CN109849691A - 一种用于车辆的防顿挫方法和系统及车辆 - Google Patents
一种用于车辆的防顿挫方法和系统及车辆 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于车辆的防顿挫方法和系统及车辆，涉及车辆技术领域。用于车辆的防顿挫方法包括获取踏板信号和车速信号；根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度；获取车辆当前的实际加速度；计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值；对所述加速度差值进行滤波；根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩；计算电机的目标扭矩；控制所述电机输出总扭矩。本发明还提供了相应的系统。同时，本发明还提供了一种车辆，采用上述防顿挫方法控制自身行驶。本发明能够基于车辆实际窜动程度，直接抑制前述窜动，因而有效提升驾驶舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种用于车辆的防顿挫方法和系统及车辆。
背景技术
车辆在加速的时候，可能会出现前后方向的窜动。这种窜动一方面来自动力源的激励震荡，如发动机的输出扭矩存在震荡，以及驾驶员踩踏板的深度不稳定；另一方面来自于传动系统存在弹性，放大了动力源的激励作用。
目前，通常通过优化踏板曲线，以及对驾驶员的踏板信号进行滤波，以减轻这种前后抖动的程度。
然而，在更广泛的驾驶工况和驾驶环境下，这种窜动还是会时常发生。
发明内容
本申请的发明人发现，目前通过优化踏板曲线和踏板信号滤波来解决车辆起步加速过程中出现的前后窜动问题，存在下列缺陷：(1)通用性不强：平衡固定踏板特性曲线、因人而异的驾驶需求和不同车辆之间的矛盾是一件难度很大的事情，即使大量的标定工作，也很难满足要求。(2)无法考虑路面的影响：当颠簸的路面产生车辆前后窜动，则上述方案将失效。
同时，发明人进一步发现，目前还通过监测发动机转速，通过改变汽油机点火时刻来解决车辆起步加速过程中出现的前后窜动问题，具体为：(1)监测发动机的转速，根据转速波动，判断车辆窜动情况；(2)通过改变点火时刻，调整发动机的输出扭矩，进行调节。然而该方案依然存在下列问题：(1)发动机转速波动不等于整车窜动：因为没有考虑轮胎和路面的影响；(2)改变点火时刻的扭矩调整范围小，并且受海拔、温度等因素影响，扭矩控制不精确。
此外，发明人还发现，随着车辆技术的进步，整车的配置越来越高。一方面整车开始安装加速度传感器，能够检测整车的前后窜动大小。另一方面混合动力技术(发动机+电机)的应用比例逐渐增大，电机的高动态响应(～50Hz)可以满足抑制整车窜动的响应需求(～5Hz)。
为此，本发明第一方面的一个目的是提供一种能够基于车辆窜动程度，直接抑制前述窜动的用于车辆的防顿挫方法。
本发明第一方面的另一个目的是提供一种强通用性的用于车辆的防顿挫方法。
本发明第二方面的一个目的是提供一种能够基于车辆窜动程度，直接抑制前述窜动的用于车辆的防顿挫系统。
本发明第三方面的一个目的是提供一种车辆，所述车辆采用上述所述的防顿挫方法控制自身行驶。
根据本发明第一方面，本发明提供了一种用于车辆的防顿挫方法，包括：
获取踏板信号和车速信号；
根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度；
获取车辆当前的实际加速度；
计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值；
对所述加速度差值进行滤波；
根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩；
计算电机的目标扭矩；
根据所述抑制窜动电机扭矩和所述电机的目标扭矩，计算电机的总扭矩；
控制所述电机输出所述总扭矩。
进一步地，所述根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度步骤包括：
根据所述踏板信号和所述车速信号，查询踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组，并获取与所述踏板信号和所述车速信号相对应的整车理想加速度。
进一步地，所述根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度步骤包括：
根据所述踏板信号，计算踏板信号变化率；
根据所述踏板信号变化率、所述踏板信号和所述车速信号，查询踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组，并获取与所述踏板信号、所述踏板信号变化率和所述车速信号相对应的整车理想加速度。
进一步地，所述根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩的步骤包括：
采用比例-积分-微分控制算法对所述滤波后的加速度差值进行计算，得出抑制窜动电机扭矩；或
采用模糊控制算法对所述滤波后的加速度差值进行计算，得出抑制窜动电机扭矩。
进一步地，所述计算电机的目标扭矩的步骤包括：
按照动力性及经济性目标，分配总需求扭矩至发动机和电机；
获得所述发动机的目标扭矩和所述电机的目标扭矩。
进一步地，所述计算电机的目标扭矩的步骤包括：
分配总需求扭矩至电机；
获得所述电机的目标扭矩。
根据本发明第二方面，本发明提供了一种用于车辆的防顿挫系统，包括：
信号获取装置，用于获取踏板信号、车速信号和车辆当前的实际加速度；
控制器，用于根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度；
加速度差值计算器，用于计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值；
滤波器，用于对所述加速度差值进行滤波；和
扭矩计算器，用于根据所述滤波后的加速度差值，计算抑制窜动电机扭矩，且用于计算电机的目标扭矩；
所述控制器还用于根据所述抑制窜动电机扭矩和所述电机的目标扭矩，计算电机的总扭矩并控制所述电机输出所述总扭矩。
进一步地，所述扭矩计算器为比例-积分-微分控制器(PID控制器)或模糊控制器。
进一步地，还包括踏板信号变化率计算器，用于根据所述踏板信号，计算踏板信号变化率。
根据本发明第三方面，本发明提供了一种车辆，所述车辆采用上述所述的防顿挫方法控制自身行驶。
本发明的用于车辆的防顿挫方法和系统及车辆，通过获取与所述踏板信号和所述车速信号相对应的整车理想加速度并获取车辆当前的实际加速度，然后计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值，再对所述加速度差值进行滤波，并根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩，同时计算电机的目标扭矩后，最终控制所述电机输出所述总扭矩。如此，车辆就能够根据理想加速度和实际加速度计算出抑制窜动电机扭矩，并与电机的目标扭矩一起，控制电机输出，因而最终使得车辆按照理想加速度的运动方式平稳行驶，由此有效提升了驾驶舒适性。
进一步地，本发明的用于车辆的防顿挫方法可以适用于任何采用电机作为动力源或者部分动力源的车辆，因而其适用范围广，通用性强。
此外，以电机为激励源，产生与窜动方向相反的负激励。由于电机的扭矩较大，因此可以在较广的范围内抑制整车窜动，因而抑制窜动效果较佳。同时，采用电机进行扭矩控制，也极大提升了扭矩控制的准确度。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的防顿挫方法的流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的用于车辆的防顿挫方法的流程图；
图3是根据本发明一个实施例的用于车辆的防顿挫系统的原理框图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的防顿挫方法的流程图。如图1所示，用于车辆的防顿挫方法包括：
获取踏板信号和车速信号；
根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度；
获取车辆当前的实际加速度；
计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值；
对所述加速度差值进行滤波；
根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩；
计算电机的目标扭矩；
根据所述抑制窜动电机扭矩和所述电机的目标扭矩，计算电机的总扭矩；
控制所述电机输出所述总扭矩。
在这里，可以理解，整车理想加速度形成的整车理想加速度曲线(以时间为横坐标，以整车理想加速度为纵坐标)是一条平滑的曲线，车辆在理想的情况下，便是按照上述整车理想加速度曲线稳步加速行驶，不会出现窜动现象。然而，由于如背景技术提到的，车辆几乎不会处于理想情况，因而会出现窜动现象。
窜动现象最直接的表征便是车辆当前的实际加速度形成的实际加速度曲线(以时间为横坐标，以实际加速度为纵坐标)，其为一条锯齿状的曲线。
因此，要想让车辆消除窜动，从而稳步行驶，必须加一种作用力来抵抗该种窜动。
为此，本发明提出了上述的用于车辆的防顿挫方法，其根据计算出的理想加速度与实际加速度的加速度差值，并进行滤波，得到稳定值为零的加速度差异值后，再计算出抑制窜动电机扭矩(即需要抵抗窜动的扭矩)，该扭矩从电机输出后，就抵消了车辆的窜动，因而达到了本发明的目的。
在这里，对理想加速度与实际加速度的加速度差值进行滤波是为了消除稳态偏差，本领域技术人员是熟知的，在此不做叙述。所述电机的目标扭矩是指根据车辆的动力性需求，需要电机输出的扭矩，来使得车辆行驶。
因此，本发明的用于车辆的防顿挫方法，通过获取与所述踏板信号和所述车速信号相对应的整车理想加速度并获取车辆当前的实际加速度，然后计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值，再对所述加速度差值进行滤波，并根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩，同时计算电机的目标扭矩后，最终控制所述电机输出所述总扭矩。如此，车辆就能够根据理想加速度和实际加速度计算出抑制窜动电机扭矩，并与电机的目标扭矩一起，控制电机输出，因而最终使得车辆按照理想加速度的运动方式平稳行驶，由此有效提升了驾驶舒适性。
进一步地，本发明的用于车辆的防顿挫方法可以适用于任何采用电机作为动力源或者部分动力源的车辆，因而其适用范围广，通用性强。
此外，以电机为激励源，产生与窜动方向相反的负激励。由于电机的扭矩较大，因此可以在较广的范围内抑制整车窜动，因而抑制窜动效果较佳。同时，采用电机进行扭矩控制，也极大提升了扭矩控制的准确度。
另外，本发明的方法也不影响原有的驾驶性能和电机的制动能量回收功能，因此，极大提升了车辆的品质。
具体地，所述根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度步骤包括：
根据所述踏板信号和所述车速信号，查询踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组，并获取与所述踏板信号和所述车速信号相对应的整车理想加速度。
更具体的，图2是根据本发明另一个实施例的用于车辆的防顿挫方法的流程图。在本发明一个实施例中，所述根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度步骤包括：
根据所述踏板信号，计算踏板信号变化率；
根据所述踏板信号变化率、所述踏板信号和所述车速信号，查询踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组，并获取与所述踏板信号、所述踏板信号变化率和所述车速信号相对应的整车理想加速度。
在这里，所述踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组是事先标定并存储好的，该方法只需根据获得的踏板信号、踏板信号变化率和所述车速信号查询出相对应的整车理想加速度，就能够获得该情况下的整车理想加速度。所述踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组如表1所示。
表1 踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组
进一步地，所述根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩的步骤包括：
采用比例-积分-微分控制算法对所述滤波后的加速度差值进行计算，得出抑制窜动电机扭矩；或
采用模糊控制算法对所述滤波后的加速度差值进行计算，得出抑制窜动电机扭矩。
在这里，可以根据具体情况选择不同的算法，计算出抑制窜动电机扭矩。
同时，在本发明一个实施例中，若车辆是混合动力(发动机和电机)车辆，那么所述计算电机的目标扭矩的步骤包括：
按照动力性及经济性目标，分配总需求扭矩至发动机和电机；
获得所述发动机的目标扭矩和所述电机的目标扭矩。
在本发明另一个实施例中，若车辆时纯电动车辆，那么所述计算电机的目标扭矩的步骤包括：
分配总需求扭矩至电机；
获得所述电机的目标扭矩。
也就是，总需求扭矩全部由电机提供。
此外，在本发明又一个实施例中，还提供了一种用于车辆的防顿挫系统。图3是根据本发明一个实施例的用于车辆的防顿挫系统的原理框图，如图3所示，用于车辆的防顿挫系统包括信号获取装置1、控制器2、加速度差值计算器3、滤波器4和扭矩计算器5。信号获取装置1用于获取踏板信号、车速信号和车辆当前的实际加速度。控制器2用于根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度，且用于根据所述抑制窜动电机扭矩和所述电机的目标扭矩，计算电机的总扭矩并控制所述电机输出所述总扭矩。加速度差值计算器3用于计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值。滤波器4用于对所述加速度差值进行滤波。扭矩计算器5用于根据所述滤波后的加速度差值，计算所述抑制窜动电机扭矩，且用于计算所述电机的目标扭矩。
本发明的用于车辆的防顿挫系统，通过设置信号获取装置1、控制器2、加速度差值计算器3、滤波器4和扭矩计算器5。如此，车辆就能够根据理想加速度和实际加速度计算出抑制窜动电机扭矩，并与电机的目标扭矩一起，控制电机输出，因而最终使得车辆按照理想加速度的运动方式平稳行驶，由此有效提升了驾驶舒适性。
进一步地，本发明的用于车辆的防顿挫系统可以适用于任何采用电机作为动力源或者部分动力源的车辆，因而其适用范围广，通用性强。
此外，以电机为激励源，产生与窜动方向相反的负激励。由于电机的扭矩较大，因此可以在较广的范围内抑制整车窜动，因而抑制窜动效果较佳。同时，采用电机进行扭矩控制，也极大提升了扭矩控制的准确度。
另外，本发明的系统也不影响原有的驾驶性能和电机的制动能量回收功能，因此，极大提升了车辆的品质。
具体地，所述扭矩计算器5可以为比例-积分-微分控制器或模糊控制器。信号获取装置1、控制器2、加速度差值计算器3和滤波器4均可以为常规的器件，本领域技术人员熟知，如信号获取装置1可以包括纵向加速度传感器，用于获取车辆当前的纵向实际加速度，在此不再赘述。
同时，在本发明一个实施例中，用于车辆的防顿挫系统还包括踏板信号变化率计算器，用于根据所述踏板信号，计算踏板信号变化率。
此外，在本发明其他实施例中，还提供了一种车辆，所述车辆采用上述所述的防顿挫方法控制自身行驶。
由于所述车辆采用上述所述的防顿挫方法控制自身行驶，因此通过获取与所述踏板信号和所述车速信号相对应的整车理想加速度并获取车辆当前的实际加速度，然后计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值，再对所述加速度差值进行滤波，并根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩，同时计算电机的目标扭矩后，最终控制所述电机输出所述总扭矩。如此，车辆就能够根据理想加速度和实际加速度计算出抑制窜动电机扭矩，并与电机的目标扭矩一起，控制电机输出，因而最终使得车辆按照理想加速度的运动方式平稳行驶，由此有效提升了驾驶舒适性。
进一步地，本发明的用于车辆的防顿挫方法可以适用于任何采用电机作为动力源或者部分动力源的车辆，因而其适用范围广，通用性强。
此外，以电机为激励源，产生与窜动方向相反的负激励。由于电机的扭矩较大，因此可以在较广的范围内抑制整车窜动，因而抑制窜动效果较佳。同时，采用电机进行扭矩控制，也极大提升了扭矩控制的准确度。
另外，本发明的方法也不影响原有的驾驶性能和电机的制动能量回收功能，因此，极大提升了车辆的品质。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种用于车辆的防顿挫方法，其特征在于，包括：
获取踏板信号和车速信号；
根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度；
获取车辆当前的实际加速度；
计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值；
对所述加速度差值进行滤波；
根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩；
计算电机的目标扭矩；
根据所述抑制窜动电机扭矩和所述电机的目标扭矩，计算电机的总扭矩；
控制所述电机输出所述总扭矩。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的防顿挫方法，其特征在于，所述根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度步骤包括：
根据所述踏板信号和所述车速信号，查询踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组，并获取与所述踏板信号和所述车速信号相对应的整车理想加速度。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的防顿挫方法，其特征在于，所述根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度步骤包括：
根据所述踏板信号，计算踏板信号变化率；
根据所述踏板信号变化率、所述踏板信号和所述车速信号，查询踏板信号-车速信号-整车理想加速度数据组，并获取与所述踏板信号、所述踏板信号变化率和所述车速信号相对应的整车理想加速度。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的防顿挫方法，其特征在于，所述根据所述滤波后的加速度差值，计算出抑制窜动电机扭矩的步骤包括：
采用比例-积分-微分控制算法对所述滤波后的加速度差值进行计算，得出抑制窜动电机扭矩；或
采用模糊控制算法对所述滤波后的加速度差值进行计算，得出抑制窜动电机扭矩。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的防顿挫方法，其特征在于，所述计算电机的目标扭矩的步骤包括：
按照动力性及经济性目标，分配总需求扭矩至发动机和电机；
获得所述发动机的目标扭矩和所述电机的目标扭矩。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的防顿挫方法，其特征在于，所述计算电机的目标扭矩的步骤包括：
分配总需求扭矩至电机；
获得所述电机的目标扭矩。
7.一种用于车辆的防顿挫系统，其特征在于，包括：
信号获取装置，用于获取踏板信号、车速信号和车辆当前的实际加速度；
控制器，用于根据所述踏板信号和所述车速信号获取相对应的整车理想加速度；
加速度差值计算器，用于计算所述理想加速度与所述实际加速度的加速度差值；
滤波器，用于对所述加速度差值进行滤波；和
扭矩计算器，用于根据所述滤波后的加速度差值，计算抑制窜动电机扭矩，且用于计算电机的目标扭矩；
所述控制器还用于根据所述抑制窜动电机扭矩和所述电机的目标扭矩，计算电机的总扭矩并控制所述电机输出所述总扭矩。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的防顿挫系统，其特征在于，所述扭矩计算器为比例-积分-微分控制器或模糊控制器。
9.根据权利要求7所述的用于车辆的防顿挫系统，其特征在于，还包括踏板信号变化率计算器，用于根据所述踏板信号，计算踏板信号变化率。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆采用如权利要求1-6中任一项所述的防顿挫方法控制自身行驶。
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