一种堵转加热控制方法、装置与车辆与流程

本发明新能源车辆，具体涉及一种堵转加热控制方法、装置与车辆。

背景技术：

1、在新能源汽车领域，动力电池作为整车的核心能量来源，其低温性能直接影响车辆的续航里程、充电速度和动力输出。当环境温度较低时，电池内阻增大、可用容量下降，严重时甚至无法正常充放电。为解决这一问题，整车热管理系统通常需要对电池进行预热。其中，利用电机堵转产热来加热电池的方案，因其无需额外增加加热元件、成本低、热量利用率高，已成为一种广泛采用的电池加热技术。该方案通过电机控制器控制电机处于堵转状态，使定子绕组通过大电流产生焦耳热，经冷却液循环将热量传递至电池包，从而实现快速升温。

2、然而，电机在长期反复执行堵转加热的过程中，定子绕组会频繁经历大幅度的温度循环冲击。这种剧烈的温度变化会导致绕组绝缘材料因热胀冷缩而产生累积性疲劳损伤，加速绝缘老化，最终可能引发电机匝间短路或对地击穿等严重故障，危及整车高压安全。

3、在相关技术中，通常采用单次驾驶循环内的实时热量累计或预设的固定温度阈值来判断是否限制堵转加热的加热功率。该方法只关注单次堵转加热周期内的热积累，在车辆使用寿命周期内，仍会导致电机绕组绝缘失效，引发电机损坏等安全事故。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种堵转加热控制方法、装置与车辆，其旨在降低或避免车辆的电机因堵转加热导致绕组绝缘失效的概率，提高电机运行的可靠性和车辆运行的安全性。

2、第一方面，本技术实施例提供一种堵转加热控制方法，方法应用于车辆，车辆包括储能单元和至少一个电机，方法包括：

3、在接收到堵转加热指令的情况下，获取堵转加热历史计数值和堵转加热可用循环次数；堵转加热指令用于请求电机执行堵转加热操作，堵转加热历史计数值用于表征电机已经完成执行堵转加热操作的有效完成次数，堵转加热可用循环次数用于表征电机能够执行堵转加热操作的最大执行次数，堵转加热可用循环次数是基于电机的全寿命循环次数、热老化循环次数和热管理功能循环次数确定的。

4、在堵转加热历史计数值小于堵转加热可用循环次数的情况下，响应堵转加热指令，控制电机执行堵转加热操作以对储能单元进行加热。

5、本技术实施例通过在设计阶段预先基于电机绝缘寿命模型计算堵转加热可用循环次数，并在车辆实际使用过程中由电机控制器根据堵转加热历史计数值与堵转加热可用循环次数的比较结果来控制堵转加热功能的使能状态，将寿命预测结果与功能使能条件直接绑定，在功能层面实现了堵转加热次数的主动配额管理，避免了仅依据单次驾驶循环内实时热量累计或固定温度阈值进行保护所导致的电机绕组绝缘系统在全生命周期内因多次堵转加热累积承受热应力而提前失效的问题，降低了电机匝间短路或对地击穿的风险。

6、在本技术的一些实施例中，方法还包括：

7、基于车辆的整车负载工况谱，确定电机的温度循环谱；温度循环谱包括电机在一次温度循环中电机绕组的最大温差值，以及温度循环的发生次数；

8、基于温度循环谱、第一目标模型和线性累积损伤法则，计算得到全寿命循环次数。

9、本技术实施例通过基于整车负载工况谱提取电机绕组的温度循环谱，并采用coffin-manson模型结合miner线性累积损伤法则计算全寿命循环次数，使得全寿命循环次数的计算能够反映电机绕组在实际使用条件下因温度循环疲劳所承受的累积损伤，避免了采用固定经验阈值所导致的寿命估算偏差，提升了全寿命循环次数计算的准确性。

10、在本技术的一些实施例中，方法还包括：

11、根据电机在目标工况下的运行温度和第二目标模型，确定电机绕组的绝缘材料的热老化寿命；

12、基于热老化寿命和电机的单次温度循环的周期时长，计算得到热老化循环次数。

13、本技术实施例通过采用arrhenius模型计算电机绕组绝缘材料在可靠性工况下的热老化寿命，并将热老化寿命折算为等效的循环数，使得热老化循环次数能够反映电机绕组绝缘系统在正常行驶工况下因持续高温导致的热老化损伤，与温度循环疲劳损伤形成区分，避免了将不同类型的热应力混为一谈所导致的寿命估算不准确的问题，提升了热老化循环次数计算的科学性。

14、在本技术的一些实施例中，方法还包括：

15、基于车辆的至少一个热管理功能的预计运行次数、热管理功能运行时电机绕组的温度循环幅值、第一目标模型和线性累积损伤法则，计算得到热管理功能循环次数。

16、本技术实施例通过统计除堵转加热外其他通过电驱主动产热实现的热管理功能的预计运行次数和温度循环幅值，并采用coffin-manson模型和miner线性累积损伤法则计算热管理功能循环次数，使得堵转加热可用循环次数的计算能够将整车热管理系统中其他产热功能对电机绕组绝缘寿命的占用剥离出来，避免了因忽略其他热管理功能的寿命占用而导致堵转加热可用循环次数计算偏大的问题，提升了堵转加热可用循环次数计算的精准度。

17、在本技术的一些实施例中，方法还包括：

18、计算全寿命循环次数减去热老化循环次数，再减去热管理功能循环次数，得到堵转加热可用循环次数。

19、本技术实施例通过采用全寿命循环次数减去热老化循环次数再减去热管理功能循环次数的三层减法计算堵转加热可用循环次数，将电机绝缘寿命中的常规行驶热应力消耗和热管理功能占用逐一剥离，精准计算出专属堵转加热功能的可用次数预算，避免了简单预留固定余量所导致的寿命预算分配不精细的问题，实现了堵转加热功能寿命预算的个性化分配。

20、在本技术的一些实施例中，方法还包括：

21、在车辆上电后，读取车辆的非易失存储单元中存储的堵转加热历史计数值；

22、在读取成功的情况下，将堵转加热历史计数值存储至车辆的电机控制器的闪存单元；

23、在读取失败的情况下，将堵转加热历史计数值初始化为0，并生成对应的异常标识。

24、本技术实施例通过在车辆上电后从非易失存储单元中读取堵转加热历史计数值，并在读取成功时将堵转加热历史计数值存储至闪存单元以供后续快速访问，在读取失败时将堵转加热历史计数值初始化为0并生成异常标识，使得堵转加热历史计数值在车辆每次上电后能够被可靠地恢复，避免了因掉电导致计数值丢失或归零的问题，保障了全生命周期累计计数的连续性。

25、在本技术的一些实施例中，方法还包括：

26、在车辆上电后，获取电机控制器的状态信息和电机的信号检测信息；

27、在状态信息和信号检测信息中的任一个为异常状态的情况下，将堵转加热历史计数值设置为目标最大值；目标最大值大于堵转加热可用循环次数。

28、本技术实施例通过在电机控制器的状态信息或电机的信号检测信息为异常状态时将堵转加热历史计数值设置为大于堵转加热可用循环次数的目标最大值，使得系统在异常状态下倾向于保守保护，避免了因信号异常导致堵转加热功能误启用而额外消耗电机绕组绝缘寿命的问题，提高了系统在故障状态下的安全性。

29、在本技术的一些实施例中，方法还包括：

30、在堵转加热操作执行成功的情况下，累计并更新堵转加热历史计数值，将更新后的堵转加热历史计数值写入车辆的非易失存储单元，堵转加热历史计数值被配置为单调递增的整数。

31、本技术实施例通过在堵转加热操作执行成功后累计并更新堵转加热历史计数值，并将更新后的堵转加热历史计数值写入非易失存储单元，且计数值只能增加不能减小，使得每一次有效的堵转加热事件都被记录在全生命周期累计计数值中，且计数值不受车辆下电影响，避免了因掉电导致计数值丢失而无法准确反映电机绝缘寿命实际消耗的问题，保障了全生命周期累计计数的可靠性。

32、在本技术的一些实施例中，响应堵转加热指令，控制电机执行堵转加热操作以对储能单元进行加热，包括：

33、响应堵转加热指令，控制电机执行堵转加热操作；

34、获取电机的运行功率；

35、在运行功率持续大于或等于功率阈值的持续时长达到目标时长的情况下，确定堵转加热操作执行成功；

36、在目标时长内，运行功率小于功率阈值的情况下，确定堵转加热操作执行失败，放弃执行加热指令，不更新堵转加热历史计数值。

37、本技术实施例通过在堵转加热操作执行过程中以运行功率持续大于或等于功率阈值的持续时长达到目标时长作为执行成功的判定条件，使得只有实际产生了足够加热效果的堵转加热操作才被计入堵转加热历史计数值，避免了因信号抖动或瞬时扰动导致运行功率短暂达到功率阈值即被误计数的问题，提升了堵转加热历史计数值的准确性。

38、在本技术的一些实施例中，方法还包括：

39、在堵转加热历史计数值大于或等于堵转加热可用循环次数的情况下，放弃响应堵转加热指令，并禁用电机的堵转加热功能。

40、本技术实施例通过在堵转加热历史计数值大于或等于堵转加热可用循环次数时放弃响应堵转加热指令并禁用堵转加热功能，使得堵转加热功能在累计执行次数达到基于电机绝缘寿命模型计算出的可用循环次数上限后被永久禁用，避免了电机绕组绝缘系统因堵转加热次数超出寿命预算而提前失效的问题，从根本上保障了电机绝缘系统在全生命周期内的使用寿命。

41、第二方面，本技术实施例提供了一种堵转加热控制装置，堵转加热控制装置应用于车辆，车辆包括储能单元和至少一个电机，堵转加热控制装置包括：

42、获取模块，用于在接收到堵转加热指令的情况下，获取堵转加热历史计数值和堵转加热可用循环次数；堵转加热指令用于请求电机执行堵转加热操作，堵转加热历史计数值用于表征电机已经完成执行堵转加热操作的完成次数，堵转加热可用循环次数用于表征电机能够执行堵转加热操作的最大执行次数，堵转加热可用循环次数是基于电机的全寿命循环次数、热老化循环次数和热管理功能循环次数确定的。

43、控制模块，用于在堵转加热历史计数值小于堵转加热可用循环次数的情况下，响应堵转加热指令，控制电机执行堵转加热操作以对储能单元进行加热。

44、本技术实施例通过在设计阶段预先基于电机绝缘寿命模型计算堵转加热可用循环次数，并在车辆实际使用过程中由电机控制器根据堵转加热历史计数值与堵转加热可用循环次数的比较结果来控制堵转加热功能的使能状态，将寿命预测结果与功能使能条件直接绑定，在功能层面实现了堵转加热次数的主动配额管理，避免了仅依据单次驾驶循环内实时热量累计或固定温度阈值进行保护所导致的电机绕组绝缘系统在全生命周期内因多次堵转加热累积承受热应力而提前失效的问题，降低了电机匝间短路或对地击穿的风险。

45、第三方面，本技术实施例提供一种车辆，包括：

46、存储器；

47、处理器；以及

48、计算机程序；

49、其中，计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现如第一方面提供的方法。

50、第四方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：

51、存储器；

52、处理器；以及

53、计算机程序；

54、其中，计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现如第一方面提供的方法。

55、第五方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现如第一方面提供的方法。

56、第六方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序或指令，计算机程序或指令被处理器执行时实现如第一方面提供的方法。