CN109484390A - 一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法 - Google Patents

一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法 Download PDF

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Abstract

一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，整车控制器经由对电动机控制器发出扭矩请求值以控制并得到电动机当前需求扭矩，其中：在整车控制器对电动机控制器发出扭矩请求值时，整车控制器对扭矩请求值的变化梯度进行限制，以使得在电动机当前需求扭矩的变化的前期阶段，扭矩请求值的变化梯度以一个一定的梯度快速变化，在需求扭矩的变化的后期阶段，扭矩请求值的变化梯度作缓慢降低变化，其能够更好适应各零部件的状态以及整车的驾驶性。

Description

一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法
技术领域
本发明涉及混合动力车辆工程技术领域，尤其涉及混合动力整车控制器控制电动机扭矩的方法。
背景技术
随着民众环保意识的不断提高和国家针对油耗和排放的法规不断加强，各大整车厂都加大了新能源技术的研发，包括纯电动汽车和混合动力汽车。无论新能源汽车选择哪种技术路径，都离不开电动机的使用。在混合动力汽车中，电动机的控制尤其复杂。在混合动力汽车的纯电模式下，如果车辆处于蠕行状态，电动机需工作在转速模式；如果车辆处于驾驶状态，电动机需工作在扭矩模式。在混合动力汽车的混动模式下，电动机也需要在转速模式和扭矩模式之前切换，以配合发动机满足驾驶员的驾驶需求。在混合动力汽车的动能回收模式下，电动机需要工作在扭矩模式，以按照整车控制器的指令提供负扭矩，以实现动能回收。当电动机工作在转速模式，整车控制器发出转速请求，电动机控制器通过控制扭矩，以响应该转速请求；当电动机工作在扭矩模式，整车控制器发出扭矩请求，电动机控制器直接响应该扭矩请求。考虑到整车驾驶性和驾驶质感，电动机的扭矩的变化应该快速而平顺。因此，整车控制器对电动机控制器发出的扭矩请求就至关重要。
发明内容
本发明的目的是：提供一种控制方法解决现有技术问题，使得最终输出电动机需求扭矩作相应的变化，满足整车的状态和整车的驾驶性。
为实现上述技术目的，本发明提供一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其包括：提供与整车控制器相连的电动机控制器，所述电动机控制器分别与高压电池和电动机相连，且所述整车控制器经由对所述电动机控制器发出扭矩请求值以控制并得到电动机当前需求扭矩，其中：在所述整车控制器对所述电动机控制器发出所述扭矩请求值时，所述整车控制器对所述扭矩请求值的变化梯度进行限制，以使得在所述电动机当前需求扭矩的变化的前期阶段，所述扭矩请求值的变化梯度以一个一定的梯度快速变化，在所述需求扭矩的变化的后期阶段，所述扭矩请求值的变化梯度作缓慢降低变化。
本发明通过整车控制器需对扭矩请求值的变化梯度进行限制，其能够更好适应各零部件的状态以及整车的驾驶性。
作为进一步的改进，所述变化梯度进行限制的原因包括：同步整车中各零部件的状态，以及同步整车的驾驶性。
作为进一步的改进，所述各零部件的状态包括：所述高压电池的状态、所述电动机的温度。
作为进一步的改进，所述整车的驾驶性包括：驾驶需求的快速响应和驾驶质感。
作为进一步的改进，其还包括：输入数值：所述扭矩请求值基于以下输入数值：所述整车控制器计算出来的电动机目标需求扭矩、前一时刻电动机需求扭矩、电动机扭矩正向变化梯度限值、电动机扭矩负向变化梯度限值；梯度计算：通过识别所述电动机当前需求扭矩和所述电动机目标需求扭矩之间的差值，从而识别出所述电动机当前需求扭矩的变化是处于前期还是后期；梯度限制：如果处于所述前期，则使所述电动机当前需求扭矩快速变化；如果处于所述后期，则使所述电动机当前需求扭矩平滑过渡。
作为进一步的改进，所述电动机控制器中具有：梯度计算器，梯度限制器和延时模块；在所述梯度计算中：向所述梯度计算器输入所述电动机当前需求扭矩和所述电动机目标需求扭矩，计算二者之间的差值并识别出所述电动机当前需求扭矩的变化是处于前期还是后期；在所述梯度限制中：所述梯度限制器依据：所述梯度计算中的结果、所述电动机目标需求扭矩和所述前一时刻电动机需求扭矩，并进行梯度限制；所述电动机当前需求扭矩通过延时模块成为所述前一时刻电动机需求扭矩。
作为进一步的改进，所述电动机当前需求扭矩的变化包括：提升变化和降低变化。
通过以上控制，可以实现在需求扭矩变化前期的快速变化(上升或者下降)，在后期的平滑过渡，最终实现整车的快速响应和平顺性。同时，该策略中的可标定量可以按照不同车型、不同配置进行标定，以找到最合适的标定参数。
附图说明
图1为本发明部件连接示意图；
图2为整车控制器内部计算模块示意图；
图3为梯度计算器计算模块示意图。
附图标记：高压电池1，电动机控制器2，电动机3，整车控制器4，梯度计算器5、梯度限制器6，延时模块7，比例因子8，比较运算9，前期梯度值10，梯度选择器11，乘法运算12，后期梯度比例因子查表运算13，减法运算14，信号①为电动机目标需求扭矩，信号②为前一时刻电动机需求扭矩，信号③为电动机当前需求扭矩，信号④为扭矩上升和下降的梯度，信号⑤为电动机当前需求扭矩，信号⑥为查表计算，信号⑦为扭矩提升前期的梯度值，信号⑧为扭矩提升后期的梯度值，信号⑨为比较运算后结果。
具体实施方式
如图1至3所示，本发明提供一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其包括：提供与整车控制器相连的电动机控制器，所述电动机控制器分别与高压电池和电动机相连，且所述整车控制器经由对所述电动机控制器发出扭矩请求值以控制并得到电动机当前需求扭矩，其中：在所述整车控制器对所述电动机控制器发出所述扭矩请求值时，所述整车控制器对所述扭矩请求值的变化梯度进行限制，以使得在所述电动机当前需求扭矩的变化的前期阶段，所述扭矩请求值的变化梯度以一个一定的梯度快速变化，在所述需求扭矩的变化的后期阶段，所述扭矩请求值的变化梯度作缓慢降低变化。
本发明通过整车控制器需对扭矩请求值的变化梯度进行限制，其能够更好适应各零部件的状态以及整车的驾驶性。考虑到电动机响应扭矩请求的速度非常快，扭矩请求值和电动机当前需求扭矩在数值上可认为是相等的，其名称分别相对于控制器和电动机。
作为进一步的改进，所述变化梯度进行限制的原因包括：同步整车中各零部件的状态，以及同步整车的驾驶性。
作为进一步的改进，所述各零部件的状态包括：所述高压电池的状态、所述电动机的温度。
作为进一步的改进，所述整车的驾驶性包括：驾驶需求的快速响应和驾驶质感。
作为进一步的改进，其还包括：输入数值：所述扭矩请求值基于以下输入数值：所述整车控制器计算出来的电动机目标需求扭矩、前一时刻电动机需求扭矩、电动机扭矩正向变化梯度限值、电动机扭矩负向变化梯度限值；梯度计算：通过识别所述电动机当前需求扭矩和所述电动机目标需求扭矩之间的差值，从而识别出所述电动机当前需求扭矩的变化是处于前期还是后期；梯度限制：如果处于所述前期，则使所述电动机当前需求扭矩快速变化；如果处于所述后期，则使所述电动机当前需求扭矩平滑过渡。
作为进一步的改进，所述电动机控制器中具有：梯度计算器，梯度限制器和延时模块；在所述梯度计算中：向所述梯度计算器输入所述电动机当前需求扭矩和所述电动机目标需求扭矩，计算二者之间的差值并识别出所述电动机当前需求扭矩的变化是处于前期还是后期；在所述梯度限制中：所述梯度限制器依据：所述梯度计算中的结果、所述电动机目标需求扭矩和所述前一时刻电动机需求扭矩，并进行梯度限制；所述电动机当前需求扭矩通过延时模块成为所述前一时刻电动机需求扭矩。
作为进一步的改进，所述电动机当前需求扭矩的变化包括：提升变化和降低变化。
通过以上控制，可以实现在需求扭矩变化前期的快速变化(上升或者下降)，在后期的平滑过渡，最终实现整车的快速响应和平顺性。同时，该策略中的可标定量可以按照不同车型、不同配置进行标定，以找到最合适的标定参数。
本发明优选实施例中，在混合动力汽车整车控制器对电动机控制器发出扭矩请求值时，整车控制器需对扭矩请求值的变化梯度进行限制。进行限制的主要原因包括：整车控制器需同步考虑各零部件的状态(比如高压电池的状态、电动机的温度等)以及整车的驾驶性(比如驾驶需求的快速响应和驾驶质感)，考虑到电动机快速响应需求扭矩的特性，以提高整车的响应性；同时，避免动力总成输出扭矩突变而带来的整车驾驶性问题。
本发明提供一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其考虑整车控制器计算出来的电动机目标需求扭矩、前一时刻电动机需求扭矩、电动机扭矩正向变化梯度限值、电动机扭矩负向变化梯度限值，最终计算输出电动机当前需求扭矩，从而实现对混合动力整车控制器输出给电动机控制器的扭矩请求的变化梯度的限制。考虑到电动机响应扭矩请求的速度非常快，扭矩请求值和电动机当前需求扭矩在数值上可认为是相等的，其名称分别相对于控制器和电动机。
如果整车控制器希望将电动机的需求扭矩由A提升到B，在提升前期，需求扭矩将以一个一定的梯度快速提升，以使驾驶员的驾驶需求得到快速响应；在提升后期，需求扭矩的上升梯度将缓慢降低，以使驾驶员获得平滑的驾驶质感。如果整车控制器希望降低电动机的扭矩，处理方式与扭矩提升时一致。
本发明通过识别电动机当前需求扭矩和电动机目标需求扭矩之间的差异，从而识别出需求扭矩的提升或者降低是处于前期还是后期，如果是处于前期，则使电动机需求扭矩快速变化；如果是处于后期，则使电动机需求扭矩平滑过渡。
如图1所示的相关零部件的电气连接和通信连接图。高压电池1是整车的高压源，电动机控制器2里集成了电压变换器DCAC，向电动机3提供交流电。电动机控制器2从整车控制器4接受到电动机扭矩请求信号，从而对电动机实施控制。
整车控制器4控制方法的实施如图2所示，其主要由三个模块组成，即梯度计算器5、梯度限制器6和延时模块7。信号通过箭头显示，信号①为整车控制计算得到的电动机目标需求扭矩，信号②为整车控制器输出梯度受限的前一时刻电动机需求扭矩，信号④为梯度计算器5计算得到的扭矩上升和下降的梯度，并根据计算结果进行实际应用，信号⑤为最终输出的电动机当前需求扭矩。
其中，梯度限制器和延时模块均为数学算法，分别实现限制梯度和数据延时的作用。在于梯度计算器内部，如图3所示。信号③为电动机当前需求扭矩，信号②为电动机目标需求扭矩。如果信号③大于信号②的某一个百分比K(可标定量)，则判定扭矩提升处于后期，则梯度选择器11将选择信号⑧，否则选择信号⑦。信号⑨为比较运算后结果，信号⑦为扭矩提升前期的梯度值，为一可标定的固定值；信号⑧为扭矩提升后期的梯度值，为信号⑦扭矩提升前期固定梯度值乘上信号⑥。信号⑥是基于电动机当前需求扭矩与电动机目标需求扭矩之间差异的查表计算，当两者差异变小时，查表得到的比例因子变小，从而使得扭矩上升梯度逐步减小。
应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质的保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。

Claims (7)

1.一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其包括：提供与整车控制器相连的电动机控制器，所述电动机控制器分别与高压电池和电动机相连，且所述整车控制器经由对所述电动机控制器发出扭矩请求值以控制并得到电动机当前需求扭矩，其特征在于：
在所述整车控制器对所述电动机控制器发出所述扭矩请求值时，所述整车控制器对所述扭矩请求值的变化梯度进行限制，以使得在所述电动机当前需求扭矩的变化的前期阶段，所述扭矩请求值的变化梯度以一个一定的梯度快速变化，在所述需求扭矩的变化的后期阶段，所述扭矩请求值的变化梯度作缓慢降低变化。
2.如权利要求1所述的一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其特征在于：所述变化梯度进行限制的原因包括：同步整车中各零部件的状态，以及同步整车的驾驶性。
3.如权利要求2所述的一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其特征在于：所述各零部件的状态包括：所述高压电池的状态、所述电动机的温度。
4.如权利要求2所述的一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其特征在于：所述整车的驾驶性包括：驾驶需求的快速响应和驾驶质感。
5.如权利要求1所述的一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其特征在于：其还包括：
输入数值：所述扭矩请求值基于以下输入数值：所述整车控制器计算出来的电动机目标需求扭矩、前一时刻电动机需求扭矩、电动机扭矩正向变化梯度限值、电动机扭矩负向变化梯度限值；
梯度计算：通过识别所述电动机当前需求扭矩和所述电动机目标需求扭矩之间的差值，从而识别出所述电动机当前需求扭矩的变化是处于前期还是后期；
梯度限制：如果处于所述前期，则使所述电动机当前需求扭矩快速变化；如果处于所述后期，则使所述电动机当前需求扭矩平滑过渡。
6.如权利要求5所述的一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其特征在于：
所述电动机控制器中具有：梯度计算器，梯度限制器和延时模块；
在所述梯度计算中：向所述梯度计算器输入所述电动机当前需求扭矩和所述电动机目标需求扭矩，计算二者之间的差值并识别出所述电动机当前需求扭矩的变化是处于前期还是后期；
在所述梯度限制中：所述梯度限制器依据：所述梯度计算中的结果、所述电动机目标需求扭矩和所述前一时刻电动机需求扭矩，并进行梯度限制；
所述电动机当前需求扭矩通过延时模块成为所述前一时刻电动机需求扭矩。
7.如权利要求1所述的一种混合动力汽车整车控制器控制电动机扭矩的方法，其特征在于：所述电动机当前需求扭矩的变化包括：提升变化和降低变化。
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