一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法及系统与流程
1.本发明涉及电池充放电控制技术领域，尤其涉及一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法及系统。
背景技术：
2.随着新能源汽车在全球范围内的大规模普及，区别于传统燃油车的应用，新能源汽车中的电机和电池的使用数量也逐渐增加，其中永磁同步电机凭借着其功率密度高，效率高、体积小、重量轻以及易于维护等优点，被广泛应用在新能源汽车的动力系统中。而对于一些新能源车型，特别是混动车型，往往搭载两个电机(即驱动电机和发电机)，其工作原理为，驱动电机消耗电池内部电能对外输出机械功率，发电机则消耗发动机的机械能并将电能输送至电池；当两个电机功率不平衡时，会导致电池过充过放。其中出现过充的情况时，电池在达到充满状态后，依然继续充电。由此使得电池内压升高、电池变形、漏液等情况发生，电池的性能也会显著降低和损坏。出现过放的情况时，会造成电极活性物质损伤，失去反应能力，使蓄电池寿命缩短。现有技术中采用检测电池的电压和电流，从而在过充或过放时，进行断开，由此进行保护，但这样势必会造成电池充电或放电效率，故而需要一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法及系统。
技术实现要素：
3.本技术实施例通过提供一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法及系统，至少部分解决了现有技术中电机功率不平衡时，会导致电池过充过放的技术问题，实现了控制电机扭矩，避免电池过充过放的技术效果。
4.第一方面，为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了如下技术方案：
5.一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法，包括：
6.实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据；
7.根据最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值；
8.根据扭矩值调整电机的扭矩输出。
9.可选的，实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据的步骤，还包括：
10.实时获取电池当前可用的最大充放电功率；
11.对电机的多个工况点进行检测，并分别获取对应的效率数据、电压数据、转速数据以及扭矩数据。
12.可选的，根据最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值的步骤，还包括：
13.步骤s201，建立效率数据、转速数据和扭矩数据之间的对应关系；
14.步骤s202，在预设工况下，确定电压差值低点和电压差值高点，确定转速数据和扭矩数据的顺序；
15.步骤s203，利用电压差值低点或电压差值高点对应的转速数据、扭矩数据基于预设公式计算估算效率；
16.步骤s204，根据估算效率和最大充放电功率计算估算扭矩；
17.步骤s205，根据估算扭矩通过对应关系查对应的效率值，
18.步骤s206，重复步骤s202至步骤s205，直至得到的结果扭矩与上一循环计算的结果扭矩之间的误差在预设范围内。
19.可选的，根据扭矩值调整电机的扭矩输出的步骤，还包括：
20.当整车控制器输出的指令扭矩，未超过电机的结果扭矩时，电机执行指令扭矩；
21.当整车控制器输出的指令扭矩，超过电机的结果扭矩时，电机执行结果扭矩。
22.可选的，根据估算效率和最大充放电功率计算估算扭矩的步骤，还包括：
23.当进行初次计算时，根据对电机效率的实验数据选取初始估算效率参与估算扭矩的计算。
24.可选的，确定电压差值低点和电压差值高点的步骤，还包括：
25.当实际电压在最低工作电压和额定电压之间时，电压差值低点采用最低工作电压，电压差值高点采用额定电压；当实际电压在额定电压和最高工作电压之间时，电压差值低点采用额定电压，电压差值高点采用最高工作电压。
26.第二方面，提供一种基于汽车电机防止电池过充和过放的系统，系统包括：
27.数据获取模块，用于实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据；
28.计算模块，用于根据最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值；
29.执行模块，用于根据扭矩值调整电机的扭矩输出。
30.可选的，数据获取模块包括：
31.电池数据获取模块，用于实时获取电池当前可用的最大充放电功率；
32.电机数据获取模块，用于对电机的多个工况点进行检测，并分别获取对应的效率数据、电压数据、转速数据以及扭矩数据。
33.可选的，计算模块包括：
34.数据关联模块，用于建立效率数据、转速数据和扭矩数据之间的对应关系；
35.差值点确立模块，用于在预设工况下，确定电压差值低点和电压差值高点，确定转速数据和扭矩数据的顺序；
36.估算效率计算模块，用于利用电压差值低点或电压差值高点对应的转速数据、扭矩数据基于预设公式计算估算效率；
37.估算扭矩计算模块，用于根据估算效率和最大充放电功率计算估算扭矩；
38.查模块，用于根据估算扭矩通过对应关系查对应的效率值，
39.循环模块，用于返回所述差值点确立模块进行循环计算，直至得到的结果扭矩与上一循环计算的结果扭矩之间的误差在预设范围内。
40.第三方面，提供一种电子设备，电子设备包括：存储器、处理器及存储在存储器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一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法。
41.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
42.利用电机和电池之间的相互关联，通过运行效率、转速和扭矩三个维度进行数据获取，并通过对电池的最大功率估算电机的扭矩边界，利用程序控制电机的输出扭矩，使其在扭矩边界内，从而避免电池过充过放，提高电池的使用寿命。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本技术提供的一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法的流程图；
45.图2为本技术提供的根据最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值的流程图。
46.图3为本技术提供的一种基于汽车电机防止电池过充和过放的系统的结构示意图；
47.图4为本技术提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
48.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
49.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
51.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”应做广义理解，例如，可以是固定设置，也可以是可拆卸设置，或一体地设置；可以是直接设置，也可以通过中间媒介间接设置。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。
52.应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
53.本技术实施例通过提供一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法及系统，改善了现有技术中电机功率不平衡时，会导致电池过充过放的技术问题，实现了控制电机扭矩，避免电池过充过放的技术效果。
54.本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
55.利用电机和电池之间的相互关联，通过运行效率、转速和扭矩三个维度进行数据
获取，并通过对电池的最大功率估算电机的扭矩边界，利用程序控制电机的输出扭矩，使其在扭矩边界内，从而避免电池过充过放，提高电池的使用寿命。
56.本技术实施例中，提供了如图1所示的一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法，该方法包括步骤s101～s103：
57.步骤s101，实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据；
58.需要说明的是，对于电池最大充放电功率的获取，旨在获取电池充放电的边界，同时获取电机的运行效率和转速，参与扭矩的计算。
59.步骤s102，根据最大充放电功率p及其对应的运行效率η和转速n计算扭矩值t；
60.需要说明的是，而对于扭矩值的计算原理，采用公式进行计算，电动工况的扭矩计算为发电工况的计算为
61.步骤s103，根据扭矩值调整电机的扭矩输出。
62.需要说明的是，本方案技术原理，其实质为利用最大充放功率计算出的扭矩值，作为控制电机扭矩输出的边界，从而使得电池与发电机或驱动电机的电力传输中，不会超过电池的最大充放功率，并由此避免电池的过充或过放。故而整体技术方案均是对扭矩的计算以及调控。
63.进一步地，实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据的步骤，还包括：
64.实时获取电池当前可用的最大充放电功率；
65.对电机的多个工况点进行检测，并分别获取对应的效率数据、电压数据、转速数据以及扭矩数据。
66.需要说明的是，在对发电电机和驱动电机进行检测的时候，采用将电机在台架上进行各种工况扫点，包含电压数据、转速数据以及扭矩数据三个维度，而电压数据的采集的目的在于针对不同电压下获取转速、扭矩和效率的数据，从而为后续效率的计算参考提供参数，另外电压u选取最低工作电压u
low
、额定电压u
rated
以及最高工作电压u
high
。另外每一组转速间隔为n
step
，选取0～n
max
中每一组的最高工作转速；扭矩间隔为te
step
，0～te
max
中选取每组中的最大扭矩。
67.进一步地，根据最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值的步骤，还包括：
68.步骤s201，建立效率数据、转速数据和扭矩数据之间的对应关系；
69.为了在数据中快速查或定位数据之间的位置关系，对效率数据、转速数据和扭矩数据之间的关系进行预建立，即利用检测的数据以转速间隔和扭矩间隔为因变量，效率为因变量进行数据关系建立，为方便理解，以表格的形式对最低工作电压u
low
的数据进行排列确定关系，如下表1：
[0070] 0te1te2……
ten0η(0,0)η(te1,0)η(te2,0)
……
η(ten,0)n1η(0,n1)η(te1,n1)η(te2,n1)
……
η(ten,n1)n2η(0,n2)η(te1,n2)η(te2,n2)
……
η(ten,n2)
………………………………nn
η(0,nn)η(te1,nn)η(te2,nn)
……
η(ten,nn)
[0071]
需要说明的是，电动工况和发电工况的电压中，他们的最低工作电压u
low
、额定电压u
rated
以及最高工作电压u
high
对应关系均如表1所示，并分别进行保存值存储设备内。
[0072]
步骤s202，在预设工况下，确定电压差值低点和电压差值高点，确定转速数据和扭矩数据的顺序；
[0073]
对于预设工况，旨在利用控制变量法进行数据处理，避免其他因素的干扰。本实施例优选电机在汽车行驶中的工况作为预设工况，从而达到模拟电机和电池在汽车实际使用中的需求。而确定电压差值低点u0和电压差值高点u1，也依然需要分情况而论，即当实际电压在最低工作电压u
low
和额定电压u
rated
之间时，电压差值低点u0采用最低工作电压u
low
，电压差值高点u1采用额定电压u
rated
；当实际电压在额定电压u
rated
和最高工作电压u
high
之间时，电压差值低点u0采用额定电压u
rated
，电压差值高点u1采用最高工作电压u
high
。在确定电压差值低点u0和电压差值高点u1后，根据实际扭矩te和转速n的大小来确定转速数据和扭矩数据的顺序。扭矩判断依据为ten≤te《te
n+1
；转速判定依据为nn≤n《n
n+1
。
[0074]
步骤s203，利用电压差值低点或电压差值高点对应的转速数据、扭矩数据基于预设公式计算估算效率；
[0075]
其计算过程，主要是先利用确定的电压差值低点u0和电压差值高点u1，其对应的电压数据对应关系中，相邻转速对应的效率数据进行求差，计算公式如下：
[0076][0077][0078][0079][0080]
[0081][0082]
综合上述公式(1)至公式(6)，最终获取预设工况下的估算效率η(u,n,te)为：
[0083][0084]
需要说明的是，上述公式内对应的数据，以η(u0,nn,te)为例，表示电压差值低点u0时，转速nn和扭矩te对应的效率值。u为预设工况下电压，n为预设工况下转速，te为预设工况下扭矩。
[0085]
步骤s204，根据估算效率和最大充放电功率计算估算扭矩；
[0086]
对于估算扭矩利用估算效率根据扭矩和转速的关系公式反算最大扭矩，如下：
[0087]
电动工况的最大扭矩te
estmatem
为：
[0088][0089]
发电工况的最大扭矩te
estmatem
为：
[0090][0091]
需要说明的是，pd为最大可用电动功率，pg为最大可用发电功率。
[0092]
还需要说明的是，当进行初次计算时，根据对电机效率的实验数据选取初始估算效率参与估算扭矩的计算。因为在初次计算是，没有估算的前置条件，且电机的效率一般在90％左右，故而本实施例设置初次估算效率η(u,n,te)优选0.9。
[0093]
步骤s205，根据估算扭矩通过对应关系查对应的效率值；
[0094]
在计算出估算扭矩后，返回调取估算扭矩η(u,n,te)对应的效率值。即在满足电压为u、转算为n和扭矩为te的情况下，效率的值作为结果值。例如此时电压u＝u
low
，则满足表1，可以在上述表1中进行查并调取数据，同时若te＝te1，n＝n2，则最终查到的效率值为η(te1,n2)，便作为结果值输出进行下一步。
[0095]
步骤s206，重复步骤s202至步骤s205，直至得到的结果扭矩与上一循环计算的结果扭矩之间的误差在预设范围内。
[0096]
重复的进行步骤s202至步骤s205的循环，目的在于尽可能地减小效率的误差，并根据需求设置误差范围，从而使得最终结果满足设计要求。并在确认误差满足要求后，依然以上一步骤结果为η(te1,n2)为例，其最终输出的结果扭矩为te1。
[0097]
进一步地，根据扭矩值调整电机的扭矩输出的步骤，还包括：
[0098]
当整车控制器输出的指令扭矩，未超过电机的结果扭矩时，电机执行指令扭矩；当整车控制器输出的指令扭矩，超过电机的结果扭矩时，电机执行结果扭矩。
[0099]
需要说明的是，无论是电动工况还是发电工况的情况下，
[0100]
当指令扭矩未超过电机的结果扭矩时，表明此时电机的功率未达到电池的最大充电或放电功率，则可以直接采用指令扭矩，不会发生过充或过放的情况。而当指令扭矩超过
电机的结果扭矩时，则表明电机的功率超过电池的最大充电或放电功率，致使继续采用指令扭矩便会导致电池过充或过放；由此采用结果扭矩从而避免了电池过充或过放的问题，提高了电池的寿命和安全性。
[0101]
基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种基于汽车电机防止电池过充和过放的系统，如图3所示，包括：
[0102]
数据获取模块301，用于实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据；
[0103]
计算模块302，用于根据最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值；
[0104]
执行模块303，用于根据扭矩值调整电机的扭矩输出。
[0105]
进一步地，数据获取模块包括：
[0106]
电池数据获取模块3011，用于实时获取电池当前可用的最大充放电功率；
[0107]
电机数据获取模块3012，用于对电机的多个工况点进行检测，并分别获取对应的效率数据、电压数据、转速数据以及扭矩数据。
[0108]
需要说明的是，由于电池和电机属于不同的设备，故而优选设置分开的模块进行数据处理，便于与不同的设备进行对接，提高实时获取数据的便捷性。
[0109]
进一步地，计算模块包括：
[0110]
数据关联模块3021，用于建立效率数据、转速数据和扭矩数据之间的对应关系；
[0111]
差值点确立模块3022，用于在预设工况下，确定电压差值低点和电压差值高点，确定转速数据和扭矩数据的顺序；
[0112]
估算效率计算模块3023，用于利用电压差值低点或电压差值高点对应的转速数据、扭矩数据基于预设公式计算估算效率；
[0113]
估算扭矩计算模块3024，用于根据估算效率和最大充放电功率计算估算扭矩；
[0114]
查模块3025，用于根据估算扭矩通过对应关系查对应的效率值，
[0115]
循环模块3026，用于返回所述差值点确立模块3022进行循环计算，直至得到的结果扭矩与上一循环计算的结果扭矩之间的误差在预设范围内。
[0116]
基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种电子设备，如图4所示，电子设备包括：存储器402、处理器401及存储在存储器402上并可在处理器401上运行的计算机程序，处理器401执行计算机程序时实现一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法。
[0117]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0118]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0119]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征：
1.一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法，其特征在于，所述方法包括：实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据；根据所述最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值；根据所述扭矩值调整电机的扭矩输出。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据的步骤，还包括：实时获取电池当前可用的最大充放电功率；对所述电机的多个工况点进行检测，并分别获取对应的效率数据、电压数据、转速数据以及扭矩数据。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值的步骤，还包括：步骤s201，建立所述效率数据、所述转速数据和所述扭矩数据之间的对应关系；步骤s202，在预设工况下，确定电压差值低点和电压差值高点，确定所述转速数据和扭矩数据的顺序；步骤s203，利用所述电压差值低点或电压差值高点对应的转速数据、扭矩数据基于预设公式计算估算效率；步骤s204，根据所述估算效率和所述最大充放电功率计算估算扭矩；步骤s205，根据所述估算扭矩通过所述对应关系查对应的效率值，步骤s206，重复步骤s202至步骤s205，直至得到的结果扭矩与上一循环计算的结果扭矩之间的误差在预设范围内。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述扭矩值调整电机的扭矩输出的步骤，还包括：当整车控制器输出的指令扭矩，未超过所述电机的结果扭矩时，所述电机执行所述指令扭矩；当整车控制器输出的指令扭矩，超过所述电机的结果扭矩时，所述电机执行所述结果扭矩。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述估算效率和所述最大充放电功率计算估算扭矩的步骤，还包括：当进行初次计算时，根据对电机效率的实验数据选取初始估算效率参与估算扭矩的计算。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定电压差值低点和电压差值高点的步骤，还包括：当实际电压在最低工作电压和额定电压之间时，电压差值低点采用所述最低工作电压，电压差值高点采用所述额定电压；当实际电压在额定电压和最高工作电压之间时，电压差值低点采用所述额定电压，电压差值高点采用所述最高工作电压。7.一种基于汽车电机防止电池过充和过放的系统，其特征在于，所述系统包括：数据获取模块，用于实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据；计算模块，用于根据所述最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值；执行模块，用于根据所述扭矩值调整电机的扭矩输出。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据获取模块包括：电池数据获取模块，用于实时获取电池当前可用的最大充放电功率；电机数据获取模块，用于对所述电机的多个工况点进行检测，并分别获取对应的效率数据、电压数据、转速数据以及扭矩数据。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述计算模块包括：数据关联模块，用于建立所述效率数据、所述转速数据和所述扭矩数据之间的对应关系；差值点确立模块，用于在预设工况下，确定电压差值低点和电压差值高点，确定所述转速数据和扭矩数据的顺序；估算效率计算模块，用于利用所述电压差值低点或电压差值高点对应的转速数据、扭矩数据基于预设公式计算估算效率；估算扭矩计算模块，用于根据所述估算效率和所述最大充放电功率计算估算扭矩；查模块，用于根据所述估算扭矩通过所述对应关系查对应的效率值，循环模块，用于返回所述差值点确立模块进行循环计算，直至得到的结果扭矩与上一循环计算的结果扭矩之间的误差在预设范围内。10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：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计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～6中任一所述的方法步骤。
技术总结
本发明公开了一种基于汽车电机防止电池过充和过放的方法及系统，其包括实时获取电池当前可用的最大充放电功率和电机的预设数据；根据最大充放电功率及其对应的运行效率和转速计算扭矩值；根据扭矩值调整电机的扭矩输出。解决了电机功率不平衡时，会导致电池过充过放的问题，实现了控制电机扭矩，避免电池过充过放，提高了电池的使用寿命。提高了电池的使用寿命。提高了电池的使用寿命。
