CN107487224A - 一种整车控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整车控制方法,包括:获取当前的加速踏板开度和车速,并根据加速踏板开度和车速获得目标扭矩;根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值;将目标扭矩修正为符合驱动扭矩限值和回馈扭矩限值的输出扭矩,并控制输出扭矩输出。该方法通过获得当前的加速踏板开度和车速,分析获得驾驶员的动作意图,以得到驾驶员操作的目标扭矩,并利用驱动扭矩限值和回馈扭矩限值对目标扭矩进行修正,得到输出扭矩,将输出扭矩进行输出。该方法可以针对驾驶员的实际操作意图实现反馈,驾驶员的驾驶感受较好。本发明还提供了一种用于实现上述方法的整车控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域,更具体地说,涉及一种整车控制方法。此外,本发明还涉及一种用于实现上述整车控制方法的整车控制系统。
背景技术
现阶段的车辆控制装置中,整车控制器作为新能源车的核心部件,能够对整车动力系统进行协调控制,综合管理整个电力驱动系统。
整车控制器作为电动车的核心部件,综合管理整车动力系统。整车控制策略影响整车功能及性能。然而,现有的整车控制器中,存在电动车回馈制动利用不合理的问题,针对车辆的反馈调整性能差,车辆行驶过程中无法针对驾驶员的实际操作意图实现反馈,造成驾驶员的驾驶感受较差。另外,为了保证车辆的动力性,车辆的行驶过程造成一定量的能量损耗,而无法实现车辆能量的回收,造成能量的浪费。
综上所述,如何提供一种驾驶感受好的整车控制方法,是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种整车控制方法和系统,该整车控制方法和系统能够针对驾驶员意图、通过智能控制,实现更好的驾驶体验。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种整车控制方法,包括:
获取当前的加速踏板开度和车速,并根据所述加速踏板开度和所述车速获得目标扭矩;
根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值;
将所述目标扭矩修正为符合所述驱动扭矩限值和所述回馈扭矩限值的输出扭矩,并控制所述输出扭矩输出。
优选的,所述根据所述加速踏板开度和所述车速获得目标扭矩的步骤,包括:
根据所述加速踏板开度查表得到驾驶员的目标车速;
根据所述目标车速和所述车速,通过比例控制调节所述目标扭矩。
优选的,所述根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值的步骤,包括:
获取当前的电机状态和电池状态,根据所述电机状态和电池状态获得当前的最大驱动扭矩和最大回馈扭矩;
获取当前的电机转速,根据所述电机转速、所述最大驱动扭矩和最大回馈扭矩获得驱动扭矩限值、回馈扭矩限值。
优选的,所述将目标扭矩修正为符合所述驱动扭矩限值和所述回馈扭矩限值的输出扭矩的步骤,包括:
当所述目标扭矩小于所述驱动扭矩限值且大于所述回馈扭矩限值时,则输出扭矩取所述目标扭矩;
当所述目标扭矩大于或等于所述驱动扭矩限值时,则输出扭矩取所述驱动扭矩限值;
当所述目标扭矩小于所述回馈扭矩限值时,则输出扭矩取所述回馈扭矩限值。
优选的,所述控制输出扭矩输出的步骤,包括:
根据所述车速和当前车辆状态得到滤波系数,根据所述滤波系数对所述输出扭矩进行滤波,并将滤波后的所述输出扭矩进行输出。
优选的,所述获取当前的加速踏板开度和车速的步骤,还包括:
当采集到制动踏板信号时,所述加速踏板开度为零。
优选的,所述控制输出扭矩输出的步骤,包括:当所述输出扭矩为负值时,控制进行回馈制动。
一种整车控制系统,包括:
踏板信号处理器,用于获取当前的加速踏板开度和车速,并根据所述加速踏板开度和所述车速获得目标扭矩;
系统状态处理器,用于根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值;
扭矩输出处理器,用于将所述目标扭矩修正为符合所述驱动扭矩限值和所述回馈扭矩限值的输出扭矩,并控制所述输出扭矩输出。
优选的,所述踏板信号处理器包括用于获取加速踏板开度和制动踏板状态的踏板开度获取器和用于根据所述加速踏板开度得到目标车速、并进行比例控制调节得到目标扭矩的控制器。
优选的,所述扭矩输出处理器包括对未输出的所述输出扭矩进行滤波调整的滤波器。
本发明所提供的整车控制方法中,通过获得当前的加速踏板开度和车速,分析获得驾驶员的动作意图,以得到驾驶员操作的目标扭矩,并以车辆当前状态获得车辆可以进行的驱动扭矩限值和回馈扭矩限值,并利用驱动扭矩限值和回馈扭矩限值对目标扭矩进行修正,得到输出扭矩,将输出扭矩进行输出,以改变车辆当前状态。本发明所提供的整车控制方法可以针对驾驶员的实际操作意图实现反馈,驾驶员的驾驶感受较好。
本发明还提供了一种用于实现上述方法的整车控制系统,该系统能够及时反馈驾驶人员的意图,使驾驶体验感增强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的整车控制方法的具体实施例的流程图;
图2为本发明所提供的整车控制系统的具体实施例的结构示意图。
上图1-2中:
1为踏板信号处理器、2为系统状态处理器、3为扭矩输出处理器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种整车控制方法和系统,该整车控制方法和系统能够针对驾驶员意图、通过智能控制,实现更好的驾驶体验。
请参考图1和图2,图1为本发明所提供的整车控制方法的具体实施例的流程图;图2为本发明所提供的整车控制系统的具体实施例的结构示意图。
本发明所提供的一种整车控制方法,主要用于对车辆速度和扭矩的控制,该方法主要包括以下步骤。
步骤S1:获取当前的加速踏板开度和车速,并根据加速踏板开度和车速获得目标扭矩。
需要说明的是,加速踏板的开度可以通过设置在加速踏板上的位置传感器、压力传感器或电压信号传感器测量得到,车速可以通过车辆ABS或其他控制器采集,并通过CAN总线获得,或者通过电机转速以及传动比换算得到。通过加速踏板开度和车速获得目标扭矩的方式有很多,例如可以通过按照经验算法或通过比例算法得到等。
步骤S2:根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值。
需要说明的是,当前的电机转速、电机状态和电池状态均为车辆控制系统中能够获取到的值,可以通过与车辆控制系统进行数据交换得到。这一步骤中主要用于计算车辆能够进行的驱动扭矩和回馈扭矩的限定值,驱动扭矩限值和回馈扭矩限值可以以电机转速、电机状态和电池状态等数据为依据,通过查表和计算得到,当然,也可以通过台架或者道路试验获得经验值的查询得到。
步骤S3:将目标扭矩修正为符合驱动扭矩限值和回馈扭矩限值的输出扭矩,并控制输出扭矩输出。
需要说明的是,目标扭矩可能为正值或者为负值,正值对应的是输出驱动扭矩,负值对应的是回馈扭矩。目标扭矩与驱动扭矩限值、回馈扭矩限值可能存在多种大小关系,计算时回馈扭矩限值取负值,需要满足目标扭矩在驱动扭矩限值和回馈扭矩限值之间,以避免车辆出现较大的扭矩变化导致车速的较大变化。
本发明所提供的整车控制方法中,通过获得当前的加速踏板开度和车速,分析获得驾驶员的动作意图,以得到驾驶员操作的目标扭矩,并以车辆当前状态获得车辆可以进行的驱动扭矩限值和回馈扭矩限值,并利用驱动扭矩限值和回馈扭矩限值对目标扭矩进行修正,得到输出扭矩,将输出扭矩进行输出,以改变车辆当前状态。本发明所提供的整车控制方法可以针对驾驶员的实际操作意图实现反馈,驾驶员的驾驶感受较好。
在上述实施例的基础之上,其中,步骤S1中根据加速踏板开度和车速获得目标扭矩的步骤,可以具体包括:
步骤S11:根据加速踏板开度查表得到驾驶员的目标车速。
步骤S12:根据目标车速和当前的车速,通过比例控制调节目标扭矩。
需要提到的是,上述步骤主要进行目标扭矩的解析,可以以加速踏板开度为依据,通过查表等算法,得到驾驶员需求的目标车速。然后,根据目标车速和当前的车速,使用PI控制调节,得到目标扭矩。需要补充的是当前车速可以通过车辆ABS或其他控制器采集,并通过CAN总线获得,或者通过电机转速以及传动比通过换算得到。本实施例所提供的控制方式通过偏差控制可实现闭环的反馈控制,通过调整目标扭矩,使车辆车速跟随目标车速。
可选的,上述比例控制调节方法也可以选用其他常用的调节方法。
可选的,上述目标扭矩的获得过程中的目标车速的获得过程也可以通过加速踏板开度进行计算得到目标车速。
在上述任意一个实施例的基础之上,其中,步骤S2中根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值的步骤,具体可以包括:
步骤S21:获取当前的电机状态和电池状态,根据电机状态和电池状态获得当前的最大驱动扭矩和最大回馈扭矩。
步骤S22:获取当前的电机转速,根据电机转速、最大驱动扭矩和最大回馈扭矩获得驱动扭矩限值、回馈扭矩限值。
需要说明的是,上述步骤S21和步骤S22主要进行整车最大驱动能力和最大回馈能力估计,以及通过最大驱动能力和最大回馈能力获得驱动扭矩限值、回馈扭矩限值。
根据电机状态和电池状态等估计当前整车最大驱动扭矩和最大回馈扭矩的过程中,需要考虑的最大能力来源于四个部分,分别为电池能力限制、电机能力限制、系统保护限制和系统安全限制。
电池能力限制来自于电池充放电功率,电机能力限制来自于电机系统的最大输出扭矩,系统保护限制来自于整车系统故障下的功率限制,系统安全限制来自于人为的从驾驶安全角度进行的限制,最大驱动扭矩即可以为人为预设的限制,最大回馈扭矩及功率也可以为人为预设的限制,或者根据当前电机状态和电池状态设置的限制最大值。较为常见的是预先设定的在不同电机状态和电池状态下的限制值,在处于不同情况时对应的限制值。
步骤S22中,以当前的电机转速为输入值,可以通过查表的方式得到转速或扭矩的修正系数,该修正系数可以与步骤S21中得到的最大驱动扭矩相乘得到驱动扭矩限值,或与步骤S21中得到的最大回馈扭矩相乘得到回馈扭矩限值。
可选的,本实施例中通过查表获得修正系数,也可以通过电机转速进行经验匹配得到。另外,修正系数与最大驱动扭矩、最大回馈扭矩的计算为常用的计算方法并不唯一,可以选用常用方法进行计算,此处不再赘述。
在上述任意一个实施例的基础之上,其中,步骤S3中将目标扭矩修正为符合驱动扭矩限值和回馈扭矩限值的输出扭矩的步骤,具体可以包括:
当目标扭矩小于驱动扭矩限值且大于回馈扭矩限值时,则输出扭矩取目标扭矩。
当目标扭矩大于或等于驱动扭矩限值时,则输出扭矩取驱动扭矩限值。
当目标扭矩小于回馈扭矩限值时,则输出扭矩取回馈扭矩限值。
上述输出扭矩的选择方法为扭矩保护方法,即将目标扭矩进行上下限饱和处理,使得到的输出扭矩小于驱动扭矩限值,大于回馈扭矩限值。需要说明的是,此处大于回馈扭矩限制中,回馈扭矩限制为负值,也就是说,输出扭矩不能在低于回馈扭矩限制。其中,目标扭矩的正值表示驱动扭矩,负值表示回馈扭矩。
通过PI控制器获得的初始目标扭矩需要在驱动扭矩限值和回馈扭矩限值之间,避免超出系统能力,导致系统故障以及扭矩异常。输出的扭矩控制命令需考虑扭矩的变化梯度,经过滤波算法,避免车辆出现较大扭矩突变,导致车辆损伤或者驾驶的不舒适。
本实施例中,将目标扭矩进行了饱和处理,即超出驱动扭矩限值、回馈扭矩限值的目标扭矩被过滤掉,使输出的扭矩在上述二者范围内,以保证输出扭矩在安全的范围内。
在上述任意一个实施例的基础之上,步骤S3中控制输出扭矩输出的步骤,具体可以包括:
根据车速和当前车辆状态得到滤波系数,根据滤波系数对输出扭矩进行滤波,并将滤波后的输出扭矩进行输出。
需要说明的是,可以根据目标扭矩和当前的车速、通过查表得到滤波系数,该滤波系数为经验值,也可根据转毂及道路试验标定获得。根据该滤波系数对输出扭矩进行滤波后,输出扭矩将会较滤波之前较为平滑,避免出现突变。在车辆不同状态采用不同的滤波系数,使车辆兼顾快速响应和驾驶平顺,提升车辆性能和驾驶体验。
在上述任意一个实施例的基础之上,为确保车辆的制动性能优先,步骤S1中获取当前的加速踏板开度和车速的步骤中,还需要包括:当采集到制动踏板信号时,加速踏板开度为零。
需要说明的是,采集制动踏板信号,需要将制动踏板信号转换为制动踏板标识。当制动踏板踩下时,加速踏板开度输出为零,确保制动优先。
制动踏板信号、开度或者状态可以通过制动踏板位置传感器或者制动踏板状态传感器获得。
在上述任意一个实施例的基础之上,为能够对车辆控制的能量进行回收,并给驾驶人员较好的反馈体验,在步骤S3中控制输出扭矩输出的步骤,具体可以包括:
当输出扭矩为负值时,控制进行回馈制动。
需要说明的是,当输出扭矩为负值时,也就是说当车辆需要进行减速时,可以通过回馈制动实现扭矩的控制,并能够使驾驶人员感受到车辆及时的速度控制。本实施例充分利用电机加速和再生制动性能,提升整车性能和驾驶体验。
在本发明所提供的一个具体实施例中,针对不同的行驶状态、车速状态对输出扭矩的控制进行了区分。
当车辆由静止起步时,若小幅度踩下加速踏板,通过查表获得目标车速,得到的目标车速较小,相应的目标车速与当前车速偏差也较小,经过比例控制调节,输出较小的目标扭矩,并经过饱和处理后,较小的输出扭矩使能够车辆平稳起步;若大幅度踩下加速踏板,通过查表获得目标车速,得到的目标车速较大,目标车速与当前车速偏差也较大,经过比例控制调节,并经过饱和处理后,输出较大的输出扭矩,较大的输出扭矩使车辆获得较高的加速度,满足车辆加速性能。
当车辆正常行驶时,若加速踏板开度不变,获得的目标车速不变,此时,若道路阻力增加,车辆当前的车速降低,当前的车速与目标车速出现偏差,经过比例控制调节,扭矩需求为增大输出,目标扭矩为输出驱动扭矩,则实现自动增扭。若车辆处于爬坡上行时,车辆可自动增扭,使车辆轻松上坡。若道路阻力减小,车速增加,经过比例控制调节,减小输出的扭矩需求,实现自动减扭。如道路下坡时,车辆自动实现降扭。若车辆处于连续下坡行进时,导致车速增加较大,经过比例控制调节,输出扭矩调整为负扭矩,即进行回馈制动,自动降低车速,保证驾驶安全。
当车辆正常行驶时,加速踏板松开或者部分松开,获得的目标车速变小,目标车速与当前车速偏差较大,经过比例控制调节,输出负扭矩,即进行回馈制动,快速降低车速,实现松踏板回馈,提升车辆驾驶性能及增加能量回收。
本发明所提供的整车控制方法通过获取加速踏板、制动踏板、车速信息,根据加速踏板开度获得驾驶员目标车速,根据目标车速和当前车速,通过比例控制调节最终获得目标扭矩。具体地,通过加速踏板等的输入,得到驾驶员对车速的需求,再根据当前车速和目标车速,来调节输出的扭矩,满足驾驶员对车速的需求。
本发明的一个核心点为解析为驾驶员对车速需求,通过加速踏板及制动踏板解析驾驶员的意图,并将驾驶员的踏板输入转换为驾驶员对车速的需求。根据当前的车速和目标车速,来协调控制动力源输出的扭矩,能够根据实际路况进行自动调节,同时能够恰当的跟随驾驶员的车速需求。通过合理利用电动车的回馈制动,能够实现自动控制车辆的车速,相比起只有部分速度点、不能应对复杂的工况的巡航功能而言,本发明能够使驾驶变得轻松,驾驶员更多关注行驶方向和车速即可,也能很好的避免超速等问题,如连续下长坡的时候,能够自动根据需求控制车速。
本发明能够实现智能调节车辆的输出扭矩,实现快速响应驾驶员车速需求,同时保证车辆的平顺性,使车速调节满足快速性的同时,提高舒适性。如在不同车速,不同驾驶需求的条件下,通过改变输出扭矩的变化率,能够控制车速的变化率,提高舒适性。
需要说明的是,上述控制过程中也可以通过除比例控制调节以外的其他类似的反馈调节方式。
除了上述实施例所提供的整车控制方法,本发明还提供一种包括上述实施例公开的整车控制系统。该整车控制系统设置于车辆控制系统上,在结构上主要包括:踏板信号处理器1、系统状态处理器2和扭矩输出处理器3。
踏板信号处理器1用于获取当前的加速踏板开度和车速,并根据加速踏板开度和车速获得目标扭矩。
系统状态处理器2用于根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值。
扭矩输出处理器3用于将目标扭矩修正为符合驱动扭矩限值和回馈扭矩限值的输出扭矩,并控制输出扭矩输出。
具体地,踏板信号处理器1、系统状态处理器2和扭矩输出处理器3连接,并且能够实现信号的传递。
另外,踏板信号处理器1和系统状态处理器2需要获取车辆的数据,可以通过与车辆ABS、车辆控制系统连接,以获得上述数据。
在上述实施例的基础之上,踏板信号处理器包括用于获取加速踏板开度和制动踏板状态的踏板开度获取器和用于根据加速踏板开度得到目标车速、并进行比例控制调节得到目标扭矩的控制器。
可选的,扭矩输出处理器包括对未输出的输出扭矩进行滤波调整的滤波器。
其中,滤波器可以为现有技术中常用的滤波器。
上述各个实施例所提供的整车控制系统的使用方式可以由上述整车控制方法的实施例中得到,此处不再赘述。
本发明所提供的整车控制系统能够与驾驶员进行人机交互,解析驾驶意图,控制整车驱动,优良的整车控制策略有利于提高车辆驾驶性,提高驾驶体验。
除了上述整车控制系统的主要结构,该整车控制系统的其他各部分的结构请参考现有技术,本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的整车控制方法与系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种整车控制方法,其特征在于,包括:
获取当前的加速踏板开度和车速,并根据所述加速踏板开度和所述车速获得目标扭矩;
根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值;
将所述目标扭矩修正为符合所述驱动扭矩限值和所述回馈扭矩限值的输出扭矩,并控制所述输出扭矩输出。
2.根据权利要求1所述的整车控制方法,其特征在于,所述根据所述加速踏板开度和所述车速获得目标扭矩的步骤,包括:
根据所述加速踏板开度查表得到驾驶员的目标车速;
根据所述目标车速和所述车速,通过比例控制调节所述目标扭矩。
3.根据权利要求2所述的整车控制方法,其特征在于,所述根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值的步骤,包括:
获取当前的电机状态和电池状态,根据所述电机状态和电池状态获得当前的最大驱动扭矩和最大回馈扭矩;
获取当前的电机转速,根据所述电机转速、所述最大驱动扭矩和最大回馈扭矩获得驱动扭矩限值、回馈扭矩限值。
4.根据权利要求3所述的整车控制方法,其特征在于,所述将目标扭矩修正为符合所述驱动扭矩限值和所述回馈扭矩限值的输出扭矩的步骤,包括:
当所述目标扭矩小于所述驱动扭矩限值且大于所述回馈扭矩限值时,则输出扭矩取所述目标扭矩;
当所述目标扭矩大于或等于所述驱动扭矩限值时,则输出扭矩取所述驱动扭矩限值;
当所述目标扭矩小于所述回馈扭矩限值时,则输出扭矩取所述回馈扭矩限值。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的整车控制方法,其特征在于,所述控制输出扭矩输出的步骤,包括:
根据所述车速和当前车辆状态得到滤波系数,根据所述滤波系数对所述输出扭矩进行滤波,并将滤波后的所述输出扭矩进行输出。
6.根据权利要求5所述的整车控制方法,其特征在于,所述获取当前的加速踏板开度和车速的步骤,还包括:
当采集到制动踏板信号时,所述加速踏板开度为零。
7.根据权利要求5所述的整车控制方法,其特征在于,所述控制输出扭矩输出的步骤,包括:当所述输出扭矩为负值时,控制进行回馈制动。
8.一种整车控制系统,其特征在于,包括:
踏板信号处理器,用于获取当前的加速踏板开度和车速,并根据所述加速踏板开度和所述车速获得目标扭矩;
系统状态处理器,用于根据当前的电机转速、电机状态和电池状态获得驱动扭矩限值和回馈扭矩限值;
扭矩输出处理器,用于将所述目标扭矩修正为符合所述驱动扭矩限值和所述回馈扭矩限值的输出扭矩,并控制所述输出扭矩输出。
9.根据权利要求8所述的整车控制系统,其特征在于,所述踏板信号处理器包括用于获取加速踏板开度和制动踏板状态的踏板开度获取器和用于根据所述加速踏板开度得到目标车速、并进行比例控制调节得到目标扭矩的控制器。
10.根据权利要求8或9所述的整车控制系统,其特征在于,所述扭矩输出处理器包括对未输出的所述输出扭矩进行滤波调整的滤波器。
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