限扭的流程图。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
42.本发明针对电动汽车由于电池热平衡引起的车速不稳定的问题，提供一种车辆的控制方法、装置、控制设备及汽车。
43.如图1所示，本发明其中一实施例提供一种车辆的控制方法，包括：
44.s11：获取目标车辆的车辆运行状态；
45.s12：根据所述车辆运行状态，确定目标扭矩；
46.s13：向电机控制单元mcu发送所述目标扭矩，使得电机输出所述目标扭矩。
47.需要说明的是，为了解决电池热平衡引起的电池放电功率波动问题，可由整车控制器(vehicle control unit，简称vcu)根据所述车辆运行状态(即加速踏板开度和整车其他信号输入)判断此时电池放电功率的输出，最终确定目标扭矩，然后输出给电机控制单元(motor control unit，简称mcu)。可选地，所述车辆运行状态包括加速踏板开度、车速和电池的温度变化速率。
48.也就是说，可以通过所述车辆运行状态，来确定目标扭矩，以达到控制车速的目的。
49.其中，可采用以下两种方案来进行控制：一，通过对电池放电功率进行控制，使得在一定情况下的电池放电功率只能下降，不能上升，以避免电池热平衡出现问题；二，根据电池温度变化率进行扭矩限制，以保证电池热平衡。
50.具体的，根据本发明其中一实施例，所述根据所述车辆运行状态，确定目标扭矩，包括：
51.根据所述加速踏板开度和所述车速，确定所述目标车辆的需求扭矩，并根据电池的温度变化速率与限扭系数的对应关系，确定所述目标车辆当前的电池的温度变化速率所对应的限扭系数；
52.根据所述限扭系数和所述需求扭矩，确定所述目标扭矩。
53.需要说明的是，可通过整车实验获得电池的温度变化速率与限扭系数的对应关系，形成关系表，从而利用电池最高温度变化率进行限扭。也就是说，可以在电池过温时，即电池的温度变化速率(电池温升速率)较高时，通过对电池温升进行扭矩限制，以保证电池热平衡。具体的，可以由vcu对扭矩进行调整后确定目标扭矩，然后将所述目标扭矩输出电机，以避免输出功率过大，从而避免电池过温，进而避免车速出现波动。
54.如图5所示，电池的温度变化速率可以通过第一公式进行计算，所述第一公式为：
[0055][0056]
其中，δt表示电池的温度变化速率，t
t
表示t时刻温度值；t
t-1
表示t-1时刻温度值；dt表示t时刻与t-1时刻之间的时间间隔。
[0057]
根据δt进行查表(即所述关系表)得到限扭系数(即扭矩限制系数)，可以将所述限扭系数和所述需求扭矩的乘积作为目标扭矩发给电机执行。
[0058]
还需要说明的是，对于电池温度受环境影响较大的电池产品，电池温度对能量回收扭矩大小也会有影响，可能会带来回收时车辆耸动等不好的驾驶体验。因此也可在能量回收工况下对电池回馈功率进行控制，即使用电池回馈功率取小的策略，使得电池回馈功率只允许减小不能升高，而在能量回收工况退出后停止对电池回馈功率的取小控制。
[0059]
通过上述方法，可以在电池温度上升过快时，通过电池温度变化率进行扭矩限制，从而达到控制电池热平衡的目的。
[0060]
根据本发明另一实施例，所述根据所述车辆运行状态，确定目标扭矩，包括：
[0061]
获取所述目标车辆的电池当前允许的最大放电功率；其中，所述最大放电功率由电池管理系统bms根据所述目标车辆的电池工作状态计算获得；
[0062]
在所述加速踏板开度大于或等于预设开度值时，判断所述目标车辆的第一模式是否开启；
[0063]
若所述第一模式未开启，则控制所述目标车辆的电池放电功率不超过所述最大放电功率；
[0064]
根据所述加速踏板开度、所述电池放电功率和所述电池工作状态，确定目标扭矩。
[0065]
可选地，所述第一模式包括赛道模式。
[0066]
需要说明的是，如图3所示，可由电池管理系统(battery management system，简称bms)将电池允许的最大放电功率输出给vcu，所述最大放电功率由电池管理系统bms根据所述目标车辆的电池工作状态计算获得，可选地，所述电池工作状态包括电池温度、电池单体电压和荷电状态soc。也就是说，所述最大放电功率会根据电池工作状态不同而发生变化，bms可以根据电池工作状态的变化更新所述最大放电功率。
[0067]
根据本发明其中一实施例，可由所述vcu检测整车运行条件，在所述加速踏板开度大于或等于预设开度值时，比如加速踏板开度大于或等于95％时(可将此时的运行情况视作满油门运行)，对电池允许放电功率进行控制。其中，所述预设开度值可根据实际情况标定获得；此外，由于在有些特殊模式下(即所述第一模式)的车辆需要的较大的电池放电功率，比如赛道模式，所以需要对车辆工作模式进行判断，以进行差别处理。
[0068]
具体的，根据本发明其中一实施例，可按照如图4所示的电池放电功率处理流程图对电池放电功率进行处理，以达到控制电池热平衡的目的：
[0069]
s41：开始；
[0070]
s42：判断车辆当前挡位是否为驱动挡，是，则执行s44；否，则执行s43；
[0071]
s43：控制电池放电功率输出为0；
[0072]
s44：判断加速踏板开度是否大于或等于95％，是，则执行s46；否，则执行s45；
[0073]
s45：电池放电功率正常输出，即不对电池放电功率进行特殊处理；
[0074]
s46：判断赛道模式是否开启，是，则执行s48；否，则执行s47；
[0075]
s47：电池放电功率不允许变大输出；
[0076]
s48：电池放电功率瞬间放大输出；
[0077]
s49：结束。
[0078]
也就是说，当加速踏板开度大于或等于95％，且赛道模式没有开启时，控制电池放电功率只允许下降不允许上升，从而实现爬坡试验电池热平衡和车速不波动的目的。另一方面，当加速踏板开度大于或等于95％，且赛道模式已开启时，允许当前电池放电功率能够输出较大的功率，以满足赛道模式下车辆的较大电池放电功率需求。
[0079]
其中，控制电池放电功率只允许下降不允许上升，还可通过以下方式实现：
[0080]
可选地，所述控制方法还包括：根据最大放电功率与时间的对应关系，每隔预设时长，调整所述最大放电功率；其中，调整后的所述最大放电功率小于调整前的所述最大放电功率。
[0081]
也就是说，当加速踏板开度大于或等于95％时，即车辆满油门运行时，需要间隔预设时间调整所述最大放电功率，以控制电池放电功率逐步降低，实现只允许下降不允许上升的效果，从而控制电池热平衡。具体的，可根据实验获得最大放电功率与时间的对应关系，即某个值的最大放电功率允许保持多长时间而不会对车速波动造成一定影响，将相应
的时间作为所述预设时长，也就是说所述预设时长可根据实际情况标定。当允许保持的时长达到后，需要对最大放电功率进行降低控制，以控制车辆的电池放电功率输出。
[0082]
另外，可以将所述预设时长以倒计时的形式显示在仪表上，以提示驾驶员，当前电池放电功率还可保持多长时间，这样，驾驶员会对车辆对电池放电功率的降低控制有一定的思想准备，可以提高驾驶体验。
[0083]
相应的，在赛道模式开启的情况下，也可对车辆进行类似控制，以避免电池热平衡出现问题。具体的，在赛道模式下，电池瞬时功率会比较大，此时可以由bms计算大功率稳定输出的时间并输出给vcu，由vcu将此时间信号输出给仪表。该时间会在电池热平衡不允许电池管理单元输出如此大功率时逐渐减少，直至过渡为正常输出功率状态。也就是说，在赛道模式下，允许电池放电功率瞬间放大，还可以在车辆大功率运行一段时间后对其电池放电功率进行降低控制，以防止电池热平衡出现问题。
[0084]
综上，根据《gb/t 18385-2005电动汽车动力性能试验方法》的要求，进行最高车速试验时可以使用本发明实施例提供的电池放电功率处理策略，即电池功率在满油门工况下只允许降不允许升，以保证车速的稳定。
[0085]
可选地，所述控制方法还包括：
[0086]
在车辆工况发生变化时，停止控制所述电池放电功率；
[0087]
其中，所述车辆工况发生变化包括加速踏板开度的变化速率超过预设值、挡位切换和模式切换。
[0088]
需要说明的是，为避免其他工况因功率取小后动力没法恢复而导致动力不足，可设置电池放电功率处理后的恢复策略，主要包括根据加速踏板变化和工况变化设置的恢复策略，比如在松加速踏板时可允许电池放电功率恢复。
[0089]
具体的，允许电池放电功率处理后的恢复条件可设为：在加速踏板开度发生变化时电池放电功率恢复，需要注意的是，这里加速踏板开度发生变化的幅度可以根据具体情况限定，比如说发生50％变化时恢复；或者，在车辆工况发生变化时允许电池放电功率恢复，其中，车辆工况变化包括挡位切换或者模式切换、驱动和回收切换等情况。
[0090]
也就是说，通过以上设置可以避免因功率取小后动力没法恢复导致动力不足的情况。
[0091]
值得一提的是，电池特性不同时(无论是液冷电池还是风冷电池)，电池温度波动情况会不一样，通过本发明实施例提供的控制方法可以使得车辆在高温高负荷等工况均满足《gb t 18385-2005电动汽车动力性能试验方法》最高车速要求，同时还可避免车辆趴窝现象发生，保证了驾驶体验。另外，因为电池温度和电池功率有直接的关系，对电池功率的处理策略也可通过对电池温度处理进行实现。
[0092]
本发明实施例中，通过电池放电功率进行处理，可满足试验要求，并提升驾驶性；可以避免车辆在高温环境行车过程中全油门加速或爬坡时因动力波动带来不适的驾驶体验；此外，引入温度变化率可提前对过温工况进行限扭处理，避免出现电池温度过高的情况，从而保护车辆电池安全。
[0093]
如图2所示，本发明实施例还提供一种车辆的控制装置，包括：
[0094]
数据获取模块21，用于获取目标车辆的车辆运行状态；
[0095]
扭矩确定模块22，用于根据所述车辆运行状态，确定目标扭矩；
[0096]
扭矩发送模块23，用于向电机控制单元mcu发送所述目标扭矩，使得电机输出所述目标扭矩。
[0097]
需要说明的是，为了解决电池热平衡引起的电池放电功率波动问题，vcu可根据所述车辆运行状态(即加速踏板开度和整车其他信号输入)判断此时电池放电功率的输出，最终确定目标扭矩，然后输出给mcu。可选地，所述车辆运行状态包括加速踏板开度、车速和电池的温度变化速率。
[0098]
也就是说，可以通过所述车辆运行状态，来确定目标扭矩，以达到控制车速的目的。
[0099]
其中，可采用以下两种方案来进行控制：一，通过对电池放电功率进行控制，使得在一定情况下的电池放电功率只能下降，不能上升，以避免电池热平衡出现问题；二，根据电池温度变化率进行扭矩限制，以保证电池热平衡。
[0100]
具体的，根据本发明其中一实施例，所述扭矩确定模块22包括：
[0101]
功率确定单元，用于根据所述加速踏板开度和所述车速，确定所述目标车辆的需求扭矩，并根据电池的温度变化速率与限扭系数的对应关系，确定所述目标车辆当前的电池的温度变化速率所对应的限扭系数；
[0102]
第一扭矩单元，用于根据所述限扭系数和所述需求扭矩，确定所述目标扭矩。
[0103]
需要说明的是，可通过整车实验获得电池的温度变化速率与限扭系数的对应关系，形成关系表，从而利用电池最高温度变化率进行限扭。也就是说，可以在电池过温时，即电池的温度变化速率(电池温升速率)较高时，通过对电池温升进行扭矩限制，以保证电池热平衡。具体的，可以由vcu对扭矩进行调整后确定目标扭矩，然后将所述目标扭矩输出电机，以避免输出功率过大，从而避免电池过温，进而避免车速出现波动。
[0104]
如图5所示，电池的温度变化速率可以通过第一公式进行计算，所述第一公式为：
[0105][0106]
其中，δt表示电池的温度变化速率，t
t
表示t时刻温度值；t
t-1
表示t-1时刻温度值；dt表示t时刻与t-1时刻之间的时间间隔。
[0107]
根据δt进行查表(即所述关系表)得到限扭系数(即扭矩限制系数)，可以将所述限扭系数和所述需求扭矩的乘积作为目标扭矩发给电机执行。
[0108]
还需要说明的是，对于电池温度受环境影响较大的电池产品，电池温度对能量回收扭矩大小也会有影响，可能会带来回收时车辆耸动等不好的驾驶体验。因此也可在能量回收工况下对电池回馈功率进行控制，即使用电池回馈功率取小的策略，使得电池回馈功率只允许减小不能升高，而在能量回收工况退出后停止对电池回馈功率的取小控制。
[0109]
通过上述方案，可以在电池温度上升过快时，通过电池温度变化率进行扭矩限制，从而达到控制电池热平衡的目的。
[0110]
根据本发明另一实施例，所述扭矩确定模块22包括：
[0111]
功率确定单元，用于获取所述目标车辆的电池当前允许的最大放电功率；其中，所述最大放电功率由电池管理系统bms根据所述目标车辆的电池工作状态计算获得；
[0112]
模式判断单元，用于在所述加速踏板开度大于或等于预设开度值时，判断所述目标车辆的第一模式是否开启；
[0113]
功率控制单元，用于若所述第一模式未开启，则控制所述目标车辆的电池放电功率不超过所述最大放电功率；
[0114]
第二扭矩单元，用于根据所述加速踏板开度、所述电池放电功率和所述电池工作状态，确定目标扭矩。
[0115]
可选地，所述第一模式包括赛道模式。
[0116]
需要说明的是，如图3所示，可由电池管理系统(battery management system，简称bms)将电池允许的最大放电功率输出给vcu，所述最大放电功率由电池管理系统bms根据所述目标车辆的电池工作状态计算获得，可选地，所述电池工作状态包括电池温度、电池单体电压和荷电状态soc。也就是说，所述最大放电功率会根据电池工作状态不同而发生变化，bms可以根据电池工作状态的变化更新所述最大放电功率。
[0117]
根据本发明其中一实施例，可由所述vcu检测整车运行条件，在所述加速踏板开度大于或等于预设开度值时，比如加速踏板开度大于或等于95％时(可将此时的运行情况视作满油门运行)，对电池允许放电功率进行控制。其中，所述预设开度值可根据实际情况标定获得；此外，由于在有些特殊模式下(即所述第一模式)的车辆需要的较大的电池放电功率，比如赛道模式，所以需要对车辆工作模式进行判断，以进行差别处理。
[0118]
具体的，根据本发明其中一实施例，可按照如图4所示的电池放电功率处理流程图对电池放电功率进行处理，以达到控制电池热平衡的目的：
[0119]
s41：开始；
[0120]
s42：判断车辆当前挡位是否为驱动挡，是，则执行s44；否，则执行s43；
[0121]
s43：控制电池放电功率输出为0；
[0122]
s44：判断加速踏板开度是否大于或等于95％，是，则执行s46；否，则执行s45；
[0123]
s45：电池放电功率正常输出，即不对电池放电功率进行特殊处理；
[0124]
s46：判断赛道模式是否开启，是，则执行s48；否，则执行s47；
[0125]
s47：电池放电功率不允许变大输出；
[0126]
s48：电池放电功率瞬间放大输出；
[0127]
s49：结束。
[0128]
也就是说，当加速踏板开度大于或等于95％，且赛道模式没有开启时，控制电池放电功率只允许下降不允许上升，从而实现爬坡试验电池热平衡和车速不波动的目的。另一方面，当加速踏板开度大于或等于95％，且赛道模式已开启时，允许当前电池放电功率能够输出较大的功率，以满足赛道模式下车辆的较大电池放电功率需求。
[0129]
其中，控制电池放电功率只允许下降不允许上升，还可通过以下方式实现：
[0130]
可选地，所述控制装置还包括：
[0131]
功率调整模块，用于根据最大放电功率与时间的对应关系，每隔预设时长，调整所述最大放电功率；其中，调整后的所述最大放电功率小于调整前的所述最大放电功率。
[0132]
也就是说，当加速踏板开度大于或等于95％时，即车辆满油门运行时，需要间隔预设时间调整所述最大放电功率，以控制电池放电功率逐步降低，实现只允许下降不允许上升的效果，从而控制电池热平衡。具体的，可根据实验获得最大放电功率与时间的对应关系，即某个值的最大放电功率允许保持多长时间而不会对车速波动造成一定影响，将相应的时间作为所述预设时长，也就是说所述预设时长可根据实际情况标定。当允许保持的时
长达到后，需要对最大放电功率进行降低控制，以控制车辆的电池放电功率输出。
[0133]
另外，可以将所述预设时长以倒计时的形式显示在仪表上，以提示驾驶员，当前电池放电功率还可保持多长时间，这样，驾驶员会对车辆对电池放电功率的降低控制有一定的思想准备，可以提高驾驶体验。
[0134]
相应的，在赛道模式开启的情况下，也可对车辆进行类似控制，以避免电池热平衡出现问题。具体的，在赛道模式下，电池瞬时功率会比较大，此时可以由bms计算大功率稳定输出的时间并输出给vcu，由vcu将此时间信号输出给仪表。该时间会在电池热平衡不允许电池管理单元输出如此大功率时逐渐减少，直至过渡为正常输出功率状态。也就是说，在赛道模式下，允许电池放电功率瞬间放大，还可以在车辆大功率运行一段时间后对其电池放电功率进行降低控制，以防止电池热平衡出现问题。
[0135]
综上，根据《gb/t 18385-2005电动汽车动力性能试验方法》的要求，进行最高车速试验时可以使用本发明实施例提供的电池放电功率处理策略，即电池功率在满油门工况下只允许降不允许升，以保证车速的稳定。
[0136]
可选地，所述控制装置还包括：
[0137]
功率恢复模块，用于在车辆工况发生变化时，停止控制所述电池放电功率；
[0138]
其中，所述车辆工况发生变化包括加速踏板开度的变化速率超过预设值、挡位切换和模式切换。
[0139]
需要说明的是，为避免其他工况因功率取小后动力没法恢复而导致动力不足，可设置电池放电功率处理后的恢复策略，主要包括根据加速踏板变化和工况变化设置的恢复策略，比如在松加速踏板时可允许电池放电功率恢复。
[0140]
具体的，允许电池放电功率处理后的恢复条件可设为：在加速踏板开度发生变化时电池放电功率恢复，需要注意的是，这里加速踏板开度发生变化的幅度可以根据具体情况限定，比如说发生50％变化时恢复；或者，在车辆工况发生变化时允许电池放电功率恢复，其中，车辆工况变化包括挡位切换或者模式切换、驱动和回收切换等情况。
[0141]
也就是说，通过以上设置可以避免因功率取小后动力没法恢复导致动力不足的情况。
[0142]
值得一提的是，电池特性不同时(无论是液冷电池还是风冷电池)，电池温度波动情况会不一样，通过本发明实施例提供的控制装置可以使得车辆在高温高负荷等工况均满足《gb t 18385-2005电动汽车动力性能试验方法》最高车速要求，同时还可避免车辆趴窝现象发生，保证了驾驶体验。另外，因为电池温度和电池功率有直接的关系，对电池功率的处理策略也可通过对电池温度处理进行实现。
[0143]
本发明实施例中，通过电池放电功率进行处理，可满足试验要求，并提升驾驶性；可以避免车辆在高温环境行车过程中全油门加速或爬坡时因动力波动带来不适的驾驶体验；此外，引入温度变化率可提前对过温工况进行限扭处理，避免出现电池温度过高的情况，从而保护车辆电池安全。
[0144]
本发明实施例还提供一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
[0145]
本发明实施例还提供一种汽车，包括如上所述的控制装置。
[0146]
本发明实施例中，针对不同电池特性，均能满足《gb t 18385-2005电动汽车动力
性能试验方法》要求。
[0147]
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。