(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111865183 A(43)申请公布日 2020.10.30
(21)申请号 201910334827.9(22)申请日 2019.04.24
(71)申请人 浙江吉智新能源汽车科技有限公司
地址 311221 浙江省杭州市大江东产业集
聚区纬五路3366号
申请人 浙江吉利控股集团有限公司(72)发明人 董继维 徐斌 段贵江 马增 (74)专利代理机构 北京智汇东方知识产权代理
事务所(普通合伙) 11391
代理人 康正德 庄亚丽(51)Int.Cl.
H02P 29/62(2016.01)B60K 1/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图1页
(54)发明名称
一种用于车辆的电机主动发热控制方法和系统及车辆(57)摘要
本发明公开了一种用于车辆的电机主动发热控制方法和系统及车辆，涉及车辆技术领域。用于车辆的电机主动发热控制方法包括判断车辆是否有热量需求；检测车辆的运行状态；若车辆有热量需求且处于静止状态，控制电机的直轴电流为交流电流，同时控制电机的交轴电流为零；其中，电机的直轴电流为交流电流且电机的交轴电流为零时，电机的内部形成与电机的转子磁场平行的交变磁场，电机无扭矩输出。本发明还提供了相应的控制系统。同时，本发明还提供了一种车辆，采用上述的控制方法来控制电机发热或包含上述的控制系统。本发明能够在整车静止时使电机产生足够的热量以满足车辆的热量需求。
CN 111865183 ACN 111865183 A
权 利 要 求 书
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1.一种用于车辆的电机主动发热控制方法，其特征在于，包括：判断所述车辆是否有热量需求；检测所述车辆的运行状态；
若所述车辆有热量需求且处于静止状态，控制所述电机的直轴电流为交流电流，同时控制所述电机的交轴电流为零；
其中，所述电机的直轴电流为交流电流且所述电机的交轴电流为零时，所述电机的内部形成与所述电机的转子磁场平行的交变磁场，所述电机无扭矩输出。
2.根据权利要求1所述的电机主动发热控制方法，其特征在于，在控制所述电机的直轴电流为交流电流，同时控制所述电机的交轴电流为零之前，还包括：
发送发热指令至电机控制器；其中，所述电机控制器用于控制所述电机运行。3.根据权利要求1所述的电机主动发热控制方法，其特征在于，还包括：若所述车辆有热量需求且处于运动状态，降低所述电机的效率，以产生需求的所述热量。
4.根据权利要求3所述的电机主动发热控制方法，其特征在于，所述降低所述电机的效率包括：
计算目标直轴电流和目标交轴电流，以满足所述热量需求，同时满足所述电机的扭矩输出。
5.根据权利要求3所述的电机主动发热控制方法，其特征在于，在所述降低所述电机的效率之前，还包括：
发送发热指令至电机控制器。
6.根据权利要求1所述的电机主动发热控制方法，其特征在于，还包括：若所述车辆无热量需求且处于运动状态，按照效率最优的方式计算参考的直轴电流给定量和交轴电流给定量；
控制所述电机产生所述直轴电流和交轴电流。7.一种用于车辆的电机主动发热控制系统，其特征在于，包括：热管理控制器，位于所述车辆内，用于检测所述车辆是否有热量需求并将所述热量需求发送出去；
整车控制器，位于所述车辆内，用于接收所述热量需求，同时检测所述车辆的运行状态，且将扭矩指令与热量指令发送出去；
电机控制器，位于所述车辆内，用于接收所述扭矩指令与所述热量指令，同时控制所述电机运行；和
电机，位于所述车辆内，用于产生直轴电流和交轴电流，以满足扭矩输出与所述热量需求。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆采用如权利要求1-6中任一项所述的电机主动发热控制方法来控制所述电机发热。
9.一种车辆，包括车身，其特征在于，还包括如权利要求7所述的电机主动发热控制系统，所述电机主动发热控制系统与所述车身连接。
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CN 111865183 A
说 明 书
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一种用于车辆的电机主动发热控制方法和系统及车辆
技术领域
[0001]本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种用于车辆的电机主动发热控制方法和系统及车辆。
背景技术
[0002]随着社会的发展和进步，电动车辆作为一种环保交通工具，具有运行经济、清洁环保等优点，其应用的范围已经越来越广。
[0003]目前电动车辆的驱动系统和热管理系统分别通过不同的部件实现，两者之间的功能相对独立，没有复用。发明内容
[0004]本申请的发明人发现，车辆驱动系统主要用于提供驱动力，考虑到尽可能高的提高续航里程，在电机设计及控制时主要以电机的高效率为目标。车辆热管理系统的发热主要通过PTC等发热元件产生热量。
[0005]由于电机在低速运行时负载较低，如果按照高效目标控制电机，其产生的热量较少。在高速运行时，由于负载较高，其产生的热量相对较大，但整车的热量需求与运行工况之间相对独立，所以在电机发热量不可控的情况下难以利用电机产生的热量对整车进行加热。
[0006]同时，由于热管理系统与驱动系统的冷却系统相对独立且需要保持电机进水口温度不超过一定值，所以电机产生的热量都没有被利用，而是通过冷却系统最终消散在空气中。在车辆静止时，如果按照效率最优的控制方式，电机此时没有工作，如果此时有热量需求，此时需要通过PTC发热产生相应热量。[0007]综上所述，目前电动车辆存在两方面的不足：一方面电机产生的热量没有被利用；另外一方面在整车静止时按照高效的控制方式，电机无法产生热量，所以必须通过PTC等发热元件进行发热。[0008]为此，本发明第一方面的一个目的是提供一种用于车辆的电机主动发热控制方法，所述方法能够在整车静止时使电机产生足够的热量以满足车辆的热量需求。
[0009]本发明第一方面的另一个目的是提供一种用于车辆的电机主动发热控制方法，所述方法能够在整车运动时充分利用电机产生的热量来满足车辆的热量需求。
[0010]本发明第二方面的一个目的是提供一种用于车辆的电机主动发热控制系统，所述系统能够在整车静止时使电机产生足够的热量以满足车辆的热量需求。[0011]本发明第三方面的一个目的是提供一种车辆，所述车辆采用上述所述的电机主动发热控制方法来控制所述电机发热或所述车辆包括上述所述的电机主动发热控制系统，所述车辆能够在整车静止时使电机产生足够的热量以满足车辆的热量需求。[0012]根据本发明第一方面，本发明提供了一种用于车辆的电机主动发热控制方法，包括：
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说 明 书
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判断所述车辆是否有热量需求；
[0014]检测所述车辆的运行状态；
[0015]若所述车辆有热量需求且处于静止状态，控制所述电机的直轴电流为交流电流，同时控制所述电机的交轴电流为零；[0016]其中，所述电机的直轴电流为交流电流且所述电机的交轴电流为零时，所述电机的内部形成与所述电机的转子磁场平行的交变磁场，所述电机无扭矩输出。[0017]进一步地，在控制所述电机的直轴电流为交流电流，同时控制所述电机的交轴电流为零之前，还包括：
[0018]发送发热指令至电机控制器；[0019]其中，所述电机控制器用于控制所述电机运行。[0020]进一步地，还包括：
[0021]若所述车辆有热量需求且处于运动状态，降低所述电机的效率，以产生需求的所述热量。
[0022]进一步地，所述降低所述电机的效率包括：[0023]计算目标直轴电流和目标交轴电流，以满足所述热量需求，同时满足所述电机的扭矩输出。
[0024]进一步地，在所述降低所述电机的效率之前，还包括：[0025]发送发热指令至电机控制器。[0026]进一步地，还包括：
[0027]若所述车辆无热量需求且处于运动状态，按照效率最优的方式计算参考的直轴电流给定量和交轴电流给定量；
[0028]控制所述电机产生所述直轴电流和交轴电流。[0029]根据本发明第二方面，本发明提供了一种用于车辆的电机主动发热控制系统，包括：
[0030]热管理控制器，位于所述车辆内，用于检测所述车辆是否有热量需求并将所述热量需求发送出去；[0031]整车控制器，位于所述车辆内，用于接收所述热量需求，同时检测所述车辆的运行状态，且将扭矩指令与热量指令发送出去；[0032]电机控制器，位于所述车辆内，用于接收所述扭矩指令与所述热量指令，同时控制所述电机运行；和[0033]电机，位于所述车辆内，用于产生直轴电流和交轴电流，以满足扭矩输出与所述热量需求。
[0034]根据本发明第三方面，本发明提供了一种车辆，所述车辆采用上述所述的电机主动发热控制方法来控制所述电机发热或所述车辆包括上述所述的电机主动发热控制系统，所述电机主动发热控制系统与所述车身连接。
[0035]本发明的用于车辆的电机主动发热控制方法和系统及车辆，在车辆处于静止状态且所述车辆有热量需求时，通过控制电机的直轴电流为交流电流，同时控制所述电机的交轴电流为零。如此，所述电机的内部形成与所述电机的转子磁场平行的交变磁场，虽然所述电机无扭矩输出，但是电机绕组中通过的电流在绕组上产生相应的铜耗，同时由于脉振磁
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说 明 书
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场的存在，将造成定子铁芯产生相应的涡流损耗及磁滞损耗，铜耗与铁耗共同构成电机发热量。因而，实现了整车静止时使电机产生足够的热量以满足车辆的热量需求的目的。进而就在有车辆热量需求时由于不需要采用PTC发热部件来加热，因而极大降低了车辆制造成本、降低了车辆的质量和节省了车辆的安装空间。[0036]进一步地，在车辆处于运动状态且所述车辆有热量需求时，通过降低所述电机的效率，以产生需求的所述热量。因此，在不影响电机扭矩输出的同时充分利用了电机产生的热量来满足车辆的热量需求。由此，有效提高了车辆的能量利用率，在一定程度上提高了车辆的续航里程。
附图说明[0037]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0038]图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的电机主动发热控制方法的流程图；[0039]图2是根据本发明一个实施例的用于车辆的电机主动发热控制系统的原理框图。具体实施方式
[0040]图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的电机主动发热控制方法的流程图。如图1所示，用于车辆的电机主动发热控制方法包括：[0041]判断车辆是否有热量需求；[0042]检测车辆的运行状态；
[0043]若车辆有热量需求且处于静止状态，控制电机的直轴电流为交流电流，同时控制电机的交轴电流为零；[0044]其中，电机的直轴电流为交流电流且电机的交轴电流为零时，电机的内部形成与电机的转子磁场平行的交变磁场，电机无扭矩输出。[0045]在这里，热量需求指车辆上需要热量的地方，比如乘员舱，其需要升高温度来保证乘员的舒适性；再比如动力电池，其需要合适的温度保证充放电功率。[0046]同时，电机的直轴电流为交流电流且电机的交轴电流为零时，电机的内部形成与电机的转子磁场平行的交变磁场，电机无扭矩输出(表示车辆静止)。同时，电机绕组中通过的电流在绕组上产生相应的铜耗，并且由于脉振磁场的存在，将造成定子铁芯产生相应的涡流损耗及磁滞损耗，铜耗与铁耗共同构成电机发热量。上述热量最后通过冷却系统输送至热量需求部位，如乘员舱和动力电池。[0047]因此，本发明的用于车辆的电机主动发热控制方法能够实现整车静止时使电机产生足够的热量以满足车辆的热量需求的目的。进而就在有车辆热量需求时由于不需要采用PTC发热部件来加热，因而极大降低了车辆制造成本、降低了车辆的质量和节省了车辆的安装空间。
[0048]进一步地，在控制电机的直轴电流为交流电流，同时控制电机的交轴电流为零之前，控制方法还可以包括：
[0049]发送发热指令至电机控制器；
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其中，所述电机控制器用于控制所述电机运行。
[0051]如此，电机控制器就能方便地明确控制目标，使得控制过程顺利且有条理地进行。[0052]同时，如图1所示，控制方法还包括：[0053]若车辆有热量需求且处于运动状态，降低电机的效率，以产生需求的热量；[0054]控制电机产生相应的直轴电流和交轴电流。[0055]如此，在不影响电机扭矩输出的同时充分利用了电机产生的热量来满足车辆的热量需求。由此，有效提高了车辆的能量利用率，在一定程度上提高了车辆的续航里程。[0056]具体说来，降低电机的效率可以包括计算目标直轴电流和目标交轴电流，以满足热量需求，同时满足电机的扭矩输出。[0057]如此，既不影响电机扭矩的正常输出，又恰好使得电机产生的热量满足热量需求，因而在一定程度上提高了车辆的能量利用率。[0058]同样的，在本发明一个实施例中，在降低电机的效率之前，控制方法还可以包括：[0059]发送发热指令至电机控制器。[0060]如此，电机控制器就能方便地明确控制目标，使得控制过程顺利且有条理地进行。[0061]此外，可以理解的是，根据热量需求量的不同，有时不需要降低电机的效率即可满足所需的热量。如电机正常工作时，也会产生一定的热量，若这部分热量就已经满足了所需的热量，那么冷却系统就将这部分热量输送至需求部位即可，并且不需要特意降低电机的效率。
[0062]同时，如图1所示，控制方法还可以包括：[0063]若车辆无热量需求且处于运动状态，按照效率最优的方式计算参考的直轴电流给定量和交轴电流给定量；
[0064]控制所述电机产生所述直轴电流和交轴电流。[0065]如此，电机就能够以最节能的方式输出所需扭矩，因而在一定程度上提高了车辆的能量利用率。
[0066]进一步地，在本发明一个实施例中，还提供了一种用于车辆的电机主动发热控制系统。图2是根据本发明一个实施例的用于车辆的电机主动发热控制系统的原理框图。如图2所示，用于车辆的电机主动发热控制系统包括热管理控制器1、整车控制器2、电机控制器3和电机4。热管理控制器1位于车辆内，用于检测车辆是否有热量需求并将热量需求发送出去。整车控制器2位于车辆内，用于接收热量需求，同时检测车辆的运行状态，且将扭矩指令与热量指令发送出去。电机控制器3位于车辆内，用于接收扭矩指令与热量指令，同时控制电机运行。电机4位于车辆内，用于产生直轴电流和交轴电流，以满足扭矩输出与热量需求。[0067]具体说来，热管理控制器1向整车控制器2发送需求的热量，整车控制器2将综合整车状态向电机控制器3发送扭矩指令和发热量指令，电机控制器3根据接收到的扭矩指令和发热量指令计算需要的直轴电流和交轴电流，并通过闭环控制控制直轴电流和交轴电流。电机4最终产生直轴电流和交轴电流。[0068]当车辆处于静止状态时，热管理控制器1将发热需求发送给整车控制器2，整车控制器2综合整车状态后将发热指令发送给电机控制器3，电机控制器3控制直轴电流为交流电流，同时控制交轴电流为零。此时在电机内部形成与转子磁场平行的交变磁场，所以此时电机无扭矩输出。绕组中的电流将在电机定子绕组上产生铜耗，同时交变磁场将造成定子
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铁芯产生涡流损耗与磁滞损耗，铜耗与铁耗的热量共同构成了电机的发热量，通过冷却系统将此部分热量送至需求部位。[0069]当车辆处于运动状态时，如果没有发热需求，热管理控制器1向整车控制器2发送的发热需求为零，整车控制器2向电机控制器3发送的发热指令为零。电机控制器3按照效率最优的方式计算出参考的直轴电流给定量和交轴电流给定量。当整车有发热需求时，热管理控制器1将发热需求发送给整车控制器2，整车控制器2综合整车状态后将发热指令发送给电机控制器3，电机控制器3根据扭矩指令的需求和发热量的需求计算出目标直轴电流和目标交轴电流，通过主动降低电机效率的方式在满足扭矩的情况下，提供相应的热量。[0070]如此，本发明的电机主动发热控制系统，通过热管理控制器1、整车控制器2和电机控制器3的设置，在车辆处于静止状态且车辆有热量需求时，通过控制电机的直轴电流为交流电流，同时控制电机的交轴电流为零。如此，实现了整车静止时使电机产生足够的热量以满足车辆的热量需求的目的。进而就在有车辆热量需求时由于不需要采用PTC发热部件来加热，因而极大降低了车辆制造成本、降低了车辆的质量和节省了车辆的安装空间。[0071]进一步地，在车辆处于运动状态且车辆有热量需求时，通过降低电机的效率，以产生需求的热量。因此，在不影响电机扭矩输出的同时充分利用了电机产生的热量来满足车辆的热量需求。由此，有效提高了车辆的能量利用率，在一定程度上提高了车辆的续航里程。
[0072]此外，在本发明一个实施例中，还提供了一种车辆，包括车身，车辆采用上述的电机主动发热控制方法来控制电机发热或车辆包括上述的电机主动发热控制系统，电机主动发热控制系统与车身连接。
[0073]由于车辆采用上述的电机主动发热控制方法来控制电机发热或车辆包括上述的电机主动发热控制系统。因此，在车辆处于静止状态且车辆有热量需求时，通过控制电机的直轴电流为交流电流，同时控制电机的交轴电流为零。如此，电机的内部形成与电机的转子磁场平行的交变磁场，虽然电机无扭矩输出，但是电机绕组中通过的电流在绕组上产生相应的铜耗，同时由于脉振磁场的存在，将造成定子铁芯产生相应的涡流损耗及磁滞损耗，铜耗与铁耗共同构成电机发热量。因而，实现了整车静止时使电机产生足够的热量以满足车辆的热量需求的目的。进而就在有车辆热量需求时由于不需要采用PTC发热部件来加热，因而极大降低了车辆制造成本、降低了车辆的质量和节省了车辆的安装空间。[0074]进一步地，在车辆处于运动状态且车辆有热量需求时，通过降低电机的效率，以产生需求的热量。因此，在不影响电机扭矩输出的同时充分利用了电机产生的热量来满足车辆的热量需求。由此，有效提高了车辆的能量利用率，在一定程度上提高了车辆的续航里程。
[0075]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
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