CN101559769A - 一种电动汽车扭矩安全控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车扭矩安全控制方法，包括如下步骤：a.驾驶员通过踏板操作向VMS发出扭矩请求信号；b.VMS根据踏板深度信号，以此时驱动电机的峰值工作扭矩为基础，辅以瞬时电机转速和整车车速的修正，得到瞬时的驾驶员请求扭矩；c.VMS计算得到驾驶员请求扭矩后，分别以三种不同的扭矩对其进行三层监控，所述三种不同的扭矩为安全监控新计算得到的扭矩、电机控制器的实际响应扭矩、以及滤波后的VMS对电机的扭矩。本发明通过对扭矩的计算、平滑处理以及整个计算过程的安全进行检测、保护，保证了电动汽车驱动系统安全、可靠的运行。

Description

一种电动汽车扭矩安全控制方法
技术领域
本发明属于纯电动汽车安全控制领域，特别是涉及一种电动汽车扭矩安全控制方法。
背景技术
纯电动汽车中，驱动电机作为整车唯一的动力源，它能够为整车提供前进、后退的驱动动力，也能提供制动时的制动回收扭矩。为了确保驾驶时的扭矩输出安全、可靠，整车控制器(VMS，VehicleManagement System)计算并发给电机控制器(MCU，Motor ControlUnit)的请求扭矩值，以及VMS对扭矩的实时监控就显得非常重要。
在电动汽车加速运行过程中，驱动电机直接消耗高压动力电池的能量，作为动力源代替发动机来驱动整车运行。在电动汽车减速制动的过程中，驱动电机被整车来驱动，作为发电机给高压动力电池充电，将整车动能以电能的方式存储起来，以供下次加速驱动使用，提高了能源的利用率。
VMS需要根据驾驶员电子油门踏板请求信号查表得出瞬时的扭矩请求信号；为了保证扭矩的平滑和安全，再得到初始的扭矩请求后需要对扭矩进行滤波处理；最后，需要对计算得到的扭矩进行监测，并实时监控，以确保整车能够安全、正常的行驶和制动。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种电动汽车扭矩安全控制方法，包括如下步骤：
a、驾驶员通过踏板操作向VMS发出扭矩请求信号；
b、VMS根据踏板深度信号，以此时驱动电机的峰值工作扭矩为基础，辅以瞬时电机转速和整车车速的修正，得到瞬时的驾驶员请求扭矩；
c、VMS计算得到驾驶员请求扭矩后，分别以三种不同的扭矩对其进行三层监控，所述三种不同的扭矩为安全监控新计算得到的扭矩、电机控制器的实际响应扭矩、以及滤波后的VMS对电机的请求扭矩。在所述步骤b中驾驶员请求扭矩的计算过程为：VMS将踏板深度信号转换为百分比信号，乘以当前瞬时转速下驱动电机的最大峰值扭矩，得到初始的驾驶员请求扭矩值；同时以此时的电机转速绝对值信号和车速信号作为输入，得到瞬时状态下的驾驶员扭矩请求修正系数，二者之积为求得的最终驾驶员请求扭矩。
在步骤c中，第一层扭矩监控模式为：驾驶员请求扭矩与安全监控用新的算法计算出的安全监控扭矩进行比较，如果二者之差在设定的范围内，则认定此驾驶员请求扭矩为正常，将其发送给第二层扭矩监控模式进行判断；如果二者之差超出设定范围，整车进入跛行回家模式。
在第二层扭矩监控模式中，驾驶员请求扭矩与电机控制器实际响应的扭矩进行比较，如果二者之差在设定范围内，则认定此驾驶员请求扭矩为正常，将其发送给第三层扭矩监控模式进行判断；如果二者之差超出设定范围，整车进入跛行回家模式。
在第三扭矩监控模式中，驾驶员请求扭矩由扭矩平滑处理模块进行滤波、平滑处理，得到VMS扭矩输出数值，将该数值反馈回驾驶员扭矩请求模块，将两个扭矩进行比较，如果二者之差在设定的范围内，则认定驾驶员请求扭矩为正常，上述VMS扭矩输出数值作为VMS输出扭矩；如果二者之差超出设定范围，整车进入跛行回家模式。
将上述VMS输出扭矩由驱动电机的峰值扭矩和高压动力电池的最大充放电功率进行限制，三者之中得到的最小扭矩作为最终的扭矩输出。
所述跛行回家模式为以一个事先标定的整车最低怠速扭矩作为VMS扭矩输出。
本发明通过对扭矩的计算、平滑处理以及整个计算过程的安全进行检测、保护，使得多个环节中任何一环出现错误都会让整个控制系统进入到limp home(跛行回家)模式中，使得整车只能以一个标称的整车最低怠速扭矩进行驱动。只有驾驶员将故障排除后才能使得整车重新进入到驾驶模式，保证了电动汽车驱动系统安全、可靠的运行。
附图说明
图1：系统原理图；
图2：整车扭矩监控流程图。
附图标记说明：
1、整车控制器；2、电机控制器；3、电源管理器；4、防抱死系统；5、传动系；6、直流-直流转化装置；7、逆变器；8、高压动力电池；9、驱动电机；10、低压电池；11、油门踏板/制动踏板。
具体实施方式
结合图1-2对本发明的扭矩安全控制方法作进一步的说明。
驾驶员通过踏板操作向VMS发出扭矩请求信号。VMS根据踏板深度信号，将其转换为百分比信号，乘以当前瞬时转速下驱动电机的最大峰值扭矩，进而得到初始的驾驶员请求扭矩值。
同时，以此时的电机转速绝对值信号和车速信号作为输入，得到瞬时状态下的驾驶员请求扭矩修正系数，二者之积为求得的驾驶员最终请求扭矩。
VMS计算得到驾驶员请求扭矩后，分别以下述三种扭矩进行三层扭矩监控，具体是：安全监控新计算得到的扭矩、滤波后的VMS对电机的请求扭矩、以及电机的实际响应扭矩。确保驾驶员的扭矩、滤波后的请求扭矩，以及电机实际的响应扭矩的精确、安全性。
驾驶员请求扭矩得出后，在安全监控控制中用新的算法计算出安全监控扭矩。两个扭矩进行比较，如果二者之差在设定的范围内，那么认定此请求扭矩为正常。此时的驾驶员请求扭矩发送给后面的扭矩监控模式中进行判断。
如果二者之差超出设定范围，那么此时第一层扭矩安全监控信号激活。系统认定此时的扭矩不可信，不再以此时的扭矩作为扭矩平滑、处理以及VMS扭矩输出的依据，以一个事先标定的整车最低怠速扭矩代替，整车进入limp home(跛行回家)模式。
当第一层扭矩监控信号未被激活时，进入到第二层监控模式。
驾驶员请求扭矩得出后的同时，引入电机控制器实际响应的扭矩。将两者进行比较，如果二者之差在设定范围内，那么认定此请求扭矩为正常。此时的请求扭矩可以应用到后面的扭矩平滑、处理以及VMS的扭矩输出中。
如果二者之差超出设定范围，那么此时第二层扭矩安全监控信号激活。系统认定此时的扭矩不可信，不再以此时的扭矩作为扭矩平滑、处理以及VMS扭矩输出的依据，以一个事先标定的整车最低怠速扭矩代替，整车进入limp home模式。
当第二层扭矩监控信号未被激活时，进入到第三层监控模式。
驾驶员请求扭矩送给扭矩平滑、处理模块，经过处理，得到最终的VMS扭矩输出数值。将此信号反馈回驾驶员扭矩请求模块，将两个扭矩进行比较。如果二者之差在设定的范围内，那么认定此请求扭矩为正常。此时的VMS输出请求扭矩可用。
如果二者之差超出设定范围，那么此时第三层扭矩安全监控信号激活。系统认定此时的扭矩不可信，不再以此时的扭矩作为VMS扭矩输出的依据，以一个事先标定的整车最低怠速扭矩代替，整车进入limp home模式。
驱动电机和高压动力电池作为电动汽车的两个核心部件，其二者的实际工作能力也对整车驱动能力进行了限制。因此，在实际的扭矩输出时要以驱动电机的峰值扭矩和高压动力电池的最大充放电功率为条件进行限制，三者之中得到的最小扭矩作为最终的扭矩输出。确保关键零部件及整车控制系统的安全工作以及扭矩请求的正常。

Claims (7)

1、一种电动汽车扭矩安全控制方法，包括如下步骤：
a、驾驶员通过踏板操作向VMS发出扭矩请求信号；
b、VMS根据踏板深度信号，以此时驱动电机的峰值工作扭矩为基础，辅以瞬时电机转速和整车车速的修正，得到瞬时的驾驶员请求扭矩；
c、VMS计算得到驾驶员请求扭矩后，分别以三种不同的扭矩对其进行三层监控，所述三种不同的扭矩为安全监控新计算得到的扭矩、电机控制器的实际响应扭矩、以及滤波后的VMS对电机的请求扭矩。
2，根据权利要求1所述的电动汽车扭矩安全控制方法，其特征在于：在所述步骤b中驾驶员请求扭矩的计算过程为：VMS将踏板深度信号转换为百分比信号，乘以当前瞬时转速下驱动电机的最大峰值扭矩，得到初始的驾驶员请求扭矩值；同时以此时的电机转速绝对值信号和车速信号作为输入，得到瞬时状态下的驾驶员扭矩请求修正系数，二者之积为求得的最终驾驶员请求扭矩。
3、根据权利要求2所述的电动汽车扭矩安全控制方法，其特征在于：在步骤c中，第一层扭矩监控模式为：驾驶员请求扭矩与安全监控用新的算法计算出的安全监控扭矩进行比较，如果二者之差在设定的范围内，则认定此驾驶员请求扭矩为正常，将其发送给第二层扭矩监控模式进行判断；如果二者之差超出设定范围，整车进入跛行回家模式。
4、根据权利要求3所述的电动汽车扭矩安全控制方法，其特征在于：在第二层扭矩监控模式中，驾驶员请求扭矩与电机控制器实际响应的扭矩进行比较，如果二者之差在设定范围内，则认定此驾驶员请求扭矩为正常，将其发送给第三层扭矩监控模式进行判断；如果二者之差超出设定范围，整车进入跛行回家模式。
5、根据权利要求4所述的电动汽车扭矩安全控制方法，其特征在于：在第三扭矩监控模式中，驾驶员请求扭矩由扭矩平滑处理模块进行滤波、平滑处理，得到VMS扭矩输出数值，将该数值反馈回驾驶员扭矩请求模块，将两个扭矩进行比较，如果二者之差在设定的范围内，则认定驾驶员请求扭矩为正常，上述VMS扭矩输出数值作为VMS输出扭矩；如果二者之差超出设定范围，整车进入跛行回家模式。
6、根据权利要求5所述的电动汽车扭矩安全控制方法，其特征在于：将上述VMS输出扭矩由驱动电机的峰值扭矩和高压动力电池的最大充放电功率进行限制，三者之中得到的最小扭矩作为最终的扭矩输出。
7、根据权利要求3-6所述的电动汽车扭矩安全控制方法，其特征在于：所述跛行回家模式为以一个事先标定的整车最低怠速扭矩作为VMS扭矩输出。
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