CN105523034B - 一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法及系统 - Google Patents

一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法，过程为：整车控制器根据加速踏板开度信号、制动压力信号、动力电池荷电状态信号和温度信号、驱动电机温度信号等，进行与跛行行驶相关故障的判断。当跛行行驶判定条件成立时，根据设定的跛行行驶车速以及当前车辆的实际车速，通过闭环反馈控制算法得到动力电池的目标放电功率。结合空调系统的功率值、DCDC电压和电流计算得到的功率值、驱动电机的转速和效率，得到驱动电机的最大许用转矩。进而根据驾驶员操纵的加速踏板开度、制动踏板开关、换挡位置，判定此时驱动电机的目标转矩并输出。本方法既能够保证车辆在当前工况下的性能，又保证了行驶的安全性。

Description

一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆动力系统控制技术领域，特别涉及纯电动汽车动力系统控制技术领域。
背景技术
目前纯电动汽车在出现动力电池电量过低或温度较低、动力电池或驱动电机等动力系统部件温度过高的故障、或是加速踏板开度电压值的故障、以及制动压力电压值的故障时，整车处理的方式主要有两种：限制动力电池输出功率或停止车辆动力输出。
如果采用第一种方式，即限制动力电池输出功率的方式。由于未限制车辆的车速，则在驾驶员有较高车速的需求时，容易出现动力电池电流过流、电池电压拉低等故障情况，从而导致车辆动力的消失，给驾驶员带来安全隐患。
如果采用第二种方式，即停止车辆动力输出的方式，则在动力电池和驱动电机尚有一定的动力输出能力，或是加速踏板、制动压力故障不影响安全行驶且可自行恢复的情况下，降低了车辆的行驶性能。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法及控制系统，通过该系统能够在纯电动汽车出现动力电池电量过低或温度较低、动力系统部件温度过高，或其他一些影响车辆正常安全行驶的故障时，限制动力电池输出功率及驱动电机输出转矩，控制车辆行驶车速在一定的安全范围之内，使驾驶员能够在一定的时间或距离内，做出相应的处理措施。
本发明的技术方案如下：
一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法，所述方法包含以下步骤：
步骤201，整车控制器根据加速踏板的开度信号、制动真空泵的制动压力信号、CAN总线上发送的动力电池控制器的荷电状态信号和温度信号，以及驱动电机控制器的温度信号，进行跛行相关故障诊断，确定跛行行驶的判定条件是否成立和跛行目标车速。
步骤202，当跛行行驶的判定条件成立时，整车控制器根据跛行目标车速和当前的实际车速，通过闭环反馈控制算法得到动力电池的目标放电功率。
步骤203，整车控制器根据动力电池的目标放电功率以及驱动电机控制器的转速和系统效率信号、空调控制器的功率信号和DCDC控制器的电压电流信号，计算得到驱动电机的跛行最大许用转矩。
步骤204，整车控制器根据加速踏板的开度信号、制动踏板的开关信号、换挡器的档位信号，并结合步骤203得到的跛行最大许用转矩，得到驱动电机的目标转矩。
步骤205，整车控制器将驱动电机的跛行最大许用转矩和目标转矩通过CAN总线发送给驱动电机控制器。
所述步骤201进行跛行相关故障的判断，具体包括：动力电池荷电状态过低的判定、动力电池温度过低的判定、动力电池或驱动电机温度过高的判定、加速踏板开度电压故障的判定，以及制动压力电压故障的判定。
在步骤202中，当跛行相关的故障判断条件有任何一个成立时，则根据此条件下对应的设定跛行目标车速，以及此时车辆的实际车速，通过闭环反馈控制算法进行计算，保证车辆的实际车速不超过设定跛行目标车速，输出信号为动力电池的目标放电功率。
本发明进一步提出实现上述纯电动汽车的跛行行驶控制方法的控制系统，所述系统包含有：
整车控制器：接收加速踏板信号、制动压力信号、动力电池SOC信号、温度信号等驾驶员操作信息和车辆状态信息，判断车辆处于跛行行驶状态还是正常行驶状态，并计算得到相应的目标放电功率，进而得到最大许用转矩和目标转矩，发送到CAN总线上。
加速踏板：通过踏板开度的变化反映驾驶员驱动行驶的意愿，并将踏板开度信号向整车控制器反馈。
制动真空泵：通过制动压力的变化反映驾驶员制动车辆的需求，并将制动压力信号向整车控制器反馈。
动力电池控制器：控制动力电池进行充电或放电，并将动力电池的荷电状态信号、温度信息发送到CAN总线上。
驱动电机控制器：接收CAN总线上的最大许用转矩和目标转矩等信息，控制驱动电机的转矩变化，并将驱动电机的温度、转速和系统效率等信号发送到CAN总线上发送到CAN总线上。
DCDC控制器：控制将动力电池的高压电压和电流转换为低压电压和电流，并将电压和电流信息发送到CAN总线上。
制动踏板：通过制动踏板的开关状态反映驾驶员制动车辆的需求，并将制动开关信号向整车控制器反馈。
换挡器：进行驱动、倒退、驻车、空挡等挡位的选择，并将所有挡位信号向整车控制器反馈。
本发明的优点在于：
本发明在纯电动汽车出现动力电池电量过低或温度较低、动力系统部件温度过高，或其他一些影响车辆正常安全行驶的故障时，通过设置跛行模式进行跛行故障判断和设定目标跛行车速，并通过跛行控制算法控制动力电池输出功率及驱动电机输出扭矩，既能够保证车辆在当前工况下的性能，又保证了行驶的安全性。
经过试验证明：本发明能够在跛行相关故障出现时，限制车辆的车速及动力输出，在安全行驶的前提下，保证了车辆的动力性和经济性要求，达到了预期的目的。
附图说明
图1为本发明的纯电动汽车跛行行驶控制结构框图。
图2为本发明的纯电动汽车跛行行驶控制方法流程图。
具体实施方式
结合附图对本发明进行具体描述。
如图1所示，本发明提出的纯电动汽车跛行行驶控制系统包括整车控制器（1）、加速踏板（2）、制动真空泵（3）、动力电池控制器（4）、驱动电机控制器（5）、空调控制器（6）、DCDC控制器（7）、制动踏板（8）和换挡器（9）。其中整车控制器（1）接收加速踏板（2）的开度信号、制动真空泵（3）的制动压力信号、动力电池控制器（4）的荷电状态信号和温度信号、驱动电机控制器（5）的温度和转速信号、空调控制器（6）的功率信号、DCDC控制器（7）的电压和电流信号、制动踏板（8）的制动开关信号，以及换挡器（9）的挡位信号等，判断车辆是否进入跛行状态，并做出相应的决策和计算，得到驱动电机的最大许用转矩和目标转矩发送到CAN总线上。驱动电机控制器（5）接收CAN总线上的最大许用转矩和目标转矩等信息，控制驱动电机的转矩进行相应变化。
通过该系统实现跛行行驶控制的方法为：整车控制器根据加速踏板开度信号、制动压力信号、动力电池荷电状态信号和温度信号、驱动电机温度信号等，进行与跛行行驶相关故障的判断。当跛行行驶判定条件成立时，根据设定的跛行行驶车速以及当前车辆的实际车速，通过闭环反馈控制算法得到动力电池的目标放电功率。结合空调系统的功率值、DCDC电压和电流计算得到的功率值、驱动电机的转速和效率，得到驱动电机的最大许用转矩。进而根据驾驶员操纵的加速踏板开度、制动踏板开关、换挡位置，判定此时驱动电机的目标转矩并输出。
如图2所示，本发明的纯电动汽车跛行行驶控制方法的具体步骤如下：
步骤201，整车控制器接收加速踏板开度信号、制动压力信号、动力电池荷电状态信号和温度信号，以及驱动电机温度信号，进行跛行相关故障的判断，具体包括：动力电池荷电状态过低的判定、动力电池温度过低的判定、动力电池或驱动电机温度过高的判定、加速踏板开度电压故障的判定，以及制动压力电压故障的判定。
步骤202，当跛行相关的故障判断条件有任何一个成立时，则根据此条件下对应的设定跛行车速，以及此时车辆的实际车速，通过闭环反馈控制算法进行计算，保证车辆的实际车速不超过设定跛行车速，输出信号为动力电池的目标放电功率。
步骤203，整车控制器接收空调功率信号、DCDC电压电流信号和驱动电机的转速及系统效率信号。首先通过DCDC电压电流信号计算出车辆低压部件消耗的功率。然后将动力电池的目标放电功率减去低压部件消耗的功率和空调功率，得到驱动电机的可用功率值。最后结合驱动电机的转速及系统效率信号，得到驱动电机的最大许用转矩值。
步骤204，整车控制器根据加速踏板的开度信号、制动开关信号和挡位信号，判断驾驶员的行驶意图，再通过最大许用转矩值的限制，得到驱动电机的目标转矩值，
步骤205，整车控制器（1）将步骤103和步骤104得到的驱动电机的跛行最大许用转矩和目标转矩通过CAN总线发送给驱动电机控制器（5），驱动电机控制器控制驱动电机的转矩输出。

Claims (5)

1.一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
步骤201，整车控制器（1）根据加速踏板（2）的开度信号、制动真空泵（3）的制动压力信号、CAN总线上发送的动力电池控制器（4）的荷电状态信号和温度信号，以及驱动电机控制器（5）的温度信号，进行跛行相关故障诊断，确定跛行行驶的判定条件是否成立和跛行目标车速；
步骤202，当跛行行驶的判定条件成立时，整车控制器（1）根据跛行目标车速和当前的实际车速，通过闭环反馈控制算法得到动力电池的目标放电功率；
步骤203，整车控制器（1）根据动力电池的目标放电功率以及驱动电机控制器（5）的转速和系统效率信号、空调控制器（6）的功率信号和DCDC控制器（7）的电压电流信号，计算得到驱动电机的跛行最大许用转矩；
步骤204，整车控制器（1）根据加速踏板（2）的开度信号、制动踏板（8）的开关信号、换挡器（9）的挡位信号，并结合驱动电机的跛行最大许用转矩，得到驱动电机的目标转矩；
步骤205，整车控制器（1）将驱动电机的跛行最大许用转矩和目标转矩通过CAN总线发送给驱动电机控制器（5）。
2.根据权利要求1 所述的纯电动汽车的跛行行驶控制方法，其特征在于，所述步骤201进行跛行相关故障的判断，具体包括：动力电池荷电状态过低的判定、动力电池温度过低的判定、动力电池或驱动电机温度过高的判定、加速踏板开度电压故障的判定，以及制动压力电压故障的判定。
3.根据权利要求1 所述的纯电动汽车的跛行行驶控制方法，其特征在于，在步骤202中，当跛行相关的故障判断条件有任何一个成立时，则根据此条件下对应的设定的跛行目标车速，以及此时车辆的实际车速，通过闭环反馈控制算法进行计算，保证车辆的实际车速不超过设定的跛行目标车速，输出信号为动力电池的目标放电功率。
4.根据权利要求1 所述的纯电动汽车的跛行行驶控制方法，其特征在于，在步骤203中计算驱动电机的跛行最大许用转矩的方法是：首先通过DCDC控制器的电压电流信号计算出车辆低压部件消耗的功率，然后将动力电池的目标放电功率减去低压部件消耗的功率和空调功率，得到驱动电机的可用功率值，最后结合驱动电机的转速及系统效率信号，得到驱动电机的跛行最大许用转矩值。
5.一种实现权利要求1-3任一项所述纯电动汽车的跛行行驶控制方法的控制系统，其特征在于，所述系统包含有：
整车控制器：接收加速踏板信号、制动压力信号、动力电池荷电状态信号、温度信号，判断车辆处于跛行行驶状态还是正常行驶状态，并计算得到相应的动力电池的目标放电功率，进而得到动力电池的跛行最大许用转矩和目标转矩，发送到CAN总线上；
加速踏板：通过加速踏板开度的变化反映驾驶员驱动行驶的意愿，并将加速踏板开度信号向整车控制器反馈；
制动真空泵：通过制动压力的变化反映驾驶员制动车辆的需求，并将制动压力信号向整车控制器反馈；
动力电池控制器：控制动力电池进行充电或放电，并将动力电池的荷电状态信号、温度信号发送到CAN总线上；
驱动电机控制器：接收CAN总线上的驱动电机的跛行最大许用转矩和目标转矩信号，控制驱动电机的转矩变化，并将驱动电机的温度、转速和系统效率信号发送到CAN总线上；
空调控制器：控制空调系统进行加热或制冷，并将空调系统的功率信号发送到CAN总线上；
DCDC控制器：控制将动力电池的高压电压和电流转换为低压电压和电流，并将电压和电流信号发送到CAN总线上；
制动踏板：通过制动踏板的开关状态反映驾驶员制动车辆的需求，并将制动开关信号向整车控制器反馈；
换挡器：进行驱动、倒退、驻车、空挡挡位的选择，并将所有挡位信号向整车控制器反馈。
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