一起学习VCU建模吧-扭矩/功率管理（2）

hudaren43

前言

大家好，我是王浮生不怕生。

本文介绍的是《一起学习VCU建模》系列的第五个模型—扭矩/功率管理……的第二部分。前面我们说到这部分内容较多，我们拆分成几篇内容水介绍。在《扭矩/功率管理（1）》中介绍了基于车速限制的驱动扭矩管理，本文我们介绍基于功率管理的扭矩管理。哎？有点绕口。

坐稳扶好，发车！





车辆的功率管理

在做模型之前我们需要先搞清楚：车辆的驱动功率受哪些条件的限制。

比较容易想到的是：电机自身的功率、电池的充放电功率、车辆故障状态。除此之外还有什么？

还有附件的功率状态，以及储备功率。

有的电池包内需求的PTC加热功率也会由BMS直接扣除，这里需要注意一下。

本文我们就不考虑储备功率了，只考虑附件功率即DCDC、空调、PTC。

这样逻辑就清晰了：我们求出在故障限制下的电机功率限值，再求出电池可用功率，减去附件功率即得到用于驱动的驱动功率，两者取小即可。

逻辑清楚了，那我们开始搞模型吧！



基于车辆故障的功率限制

比较简单的基于故障进行功率限制的方式有两种，一种是读取故障诊断模块发送的故障信息，根据故障等级输出一个功率限制系数，用这个功率限制系数乘以电机最大驱动功率，即得到基于车辆故障的功率限值，如下图。



另一种是故障处理模块直接输出功率限制标志位，功率限制模块根据功率限制标志位输出限制系数，然后也是用这个功率限制系数乘以电机当前状态下的许用驱动功率，即得到基于车辆故障的功率限值。



你是不是要问还有哪些复杂的方法，我劝你给我留点颜面。



本文建立的基于车辆故障的功率限制模型，我们在第一种方法的基础上，对其逻辑作适当处理。

对于车辆故障，我们除考虑常规的车辆故障状态外，重点关注一下与车辆驱动密切相关的MCU及BMS的故障状态。当MCU或BMS发生故障时，我们希望能对驱动功率进行更进一步的限制。

文中我们对策略做以下处理：

◆当检测到MCU或BMS发生二级故障时，驱动功率限制系数为0.8，否则不进行功率限制；

◆当检测到MCU或BMS发生三级故障时，驱动功率限制系数为0.6，否则限制系数为0.9



此外，对于高等级的故障，希望车辆在一定时间内仍能保持一定的驱动能力，以便驾驶员接收到故障信息后将车辆驶入安全区域。

◆当检测到车辆四级故障时，车辆立即限功率至50%，并延时30s后禁止驱动输出；

◆当检测到车辆五级故障时，车辆立即限功率至30%，并延时30s后禁止驱动输出；

通常高等级的车辆故障还会进行延时下高压，有机会做上下电模型的时候我们再探讨。



当检测到手刹拉起触发限速时，为保护车辆传动系统及刹车系统，也需要对驱动功率进行以下限制，最后与上文计算的限制系数取小即可。





基于电池充放电功率的功率限制

电机最大驱动功率=（电池最大放电功率限制-附件功率）*电机效率



电机最大制动功率=（电池最大充电功率限制-附件功率）/（电机效率+eps）

这里eps指的是在Matlab软件中无限接近于0的值，这样做的目的是为了防止除零。



计算时要注意功率方向。

还有一个有意思的问题铁子们可以考虑一下：模型中计算电机效率时，用的是电机实际转速及扭矩查表，这样是否合理呢？

换个方式问：我们要计算的限制功率的是当前状态下的电机功率吗？

没捋明白？那我再换个方式：我们这里进行功率限制，限制的是什么？

限制的是当前电池充放电功率要求下，电机能输出的峰值驱动（或回收）功率。

电机当前状态是峰值状态吗？不一定。所以这里应该使用当前状态下的电机效率吗？

还没捋明白？对不起我尽力了。



当然也不是说这样计算一定不合理，VCU模型调度的周期通常在10ms，所以经过若干步长的迭代数据会很快趋于一致。

捋明白的铁子也可以考虑下这里怎么做更合适一些。

没捋明白的铁子也别纠结了，还是来看下上面模型中附件功率是怎么计算的吧。

“

附件功率计算

附件功率主要包含DCDC、空调功率。

DCDC功率通过DCDC输入电压和DCDC输入电流相乘计算得到。



空调功率包括压缩机功率和PTC功率。压缩机功率可以由压缩机输入电流和输入电压相乘得到，对于定排量空调也可以设置为定值。文中以定排量空调为例，当检测到AC使能或者前风窗除霜除雾信号时，输出为3kw，否则为0



同理，PTC功率可以由输入电流和输入电压相乘得到，也可以根据挡位计算。文中以挡位计算方式为例，当检测到PTC使能，通过Multiport switch模块，根据PTC挡位计算PTC功率。



最后将计算的功率相加即可。





基于功率限制下的电机扭矩计算

将基于电池充放电能力限制下的电机许用功率与基于车辆故障限制下的电机许用功率取小后，通过下式计算电机的许用扭矩。



最后将电机的需求扭矩与上述计算值取小即可。




结语

本文介绍了基于功率限制的扭矩管理模型，分别介绍了基于故障的功率限制、基于电池充放电能力的功率限制的建模逻辑。

铁子：没做模型测试，模型有问题怎么办？

老王：什么？你要给我点100次“在看”？

点吧，点亮“赞”＋“在看”，回复“VCU扭矩管理模型二”获取模型。

拿模型的铁子要点赞和在看哈，中国人不骗中国人，白嫖拉黑，真拉黑！！！。