CN103600669A - 一种多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，包括如下步骤：纯电动汽车的整车控制器采集驾驶员的操作信号，并根据操作信号采集加速踏板开度，计算一级电机目标转矩；整车控制器采集纯电动汽车的动力电池的当前状态参数，并根据动力电池的当前状态参数采用对应的控制策略对一级电机目标转矩进行调整以得到二级电机目标转矩；整车控制器采集纯电动汽车的电机系统的当前状态参数，并根据电机系统的当前状态参数采用限速控制策略对二级电机目标转矩进行调整以得到三级电机目标转矩；整车控制器输出三级电机目标转矩。本发明可以更高效地利用车载动力电池的电池能量，并且提高车辆续驶里程、提高行车的安全性。

Description

一种多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法。

背景技术

在当前全球在石油能源的短缺,环境的严重污染的情况下,纯电动汽车凭借节约能源、环境污染小、低噪音、且结构简单、易控制、易维护等优点，成为世界各国在汽车行业中重点发展方向。特别是纯电动汽车中的纯电动大巴是今后公共交通的重要发展方向。其中，纯电动汽车的续驶里程是评判电动车动力性能的一个关键因素。

在纯电动汽车中，车载动力电池的电量有限，车载动力电池的电量大小决定电动车续驶里程的大小。现在的车载动力电池对电量的利用率低，并且安全性较差，从而导致纯电动汽车的续驶里程能力低。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，包括如下步骤：

纯电动汽车的整车控制器采集驾驶员的操作信号，并根据所述操作信号采集加速踏板开度，计算一级电机目标转矩；

所述整车控制器采集所述纯电动汽车的动力电池的当前状态参数，并根据所述动力电池的当前状态参数采用对应的控制策略对所述一级电机目标转矩进行调整以得到二级电机目标转矩；

所述整车控制器采集所述纯电动汽车的电机系统的当前状态参数，并根据所述电机系统的当前状态参数采用限速控制策略对所述二级电机目标转矩进行调整以得到三级电机目标转矩；

所述整车控制器输出所述三级电机目标转矩。

根据本发明实施例的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，采用多目标动态优化，主要由整车控制器根据车辆状态和各子系统当前运行参数根据预设控制策略来实现。本发明可以更高效地利用车载动力电池的电池能量，并且在保证安全利用动力电池的前提下，尽量提高纯电动车辆的续驶里程，提高行车的安全性。

在本发明的一个实施例中，所述纯电动汽车的整车控制器采集驾驶员的操作信号，包括如下步骤：

所述整车控制器采集制动踏板信号，当判断所述制动踏板信号有效时，输出电机目标转矩为零，否则进一步判断所述纯电动汽车的档位是否空挡，

如果所述纯电动汽车的档位为空挡，则所述整车控制器输出电机目标转矩为零，否则所述整车控制器采集所述纯电动汽车的加速踏板开度；

所述整车控制器根据所述加速踏板开度利用线性关系计算所述一级电机目标转矩。

在本发明的又一个实施例中，所述动力电池的当前状态参数包括所述动力电池的荷电状态SOC值和电池功率值。

在本发明的再一个实施例中，所述整车控制器在判断所述荷电状态SOC值低于预设SOC值时，采用跛行控制策略对所述一级电机目标转矩进行调整，否则进一步判断所述电池功率值是否超过预设功率值；

如果整车控制器判断所述电池功率值超过预设功率值，则采用限流控制策略对所述一级电机目标转矩或者采用跛行控制策略调整后的电机目标转矩进行调整以得到所述二级电机目标转矩。

优选地，所述整车控制器通过所述动力电池的母线电流值计算得到所述电池功率值。

优选地，所述预设SOC值为25%。

在本发明的一个实施例中，所述电机系统的当前状态参数包括所述纯电动汽车的电机转速。

在本发明的又一个实施例中，所述整车控制器判断所述电机转速是否超过预设转速值，如果是，则采用限速控制策略对所述二级电机目标转矩进行调整以得到所述三级电机目标转矩。

在本发明的再一个实施例中，还包括如下步骤：所述整车控制器将所述三级电机目标转矩发送至所述电机控制器，所述电机控制器控制所述电机以所述三级电机目标转矩输出。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的整车控制器外部信号接线示意图；

图2为根据本发明实施例的整车控制器输入输出参数示意图；

图3为根据本发明一个实施例的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法的流程图；

图4为根据本发明实施例的目标转矩与加速踏板开度线性关系示意图；

图5为根据本发明另一个实施例的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1至图5对本发明实施例的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法进行描述。

首先参考图1和图2对整车控制器、电池管理系统和电机控制器的交互过程进行描述。

具体地，图1示出了整车控制器1采集的外部数据来源。整车控制器1与加速踏板4和制动踏板5通信，接收加速踏板信号、制动踏板信号和档位信号（N、D、R）。并且，整车控制器1通过CAN于CAN（Controller Area Network,控制器局域网络）总线与电池管理系统2和电机控制器3进行通信。整车控制器1可以通过电池管理系统2采集电池状态参数，例如：动力电池的SOC（State of Capacity，荷电状态）值。整车控制器1可以通过电机控制器3采集电机状态参数，例如：电机转速。

如图2所示，整车控制器1的输入参数包括：通过加速踏板4和制动踏板5接收驾驶员操作意图、通过电池管理系统2接收动力电池当前状态参数、通过电机控制器3接收电机系统当前状态参数。其中。驾驶员操作意图包括加速踏板信号、制动踏板信号和档位信号。动力电池当前状态参数包括荷电状态SOC值、母线电流和故障状态。电机系统当前状态参数包括电机转速、额定转矩、最高转矩、额定转速、最高转速和故障状态等。整车控制器1可以根据上述参数输出电机目标转矩。

图3示出了本发明实施例的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法的流程图。

步骤S101，纯电动汽车的整车控制器1采集驾驶员的操作信号，并根据上述操作信号采集加速踏板开度，计算一级电机目标转矩。

具体地，整车控制器1采集制动踏板信号，当检测制动踏板踩下时，判断信号有效时，采取制动优先原则，输出电机目标转矩为零。

具体地，制动优先原则：加速踏板在任何开度情况下，只要整车控制器1判断制动信号有效，则电机目标转矩值一律为零。

整车控制器1在判断制动踏板信号无效时，进一步判断纯电动汽车的档位是否为空档（N档）。如果是空档，则整车控制器1输出电机目标转矩为零，否则整车控制器1采集纯电动汽车的加速踏板开度。

整车控制器1根据上述采集的加速踏板开度，利用线性关系计算一级电机目标转矩。

图4是加速踏板与电机最高转矩的对应关系，从图上可以分析出，加速踏板前具有死区，即X轴中[0,a]区间，此时整车控制器1认为加速踏板未踩下。在大于a的区间，加速踏板的开度变化值区间为[0,100]，单位为%。本发明采用线性关系1对应加速踏板开度（%）和电机最高转矩值（N，m），加速踏板最大开度对应电机最高转矩值。

步骤S102，整车控制器1采集纯电动汽车的动力电池的当前状态参数，并根据动力电池的当前状态参数采用对应的控制策略对一级电机目标转矩进行调整，从而得到二级电机目标转矩。

在本发明的一个实施例中，整车控制器1通过电池管理系统2采集动力电池的当前状态参数。其中，动力电池的当前状态参数包括动力电池的荷电状态SOC值和电池功率值。

具体地，整车控制器1根据荷电状态SOC判断采用正常转矩控制还是跛行转矩控制。

整车控制器1在判断动力电池的荷电状态SOC值低于预设SOC值时，采用跛行控制策略对一级电机目标转矩进行调整。在本发明的一个示例中，预设SOC值为25%。

整车控制器1在判断动力电池的荷电状态SOC值等于或高于预设SOC值时，采用正常转矩控制。

并且，整车控制器1在对一级电机目标转矩进行调整或者判断采用正常转矩控制后，进一步判断电池功率值是否超过预设功率值，即电池功率值过大。

如果电池功率值超过预设功率值，则采用限流控制策略对一级电机目标转矩或者采用跛行控制策略调整后的电机目标转矩进行调整，从而得到二级电机目标转矩。

在本发明的一个实施例中，整车控制器1可以通过动力电池的母线电流值计算得到电池功率值。

在本发明的又一个实施例中，预设功率值可以根据所述纯电动汽车的型号及参数进行设置。

步骤S103，整车控制器1采集纯电动汽车的电机系统的当前状态参数，并根据电机系统的当前状态参数采用限速控制策略对上述二级电机目标转矩进行调整，从而得到三级电机目标转矩。

在本发明的一个实施例中，整车控制器1通过电机控制器3采集电机系统的当前状态参数。其中，电机系统的当前状态参数包括纯电动汽车的电机转速。

具体地，整车控制器1判断电机转速是否超过预设转速值，即电机转速过大，如果是，则采用限速控制策略对二级电机目标转矩进行调整，从而得到三级电机目标转矩。

在本发明的一个实施例中，预设转速值可以根据所述纯电动汽车的型号及参数进行设置。

步骤S104，整车控制器1输出上述三级电机目标转矩。

整车控制器1将上述三级电机目标转矩发送至电机控制器3，电机控制器3控制电机以三级电机目标转矩输出，从而可以驱动车辆高效、安全行驶，以提高电动车辆的续驶里程。

在本发明的一个实施例中，如果电机转速未超过预设转速值，则整车控制器1将二级电机目标转矩至电机控制器3，电机控制器3控制电机以二级电机目标转矩输出。

综上，本发明实施例的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法的执行原理如下：

（1）整车控制器1采集驾驶员的操作意图，作为动态优化的一级判断依据；

（2）整车控制器1采集动力电池的当前状态参数，作为动态优化的二级判断依据；

（3）整车控制器1采集电机系统的当前状态参数作为三级判断依据；

（4）整车控制器1完成整个多目标动态优化的目标转矩输出动作。

下面参考图5对本发明实施例的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法的流程进行详细描述。需要说明的是，下面控制过程的执行主体均为整车控制器1。

步骤S201，判断制动踏板信号是否有效，如果是，则执行步骤S203，否则执行步骤S202。

当整车控制器1检测到制动踏板踩下时，判断制动踏板信号有效。

步骤S202，判断档位是否为N档，如果是，则执行步骤S203，否则执行步骤S204。

步骤S203，输出电机目标转矩为零，然后执行步骤S211。

步骤S204，采集加速踏板开度，按照线性关系计算一级目标转矩。

步骤S205，判断SOC是否低于25%，如果是，则执行步骤S206，否则执行步骤S207。

整车控制器1通过电池管理系统2采集动力电池的当前状态参数。其中，动力电池的当前状态参数包括动力电池的荷电状态SOC值和电池功率值。具体地，整车控制器1根据荷电状态SOC判断采用正常转矩控制还是跛行转矩控制。具体地，整车控制器1判断动力电池的荷电状态SOC值是否低于25%。

步骤S206，根据跛行控制策略对一级电机目标转矩进行调整，然后执行步骤S207。

步骤S207，判断电池功率是否超过预设功率值，如果是，则执行步骤S208，否则执行步骤S209。

步骤S208，根据限流控制策略对一级目标转矩或步骤S206调整后的电机目标转矩进行调整得到二级电机目标转矩。

具体地，如果SOC等于或高于25%，则一级目标转矩不需要经过跛行控制策略调整直接进入步骤S207进行判断，在判断电池功率超过预设功率时，整车控制器1采用限流控制策略对一级目标转矩进行调整。

如果SOC低于25%，则需要对一级目标转矩经过跛行控制策略调整，调整后的电机目标转矩进入步骤S207进行判断，在判断电池功率超过预设功率时，整车控制器1采用限流控制策略对骤S206调整后的电机目标转矩进行调整。

步骤S209，判断电机转速是否超过预设转速值，如果是，则执行步骤S210，否则执行步骤S211。

步骤S210，根据限速控制策略输出对二级电机目标转矩进行调整，得到三级电机目标转矩。

步骤S211，输出二级电机目标转矩或三级电机目标转矩。

具体地，整车控制器1电机控制器3输出步骤S210计算得到的三级电机目标转矩。电机控制器3驱动电机以三级电机目标转矩输出。

在本发明的一个实施例中，如果电机转速未超过预设转速值，则直接进入步骤S211，整车控制器1将二级电机目标转矩至电机控制器3，电机控制器3控制电机以二级电机目标转矩输出。

根据本发明实施例的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，采用多目标动态优化，主要由整车控制器1根据车辆状态和各子系统当前运行参数根据预设控制策略来实现。本发明可以更高效地利用车载动力电池的电池能量，并且在保证安全利用动力电池的前提下，尽量提高纯电动车辆的续驶里程，提高行车的安全性。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (9)

1.一种多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，包括如下步骤：

纯电动汽车的整车控制器采集驾驶员的操作信号，并根据所述操作信号采集加速踏板开度，计算一级电机目标转矩；

所述整车控制器采集所述纯电动汽车的动力电池的当前状态参数，并根据所述动力电池的当前状态参数采用对应的控制策略对所述一级电机目标转矩进行调整以得到二级电机目标转矩；

所述整车控制器采集所述纯电动汽车的电机系统的当前状态参数，并根据所述电机系统的当前状态参数采用限速控制策略对所述二级电机目标转矩进行调整以得到三级电机目标转矩；

所述整车控制器输出所述三级电机目标转矩。

2.如权利要求1所述的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，所述纯电动汽车的整车控制器采集驾驶员的操作信号，包括如下步骤：

所述整车控制器采集制动踏板信号，当判断所述制动踏板信号有效时，输出电机目标转矩为零，否则进一步判断所述纯电动汽车的档位是否空挡，

如果所述纯电动汽车的档位为空挡，则所述整车控制器输出电机目标转矩为零，否则所述整车控制器采集所述纯电动汽车的加速踏板开度；

所述整车控制器根据所述加速踏板开度利用线性关系计算所述一级电机目标转矩。

3.如权利要求1所述的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，所述动力电池的当前状态参数包括所述动力电池的荷电状态SOC值和电池功率值。

4.如权利要求3所述的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，所述整车控制器在判断所述荷电状态SOC值低于预设SOC值时，采用跛行控制策略对所述一级电机目标转矩进行调整，否则进一步判断所述电池功率值是否超过预设功率值；

如果整车控制器判断所述电池功率值超过预设功率值，则采用限流控制策略对所述一级电机目标转矩或者采用跛行控制策略调整后的电机目标转矩进行调整以得到所述二级电机目标转矩。

5.如权利要求4所述的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，所述整车控制器通过所述动力电池的母线电流值计算得到所述电池功率值。

6.如权利要求4所述的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，所述预设SOC值为25%。

7.如权利要求1所述的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，所述电机系统的当前状态参数包括所述纯电动汽车的电机转速。

8.如权利要求7所述的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，所述整车控制器判断所述电机转速是否超过预设转速值，如果是，则采用限速控制策略对所述二级电机目标转矩进行调整以得到所述三级电机目标转矩。

9.如权利要求1所述的多目标动态优化的纯电动汽车目标转矩输出方法，其特征在于，还包括如下步骤：

所述整车控制器将所述三级电机目标转矩发送至所述电机控制器，所述电机控制器控制所述电机以所述三级电机目标转矩输出。

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