CN108248449B - 四驱电动汽车的驱动防滑控制方法和装置 - Google Patents

四驱电动汽车的驱动防滑控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四驱电动汽车的驱动防滑控制方法和装置，其中，驱动防滑控制方法包括以下步骤：检测电动汽车的四个车轮的轮速和油门踏板的深度；根据四个车轮的轮速估算电动汽车的车速，并根据车速确定车速与轮速之间的目标差值，以及根据油门踏板的深度获取电动汽车的需求扭矩；根据轮速、车速、目标差值和需求扭矩对与轮速对应的车轮进行驱动防滑控制。由此，能够使轮速和车速的差值稳定在对应的目标差值范围内，以保持适合的滑移率，且无需进行路面识别，减小了因路面识别所造成的误差，具有实用价值。

Description

四驱电动汽车的驱动防滑控制方法和装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种四驱电动汽车的驱动防滑控制方法和一种四驱电动汽车的驱动防滑控制装置。
背景技术
相关技术中，提出了一种四轮轮毂电动汽车防滑控制方法。具体地，通过路面识别算法实时的计算出车轮的最佳滑移率，并由车轮的最佳滑移率计算出车轮的期望转速。然后，根据车轮的状态，计算出车轮的补偿转矩；如果车轮打滑，以车轮期望轮速为控制目标，通过车轮轮速的PI控制器计算出补偿转矩，如果，车轮不打滑，补偿转矩为零；同时，车速控制以期望车速为控制目标，根据车速控制器计算出电机的指令转矩；最后，将前面所述的补偿转矩和指令转矩相加并输入电机实现四轮轮毂电动汽车的驱动防滑控制。
然而，上述技术需先进行路面识别，然后计算最佳滑移率，以最佳滑移率为目标进行控制。但在实际应用中，由于驱动时随着车速增大轮速车速差也会增大，会导致车辆侧滑，方向无法控制，且路面识别本身也会造成一定的误差，故最佳滑移率为目标进行控制实用性不好。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种四驱电动汽车的驱动防滑控制方法。该控制方法能够使轮速和车速的差值稳定在对应的目标差值范围内，以保持适合的滑移率，且无需进行路面识别，减小了因路面识别所造成的误差，更具有实用价值。
本发明的第二个目的在于提出一种四驱电动汽车的驱动防滑控制装置。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，包括以下步骤：检测所述电动汽车的四个车轮的轮速和油门踏板的深度；根据所述四个车轮的轮速估算所述电动汽车的车速，并根据所述车速确定所述车速与轮速之间的目标差值，以及根据所述油门踏板的深度获取所述电动汽车的需求扭矩；根据所述轮速、所述车速、所述目标差值和所述需求扭矩对与所述轮速对应的车轮进行驱动防滑控制。
本发明实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，根据电动汽车的四个车轮的轮速估算电动汽车的车速，并根据车速获取车速与轮速之间的目标差值，以及根据油门踏板的深度获取电动汽车的需求扭矩，进而根据轮速、车速、目标差值和需求扭矩对与轮速对应的车轮进行驱动防滑控制。由此，能够使轮速和车速的差值稳定在对应的目标差值范围内，保持适合的滑移率，且无需进行路面识别，减小了因路面识别所造成的误差，更具有实用价值。
另外，根据本发明上述实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述根据所述轮速、所述车速、所述目标差值和所述需求扭矩对与所述轮速对应的车轮进行驱动防滑控制，包括：判断所述轮速与所述车速之间的差值是否大于所述目标差值；如果所述轮速与所述车速之间的差值大于所述目标差值，则控制与所述轮速对应的车轮启动驱动防滑功能；根据所述轮速、所述车速和所述目标差值修正所述车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩；判断所述驱动防滑扭矩是否小于所述需求扭矩；如果所述驱动防滑扭矩小于所述需求扭矩，则确定所述车轮电机的驱动扭矩为所述驱动防滑扭矩；如果所述驱动防滑扭矩大于等于所述需求扭矩，则确定所述车轮电机的驱动扭矩为所述需求扭矩，并控制所述车轮退出所述驱动防滑功能。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述轮速、所述车速和所述目标差值修正所述车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩，包括：根据所述轮速与所述车速之间的差值Dvx与所述目标差值Dv_aim修正所述PI控制器的积分系数，并保持所述PI控制器的比例系数不变；以所述差值Dvx与所述目标差值Dv_aim之间的差值作为所述PI控制器的反馈值，输出对应的驱动防滑扭矩T_value。
根据本发明的一个实施例，其中，所述修正后的PI控制器的积分系数与(Dvx–Dv_aim)的绝对值大小呈正比例关系。
根据本发明的一个实施例，其中，所述车速与所述目标差值之间存在对应关系，且当所述车速大于10km/h时，对应的目标差值的取值范围为1.5km/h～2km/h。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，包括：检测模块，用于检测所述电动汽车的轮速和油门踏板的深度；估算模块，用于根据所述轮速估算所述电动汽车的车速；确定模块，用于根据所述车速确定所述车速与所述轮速之间的目标差值；获取模块，用于根据所述油门踏板的深度获取所述电动汽车的需求扭矩；控制模块，所述控制模块分别与所述检测模块、所述估算模块、所述确定模块和所述获取模块相连，用于根据所述轮速、所述车速、所述目标差值和所述需求扭矩对与所述轮速对应的车轮进行驱动防滑控制。
本发明实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，通过估算模块根据电动汽车的四个车轮的轮速估算电动汽车的车速，并通过确定模块根据车速确定车速与轮速之间的目标差值，以及通过获取模块根据油门踏板的深度获取电动汽车的需求扭矩，进而通过控制模块根据轮速、车速、目标差值和需求扭矩对与轮速对应的车轮进行驱动防滑控制。由此，能够使轮速和车速的差值稳定在对应的目标差值范围内，保持适合的滑移率，且无需进行路面识别，减小了因路面识别所造成的误差，更具有实用价值。
另外，根据本发明实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述控制模块，具体用于：判断所述轮速与所述车速之间的差值是否大于所述目标差值；在所述轮速与所述车速之间的差值大于所述目标差值时，控制与所述轮速对应的车轮启动驱动防滑功能，以及根据所述轮速、所述车速和所述目标差值修正所述车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩；判断所述驱动防滑扭矩是否小于所述需求扭矩；在所述驱动防滑扭矩小于所述需求扭矩时，确定所述车轮电机的驱动扭矩为所述驱动防滑扭矩；以及在所述驱动防滑扭矩大于等于所述需求扭矩时，确定所述车轮电机的驱动扭矩为所述需求扭矩，并控制所述车轮退出所述驱动防滑功能。
根据本发明的一个实施例，所述控制模块根据所述轮速、所述车速和所述目标差值修正所述车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩时，具体用于：根据所述轮速与所述车速之间的差值Dvx与所述目标差值Dv_aim修正所述PI控制器的积分系数，并保持所述PI控制器的比例系数不变；以及以所述差值Dvx与所述目标差值Dv_aim之间的差值作为所述PI控制器的反馈值，输出对应的驱动防滑扭矩T_value。
根据本发明的一个实施例，其中，所述修正后的PI控制器的积分系数与(Dvx–Dv_aim)的绝对值大小呈正比例关系。
根据本发明的一个实施例，其中，所述车速与所述目标差值之间存在对应关系，且当所述车速大于10km/h时，对应的目标差值的取值范围为1.5km/h～2km/h。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法中的步骤S3的具体流程图；
图3是根据本发明一个实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法的原理示意图；
图4a、图4b分别是根据本发明一个实施例的不启动驱动防滑功能和启动驱动防滑功能时的Carsim与Simulink联合仿真的曲线图；
图5是根据本发明一个实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制的实车匹配测试的曲线图；
图6是根据本发明另一个实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法的流程图；
图7a-图7g分别是根据本发明另一个实施例的具体示例的电动汽车所处路况的示意图；
图8是根据本发明另一个实施例的电动汽车由低附路面到高附路面的实车测试数据曲线图；
图9是根据本发明另一个实施例的电动汽车由高附路面到低附路面的实车测试数据曲线图；
图10是根据本发明另一个实施例的电动汽车处于对开路面的实车测试数据曲线图；
图11是根据本发明实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法和四驱电动汽车的驱动防滑控制装置。
图1是根据本发明一个实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法的流程图。如图1所示，该四驱电动汽车的驱动防滑控制方法包括以下步骤：
S1，检测电动汽车的四个车轮的轮速和油门踏板的深度。
在本发明的实施例中，可以通过安装在电动汽车各个车轮上的轮速传感器检测电动汽车各个车轮的轮速，可以通过安装在油门踏板上的位移传感器检测油门踏板的深度。其中，轮速传感器可以但不限于是磁电式轮速传感器、霍尔式轮速传感器等。
S2，根据四个车轮的轮速估算电动汽车的车速，并根据车速确定车速与轮速之间的目标差值，以及根据油门踏板的深度获取电动汽车的需求扭矩。
具体地，根据轮速估算电动汽车的车速时，可以采用：(1)最小轮速法。电动汽车在行驶过程进行驱动防滑控制时，由于车轮打滑，轮速大于车速，故可以取四个车轮的最小轮速作为车速；(2)斜率法。通过大量实验数据的分析处理，确定电动汽车在各种路面上所能达到的平均加速度，以此为依据，在驱动防滑控制过程中，确定进入驱动防滑控制的初始车速，进行路面状况和驱动防滑工况识别后确定电动汽车的加速度，根据速度公式实时计算速度值作为参考车速；(3)基于车辆制动力学模型的确定方法。该方法是建立在整车、轮胎等模型基础之上，能实时修正参考车速，可较好实现对实际车速的模仿。可以理解，本发明实施例的车速的估算方法并不限于上述3种。
进一步地，在本发明的实施例中，车速与目标差值之间存在对应关系，且当车速大于10km/h时，对应的目标差值的取值范围为1.5km/h～2km/h，如车速为15km/h时，对应的目标差值为2km/h。
具体地，目标差值Dv_aim不是固定的，随车速的变化而变化，车速低时目标差值Dv_aim偏大，车速高时目标差值Dv_aim偏小。
S3，根据轮速、车速、目标差值和需求扭矩对与轮速对应的车轮进行驱动防滑控制。
具体地，对每个车轮而言，如图2所示，步骤S3进一步包括以下步骤：
S31，判断轮速与车速之间的差值是否大于目标差值。
S32，如果轮速与车速之间的差值大于目标差值，则控制与该轮速对应的车轮启动驱动防滑功能。
可以理解，如果轮速与车速之间的差值小于等于目标差值，则车轮不启动驱动防滑控制功能，车轮电机的驱动扭矩为需求扭矩。
S33，根据轮速、车速和目标差值修正车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩。
在本发明的实施例中，车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器是在传统经典PI控制的基础上，引入反馈量(Dvx-Dv_aim)来修正比例系数P和积分系数I。其中，Dvx为轮速与车速之间的差值，Dv_aim为当前车速对应的目标差值。
具体地，根据轮速与车速之间的差值Dvx与目标差值Dv_aim修正PI控制器的积分系数I，并保持PI控制器的比例系数不变；进而以差值Dvx与目标差值Dv_aim之间的差值作为PI控制器的反馈值，输出对应的驱动防滑扭矩T_value。
其中，比例系数P可经过仿真与实车调试得出适当值不变，修正后的PI控制器的积分系数I与(Dvx–Dv_aim)的绝对值大小呈正比例关系。即绝对值越大，积分系数越大；绝对值越小，积分系数越小；当绝对值为0时，积分系数为0。
具体而言，以(Dvx–Dv_aim)为反馈，与比例系数相乘，得到比例项P_value；同时对(Dvx–Dv_aim)与积分系数的乘积进行积分，得到积分项I_value；再将比例项与积分项相加，得到驱动防滑扭矩T_value。若计算出的T_value小于0，则将其限为0，即驱动防滑过程不给车轮电机负驱动扭矩。
S34，判断驱动防滑扭矩是否小于需求扭矩。
S35，如果驱动防滑扭矩小于需求扭矩，则确定车轮电机的驱动扭矩为驱动防滑扭矩。
S36，如果驱动防滑扭矩大于等于需求扭矩，则确定车轮电机的驱动扭矩为需求扭矩，并控制车轮退出驱动防滑功能。
为便于理解上述实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，可通过图3、图4a、图4b、图5进行说明：
如图3所示，通过电动汽车的油门踏板输入油门信号，根据该油门信号获取电动汽车的需求扭矩。通过轮速传感器检测电动汽车的四个车轮的轮速，并可以根据该四个轮速估算电动汽车的车速。进而根据该车速获取车速与轮速之间的目标差值Dv_aim，且对于每个车轮而言，可以计算该车轮轮速与车速之间的差值Dvx。在Dvx大于Dv_aim时，控制该车轮启动驱动防滑功能。
进一步地，计算差值Dvx与目标差值Dv_aim之间的差值(即Dvx-Dv_aim)，并根据该差值修正该车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器的比例系数P和积分系数I。其中，比例系数P可通过仿真和实车调试保持一定值不变，积分系数I则与(Dvx-Dv_aim)的绝对值呈正比例关系，即绝对值越大，修正后的积分系数越大，绝对值越小，积分系数越小，绝对值为0时，积分系数为0。进而根据修正后的PI控制器输出驱动防滑扭矩，在驱动防滑扭矩小于需求扭矩时，取车轮电机的驱动扭矩为驱动防滑扭矩，在驱动防滑扭矩大于等于需求扭矩时，取车轮电机的驱动扭矩为需求扭矩，并控制电动汽车退出驱动防滑功能。由此，可使电动汽车的车轮在驱动防滑功能下趋于稳定，保持适合的滑移率，增加车轮的地面驱动力。
如图4a所示，在低附路面驾驶员急踩油门，车轮未启动驱动防滑功能时，打滑车轮的轮速会迅速上升至车轮电机的最高转速，无法趋于稳定；如图4b所示，启动驱动防滑功能后，车轮稍有打滑即可通过PI控制器进行控制，使轮速逐步趋于稳定。
如图5所示，在实车测试时，测试条件为低附路面全油门起步，同时考虑了驾驶员和乘客的舒适性。从图中5可以看出，本发明的驱动防滑控制具有较好的控制效果，且实车体验好。
本发明实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，以轮速和车速的差值为控制目标对车轮电机的驱动扭矩进行PI调节，若轮速和车速之间的差值未超出目标差值，则不进行驱动防滑控制，若轮速和车速之间的差值超过目标差值，则进行驱动防滑控制，并对驱动防滑控制的PI控制器的参数进行修正，通过修正后的PI控制器计算出驱动防滑扭矩，控制车轮电机的驱动扭矩取驱动防滑扭矩和需求扭矩两者中的较小值。由此，能够使轮速和车速的差值稳定在对应的目标差值范围内，保持适合的滑移率，且无需进行路面识别，减小了因路面识别所造成的误差，更具有实用价值。
基于上述实施例，对于整车而言，为了更好的保证电动汽车的行车稳定性，提升电动汽车的脱困能力，在对电动汽车进行驱动防滑控制时，需要考虑电动汽车的所处路况。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，上述步骤S2还包括根据四个车轮的轮速和电动汽车的车速确定电动汽车的所处路况，上述步骤S3还包括根据路况和需求扭矩分别对四个车轮进行驱动防滑控制。
在本发明的实施例中，路况包括低附起步路面、对接路面、对开路面。
具体而言，根据四个车轮的轮速和车速判断电动汽车的所处路况，包括：判断四个车轮的轮速是否大于车速；如果四个车轮的轮速均大于车速，则判定路况为低附起步路面；如果电动汽车前轮的轮速均等于车速，且后轮的轮速均大于车速，则判定路况为对接路面，且电动汽车由低附路面进入高附路面；如果前轮的轮速均大于车速，且后轮的轮速均等于车速，则判定路况为对接路面，且电动汽车由高附路面进入低附路面；如果只有一个车轮的轮速大于车速，且其它三个车轮的轮速均等于车速，则判定路况为对开路面，且单个车轮处于低附路面；如果一同侧车轮的轮速大于车速，且另一同侧车轮的轮速等于车速，则判定路况为对开路面，且一同侧车轮处于低附路面；如果一对角车轮的轮速大于车速，且另一对角车轮的轮速等于车速，则判定路况为对开路面，且一对角车轮处于低附路面；如果三个车轮的轮速大于车速，且另一个车轮的轮速等于车速，则判定路况为对开路面，且三个车轮处于低附路面。
进一步地，在本发明的一个示例中，如果路况为低附起步路面，则控制电动汽车的四个车轮均启动驱动防滑功能，且每个车轮由对应的电机单独控制。
具体地，如图7a所示，如果电动汽车的四个车轮的轮速均大于车速，则四个车轮同时打滑，即电动汽车处于低附起步路面。此时，控制四个车轮全部启动驱动防滑功能，每个车轮由对应的电机单独控制，互不影响。
在本发明的另一个示例中，如图7b所示，如果电动汽车由低附路面进入高附路面，则分别增大前轮电机对应的PI控制器中的积分系数，以增大前轮的驱动防滑扭矩，并在前轮的驱动防滑扭矩大于等于需求扭矩时，控制前轮退出驱动防滑功能。
具体地，如图8所示，电动汽车处于低附路面时四个车轮都启动驱动防滑功能，轮速大于车速，前轮进入高附路面后轮速等于车速。此时，分别将前轮电机对应的PI控制器中的积分系数I增大，则对应的驱动防滑扭矩会迅速上升，当驱动防滑扭矩等于需求扭矩时，控制前轮退出驱动防滑功能。
可以理解，该过程中会有短时间的前轮先进入高附路面，后轮仍处于低附路面的情况，此时前轮按上述策略处理，后轮仍处于驱动防滑功能启动状态，等到后轮进入高附路面后也按上述策略处理，其中，前后轮单独进行，互不影响。
相应地，如图7c所示，如果电动汽车由高附路面进入低附路面，则控制前轮启动驱动防滑功能，对前轮电机进行降扭，以防止前轮飞转。
具体地，如图9所示，车轮由高附路面进入低附路面时，如果驾驶员油门踩的较深且路面附着系数较小，则前轮会突然打滑。此时，控制前轮立刻启动驱动防滑功能，以减小前轮电机的驱动扭矩，使前轮不会飞转或短暂飞转，而后轮未进入低附路面时不做处理，等到后轮也进入低附路面后再启动驱动防滑功能。
在本发明的又一个示例中，如图7d所示，如果只有一个车轮处于低附路面，则判断车速是否小于预设车速；如果车速小于预设车速，则控制处于低附路面的车轮启动驱动防滑功能；如果车速大于等于预设车速，则对与处于低附路面的车轮同轴的处于高附路面的车轮电机进行限扭，以防止电动汽车出现侧偏，其中，与处于低附路面的车轮同轴的处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝处于低附路面的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
在本发明的实施例中，预设限扭差值可以通过仿真和实车匹配得出。
具体地，如果车速较低，则可视为电动汽车脱困或低速行驶，此时，只控制处于低附路面的车轮启动驱动防滑功能，其它车轮不做处理，即其它车轮电机的驱动扭矩为需求扭矩；如果车速较高，则需对与打滑车轮(即处于低附路面的车轮)同轴的处于高附路面的车轮电机进行适当限扭，使得电动汽车不会出现侧偏。其中，限扭方法为：与打滑车轮同轴的处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝处于低附路面的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
在本发明的第四个示例中，如图7e所示，如果同侧车轮处于低附路面，则控制处于低附路面的车轮启动驱动防滑功能，并对处于高附路面的车轮进行限扭，以防止电动汽车出现侧偏，其中，处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝对应的处于低附路面的车轮的电机扭矩+预设限扭差值。
在本发明的第五个示例中，如图7f所示，如果对角车轮处于低附路面，则控制处于低附路面的对角车轮启动驱动防滑功能，对处于低附路面的对角车轮电机进行降扭。
具体地，如果一对角车轮处于低附路面，则控制该处于低附路面的对角车轮启动驱动防滑功能，以使电机进行降扭，另外处于高附路面的对角车轮不启动驱动防滑功能，对应的电机不用进行限扭，并直接响应需求扭矩。可以理解，此时电动汽车不会出现侧偏。
在本发明的第六个示例中，如图7g所示，如果有三个车轮处于低附路面，则控制处于低附路面的三个车轮启动驱动防滑功能，并判断车速是否小于预设车速；如果车速小于预设车速，则控制处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩为需求扭矩；如果车速大于等于预设车速，则对处于高附路面的车轮电机进行限扭，以防止电动汽车出现侧偏，其中，处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝处于低附路面且与处于高附路面的车轮同轴的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
具体地，如果有三个车轮处于低附路面，则控制三个车轮启动驱动防滑功能。如果车速较低，则可视为电动汽车低速行驶或车辆脱困，处于高附路面电机响应需求扭矩；如果车速较高，为防止电动汽车侧偏，可适当对高附路面的车轮电机进行限扭，限扭方法为：处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝处于低附路面且与处于高附路面的车轮同轴的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
具体而言，如图10所示，电动汽车所处的路况为对开路面时，高附路面的车轮电机的驱动扭矩与低附路面的车轮电机的驱动扭矩保持适当扭矩差，使得车辆未发生侧偏。
需要说明的是，对于上述各个示例中处于低附路面的车轮，为了使其保持适合的滑移率，均可通过上述实施例中对于单个车轮的驱动防滑控制方法，在轮速和车速之间的差值超出目标差值时，以轮速和车速的差值为控制目标对车轮电机的驱动扭矩进行PI调节，进而结合需求扭矩对车轮进行驱动防滑控制。
综上，该四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，根据电动汽车的四个车轮的轮速和车速确定电动汽车的所处路况，并根据所处路况采取对应的控制策略对电动汽车进行驱动防滑控制，且对于启动驱动防滑控制功能的车轮，在轮速和车速之间的差值超出目标差值时，以轮速和车速的差值为控制目标对车轮电机的驱动扭矩进行PI调节。由此，能够保证电动汽车启动驱动防滑功能后车轮不飞转、电动汽车不发生侧偏、横摆角速度在一定范围内，且能够最大限度的利用地面附着力，使轮速和车速的差值稳定在对应的目标差值范围内，以保持适合的滑移率，有助于提升电动汽车的脱困能力。
图11是本发明一个实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置的结构框图。如图11所示，该装置包括：检测模块10、估算模块20、获取模块30和控制模块40。
其中，检测模块10用于检测电动汽车的四个车轮的轮速和油门踏板的深度。估算模块20用于根据四个轮速估算电动汽车的车速。确定模块30用于根据车速确定车速与轮速之间的目标差值。获取模块40用于根据油门踏板的深度获取电动汽车的需求扭矩。控制模块50分别与检测模块10、估算模块20、确定模块30和获取模块40相连，控制模块50用于根据轮速、车速、目标差值和需求扭矩对与轮速对应的车轮进行驱动防滑控制。
在本发明的实施例中，车速与目标差值之间存在对应关系，且当车速大于10km/h时，对应的目标差值的取值范围为1.5km/h～2km/h，如车速为15km/h时，对应的目标差值为2km/h。
具体地，目标差值Dv_aim不是固定的，随车速的变化而变化，车速低时目标差值Dv_aim偏大，车速高时目标差值Dv_aim偏小。
在本发明的一个实施例中，控制模块50具体用于判断轮速与车速之间的差值是否大于目标差值；在轮速与车速之间的差值大于目标差值时，控制该轮速对应的车轮启动驱动防滑功能，以及根据轮速、车速和目标差值修正车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩；判断驱动防滑扭矩是否小于需求扭矩；在驱动防滑扭矩小于需求扭矩时，确定车轮电机的驱动扭矩为驱动防滑扭矩；以及在驱动防滑扭矩大于等于需求扭矩时，确定车轮电机的驱动扭矩为需求扭矩，并控制车轮退出驱动防滑功能。
可以理解，在轮速与车速之间的差值小于等于目标差值时，与轮速对应的车轮不启动驱动防滑功能，该车轮电机的驱动转矩为需求转矩。
在本发明的一个实施例中，PI控制器是在传统经典PI控制的基础上，引入反馈量来修正比例系数P和积分系数I。
具体地，控制模块50根据轮速、车速和目标差值修正车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩时，具体用于根据轮速与车速之间的差值Dvx与目标差值Dv_aim修正PI控制器的积分系数，并保持PI控制器的比例系数不变。以及以差值Dvx与目标差值Dv_aim之间的差值作为PI控制器的反馈值，输出对应的驱动防滑扭矩T_value。
其中，比例系数P可经过仿真与实车调试得出适当值不变，修正后的PI控制器的积分系数I与(Dvx–Dv_aim)的绝对值大小呈正比例关系。即绝对值越大，积分系数越大；绝对值越小，积分系数越小；当绝对值为0时，积分系数为0。
具体而言，以(Dvx–Dv_aim)为反馈，与比例系数相乘，得到比例项P_value；同时对(Dvx–Dv_aim)与积分系数的乘积进行积分，得到积分项I_value；再将比例项与积分项相加，得到驱动防滑扭矩T_value。若计算出的T_value小于0，则将其限为0，即驱动防滑过程不给车轮电机负驱动扭矩。
需要说明的是，本发明实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置的具体实施方式可参见本发明上述实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法的具体实施方式，为减少冗余，此处不做赘述。
本发明实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，以轮速和车速的差值为控制目标对车轮电机的驱动扭矩进行PI调节，若轮速和车速之间的差值未超出目标差值，则不进行驱动防滑控制，若轮速和车速之间的差值超过目标差值，则进行驱动防滑控制，并对驱动防滑控制的PI控制器的参数进行修正，通过修正后的PI控制器计算出驱动防滑扭矩，控制车轮电机的驱动扭矩取驱动防滑扭矩和需求扭矩两者中的较小值。由此，能够使轮速和车速的差值稳定在对应的目标差值范围内，保持适合的滑移率，且无需进行路面识别，减小了因路面识别所造成的误差，更具有实用价值。
基于上述实施例，对于整车而言，为了更好的保证电动汽车的行车稳定性，提升电动汽车的脱困能力，在对电动汽车进行驱动防滑控制时，需要考虑电动汽车的所处路况。
具体地，确定模块30还用于根据四个车轮的轮速和车速判断电动汽车的所处路况，其中，路况包括低附起步路面、对接路面、对开路面。控制模块50用于根据路况和需求扭矩分别对四个车轮进行驱动防滑控制。
在本发明的实施例中，路况包括低附起步路面、对接路面、对开路面。
在本发明的实施例中，确定模块30具体用于：判断四个车轮的轮速是否大于电动汽车的车速；以及在四个车轮的轮速均大于车速时，判定路况为低附起步路面；在电动汽车前轮的轮速均等于车速，且后轮的轮速均大于车速时，判定路况为对接路面，且电动汽车由低附路面进入高附路面；在前轮的轮速均大于车速，且后轮的轮速均等于车速时，判定路况为对接路面，且电动汽车由高附路面进入低附路面；在只有一个车轮的轮速大于车速，且其它三个车轮的轮速均等于车速时，判定路况为对开路面，且单个车轮处于低附路面；在一同侧车轮的轮速大于车速，且另一同侧车轮的轮速等于车速时，判定路况为对开路面，且一同侧车轮处于低附路面；在一对角车轮的轮速大于车速，且另一对角车轮的轮速等于车速时，判定路况为对开路面，且一对角车轮处于低附路面；在三个车轮的轮速大于车速，且另一个车轮的轮速等于车速时，判定路况为对开路面，且三个车轮处于低附路面。
进一步地，在本发明的一个示例中，如图7a所示，控制模块50具体用于在路况为低附起步路面时，控制电动汽车的四个车轮均启动驱动防滑功能，且每个车轮由对应的电机单独控制。
在本发明的另一个示例中，如图7b所示，控制模块50具体还用于在电动汽车由低附路面进入高附路面时，分别增大前轮电机对应的PI控制器中的积分系数，以增大对应的驱动防滑扭矩，并在驱动防滑扭矩大于等于需求扭矩时，控制前轮退出驱动防滑功能。如图7c所示，在电动汽车由高附路面进入低附路面时，控制前轮均启动驱动防滑功能，分别减小前轮电机的驱动扭矩，以防止前轮飞转。
在本发明的又一个示例中，如图7d所示，控制模块50具体还用于：在只有一个车轮处于低附路面时，判断车速是否小于预设车速；在车速小于预设车速时，控制处于低附路面的车轮启动驱动防滑功能；在车速大于等于预设车速时，对与处于低附路面的车轮同轴的处于高附路面的车轮电机进行限扭，以防止电动汽车出现侧偏，其中，与处于低附路面的车轮同轴的处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝处于低附路面的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
在本发明的在一个示例中，如图7e所示，控制模块50具体还用于：在同侧车轮处于低附路面时，控制处于低附路面的车轮启动驱动防滑功能，并对处于高附路面的车轮电机进行限扭，以防止电动汽车出现侧偏，其中，处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝对应同轴的处于低附路面的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
在本发明的第五个示例中，如图7f所示，控制模块50具体还用于：在对角车轮处于低附路面时，控制处于低附路面的对角车轮启动驱动防滑功能，对处于低附路面的对角车轮电机进行降扭。
在本发明的第六个示例中，控制模块50具体还用于：在有三个车轮处于低附路面时，控制处于低附路面的三个车轮启动驱动防滑功能，并判断车速是否小于预设车速；在车速小于预设车速时，控制处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩为需求扭矩；在车速大于等于预设车速时，对处于高附路面的车轮电机进行限扭，以防止电动汽车出现侧偏，其中，处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝处于低附路面且与处于高附路面的车轮同轴的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
需要说明的是，该实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置的具体实施方式可参见本发明上述实施例的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法的具体实施方式，为减少冗余，此处不做赘述。
综上，该四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，通过确定模块根据电动汽车的四个车轮的轮速和车速确定电动汽车的所处路况，并通过控制模块根据所处路况采取对应的控制策略对电动汽车进行驱动防滑控制，且对于启动驱动防滑控制功能的车轮，通过控制模块在轮速和车速之间的差值超出目标差值时，以轮速和车速的差值为控制目标对车轮电机的驱动扭矩进行PI调节。由此，能够保证电动汽车启动驱动防滑功能后车轮不飞转、电动汽车不发生侧偏、横摆角速度在一定范围内，且能够最大限度的利用地面附着力，使轮速和车速的差值稳定在对应的目标差值范围内，以保持适合的滑移率，有助于提升电动汽车的脱困能力。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测所述电动汽车的四个车轮的轮速和油门踏板的深度；
根据所述四个车轮的轮速估算所述电动汽车的车速，并根据所述车速确定所述车速与轮速之间的目标差值，以及根据所述油门踏板的深度获取所述电动汽车的需求扭矩；
根据所述轮速与所述车速之间的差值、所述目标差值和所述需求扭矩对与所述轮速对应的车轮进行驱动防滑控制；
所述驱动防滑控制方法，还包括：
根据所述四个车轮的轮速和所述车速确定所述电动汽车的所处路况；
根据所述路况和所述需求扭矩分别对所述四个车轮进行驱动防滑控制；
其中，如果有三个车轮处于低附路面，则控制处于低附路面的三个车轮启动驱动防滑功能，并判断所述车速是否小于预设车速；
如果所述车速小于所述预设车速，则控制处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩为所述需求扭矩；
如果所述车速大于等于所述预设车速，则对处于高附路面的车轮电机进行限扭，以防止所述电动汽车出现侧偏，其中，所述处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝处于低附路面且与所述处于高附路面的车轮同轴的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
2.如权利要求1所述的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，其特征在于，所述根据所述轮速与所述车速之间的差值、所述目标差值和所述需求扭矩对与所述轮速对应的车轮进行驱动防滑控制，包括：
判断所述轮速与所述车速之间的差值是否大于所述目标差值；
如果所述轮速与所述车速之间的差值大于所述目标差值，则控制与所述轮速对应的车轮启动驱动防滑功能；
根据所述轮速、所述车速和所述目标差值修正所述车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩；
判断所述驱动防滑扭矩是否小于所述需求扭矩；
如果所述驱动防滑扭矩小于所述需求扭矩，则确定所述车轮电机的驱动扭矩为所述驱动防滑扭矩；
如果所述驱动防滑扭矩大于等于所述需求扭矩，则确定所述车轮电机的驱动扭矩为所述需求扭矩，并控制所述车轮退出所述驱动防滑功能。
3.如权利要求2所述的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，其特征在于，所述根据所述轮速、所述车速和所述目标差值修正所述车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩，包括：
根据所述轮速与所述车速之间的差值Dvx与所述目标差值Dv_aim修正所述PI控制器的积分系数，并保持所述PI控制器的比例系数不变；
以所述差值Dvx与所述目标差值Dv_aim之间的差值作为所述PI控制器的反馈值，输出对应的驱动防滑扭矩T_value。
4.如权利要求3所述的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，其特征在于，其中，所述修正后的PI控制器的积分系数与(Dvx–Dv_aim)的绝对值大小呈正比例关系。
5.如权利要求1所述的四驱电动汽车的驱动防滑控制方法，其特征在于，其中，所述车速与所述目标差值之间存在对应关系，且当所述车速大于10km/h时，对应的目标差值的取值范围为1.5km/h～2km/h。
6.一种四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测所述电动汽车的四个车轮的轮速和油门踏板的深度；
估算模块，用于根据所述四个车轮的轮速估算所述电动汽车的车速；
确定模块，用于根据所述车速确定所述车速与所述轮速之间的目标差值；
获取模块，用于根据所述油门踏板的深度获取所述电动汽车的需求扭矩；
控制模块，所述控制模块分别与所述检测模块、所述估算模块、所述确定模块和所述获取模块相连，用于根据所述轮速与所述车速之间的差值、所述目标差值和所述需求扭矩对与所述轮速对应的车轮进行驱动防滑控制；
其中，所述确定模块，还用于根据所述四个车轮的轮速和所述车速确定所述电动汽车的所处路况；
所述控制模块，还用于根据所述路况和所述需求扭矩分别对所述四个车轮进行驱动防滑控制；其中，所述控制模块具体用于：
在有三个车轮处于低附路面时，控制处于低附路面的三个车轮启动驱动防滑功能，并判断所述车速是否小于预设车速；
在所述车速小于所述预设车速时，控制处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩为所述需求扭矩；
在所述车速大于等于所述预设车速时，对处于高附路面的车轮电机进行限扭，以防止所述电动汽车出现侧偏，其中，所述处于高附路面的车轮电机的驱动扭矩＝处于低附路面且与所述处于高附路面的车轮同轴的车轮电机的驱动扭矩+预设限扭差值。
7.如权利要求6所述的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于：
判断所述轮速与所述车速之间的差值是否大于所述目标差值；
在所述轮速与所述车速之间的差值大于所述目标差值时，控制所述车轮启动驱动防滑功能，以及根据所述轮速、所述车速和所述目标差值修正所述车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩；
判断所述驱动防滑扭矩是否小于所述需求扭矩；
在所述驱动防滑扭矩小于所述需求扭矩时，确定所述车轮电机的驱动扭矩为所述驱动防滑扭矩；以及
在所述驱动防滑扭矩大于等于所述需求扭矩时，确定所述车轮电机的驱动扭矩为所述需求扭矩，并控制所述车轮退出所述驱动防滑功能。
8.如权利要求7所述的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，其特征在于，所述控制模块根据所述轮速、所述车速和所述目标差值修正所述车轮电机对应的驱动防滑控制的PI控制器，以通过修正后的PI控制器输出对应的驱动防滑扭矩时，具体用于：
根据所述轮速与所述车速之间的差值Dvx与所述目标差值Dv_aim修正所述PI控制器的积分系数，并保持所述PI控制器的比例系数不变；以及
以所述差值Dvx与所述目标差值Dv_aim之间的差值作为所述PI控制器的反馈值，输出对应的驱动防滑扭矩T_value。
9.如权利要求8所述的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，其特征在于，其中，所述修正后的PI控制器的积分系数与(Dvx–Dv_aim)的绝对值大小呈正比例关系。
10.如权利要求6所述的四驱电动汽车的驱动防滑控制装置，其特征在于，其中，所述车速与所述目标差值之间存在对应关系，且当所述车速大于10km/h时，对应的目标差值的取值范围为1.5km/h～2km/h。
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