CN108638915B - 电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法 - Google Patents

电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法；具体为：在电动汽车的制动踏板和油门踏板均未被踩下，且变速箱档位挂至前进档或倒退档的情况下，电动汽车正在以预先设定好的蠕行控制方案加速接近蠕行目标速度，此时，如果人为踩下油门踏板，则对驱动电机的扭矩进行如下控制：1、按电动汽车正常行驶的情况通过查扭矩表计算出驱动电机此时需求的扭矩；2、将计算出的扭矩与蠕行控制方案此时对应的驱动电机扭矩进行比较，选其中较大的扭矩作为驱动电机的实际扭矩；本发明可避免驾驶员踩下油门时因需求扭矩的减少而产生的车辆乏力感觉，使驾驶的稳定性及舒适性好。

Description

电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电动汽车的扭矩控制方法，特别涉及一种电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法。
背景技术：
电动汽车作为一种新能源交通工具，可解决传统汽车发动机燃油燃烧导致的尾气排放，具有低环境污染、低噪声、高效率等优点，是今后交通运输行业发展的重要趋势。
目前，国内市场上的电动车辆品牌及车型众多，但不少厂商对新能源车辆系统匹配及电控开发经验缺乏，技术积累不足，导致不少车型不具备蠕行功能。车辆在高压上电完成，变速箱档位挂至前进/倒退档，松开制动踏板后车辆必须在踩下油门后才能起步行走；或车辆在蠕行过程中表现不佳，容易出现抖动及顿挫感；或者在车辆接近蠕行目标速度的过程中踩下油门踏板时，会有车辆乏力的感觉，不利于驾驶。
在国内，车辆起步过程中面临的交通及道路环境复杂，较好地进行车辆蠕行扭矩控制，准确体现车辆起步等蠕行工况时的驾驶员行为意图，使电动车辆具备传统内燃机车辆的蠕行行驶习惯，确保车辆蠕行的行驶稳定性及驾驶舒适性，这些要求变得尤为重要。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是：提供一种电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，该控制方法可避免驾驶员踩下油门时因需求扭矩的减少而产生的车辆乏力感觉，使驾驶的稳定性及舒适性好。
本发明的技术方案：
一种电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，具体为：在电动汽车的制动踏板和油门踏板均未被踩下，且变速箱档位挂至前进档或倒退档的情况下，电动汽车正在以预先设定好的蠕行控制方案加速接近蠕行目标速度V3，此时，如果人为踩下油门踏板，则对电动汽车驱动电机的扭矩进行如下控制：
步骤1.1、按电动汽车正常行驶的情况计算驱动电机此时需求的扭矩；
步骤1.2、将计算出的扭矩与蠕行控制方案此时对应的驱动电机扭矩进行比较，选其中较大的扭矩作为驱动电机的实际扭矩。这样可避免驾驶员踩下油门时因需求扭矩的减少而产生的车辆乏力感觉。
步骤1.1的具体方法为：通过此时电动汽车的行驶速度和油门踏板的位置查扭矩表得到驱动电机此时需求的扭矩。
扭矩表是在燃油车的车辆驱动扭矩表的基础上通过simulink仿真，再进行优化修正后得到的；该燃油车的类型与电动汽车的类型相同。
预先设定好的蠕行控制方案为：在电动汽车静止且制动踏板和油门踏板均未被踩下的情况下，当电动汽车的变速箱档位挂至前进档或倒退档时，对电动汽车的驱动电机的扭矩进行如下控制：
步骤2.1、使驱动电机的扭矩以恒定的第一加速度K1从0开始增加至第一扭矩T1；
步骤2.2、保持驱动电机的扭矩在第一扭矩T1不变，同时监测电动汽车的行驶速度；
步骤2.3、当电动汽车的行驶速度达到第一速度V1时，使驱动电机的扭矩以恒定的第二加速度K2从第一扭矩T1开始减小，同时监测电动汽车的行驶速度；
步骤2.4、当电动汽车的行驶速度达到第二速度V2时，停止驱动电机扭矩的减小，此时，第二速度V2与电动汽车的目标蠕行速度V3接近；
步骤2.5、通过电动汽车的实际行驶速度与目标蠕行速度V3的差值对驱动电机的扭矩进行PI调节，使电动汽车的行驶速度稳定在目标蠕行速度V3。
第一加速度K1、第一扭矩T1、第一速度V1和第二加速度K2的确定方法如下：
步骤3.1、根据电动汽车的类型选定一种车辆启动时的蠕行速度-时间曲线,该蠕行速度-时间曲线显示了车辆启动时蠕行速度随时间的增加不断增大,当蠕行速度增大到目标蠕行速度V3时停止增大，然后一直保持在目标蠕行速度V3；
步骤3.2、根据电动汽车动力传动系统的结构参数，采用simulink仿真系统搭建电动汽车的本体模型；
步骤3.3、在simulink仿真系统中，模拟输入一个驱动电机扭矩，本体模型就自动输出车辆对应的行驶速度，通过不断模拟输入不同的驱动电机扭矩来使本体模型输出不同的行驶速度，同时保证这些行驶速度拟合后符合蠕行速度-时间曲线，再根据输入的驱动电机扭矩拟合出与蠕行速度-时间曲线对应的扭矩-时间曲线；该扭矩-时间曲线显示了驱动电机的扭矩随时间的增加先以恒定的第一加速度K1从0开始增加至第一扭矩T1，保持在第一扭矩T1一段时间后，再以恒定的第二加速度K2从第一扭矩T1开始减小；
步骤3.4、通过对该扭矩-时间曲线的测量得出第一加速度K1、第一扭矩T1和第二加速度K2；在扭矩-时间曲线上，扭矩从第一扭矩T1开始减小时对应的蠕行速度-时间曲线上的速度即为第一速度V1。
步骤3.1中，车辆启动时的蠕行速度-时间曲线为燃油车启动时的蠕行速度-时间曲线，该燃油车的类型与电动汽车的类型相同。
步骤3.2中，电动汽车动力传动系统的结构参数含有电动汽车的重量、驱动电机特性曲线、轮端转动惯量、滚阻、风阻以及整车动力传动系统阻力；本体模型中含有电动汽车的各个子系统仿真模型，子系统仿真模型含有：驱动电机仿真模型、电池包仿真模型、变速箱仿真模型、轮胎仿真模型、悬挂仿真模型、底盘仿真模型和环境仿真模型，将各个子系统仿真模型连接调通，形成整个电动汽车的本体模型。
第二速度V2小于目标蠕行速度V3，且V3-V2<0.5Km/h；这意味着当电动汽车的实际行驶速度与目标蠕行速度值V3的差值在0.5km/h以内后进行PI调节。
目标蠕行速度V3为5km/h～8km/h。
本发明的有益效果：
1、本发明在电动汽车行驶到蠕行速度前人为踩下油门踏板的情况下，先计算正常行驶时驱动电机需求的扭矩，再将该计算出的扭矩与蠕行控制方案此时对应的驱动电机扭矩进行比较，选其中较大的扭矩作为驱动电机的实际扭矩，这样可避免驾驶员踩下油门时因需求扭矩的减少而产生的车辆乏力感觉，使驾驶的稳定性及舒适性好。
2、本发明的蠕行控制方案通过控制电动汽车的驱动电机扭矩来使电动汽车在启动时模拟燃油车的特性自动进入蠕行模式，控制准确、可靠，符合驾驶员的驾驶习惯，保证了车辆行驶稳定性和舒适性。
3、本发明的蠕行控制方案先快速提升驱动电机的扭矩，使扭矩稳定在固定值一段时间后，再使扭矩缓慢下降，以此来使电动汽车的行驶速度逐步过渡到目标蠕行速度，整个控制过程科学、合理，符合电动汽车的驱动性能。
(四)、附图说明：
图1为蠕行控制方案中电动汽车起步阶段驱动电机的扭矩变化示意图；
图2为蠕行控制方案中电动汽车起步阶段的行驶速度变化示意图。
(五)、具体实施方式：
电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法为：在电动汽车的制动踏板和油门踏板均未被踩下，且变速箱档位挂至前进档(D档)或倒退档(R档)的情况下，电动汽车正在以预先设定好的蠕行控制方案加速接近蠕行目标速度V3，此时，如果人为踩下油门踏板，则对电动汽车驱动电机的扭矩进行如下控制：
步骤1.1、按电动汽车正常行驶的情况计算驱动电机此时需求的扭矩；
步骤1.2、将计算出的扭矩与蠕行控制方案此时对应的驱动电机扭矩进行比较，选其中较大的扭矩作为驱动电机的实际扭矩。这样可避免驾驶员踩下油门时因需求扭矩的减少而产生的车辆乏力感觉。
步骤1.1的具体方法为：通过此时电动汽车的行驶速度和油门踏板的位置查扭矩表(如表1所示)得到驱动电机此时需求的扭矩。
扭矩表是在燃油车的车辆驱动扭矩表的基础上通过simulink仿真，再进行优化修正后得到的；该燃油车的类型与电动汽车的类型相同。
表1
Figure BDA0001662222140000051
表1为一种类型的电动汽车的扭矩表，在该表中，电动汽车的行驶速度从0km/h一直到200km/h，油门踏板的位置从0％一直到100％，0％表示油门踏板未被踩下，100％表示油门踏板被踩到底；表1中查到的扭矩的单位为N.m。
预先设定好的蠕行控制方案为(参见图1～图2)：在电动汽车静止且制动踏板和油门踏板均未被踩下的情况下，当电动汽车的变速箱档位挂至前进档(D档)或倒退档(R档)时，对电动汽车的驱动电机的扭矩进行如下控制：
步骤2.1、使驱动电机的扭矩以恒定的第一加速度K1从0开始增加至第一扭矩T1；
步骤2.2、保持驱动电机的扭矩在第一扭矩T1不变，同时监测电动汽车的行驶速度；
步骤2.3、当电动汽车的行驶速度达到第一速度V1时(此时对应的时间为t1)，使驱动电机的扭矩以恒定的第二加速度K2从第一扭矩T1开始减小(即从A点开始减小)，同时监测电动汽车的行驶速度；
步骤2.4、当电动汽车的行驶速度达到第二速度V2时(此时对应的时间为t2)，停止驱动电机扭矩的减小，此时，第二速度V2与电动汽车的目标蠕行速度V3接近；
步骤2.5、通过电动汽车的实际行驶速度与目标蠕行速度V3的差值对驱动电机的扭矩进行PI调节，使电动汽车的行驶速度稳定在目标蠕行速度V3。
第一加速度K1、第一扭矩T1、第一速度V1和第二加速度K2的确定方法如下：
步骤3.1、根据电动汽车的类型选定一种车辆启动时的蠕行速度-时间曲线,该蠕行速度-时间曲线显示了车辆启动时蠕行速度随时间的增加不断增大,当蠕行速度增大到目标蠕行速度V3时停止增大，然后一直保持在目标蠕行速度V3；
步骤3.2、根据电动汽车动力传动系统的结构参数，采用simulink仿真系统搭建电动汽车的本体模型；
步骤3.3、在simulink仿真系统中，模拟输入一个驱动电机扭矩，本体模型就自动输出车辆对应的行驶速度，通过不断模拟输入不同的驱动电机扭矩来使本体模型输出不同的行驶速度，同时保证这些行驶速度拟合后符合蠕行速度-时间曲线，再根据输入的驱动电机扭矩拟合出与蠕行速度-时间曲线对应的扭矩-时间曲线；该扭矩-时间曲线显示了驱动电机的扭矩随时间的增加先以恒定的第一加速度K1从0开始增加至第一扭矩T1，保持在第一扭矩T1一段时间后，再以恒定的第二加速度K2从第一扭矩T1开始减小；
步骤3.4、通过对该扭矩-时间曲线的测量得出第一加速度K1、第一扭矩T1和第二加速度K2；在扭矩-时间曲线上，扭矩从第一扭矩T1开始减小时(A点)对应的蠕行速度-时间曲线上的速度即为第一速度V1。
步骤3.1中，车辆启动时的蠕行速度-时间曲线为燃油车启动时的蠕行速度-时间曲线，该燃油车的类型与电动汽车的类型相同。
步骤3.2中，电动汽车动力传动系统的结构参数含有电动汽车的重量、驱动电机特性曲线、轮端转动惯量、滚阻、风阻以及整车动力传动系统阻力；本体模型中含有电动汽车的各个子系统仿真模型，子系统仿真模型含有：驱动电机仿真模型、电池包仿真模型、变速箱仿真模型、轮胎仿真模型、悬挂仿真模型、底盘仿真模型和环境仿真模型，将各个子系统仿真模型连接调通，形成整个电动汽车的本体模型。
第二速度V2小于目标蠕行速度V3，且V3-V2<0.5Km/h；这意味着当电动汽车的实际行驶速度与目标蠕行速度值V3的差值在0.5km/h以内后进行PI调节。
目标蠕行速度V3为6km/h。

Claims (7)

1.一种电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，其特征
是：在电动汽车的制动踏板和油门踏板均未被踩下，且变速箱档位挂至前进档或倒退档的情况下，电动汽车正在以预先设定好的蠕行控制方案加速接近蠕行目标速度V3，此时，如果人为踩下油门踏板，则对电动汽车驱动电机的扭矩进行如下控制：
步骤1.1、按电动汽车正常行驶的情况计算驱动电机此时需求的扭矩；
步骤1.2、将计算出的扭矩与蠕行控制方案此时对应的驱动电机扭矩进行比
较，选其中较大的扭矩作为驱动电机的实际扭矩；
预先设定好的蠕行控制方案为：在电动汽车静止且制动踏板和油门踏板均未被踩下的情况下，当电动汽车的变速箱档位挂至前进档或倒退档时，对电动汽车的驱动电机的扭矩进行如下控制：
步骤2.1、使驱动电机的扭矩以恒定的第一加速度K1从0开始增加至第一扭矩T1；
步骤2.2、保持驱动电机的扭矩在第一扭矩T1不变，同时监测电动汽车的行驶速度；
步骤2.3、当电动汽车的行驶速度达到第一速度V1时，使驱动电机的扭矩以恒定的第二加速度K2从第一扭矩T1开始减小，同时监测电动汽车的行驶速度；
步骤2.4、当电动汽车的行驶速度达到第二速度V2时，停止驱动电机扭矩的减小，此时，第二速度V2与电动汽车的目标蠕行速度V3接近；
步骤2.5、通过电动汽车的实际行驶速度与目标蠕行速度V3的差值对驱动电机的扭矩进行PI调节，使电动汽车的行驶速度稳定在目标蠕行速度V3；
第一加速度K1、第一扭矩T1、第一速度V1和第二加速度K2的确定方法如下：
步骤3.1、根据电动汽车的类型选定一种车辆启动时的蠕行速度-时间曲线,该蠕行速度-时间曲线显示了车辆启动时蠕行速度随时间的增加不断增大,当蠕行速度增大到目标蠕行速度V3时停止增大，然后一直保持在目标蠕行速度V3；
步骤3.2、根据电动汽车动力传动系统的结构参数，采用simulink仿真系统搭建电动汽车的本体模型；
步骤3.3、在simulink仿真系统中，模拟输入一个驱动电机扭矩，本体模型就自动输出车辆对应的行驶速度，通过不断模拟输入不同的驱动电机扭矩来使本体模型输出不同的行驶速度，同时保证这些行驶速度拟合后符合蠕行速度-时间曲线，再根据输入的驱动电机扭矩拟合出与蠕行速度-时间曲线对应的扭矩-时间曲线；该扭矩-时间曲线显示了驱动电机的扭矩随时间的增加先以恒定的第一加速度K1从0开始增加至第一扭矩T1，保持在第一扭矩T1一段时间后，再以恒定的第二加速度K2从第一扭矩T1开始减小；
步骤3.4、通过对该扭矩-时间曲线的测量得出第一加速度K1、第一扭矩T1和第二加速度K2；在扭矩-时间曲线上，扭矩从第一扭矩T1开始减小时对应的蠕行速度-时间曲线上的速度即为第一速度V1。
2.根据权利要求1所述的电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，其特征是：所述步骤1.1的具体方法为：通过此时电动汽车的行驶速度和油门踏板的位置查扭矩表得到驱动电机此时需求的扭矩。
3.根据权利要求2所述的电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，其特征是：所述扭矩表是在燃油车的车辆驱动扭矩表的基础上通过simulink仿真，再进行优化修正后得到的；该燃油车的类型与电动汽车的类型相同。
4.根据权利要求1所述的电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，其特征是：所述步骤3.1中，车辆启动时的蠕行速度-时间曲线为燃油车启动时的蠕行速度-时间曲线，该燃油车的类型与电动汽车的类型相同。
5.根据权利要求1所述的电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，其特征是：所述步骤3.2中，电动汽车动力传动系统的结构参数含有电动汽车的重量、驱动电机特性曲线、轮端转动惯量、滚阻、风阻以及整车动力传动系统阻力；本体模型中含有电动汽车的各个子系统仿真模型，子系统仿真模型含有：驱动电机仿真模型、电池包仿真模型、变速箱仿真模型、轮胎仿真模型、悬挂仿真模型、底盘仿真模型和环境仿真模型，将各个子系统仿真模型连接调通，形成整个电动汽车的本体模型。
6.根据权利要求1所述的电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，其特征是：所述第二速度V2小于目标蠕行速度V3，且V3-V2 <0.5Km/h。
7.根据权利要求1所述的电动汽车行驶到蠕行速度前人为加油时的扭矩控制方法，其特征是：所述目标蠕行速度V3为5km/h～8km/h。
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