CN107719184B - 一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法、系统 - Google Patents

一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法、系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法和系统，方法包括根据电机效率，制定可变扭矩梯度表，根据驾驶员驾驶意图和电机状态计算目标扭矩，获取电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与电机效率对应的扭矩梯度值，按照所述扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩，用以控制电动汽车。

Description

一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法、系统
技术领域
本发明涉及一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法、系统。
背景技术
雾霾天气等大气环境污染已对人类生活造成巨大影响，改善汽车尾气造成的环境污染迫在眉睫。电动汽车零排放的优点使其成为当前汽车发展的主要方向，所以对电动汽车关键技术进行开发和研究具有非常重要的意义。而电动汽车的扭矩控制技术已成为电动汽车节能环保的一项重要研究部分。
一般情况下，电动汽车利用驱动电机及高压电池系统替代原有发动机动力系统，通过电机的效率MAP以及驾驶员的驾驶需求等条件计算出合适的目标扭矩值，通过CAN总线发送到电机控制系统，满足驾驶员的扭矩需求，以确保车辆安全、合理、舒适的运行。
现有技术是通过驾驶员驾驶意图及电机状态计算出目标扭矩，然而目标扭矩变化迅速、波动幅度大，对电机输出扭矩造成冲击，从而使车辆行驶降低了平顺性、舒适性。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，实现了整车控制器以可变扭矩梯度控制电机，以达到目标扭矩的方法，有效减少了电机在非高效区的工作时间，增加电机的高效区的工作时间，从而可以提高电机的工作效率。
本发明的技术方案为：
一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，包括：
根据电机效率，制定可变扭矩梯度表，根据驾驶员驾驶意图和电机状态计算目标扭矩，获取电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与电机效率对应的扭矩梯度值，按照所述扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩，用以控制电动汽车。
其中，按照所述扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩包括：
连续增大或连续减小所述扭矩梯度值，直到到达目标扭矩为止。
为了更加合理利用扭矩梯度，我们设计了又一种扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩的方法，包括：
每增大一次或减小一次第一扭矩梯度值，就重新获取电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与当前电机效率对应的第二扭矩梯度值，然后用第二扭矩梯度值替换第一扭矩梯度值，循环接近所述目标扭矩。
进一步的，根据驾驶员驾驶意图和电机状态计算目标扭矩采用：
T＝f(θ,n)
式中：T—目标电机驱动扭矩；θ—加速踏板开度；n—电机转速。
进一步的，根据电机效率，制定可变扭矩梯度表包括：
将电机效率分为第1区、第2区和第N区，N为大于等于3的正整数；N越大，代表电机效率越高；与电机效率的分区相对应，设置可变扭矩梯度值，电机效率越高，其对应的扭矩梯度值越小。
进一步的，N优选2，也就是将电机效率分为两个区域，分别为高效区和非高效区，在电机的高效区设定小于第一设定值的扭矩梯度值，保证车辆的平顺性，同时使电机高效区工作时间延长；在电机的非高效区设定大于第一设定值的扭矩梯度值，用于减少电机在非高效区工作的时间，提高电机的整体工作效率。
进一步的，根据电机效率绘制电机效率MAP图，将可变扭矩梯度表叠加至所述电机效率MAP图，用于优化显示。
进一步的，根据电动汽车的性能参数，定期对所述可变扭矩梯度表进行评估，调整可变扭矩梯度表的内容。
本发明还提出了一种基于扭矩梯度的电动汽车控制系统，包括处理器，用于实现各指令；与处理器相连的整车控制器，用于获取电机状态数据，并根据处理器的指令控制电机；存储设备，用于存储多条指令，所述指令由处理器加载并执以下处理：
根据电机效率绘制电机效率MAP图，在电机效率MAP图上叠加制定可变扭矩梯度表，根据驾驶员驾驶意图和电机状态计算目标扭矩，根据电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与电机效率对应的扭矩梯度值；处理器将所述扭矩梯度值发送给整车控制器，整车控制器根据扭矩梯度值控制电机转动。
进一步的，本系统还包括与处理器相连的显示装置，用于显示电机效率MAP图和可变扭矩梯度表的叠加效果。
本发明的有益效果：
本发明以特定的扭矩梯度达到目标扭矩，可保证电机输出扭矩的平顺性和舒适性，然后如果以可变的扭矩梯度使请求扭矩递增达到目标扭矩，可延长电机在高效区工作时间，缩短电机在非高效区的工作时间，从而使电机工作更加高效。
附图说明
图1为请求扭矩以不同的扭矩梯度递增接近目标扭矩示意图；
图2为电动汽车基于扭矩梯度的控制方法流程图；
图3位电机效率MAP图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所提到的，现有技术是通过驾驶员驾驶意图及电机状态计算出目标扭矩，然而目标扭矩变化迅速、波动幅度大，对电机输出扭矩造成冲击，从而使车辆行驶降低了平顺性、舒适性。
本发明为了克服上述缺陷，提出了一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，所采用的技术方案是整车控制器根据驾驶员的驾驶意图和电机状态计算出目标扭矩，绘制电机效率MAP图，叠加制定扭矩梯度表，然后根据电机当前的效率查表得到扭矩梯度值，最后整车控制器发给电机请求扭矩，该请求扭矩是以查表得到的扭矩梯度值递增或递减形式来实现控制电机。
其中，按照所述扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩包括：
连续增大或连续减小所述扭矩梯度值，直到到达目标扭矩为止。
为了更加合理利用扭矩梯度，我们设计了又一种扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩的方法，包括：
每增大一次或减小一次第一扭矩梯度值，就重新获取电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与当前电机效率对应的第二扭矩梯度值，然后用第二扭矩梯度值替换第一扭矩梯度值，循环接近所述目标扭矩。
整车根据驾驶员的驾驶意图和电机状态计算出目标扭矩，目标转矩主要与加速踏板信号、电机转速有关，扭矩函数可以写成以下形式：
T＝f(θ,n)
式中：T—目标电机驱动扭矩；θ—加速踏板开度；n—电机转速
然后根据电机效率MAP图制定扭矩梯度表。如图3所示某电机效率MAP图，根据此电机效率MAP图制作扭矩梯度表，如表1所示。
表1扭矩梯度表
注：表中第一行为电机扭矩值，表中第一列为电机转速值，其余内容为对应扭矩和转速下的扭矩梯度值。
根据上表我们可以看出在不同的电机效率区间内，所设置的扭矩梯度值时不同的，这是为了在保证车辆平顺性的同时，促使电机高效区工作时间延长；减少电机在非高效区工作的时间，提高电机的整体工作效率。
设置上述可变扭矩梯度表，我们遵循以下原则：
将电机效率分为第1区、第2区和第N区，N为大于等于3的正整数；N越大，代表电机效率越高；与电机效率的分区相对应，设置可变扭矩梯度值，电机效率越高，其对应的扭矩梯度值越小。
优选的，N为2或3，当N为3时，如图1所示，我们将电机效率分为三个区域，分别为高效区和中间区、低效区，低效区的扭矩梯度最大，高效区的扭矩梯度最小，中间区的扭矩梯度居中，通过这样设置，可以更为细化得设计扭矩梯度值，使得电动汽车的控制更加精细化。
当N为2时，也就是将电机效率分为两个区域，分别为高效区和非高效区，在电机的高效区设定小于第一设定值的扭矩梯度值，保证车辆的平顺性，同时使电机高效区工作时间延长；在电机的非高效区设定大于第一设定值的扭矩梯度值，用于减少电机在非高效区工作的时间，提高电机的整体工作效率。
电机当前的效率查表得到扭矩梯度值，通过整车控制器向电机发送请求扭矩实现，具体的公式如下所示：
request_torque＝request_torque_last+torque_tm(request_torque<target_torque) (1)
request_torque＝target_torque(request_torque＝target_torque) (2)
request_torque＝request_torque_last-torque_tm(request_torque>target_torque) (3)
其中，request_torque为请求扭矩，request_torque_last为最近一次扭矩值，torque_tm为扭矩梯度值。通过上式可以看出，扭矩梯度值是以递增或递减的方式来达到目标扭矩的，通过这种方式控制电机可保证电机输出扭矩的平顺性和舒适性，延长了电机在高效区工作时间，缩短了电机在非高效区的工作时间，从而使电机工作更加高效。
进一步的，本发明中可变扭矩梯度表也并非一成不变的，为了更加合理的控制电动汽车，我们可以根据电动汽车的性能参数，定期对所述可变扭矩梯度表进行评估，调整可变扭矩梯度表的内容。
基于上述方法，本发明还提出了一种基于扭矩梯度的电动汽车控制系统，包括处理器，用于实现各指令；与处理器相连的整车控制器，用于获取电机状态数据，并根据处理器的指令控制电机；存储设备，用于存储多条指令，所述指令由处理器加载并执以下处理：
根据电机效率绘制电机效率MAP图，在电机效率MAP图上叠加制定可变扭矩梯度表，根据驾驶员驾驶意图和电机状态计算目标扭矩，根据电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与电机效率对应的扭矩梯度值；处理器将所述扭矩梯度值发送给整车控制器，整车控制器根据扭矩梯度值控制电机转动。
本系统还包括与处理器相连的显示装置，用于显示电机效率MAP图和可变扭矩梯度表的叠加效果。
与现有技术相比，本发可以动态调整扭矩梯度，跟随电机效率值制定可变的扭矩梯度，在电机的高效区使用较小的扭矩梯度值来延长电机高效区的工作时间，在电机的非高效区使用较大的扭矩梯度值来缩短电机非高效区的工作时间，从而使电机的工作更高效。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，其特征在于，包括：
根据电机效率，制定可变扭矩梯度表，根据驾驶员驾驶意图和电机状态计算目标扭矩，获取电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与电机效率对应的扭矩梯度值，按照所述扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩，用以控制电动汽车；
按照所述扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩包括：
每增大一次或减小一次第一扭矩梯度值，就重新获取电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与当前电机效率对应的第二扭矩梯度值，然后用第二扭矩梯度值替换第一扭矩梯度值，循环接近所述目标扭矩。
2.根据权利要求1所述的基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，其特征在于，按照所述扭矩梯度值逐渐接近目标扭矩包括：
连续增大或连续减小所述扭矩梯度值，直到到达目标扭矩为止。
3.根据权利要求1所述的基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，其特征在于，根据驾驶员驾驶意图和电机状态计算目标扭矩采用：
T＝f(θ,n)
式中：T—目标电机驱动扭矩；θ—加速踏板开度；n—电机转速。
4.根据权利要求1所述的基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，其特征在于，根据电机效率，制定可变扭矩梯度表包括：
将电机效率分为第1区、第2区和第N区，N为大于等于3的正整数；N越大，代表电机效率越高；与电机效率的分区相对应，设置可变扭矩梯度值，电机效率越高，其对应的扭矩梯度值越小。
5.根据权利要求4所述的基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，其特征在于，N优选2，也就是将电机效率分为两个区域，分别为高效区和非高效区，在电机的高效区设定小于第一设定值的扭矩梯度值，保证车辆的平顺性，同时使电机高效区工作时间延长；在电机的非高效区设定大于第一设定值的扭矩梯度值，用于减少电机在非高效区工作的时间，提高电机的整体工作效率。
6.根据权利要求1所述的基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，其特征在于，根据电机效率绘制电机效率MAP图，将可变扭矩梯度表叠加至所述电机效率MAP图，用于优化显示。
7.根据权利要求1所述的基于扭矩梯度的电动汽车控制方法，其特征在于，根据电动汽车的性能参数，定期对所述可变扭矩梯度表进行评估，调整可变扭矩梯度表的内容。
8.一种基于扭矩梯度的电动汽车控制系统，其特征在于：包括处理器，用于实现各指令；与处理器相连的整车控制器，用于获取电机状态数据，并根据处理器的指令控制电机；存储设备，用于存储多条指令，所述指令由处理器加载并执以下处理：
根据电机效率绘制电机效率MAP图，在电机效率MAP图上叠加制定可变扭矩梯度表，根据驾驶员驾驶意图和电机状态计算目标扭矩，根据电机当前转速，根据转速计算电机效率，通过查表获得与电机效率对应的扭矩梯度值；处理器将所述扭矩梯度值发送给整车控制器，整车控制器根据扭矩梯度值控制电机转动。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括与处理器相连的显示装置，用于显示电机效率MAP图和可变扭矩梯度表的叠加效果。
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Address after: 252000 No.261 Huanghe Road, economic development zone, Liaocheng City, Shandong Province

Patentee after: Zhongtong bus Limited by Share Ltd.

Address before: 252000 No.261 Huanghe Road, economic development zone, Liaocheng City, Shandong Province

Patentee before: ZHONGTONG BUS HOLDING Co.,Ltd.