CN105313705A - 用于控制驱动电动机的方法和装置 - Google Patents

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全淳一
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Abstract

本发明提供一种用于控制驱动电动机的方法和系统。该方法包括通过检测制动踏板的制动踏板踩踏量，并基于所检测的制动踏板踩踏量计算制动踏板的踩踏速率，来确定车辆是否处于突发制动事件。此外，当确定车辆处于突发制动事件时，操作驱动电动机来减小再生制动转矩。

Description

用于控制驱动电动机的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制驱动电动机的方法和装置，并且，更具地来说，涉及这样一种用于控制驱动电动机的方法和装置：其降低在车辆的突发制动期间出现的作用于驱动电动机的物理震动。
背景技术
燃料电池车辆、电动车辆和混合动力车辆从驱动电动机获得主要动力，并且，与安装有液压变速器的发动机驱动车辆不同，这些环保型车辆在驱动电动机与车轮间配置有串行连接结构。该连接结构改善燃料效率并且带来相当高的动力传动效率。然而，在这种配置中，由于在车轮和驱动电动机间不存在减震机构，在驱动电动机的转矩转换时，驾驶者可能受到物理震动。
具体地说，车辆的突发制动可以加剧该震动。在车辆突发制动前，驾驶者的脚从加速踏板离开，同时执行相关联的可再生制动，此时反向转矩施加于驱动电动机。随后驾驶者的突发制动造成瞬时对驱动电动机施加正向转矩，因此再次由于转矩转换而在使驾驶者受到物理震动。当车辆在低摩擦路面上执行突发制动事件时，如果ABS(anti-lockbrakingsystem：防抱死制动系统)工作，则这种震动结果也增强。因此，需要一种策略，以减小在车辆的突发制动事件时转矩转换造成的物理震动。
应当理解的是，上述说明仅仅是用于帮助对本发明的理解，而非意味着本发明落在本领域技术人员已知的现有技术的范围。
发明内容
相应地，本发明提供这样一种用于控制驱动电动机的方法和装置，其中在突发制动事件前，基于预测的突发制动，减小再生制动转矩，从而降低在突发制动出现时转矩转换的强度，由此减小作用于驾驶者的物理震动。
本发明的一方面提供一种用于控制驱动电动机的方法，包括如下步骤：通过检测制动踏板的制动踏板踩踏量，并根据所检测的制动踏板踩踏量计算上述制动踏板的踩踏速率，来确定车辆是否处于突发制动事件；以及当确定上述车辆处于突发制动事件时，控制驱动电动机来减小再生制动转矩。
另外，在控制驱动电动机的步骤中，上述驱动电动机可以被控制而位于空档状态。在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，可以基于所检测的制动踏板踩踏量计算单位时间内上述制动踏板的制动踏板踩踏量的变化量，并且可以基于所计算的制动踏板踩踏量的变化量，计算上述制动踏板的踩踏速率。此外，在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，可以对所计算的制动踏板踩踏量的变化量和上述单位时间进行累计(accumulating)，然后可以通过在所累计的单位时间内累计的上述制动踏板踩踏量的变化量，来计算上述制动踏板的踩踏速率。
另外，在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，可以响应于确定所计算的制动踏板踩踏量的变化量为正且上述车辆当前不处于突发制动事件，对所计算的制动踏板踩踏量的变化量和上述单位时间进行累计。可以当所累计的制动踏板踩踏量的变化量超过第一预设制动值时，计算上述踩踏速率。此外可以当所计算的踩踏速率超过第二预设制动值时，确定上述车辆处于突发制动事件。
可以当确定上述车辆处于突发制动事件时，所累计的制动踏板踩踏量的变化量和单位时间两者均被重置。可以响应于确定上述制动踏板踩踏量的变化量为负且上述车辆当前处于突发制动事件，对上述制动踏板踩踏量的变化量进行累计。另外，可以当所累计的制动踏板踩踏量的变化量小于预设重置判断值时，解除车辆的突发制动。在控制上述驱动电动机的步骤中，当车辆的突发制动被解除时，逐渐地增加上述驱动电动机的再生制动转矩。
本发明的另一方面提供一种用于控制驱动电动机的装置，包括：制动踏板传感器，被配置成检测制动踏板的制动踏板踩踏量；以及控制器，被配置成基于所检测的制动踏板踩踏量，通过计算上述制动踏板的踩踏速率来确定车辆是否处于突发制动事件，并且当确定上述车辆处于突发制动事件(例如突然制动期间)时，操作驱动电动机来减小再生制动转矩。
当确定上述车辆处于突发制动事件时，上述控制器可以被配置成操作上述驱动电动机使上述驱动电动机位于空档状态。当确定上述车辆不处于突发制动事件时，上述控制器可以被配置成操作上述驱动电动机基于所计算的踩踏速率来减小再生制动转矩。上述控制器可以包括用于计算基于所计算的踩踏速率的再生制动转矩的减小速率的数据图(datamap)，其中上述数据图被设置成上述减小速率随着踩踏速率的增加而逐渐增加。
附图说明
下面结合附图的详细说明将使本发明的上述目的和其它目的、特征和优点更清楚地被理解。
图1是示出本发明示例性实施方式的控制驱动电动机的方法的示例性流程图。
图2是示出本发明示例性实施方式的用于控制驱动电动机的装置的结构的示例性方框图。
图3和图4是示出本发明示例性实施方式的用于控制驱动电动机的方法和装置的转矩变化和减速度变化的示例性视图。
具体实施方式
应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公交车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆，包括多种艇和船在内的水运工具、航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源获得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆。例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。
尽管示例性实施方式描述为使用多个单元来执行上述示例性处理，然而应当理解的是，也可以由一个或多个单元来执行上述示例性处理。另外，应当理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置成存储上述模块，而处理器具体被配置成执行所述模块以完成一个或更多下面进一步说明的处理。
而且，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROMs、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储器件。计算机可读记录介质还能够分布在连接到网络的计算机系统中，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN：ControllerAreaNetwork)以分布形式存储并且执行计算机可读介质。
本文所使用的术语仅仅为了说明具体实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”意指存在所述特征、整体(整数)、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
在下文中，将参照附图详细说明本发明的示例性实施方式。
图1是示出本发明示例性实施方式的用于控制驱动电动机的方法的示例性流程图。图2是示出本发明示例性实施方式的用于控制驱动电动机的装置的结构的示例性方框图。图3和图4是示出本发明示例性实施方式的用于控制驱动电动机的方法和装置的转矩变化和减速度变化的示例性视图。
本发明示例性实施方式的用于控制驱动电动机的方法，可包括：由控制器通过检测制动踏板的制动踏板踩踏量(S101)并基于所检测的制动踏板踩踏量计算制动踏板的踩踏速率(S150)确定车辆是否处于突发制动事件(S100)；并且当确定车辆处于突发制动事件时，操作驱动电动机来减小再生制动转矩(例如，在突发制动期间)(S200)。
更具体地说，如图1所示，确定车辆是否处于突发制动事件的步骤(S100)可包括检测制动踏板的制动踏板踩踏量的步骤和计算给定时间内的制动踏板踩踏量的变化量的步骤(S110)。具体来说，制动踏板踩踏量的变化量可与预定时间点之间的制动踏板踩踏量之差，并且踩踏速率可被定义为单位时间内的制动踏板踩踏量的变化量。单位时间可以是检测制动踏板的制动踏板踩踏量的周期，并可根据本领域技术人员的意图通过实验设定。
在计算制动踏板的制动踏板踩踏量的变化量(S110)后，制动踏板踩踏量的变化量的测量值和单位时间的测量值可以被累计(S130)，并被用于计算踩踏速率(S133)。为计算踩踏速率(S133)，可将所计算的制动踏板踩踏量的变化量和计算的单位时间累计，以由控制器确定驾驶者是否进行了连续的制动动作(例如，制动踏板是否被连续地接合)并防止在驾驶者突发地制动车辆时的判断错误。因此，所计算的制动踏板踩踏量的变化量是否为正，并且车辆当前是否处于突发制动事件(S120)可由控制器先于累计制动踏板踩踏量变化量的步骤而确定。当确定所计算的制动踏板踩踏量变化量为正，并确定车辆不处于突发制动事件(例如，确定没有突发地制动)时，所计算的制动踏板踩踏量和单位时间的累计可由控制器进行累计。由于正的制动踏板踩踏量的变化量可表明驾驶者踩压制动踏板(例如，制动踏板被接合)，当确定驾驶者有意踩压制动踏板(例如，响应于确定有意的制动踏板接合)时，可对制动踏板踩踏量的变化量进行累计(S130)。
此外，控制器可被配置为将所累计的制动踏板踩踏量的变化量与第一预设制动值进行比较(S131)。具体来说，当所累计的制动踏板踩踏量的变化量超过(例如，大于)第一预设制动值时，可计算踩踏速率。第一预设制动值可以是所累计的制动踏板的制动踏板踩踏量，用作确定驾驶者是否突发地制动车辆的判断值。当第一预设制动值减小时，控制器可被配置成确定驾驶者是否进行了突发制动，从而能够将在车辆的突发制动前通过操作驱动电动机减小再生制动转矩的时间点提前。然而，当第一制动值被减小时，会增加即使在检测到了相当小的制动踏板踩踏量时也误判为车辆处于突发制动事件的风险。另外，由于减少再生制动转矩的判断值可导致差的燃料效率。因此，可通过本领域技术人员的反复实验来设定第一制动值，使得与车辆和设计者的意图相一致。
当所累计的制动踏板踩踏量的变化量没有超出第一预设制动值时，控制器可被配置成确定突发制动是无意的。具体来说，可存储所检测的制动踏板踩踏量(S132)并将其应用于下一次制动踏板踩踏量的变化量的计算中。在计算踩踏速率(S133)后，控制器可被配置成确定所计算的踩踏速率是否超过第二预设制动值(S134)。当所计算的踩踏速率超过第二预设制动值时，控制器可被配置成确定车辆是否突发地停止(S135)。第二预设制动值可以是制动踏板的踩压速度，用作确定驾驶者是否突发地制动车辆的判断值。
在相当低的第二预设制动值时(例如，小于预设制动值)，即使踩压速度降低，也可确定车辆处于突发制动事件。另外，当第二预设制动值是在较高值时，即使在突发制动的意图下制动踏板被接合，也不能确定车辆在突发地制动。因此，通过本领域技术人员的反复实验可设定第二制动值，使得其与车辆和设计者的意图相一致。最后，当确定车辆处于突发制动事件(S135)时，可对制动踏板踩踏量的变化量和单位时间两者的累计数据进行重置(S136)。
鉴于上述的结构，可确定驾驶者突发制动的意向以防止对突发制动的误判，结果是减少了进行再生制动转矩的不期望的减小，从而增加了燃料效率。
在计算制动踏板踩踏量的变化量(S110)后，控制器可被配置成确定所计算的制动踏板踩踏量的变化量是否为正和车辆是否处于突发制动事件(S120)。然后，控制器可被配置成确定所计算的制动踏板踩踏量的变化量是否为负和车辆当前是否处于突发制动事件(S140)。具体来说，当所计算的制动踏板踩踏量的变化量为负且在车辆中发生突发制动事件时，可对制动踏板踩踏量的变化量进行累计(S141)。负的制动踏板踩踏量的变化量可表明通过解除来自制动踏板的压力而解除制动(例如，松开制动踏板)的意图。此后，可将所累计的制动踏板踩踏量的变化量与预设的重置判断值相比较(S143)。当所累计的制动踏板踩踏量的变化量小于预设的重置判断值时，可解除车辆的突发制动。然后，可以将所累计的制动踏板踩踏量的变化量重置(S147)。
重置判断值可以是用于解除车辆突发制动的参考值。较低的重置判断值使车辆更容易地从突发制动状态解除。另外，可设定较高的重置判断值以保持车辆的突发制动状态持续较长时间。重置判断值可被设定为经过多次实验确定的各种缺省值(defaultvalue)，以满足设计者的意图。而且，当控制器确定(S140)所计算的制动踏板踩踏量的变化量非负的和/或车辆不处于突发制动事件时，所累计的制动踏板踩踏量的变化量和所累计的单位时间两者均可被重置(S142)。
另一方面，当在确定步骤(S100)确定车辆处于突发制动事件时，驱动电动机可被操作而处于空档状态(S200)。换句话说，为防止突发制动引起的驱动电动机的转矩变化造成的物理震动，驱动电动机可被调整为空档状态以使得再生制动转矩为零(0)。
另外，当车辆的突发制动被解除时，可逐渐地增加驱动电动机的再生制动转矩(S300)，其可有效防止在再生制动转矩突然恢复(returning)时出现物理震动和噪声。为增加再生制动转矩(S300)，可提供用于输出基于时间而变化的上升速率的额外的上升图(risingmap)，或可使用固定的上升速率。上升速率或上升图可由本领域技术人员通过实验不同地设定，使得驾驶者感觉不到由于在再生制动转矩转恢复时出现物理震动而产生的疲劳。
此外，图2是示出本发明示例性实施方式的用于控制驱动电动机的装置的示例性方框图。本发明示例性实施方式的用于控制驱动电动机的装置可包括：制动踏板传感器100，被配置成检测制动踏板的制动踏板踩踏量；和控制器200，被配置成基于所检测的制动踏板踩踏量，通过计算制动踏板的踩踏速率，确定车辆是否处于突发制动事件，然后当确定车辆处于突发制动事件时，操作驱动电动机(未示出)来减少再生制动转矩。
具体来说，控制器200可被配置成通过所检测的制动踏板踩踏量与先前检测的制动踏板踩踏量之间的差值来计算制动踏板踩踏量的变化量，在计算制动踏板踩踏量的变化量后，对所计算的制动踏板踩踏量变化量和单位时间进行累计，并通过在累计的单位时间内累计的制动踏板踩踏量的变化量计算踩踏速率。而且，所检测的制动踏板踩踏量可被存储，然后在计算制动踏板踩踏量的变化量的下一个处理中使用。单位时间可以是用于检测制动踏板的制动踏板踩踏量的一个周期，并可根据本领域技术人员的意图通过实验不同地设定。
控制器200还可包括突发制动确定单元210。当突发制动确定单元210根据控制驱动电动机的方法，基于所计算的制动踏板踩踏量的变化量和踩踏速率，确定将执行突发制动时(例如，突发制动可能出现)，控制器200可被配置为操作驱动电动机使驱动电动机位于空档状态，即，使再生制动转矩为零(0)。因此，可防止由突然的转矩转换造成的作用于驱动电动机的物理震动，从而能减小噪声和振动。
此外，控制器200可包括用于基于所计算的踩踏速率计算再生制动转矩的减小速率的数据图(datamap)220，并可被配置成操作驱动电动机基于从数据图220输出的减小速率减小再生制动转矩。在数据图220中，减小速率随着踩踏速率的增加而逐渐增加。换句话说，在数据图220中，再生制动转矩可随着制动力的增加而减小。
更具体地说，如图2的数据图220所示，当最小踩踏速率(X1)和最大踩踏速率(X2)被提供用于减小再生制动转矩，且踩踏速率没有超过最小踩踏速率(X1)时，可以不减小再生制动转矩，而可执行预设的再生制动。然而，当踩踏速率超过最小踩踏速率(X1)时，可开始减小再生制动转矩，并且当踩踏速率超过最大踩踏速率(X2)时，可不执行再生制动。最小踩踏速率(X1)和最大踩踏速率(X2)可根据驱动电动机的特征和设计者的意图，被不同地设定。当车辆处于突发制动事件时(例如，在突发制动期间)，控制器可被配置成操作驱动电动机基于减小速率逐渐地减小再生制动转矩。因此，可以的话，最大再生制动力可根据制动的程度(例如，制动踏板接合了多少)来确保，并且可确定突发制动和一般制动之间的区别，从而能使燃料消耗最小化。
另一方面，图3和图4是示出用于控制驱动电动机的方法和装置的转矩变化和减速度变化的示例性示意图。具体来说，图3示出传统控制方法的ABS运行时的转矩变化，图4示出本发明的控制方法的ABS运行时的转矩变化。如图3和图4所示，当轮速因出现车辆的突发制动而降低时，反向转矩(countertorque)和静态转矩(statictorque)的变化可因ABS的运行而反复快速地产生，于是可产生驱动轴和减速度的变化。
而且，根据本发明的控制方法，由于在运行ABS之前，通过制动踏板的接合，再生制动转矩减小，因此因发生突发制动导致轮速降低时，即使因ABS的运行而产生静态转矩，本控制方法中转矩的变化程度与传统控制方法中转矩的变化程度相比可仍然相当地低。换句话说，可显著降低基于转矩变化产生的物理震动和噪声。
如上所述，根据用于控制驱动电动机的方法和装置，可通过在突发制动之前减小或移除再生制动转矩，降低在突发制动期间由转矩变化而产生的物理震动和噪声，从而改善乘车质量(ridingquality)和行驶稳定性。而且，可以基于突发制动的程度操作驱动电动机来调整移除再生制动转矩的程度，从而降低燃料消耗并改善减震性能。
虽然，为了示例说明的目的，公开了本发明的示例性实施方式，但是本领域技术人员将意识到，在不偏离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替代。

Claims (18)

1.一种用于控制驱动电动机的方法，包括如下步骤：
由控制器通过检测制动踏板的制动踏板踩踏量，并基于所检测的制动踏板踩踏量计算所述制动踏板的踩踏速率，来确定车辆是否处于突发制动事件；以及
当确定所述车辆处于突发制动事件时，由所述控制器操作驱动电动机来减小再生制动转矩。
2.如权利要求1所述的方法，其中在操作所述驱动电动机的步骤中，所述驱动电动机被操作而位于空档状态。
3.如权利要求1所述的方法，其中在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，基于所检测的制动踏板踩踏量计算单位时间内所述制动踏板的制动踏板踩踏量的变化量，并且基于所计算的制动踏板踩踏量的变化量，计算所述制动踏板的踩踏速率。
4.如权利要求3所述的方法，其中在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，对所计算的制动踏板踩踏量的变化量和所述单位时间进行累计，然后通过在所累计的单位时间内累计的制动踏板踩踏量的变化量，来计算所述制动踏板的踩踏速率。
5.如权利要求4所述的方法，其中在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，响应于确定所计算的制动踏板踩踏量的变化量为正且所述车辆当前不处于突发制动事件，对所计算的制动踏板踩踏量的变化量和单位时间进行累计。
6.如权利要求4所述的方法，其中在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，当所累计的制动踏板踩踏量的变化量超过第一预设制动值时，计算踩踏速率。
7.如权利要求1所述的方法，其中在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，当所计算的踩踏速率超过第二预设制动值时，确定所述车辆处于突发制动事件。
8.如权利要求4所述的方法，其中当确定所述车辆处于突发制动事件时，所累计的制动踏板踩踏量的变化量和单位时间两者均被重置。
9.如权利要求3所述的方法，其中在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，响应于确定所述制动踏板踩踏量的变化量为负且所述车辆当前处于突发制动事件，对所述制动踏板踩踏量的变化量进行累计。
10.如权利要求9所述的方法，其中在确定车辆是否处于突发制动事件的步骤中，当所累计的制动踏板踩踏量的变化量小于预设重置判断值时，解除车辆的突发制动。
11.如权利要求10所述的方法，其中在操作所述驱动电动机的步骤中，当车辆的突发制动事件被解除时，逐渐地增加所述驱动电动机的再生制动转矩。
12.一种用于控制驱动电动机的装置，包括：
制动踏板传感器，被配置成检测制动踏板的制动踏板踩踏量；以及
控制器，被配置成基于所检测的制动踏板踩踏量，计算所述制动踏板的踩踏速率来确定车辆是否处于突发制动事件，并且当确定所述车辆处于突发制动事件时，操作驱动电动机来减小再生制动转矩。
13.如权利要求12所述的装置，其中当确定所述车辆处于突发制动事件时，所述控制器被配置成操作所述驱动电动机使所述驱动电动机位于空档状态。
14.如权利要求12所述的装置，其中当确定所述车辆不处于突发制动事件时，所述控制器被配置成操作所述驱动电动机基于所计算的踩踏速率来减小再生制动转矩。
15.如权利要求12所述的装置，其中所述控制器包括用于计算基于所计算的踩踏速率的再生制动转矩的减小速率的数据图，其中所述数据图被设置成所述减小速率随着踩踏速率的增加而逐渐增加。
16.一种非暂时性计算机可读介质，包括由控制器执行的程序指令，所述计算机可读介质包括：
控制制动踏板传感器检测制动踏板的制动踏板踩踏量的程序指令；以及
基于所述检测的制动踏板踩踏量，计算所述制动踏板的踩踏速率来确定车辆是否处于突发制动事件，并且当确定所述车辆处于突发制动事件时，操作驱动电动机来减小再生制动转矩的程序指令。
17.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：
当确定所述车辆处于突发制动事件时，操作所述驱动电动机使所述驱动电动机位于空档状态的程序指令。
18.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：
当确定所述车辆不处于突发制动事件时，操作所述驱动电动机基于所计算的踩踏速率来减小再生制动转矩的程序指令。
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