一种动力电池加热系统、加热控制方法、装置和设备与流程

文档序号:30584170发布日期:2022-06-29 15:39阅读:159来源:国知局
一种动力电池加热系统、加热控制方法、装置和设备与流程

1.本发明涉及电动汽车控制技术领域,特别涉及一种动力电池加热系统、加热控制方法、装置和设备。


背景技术:

2.在纯电动汽车领域,锂离子电池由于具备能量密度高、放电区域宽、循环寿命长等特点,已经成为当前车辆动力电池的绝对主流,但是锂离子电池的低温性能变差(如低温状态下无法进行大功率输出、充放电性能变差等)成为阻碍其在寒冷地区推广的一大障碍。在电池技术未获得突破之前,锂离子电池的这种特性是所有纯电动汽车厂商均需要面对的。目前,针对动力电池低温性能衰减的问题,普遍采用外部加热方法,通过在动力电池中加入专门的电加热系统实现电池的加热,例如电加热器或液加热器,从外部向动力电池施加热量使其温度升高以满足性能要求。然而这种方法并不能获得令人满意的效果,原因是,与电池内部温度的小增幅相比,产生这些额外热量所消耗的电池能量相对较高,从而大幅度降低车辆的能量利用率。
3.作为锂离子动力电池,在低温状态下其内阻会变大,此时在电池充电或放电过程中动力电池会消耗电能,这部分电能会转化为热量,根据锂离子电池这一特性,目前有通过控制纯电动汽车电机控制器,使其在动力电池直流侧产生正负交替的交流电流,利用所产生的交流电流与动力电池内阻进行热反应来实现动力电池的加热(通过动力电池反复充放电产生的热量进行动力电池的速加热)。但是这种传统的高频速加热方案,将动力电池包作为一个整体进行高频充放电加热的对象,对于动力电池的充电和放电只能交替进行,并且由于电机零矢量状态下不产生电流,因此导致直流母线上所产生的电流有效值较低。
4.因此,需要设计一种动力电池加热系统,用以解决现有动力电池的高频速加热方案中,动力电池的直流母线上所产生的电流有效值较低,加热效率低的问题。


技术实现要素:

5.本发明实施例提供一种动力电池加热系统、加热控制方法、装置和设备,用以解决现有技术中,在动力电池的高频速加热方案中,动力电池的直流母线上所产生的电流有效值较低,加热效率低的问题。
6.为了解决上述技术问题,本发明实施例提供如下技术方案:
7.本发明实施例提供一种动力电池加热系统,包括:
8.电池包,以及与所述电池包连接的电机控制器;
9.所述电池包包括:并联的第一电池模组和第二电池模组;所述第一电池模组的正极通过第一开关,与所述第二电池模组的正极连接;
10.所述第一电池模组的正极通过第二开关,与所述电机控制器的绝缘栅双极型晶体管igbt模块中的第一目标相的上桥臂连接;
11.所述第二电池模组的正极通过第三开关,与所述igbt模块中的第二目标相的上桥
臂和第三目标相的上桥臂分别连接;
12.所述第一电池模组的负极和所述第二电池模组的负极通过第四开关,与所述igbt模块中的所述第一目标相的下桥臂、所述第二目标相的下桥臂和所述第三目标相的下桥臂分别连接;
13.所述第一目标相的上桥臂通过第五开关,与所述第二目标相的上桥臂连接。
14.可选地,所述电池包还包括:第一电压检测模块和第二电压检测模块;
15.其中,所述第一电压检测模块与所述第一电池模组并联,所述第一电压检测模块用于获取所述第一电池模组的输出电压;
16.所述第二电压检测模块与所述第二电池模组并联,所述第二电压检测模块用于获取所述第二电池模组的输出电压。
17.可选地,所述电池包还包括:第一电阻和第六开关;
18.其中,所述第一电阻和所述第六开关串联;
19.串联的所述第一电阻和所述第六开关,与所述第三开关并联。
20.可选地,所述电池包还包括:第三电压检测模块;
21.所述第三电压检测模块的一端与第一连接点连接,所述第三电压检测模块的另一端与第二连接点连接;
22.所述第一连接点位于所述第一电阻和所述第六开关之间;所述第二连接点位于所述第四开关与第一负极端口之间;
23.其中,所述第四开关通过所述第一负极端口,与所述igbt模块中的第一目标相下桥臂、第二目标相下桥臂和第三目标相下桥臂分别连接。
24.可选地,所述电池包还包括:第四电压检测模块;
25.所述第四电压检测模块的一端与第三连接点连接,所述第四电压检测模块的另一端与第四连接点连接;
26.所述第三连接点位于所述第二开关与第一正极端口之间;所述第四连接点位于所述第四开关与第一负极端口之间;
27.其中,所述第二开关通过所述第一正极端口,与所述igbt模块中的第一目标相的上桥臂连接;
28.所述第四开关通过所述第一负极端口,与所述igbt模块中的第一目标相下桥臂、第二目标相下桥臂和第三目标相下桥臂分别连接。
29.可选地,所述电池包还包括:第五电压检测模块;
30.所述第五电压检测模块的一端与第五连接点连接,所述第五电压检测模块的另一端与第六连接点连接;
31.所述第五连接点位于所述第三开关与第二正极端口之间;所述第六连接点位于所述第四开关与第一负极端口之间;
32.其中,所述第三开关通过所述第二正极端口,与igbt模块中的第二目标相的上桥臂和第三目标相的上桥臂分别连接;
33.所述第四开关通过所述第一负极端口,与所述igbt模块中的第一目标相下桥臂、第二目标相下桥臂和第三目标相下桥臂分别连接。
34.可选地,所述电机控制器还包括:第一电容和第二电容;
35.其中,所述第一电容与所述第一目标相的上桥臂和下桥臂并联;
36.所述第二电容与所述第二目标相的上桥臂和下桥臂,或与所述第三目标相的上桥臂和下桥臂并联。
37.可选地,所述电机控制器还包括:第二电阻;
38.所述第二电阻与所述igbt模块并联。
39.可选地,所述电机控制器还包括:第六电压检测模块;
40.所述第六电压检测模块与所述igbt模块并联。
41.可选地,在所述第一开关闭合、所述第二开关断开、所述第三开关闭合、所述第四开关闭合、所述第五开关闭合的状态下,所述第一电池模组和所述第二电池模组用于向所述电机控制器提供高压电源。
42.可选地,在所述第二电池模组故障、所述第一开关断开、所述第二开关闭合、所述第三开关断开、所述第四开关闭合、所述第五开关闭合的状态下,所述第一电池模组用于向所述电机控制器提供高压电源。
43.可选地,在所述第一电池模组故障、所述第一开关断开、所述第二开关断开、所述第三开关闭合、所述第四开关闭合、所述第五开关闭合的状态下,所述第二电池模组用于向所述电机控制器提供高压电源。
44.本发明实施例还提供一种加热控制方法,包括:
45.在第一开关断开、第二开关闭合、第三开关闭合、第四开关闭合、第五开关断开的状态下,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到用于控制电机控制器的igbt模块中的桥臂通断的控制信号;
46.其中,所述控制信号用于控制电池包中的第一电池模组进行放电、第二电池模组进行充电,和/或,控制电池包中的第二电池模组进行放电、第一电池模组进行充电。
47.可选地,所述控制信号包括:
48.用于指示所述igbt模块中的第一目标相的上桥臂通断的第一控制信号;
49.用于指示所述igbt模块中的第二目标相的上桥臂通断的第二控制信号;
50.用于指示所述igbt模块中的第三目标相的上桥臂通断的第三控制信号;
51.用于指示所述igbt模块中的第一目标相的下桥臂通断的第四控制信号;
52.用于指示所述igbt模块中的第二目标相的下桥臂通断的第五控制信号;
53.用于指示所述igbt模块中的第三目标相的下桥臂通断的第六控制信号。
54.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂断开、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂断开、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂导通、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂导通的情况下,所述控制信号用于控制所述第一电池模组的输出第一电流经过所述第一目标相的上桥臂,进入驱动电机,分流为第一子电流和第二子电流,以及使所述第一子电流经由所述第二目标相的下桥臂、所述第二子电流经由所述第三目标相的下桥臂返回至所述第一电池模组。
55.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂
导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第一子电流经由所述第二目标相的上桥臂、存储在所述驱动电机中的第二子电流经由所述第三目标相的上桥臂合并为第二电流,并返回至所述第二电池模组。
56.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂断开、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂导通、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制所述第二电池模组的输出第三电流经过所述第二目标相的上桥臂和所述第三目标相的下桥臂,分流为第三子电流和第四子电流,并进入驱动电机,以及使所述第三子电流和所述第四子电流经由所述第一目标相的下桥臂返回至所述第二电池模组。
57.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第三子电流和第四子电流合并为第四电流,并经由所述第一目标相的上桥臂返回至所述第一电池模组。
58.可选地,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到用于控制电机控制器的igbt模块中的桥臂通断的控制信号之前,所述方法还包括:
59.确定驱动电机的d轴初始电流命令和q轴初始电流命令;
60.根据获取的q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到q轴电流波动系数;
61.根据所述q轴电流波动系数和所述d轴初始电流命令,得到d轴电流命令;
62.根据所述q轴初始电流命令,得到q轴电流命令。
63.可选地,根据获取的q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到q轴电流波动系数,包括:
64.根据所述q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到初始q轴电流波动系数;
65.根据预设的波动系数的最大值和预设的波动系数最小值,对所述初始q轴电流波动系数进行限制,得到所述q轴电流波动系数。
66.本发明实施例还提供一种加热控制装置,包括:
67.第一处理模块,用于在第一开关断开、第二开关闭合、第三开关闭合、第四开关闭合、第五开关断开的状态下,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到用于控制电机控制器的igbt模块中的桥臂通断的控制信号;
68.其中,所述控制信号用于控制电池包中的第一电池模组进行放电、第二电池模组进行充电,和/或,控制电池包中的第二电池模组进行放电、第一电池模组进行充电。
69.可选地,所述控制信号包括:
70.用于指示所述igbt模块中的第一目标相的上桥臂通断的第一控制信号;
71.用于指示所述igbt模块中的第二目标相的上桥臂通断的第二控制信号;
72.用于指示所述igbt模块中的第三目标相的上桥臂通断的第三控制信号;
73.用于指示所述igbt模块中的第一目标相的下桥臂通断的第四控制信号;
74.用于指示所述igbt模块中的第二目标相的下桥臂通断的第五控制信号;
75.用于指示所述igbt模块中的第三目标相的下桥臂通断的第六控制信号。
76.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂断开、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂断开、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂导通、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂导通的情况下,所述控制信号用于控制所述第一电池模组的输出第一电流经过所述第一目标相的上桥臂,进入驱动电机,分流为第一子电流和第二子电流,以及使所述第一子电流经由所述第二目标相的下桥臂、所述第二子电流经由所述第三目标相的下桥臂返回至所述第一电池模组。
77.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第一子电流经由所述第二目标相的上桥臂、存储在所述驱动电机中的第二子电流经由所述第三目标相的上桥臂合并为第二电流,并返回至所述第二电池模组。
78.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂断开、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂导通、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制所述第二电池模组的输出第三电流经过所述第二目标相的上桥臂和所述第三目标相的下桥臂,分流为第三子电流和第四子电流,并进入驱动电机,以及使所述第三子电流和所述第四子电流经由所述第一目标相的下桥臂返回至所述第二电池模组。
79.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第三子电流和第四子电流合并为第四电流,并经由所述第一目标相的上桥臂返回至所述第一电池模组。
80.可选地,所述装置还包括:
81.第一确定模块,用于确定驱动电机的d轴初始电流命令和q轴初始电流命令;
82.第二处理模块,用于根据获取的q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到q轴电流波动系数;
83.第三处理模块,用于根据所述q轴电流波动系数和所述d轴初始电流命令,得到d轴电流命令;
84.第四处理模块,用于根据所述q轴初始电流命令,得到q轴电流命令。
85.可选地,所述第二处理模块,包括:
86.第一处理单元,用于根据所述q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到初始q轴电流波动系数;
87.第二处理单元,用于根据预设的波动系数的最大值和预设的波动系数最小值,对所述初始q轴电流波动系数进行限制,得到所述q轴电流波动系数。
88.本发明实施例还提供一种加热控制设备,包括:处理器、存储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,所述程序被所述处理器执行时实现如上中任一项所述的加热控制方法的步骤。
89.本发明实施例还提供一种可读存储介质,所述可读存储介质上存储有程序,所述程序被处理器执行时实现如上中任一项所述的加热控制方法中的步骤。
90.本发明的有益效果是:
91.本发明方案,提供一种动力电池加热系统,既可以实现在正常工作模式下,即第一开关闭合、第二开关断开、第三开关闭合、第四开关闭合、第五开关闭合的状态下,通过电池包向电机控制器提供高压电源,也可以实现在第一开关断开、第二开关闭合、第三开关闭合、第四开关闭合、第五开关断开的状态下,控制电池包中的第一电池模组进行放电、第二电池模组进行充电,和/或,控制电池包中的第二电池模组进行放电、第一电池模组进行充电,也就是第一电池模组进行完整的充、放电过程,和/或,第二电池模组进行完整的充、放电过程,将充、放电过程中由于电流与电池内阻的热反应产生的热量用于动力电池的加热,提高加热速率,可以解决现有的动力电池的高频速加热方案中,动力电池的直流母线上所产生的电流有效值较低,加热效率低的问题。
附图说明
92.图1表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的电路图;
93.图2表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的简化示意图之一;
94.图3表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的简化示意图之二;
95.图4表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的简化示意图之三;
96.图5表示本发明实施例提供的加热控制方法的流程图;
97.图6表示本发明实施例提供的动力电池速加热控制功能实现流程图;
98.图7表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的简化示意图之四;
99.图8表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的简化示意图之五;
100.图9表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的简化示意图之六;
101.图10表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的简化示意图之七;
102.图11表示本发明实施例提供的动力电池加热系统的简化示意图之八;
103.图12表示本发明实施例提供的电流调节流程图;
104.图13表示本发明实施例提供的加热控制装置的结构示意图。
具体实施方式
105.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。
106.本发明针对现有技术中,在动力电池的高频速加热方案中,动力电池的直流母线上所产生的电流有效值较低,加热效率低的问题,提供一种动力电池加热系统、加热控制方法、装置和设备。
107.如图1所示,本发明实施例提供一种动力电池加热系统,包括:
108.电池包,以及与所述电池包连接的电机控制器;
109.所述电池包包括:并联的第一电池模组b1和第二电池模组b2;所述第一电池模组b1的正极通过第一开关s1,与所述第二电池模组b2的正极连接;
110.所述第一电池模组b1的正极通过第二开关s2,与所述电机控制器的绝缘栅双极型晶体管igbt模块中的第一目标相的上桥臂连接;
111.所述第二电池模组b2的正极通过第三开关s3,与所述igbt模块中的第二目标相的上桥臂和第三目标相的上桥臂分别连接;
112.所述第一电池模组b1的负极和所述第二电池模组b2的负极通过第四开关s4,与所述igbt模块中的所述第一目标相的下桥臂、所述第二目标相的下桥臂和所述第三目标相的下桥臂分别连接;
113.所述第一目标相的上桥臂通过第五开关s5,与所述第二目标相的上桥臂连接。
114.在本发明实施例中,电池包和电机控制器通过三个端口连接,该三个端口包括两个正极端口和一个负极端口,每个端口分别包括一个电池包上的子端口和一个电机控制器上的子端口,其中一个正极端口为图1中示出的
“①
+”,另一个正极端口为图1中示出的
“②
+”,负极端口为图1中示出的
“③‑”

115.电机控制器还与驱动电机连接。
116.本发明实施例的电池包为高压电池包,电池包中包括b1和b2两个电池模组,这两个电池模组的设计标准完全一致,也就是两个电池模组的输出电压和电池容量完全相同。请继续查阅图1,电池包中还包括与第一电池模组b1并联的绝缘检测电路i1,以及与第二电池模组b2并联的绝缘检测电路i2,绝缘检测电路用于动力电池的绝缘性能,绝缘检测电路为现有技术方案,在此不再赘述。
117.第一电池模组b1还与保险丝f1连接,第二电池模组b2还与保险丝f2连接,在非预期的大电流或热失控状态下,保险丝会熔断,实现动力电池加热系统的被动断路,以此来保证整车安全。
118.第四开关s4为电池包的负极继电器开关,第一开关s1为电池包内部的第一电池模组b1和第二电池模组b2的并联继电器,在正常控制模式下,该继电器s1闭合,此时,第一电池模组b1和第二电池模组b2处于并联状态,共同输出电压,保障整车的电源供应,并且,在动力电池加热模式下,该继电器s1处于断开状态,此时第一电池模组b1和第二电池模组b2分别对外输出电压,以此来保障整车的电源供应,但是在动力电池加热模式下该继电器处于断开状态,通过电机控制器控制第五开关s5断开,此时,第一电池模组b1和第二电池模组b2分别对外输出电压,以此来保障电机控制器控制动力电池速加热的功能的实现。
119.具体地,第二开关s2和第三开关s3为电池包的正极继电器,在正常控制模式下,第一开关s1继电器闭合,保障第一电池模组b1和第二电池模组b2处于并联状态,同时继电器s3闭合,继电器s2断开,此时电池包通过端口
“①
+”输出正电源,为整车供电,在动力电池加
热模式下,继电器s1断开,同时继电器s2和继电器s3均处于闭合状态,此时,电池包分别通过端口
“①
+”和端口
“②
+”输出正电源,从而保证电机控制器电池速加热功能的实现。
120.在电机控制器内部,第五开关s5为动力电池速加热控制继电器,在正常工作模式下,该继电器s5处于闭合状态,此时,绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)模块中的第一目标相(u相)、第二目标相(v相)和第三目标相(w相)处于并联状态,在动力电池加热模式下,该继电器s5断开。
121.可选地,所述电池包还包括:第一电压检测模块v1和第二电压检测模块v2;
122.其中,所述第一电压检测模块v1与所述第一电池模组b1并联,所述第一电压检测模块v1用于获取所述第一电池模组b1的输出电压;
123.所述第二电压检测模块v2与所述第二电池模组b2并联,所述第二电压检测模块v2用于获取所述第二电池模组b2的输出电压。
124.需要说明的是,请继续参阅图1,第一电压检测模块v1与第一电池模组b1并联,第一电压检测模块v1用于获取第一电池模组b1的输出电压也,就是第一电压检测模块v1为第一电池模组b1的电压检测电路,用于获取第一电池模组b1的输出电压,该输出电压的电压值将用于电池管理系统相关控制逻辑的实现。第二电压检测模块v2与第二电池模组b2并联,第二电压检测模块v2用于获取第二电池模组b2的输出电压也,就是第二电压检测模块v2为第二电池模组b2的电压检测电路,用于获取第二电池模组b2的输出电压,该输出电压的电压值将用于电池管理系统相关控制逻辑的实现。
125.可选地,所述电池包还包括:第一电阻r1和第六开关s6;
126.其中,所述第一电阻r1和所述第六开关s6串联;
127.串联的所述第一电阻r1和所述第六开关s6,与所述第三开关s3并联。
128.在本发明实施例中,请继续参阅图1,第一电阻r1为预充电阻,第六开关s6为预充继电器,预充电阻r1和预充继电器s6串联组成高压预充电电路,在车辆正常上高压的过程中,继电器s2、继电器s3和继电器s6处于断开状态,继电器s1处于闭合状态,首先需要闭合电池包的负极继电器s4,接下来闭合预充继电器s6,在预充电阻r1的作用下,电池包的正极通过端口
“①
+”输出正极电压,输出的正极电压会逐渐升高到电池模组的输出电压,当预充结束之后(输出的正极电压与第一电池模组b1和第二电池模组b2的输出电压基本一致),则闭合继电器s3,之后断开预充继电器s6,通过以上预充过程可以避免上电过程中动力电池的输出电压对高压直流母线连接零部件的冲击。
129.可选地,所述电池包还包括:第三电压检测模块v3;
130.所述第三电压检测模块v3的一端与第一连接点连接,所述第三电压检测模块v3的另一端与第二连接点连接;
131.所述第一连接点位于所述第一电阻r1和所述第六开关s6之间;所述第二连接点位于所述第四开关s4与第一负极端口之间;
132.其中,所述第四开关s4通过所述第一负极端口,与所述igbt模块中的第一目标相下桥臂、第二目标相下桥臂和第三目标相下桥臂分别连接。
133.需要说明的是,请继续参阅图1,第三电压检测模块v3的一端连接至第一电阻r1和第六开关s6之间,第三电压检测模块v3的另一端连接至第四开关s4与第一负极端口之间,第三电压检测模块v3为预充电压检测电路,用于检测预充电过程中直流母线的电压状态,
以此来实现预充电控制。
134.所述第一负极端口为图1所示的负极端口
“③‑”

135.可选地,所述电池包还包括:第四电压检测模块v4;
136.所述第四电压检测模块v4的一端与第三连接点连接,所述第四电压检测模块v4的另一端与第四连接点连接;
137.所述第三连接点位于所述第二开关s2与第一正极端口之间;所述第四连接点位于所述第四开关s4与第一负极端口之间;
138.其中,所述第二开关s2通过所述第一正极端口,与所述igbt模块中的第一目标相的上桥臂连接;
139.所述第四开关s4通过所述第一负极端口,与所述igbt模块中的第一目标相下桥臂、第二目标相下桥臂和第三目标相下桥臂分别连接。
140.需要说明的是,请继续参阅图1,第四电压检测模块v4的一端连接至第二开关s2与第一正极端口之间,第四电压检测模块v4的另一端连接至第四开关s4与第一负极端口之间,第四电压检测模块v4为电池包的输出电压检测电路,用于检测动力电池加热模式下电池包
“②
+”输出电压,该输出电压的电压值用于实现电池管理系统的控制逻辑。
141.所述第一正极端口为图1中所示的正极端口
“②
+”,所述第一负极端口为图1中所示的负极端口
“③‑”

142.可选地,所述电池包还包括:第五电压检测模块v5;
143.所述第五电压检测模块v5的一端与第五连接点连接,所述第五电压检测模块v5的另一端与第六连接点连接;
144.所述第五连接点位于所述第三开关s3与第二正极端口之间;所述第六连接点位于所述第四开关s4与第一负极端口之间;
145.其中,所述第三开关s3通过所述第二正极端口,与igbt模块中的第二目标相的上桥臂和第三目标相的上桥臂分别连接;
146.所述第四开关s4通过所述第一负极端口,与所述igbt模块中的第一目标相下桥臂、第二目标相下桥臂和第三目标相下桥臂分别连接。
147.需要说明的是,请继续参阅图1,第五电压检测模块v5的一端连接至第三开关s3与第二正极端口之间,第五电压检测模块v5的另一端连接至第四开关s4与第一负极端口之间,第五电压检测模块v5为电池包的输出电压检测电路,用于检测动力电池正常工作模式下电池包
“①
+”输出电压,该输出电压的电压值用于实现电池管理系统的控制逻辑。
148.所述第二正极端口为图1中所示的正极端口
“①
+”,所述第一负极端口为图1中所示的负极端口
“③‑”

149.可选地,所述电机控制器还包括:第一电容c1和第二电容c2;
150.其中,所述第一电容c1与所述第一目标相的上桥臂和下桥臂并联;
151.所述第二电容c1与所述第二目标相的上桥臂和下桥臂,或与所述第三目标相的上桥臂和下桥臂并联。
152.需要说明的是,请继续参阅图1,第一电容c1和第二电容c2为电机控制器母线电容,在正常工作模式下,由于继电器s5闭合,第一电容c1和第二电容c2处于并联状态,用于稳定直流母线电压,在动力电池加热模式下,继电器s5断开,第一电容c1为igbt模块中的第
一目标相(u相)桥臂稳定母线供电电压,第一电容c1为igbt模块中的第二目标相(v相)和第三目标相(w相)桥臂稳定母线供电电压。
153.可选地,所述电机控制器还包括:第二电阻r2;
154.所述第二电阻r2与所述igbt模块并联。
155.需要说明的是,请继续参阅图1,第二电阻r2与igbt模块并联,第二电阻r2为电机控制器主动放电电阻,用于整车下电过程中的系统放电实现。
156.可选地,所述电机控制器还包括:第六电压检测模块v6;
157.所述第六电压检测模块v6与所述igbt模块并联。
158.需要说明的是,请继续参阅图1,第六电压检测模块v6与igbt模块并联,第六电压检测模块v6为正常工作模式下电机控制器直流母线电压检测电路,用于测量直流母线电压,以此来实现自身的控制逻辑。
159.以上说明了动力电池加热系统的电路结构,接来下说明动力电池加热系统的具体功能。
160.可选地,在所述第一开关s1闭合、所述第二开关s2断开、所述第三开关s3闭合、所述第四开关s4闭合、所述第五开关s5闭合的状态下,所述第一电池模组b1和所述第二电池模组b2用于向所述电机控制器提供高压电源。
161.需要说明的是,本发明实施例提供的动力电池加热系统具有冗余供电功能,请参阅图2,图2为动力电池加热系统的简化示意图,图2为将图1中不必要的电路结构进行去除得到的。当动力电池加热系统处于图2所示的状态下,也就是动力电池加热系统处于正常工作模式下,动力电池模组无故障(第一电池模组b1和第二电池模组b2均无故障)时,此时电池包中的继电器s1闭合,继电器s2断开,继电器s3闭合,继电器s4与继电器s5也处于闭合状态。这种状态下第一电池模组b1、第二电池模组b2处于正常的并联状态,并联后通过电池包的正极端口
“①
+”、负极端口
“③‑”
向电机控制器提供高压直流电源。
162.可选地,在所述第二电池模组b2故障、所述第一开关s1断开、所述第二开关s2闭合、所述第三开关s3断开、所述第四开关s4闭合、所述第五开关s5闭合的状态下,所述第一电池模组b1用于向所述电机控制器提供高压电源。
163.需要说明的是,请参阅图3,图3为动力电池加热系统的简化示意图,图3为将图1中不必要的电路结构进行去除得到的。当动力电池加热系统处于图3所示的状态下,也就是动力电池加热系统处于正常工作模式下,但第一电池模组b1有故障时,此时电池包中的继电器s1断开,继电器s2闭合,继电器s3断开,继电器s4与继电器s5也处于闭合状态。这种状态下第一电池模组b1由于故障处于断开隔离状态,由第二电池模组b2承担系统供电功能,即通过电池包的正极端口
“②
+”、负极端口
“③‑”
向电机控制器提供高压直流电源。
164.可选地,在所述第一电池模组b1故障、所述第一开关s1断开、所述第二开关s2断开、所述第三开关s3闭合、所述第四开关s4闭合、所述第五开关s5闭合的状态下,所述第二电池模组b2用于向所述电机控制器提供高压电源。
165.需要说明的是,请参阅图4,图4为动力电池加热系统的简化示意图,图4为将图1中不必要的电路结构进行去除得到的。当动力电池加热系统处于图4所示的状态下,也就是动力电池加热系统处于正常工作模式下,但第二电池模组b2有故障时,此时电池包中的继电器s1断开,继电器s2断开,继电器s3闭合,继电器s4与继电器s5也处于闭合状态。这种状态
下第二电池模组b2由于故障处于断开隔离状态,由第一电池模组b1承担系统供电功能,即通过电池包的正极端口
“①
+”、负极端口
“③‑”
向电机控制器提供高压直流电源。
166.还需要说明的是,本发明实施例提供的动力电池加热系统具有冗余供电功能,该动力电池加热系统充分利用双模组高压动力电池的特点,通过合理的开关设计,可以充分发挥双模组高压动力电池的特性,在其中一个模组发生故障时,通过将故障模组隔离的方式利用无故障的电池模组继续为驱动系统供电,实现供电冗余,保证整车基本的动力需求,不至于导致车辆“趴窝”,从而极大的改善了故障状态下整车的驾乘感受。
167.如图5所示,本发明实施例提供一种加热控制方法,包括:
168.步骤501:在第一开关断开、第二开关闭合、第三开关闭合、第四开关闭合、第五开关断开的状态下,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到用于控制电机控制器的igbt模块中的桥臂通断的控制信号;
169.其中,所述控制信号用于控制电池包中的第一电池模组进行放电、第二电池模组进行充电,和/或,控制电池包中的第二电池模组进行放电、第一电池模组进行充电。
170.需要说明的是,本发明实施例提供的动力电池加热系统具有动力电池速加热功能,也就是,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到igbt模块中三个目标相的六个桥臂的控制信号,控制实现第一电池模组放电、第二电池模组充电,和/或第二电池模组放电、第一电池模组充电的过程。在充放电过程中,产生的电流与电池模组内阻会产生热量,该热量将用于动力电池的速加热。
171.可选地,所述控制信号包括:
172.用于指示所述igbt模块中的第一目标相的上桥臂通断的第一控制信号;
173.用于指示所述igbt模块中的第二目标相的上桥臂通断的第二控制信号;
174.用于指示所述igbt模块中的第三目标相的上桥臂通断的第三控制信号;
175.用于指示所述igbt模块中的第一目标相的下桥臂通断的第四控制信号;
176.用于指示所述igbt模块中的第二目标相的下桥臂通断的第五控制信号;
177.用于指示所述igbt模块中的第三目标相的下桥臂通断的第六控制信号。
178.下面对本发明实施例提供的动力电池速加热功能的原理进行说明如下:
179.通过给定永磁同步电机(驱动电机)矢量控制中的d、q轴电流命令,利用电流环调节使电机实施动力电池速加热过程中实际所产生的d、q轴电流同给定电流命令保持一致。
180.具体地,请参阅图6,图6为本发明实施例提供的动力电池速加热控制功能实现流程图,首先确定永磁同步电机矢量控制所需的d轴、q轴电流命令id、iq,该电流命令与永磁同步电机实际反馈的d轴、q轴电流值id*、iq*(采集电机的u相、v相、w相三相电流后经坐标变换后得到)一同用于矢量控制中的电流环控制,通过电流环调节控制得到永磁同步电机旋转坐标系下的d轴、q轴电压命令ud、uq,该电压命令将用于永磁同步电机矢量控制中的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,svpwm),以此来得到igbt模块u相、v相、w相三相上下桥臂的控制信号,接下来利用得到的控制信号控制功率转换模块(igbt模块),驱动永磁同步电机工作,从而形成闭环控制,即电机的实际d、q轴电流id*、iq*与电流命令id、iq保持一致。本发明实施例所述的加热控制方法也就是通过图6中所示的“d轴、q轴电流命令确定”环节,即通过永磁同步电机矢量控制中d轴、q轴的电流命令生成igbt模块u相、v相、w相三相上下桥臂的控制信号,进而实现动力电池的速加热。虽然通过直接控
制igbt模块u相、v相、w相三相上下桥臂的通断便能够实现动力电池内部两个电池模组的充放电,进而实现动力电池的速加热,但是直接控制igbt模块六个桥臂通断的控制方法属于开环控制,在实际应用过程中会由于动力电池内部两个模组间的电压偏差、电机转子位置检测误差等因素会在电机的q轴产生电流分量,该电流分量将使会驱动电机产生非预期的扭矩输出,而该扭矩会引起车辆的振动甚至移动,这是不希望的。本发明实施例,通过图6中所示的闭环控制方法,通过给定d轴、q轴的电流命令生成igbt模块u相、v相、w相三相上下桥臂的控制信号,进而实现动力电池的速加热,可以减弱产生非预期的扭矩输出,进而减弱车辆的振动。
181.在本发明实施例中,u相上下桥臂的控制信号分别为第一控制信号、第四控制信号;v相上下桥臂的控制信号分别为第二控制信号、第五控制信号;w相上下桥臂的控制信号分别为第三控制信号、第六控制信号。
182.下面具体说明,通过u相、v相、w相三相上下桥臂的控制信号,实现动力电池内部的电池模组的充放电过程。
183.请参阅图7,图7为在动力电池加热模式下,动力电池加热系统的简化示意图,也就是在动力电池加热模式,图1所示的动力电池加热系统的电路图可以等效为图7所示,即控制第一开关s1断开、第二开关s2闭合、第三开关s3闭合、第四开关s4闭合、第五开关s5断开。
184.先对igbt模块u相、v相、w相三相上下桥臂的控制信号进行定义,u相上桥臂的控制信号(第一控制信号)、u相下桥臂的控制信号(第二控制信号)、v相上桥臂的控制信号(第三控制信号)、v相下桥臂的控制信号(第四控制信号)、w相上桥臂的控制信号(第五控制信号)、w相下桥臂的控制信号(第六控制信号)分别用t1、t2、t3、t4、t5、t6表示,在控制信号为“1”时表示对应桥臂导通,当控制信号为“0”时表示对应桥臂断开。
185.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂断开、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂断开、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂导通、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂导通的情况下,所述控制信号用于控制所述第一电池模组的输出第一电流经过所述第一目标相的上桥臂,进入驱动电机,分流为第一子电流和第二子电流,以及使所述第一子电流经由所述第二目标相的下桥臂、所述第二子电流经由所述第三目标相的下桥臂返回至所述第一电池模组。
186.具体地,请参阅图8,当t1-t6的控制信号依次为(1 0 0 0 1 1)时,图7所示的等效电路图如图8所示。此时,电池包内部的第二电池模组b2处于断开状态,由电池包中的第一电池模组b1输出电流。第一电池模组b1输出电流ia(第一电流),经过igbt模块u相上桥臂后进入到电机的三相绕组中,分流为电流i1(第一子电流)、电流i2(第二子电流),之后由igbt模块的v相与w相的下桥臂返回至第一电池模组b1的负极。此过程实际上是第一电池模组b1的放电过程。
187.进一步地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况
下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第一子电流经由所述第二目标相的上桥臂、存储在所述驱动电机中的第二子电流经由所述第三目标相的上桥臂合并为第二电流,并返回至所述第二电池模组。
188.具体地,在t1~t6的控制信号依次为(1 0 0 0 1 1)一定时间后(建立电流ia、电流i1、电流i2),控制驱动电机进入到零矢量状态,对应地,t1~t6的控制信号依次为(1 1 1 0 0 0),当t1-t6的控制信号依次为(1 1 1 0 0 0)时,图7所示的等效电路图如图9所示。
189.图9所示的等效电路中,电机系统处于主动短路状态,此时第一电池模组b1在图8中所建立的导通通路被断开,但是在电机三相绕组电感储能的作用下,依然会存在电流i1、电流i2,该电流i1通过igbt模块v相的上桥臂,电流i2通过igbt模块w相的上桥臂合并为ib(第二电流),并返回至电池包内的第二电池模组b2,该过程中实际在为第二电池模组b2充电。
190.图8和图9所示的等效电路实际上通过电机三相绕组的电感储能功能实现了第一电池模组b1放电、第二电池模组b2充电的换能过程。
191.可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂断开、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂导通、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制所述第二电池模组的输出第三电流经过所述第二目标相的上桥臂和所述第三目标相的下桥臂,分流为第三子电流和第四子电流,并进入驱动电机,以及使所述第三子电流和所述第四子电流经由所述第一目标相的下桥臂返回至所述第二电池模组。
192.具体地,请参阅图8,当t1-t6的控制信号依次为(0 1 1 1 0 0)时,图7所示的等效电路图如图10所示。此时,电池包内部的第一电池模组b1处于隔离状态,由电池包中的第二电池模组b2输出电流。第二电池模组b2输出电流ic(第三电流),第三电流经过igbt模块的v相、w相上桥臂分流(分流为电流i3、电流i4)后进入到电机绕组中,之后经过igbt模块的u相下桥臂反馈到第二电池模组b2的负极。此过程实际上是第二电池模组b2的放电过程。
193.进一步地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第三子电流和第四子电流合并为第四电流,并经由所述第一目标相的上桥臂返回至所述第一电池模组。
194.具体地,在t1~t6的控制信号依次为(0 1 1 1 0 0)一定时间后(建立电流ic、电流i3、电流i4),控制驱动电机进入到零矢量状态,对应地,t1~t6的控制信号依次为(1 1 1 0 0 0),当t1-t6的控制信号依次为(1 1 1 0 0 0)时,图7所示的等效电路图如图11所示。
195.图11所示的等效电路中,电机系统处于主动短路状态,此时第二电池模组b2在图10中所建立的导通通路被断开,但是在电机三相绕组电感储能的作用下,依然会存在电流i3、电流i4,该电流i3通过igbt模块v相的上桥臂,电流i4通过igbt模块w相的上桥臂合并为id(第四电流),并返回至电池包内的第一电池模组b1,该过程中实际在为第一电池模组b1
充电。
196.优选地,本发明实施例所述的加热控制方法,通过对igbt模块6个桥臂的控制依次实现了:第一电池模组放电、第二电池模组充电、第二电池模组放电、第一电池模组充电,共计四个完整的充放电流程,其中每个电池模组均经历了一次充电与放电过程。在充放电过程中产生的电流与电池内阻会产生热量,该热量将用于动力电池的速加热。
197.可选地,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到用于控制电机控制器的igbt模块中的桥臂通断的控制信号之前,所述方法还包括:
198.确定驱动电机的d轴初始电流命令和q轴初始电流命令;
199.根据获取的q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到q轴电流波动系数;
200.根据所述q轴电流波动系数和所述d轴初始电流命令,得到d轴电流命令;
201.根据所述q轴初始电流命令,得到q轴电流命令。
202.关于电机的q轴电流会引起电机的非预期扭矩输出可见如下的:永磁同步电机的扭矩公式:
[0203][0204]
其中,te表示电机输出扭矩,p0表示电机极对数,id与iq分别表示电机实际的d、q轴电流;ld与lq表示电机d、q轴等效电感;ψr表示永磁体磁链。根据该扭矩公式可以看出,在电机q轴电流为0时,无论d轴电流如何取值,电机输出扭矩te均为0,否则如果q轴电流不为0,则电机一定会产生输出扭矩。本发明实施例中通过将电机的d轴电流命令设定为一个正弦波,而q轴电流命令设定为0,通过图6中的“永磁同步电机矢量控制电流环调节”使电机实际的d轴、q轴电流与命令电流保持一致,以此既实现动力电池加热过程,同时减弱由于q轴电流所引起的驱动电机非预期扭矩输出。
[0205]
但是,由于电机转子位置解析误差等因素的影响,在动力电池速加热控制中不可避免的会在电机的q轴产生电流分量,电流的波动程度越大,则由此引起的电机非预期输出扭矩波动也剧烈,因此,为了进一步削弱加热控制过程中驱动电机所产生的非预期扭矩,本发明实施例创造性地提出q轴电流波动系数的这个概念,以此来表征q轴电流的波动程度,之后根据q轴电流波动系数对d轴电流命令进行补偿,进而来削弱速加热控制过程中驱动电机所产生的非预期扭矩。
[0206]
也就是,请参阅图12,本发明实施例提供的电流调节流程包括步骤1201:d轴、q轴初始电流命令确定;步骤1202:q轴电流波动系数计算;步骤1203:d轴电流命令补偿。在步骤1201中,首先确定出动力电池速加热控制中所需的d轴电流命令id与q轴的电流命令iq;接下来在步骤1202中,根据永磁同步电机的实际q轴电流计算补偿系数,在步骤1203中,根据步骤1202中得到的q轴电流波动系数对d轴电流命令进行补偿,也就是根据所述q轴电流波动系数和所述d轴初始电流命令,得到d轴电流命令,根据所述q轴初始电流命令,得到q轴电流命令,以此来削弱速加热控制过程中驱动电机所产生的非预期扭矩。
[0207]
可选地,根据获取的q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到q轴电流波动系数,包括:
[0208]
根据所述q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到初始q轴电流波动系数;
[0209]
根据预设的波动系数的最大值和预设的波动系数最小值,对所述初始q轴电流波
动系数进行限制,得到所述q轴电流波动系数。
[0210]
进一步地,在“q轴电流波动系数计算”环节,包括根据当前q轴电流实际值(q轴实际电流值)和d轴初始电流命令,计算得到q轴电流波动系数的初始值(初始q轴电流波动系数),根据预设的波动系数的最大值和预设的波动系数最小值,对q轴电流波动系数的初始值进行限制,得到最终的q轴电流波动系数,根据最终的q轴电流波动系数进行后续的对d轴电流命令进行补偿处理。
[0211]
具体地,本发明实施例提供的电流调节的具体流程如下:
[0212]
d轴、q轴电流命令确定:
[0213]
本发明实施例提供的用于动力电池速加热控制,永磁同步电机的d轴、q轴电流命令如下:
[0214]id-int
=k
·
sin(2πf)
[0215]iq-int
=0
[0216]
上式中规定了用于速加热控制的电机d轴、q轴电流命令,其中,i
d-int
表示d轴电流命令的初始值(d轴初始电流命令),该电流采用正弦函数波形作为控制输出,k表示正弦波形幅值,为正实数,f表示正弦波形的频率;其中,k可根据速加热控制过程中系统的状态进行确定,如加热速度、速加热有效电流值等;正弦波形的频率f建议取值范围:100hz~250hz,f值过大则对动力电池速加热的后续控制要求较高,如后续的电流环调节,若正弦波信号的频率过高则会使电流环调节质量变差从而影响速加热控制效果,并且f过高将会引起速加热控制过程中驱动电机的高频噪音问题;另外,频率f也不能够过低,f过低将会引起控制过程中电机q轴电流分量增大,从而增大驱动电机的非预期输出扭矩。
[0217]
q轴电流波动系数计算:
[0218]
本发明实施例提供的q轴电流波动系数的概念,该波动系数用于表征电机实际q轴电流的波动程度,当q轴电流波动程度剧烈时,该波动系数增大,反之该系数变小。在动力电池速加热控制过程中对该系数进行实时计算,并将得到的波动系数用于后续的d轴电流命令补偿。q轴电流波动系数的计算方式如下:
[0219][0220]
根据上式计算q轴电流波动系数的初始值k
q-int
。式中,i
q*
表示驱动电机当前q轴电流实际值,f表示d轴初始电流命令正弦波的频率,max[i
q*
(i)]表示在第i个d轴正弦电流命令的控制周期内电机q轴电流的最大采样值,min[i
q*
(i)]表示在第i个d轴正弦电流命令的控制周期内电机q轴电流的最小采样值。本发明实施例采集0.2f个d轴电流正弦波时间范围内的q轴电流最大采样值与最小采样值,并对每个正弦波周期内的q轴电流最大最小采样值进行平方后求和,得到平方和,最后对0.2f个周期内的q轴电流的平方和进行累加处理,从而得到q轴电流波动系数的初始值k
q-int
。可以看出,随着q轴电流波动程度的增加以及q轴电流偏离0程度的增大,k
q-int
值将会增大,本发明实施例利用该特点来表征q轴电流的波动程度。
[0221]
得到k
q-int
后对其进行限制处理:
[0222][0223]
其中,k
l
表示经过限制的q轴电流波动系数,k
max
与k
min
分别表示波动系数的最大限制值、最小限制值(k
max
与k
min
均大于0),可以看出通过上式将q轴电流波动系数的初始值k
q-int
限制在了[k
min
,k
max
]范围内。完成了对q轴电流波动系数初始值的限制后进行最终的q轴电流波动系数的计算,具体方法如下:
[0224][0225]
其中kq表示最终的q轴电流波动系数,根据该式可以看出,当限制后的q轴电流波动系数k
l
由k
min
增加到k
max
时,波动系数kq线性的从1降至0,即随着q轴电流波动程度的增大,q轴电流波动系数减小,本发明实施例正是根据波动系数的这一的特点,来进行后续的补偿处理。
[0226]
d轴电流命令补偿:
[0227]
通过上述内容得到d轴电流命令的初始值i
d-int
与q轴电流波动系数kq,利用kq对i
d-int
进行补偿处理,从而得到最终的d轴、q轴电流命令,该d、q轴电流指令将用于实际的动力电池速加热控制。
[0228]
id=kq·k·
sin(2πf)
[0229]iq
=0
[0230]
根据上式,随着q轴波动程度的愈加剧烈,动力电池速加热控制中的d轴电流指令将减小,当d轴电流指令减小后将会降低速加热控制过程中电池模组的充放电电流,进而减小控制过程中在电机q轴产生的电流分量,从而最终抑制了电机的非预期扭矩输出。以上动力电池速加热控制方法极大的解决了传统动力电池高频速加热过程中驱动电机非预期的动力输出问题,保证了速加热过程中整车系统的安全、可靠。
[0231]
本发明实施例提供的动力电池加热系统的高压电路基于双模组动力电池设计方案,通过动力电池包内部开关实现电机控制器的两种工作模式,实现正常控制模式和动力电池加热模式。其中,在动力电池加热模式下,通过纯电动汽车电机定子绕组线圈的储能特性,实现动力电池两个模组间的能量移动,具体为在一个模组进行充电的同时对另一个模组进行放电。较传统基于驱动电机的动力电池速加热电路,该高压电路在电机零矢量状态下也能够产生电流,因此提升了加热控制中动力电池母线电流的有效值,从而极大的提高了加热效率。除以上外,在本发明提供的动力电池加热系统的高压电路中,通过电机控制器内部开关设计还实现了双模组动力电池冗余供电功能,即在动力电池其中一个模组发生故障后能够将该故障模组实施物理隔离,之后利用非故障模组为驱动系统实施高压供电,保证驱动系统的基本动力输出,从而提高故障状态下车辆的驾乘体验。
[0232]
进一步地,在该动力电池加热系统基础上,本发明实施例还提供了一种加热控制方法。该方法通过在驱动电机旋转坐标系下给定d轴、q轴电流,利用永磁同步电机矢量控制中的电流环对其进行实时调节,控制动力电池两个独立模组内部产生充放电电流,以此来实现动力电池速加热功能。考虑到由于电机转子位置检测误差等因素,在实际的速加热控
制过程中不可避免的会在电机q轴产生实际的电流分量,从而使驱动电机产生非预期的扭矩输出,进而引起车辆的振动甚至纵向移动,该问题在传统的高频速加热控制中一直无法解决。针对该问题,本发明实施例设计了基于永磁同步电机q轴电流的波动系数计算方法,该系数通过q轴电流的实际状态对速加热控制过程中驱动电机非预期输出扭矩进行评估,当波动程度较剧烈时,本发明实施例通过补偿降低驱动电机d轴控制信号的幅值来减小速加热过程中动力电池模组的充放电电流,通过这种动态调节来降低q轴中所产生的电流分量,减小驱动电机的非预期输出扭矩;在此基础上结合永磁同步电机的电流环调节,调节电机的q轴电流趋向于0,从而极大的解决了传统动力电池高频速加热过程中驱动电机非预期的动力输出问题,保证了速加热过程中整车系统的安全、可靠。
[0233]
还需要说明的是,本发明实施例提供的动力电池加热系统及加热控制方法具有思路清晰、工作原理简洁明确、硬件电路及控制方式易于工程实现等特点,同时在很大程度上解决了传统动力电池高频速加热过程中驱动电机非预期的动力输出问题,因此具有良好的工程推广价值。
[0234]
如图13所示,本发明实施例还提供一种加热控制装置,包括:
[0235]
第一处理模块1301,用于在第一开关断开、第二开关闭合、第三开关闭合、第四开关闭合、第五开关断开的状态下,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到用于控制电机控制器的igbt模块中的桥臂通断的控制信号;
[0236]
其中,所述控制信号用于控制电池包中的第一电池模组进行放电、第二电池模组进行充电,和/或,控制电池包中的第二电池模组进行放电、第一电池模组进行充电。
[0237]
本发明实施例,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到igbt模块中三个目标相的六个桥臂的控制信号,控制实现第一电池模组放电、第二电池模组充电,和/或第二电池模组放电、第一电池模组充电的过程。在充放电过程中,产生的电流与电池模组内阻会产生热量,该热量将用于动力电池的速加热。
[0238]
可选地,所述控制信号包括:
[0239]
用于指示所述igbt模块中的第一目标相的上桥臂通断的第一控制信号;
[0240]
用于指示所述igbt模块中的第二目标相的上桥臂通断的第二控制信号;
[0241]
用于指示所述igbt模块中的第三目标相的上桥臂通断的第三控制信号;
[0242]
用于指示所述igbt模块中的第一目标相的下桥臂通断的第四控制信号;
[0243]
用于指示所述igbt模块中的第二目标相的下桥臂通断的第五控制信号;
[0244]
用于指示所述igbt模块中的第三目标相的下桥臂通断的第六控制信号。
[0245]
可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂断开、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂断开、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂导通、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂导通的情况下,所述控制信号用于控制所述第一电池模组的输出第一电流经过所述第一目标相的上桥臂,进入驱动电机,分流为第一子电流和第二子电流,以及使所述第一子电流经由所述第二目标相的下桥臂、所述第二子电流经由所述第三目标相的下桥臂返回至所述第一电池模组。
[0246]
可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制
信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第一子电流经由所述第二目标相的上桥臂、存储在所述驱动电机中的第二子电流经由所述第三目标相的上桥臂合并为第二电流,并返回至所述第二电池模组。
[0247]
可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂断开、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂导通、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制所述第二电池模组的输出第三电流经过所述第二目标相的上桥臂和所述第三目标相的下桥臂,分流为第三子电流和第四子电流,并进入驱动电机,以及使所述第三子电流和所述第四子电流经由所述第一目标相的下桥臂返回至所述第二电池模组。
[0248]
可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第三子电流和第四子电流合并为第四电流,并经由所述第一目标相的上桥臂返回至所述第一电池模组。
[0249]
可选地,所述装置还包括:
[0250]
第一确定模块,用于确定驱动电机的d轴初始电流命令和q轴初始电流命令;
[0251]
第二处理模块,用于根据获取的q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到q轴电流波动系数;
[0252]
第三处理模块,用于根据所述q轴电流波动系数和所述d轴初始电流命令,得到d轴电流命令;
[0253]
第四处理模块,用于根据所述q轴初始电流命令,得到q轴电流命令。
[0254]
可选地,所述第二处理模块,包括:
[0255]
第一处理单元,用于根据所述q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到初始q轴电流波动系数;
[0256]
第二处理单元,用于根据预设的波动系数的最大值和预设的波动系数最小值,对所述初始q轴电流波动系数进行限制,得到所述q轴电流波动系数。
[0257]
需要说明的是,本发明实施例提供的加热控制装置是能够执行上述的加热控制方法的装置,则上述的加热控制方法的所有实施例均适用于该装置,且能够达到相同或者相似的技术效果。
[0258]
本发明实施例还提供一种加热控制设备,包括处理器、存储器;所述存储器用于存储所述处理器在执行操作时所使用的程序和数据,所述处理器调用并执行所述存储器中所存储的程序和数据。
[0259]
其中,所述电机控制器还包括收发机,所述收发机用于在所述处理器的控制下接
收和发送数据。
[0260]
具体地,所述处理器,用于在第一开关断开、第二开关闭合、第三开关闭合、第四开关闭合、第五开关断开的状态下,根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到用于控制电机控制器的igbt模块中的桥臂通断的控制信号;
[0261]
其中,所述控制信号用于控制电池包中的第一电池模组进行放电、第二电池模组进行充电,和/或,控制电池包中的第二电池模组进行放电、第一电池模组进行充电。
[0262]
可选地,所述控制信号包括:
[0263]
用于指示所述igbt模块中的第一目标相的上桥臂通断的第一控制信号;
[0264]
用于指示所述igbt模块中的第二目标相的上桥臂通断的第二控制信号;
[0265]
用于指示所述igbt模块中的第三目标相的上桥臂通断的第三控制信号;
[0266]
用于指示所述igbt模块中的第一目标相的下桥臂通断的第四控制信号;
[0267]
用于指示所述igbt模块中的第二目标相的下桥臂通断的第五控制信号;
[0268]
用于指示所述igbt模块中的第三目标相的下桥臂通断的第六控制信号。
[0269]
可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂断开、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂断开、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂导通、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂导通的情况下,所述控制信号用于控制所述第一电池模组的输出第一电流经过所述第一目标相的上桥臂,进入驱动电机,分流为第一子电流和第二子电流,以及使所述第一子电流经由所述第二目标相的下桥臂、所述第二子电流经由所述第三目标相的下桥臂返回至所述第一电池模组。
[0270]
可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第一子电流经由所述第二目标相的上桥臂、存储在所述驱动电机中的第二子电流经由所述第三目标相的上桥臂合并为第二电流,并返回至所述第二电池模组。
[0271]
可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂断开、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂导通、所述第五控制信号指示所述第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制所述第二电池模组的输出第三电流经过所述第二目标相的上桥臂和所述第三目标相的下桥臂,分流为第三子电流和第四子电流,并进入驱动电机,以及使所述第三子电流和所述第四子电流经由所述第一目标相的下桥臂返回至所述第二电池模组。
[0272]
可选地,在所述第一控制信号指示所述第一目标相的上桥臂导通、所述第二控制信号指示所述第二目标相的上桥臂导通、所述第三控制信号指示所述第三目标相的上桥臂导通、所述第四控制信号指示所述第一目标相的下桥臂断开、所述第五控制信号指示所述
第二目标相的下桥臂断开、所述第六控制信号指示所述第三目标相的下桥臂断开的情况下,所述控制信号用于控制存储在所述驱动电机中的第三子电流和第四子电流合并为第四电流,并经由所述第一目标相的上桥臂返回至所述第一电池模组。
[0273]
可选地,所述处理器根据驱动电机的d轴电流命令和q轴电流命令,得到用于控制电机控制器的igbt模块中的桥臂通断的控制信号之前,所述处理器,还用于:
[0274]
确定驱动电机的d轴初始电流命令和q轴初始电流命令;
[0275]
根据获取的q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到q轴电流波动系数;
[0276]
根据所述q轴电流波动系数和所述d轴初始电流命令,得到d轴电流命令;
[0277]
根据所述q轴初始电流命令,得到q轴电流命令。
[0278]
可选地,所述处理器,具体用于:
[0279]
根据所述q轴实际电流值和所述d轴初始电流命令,得到初始q轴电流波动系数;
[0280]
根据预设的波动系数的最大值和预设的波动系数最小值,对所述初始q轴电流波动系数进行限制,得到所述q轴电流波动系数。
[0281]
本发明实施例还提供一种可读存储介质,所述可读存储介质上存储有程序,所述程序被处理器执行时实现如上中任一项所述的加热控制方法中的步骤。
[0282]
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。
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