CN104477164A - 一种纯电动汽车驱动防滑控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纯电动汽车驱动防滑控制系统及其方法，驱动防滑控制系统包括档位器、制动踏板、加速踏板、整车控制器、制动防抱死系统和电机控制器，所述档位器、所述制动踏板和所述加速踏板分别与所述整车控制器相连接，用于将当前的挡位信号、制动踏板开关信号以及加速踏板开度信号传输至所述整车控制器，所述整车控制器通过CAN总线所述与制动防抱死系统和所述电机控制器分别相连接。本发明的驱动防滑控制方法以滑移率最优为控制目标，通过调整控制参数，使车轮滑移率控制在最佳滑移率附近，保证车辆在恶劣路况下行驶时仍可以获得良好的驱动防滑控制效果；而且通过识别转向工况，有效规避了转向时识别为轮胎打滑的误判。

Description

一种纯电动汽车驱动防滑控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及穿电动汽车的控制领域，具体涉及一种纯电动汽车驱动防滑控制系统及其方法。

背景技术

随着汽车保有量的不断增加以及环境和能源问题成为全球范围的关注焦点，具有节能与环保优点的纯电动汽车成为了今后汽车工业的重要发展方向之一。为提高电动汽车的方向稳定性和可操纵性，须对其进行有效的驱动控制。驱动防滑控制系统TCS(Traction ControlSystem)可防止汽车在起步或加速过程中滑转，特别当汽车在非对称路面或在转弯时能防止驱动轮的空转，使车辆达到最佳驱动力。

目前的纯电动汽车驱动防滑控制方法多基于滑移率控制算法，即基于四轮轮速信号，计算车轮之间的滑移率，根据滑移率的大小调整发动机或电机的输出扭矩，并根据车轮滑移率大小调整车轮制动器的制动力。但上述控制方法在实际应用中，如果车辆处于以大角度转向起步的工况时，因左右轮差比例较大，容易被误认为是车辆处于滑移状态，从而造成起步不平顺，影响正常驾驶。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种纯电动汽车驱动防滑控制系统及其方法，旨在快速、准确地调整控制参数，使车轮滑移率控制在最佳滑移率附近。

本发明采用的技术方案具体为：

一种纯电动汽车驱动防滑控制系统，包括档位器、制动踏板、加速踏板、整车控制器、制动防抱死系统和电机控制器，所述档位器、所述制动踏板和所述加速踏板分别与所述整车控制器相连接，用于将当前的挡位信号、制动踏板开关信号以及加速踏板开度信号传输至所述整车控制器，所述整车控制器通过CAN总线所述与制动防抱死系统和所述电机控制器分别相连接。

一种纯电动汽车驱动防滑控制方法，具体包括以下步骤：

在驾驶员未踩制动踏板前提下车辆处于以前进档或者后退档行驶的状态，当前进行驶时从动轮的轮速＜从动轮最高车速阀值一或者后退行驶时从动轮的轮速＜从动轮最高车速阀值二，驱动防滑控制启动；

驱动防滑控制启动后，根据驱动轮和从动轮的参考车速计算车辆的当前滑移率，整车控制器根据当前滑移率S与设定的目标滑移率S₀的差值，判定车辆是否处于打滑状态；

当S₀-S<0时，即可判断车辆处于打滑状态，首先计算出驱动扭矩变化量ΔM：

若ΔM≥0，则整车控制器计算出加速踏板开度对应的输出扭矩值，并将输出扭矩发送给电机控制器，其中：踏板开度对应的输出扭矩值等于加速踏板开度乘以电机外特性曲线最大扭矩值；电机控制器通过加速踏板开度对应的输出扭矩值及时限制驱动电机的输出扭矩，使车轮滑移率控制在目标滑移率S₀以下；

若ΔM＜0，则整车控制器计算出加速踏板开度对应的输出扭矩值，并将输出扭矩发送给电机控制器，其中：踏板开度对应的输出扭矩值等于加速踏板开度乘以电机外特性曲线最大扭矩值；电机控制器通过(踏板开度对应的输出扭矩值+ΔM)及时限制驱动电机的输出扭矩，使车轮滑移率控制在目标滑移率S₀以下。

在上述纯电动汽车驱动防滑控制方法中，所述驱动扭矩变化量ΔM通过PID控制方法计算，即：

$\mathrm{\&Delta;M}=K*(P*e\left(t\right)+I{\&Integral;}_0^{t}e\left(t\right)\mathrm{dt}+D*\frac{\mathrm{de}\left(t\right)}{\mathrm{dt}})---\left(4\right)$

式中：

K为扭矩标定参数，初始值默认为5。

在上述纯电动汽车驱动防滑控制方法中，所述从动轮最高车速阀值一大于所述从动轮最高车速阀值二。

在上述纯电动汽车驱动防滑控制方法中，对应于左转弯工况、右转弯工况以及除左、右转弯工况的普通工况，设置有包括左转弯工况目标滑移率、右转弯工况目标滑移率以及普通工况目标滑移率在内的三种目标滑移率，使得驱动防滑控制系统能够对转弯工况进行识别。

本发明产生的有益效果是：

驱动防滑控制方法通过设置启动的最高阈值避免了在高速行驶时进行驱动防滑控制，避免了由此引发的安全隐患；另外通过多种方式获得驱动轮参考车速，避免了因ABS中的某个车速传感器出现故障时影响驱动防滑控制的实施(即正常情况下，驱动轮参考车速直接从ABS传感器信号直接读取当前车速信号，在ABS传感器存在故障的情况下，可通过电机转速计算获取当前驱动轮的参考车速(V＝0.377*n*r/i，式中：n为电机转速，r为车轮滚动半径，i为单级减速器的减速比))。

通过根据驱动轮及从动轮的参考车速，进行基于车辆滑移率及目标滑移率的PID驱动防滑控制算法对通过驱动扭矩变化量进行驱动防滑控制，并且通过在左、右转弯工况以及除此之外的普通工况设置不同的目标滑移率，规避了车辆转弯工况误判为滑移状态，并在不同的工况下对车轮的滑移率进行修正；

相对于现有的驱动防滑方法，本发明的控制方法实现简单，无需增加额外的硬件或者零部件，在提高了整车安全性的前提下，有效控制了整车成本。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种纯电动汽车驱动防滑控制系统的结构示意图；

图2为本发明一种纯电动汽车驱动防滑控制方法的驱动防滑启动限制框图；

图3为本发明一种纯电动汽车驱动防滑控制方法的驱动控制流程框图；

图4为本发明一种纯电动汽车驱动防滑控制方法的规避车辆转弯工况误判为滑移状态框图。

图中：

1、档位器 2、制动踏板 3、加速踏板 4、整车控制器(VCU)5、制动防抱死系统(ABS) 6、电机控制器(MCU)。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

如图1所示的一种纯电动汽车驱动防滑控制系统，包括档位器1、制动踏板2、加速踏板3、整车控制器4、制动防抱死系统5和电机控制器6，档位器1、制动踏板2和加速踏板3分别与整车控制器4相连接，用于将当前的挡位信号、制动踏板开关信号以及加速踏板开度信号传输至整车控制器4，整车控制器4通过CAN总线与制动防抱死系统5和电机控制器6分别相连接。整车控制器4采集制动防抱死系统5的轮速传感器的车速信号，实时监控各轮轮速，通过具体的控制方法判定车辆是否出现打滑现象。

上述纯电动汽车驱动防滑控制系统的控制方法具体为：

首先判定车辆处于以D档(前进档)或者R档(后退档)行驶，且驾驶员未踩制动踏板时，驱动防滑控制启动。

考虑到车辆在高速行驶时打滑几率较低，而且高速行驶时进行驱动防滑控制有安全隐患，因此在前进和后退行驶时分别设定一个驱动防滑作用启动的从动轮最高车速阀值，如前进行驶时的阀值设定为90km/h，后退行驶时的阀值设定为30km/h。

驱动防滑控制启动后的控制策略为：

首先根据驱动轮和从动轮的参考车速计算车辆的当前滑移率，即：

$S=\frac{v_{F\_\mathrm{ref}}-v_{R\_\mathrm{ref}}}{v_{R=\mathrm{ref}}}\&times;100\%---\left(3\right)$

整车控制器根据当前滑移率S与设定的目标滑移率S₀的差值，判定车辆是否处于打滑状态；当S₀-S<0时，即可判断车辆处于打滑状态，运用PID算法计算出驱动扭矩变化量ΔM，即：

$\mathrm{\&Delta;M}=K*(P*e\left(t\right)+I{\&Integral;}_0^{t}e\left(t\right)\mathrm{dt}+D*\frac{\mathrm{de}\left(t\right)}{\mathrm{dt}})---\left(4\right)$

式中：

K为扭矩标定参数，初始值默认为5；

括号内的公式为典型的PID控制方程公式。

若ΔM≥0，则整车控制器计算出加速踏板开度对应的输出扭矩值，并将输出扭矩发送给电机控制器，其中：踏板开度对应的输出扭矩值等于加速踏板开度乘以电机外特性曲线最大扭矩值；电机控制器通过加速踏板开度对应的输出扭矩值及时限制驱动电机的输出扭矩，使车轮滑移率控制在目标滑移率S₀以下；

若ΔM＜0，则整车控制器计算出加速踏板开度对应的输出扭矩值，并将输出扭矩发送给电机控制器，其中：踏板开度对应的输出扭矩值等于加速踏板开度乘以电机外特性曲线最大扭矩值；电机控制器通过(踏板开度对应的输出扭矩值+ΔM)及时限制驱动电机的输出扭矩，使车轮滑移率控制在目标滑移率S₀以下。

在本发明的防滑控制方法中，优先参考ABS输入的驱动轮的左、右轮速，取其平均数即得驱动轮的轮速；若ABS发生故障，则将驱动电机的转速换算为驱动轮参考车速。驱动轮参考车速的计算方法具体为：

$v_{F\_\mathrm{ref}}=\frac{v_{\mathrm{FL}}+v_{\mathrm{FR}}}{2}---\left(1\right)$

$v_{F\_\mathrm{ref}}=0.377*\frac{\mathrm{rn}}{i}---\left(2\right)$

式中：

v^FL-驱动轮左轮轮速；

v_FR-驱动轮右轮轮速；

r-轮胎滚动半径；

n-驱动电机转速；

i-减速器速比。

从动轮的参考车速取左、右从动轮速平均值，如其中之一发生故障，则取有效从动轮的轮速作为参考。

另外，当车辆转弯时，内外侧的车轮会出现轮速差，若左驱动轮速大于右驱动轮速超过设定值一且左从动轮速大于右从动轮速超过设定值二，则判定为右转弯工况；反之则判定为左转弯工况。

为规避上述转弯工况时由于转向轮的轮速差而将转弯工况误判为滑移状态，本发明的控制方法对应于左转弯工况、右转弯工况和普通工况的设置三种不同的目标滑移率，即左转弯工况目标滑移率、右转弯工况目标滑移率以及普通工况目标滑移率，使得驱动防滑控制系统能够对转弯工况进行识别，并且按照本发明的控制策略对车轮的滑移率进行修正，保证了车辆以各个工况在恶劣路况下行驶时，均能够获得可靠的驱动防滑效果，提高了整车的安全性。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纯电动汽车驱动防滑控制系统，其特征在于，包括档位器、制动踏板、加速踏板、整车控制器、制动防抱死系统和电机控制器，所述档位器、所述制动踏板和所述加速踏板分别与所述整车控制器相连接，用于将当前的挡位信号、制动踏板开关信号以及加速踏板开度信号传输至所述整车控制器，所述整车控制器通过CAN总线所述与制动防抱死系统和所述电机控制器分别相连接。

2.一种纯电动汽车驱动防滑控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

在驾驶员未踩制动踏板前提下车辆处于以前进档或者后退档行驶的状态，当前进行驶时从动轮的轮速＜从动轮最高车速阀值一或者后退行驶时从动轮的轮速＜从动轮最高车速阀值二，驱动防滑控制启动；

驱动防滑控制启动后，根据驱动轮和从动轮的参考车速计算车辆的当前滑移率，整车控制器根据当前滑移率S与设定的目标滑移率S₀的差值，判定车辆是否处于打滑状态；

当S₀-S<0时，即可判断车辆处于打滑状态，首先计算出驱动扭矩变化量ΔM：

若ΔM≥0，则整车控制器计算出加速踏板开度对应的输出扭矩值，并将输出扭矩发送给电机控制器，其中：踏板开度对应的输出扭矩值等于加速踏板开度乘以电机外特性曲线最大扭矩值；电机控制器通过加速踏板开度对应的输出扭矩值及时限制驱动电机的输出扭矩，使车轮滑移率控制在目标滑移率S₀以下；

若ΔM＜0，则整车控制器计算出加速踏板开度对应的输出扭矩值，并将输出扭矩发送给电机控制器，其中：踏板开度对应的输出扭矩值等于加速踏板开度乘以电机外特性曲线最大扭矩值；电机控制器通过(踏板开度对应的输出扭矩值+ΔM)及时限制驱动电机的输出扭矩，使车轮滑移率控制在目标滑移率S₀以下。

3.根据权利要求2所述的纯电动汽车驱动防滑控制方法，其特征在于，所述驱动扭矩变化量ΔM通过PID控制方法计算，即：

$\mathrm{\&Delta;M}=K*(P*e\left(t\right)+I{\&Integral;}_0^{t}e\left(t\right)\mathrm{dt}+D*\frac{\mathrm{de}\left(t\right)}{\mathrm{dt}})---\left(4\right)$

式中：

K为扭矩标定参数，初始值默认为5。

4.根据权利要求2所述的纯电动汽车驱动防滑控制方法，其特征在于，所述从动轮最高车速阀值一大于所述从动轮最高车速阀值二。

5.根据权利要求2所述的纯电动汽车驱动防滑控制方法，其特征在于，对应于左转弯工况、右转弯工况以及除左、右转弯工况的普通工况，设置有包括左转弯工况目标滑移率、右转弯工况目标滑移率以及普通工况目标滑移率在内的三种目标滑移率，使得驱动防滑控制系统能够对转弯工况进行识别。