CN101920704A - 一种电动汽车路面自适应转矩控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车路面自适应转矩控制系统，包括路面参数识别模块，根据通过若干传感器检测到的车辆运行参数来计算并输出当前最大摩擦系数信息，当前滑移率信息和当前最佳滑移率信息；最大驱动转矩产生模块，与所述路面参数识别模块连接；所述路面参数识别模块根据接收到的所述当前最大摩擦系数信息计算并输出当前最大驱动转矩信息；滑移率控制模块，所述滑移率控制模块根据接收到的所述当前滑移率信息和所述当前最佳滑移率信息计算并输出基于最佳滑移率的电机控制转矩信息；自适应驾驶员需求转矩模块，与所述最大驱动转矩产生模块连接，实现自适应电机控制转矩的自适应选择处理输出；以及最终电机控制转矩选择模块。

Description

一种电动汽车路面自适应转矩控制系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车控制系统，特别涉及一种电动汽车路面自适应转矩控制系统。

背景技术

牵引力控制是电动汽车安全控制的重要方式，牵引力控制可以在车辆加速时，利用电驱动系统，通过快速精确控制电机的转矩，防止车辆在低附着路面上的打滑，从而提高车辆的稳定性能。近年来出现了基于滑移率控制的牵引力控制系统，可在低附着路面上控制车辆的滑移率在最优滑移率附近。一方面充分利用路面的最大摩擦系数获得最好的加速性能，另一方面可以防止滑移率超过最优滑移率，造成车辆的不稳定打滑。

电动汽车在平稳行驶时，转矩选择器在很长一段时间内输出转矩为驾驶员需求转矩(即驾驶员踩踏加速踏板时所产生的转矩)；当驾驶员继续深入踩踏加速踏板时，驾驶员需求转矩将不断增大，在超过原先稳态时的电机控制转矩后，滑移率会不断增大并超过给定的滑移率。如果给定滑移率为当前路面条件下稳定与不稳定的分界点(即最佳滑移率)，则汽车滑移率会进入不稳定区域从而造成危险和打滑。另外，在低附着路面情况下，驾驶员同样需要通过加速踏板对汽车进行干预和控制，而现有技术中加速踏板的最大行程对应的输出转矩为电机的最大输出转矩，其与路面条件无关。但由于特定附着路面情况下能提供的最大摩擦力为一定，当驾驶员通过加速踏板输出的转矩所产生的驱动力小于或等于最大摩擦力时才能保证车辆稳态行驶时的稳定，如果加速踏板输出的转矩大于当前路面下最大摩擦力提供的驱动转矩时，车轮打滑现象容易出现，车辆稳态行驶的稳定性与安全性得不到保证，进而影响驾驶员的操纵舒适性和驾驶的安全性。

日本东京大学的《一种电动汽车路面条件识别跟踪控制》公开一种通过采用路面条件识别单元对路面条件进行识别，通过滑移率控制模块根据识别到路面参数输出根据当前路面最优滑移率的电机控制转矩命令，转矩选择模块根据接收到的驾驶员所给出的矩转和所述滑移率控制模块输出控制转矩命令，进行比较选择两者中较小者；然而，对于低附着的路面(如冰雪路面)来说，其路面摩擦力所能提供的最大驱动转矩远远小于干沥青等高附着路面，一方面，如果只考虑当前驾驶员所给出的矩转和所述滑移率控制模块输出控制转矩命令，没有将当前路面条件下的最大摩擦所能提供的最大驱动转矩纳入选择范围，这样会使得滑移率控制模块容易受到选择模块的影响出现较大的滑移率超调，造成车辆低附着路面下的不稳定；另一方面，由于驾驶员所给出的转矩没有考虑路面情况，使得驾驶员在低附着路面下对加速踏板的安全操作范围很小，极大影响驾驶舒适性。

中国专利CN101088818公开了一种电动汽车防滑控制系统，包括用于实时检测各车轮转速的传感器、用于对各车轮进行制动的车轮制动器、用于驱动汽车运动的电动机和ABS/ASR集成控制单元，各轮速传感器和电动机均与集成控制单元连接，该ABS/ASR集成控制单元接收到加速信号时，根据车轮滑移率的大小实时调整电动机的输出转矩，该ABS/ASR集成控制单元接收到制动信号时根据车轮滑移率大小实时调整车轮制动器的制动力，进而降低车轮的转速，将该车轮的滑移率控制在最佳滑移率0.2附近。上述系统和控制方法可以有效的降低车轮制动/驱动时的滑移率。然而，将滑移率控制在0.2附近，是将通常情况的最佳滑移率默认为0.2，作为控制的参考值；对于具有不同条件(摩擦力系数不同)的路面来说，其最佳滑移率是不同的。因此，该专利中所介绍的方式并不能让车辆的行驶状态随着路面条件的改变而改变，去达到其最适合的行驶状态。

发明内容

为此，本发明的发明目的在于提出一种可以使得车辆行驶状态根据不同路面条件的改变而改变的，并具有很好的操作舒适性和安全性的电动汽车路面自适应转矩控制系统。

因此，本发明的一种电动汽车路面自适应转矩控制系统，包括

路面参数识别模块，根据通过若干传感器检测到的车辆运行参数来计算并输出当前最大摩擦系数信息，当前滑移率信息和当前最佳滑移率信息；

最大驱动转矩产生模块，与所述路面参数识别模块连接；所述路面参数识别模块根据接收到的所述当前最大摩擦系数信息计算并输出当前最大驱动转矩信息；

滑移率控制模块，与所述路面参数识别模块连接；所述滑移率控制模块根据接收到的所述当前滑移率信息和所述当前最佳滑移率信息计算并输出基于最佳滑移率的电机控制转矩信息；

自适应驾驶员需求转矩模块，与所述最大驱动转矩产生模块连接，实现自适应电机控制转矩的自适应选择处理输出；

其中，该自适应选择处理输出具体为：该自适应驾驶员需求转矩模块接收所述当前最大驱动转矩信息和驾驶员踏板行程量信息，所述自适应驾驶员需求转矩模块信息将所述当前最大驱动转矩信息与最大加速踏板信号默认值进行比较：如果所述当前最大驱动转矩大于最大加速踏板信号默认值，最大加速踏板信号值为该默认值；如果所述当前最大驱动转矩小于最大加速踏板信号默认值，最大加速踏板信号值为当前最大驱动转矩；所述自适应电机控制转矩为驾驶员踏板行程量与最大加速踏板信号值的乘积；所述自适应驾驶员需求转矩模块输出所述自适应电机控制转矩信息；

又包括：

最终电机控制转矩选择模块，分别与所述自适应驾驶员需求转矩模块和所述滑移率控制模块连接，根据所述自适应电机控制转矩信息和所述基于最佳滑移率的电机控制转矩信息计算并输出两者中较小者作为所述最终电机控制转矩信息。

上述的电动汽车路面自适应转矩控制系统，所述传感器为电机电流传感器或电机转矩传感器、轮速传感器或电机转速传感器、以及车速传感器或车加速度传感器。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1.所述电动汽车路面自适应转矩控制系统的所述路面参数识别模块可以通过检测车辆运行参数，如电机电流或电机转矩、轮速或电机转速、以及车速或车加速度来计算得到不同路面的当前路面参数，如当前最大摩擦系数，当前滑移率和当前最佳滑移率，可以获得对于不同路面条件的最终电机控制转矩输出的不同解决方案，实现最终电机控制转矩的自适应控制。

2.所述最大驱动转矩产生模块根据当前最大摩擦系数计算得到在的当前最大驱动转矩，为自适应电机控制转矩的输出提供了可选择性；

3.所述自适应驾驶员需求转矩模块同时将所述最大加速踏板信号默认值和当前最大驱动转矩信息进行比较，将最大加速踏板信号值取两者间的较小者，使得驾驶员自适应驱动转矩的输出同时受到了所述驾驶员需求转矩(最大值为电机能提供的最大驱动转矩)和所述当前最大驱动转矩的制约，可以有效地确保车辆在低附着路面上的安全稳定行驶。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为电动汽车路面自适应转矩控制系统示意图。

1-电动汽车路面自适应转矩控制系统

具体实施方式

实施例1

如图1所示，电动汽车路面自适应转矩控制系统1包括路面参数识别模块，接收通过传感器检测到的电机电流或电机转矩、汽车的轮速或电机转速、以及车速或车加速度，并根据这些参数来采用现有技术中已知的计算方法来计算当前摩擦系数和当前滑移率；然后采用现有技术中通常采用的方式去获取当前路面的最佳滑移率。

最大驱动转矩产生模块，与所述路面参数识别模块连接；所述路面参数识别模块根据接收到的所述当前摩擦系数计算并输出当前最大驱动转矩：

当前最大驱动转矩＝当前摩擦系数×车轮纵向载荷×轮胎半径；

滑移率控制模块，与所述路面参数识别模块连接；所述滑移率控制模块根据接收到的所述当前滑移率和所述当前最佳滑移率计算并输出基于最佳滑移率的电机控制转矩；其中滑移率控制模块接收来自所述路面参数识别模块的所述最佳滑移率作为闭环控制给定量，接收来自所述路面参数识别模块的当前滑移率作为反馈量，采用本领域普通技术人员所公知的PI闭环控制算法根据给定量和反馈量的误差进行闭环控制，并不断输出不同电机控制转矩信息，直到误差最终被消除，此时所述滑移率控制模块输出电机控制转矩信息为所述基于最佳滑移率的电机控制转矩信息。

自适应驾驶员需求转矩模块，接收所述当前最大驱动转矩和驾驶员踏板行程量，输出自适应电机控制转矩信息，其中，所述自适应驾驶员需求转矩模块将所述当前最大驱动转矩与最大加速踏板信号默认值进行比较：

如果所述当前最大驱动转矩大于最大加速踏板信号默认值，最大加速踏板信号值为该默认值；

即：自适应电机控制转矩＝驾驶员踏板行程量×最大加速踏板信号默认值；

其中所述驾驶员踏板行程量为踏板行程与踏板总行程的比值；

如果所述当前最大驱动转矩小于最大加速踏板信号默认值，最大加速踏板信号值为当前最大驱动转矩；

即：自适应电机控制转矩＝驾驶员踏板行程量×当前最大驱动转矩；

最终转矩选择模块，分别与所述滑移率控制模块，和自适应驾驶员需求转矩模块连接，所述最终转矩选择模块接收来自所述滑移率控制模块的所述基于最佳滑移率的电机控制转矩，以及来自所述自适应驾驶员需求转矩模块的自适应电机控制转矩(即驾驶员踩踏加速踏板时产生的电机转矩)，计算并输出两者当中最小的转矩作为最终电机控制转矩，输出给电动汽车的电机。

所述电动汽车路面自适应转矩控制系统的所述路面参数识别模块可以通过检测车辆运行参数，如电机电流或电机转矩、轮速或电机转速、以及车速或车加速度来计算得到不同路面的当前路面参数，如当前最大摩擦系数，当前滑移率和当前最佳滑移率，可以获得对于不同路面条件的最终电机控制转矩输出的不同解决方案，实现最终电机控制转矩的自适应控制。所述最大驱动转矩产生模块根据当前最大摩擦系数计算得到在的当前最大驱动转矩，为最终电机控制转矩的输出提供了可选择性。所述转矩选择模块同时将所述驾驶员需求转矩和当前最大驱动转矩同时纳入选择范围，使得当前最大驱动转矩的输出同时受到了所述驾驶员需求转矩(最大值为电机能提供的最大驱动转矩)和所述当前最大驱动转矩的制约，可以有效地确保车辆的安全稳定行驶。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以根据设备的大小不同做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种电动汽车路面自适应转矩控制系统，其特征在于：包括

路面参数识别模块，根据通过若干传感器检测到的车辆运行参数来计算并输出当前最大摩擦系数信息，当前滑移率信息和当前最佳滑移率信息；

最大驱动转矩产生模块，与所述路面参数识别模块连接；所述路面参数识别模块根据接收到的所述当前最大摩擦系数信息计算并输出当前最大驱动转矩信息；

滑移率控制模块，与所述路面参数识别模块连接；所述滑移率控制模块根据接收到的所述当前滑移率信息和所述当前最佳滑移率信息计算并输出基于最佳滑移率的电机控制转矩信息；

自适应驾驶员需求转矩模块，与所述最大驱动转矩产生模块连接，实现自适应电机控制转矩的自适应选择处理输出；其中，该自适应选择处理输出具体为：该自适应驾驶员需求转矩模块接收所述当前最大驱动转矩信息和驾驶员踏板行程量信息，所述自适应驾驶员需求转矩模块信息将所述当前最大驱动转矩信息与最大加速踏板信号默认值进行比较：如果所述当前最大驱动转矩大于最大加速踏板信号默认值，最大加速踏板信号值为该默认值；如果所述当前最大驱动转矩小于最大加速踏板信号默认值，最大加速踏板信号值为当前最大驱动转矩；所述自适应电机控制转矩为驾驶员踏板行程量与最大加速踏板信号值的乘积；所述自适应驾驶员需求转矩模块输出所述自适应电机控制转矩信息；

又包括：

最终电机控制转矩选择模块，分别与所述自适应驾驶员需求转矩模块和所述滑移率控制模块连接，根据所述自适应电机控制转矩信息和所述基于最佳滑移率的电机控制转矩信息计算并输出两者中较小者作为所述最终电机控制转矩信息。

2.根据权利要求1所述的电动汽车路面自适应转矩控制系统，其特征在于：

所述传感器为电机电流传感器或电机转矩传感器、轮速传感器或电机转速传感器、以及车速传感器或车加速度传感器。