CN109305052B - 防滑控制系统、方法及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提出了一种防滑控制系统、方法及汽车，涉及汽车控制领域，该系统包括相互建立通信的电机控制器及整车控制器；电机控制器用于依据电机的当前实际转速，得到电机的当前转速加速度；电机控制器还用于，依据当前转速加速度和预设的转速加速度阀值，判断电机是否发生故障，并在判定电机发生故障时，将当前转速加速度发送给整车控制器；整车控制器用于依据当前转速加速度和预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并依据故障等级执行预设的故障处理。本发明实施例所提供的一种防滑控制系统、方法及汽车，降低了汽车的防滑控制成本。

Description

防滑控制系统、方法及汽车
技术领域
本发明涉及汽车控制领域，具体而言，涉及一种防滑控制系统、方法及汽车。
背景技术
目前传统车辆以及新能源车辆使用牵引力控制系统保证流畅的加速性能，防止车辆因驱动轮打滑而发生横移或甩尾。普遍做法是安装轮速传感器，车载控制单元(Electronic Control Unit，ECU)采集到主动轮和从动轮的轮速后，通过轮间和轴间轮速差来计算滑移率，当计算的滑移率与设定的滑移率差值超过设定的限值时，对驱动力输出进行干预，从而减小驱动轮的滑移率达到驱动防滑的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防滑控制系统、方法及汽车，降低了汽车的防滑控制成本。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种防滑控制系统，应用于汽车，所述系统包括电机控制器及整车控制器，所述电机控制器与所述整车控制器建立通信；所述电机控制器用于依据电机的当前实际转速，得到电机的当前转速加速度；所述电机控制器还用于，依据所述当前转速加速度和预设的转速加速度阀值，判断电机是否发生故障，并在判定电机发生故障时，将所述当前转速加速度发送给所述整车控制器；所述整车控制器用于依据所述当前转速加速度和所述预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并依据所述故障等级执行预设的故障处理。
第二方面，本发明实施例提供了一种防滑控制方法，应用于汽车，所述汽车配置有电机控制器及整车控制器，所述电机控制器与所述整车控制器建立通信，所述方法包括：所述电机控制器依据电机的当前实际转速，得到电机的当前转速加速度；所述电机控制器依据所述当前转速加速度和预设的转速加速度阀值，判断电机是否发生故障，并在判定电机发生故障时，将所述当前转速加速度发送给所述整车控制器；所述整车控制器依据所述当前转速加速度和所述预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并依据所述故障等级执行预设的故障处理。
第三方面，本发明实施例提供了一种汽车，所述汽车包括上述的防滑控制系统。
相对于现有技术，本发明实施例所提供的一种防滑控制系统、方法及汽车，在电机控制器依据电机的当前实际转速得到电机的当前转速加速度后，依据预设的转速加速度阀值及计算得到的当前转速加速度，判断电机是否发生故障，以判断汽车发生打滑，并在判定电机发生故障时，将所获得的当前转速加速度发送给整车控制器，相应地，整车控制器依据该当前转速加速度，判断电机的故障等级，并依据该故障等级执行预设的故障处理，以对汽车进行防滑处理，相比于现有技术，通过电机控制器及整车控制器预设软件的方法实现汽车的驱动防滑，节省了现有技术中防滑控制时的硬件成本，降低了汽车的防滑控制成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的一种防滑控制系统的一种示意性结构图；
图2示出了本发明实施例所提供的一种防滑控制方法的一种示意性流程图。
图中：10-防滑控制系统；20-电机；100-整车控制器；200-电机控制器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如上所述，现有技术对于汽车的防滑控制中，采用的方法为安装轮速传感器，来采集主控轮与从动轮的轮速后，通过轮间和轴间轮速差来计算滑移率，当计算得到的滑移率与设定的滑移率之间的差值超过设定的限值时，即对驱动力输出进行干预，从而减小驱动轮的滑移率达到驱动防滑的目的。
但现有技术的方案中，由于需要安装轮速传感器来采集主动轮与从动轮的轮速，从而根据主动轮与从动轮各自的轮速来计算汽车的滑移率，导致汽车在防滑控制时需要增加轮速传感器的硬件成本。
基于上述现有技术存在的缺陷，发明人于本发明实施例所提供的一种改进方式为：通过依据电机的当前实际转速得到电机的当前转速加速度，以使电机控制器依据电机的当前转速加速度判断电机是否故障进而判断汽车是否发生打滑，并在电机控制器及整车控制器中预设相应的软件方法实现汽车的驱动防滑。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例所提供的一种防滑控制系统10的一种示意性结构图，该防滑控制系统10应用于汽车(图未示)，用于汽车的防滑控制，在本发明实施例中，该防滑控制系统10包括电机控制器200(Moter Control Unit，MCU)及整车控制器100(Vehicle control unit，VCU)，该电机控制器200与整车控制器100建立通信。
在该防滑控制系统10用于汽车的防滑控制时，电机控制器200用于获得电机20的当前实际转速后，依据电机20的当前实际转速得到电机20的当前转速加速度，其中，当前实际转速可以是电机控制器200直接检测电机20获得，也可以是其他的检测前端检测电机20获得电机20当前实际转速后发送给电机控制器200；并且，整车控制器100及电机控制器200中均预设有的转速加速度阀值，该预设的转速加速度阀值可由驱动力-行驶阻力方程、车速-电机转速方程及电机20的实际转速上限值计算得到。
具体地，驱动力-行驶阻力方程表示为：
Ft＝Ff+Fw+Fi+Fj，
其中，Ft为驱动力，Ff为滚动阻力，Fw为空气阻力，Fi为坡度阻力，Fj为加速阻力。
在计算过程中，Ff＝mgfcosα，
Figure BDA0001819952260000051
Fi＝mgsinα，
Figure BDA0001819952260000052
因此，上述的驱动力-行驶阻力方程可进一步表示为：
Figure BDA0001819952260000053
其中，m为汽车质量，g为重力加速度，f为滚动阻力系数，α为道路坡度角，CD为空气阻力系统，A为迎风面积，u为汽化的车速，δ为汽车旋转质量换算系统，一般来说δ>1。
并且，车速-电机转速方程表示为：
Figure BDA0001819952260000061
其中，n0为电机20的实际转速上限值，r为车轮半径，ig为变速器传动比，io为主减速器传动比。
将电机20的实际转速上限值n0及上述的车速-电机转速方程带入到上述的驱动力-行驶阻力方程后可得：预设的转速加速度阀值表示为：
Figure BDA0001819952260000062
其中，a0为电机20预设的转速加速度阀值。
通过驱动力-行驶阻力方程、车速-电机转速方程及电机20的实际转速上限值求得的电机20的转速加速度阀值为依据汽车的当前驾驶环境，包括驱动力、滚动阻力系数、道路坡度角、空气阻力系数、迎风面积、汽车车速以及电机20的实际转速上限值求得的电机20的转速加速度上限值，在常规的工作状态下，电机20的实际转速加速度应当小于该预设的转速加速度阀值。
但当汽车发生打滑等状况时，电机20的实际转速加速度一般会大于该预设的转速加速度阀值。因此，电机控制器200在获得电机20的当前实际转速后，还依据该当前实际转速，计算获得电机20的当前转速加速度。
具体地，电机控制器200获得当前转速加速度的计算方式为：利用连续两次检测的电机20转速之差和检测时间间隔计算获得，即
Figure BDA0001819952260000071
其中，a1为电机20的当前转速加速度，该当前转速加速度表征电机20当前转速的实际变化率。一般来说，该当前转速加速度小于预设的转速加速度阀值，即a1<a0。
汽车在正常行驶过程中，当前转速加速度与预设的转速加速度阀值之间的差值应当在预设的误差范围内；但当汽车的车轮处于打滑的状态，当前转速加速度上升，则当前转速加速度与预设的转速加速度阀值之间的差值会大于预设的误差范围。因此，电机控制器200在获得当前转速加速度后，还依据该当前转速加速度和预设的转速加速度阀值，判断电机20是否发生故障。
具体地，电机控制器200判断电机20是否发生故障的具体方式为：先计算当前转速加速度与预设的转速加速度阀值之间的第一加速度差值，即计算ΔaM＝|a1-a0|，其中，ΔaM即为电机控制器200计算得到的第一加速度差值；然后判断第一加速度差值是否大于预设的差值阀值，即判断ΔaM>af是否成立，其中，af为预设的差值阀值，若成立，则电机控制器200判定电机20发生故障，此时汽车正打滑，若不成立，则电机控制器200判定电机20处于正常工作状态，汽车未发生打滑。
相应地，当电机控制器200依据上述的判断方法判定电机20发生故障时，电机控制器200即将所获得的当前转速加速度发送给整车控制器100。
相应地，在本发明实施例中，整车控制器100用于依据电机控制器200所发送的当前转速加速度，判断电机20的故障等级，并依据所判定得到的故障等级，执行预设的故障处理。
具体地，整车控制器100在接收到电机控制器200所发送的当前转速加速度时，即计算当前转速加速度和预设的转速加速度阀值之间的第二加速度差值，即计算ΔaV＝|a1-a0|，其中，ΔaV即为电机控制器200计算得到的第二加速度差值。
相应地，在整车控制器100中，预设有多个电机故障阀值，不同的故障阀值表征不同的故障等级阀值，例如多个电机故障阀值Δa1、Δa2及Δa3，整车控制器100在计算得到第二加速度差值ΔaV后，依据上述的多个电机故障阀值来判断电机20的故障等级，比如当Δa1<ΔaV<Δa2时，整车控制器100判定电机20发生一级故障；当Δa2≤ΔaV<Δa3时，整车控制器100判定电机20发生二级故障；当ΔaV≥Δa3时，整车控制器100判定电机20发生三级故障。并且，整车控制器100在判定得到电机20的故障等级后，即依据所获得的故障等级，执行预设的故障处理，以对汽车进行防滑控制。
值得说明的是，为使整车控制器100判断的故障等级可靠，整车控制器100不使用电机控制器200所计算得到的加速度差值ΔaM，而使用整车控制器100自己计算得到的差值ΔaV。
具体地，当整车控制器100判定电机20为一级故障时，表征此时汽车处于轻度打滑，整车控制器100即控制汽车的电子显示屏发出警示信息，比如显示“电机发生一级故障”或相同含义的字样，还可以发出语音报警信息，比如播放“电机发生一级故障”或相同含义的语音。
并且，当整车控制器100判定电机20为二级故障时，表征此时汽车处于中度打滑，打滑程度还处于可控范围内，整车控制器100向电机控制器200发送电机扭矩限制指令，以使电机20在预设的扭矩值范围内工作，以降低电机20的运行功率，避免电机20过载；相应地，电机控制器200此时还用于，依据该电机扭矩限制指令，以预设的扭矩值控制电机20的当前实际转速，进而使电机20的当前实际转速在预设的范围内，避免电机20过载。
并且，当整车控制器100判定电机20为三级故障时，表征此时汽车处于重度打滑，打滑程度处于难以控制的范围，为保护汽车的安全，此时整车控制器100即进行汽车故障下电流程，即控制汽车下电工作。
基于上述设计，本发明实施例所提供的一种防滑控制系统10，在电机控制器200依据电机20的当前实际转速得到电机20的当前转速加速度后，依据预设的转速加速度阀值及计算得到的当前转速加速度，判断电机20是否发生故障，以判断汽车发生打滑，并在判定电机20发生故障时，将所获得的当前转速加速度发送给整车控制器100，相应地，整车控制器100依据该当前转速加速度，判断电机20的故障等级，并依据该故障等级执行预设的故障处理，以对汽车进行防滑处理，相比于现有技术，通过电机控制器200及整车控制器100预设软件的方法实现汽车的驱动防滑，节省了现有技术中防滑控制时的硬件成本，降低了汽车的防滑控制成本。
一般来说，电机控制器200与整车控制器100的数据通信周期远远大于电机控制器200与电机20的数据通信周期，在汽车在打滑时，电机20的实际转速上升非常快，即当前电机实际加速度较大，如果仅仅是依赖于整车控制器100的电机扭矩限制指令来使电机控制器200执行限制电机20的当前实际转速，可能会导致扭矩限制效率较低，电机20不能较快地按照预设的扭矩值工作。
因此，在本发明实施例中，电机控制器200还用于依据当前转速加速度和当前电机实际加速度，判断电机20的故障等级，即在计算得到第一加速度差值ΔaM时，依据该第一加速度差值ΔaM判断电机20的故障等级，其判断故障等级的方式与上述整车控制器100判断故障等级的方式相同，在此即不做赘述。但电机控制器200仅在判断电机20为二级故障时，电机控制器200以预设的扭矩值控制电机20的当前实际转速，也就是说，电机控制器200仅在判定电机20为二级故障才执行相应的故障控制，而在判定为其他等级的故障时，不执行故障控制。
基于上述设计，本发明实施例所提供的一种防滑控制系统10，利用电机控制器200与电机20的数据通信周期小于电机控制器200与整车控制器100的数据通信周期的特点，使电机控制器200在判定电机20发生故障时，判断电机20是否为二级故障，以使电机控制器200在判定电机20为二级故障时，即以预设的扭矩值控制电机20的当前实际转速，提升电机20的扭矩限制效率。
请参阅图2，图2示出了本发明实施例所提供的一种防滑控制方法的一种示意性流程图，该防滑控制系统10应用于汽车(图未示)，用于汽车的防滑控制，在本发明实施例中，该防滑控制方法包括以下步骤：
步骤S110，依据当前实际转速，得到电机的当前转速加速度。
步骤S120，判断电机是否发生故障？当为是时，将所述当前转速加速度发送给所述整车控制器，以使所述整车控制器执行步骤S210；当为否时，继续执行步骤S110。
步骤S210，判断电机的故障等级？当为一级故障时，执行步骤S220；当为二级故障时，执行步骤S230；当为三级故障时，执行步骤S240。
步骤S220，控制汽车的电子显示屏发出警示信息。
步骤S230，向电机控制器发送电机扭矩限制指令。
步骤S240，控制汽车下电工作。
步骤S130，依据电机扭矩限制指令，以预设的扭矩值控制电机的当前实际转速。
本发明实施例还提供了一种汽车(图未示)，该汽车包括上述的防滑控制系统10。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本发明实施例所提供的一种防滑控制系统、方法及汽车，在电机控制器200依据电机20的当前实际转速得到电机20的当前转速加速度后，依据预设的转速加速度阀值及计算得到的当前转速加速度，判断电机20是否发生故障，以判断汽车发生打滑，并在判定电机20发生故障时，将所获得的当前转速加速度发送给整车控制器100，相应地，整车控制器100依据该当前转速加速度，判断电机20的故障等级，并依据该故障等级执行预设的故障处理，以对汽车进行防滑处理，相比于现有技术，通过电机控制器200及整车控制器100预设软件的方法实现汽车的驱动防滑，节省了现有技术中防滑控制时的硬件成本，降低了汽车的防滑控制成本；还利用电机控制器200与电机20的数据通信周期小于电机控制器200与整车控制器100的数据通信周期的特点，使电机控制器200在判定电机20发生故障时，判断电机20是否为二级故障，以使电机控制器200在判定电机20为二级故障时，即以预设的扭矩值控制电机20的当前实际转速，提升电机20的扭矩限制效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种防滑控制系统，其特征在于，应用于汽车，所述系统包括电机控制器及整车控制器，所述电机控制器与所述整车控制器建立通信；
所述电机控制器用于依据电机的当前实际转速，得到电机的当前转速加速度；
所述电机控制器还用于，依据所述当前转速加速度和预设的转速加速度阀值，判断电机是否发生故障，并在判定电机发生故障时，将所述当前转速加速度发送给所述整车控制器；
所述整车控制器用于依据所述当前转速加速度和所述预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并依据所述故障等级执行预设的故障处理；
其中，所述预设的转速加速度阀值a0表示为：
Figure FDA0002599477000000011
式中，Ft为驱动力，Ff为滚动阻力，Fw为空气阻力，Fi为坡度阻力，ig为变速器传动比，io为主减速器传动比，δ为汽车旋转质量换算系统，δ＞1，m为汽车质量，r为车轮半径。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述整车控制器判定电机为一级故障时，所述整车控制器控制所述汽车的电子显示屏发出警示信息。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述整车控制器判定电机为二级故障时，所述整车控制器向所述电机控制器发送电机扭矩限制指令；
所述电机控制器还用于，依据所述电机扭矩限制指令，以预设的扭矩值控制电机的当前实际转速。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述整车控制器判定电机为三级故障时，所述整车控制器控制所述汽车下电工作。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机控制器还用于，依据所述当前转速加速度和所述预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并在判定电机为二级故障时，以预设的扭矩值控制电机的当前实际转速。
6.一种防滑控制方法，其特征在于，应用于汽车，所述汽车配置有电机控制器及整车控制器，所述电机控制器与所述整车控制器建立通信，所述方法包括：
所述电机控制器依据电机的当前实际转速，得到电机的当前转速加速度；
所述电机控制器依据所述当前转速加速度和预设的转速加速度阀值，判断电机是否发生故障，并在判定电机发生故障时，将所述当前转速加速度发送给所述整车控制器；
所述整车控制器依据所述当前转速加速度和所述预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并依据所述故障等级执行预设的故障处理；
其中，所述预设的转速加速度阀值a0表示为：
Figure FDA0002599477000000021
式中，Ft为驱动力，Ff为滚动阻力，Fw为空气阻力，Fi为坡度阻力，ig为变速器传动比，io为主减速器传动比，δ为汽车旋转质量换算系统，δ＞1，m为汽车质量，r为车轮半径。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述整车控制器依据所述当前转速加速度和所述预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并依据所述故障等级执行预设的故障处理的步骤，包括：
当所述整车控制器判定电机为一级故障时，所述整车控制器控制所述汽车的电子显示屏发出警示信息。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述整车控制器依据所述当前转速加速度和所述预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并依据所述故障等级执行预设的故障处理的步骤，包括：
当所述整车控制器判定电机为二级故障时，所述整车控制器向所述电机控制器发送电机扭矩限制指令，以使所述电机控制器依据所述电机扭矩限制指令，以预设的扭矩值控制电机的当前实际转速。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述整车控制器依据所述当前转速加速度和所述预设的转速加速度阀值，判断电机的故障等级，并依据所述故障等级执行预设的故障处理的步骤，包括：
当所述整车控制器判定电机为三级故障时，所述整车控制器控制所述汽车下电工作。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求1-5中任一项所述的防滑控制系统。
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