CN102485528A - 轮边电机打滑处理控制系统及轮边电机的打滑处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮边电机打滑处理控制系统，该控制系统包括多个电机控制器MCU，多个电机控制器MCU通过CAN总线相互连接，多个电机控制器MCU均能在正常行驶模式或打滑处理模式下工作，并在正常行驶模式下工作时控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1，在打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，多个电机控制器MCU还能在辅助打滑处理模式下工作，并在辅助打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第三扭矩T3，当多个电机控制器MCU中有任一电机控制器MCU在打滑处理模式下工作时，在打滑处理模式下工作的电机控制器MCU通知正常行驶模式下工作的电机控制器MCU切换到辅助打滑处理模式，其中T1＞T3＞T2。

Description

轮边电机打滑处理控制系统及轮边电机的打滑处理方法

技术领域

本发明涉及汽车动力系统，具体地，涉及一种轮边电机打滑处理控制系统及轮边电机的打滑处理方法。

背景技术

现有的电动汽车动力控制系统中，电机控制器通过接收来自发动机控制器的档位、刹车、油门和驻车状态信号来计算电机的输出扭矩，并以此控制电机工作，保证整车的正常运行。

当车辆从正常路面进入比较光滑的路面(例如冰面)时，由于轮胎摩擦力的减小而导致电机负载的突然变小，电机转子的转速由于负载的突然卸掉而产生很大的阶跃，由此产生的冲击电流容易引起电机的过流保护，进而直接导致电机因断电而失控。现有的汽车动力控制中通常采用打滑处理来防止上述情况的发生，当检测到一定周期内电机转子的转速增加值超过打滑阈值时，电机控制器进入打滑处理模式，并以减小的输出扭矩来控制电机，以达到降低电机转速，进而避免引起电机过流保护的目的。

然而，目前对电机的打滑处理控制仅针对单个电机控制器和单个动力控制系统，对于现有的采用轮边驱动系统(即在整车的不同车轮分别安装轮边电机，各个轮边电机采用独立的电机控制器和动力控制系统进行控制)的电动汽车而言，由于行驶时不同车轮分别由不同的轮边电机控制，不同车轮有可能在特殊情况下处于不同的工况，例如单个车轮发生打滑而另一车轮仍处于正常行驶工况，此时由于打滑车轮的电机控制器进入打滑处理模式并减小了轮边电机的输出扭矩，而正常车轮的电机控制器仍按照当前扭矩控制轮边电机工作，由此不同车轮的轮边电机具有不同的输出扭矩，很可能因为不同车轮实际对地的有效相对位移相差过大而导致车辆行驶不稳，甚至发生方向失控的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮边电机打滑处理控制系统及轮边电机的打滑处理方法，该控制系统及打滑处理方法能够避免采用轮边驱动系统的电动汽车在不同车轮处于不同的工况时，由于对不同车轮的轮边电机的控制方法不同，造成不同车轮的输出扭矩相差过大，导致车辆行驶不稳，甚至发生方向失控的现象。

为了实现上述目的，本发明提供了一种轮边电机打滑处理控制系统，该控制系统包括多个电机控制器，所述多个电机控制器通过CAN总线相互连接，所述多个电机控制器均能在正常行驶模式或打滑处理模式下工作，并在正常行驶模式下工作时控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1，在打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，所述多个电机控制器还能在辅助打滑处理模式下工作，并在辅助打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第三扭矩T3，当所述多个电机控制器中有任一电机控制器在打滑处理模式下工作时，在打滑处理模式下工作的电机控制器通知正常行驶模式下工作的电机控制器切换到辅助打滑处理模式，其中T1＞T3＞T2。

本发明还提供了一种轮边电机的打滑处理方法，所述处理方法包括：多个轮边电机的电机控制器在正常行驶模式下工作时，控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1；当多个轮边电机中有任一轮边电机发生打滑时，与该轮边电机对应的电机控制器在打滑处理模式下工作，并且在打滑处理模式下工作的电机控制器通知在正常行驶模式下工作的电机控制器切换到辅助打滑处理模式，其中轮边电机的电机控制器在打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，在辅助打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第三扭矩T3，其中T1＞T3＞T2。

通过上述技术方案，当电动汽车的车轮处于不同工况(例如一个车轮发生打滑而另一车轮仍正常行驶)时，打滑车轮的电机控制器能够进入打滑处理模式并控制打滑的轮边电机输出第二扭矩T2，同时通知未打滑(即正常行驶)的轮边电机的电机控制器从正常行驶模式切换到辅助打滑处理模式，在辅助打滑处理模式下的电机控制器输出第三扭矩T3，由于打滑处理模式下输出的第二扭矩T2小于正常行驶模式下输出的第一扭矩T1，能够降低打滑电机的转速以避免失控，并且由于辅助打滑处理模式下输出的第三扭矩T3介于第二扭矩T2和第一扭矩T1之间，能够避免不同工况的车轮由于轮边电机输出扭矩相差过大而造成的车辆行驶不稳甚至方向失控。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的轮边电机打滑处理控制系统的结构示意图；

图2是本发明提供的轮边电机的打滑处理方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

对于在整车的车轮分别安装轮边电机，各个轮边电机采用独立的电机控制器和动力控制系统进行控制的轮边驱动系统而言，各个轮边电机控制器MCU均通过CAN总线实现数据通讯，在车辆正常行驶过程中，发动机控制器ECU采集驾驶员的整车状态需求信息(例如档位、刹车、油门和驻车状态等信息)，各个轮边电机同步接收来自发动机控制器ECU的整车状态需求信息并根据所述信息来计算轮边电机的输出扭矩大小，从而达到控制轮边电机工作的目的。

图1为本发明提供的轮边电机打滑处理控制系统的结构示意图。如图1所示，该控制系统包括多个电机控制器MCU，所述多个电机控制器MCU通过CAN总线相互连接，所述多个电机控制器MCU均能在正常行驶模式或打滑处理模式下工作，并在正常行驶模式下工作时控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1，在打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，所述多个电机控制器MCU还能在辅助打滑处理模式下工作，并在辅助打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第三扭矩T3，当所述多个电机控制器MCU中有任一电机控制器MCU在打滑处理模式下工作时，在打滑处理模式下工作的电机控制器MCU通知正常行驶模式下工作的电机控制器MCU切换到辅助打滑处理模式，其中T1＞T3＞T2。

根据本发明的技术方案，发动机控制器ECU为电动汽车动力控制系统的总控制器，用于采集和处理来自各控制器的动力系统的工作状态参数，并向各控制器发出操作指令要求，对驱动扭矩进行分配。各个电机控制器MCU用于同步接收来自发动机控制器ECU的指令以调节各个轮边电机的输出扭矩，所述各个电机控制器MCU可以为PLC或单片机。

为了在车轮打滑的情况下保证轮边电机不出现失控现象，所述电机控制器MCU能在正常行驶模式或打滑处理模式下工作，通过在打滑处理模式下将所对应的轮边电机的输出扭矩减小而达到降低电机转速的目的。可以在所述电机控制器MCU内预先设定打滑阈值L，所述电机控制器MCU实时采集所对应的轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V，并将该转速增加值V与预先设定的打滑阈值L进行比较，当轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V小于打滑阈值L时，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在正常行驶模式下工作；当轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V大于等于打滑阈值L时，与该轮边电机对应的电机控制器MCU进入打滑处理模式。

所述打滑阈值L为能够引起轮边电机过流保护的单位时间段t内的电机转子转速的最小变化值，所述打滑阈值L可以通过多种途径来取值，例如以轮边电机在单位时间段t内的不同转速增加值V进行台架试验，将能够引起轮边电机过流保护的单位时间段t内的电机转子转速的最小变化值作为打滑阈值L。所述单位时间段t可以根据实际操作的需要进行设定，例如可以为0.016-0.02秒中的任一值。优选情况下，所述单位时间段t为0.016秒。根据若干次台架试验的结果，优选情况下，所述打滑阈值L为4-8转/秒中的任一值。

由此，所述电机控制器MCU在正常行驶模式下工作时，控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1，在打滑处理模式下工作时，控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，其中T2＝T1*(1-K1)。该K1为轮边电机的打滑系数，其取值范围为0＜K1＜1。该打滑系数K1可以根据轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V来进行计算，K1与V的关系可以用关系系数u来表示，即K1＝u*V。该关系系数u可以通过多种途径来取值，例如将u制定为一条与V以及K1相关的曲线，赋予u以若干预设值，每次采用不同的u值计算得出K1，根据计算出的K1得出第二扭矩T2，根据该第二扭矩T2是否能够达到将轮边电机的转速降低到避免轮边电机失控的目的来确定对应的关系系数u。

在电动汽车的行驶过程中，为了避免不同工况(打滑和正常行驶)下的车轮由于轮边电机输出扭矩相差过大而造成车辆失控的现象，根据本发明的技术方案，当多个电机控制器MCU中有任一电机控制器MCU在打滑处理模式下工作时，在打滑处理模式下工作的电机控制器MCU输出表示进入打滑处理模式的信号到正常行驶模式下工作的电机控制器MCU，以通知正常行驶模式下工作的电机控制器MCU切换到辅助打滑处理模式。所述正常行驶模式下工作的电机控制器MCU根据接收到的信号切换到辅助打滑处理模式，并在辅助打滑处理模式下控制对应的电机输出第三扭矩T3，其中T3＝T1*(1-K2)。该K2为轮边电机的辅助打滑系数，其取值范围为0＜K2＜K1＜1。该辅助打滑系数K2可以根据轮边电机的打滑系数K1来进行计算，K1与K2成线性比例关系，可以用比例系数a来表示，即K2＝a*K1。该比例系数a可以通过多种途径来取值，例如赋予a以若干预设值，每次将不同的a值代入上述计算公式中计算得出K2，根据计算出的K2得出第三扭矩T3，根据该第三扭矩T3是否能够达到将对应的轮边电机转速降低到接近打滑轮边电机的转速以保证车辆行驶平稳的目的来确定对应的比例系数a。根据若干次台架试验的结果，优选情况下，可以将所述比例系数a设定为a＝0.65。

根据本发明的技术方案，当电动汽车的车轮处于打滑和正常行驶两种工况时，打滑车轮的电机控制器MCU能够进入打滑处理模式并控制打滑电机输出第二扭矩T2，同时通知正常行驶车轮的电机控制器MCU从正常行驶模式切换到辅助打滑处理模式，辅助打滑处理模式下的电机控制器MCU由此控制对应的电机输出第三扭矩T3，由于打滑处理模式下输出的第二扭矩T2小于正常行驶模式下输出的第一扭矩T1，能够降低打滑轮边电机转速而避免失控，并且由于辅助打滑处理模式下输出的第三扭矩T3介于第二扭矩T2和第一扭矩T1之间，能够避免不同工况的车轮由于轮边电机输出扭矩相差过大而造成的车辆行驶不稳。

当打滑车轮进入正常路面时，打滑轮边电机的转子转速由于负载增大而降低，打滑轮边电机对应的电机控制器MCU从打滑处理模式切换到正常行驶模式。为了避免将减小的轮边电机输出扭矩突然增大到正常行驶模式下的输出扭矩，优选情况下，所述多个电机控制器MCU还用于在从打滑处理模式切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第二扭矩T2以第一步长逐渐增加到第一扭矩T1，并通知在辅助打滑处理模式下工作的电机控制器MCU切换到正常行驶模式，所述多个电机控制器MCU还用于在从辅助打滑处理模式切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第三扭矩T3以第二步长逐渐增加到第一扭矩T1。

当电机控制器MCU退出打滑处理模式时，通过控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第二扭矩T2以第一步长逐渐增加到第一扭矩T1，可以实现电机扭矩的缓慢恢复，在时间段h内将轮边电机的输出扭矩从第二扭矩T2以第一步长逐渐增加到第一扭矩T1可以通过在时间段h内将打滑系数K1以固定值逐渐减小至零来实现。对电机扭矩恢复的时间段h可以根据K1值的大小来设定，例如将时间段h的值设置为与K1的值成正比关系。优选情况下，所述时间段h为0.1-0.5秒中的任一值。

为了保证在打滑车轮退出打滑处理的同时，进行辅助打滑处理的车轮也能同步退出打滑处理，根据本发明的技术方案，电机控制器MCU在从打滑处理模式切换到正常行驶模式时，还输出表示退出打滑处理模式的信号到在辅助打滑处理模式下工作的电机控制器MCU，以通知在辅助打滑处理模式下工作的电机控制器MCU切换到正常行驶模式，由此，在辅助打滑处理模式下工作的电机控制器MCU在切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第三扭矩T3以第二步长逐渐增加到第一扭矩T1。当电机控制器MCU退出辅助打滑处理模式时，通过控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第三扭矩T3以第二步长逐渐增加到第一扭矩T1，可以在与打滑处理电机相同的时间周期内实现辅助打滑处理电机的扭矩缓慢恢复，该辅助打滑处理电机扭矩的缓慢恢复可以通过将辅助打滑系数K2以固定值逐渐减小至零来实现。为了保证打滑处理和辅助打滑处理电机的模式同步切换，对辅助打滑系数K2的清零过程被设置为与打滑系数K1的清零过程同步进行。

本发明还提供了一种轮边电机的打滑处理方法，所述处理方法包括：多个轮边电机的电机控制器MCU在正常行驶模式下工作时，控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1；当多个轮边电机中有任一轮边电机发生打滑时，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在打滑处理模式下工作，并且在打滑处理模式下工作的电机控制器MCU通知在正常行驶模式下工作的电机控制器MCU切换到辅助打滑处理模式，其中轮边电机的电机控制器MCU在打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，在辅助打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第三扭矩T3，其中T1＞T3＞T2。

当轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V小于打滑阈值L时，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在正常行驶模式下工作；当轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V大于等于打滑阈值L时，该轮边电机发生打滑，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在打滑处理模式下工作。

图2为本发明提供的轮边电机的打滑处理方法的流程图。如图2所示，电机控制器MCU采集对应的轮边电机在单位时间段t内的转速增加值V，并将该转速增加值V与预先设定的打滑阈值L进行比较；在所有轮边电机的转速增加值V均小于打滑阈值L的情况下，与轮边电机对应的电机控制器MCU在正常行驶模式下工作，在正常行驶模式下工作的电机控制器MCU控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1；在多个轮边电机中有任一轮边电机的转速增加值V大于等于打滑阈值L的情况下，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在打滑处理模式下工作，在打滑处理模式下工作的电机控制器MCU通知其他在正常行驶模式下工作的电机控制器MCU切换到辅助打滑处理模式，在打滑处理模式下工作的电机控制器MCU控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，在辅助打滑处理模式下工作的电机控制器MCU控制对应的轮边电机输出第三扭矩T3。

所述打滑阈值L为能够引起电机过流保护的单位时间段t内的电机转子转速的最小变化值。所述单位时间段t可以根据实际操作的需要进行设定，例如可以为0.016-0.02秒中的任一值。优选情况下，所述单位时间段t为0.016秒。根据若干次台架试验的结果，优选情况下，所述打滑阈值L为4-8转/秒中的任一值。

所述第二扭矩T2＝T1*(1-K1)，该K1为轮边电机的打滑系数，其取值范围为0＜K1＜1。该打滑系数K1可以根据轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V来进行计算，K1与V的关系可以用关系系数u来表示，例如将u制定为一条与V以及K1相关的曲线，即K1＝u*V。

所述第三扭矩T3＝T1*(1-K2)。该K2为轮边电机的辅助打滑系数，其取值范围为0＜K2＜K1＜1。该辅助打滑系数K2可以根据轮边电机的打滑系数K1来进行计算，K1与K2成线性比例关系，可以用比例系数a来表示，即K2＝a*K1。优选情况下，可以将所述比例系数a设定为a＝0.65。

根据本发明的技术方案，当电动汽车的车轮处于打滑和正常行驶两种工况时，能够控制正常行驶模式下的电机控制器MCU切换到辅助打滑处理模式，由于辅助打滑处理模式下输出的第三扭矩T3介于打滑处理模式下输出的第二扭矩T2和正常行驶模式下输出的第一扭矩T1之间，能够避免不同工况的车轮由于轮边电机输出扭矩相差过大而造成的车辆行驶不稳。

为了保证在打滑车轮退出打滑处理的同时，进行辅助打滑处理的车轮也能同步退出打滑处理，根据本发明的技术方案，多个轮边电机的电机控制器MCU在从打滑处理模式切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第二扭矩T2以第一步长逐渐增加到第一扭矩T1，并通知在辅助打滑处理模式下工作的电机控制器MCU切换到正常行驶模式，多个轮边电机的电机控制器MCU在从辅助打滑处理模式切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第三扭矩T3以第二步长逐渐增加到第一扭矩T1。

优选情况下，所述时间段h为0.1-0.5秒中的任一值。根据上述方案，可以实现打滑处理和辅助打滑处理电机的扭矩的同步缓慢恢复。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种轮边电机打滑处理控制系统，该控制系统包括多个电机控制器MCU，所述多个电机控制器MCU通过CAN总线相互连接，所述多个电机控制器MCU均能在正常行驶模式或打滑处理模式下工作，并在正常行驶模式下工作时控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1，在打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，其中，所述多个电机控制器MCU还能在辅助打滑处理模式下工作，并在辅助打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第三扭矩T3，当所述多个电机控制器MCU中有任一电机控制器MCU在打滑处理模式下工作时，在打滑处理模式下工作的电机控制器MCU通知正常行驶模式下工作的电机控制器MCU切换到辅助打滑处理模式，其中T1＞T3＞T2。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，T2＝T1*(1-K1)，T3＝T1*(1-K2)，其中K1为打滑系数，K2为辅助打滑系数，且0＜K2＜K1＜1。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，当轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V小于打滑阈值L时，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在正常行驶模式下工作；

当轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V大于等于打滑阈值L时，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在打滑处理模式下工作。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其中，所述单位时间段t为0.016-0.02秒中的任一值。

5.根据权利要求3所述的控制系统，其中，所述打滑阈值L为4-8转/秒中的任一值。

6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的控制系统，其中，所述多个电机控制器MCU还用于在从打滑处理模式切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第二扭矩T2以第一步长逐渐增加到第一扭矩T1，并通知在辅助打滑处理模式下工作的电机控制器MCU切换到正常行驶模式，所述多个电机控制器MCU还用于在从辅助打滑处理模式切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第三扭矩T3以第二步长逐渐增加到第一扭矩T1。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述时间段h为0.1-0.5秒中的任一值。

8.一种轮边电机的打滑处理方法，所述处理方法包括：

多个轮边电机的电机控制器MCU在正常行驶模式下工作时，控制对应的轮边电机输出第一扭矩T1；

当多个轮边电机中有任一轮边电机发生打滑时，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在打滑处理模式下工作，并且在打滑处理模式下工作的电机控制器MCU通知在正常行驶模式下工作的电机控制器MCU切换到辅助打滑处理模式，其中轮边电机的电机控制器MCU在打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第二扭矩T2，在辅助打滑处理模式下工作时控制对应的轮边电机输出第三扭矩T3，其中T1＞T3＞T2。

9.根据权利要求8所述的处理方法，其中，T2＝T1*(1-K1)，T3＝T1*(1-K2)，其中K1为打滑系数，K2为辅助打滑系数，且0＜K2＜K1＜1。

10.根据权利要求8所述的处理方法，其中，当轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V小于打滑阈值L时，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在正常行驶模式下工作；

当轮边电机的单位时间段t内的转速增加值V大于等于打滑阈值L时，该轮边电机发生打滑，与该轮边电机对应的电机控制器MCU在打滑处理模式下工作。

11.根据权利要求10所述的处理方法，其中，所述单位时间段t为0.016-0.02秒中的任一值。

12.根据权利要求10所述的处理方法，其中，所述打滑阈值L为4-8转/秒中的任一值。

13.根据权利要求8-12中任一项权利要求所述的处理方法，其中，所述处理方法还包括：

多个轮边电机的电机控制器MCU在从打滑处理模式切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第二扭矩T2以第一步长逐渐增加到第一扭矩T1，并通知在辅助打滑处理模式下工作的电机控制器MCU切换到正常行驶模式，多个轮边电机的电机控制器MCU在从辅助打滑处理模式切换到正常行驶模式时，控制对应的轮边电机的扭矩输出在时间段h内从第三扭矩T3以第二步长逐渐增加到第一扭矩T1。

14.根据权利要求13所述的处理方法，其中，所述时间段h为0.1-0.5秒中的任一值。

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