CN107962981A - 一种电动汽车打滑工况主动降扭策略 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车打滑工况主动降扭策略，通过五步来实现打滑工况主动降扭策略。第一步，转速差计算及滤波处理；第二步，转速差基准判断；第三步，进入、退出条件判断；第四步，打滑工况下，扭矩处理策略；第五步，扭矩安全处理策略。使得在雨水路面、雪地路面、冰地路面、轮胎悬空等引起轮胎打滑的工况下，当平均转速差值超过设定的转速差值时，其执行扭矩采用远低于请求扭矩的策略，解决了因瞬间放电导致电机过流，从而引起的动力中断问题。

Description

一种电动汽车打滑工况主动降扭策略

技术领域

本发明属于电动汽车控制技术领域，特别是指一种电动汽车打滑工况主动降扭策略。

背景技术

目前，电动汽车已逐渐受到广大消费者的青睐，在汽车市场上的占有率不容或缺。电动汽车三大核心部件电机、电控、电池已走向成熟，并进入了技术深耕阶段。市场上电动汽车的种类丰富，都往着续航里程长、加速性能好的方向发展。

电动汽车在某些工况下，如打滑工况下，如雨水路面、雪地路面、冰地路面、轮胎悬空。通过公式P＝n*T/9550，打滑工况下，会出现瞬间大功率放电现象，导致电池电压瞬间拉低，通过在冰面上大量实验数据分析，200ms内会瞬间放电近80kw，此时，电机反电动势随着转速和扭矩的增加而上升，而电池电压又降低，电流PI调节参数饱和，占空比已调节至上限，无法调制更大的弱磁电流，即电机的弱磁控制能力不足，导致矢量电流调制紊乱，继而引发相电流过流。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车打滑工况主动降扭策略，以解决在打滑工况下，动力电池瞬间放电，避免了电压过低导致动力中断的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电动汽车打滑工况主动降扭策略，包括以下步骤：

步骤1)，采集电机在第一设定时间前后的转速差值，存入数组；然后对相邻的转速差值做均值处理以得到稳定的平均转速差值；

步骤2)，设定打滑工况下转速差值及退出条件判断的转速差值阀值；

步骤3)，若所述平均转速差值低于所述转速差值阀值时，退出条件判断，且延时第二设定时间；其扭矩处理策略为执行扭矩等于请求扭矩；

步骤4)，若所述平均转速差值位于设定打滑工况下转速差值与转速差值阀值之间；其扭矩处理策略为执行扭矩不能超过请求扭矩；

步骤5)，若所述平均转速差值高于设定打滑工况下转速差值时，其扭矩处理策略为执行扭矩等于请求扭矩×80/平均转速差值。

步骤1)中的第一设定时间为20ms；步骤3)中的第二设定时间为4.2s。

所述打滑工况下转速差值大于4000rpm/s。

所述转速差值阀值小于1500rmp/s。

步骤3)的扭矩处理策略中，扭矩加载速率为1Nm/0.3ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

步骤4)的扭矩处理策略中，扭矩加载速率为1Nm/0.3ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

步骤5)的扭矩处理策略中，扭矩加载速率为1Nm/2ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

在步骤3)中，为避免执行扭矩超出请求扭矩，在所述第二设定时间内，执行扭矩不能超出请求扭矩。

本发明的有益效果是：

通过本技术方案的主动降扭策略，使得在雨水路面、雪地路面、冰地路面、轮胎悬空等引起轮胎打滑的工况下，当平均转速差值超过设定的转速差值时，其执行扭矩采用远低于请求扭矩的策略，解决了因瞬间放电导致电机过流，从而引起的动力中断问题。

附图说明

图1为本发明打滑工况主动降扭策略流程图；

图2为打滑工况下转速变化示意图；

图3为正常行驶工况从0至50km/h急加速转速变化示意图；

图4为雪地打滑过流示意图；

图5为雪地打滑未过流示意图；

图6为常规路面急加速测试示意图。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本申请的技术方案是用来解决及避免在常见的打滑工况有雨水路面、雪地路面、冰地路面、轮胎悬空。通过公式P＝n*T/9550，打滑工况下，会出现瞬间大功率放电现象，导致电池电压瞬间拉低，通过在东北冰面上大量实验数据分析，200ms内会瞬间放电近80kw，此时，电机反电动势随着转速和扭矩的增加而上升，而电池电压又降低，电流PI调节参数饱和，占空比已调节至上限，无法调制更大的弱磁电流，即电机的弱磁控制能力不足，导致矢量电流调制紊乱，继而引发相电流过流。

根据转速差限扭的思路，当电机转速变化率(即间隔20ms采集的平均转速差值)超过4000rpm/s时，采用了主动降扭策略，标定进退出条件下扭矩加载卸载速率，同时增加扭矩判断，使干预后扭矩均控制在请求扭矩以下，确保扭矩安全。

本技术方案通过五个步骤来实现打滑工况主动降扭策略。第一步，转速差计算及滤波处理；第二步，进入条件判断；第三步，退出条件判断；第四步，扭矩处理策略；第五步，扭矩安全容错策略；具体流程图如图1所示。

步骤1)，平均转速差计算及滤波处理。本申请中涉及的电机采用了旋转变压器，软件中每0.1ms采集一次旋变位置信号，考虑到转速计算滤波时间，计算20ms前后的转速差值，存入数组，然后对相邻转速差值做均值处理，以便得到更稳定的平均转速差值，避免调节扭矩出现波动。

步骤2)，进入条件判断。为了准确识别打滑工况，避免电机限扭策略误入正常行驶工况，分析大量急加速试验数据，确定转速差值，来区分打滑工况和正常行驶工况。本申请中电动汽车打滑工况下，电机转速变化率为12196rpm/s，如图2所示。正常行驶工况下，从0到50km/h急加速时间为4.5s，转速变化率为685rpm/s，如下图3所示。考虑到能够导致轮胎暂时打滑的颠簸路面工况，设计进入打滑工况的判断条件为：转速差值大于4000rpm/s，即80rpm/20ms。

步骤3)，退出条件判断。经过试验反馈测试标定，避免产生扭矩波动，退出条件判断时结合了延时功能。退出条件判断的转速差阀值为<1500rmp/s(即30rpm/20ms)，且延时4.2s。

当退出打滑工况时，采用扭矩处理策略为：执行扭矩＝请求扭矩，扭矩加载速率为1Nm/0.3ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

步骤4)，扭矩处理策略。当进入打滑工况时，需要实时计算处理扭矩请求值，计算公式为：执行扭矩＝请求扭矩*80/平均转速差值，扭矩加载速率为1Nm/2ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

当所述平均转速差值位于设定打滑工况下转速差值与转速差值阀值之间；其扭矩处理策略为执行扭矩不能超过请求扭矩；且扭矩加载速率为1Nm/0.3ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

步骤5)，扭矩安全容错策略。考虑到退出条件判断时采用了延时功能，为避免在延时时间内，执行扭矩超出请求扭矩，需要对执行扭矩实时进行限制处理，即执行扭矩不能超过请求扭矩。

本技术方案设计的电动汽车产品在雪地路面急加速工况数据如图4所示，通过电机转矩方程P＝n*T/9550(T是扭矩，单位：N·m，P是输出功率，单位：kw，n是转速，单位：r/min)，200ms内会瞬间放电超过63kW。考虑到电机转速反馈存在延迟，故，通过轮速冗余判断。此时轮速为37.68km/h，对应电机转速为2260rpm，电机扭矩267Nm，通过转矩方程，考虑反馈到CAN总线上的轮速信号也会存在延时，所以此时功率应该大于63kW。整个过程中，200ms内，母线电压从320V降低到268V。考虑电机转速延时，转速远大于1221rpm，通过轮速信号冗余判断，电机转速预计在2260rpm。通过电压方程

其中ω是电机转速，id为直轴电流，iq为交轴电流，ρ是电机的极倍数，Lq为交流的电感，Ld为直流的电感，为合成的转子磁链。

当转速上升，反电动势增大；当扭矩增加，id、iq增加，反电动势也随之增加。一方面母线电压下降，另一方面电机反电动势增加，故，最终导致弱磁控制失效，电流紊乱，最终造成过。当软件检测到过流时，存储故障，CAN通讯会暂时中断，2s后上报故障码。

本技术方案的打滑工况主动降扭策略，能够有效避免动力中断，如图5所示，在检测到轮胎打滑时，扭矩按照设定的扭矩卸载速率卸载。PI电流调节器也未出现饱和现象，所以此策略更改有效。

为了确定此策略是否影响常规路面，在不同初始速度下，进行急加速测试。从图6测试结果来看，常规路面工况不会运行打滑降扭策略，所以此策略满足要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (8)

1.一种电动汽车打滑工况主动降扭策略，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，采集电机在第一设定时间前后的转速差值，存入数组；然后对相邻的转速差值做均值处理以得到稳定的平均转速差值；

步骤2)，设定打滑工况下转速差值及退出条件判断的转速差值阀值；

步骤3)，若所述平均转速差值低于所述转速差值阀值时，退出条件判断，且延时第二设定时间；其扭矩处理策略为执行扭矩等于请求扭矩；

步骤4)，若所述平均转速差值位于设定打滑工况下转速差值与转速差值阀值之间；其扭矩处理策略为执行扭矩不能超过请求扭矩；

步骤5)，若所述平均转速差值高于设定打滑工况下转速差值时，其扭矩处理策略为执行扭矩等于请求扭矩×80/平均转速差值。

2.根据权利要求1所述的电动汽车打滑工况主动降扭策略，其特征在于，根据权利要求1所述的步骤1)中的第一设定时间为20ms；步骤3)中的第二设定时间为4.2s。

3.根据权利要求1所述的电动汽车打滑工况主动降扭策略，其特征在于，所述打滑工况下转速差值大于4000rpm/s。

4.根据权利要求1所述的电动汽车打滑工况主动降扭策略，其特征在于，所述转速差值阀值小于1500rmp/s。

5.根据权利要求1所述的电动汽车打滑工况主动降扭策略，其特征在于，步骤3)的扭矩处理策略中，扭矩加载速率为1Nm/0.3ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

6.根据权利要求1所述的电动汽车打滑工况主动降扭策略，其特征在于，步骤4)的扭矩处理策略中，扭矩加载速率为1Nm/0.3ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

7.根据权利要求1所述的电动汽车打滑工况主动降扭策略，其特征在于，步骤5)的扭矩处理策略中，扭矩加载速率为1Nm/2ms，扭矩卸载速率为1Nm/ms。

8.根据权利要求1所述的电动汽车打滑工况主动降扭策略，其特征在于，在步骤3)中，为避免执行扭矩超出请求扭矩，在所述第二设定时间内，执行扭矩不能超出请求扭矩。