CN106428011B - 电动汽车蠕行扭矩控制方法和控制系统及电动汽车 - Google Patents

电动汽车蠕行扭矩控制方法和控制系统及电动汽车 Download PDF

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Abstract

一种电动汽车蠕行扭矩控制方法和控制系统，该控制方法包括以下步骤：根据车速u查表获得蠕行扭矩基础部分T1；根据车辆纵向加速度a1和车辆行驶加速度a2计算得到车辆重力加速度分量a3；根据整车质量m、重力加速度分量a3和轮胎滚动半径R计算得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’；根据当前车速u，对获得的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加进行衰减，得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2；将蠕行扭矩基础部分T1和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2相加，获得总的蠕行扭矩T；控制驱动电机输出总的蠕行扭矩T，使车辆蠕行。该控制方法和控制系统将道路坡度考虑在内，实现了对坡度阻力的补偿，使车辆无论在上坡、下坡或者平路，都具有相同的加速度性能，舒适性好。

Description

电动汽车蠕行扭矩控制方法和控制系统及电动汽车
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，具体地涉及一种电动汽车蠕行扭矩控制方法和控制系统。
背景技术
目前，车辆一般都有蠕行功能，车辆在没有拉手刹的情况下，挂入前进挡或倒档，松开制动踏板(不踩下油门)时车辆就会缓慢蠕行。
传统汽车的蠕行控制功能通常由自动变速箱控制器实现，由于发动机有最小怠速转速的限制，蠕行控制功能实现需要包括扭矩控制和差速控制，自动变速箱控制器是通过离合器滑摩控制(适用于DCT/AMT类型的自动变速箱)或者液力变扭器耦合程度控制(适用于AT/CVT类型的自动变速箱)实现蠕行控制功能。
对于电动汽车，由于驱动电机没有最小转速的限制，而且所搭配的变速器许多是没有离合器的，所以传统汽车的蠕行控制方法已不再适用。
目前，车辆蠕行控制只是简单通过车速查表得到当前蠕行扭矩，由于未将道路坡度考虑在内，就会出现在平路上蠕行性能良好，但在坡道上没有蠕行或者溜坡，如果标定调整为坡道蠕行性能良好，就会出现平路蠕行起步加速度过大，舒适性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车蠕行扭矩控制方法和控制系统，使电动汽车不论在平路或者坡路上，都能得到相同的蠕行性能。
本发明提供一种电动汽车蠕行扭矩控制方法，包括以下步骤：
根据当前车速u查表获得蠕行扭矩基础部分T1；
根据车辆纵向加速度a1和车辆行驶加速度a2计算得到车辆重力加速度分量a3；
根据整车质量m、重力加速度分量a3和轮胎滚动半径R计算得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’；
根据当前车速u，对获得的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加进行衰减，得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2；
对所述蠕行扭矩基础部分T1和所述蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2分别经过滤波处理；
将经过滤波处理的蠕行扭矩基础部分T1和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2相加，获得总的蠕行扭矩T；
控制驱动电机输出总的蠕行扭矩T，使车辆蠕行。
进一步地，蠕行扭矩基础部分T1包括滚动阻力、空气阻力、加速阻力之和。
进一步地，车辆重力加速度分量a3通过以下方式计算得到：
通过纵向加速度传感器实时检测获得车辆纵向加速度a1；
通过对变量车速u进行微分计算获得车辆行驶加速度a2；
将车辆纵向加速度a1减去车辆行驶加速度a2，得到车辆重力加速度分量a3。
进一步地，还包括根据车辆重力加速度分量a3，由公式a3＝g·sinθ，进一步计算得到道路坡度θ，其中g为重力加速度。
进一步地，根据当前车速u，对获得的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加进行衰减，得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2，包括：根据当前车速u，对蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加采取线性衰减，以得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2。
进一步地，车速为零时，蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2最大且等于蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’；车速到达最大蠕行车速umax时，对蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’进行线性衰减后得到的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2最小。
进一步地，控制器还包括对获得的蠕行扭矩基础部分T1和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2分别经过滤波处理，然后再相加以得到总的蠕行扭矩T。
本发明还提供一种电动汽车蠕行扭矩控制系统，该电动汽车蠕行扭矩控制系统包括车速传感器、纵向加速度传感器、控制器以及驱动电机，控制器分别与车速传感器、纵向加速度传感器和驱动电机电连接，车速传感器用于检测车速u并传送给控制器，纵向加速度传感器用于检测车辆纵向加速度a1并传送给控制器，控制器用于执行上述的电动汽车蠕行扭矩控制方法。
进一步地，控制器中存储有蠕行扭矩基础部分T1与车速u相关的标定表格，其中蠕行扭矩基础部分T1与车速u之间具有一一对应关系。
本发明还提供一种电动汽车，包括上述的电动汽车蠕行扭矩控制系统。
本实施例提供的电动汽车蠕行扭矩控制方法和控制系统，将汽车蠕行的行驶阻力分为蠕行扭矩基础部分和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分两大部分，蠕行扭矩基础部分是车速相关的变量，可以根据车速u通过查表获得，而蠕行扭矩坡度阻力补偿部分将道路坡度考虑在内，实现了对坡度阻力的补偿，使车辆无论在上坡、下坡或者平路，都具有相同的加速度性能，舒适性好。
附图说明
图1为本发明实施例中电动汽车蠕行扭矩控制系统的结构示意图。
图2为本发明实施例中电动汽车蠕行扭矩控制方法的步骤流程图。
图3为车辆在坡度上时车辆纵向加速度、车辆行驶加速度、车辆重力加速度分量三者的关系示意图。
图4为本发明实施例中蠕行扭矩坡度阻力补偿部分随着车速增加进行线性衰减的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1为本发明实施例中电动汽车蠕行扭矩控制系统的结构示意图，请参图1，本实施例提供的电动汽车蠕行扭矩控制系统包括车速传感器11、纵向加速度传感器12、档位传感器13、控制器20以及驱动电机30。
控制器20分别与车速传感器11、纵向加速度传感器12、档位传感器13和驱动电机30电连接。
驱动电机30与车轮40相连，为车轮40提供驱动力。
车速传感器11用于检测车速并将车速信号传送给控制器20。
纵向加速度传感器12用于检测车辆的纵向加速度并将纵向加速度信号传送给控制器20。
档位传感器13用于检测车辆所处的档位(例如D档、S档、R档、P档等)，并将档位信号传送给控制器20。
控制器20内设有处理器和存储器等部件，具有计算和逻辑判断等功能，控制器20具体可以是整车控制器或者电机控制器。
本发明实施例的理论基础：
汽车在蠕行时，存在汽车行驶阻力，而且在车速不同或道路不同(如平路、坡道)时，汽车行驶阻力会有差异。
汽车行驶阻力包括滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力四大部分，即：汽车行驶阻力＝滚动阻力+空气阻力+加速阻力+坡度阻力，其中：
滚动阻力＝G·cosθ·f
空气阻力＝CD·A·u2
加速阻力＝m·(du/dt)
坡度阻力＝G·sinθ
其中G为整车重量，f为滚动阻力系数，θ为道路坡度，CD为风阻系数，A为迎风面积，u为车速，m为整车质量。
可以通过试验，获得典型条件下的滚动阻力、空气阻力和加速阻力，典型条件为典型路面滚动阻力系数，将滚动阻力、空气阻力和加速阻力之和作为蠕行扭矩基础部分，风阻系数和迎风面积一定，可见蠕行扭矩基础部分是车速相关的变量，蠕行扭矩坡度阻力补偿部分只需考虑坡度阻力。
图2为本发明实施例中电动汽车蠕行扭矩控制方法的步骤流程图，请结合图2，本发明实施例的电动汽车蠕行扭矩控制方法包括以下步骤：
S11：控制器20根据车速u查表获得蠕行扭矩基础部分T1。
车速u可以由车速传感器11实时检测获得，车速传感器11将检测得到的车速u传递给控制器20。控制器20中存储有蠕行扭矩基础部分与车速相关的标定表格，由于蠕行扭矩基础部分是车速相关的变量，因此可以将车速与蠕行扭矩基础部分之间的一一对应关系制作成表格，控制器20查表即可获得与当前车速u相对应的蠕行扭矩基础部分T1。
S12：控制器20根据车辆纵向加速度a1和车辆行驶加速度a2计算得到车辆重力加速度分量a3。
车辆纵向加速度a1可以由纵向加速度传感器12实时检测获得，纵向加速度传感器12将检测得到的车辆纵向加速度a1传递给控制器20。
车辆行驶加速度a2可通过对变量车速u进行微分计算获得，即a2＝du/dt。其中，车速u可以由车速传感器11实时检测获得，车速传感器11将检测得到的车速u传递给控制器20。控制器20对车速u进行微分计算，以得到车辆行驶加速度a2。
然后，将车辆纵向加速度a1减去车辆行驶加速度a2，获得车辆重力加速度分量a3，即a3＝a1-a2。
图3是车辆在前进挡上坡时，三个加速度值a1、a2、a3的关系示意图，这里是从纵向加速度传感器12的角度出发的，加速度值与传感器安装方向有关，这里三个加速度都是正值，相反的方向就是负值。
另外，由公式a3＝g·sinθ，还可进一步计算得到道路坡度θ，其中g为重力加速度。
S13：控制器20根据整车质量m、重力加速度分量a3和轮胎滚动半径R计算得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’。即T2’＝m×a3×R。
S14：控制器20根据当前车速u，对获得的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加进行衰减，得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2。
车辆在蠕行时的最大蠕行车速一般为7km/h，为了使车辆蠕行平顺，控制器20还根据当前车速u，对蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加(从车速为零至最大蠕行车速)进行衰减，使得蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2随着车速增加而逐渐减小。如图4所示，本实施例中，控制器20根据当前车速u，对蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加采取线性衰减，以获得蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2。换言之，从车速为零至最大蠕行车速umax(一般为7km/h)，蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2与车速u成线性关系，使蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2随车速u增加而线性减小。车速为零时，蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2最大且等于蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’；车速到达最大蠕行车速umax时，对蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’进行衰减后得到的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2最小。
S15：控制器20将蠕行扭矩基础部分T1和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2相加，获得总的蠕行扭矩T。即T＝T1+T2。
由于控制器20对蠕行车速的控制，在汽车蠕行时，如果输出的蠕行扭矩不当，会有共振现象的产生，为了消除这种现象，还进一步包括对上述获得的蠕行扭矩基础部分T1和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2分别经过滤波处理，然后再相加得到总的蠕行扭矩T，以消除车身共振。
S16：控制器20控制驱动电机30输出总的蠕行扭矩T，使车辆蠕行。
本实施例中，将汽车蠕行的行驶阻力分为蠕行扭矩基础部分和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分两大部分，蠕行扭矩基础部分考虑了滚动阻力、空气阻力和加速阻力，且蠕行扭矩基础部分是车速相关的变量，可以根据车速u通过查表获得，而蠕行扭矩坡度阻力补偿部分则将道路坡度考虑在内，实现了对坡度阻力的补偿，使车辆无论在平路还是坡道上都具有良好蠕行性能。
综合上述，本发明实施例中提供的电动汽车蠕行扭矩控制方法和控制系统，根据检测到的道路坡度和车辆所处档位(前进档或倒档)，自动对蠕行扭矩进行增减补偿，使车辆在前进档或倒档，且无论上坡、下坡或者平路，都具有相同的加速度性能，舒适性好，而且标定简单。
本发明实施例中提供的蠕行扭矩控制方法和控制系统，可应用于以驱动电机为动力的电动汽车中，包括但不限于纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力式电动汽车等。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车蠕行扭矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据当前车速u查表获得蠕行扭矩基础部分T1；
根据车辆纵向加速度a1和车辆行驶加速度a2计算得到车辆重力加速度分量a3；
根据整车质量m、重力加速度分量a3和轮胎滚动半径R计算得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’；
根据当前车速u，对获得的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加进行衰减，得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2；
对所述蠕行扭矩基础部分T1和所述蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2分别经过滤波处理；
将经过滤波处理的蠕行扭矩基础部分T1和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2相加，获得总的蠕行扭矩T；
控制驱动电机输出总的蠕行扭矩T，使车辆蠕行。
2.如权利要求1所述的电动汽车蠕行扭矩控制方法，其特征在于，蠕行扭矩基础部分T1包括滚动阻力、空气阻力、加速阻力之和。
3.如权利要求1所述的电动汽车蠕行扭矩控制方法，其特征在于，车辆重力加速度分量a3通过以下方式计算得到：
通过纵向加速度传感器实时检测获得车辆纵向加速度a1；
通过对变量车速u进行微分计算获得车辆行驶加速度a2；
将车辆纵向加速度a1减去车辆行驶加速度a2，得到车辆重力加速度分量a3。
4.如权利要求3所述的电动汽车蠕行扭矩控制方法，其特征在于，还包括根据车辆重力加速度分量a3，由公式a3＝g·sinθ，进一步计算得到道路坡度θ，其中g为重力加速度。
5.如权利要求1所述的电动汽车蠕行扭矩控制方法，其特征在于，根据当前车速u，对获得的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加进行衰减，得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2，包括：根据当前车速u，对蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’随着车速增加采取线性衰减，以得到蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2。
6.如权利要求5所述的电动汽车蠕行扭矩控制方法，其特征在于，车速为零时，蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2最大且等于蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’；车速到达最大蠕行车速umax时，对蠕行扭矩坡度阻力补偿部分初值T2’进行线性衰减后得到的蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2最小。
7.如权利要求1所述的电动汽车蠕行扭矩控制方法，其特征在于，控制器还包括对获得的蠕行扭矩基础部分T1和蠕行扭矩坡度阻力补偿部分T2分别经过滤波处理，然后再相加得到总的蠕行扭矩T。
8.一种电动汽车蠕行扭矩控制系统，其特征在于，该电动汽车蠕行扭矩控制系统包括车速传感器、纵向加速度传感器、控制器以及驱动电机，控制器分别与车速传感器、纵向加速度传感器和驱动电机电连接，车速传感器用于检测车速u并传送给控制器，纵向加速度传感器用于检测车辆纵向加速度a1并传送给控制器，控制器用于执行如权利要求1至7任一项所述的电动汽车蠕行扭矩控制方法。
9.如权利要求8所述的电动汽车蠕行扭矩控制系统，其特征在于，控制器中存储有蠕行扭矩基础部分T1与车速u相关的标定表格，其中蠕行扭矩基础部分T1与车速u之间具有一一对应关系。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求8-9任一项所述的电动汽车蠕行扭矩控制系统。
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