CN107554353A - 一种电动汽车的整车扭矩控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，具体实施例公开一种电动汽车的整车扭矩控制方法。本申请提出的电动汽车的整车扭矩控制方法，通过获取驾驶员的需求扭矩、电机的最大和最小输出扭矩，传动系统的最大和最小传输扭矩，经过分析和计算后获得限制扭矩并发送给电机控制单元，从而控制整车扭矩输出，保证了电动汽车整车能够工作在一个可控的范围，各部件都不会超负荷工作，既满足了电动汽车行驶安全性要求，又达到了电动汽车整体配合舒适性要求。

Description

一种电动汽车的整车扭矩控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车的整车扭矩控制方法。

背景技术

电动汽车具有噪声小、无污染、零排放和能量转换效率高的特点，是解决城市化汽车污染突出问题的重要途径。发展电动汽车将对调整我国产业结构、提高重点领域的创新能力和市场竞争能力，促进经济社会的协调发展产生深远影响。电动汽车的价值不仅仅是节能减碳，更是一种用能方式的变革，并将带来能源结构的优化。电动汽车能从根本上解决石油依赖、环境污染、温室气体排放和能源安全等问题，是发展新能源汽车的最终选择。而电机是电动汽车的关键零部件，是电动汽车的动力核心，如何优化和控制电动汽车的电机输出，对电动汽车的工作能力和延长电池使用寿命非常关键；特别是在电池电量低和/或出现故障的时候，对电动汽车和驾驶员的安全保护也非常关键。因此，需要对相关技术进行改进。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种电动汽车的整车扭矩控制方法，能够解决或者至少从一定程度上解决上述存在的问题。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种电动汽车的整车扭矩控制方法，包括：

获取驾驶员的需求扭矩、电机的最大输出扭矩、电机的最小输出扭矩、传动系统的最大传递扭矩和传动系统的最小传递扭矩；

根据所述驾驶员的需求扭矩、所述电机的最大输出扭矩和所述传动系统的最大传递扭矩，获取第一限制扭矩；

根据所述第一限制扭矩、所述传动系统的最小传递扭矩和所述电机的最小输出扭矩，获取第二限制扭矩；

将所述第二限制扭矩发送给微控制单元。

优选地，所述根据所述驾驶员的需求扭矩、所述电机的最大输出扭矩和所述传动系统的最大传递扭矩，获取第一限制扭矩的方法，包括：取所述驾驶员的需求扭矩、所述电机的最大输出扭矩和所述传动系统的最大传递扭矩中的最小值，获取第一限制扭矩。

优选地，所述根据所述第一限制扭矩、所述传动系统的最小传递扭矩和所述电机的最小输出扭矩，获取第二限制扭矩的方法，包括：取所述第一限制扭矩、所述传动系统的最小传递扭矩和所述电机的最小输出扭矩中的最大值，获取第二限制扭矩。

优选地，所述获取驾驶员的需求扭矩包括：

获取驾驶员的驱动扭矩；

获取驾驶员的制动扭矩；

对所述驾驶员的驱动扭矩和所述驾驶员的制动扭矩求和，获取驾驶员的需求扭矩；所述驾驶员的驱动扭矩为正值，所述驾驶员的制动扭矩为负值。

优选地，所述获取驾驶员的驱动扭矩的方法，包括：

获取加速踏板开度；

获取车速；

根据预设的驾驶员驱动力需求表，获取所述加速踏板开度和所述车速对应的驾驶员的驱动扭矩。

优选地，所述获取驾驶员的制动扭矩的方法，包括：

获取车速，根据预设的车速表，获取初始扭矩值；

获取制动踏板开度，根据预设的制动踏板开度表，获取制动踏板深度值；

获取电池剩余电量比值；

对所述初始扭矩值、所述制动踏板深度值和所述电池剩余电量比值求积，获取所述驾驶员的制动扭矩。

优选地，所述获取电机的最大输出扭矩的方法，包括：

获取由当前电池最大输出功率和当前电机转速得出的当前电机转速下允许的最大输出扭矩；

获取由电机的定子和转子温度得到的当前电机温度下允许的最大输出扭矩；

获取由电机控制器计算的电机的最大输出扭矩；

取上述步骤获取的三个最大输出扭矩中的最小值，获取电机的最大输出扭矩。

优选地，所述获取当前电池最大输出功率的方法，包括：

获取当前电压下允许的最大放电功率；

获取当前电动汽车状态下的电池允许放电系统；

获取电池的最大允许放电电流；

获取电池平均单体电压；

获取电池单体总数；

对上述步骤获取的五个值求积，获取当前电池最大输出功率。

优选地，所述获取电机最小输出扭矩的方法，包括：

获取由当前电池的最小输出功率和当前电机转速得出的当前电机转速下允许的最小输出扭矩；

获取由电机的定子和转子温度得到的当前电机温度下允许的最小输出扭矩；

获取由电机控制器计算的电机的最小输出扭矩；

取上述步骤获取的三个最小输出扭矩中的最大值，获取电机的最小输出扭矩。

优选地，所述获取当前电池的最小输出功率的方法，包括：

获取当前电压下允许的最大充电功率；

获取当前电动汽车状态下的电池允许充电系统；

获取电池的最大允许充电电流；

获取电池平均单体电压；

获取电池单体总数；

对上述步骤获取的五个值求积，获取当前电池的最小输出功率。

本申请与现有技术相比，其有益效果详细说明如下：本申请提出的电动汽车的整车扭矩控制方法，通过获取驾驶员的需求扭矩、电机的最大和最小输出扭矩，传动系统的最大和最小传输扭矩，经过分析和计算后获得限制扭矩并发送给电机控制单元，从而控制整车扭矩输出，保证了电动汽车整车能够工作在一个可控的范围，各部件都不会超负荷工作，既满足了电动汽车行驶安全性要求，又达到了电动汽车整体配合舒适性要求。

附图说明

图1为本发明实施例的电动汽车的整车扭矩控制方法的流程图；

图2为本发明实施例的电动汽车的获取驾驶员需求扭矩方法的流程图；

图3为本发明实施例的电动汽车的获取电机的最大输出扭矩方法的流程图；

图4为本发明实施例的电动汽车的获取电机的最小输出扭矩方法的流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供一种电动汽车的整车扭矩控制方法，包括：

S01：获取驾驶员的需求扭矩、电机的最大输出扭矩、电机的最小输出扭矩、传动系统的最大传递扭矩和传动系统的最小传递扭矩。

这里，驾驶员的需求扭矩包括驾驶员通过加速踏板和制动踏板对车辆扭矩的需求。传动系统的传递能力为定值，就是传动系统的正反向能够传递的最大扭矩。传动系统的传递能力为主减速器前面的轴的传递能力。

S02：根据驾驶员的需求扭矩、电机的最大输出扭矩和传动系统的最大传递扭矩，获取第一限制扭矩。

这里，获取第一限制扭矩的方法可以是：取驾驶员的需求扭矩、电机的最大输出扭矩和传动系统的最大传递扭矩中的最小值，获取第一限制扭矩。

S03：根据第一限制扭矩、传动系统的最小传递扭矩和电机的最小输出扭矩，获取第二限制扭矩。

这里，获取第二限制扭矩的方法可以是：取第一限制扭矩、传动系统的最小传递扭矩和电机的最小输出扭矩中的最大值，获取第二限制扭矩。

S04：将第二限制扭矩发送给微控制单元。

这里的第二限制扭矩即为整车的最大输出驱动扭矩，根据第二限制扭矩对整车扭矩值的变化效率进行限制，允许的扭矩变化为每个步长0.05Nm。

如图2所示，获取驾驶员的需求扭矩的方法可以是：获取驾驶员的驱动扭矩；获取驾驶员的制动扭矩；对驾驶员的驱动扭矩和驾驶员的制动扭矩求和，获取驾驶员的需求扭矩；驾驶员的驱动扭矩为正值，驾驶员的制动扭矩为负值。

这里，获取驾驶员的驱动扭矩的方法，包括：获取加速踏板开度；获取车速；根据预设的驾驶员驱动力需求表，获取加速踏板开度和车速对应的驾驶员的驱动扭矩。

其中，驾驶员对加速踏板的需求主要是对驱动力的需求，由驾驶员当前的加速踏板开度和车速查表得到车辆当前车速下当前加速踏板开度下驾驶员基于动力性的需求扭矩。

这里，获取驾驶员的制动扭矩的方法，包括：获取车速，根据预设的车速表，获取初始扭矩值；获取制动踏板开度，根据预设的制动踏板开度表，获取制动踏板深度值；获取电池剩余电量比值；对初始扭矩值、制动踏板深度值和电池剩余电量比值求积，获取驾驶员的制动扭矩。

其中，制动踏板需求主要是计算驾驶员在制动过程中分配给电机的制动扭矩，制动扭矩主要由车辆当前的行驶车速查表得到一个初始扭矩值，由制动踏板开度(0-100％)值解析出踏板深度，得到驾驶员制动踏板对应的制动扭矩，再通过电池SOC(电池剩余电量比值)对初始扭矩值进行修正，最后得出制动情况下的电机制动扭矩。

这里实施例提供的制动踏板仅有制动开关信号，因此踏板深度值为0和1，当驾驶员未踩制动踏板时，制动踏板深度值为0，所以驾驶员的制动扭矩为0；当驾驶员踩制动踏板时，制动踏板深度值为1，驾驶员的制动扭矩为初始扭矩值、制动踏板深度值和电池剩余电量比值求积。驾驶员的制动扭矩取负值，对驾驶员的驱动扭矩和驾驶员的制动扭矩求和，得到驾驶员的需求扭矩。

电机的驱动能力是由电机的当前一些状态信息，如电机定子和转子的温度，电机的实际转速等对电机控制器MCU计算出的电机允许的最大最小功率，最大最小扭矩进行修正。

如图3所示，获取电机的最大输出扭矩的方法，包括：

S11：获取由当前电池最大输出功率和当前电机转速得出的当前电机转速下允许的最大输出扭矩。

这里，计算电池输出功率允许的电机最大放电扭矩的方法为：

tqMotorPMax＝P_max×η×9.550÷n_act；

其中：tqMotorPMax—电池当前输出功率下允许的电机最大输出扭矩；

P_max——电池能够提供的最大功率；

η——电机效率，利用电机转速查表得到；

n_act——电机的实际转速。

S12：获取由电机的定子和转子温度得到的当前电机温度下允许的最大输出扭矩。

这里，计算电机温度对电机输出扭矩的限制的方法为：

tqMotorT＝tqMotorp×tc1×tc2；

其中：tqMotorT——电机当前温度值下允许的最大扭矩；

tqMotorp——电机当前转速下的峰值扭矩；由当前的电机转速查表得到；

tc1——温度修正系数1；有当前的定子温度值查表得到0到1的修正系数；

tc2——温度修正系数2；有当前的转子温度值查表得到0到1的修正系数。

S13：获取由电机控制器计算的电机的最大输出扭矩。

S14：取上述步骤获取的三个最大输出扭矩中的最小值，获取电机的最大输出扭矩。

这里取最小值的目的是保证电机不会超负荷运行，电机的运行也不会影响到其他部件的工作。

其中，步骤S11中获取当前电池最大输出功率的方法，包括：

S111：获取当前电压下允许的最大放电功率；

S112：获取当前电动汽车状态下的电池允许放电系统；

S113：获取电池的最大允许放电电流；

S114：获取电池平均单体电压；

S115：获取电池单体总数；

S116：对上述步骤获取的五个值求积，获取当前电池最大输出功率。

其中，电池最大输出功率的计算方法为：

BatPowerMaxallowed＝BatRate×BatCurrentMax×cellVolt×n_licell；

其中：BatPowerMaxallowed——当前电压下允许的最大放电功率；

BatRate——当前整车状态下的电池允许放电系数；

BatCurrentMax——最大允许放电电流；

cellVolt——电池平均单体电压；

n_licell——电池单体总数。

如图4所示，获取电机最小输出扭矩的方法，包括：

S21：获取由当前电池的最小输出功率(即最大充电功率)和当前电机转速得出的当前电机转速下允许的最小输出扭矩。

这里，电池的充电功率允许的电机最小输出扭矩(绝对值最大)的计算方法为：

tqMotorPMin＝P_min×η×9.550÷n_act；

其中：tqMotorPMin——电池当前允许充电功率下的电机最小输出扭矩；

P_min——电池允许的最大充电功率，即最小输出功率；

η——电机效率，利用电机转速查表得到；

n_act——电机的实际转速。

S22：获取由电机的定子和转子温度得到的当前电机温度下允许的最小输出扭矩。

这里，电机温度对电机输出扭矩的限制的计算方法为：

tqMotorTMin＝tqMotorpMin×tgc1×tgc2；

其中：tqMotorTMin——电机当前温度值下允许的最小扭矩；

tqMotorpMin——电机当前转速下的峰值扭矩；由当前的电机转速查表得到；

tgc1——发电模式下温度修正系数1；有当前的定子温度值查表得到0到1的修正系数；

tgc2——发电模式下温度修正系数2；有当前的转子温度值查表得到0到1的修正系数。

S23：获取由电机控制器计算的电机的最小输出扭矩。

S24：取上述步骤获取的三个最小输出扭矩中的最大值，获取电机的最小输出扭矩。

这里，取最大值的目的是保证电机不会超负荷运行，电机的运行也不会影响到其他部件的工作。

其中，获取当前电池的最小输出功率的方法，包括：

S211：获取当前电压下允许的最大充电功率；

S212：获取当前电动汽车状态下的电池允许充电系统；

S213：获取电池的最大允许充电电流；

S214：获取电池平均单体电压；

S215：获取电池单体总数；

S216：对上述步骤获取的五个值求积，获取当前电池的最小输出功率。

这里，最大充电功率(即最小输出功率)计算方法为：

BatPowerMaxallowedin＝BatRate×BatCurrentMaxin×cellVolt×n_licell；

其中：BatPowerMaxallowedin——当前电压下允许的最大充电功率；

BatRate——当前整车状态下的电池允许充电系数；

BatCurrentMaxin——最大允许充电电流；

cellVolt——电池平均单体电压；

n_licell——电池单体总数。

例如，在电动汽车加速状态，假设当加速踏板开度为20％，电机转速约500rpm，得出车速约13km/h，则驾驶员扭矩需求约为1300*0.5＝450N.m(实际由查表得出)，假设电池由于电池温度、单体电压等限制，目前只允许输出功率25Kw，考虑DCDC(高压的直流电变换为低压的直流电)功率及转向泵常用功率(共约5kw，实际功率通过CAN报文得出)，则电机系统允许输入功率为20kw，再考虑当前电机系统效率约0.9(由查表得出)，则电机系统输出功率为18kw，在结合转速500rpm，则电池系统允许电机扭矩为T＝9550*18/500＝343N.m，假设电机由于温度限制，电机允许输出扭矩为200N.m，则电机的目标转矩则为驾驶员需求及电池允许输出及电机允许输出的最小值为200N.m，然后在经过滤波发给MCU(微控制单元)。

例如，在电动汽车减速状态，驾驶员扭矩需求可能为负值，则取绝对值与电机的最大输出扭矩和传动系统的最大传递扭矩进行比较，获取最小值作为第一限制扭矩，再取第一限制扭矩、传动系统的最小传递扭矩和电机的最小输出扭矩中的最大值，获取第二限制扭矩，经过滤波发给MCU(微控制单元)。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，包括：

获取驾驶员的需求扭矩、电机的最大输出扭矩、电机的最小输出扭矩、传动系统的最大传递扭矩和传动系统的最小传递扭矩；

根据所述驾驶员的需求扭矩、所述电机的最大输出扭矩和所述传动系统的最大传递扭矩，获取第一限制扭矩；

根据所述第一限制扭矩、所述传动系统的最小传递扭矩和所述电机的最小输出扭矩，获取第二限制扭矩；

将所述第二限制扭矩发送给微控制单元。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述根据所述驾驶员的需求扭矩、所述电机的最大输出扭矩和所述传动系统的最大传递扭矩，获取第一限制扭矩的方法，包括：取所述驾驶员的需求扭矩、所述电机的最大输出扭矩和所述传动系统的最大传递扭矩中的最小值，获取第一限制扭矩。

3.根据权利要求1所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述根据所述第一限制扭矩、所述传动系统的最小传递扭矩和所述电机的最小输出扭矩，获取第二限制扭矩的方法，包括：取所述第一限制扭矩、所述传动系统的最小传递扭矩和所述电机的最小输出扭矩中的最大值，获取第二限制扭矩。

4.根据权利要求1所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述获取驾驶员的需求扭矩包括：

获取驾驶员的驱动扭矩；

获取驾驶员的制动扭矩；

对所述驾驶员的驱动扭矩和所述驾驶员的制动扭矩求和，获取驾驶员的需求扭矩；所述驾驶员的驱动扭矩为正值，所述驾驶员的制动扭矩为负值。

5.根据权利要求4所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述获取驾驶员的驱动扭矩的方法，包括：

获取加速踏板开度；

获取车速；

根据预设的驾驶员驱动力需求表，获取所述加速踏板开度和所述车速对应的驾驶员的驱动扭矩。

6.根据权利要求4所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述获取驾驶员的制动扭矩的方法，包括：

获取车速，根据预设的车速表，获取初始扭矩值；

获取制动踏板开度，根据预设的制动踏板开度表，获取制动踏板深度值；

获取电池剩余电量比值；

对所述初始扭矩值、所述制动踏板深度值和所述电池剩余电量比值求积，获取所述驾驶员的制动扭矩。

7.根据权利要求1所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述获取电机的最大输出扭矩的方法，包括：

获取由当前电池最大输出功率和当前电机转速得出的当前电机转速下允许的最大输出扭矩；

获取由电机的定子和转子温度得到的当前电机温度下允许的最大输出扭矩；

获取由电机控制器计算的电机的最大输出扭矩；

取上述步骤获取的三个最大输出扭矩中的最小值，获取电机的最大输出扭矩。

8.根据权利要求7所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述获取当前电池最大输出功率的方法，包括：

获取当前电压下允许的最大放电功率；

获取当前电动汽车状态下的电池允许放电系统；

获取电池的最大允许放电电流；

获取电池平均单体电压；

获取电池单体总数；

对上述步骤获取的五个值求积，获取当前电池最大输出功率。

9.根据权利要求1所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述获取电机最小输出扭矩的方法，包括：

获取由当前电池的最小输出功率和当前电机转速得出的当前电机转速下允许的最小输出扭矩；

获取由电机的定子和转子温度得到的当前电机温度下允许的最小输出扭矩；

获取由电机控制器计算的电机的最小输出扭矩；

取上述步骤获取的三个最小输出扭矩中的最大值，获取电机的最小输出扭矩。

10.根据权利要求9所述的电动汽车的整车扭矩控制方法，其特征在于，所述获取当前电池的最小输出功率的方法，包括：

获取当前电压下允许的最大充电功率；

获取当前电动汽车状态下的电池允许充电系统；

获取电池的最大允许充电电流；

获取电池平均单体电压；

获取电池单体总数；

对上述步骤获取的五个值求积，获取当前电池的最小输出功率。