CN101659220B - 四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置 - Google Patents

四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置，所述方法包括使用主驱电机的输出转矩与辅驱电机的输出转矩之和控制整车的动力输出，其中，辅驱电机的输出转矩T0按照如下方法确定：确定转矩计算因子，该转矩计算因子为油门加速度的累加值；确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T；根据转矩计算因子和当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T计算辅驱电机的输出转矩T0，使得辅驱电机输出转矩T0在0～T范围内变化，且能够随着转矩计算因子的增大而增大。本发明提供的四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置，由于采用了油门加速度累加计算出转矩计算因子，从而控制辅驱电机的输出转矩的方式，具有响应速度快、动力输出精度高的优点。

Description

四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置
技术领域
本发明涉及四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置。
背景技术
目前，汽车已经成为人们出行必不可少的交通工具，如常见的燃油车、新能源型的电动车等，其动力控制策略对于汽车的正常运行及行驶安全具有十分重要的作用。
电动车通常采用转矩控制输出动力的方式，在踩油门时，电动车的电机控制器根据油门深度来计算电机的输出转矩从而控制汽车进行加速，一般电机的输出转矩和油门深度成线性关系，即T0＝T*Gain，其中T0为电机的输出转矩，T为在当前速度下电机的最大输出转矩，可由电机最大输出转矩与速度的对应曲线关系得到，Gain为油门深度，也就是说电机的输出转矩的大小取决于油门深度的大小，加速时如果需要输出较大的转矩则必须踩深油门，油门的精度决定了车辆动力性能的好坏，电机控制器在利用所检测到的油门深度时，需先对该油门深度进行滤波等消除噪声的处理，以保证参与计算的油门深度正确反映驾驶员的意图，这样，这种利用油门深度来控制输出转矩的动力输出方式很难快速且准确地响应驾驶员的动作意图。
然而，对于四轮驱动的纯电动车来说，对于整车的动力性能要求更高，这就必须使得动力控制策略能够很快了解驾驶员的动作意图，并能够快速地执行驾驶员的相应动作，四轮驱动的电动车通常由主驱电机和辅驱电机共同完成动力控制，目前主驱电机和辅驱电机通常都使用传统汽车的油门深度控制输出转矩的动力输出方式，这种控制方式使得辅驱电机不能够快速响应驾驶员的动作，且很难达到较高的动力输出精度，并且这种油门控制策略对于整车能量也是一种浪费。
发明内容
本发明针对现有技术中的四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置不能快速响应驾驶员的动作、动力输出性能不高的问题，提出了一种四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置，该方法及装置由于采用了利用油门加速度来计算转矩计算因子以确定辅驱电机输出转矩的方式，可以省略现有技术中对采集到的油门深度仍要进行多种消噪处理的步骤，具有能快速响应驾驶员意图、动力输出性能高的优点。
本发明提供的一种四轮驱动电动车的油门加速控制方法，该方法包括使用主驱电机的输出转矩与辅驱电机的输出转矩之和控制整车的动力输出，所述主驱电机的输出转矩根据油门深度确定，其中，确定转矩计算因子GainAccSum，所述转矩计算因子GainAccSum为油门加速度GainAcc的累加值；确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T；根据转矩计算因子GainAccSum和当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T计算辅驱电机的输出转矩T0，使得辅驱电机的输出转矩T0在0～T范围内变化，且辅驱电机的输出转矩T0能够随着转矩计算因子GainAccSum的增大而增大。
本发明还提供的一种四轮驱动电动车的油门加速控制装置，该装置包括：油门深度传感器，用于检测油门深度；速度传感器，用于检测电动车的当前速度；电机控制器，所述油门深度传感器和速度传感器均连接到电机控制器，所述电机控制器用于根据检测到的油门深度和当前速度控制主驱电机的输出转矩，并且用于确定辅驱电机的输出转矩的大小并控制辅驱电机的输出转矩，主驱电机的输出转矩与辅驱电机的输出转矩之和用于控制整车的动力输出；其中，所述电机控制器用于按照如下方式确定辅驱电机的输出转矩T0的大小：根据检测到的油门深度确定转矩计算因子GainAccSum，，所述转矩计算因子GainAccSum为油门加速度GainAcc的累加值；根据检测到的当前速度确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T；根据转矩计算因子GainAccSum和辅驱电机的最大输出转矩T确定辅驱电机的输出转矩T0，使得辅驱电机的输出转矩T0在0～T范围内变化，且辅驱电机的输出转矩T0能够随着转矩计算因子GainAccSum的增大而增大。
本发明提供的四轮驱动电动车的油门加速控制方法及装置，由于采用先计算每个周期的油门加速度，再累加得到转矩计算因子，然后根据转矩计算因子和辅驱电机的最大输出转矩来确定辅驱电机的输出转矩的方法，相比于现有技术中的采用油门深度来确定辅驱电机的输出转矩的方法，更好地反映了驾驶员的意图，且省去了对油门深度的滤波等消噪处理，节省了响应时间，具有能更快速且准确地响应驾驶员的动作且能更好地实现动力性能的优点。本发明提供的优选实施方式由于在确定辅驱电机的输出转矩后，将用于计算的转矩计算因子衰减为0，防止辅驱电机的长期运行浪费能量，达到节约整车能量的作用。
附图说明
图1是根据本发明的一种实施方式的四轮驱动电动车的油门加速控制方法的流程图；
图2是根据本发明的一种实施方式的四轮驱动电动车的油门加速控制装置的组成框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种四轮驱动电动车的油门加速控制方法，该方法包括使用主驱电机的输出转矩与辅驱电机的输出转矩之和控制整车的动力输出，所述主驱电机的输出转矩根据油门深度确定，其中，辅驱电机的输出转矩T0按照如下方法确定：确定转矩计算因子GainAccSum，所述转矩计算因子GainAccSum为油门加速度GainAcc的累加值；确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T；根据转矩计算因子GainAccSum和当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T计算辅驱电机的输出转矩T0，使得辅驱电机的输出转矩T0在0～T范围内变化，且辅驱电机的输出转矩T0能够随着转矩计算因子GainAccSum的增大而增大。
如本领域技术人员所公知，四轮驱动电动车运行的整个过程都为全时模式，在全时模式，主驱时刻检测整车状态，看是否为起步、加速或爬坡等状态，且在全时模式中，除了整车存在油门加速度的情况，辅驱电机的输出转矩总保持为0，也就是说，在全时模式中，整车动力输出基本上都由主驱电机来完成。
在本发明提供的四轮驱动电动车的油门加速控制方法中，所述确定转矩计算因子GainAccSum的步骤包括：获取每个周期ΔT内的起始油门深度Gain1和结束油门深度Gain0；根据公式GainAcc＝Gain0-Gain1/ΔT计算油门加速度GainAcc；以及将连续多个周期ΔT内所计算的油门加速度GainAcc进行累加计算得到转矩计算因子GainAccSum。所述周期ΔT为100μs至1000μs，且在实际计算中采用电力系统中常用的标幺值来计算，我们选择主控周期，通常为100μs作为基准值，在上述公式中采用周期ΔT的标幺值，也就是实际周期与主控周期的比值来计算，其数值范围为1～10；对连续多个周期ΔT内的油门加速度GainAcc进行累加的时间为5000至10000个周期。为方便计算，所述周期ΔT可选为电机控制器的主控周期，这样参与计算的周期ΔT的标幺值就为1，累加10000个周期(即1s)中计算的各个油门加速度GainAcc。由于电机的主控周期比较小，如上面所说的100μs，选取合适的时间段对多个周期内的油门加速度GainAcc进行累加来计算，可以更好地反映驾驶员的意图。优选地，当累加得到的所述转矩计算因子GainAccSum达到或超过转矩计算因子限制值时，停止对多个周期ΔT内所计算的油门加速度GainAcc的累加，使用该转矩计算因子限制值作为转矩计算因子GainAccSum，所述转矩计算因子限制值可选为0.9至1，优选0.9。对转矩计算因子GainAccSum的大小进行限制，可以使得转矩计算因子GainAccSum能够在一定时间段内逐渐衰减为0，防止辅驱电机的长期运行浪费能量。
所述确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T的步骤包括：获取当前速度；以及根据辅驱电机的最大输出转矩与速度的对应曲线关系确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T。在不同速度下，辅驱电机的最大输出转矩不同，辅驱电机的最大输出转矩和速度存在着对应曲线关系，该对应曲线关系可以通过实验预先测定。
所述根据转矩计算因子GainAccSum和当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T确定辅驱电机的输出转矩T0的步骤是根据以下公式进行的：T0＝T*GainAccSum。这样，在油门改变的同时，辅驱电机能够快速参与动力输出，根据上述公式的线性特性，正的转矩计算因子GainAccSum使辅驱电机输出转矩，负的转矩计算因子GainAccSum使辅驱电机衰减转矩，辅驱电机能够快速响应驾驶员意图，提高整车的性能。整车此时的需求转矩应该为主驱电机的输出转矩和辅驱电机的输出转矩T0之和。
优选地，在控制所述辅驱电机输出计算出的辅驱电机的输出转矩T0之后，将转矩计算因子GainAccSum衰减至0。根据本发明的优选实施方式，转矩计算因子GainAccSum被限制成不大于转矩计算因子限制值，这样，转矩计算因子GainAccSum可以在一定的限制时间范围内逐渐自减为0，以减少正常行驶时的能源输出。由于辅驱电机一般没有冷却回路，所以对辅驱电机的运行作一定的限制，比如上述的将转矩计算因子逐渐衰减为0进而使得辅驱电机的输出转矩逐渐衰减为0，就能够减少对整车能量的损耗并起到延长辅驱电机寿命的作用。如果在衰减过程中，当驾驶员松油门时，则加速转矩计算因子的衰减速度，以使辅驱电机尽快输出零转矩。
如图2所示，本发明还提供了一种四轮驱动电动车的油门加速控制装置，该装置包括用于检测油门深度的油门深度传感器1、用于检测电动车的当前速度的速度传感器2和电机控制器3，所述油门深度传感器1和速度传感器2均连接到电机控制器3，所述电机控制器3用于根据检测到的油门深度和当前速度控制主驱电机41的输出转矩，并且用于确定辅驱电机42的输出转矩的大小并控制辅驱电机42的输出转矩，主驱电机41的输出转矩与辅驱电机42的输出转矩之和用于控制整车的动力输出，其中，所述电机控制器3用于按照如下方式确定辅驱电机的输出转矩T0的大小：根据检测到的油门深度确定转矩计算因子GainAccSum，所述转矩计算因子GainAccSum为油门加速度GainAcc的累加值；根据检测到的当前速度确定当前速度下辅驱电机42的最大输出转矩T；根据转矩计算因子GainAccSum和辅驱电机42的最大输出转矩T计算辅驱电机42的输出转矩T0，使得辅驱电机的输出转矩T0在0～T范围内变化，且辅驱电机的输出转矩T0能够随着转矩计算因子GainAccSum的增大而增大。
在本发明提供的四轮驱动电动车的油门加速控制装置中，电机控制器3在确定转矩计算因子GainAccSum，确定当前速度下辅驱电机42的最大输出转矩T以及根据转矩计算因子GainAccSum和辅驱电机42的最大输出转矩T计算辅驱电机42的输出转矩T0的方式与本发明提供的四轮驱动电动车的油门加速控制方法中的对应步骤类似。电机控制器3可由可编程微处理器及其外部电路构成，通常，主驱电机41和辅驱电机42通过箱体一体式电机控制器3来实现，该一体式电机控制器3可以包括电机控制板、驱动板以及IPM智能模块等。
如本领域技术人员所公知，无论是机械式或是油压式的油门系统，一般都在油门踏板上安装有油门深度传感器1，用于检测油门深度，并将代表油门深度的信号传送到电机控制器3以便电机控制器3进行监测。
当使用本发明提供的四轮驱动电动车的油门加速控制装置时，油门深度传感器1实时检测油门深度，并将该油门深度传送到电机控制器3，电机控制器3监测油门深度的变化，监测精度优选为1％，周期ΔT选为电机控制器3的主控周期100μs，电机控制器3先获取一个主控周期，即100μs内的起始油门深度Gain1和结束油门深度Gain0，并计算得到油门加速度GainAcc：GainAcc＝Gain0-Gain1/ΔT，在连续的10000个主控周期内，即1s内，计算10000个所述油门加速度GainAcc的值，并将这些值进行累加，得到参与计算辅驱电机的输出转矩T0的转矩计算因子GainAccSum，并且限制转矩计算因子GainAccSum不大于转矩计算因子限制值；速度传感器2检测电动车的当前速度，电机控制器3根据检测到的电动车的当前速度以及辅驱电机最大输出转矩与速度的对应曲线关系来得到参与计算的当前速度下辅驱电机42的最大输出转矩T；此时，电机控制器3使用公式T0＝T*GainAccSum来计算辅驱电机42的输出转矩T0，并控制辅驱电机42输出大小为T0的转矩。主驱电机41的输出转矩由电机控制器3采用本领域技术人员公知的方式根据油门深度来确定。使用主驱电机41的输出转矩和辅驱电机42的输出转矩之和来控制整车的动力输出。另外，可以在在控制所述辅驱电机42输出计算出的辅驱电机42的输出转矩T0之后，将转矩计算因子GainAccSum衰减至0，以使得辅驱电机42的输出转矩也随之衰减，当转矩计算因子衰减为0时，辅驱电机42就输出零转矩进入全时等待模式，此时，仅主驱电机41的输出作为整车的动力来源。采用本发明提供的油门加速控制方法及装置，能够更快速地响应驾驶员的动作意图且起到节约整车能量的作用。

Claims (14)

1.一种四轮驱动电动车的油门加速控制方法，该方法包括使用主驱电机的输出转矩与辅驱电机的输出转矩之和控制整车的动力输出，所述主驱电机的输出转矩根据油门深度确定，其特征在于，辅驱电机的输出转矩T0按照如下方法确定：
确定转矩计算因子GainAccSum，所述转矩计算因子GainAccSum为油门加速度GainAcc的累加值；
确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T；
根据转矩计算因子GainAccSum和当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T计算辅驱电机的输出转矩T0，使得辅驱电机的输出转矩T0在0～T范围内变化，且辅驱电机的输出转矩T0能够随着转矩计算因子GainAccSum的增大而增大。
2.根据权利要求1所述的四轮驱动电动车的油门加速控制方法，其中，所述确定转矩计算因子GainAccSum的步骤包括：
获取每个周期ΔT内的起始油门深度Gain1和结束油门深度Gain0；
根据公式GainAcc＝Gain0-Gain1/ΔT计算油门加速度GainAcc；以及
将连续多个周期ΔT内所计算的油门加速度GainAcc进行累加计算得到转矩计算因子GainAccSum。
3.根据权利要求2所述的四轮驱动电动车的油门加速控制方法，其中所述周期ΔT为100μs至1000μs；对连续多个周期ΔT内的油门加速度GainAcc进行累加的时间为5000至10000个周期。
4.根据权利要求2所述的四轮驱动电动车的油门加速控制方法，其中，当累加得到的所述转矩计算因子GainAccSum达到或超过转矩计算因子限制值时，停止对多个周期ΔT内所计算的油门加速度GainAcc的累加，使用该转矩计算因子限制值作为转矩计算因子GainAccSum，所述转矩计算因子限制值为0.9至1。
5.根据权利要求1所述的四轮驱动电动车的油门加速控制方法，其中，所述确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T的步骤包括：
获取当前速度；以及
根据辅驱电机的最大输出转矩与速度的对应曲线关系确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T。
6.根据权利要求1所述的四轮驱动电动车的油门加速控制方法，其中，所述根据转矩计算因子GainAccSum和当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T计算辅驱电机的输出转矩T0的步骤是根据以下公式进行的：T0＝T*GainAccSum。
7.根据权利要求1所述的四轮驱动电动车的油门加速控制方法，其中，该方法还包括：
在控制所述辅驱电机输出计算出的辅驱电机的输出转矩T0之后，将累加得到的转矩计算因子GainAccSum衰减至0。
8.一种四轮驱动电动车的油门加速控制装置，该装置包括：
油门深度传感器，用于检测油门深度；
速度传感器，用于检测电动车的当前速度；
电机控制器，所述油门深度传感器和速度传感器均连接到电机控制器，所述电机控制器用于根据检测到的油门深度和当前速度控制主驱电机的输出转矩，并且用于确定辅驱电机的输出转矩的大小并控制辅驱电机的输出转矩，主驱电机的输出转矩与辅驱电机的输出转矩之和用于控制整车的动力输出；
其特征在于，所述电机控制器用于按照如下方式确定辅驱电机的输出转矩T0的大小：
根据检测到的油门深度确定转矩计算因子GainAccSum，所述转矩计算因子GainAccSum为油门加速度GainAcc的累加值；
根据检测到的当前速度确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T；
根据转矩计算因子GainAccSum和辅驱电机的最大输出转矩T确定辅驱电机的输出转矩T0，使得辅驱电机的输出转矩T0在0～T范围内变化，且辅驱电机的输出转矩T0能够随着转矩计算因子GainAccSum的增大而增大。
9.根据权利要求8所述的四轮驱动电动车的油门加速控制装置，其中，所述电机控制器按如下方式确定转矩计算因子GainAccSum：
获取每个周期ΔT内的起始油门深度Gain1和结束油门深度Gain0；
根据公式GainAcc＝Gain0-Gain1/ΔT计算油门加速度GainAcc；以及
将连续多个周期ΔT内所计算的油门加速度GainAcc进行累加计算得到转矩计算因子GainAccSum。
10.根据权利要求9所述的四轮驱动电动车的油门加速控制装置，其中，所述周期ΔT为100μs至1000μs；对连续多个周期ΔT内的油门加速度GainAcc进行累加的时间为5000至10000个周期。
11.根据权利要求9所述的四轮驱动电动车的油门加速控制装置，其中，当累加得到的所述转矩计算因子GainAccSum达到或超过转矩计算因子限制值时，停止对多个周期ΔT内所计算的油门加速度GainAcc的累加，使用该转矩计算因子限制值作为转矩计算因子GainAccSum，所述转矩计算因子限制值为0.9至1。
12.根据权利要求8所述的四轮驱动电动车的油门加速控制装置，其中，所述电机控制器按如下方式确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T：
获取当前速度；以及
根据辅驱电机的最大输出转矩与速度的对应曲线关系确定当前速度下辅驱电机的最大输出转矩T。
13.根据权利要求8所述的四轮驱动电动车的油门加速控制装置，其中，所述电机控制器按如下公式计算辅驱电机的输出转矩T0：T0＝T*GainAccSum。
14.根据权利要求8所述的四轮驱动电动车的油门加速控制装置，其中，所述电机控制器还用于在控制所述辅驱电机输出计算出的辅驱电机的输出转矩T0之后，将累加得到的转矩计算因子GainAccSum衰减至0。
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