CN111284491B - 滑行回收转矩的调节方法、调节装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于车辆的滑行回收转矩的调节方法、用于车辆的适应性的滑行回收转矩的调节装置和车辆。所述方法包括：在所述车辆处于滑行状态的情况下，判断所述车辆的驱动轴是否发生滑移现象，如有，则进入稳定优先模式中，在所述稳定优先模式中，调节所述滑行回收转矩，使得所述车辆的车轮不会发生抱死现象，在所述车辆的驱动轴没有发生所述滑移现象的情况下，判断是否存在低的路面附着系数，如有，则进入性能优先模式中，其中，所述性能优先模式的滑行回收转矩大于所述稳定优先模式的滑行回收转矩。

Description

滑行回收转矩的调节方法、调节装置和车辆

技术领域

本发明涉及自适应的滑行转矩回收系统领域，具体而言，涉及一种用于车辆的适应性的滑行回收转矩的调节方法、用于车辆的适应性的滑行回收转矩的调节装置和具有所述调节装置和/或以所述调节方法来调节所述滑行回收转矩的车辆。

背景技术

大多数原始设备制造商及其供应商开发了滑行能量回收和制动能量回收系统，以回收在重新充电之前可能浪费的能量。当前的滑行回收通过阻力矩产生电力，这有助于使车辆减速。可以在不同的车辆速度、不同的SOC或根据用户定义的值来调整回收扭矩。

当车辆驶入或在低路面附着系数上行驶时，当前的滑行回收可能导致严重的车辆不稳定，特别是对于后轮驱动车辆和全轮驱动（不等于全时四驱）车辆，如果它们的后轴涉及到回收的话。会有侧滑甩尾的可能，给乘客和司机带来恐慌，并且导致ESP干预，引起噪音和抖动。

CN103359116B提出一种纯电动汽车的动力性经济挡位控制方法及系统。该系统包括整车控制器、换挡器、加速踏板、制动踏板、驱动电机控制器和动力电池控制器。整车控制器根据换挡器的挡位信号、加速踏板开度信号、制动踏板开关信号、以及车速信号等判定车辆处于动力行驶状态还是经济行驶状态，驱动、制动或是滑行状态，并制定相应的转矩计算策略，同时采集换挡器故障、加速踏板故障、驱动电机控制器反馈的故障、动力电池控制器反馈的故障等信号，进行故障诊断，最终发送目标转矩控制车辆动力输出。

发明内容

根据不同的方面，本发明的目的在于在保持回收转矩水平尽可能高的同时减少低路面附着系数时的车辆不稳定性。

此外，本发明还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。

本发明通过提供一种用于车辆的滑行回收转矩的调节方法、用于车辆的适应性的滑行回收转矩的调节装置和具有所述调节装置的车辆来解决上述问题，具体而言，根据本发明的一方面，提供了：

一种用于车辆的滑行回收转矩的调节方法，其中，所述方法包括：

在所述车辆处于滑行状态的情况下，判断所述车辆的驱动轴是否发生滑移现象，如有，则进入稳定优先模式中，在所述稳定优先模式中，调节所述滑行回收转矩，使得所述车辆的车轮不会发生抱死现象，

在所述车辆的驱动轴没有发生所述滑移现象的情况下，判断是否存在低的路面附着系数，如有，则进入性能优先模式中，其中，所述性能优先模式的滑行回收转矩大于所述稳定优先模式的滑行回收转矩。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种用于车辆的滑行回收转矩的调节装置，其中，所述调节装置执行上述任一种调节方法，其中，所述调节装置具有感测模块、计算模块和执行模块，所述感测模块、所述计算模块和所述执行模块彼此通讯连接，所述感测模块被构造成判断所述车辆的驱动轴是否发生滑移现象和/或是否存在低的路面附着系数，所述计算模块被构造成调节所述滑行回收转矩，所述执行模块被构造成按照所调节的滑行回收转矩控制电机执行滑行能量回收。

根据本发明的再一方面，本发明提供了一种车辆，其中，所述车辆包括根据本发明的调节装置。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。

所述用于车辆的适应性的滑行回收转矩的调节方法包括下列步骤：

在所述车辆处于滑行状态的情况下，判断所述车辆的驱动轴是否发生滑移现象，如有，则进入稳定优先模式中，在所述稳定优先模式中，调节所述滑行回收转矩，使得所述车辆的车轮不会发生抱死现象。

需要说明的是，所述滑行状态通常是指驾驶员在不踩油门或制动器的情况下车辆的行驶状态，同时车辆处于带挡状态，即不能为空挡。在这种情况下，能够执行传统的滑行回收转矩，以便进行能量回收并且起到车辆减速的制动作用。其中，滑行回收转矩即在车辆滑行的状态下用于将动能或者势能转换为电能，从车轮传到电机的力矩是回收力矩。所谓的滑移是指车轮滑转。车辆驱动轮或履带的接地面相对地面有向后的滑动，称为滑转。在车轮滑转的情况下，驱动轮实际走过的距离小于纯滚动时应走过的距离。这种情况应当被避免，因为车辆在车轮滑转的情况下会发生打滑，从而不利于驾驶安全。在制动时出现的车轮轮速小于车速的现象术语表述为车轮滑移。而轮速大于车速表述为滑转（即打滑）。由此通过本发明将车辆进入稳定优先模式中，在其中，所述车辆的车轮不会发生抱死现象。其中，由滑行能量回收所导致的抱死是由于动力源（常见为电机或内燃机）的拖滞。换句话说，也就是轮胎不转了，汽车就像一块砖头一样在路面滑动，由此通过所述稳定优先模式防止上述现象的发生，提高驾驶安全。

其中，稳定优先模式下的回收转矩计算方法例如为：MTar_Regen_P = Kp * e_axle；MTar_Regen_I =MTar_Regen_ I_k1+ Ki * dT * e_axle；MTar_Regen_D= Kd*ee_axle；MTar_Regen= MTar_Regen_P+ MTar_Regen_I +MTar_Regen_D。其中，MTar_Regen为目标回收转矩；Kp、Ki、Kd分别为比例、积分、微分系数；dT为该自适应滑行能量回收系统在ECU中的计算周期；e_axle为轴速控制偏差；ee_axle为轴加速度控制偏差；k1为上一个计算周期得出的目标回收转矩的积分部分。由此，所述稳定优先模式的滑行回收转矩通过PID计算而得。其中，PID为比例积分微分。ECU（Electronic Control Unit）是电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等，其从用途上讲是汽车专用的微机控制器。

为了提高能量回收的效率，在所述车辆的驱动轴没有发生所述滑移现象的情况下，判断是否存在低的路面附着系数，如有，则进入性能优先模式中，其中，所述性能优先模式的滑行回收转矩大于所述稳定优先模式的滑行回收转矩；如果没有，则进入传统的滑行回收转矩的运行状态下。

应当理解的是，附着系数，是附着力与车轮法向（与路面垂直的方向）压力的比值。粗略计算中，它可以看成是轮胎和路面之间的静摩擦系数。它例如是由路面和轮胎决定的，这个系数越大，可利用的附着力就越大，汽车就越不容易打滑。也就是说，附着系数是指轮胎在不同路面的附着能力大小。附着系数的数值主要决定于道路的材料、路面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因素。一般来说，干燥、良好的沥青或混凝土路面的附着系数最大，可达0.7-0.8。而冰雪路面的附着系数最小，最容易打滑。汽车制动时，车轮的制动力与地面附着系数有关，当车轮处于半滑动半滚动状态时，地面附着系数可以达到最大，即制动力可以达到较大，此时的侧向稳定性也较好。当车轮完全抱死无滚动时，地面附着力有所下降，而侧向稳定性为零。极易出现侧滑和甩尾现象，容易造成事故。

其中，低路面附着系数的数值范围例如为：0.1-0.5。性能优先模式下的回收转矩计算方法例如：MTar_Regen=MTar_Regen_Normal*C。其中，C为一范围在0到1的系数，由一维数组查表得出，即y=f(x)，其中x为估算的路面附着系数；MTar_Regen为目标回收转矩；MTar_Regen_Normal为常态回收转矩。路面附着系数由根据本发明的信号为输入通过相应的算法估算而来。由此，所述性能优先模式的滑行回收转矩通过所述路面附着系数计算而得。

由此，根据不同的路面附着系数和可利用的附着力综合评估可采用的滑行回收转矩并且同时避免滑移现象的发生。由此，这两种模式自适应地一起实现在保持回收转矩水平尽可能高的同时减少低路面附着系数时的车辆不稳定性的目的。

关于所述滑移现象的判断在一种可选的实施方式中通过计算车轮滑移率以及驱动轴减速度的大小（也即驱动轴是否发生剧烈减速）来进行。剧烈减速的界定标准能够例如通过门限值的设定来得到，具体的界定方式与轮胎有关。驱动轴剧烈减速的门限值范围例如为：6m/s² - 10m/s²。驱动轴发生剧烈减速意味着驱动轮发生剧烈减速，也就是说所述驱动轮的速度与前一时刻的速度相比较发生较大降低，由此往往表示车轮发生了打滑现象，由此能够借此来判断所述滑移现象是否发生。具体而言，滑移的判断是通过车轮轮速与车辆参考车速（由轮速和其它传感器信号估算而来）计算车轮滑移率，同时参考驱动轴减速度的大小来进行判断。滑移率和减速度是否超过对应门限是判断的具体依据。滑移率门限值范围例如为：10% - 15%。应当理解，当轮胎发出牵引力或制动力时，在轮胎与地面之间都会发生相对运动。滑移率是在车轮运动中滑动成分所占的比例。车轮滑移率越大，说明车轮在运动中滑动成分所占的比例越大。

进一步地，在所述稳定优先模式中的所述滑行回收转矩的调节包括获取驱动轮转速、纵向加速度、横向加速度、横摆角速度的步骤，从而能够获取车速信息。可选地还能够包括获取路面附着系数的步骤。应当理解的是，在本发明的技术方案中，横向加速度和横摆角速度不仅仅辅助进行参考车速的估算，同时也直接影响稳定优先模式下的回收转矩控制。

进入稳定优先模式后，系统参考车辆状态设定目标滑移率或者目标轮速，并通过合适的控制方式计算目标回收转矩，电机控制器按照目标回收转矩控制电机执行滑行能量回收。

应当理解的是，汽车纵向加速度就是沿着车的轴向的加速度。汽车横向加速度指的是与汽车行驶方向垂直的方向的加速度，在车辆进行转弯行驶时产生的离心力所带来的加速度。也就是车被“甩飞”的趋势。这个加速度越大，那么车子理论上就容易被“甩”离行驶路径。而横摆率指汽车绕垂直轴的偏转，该偏转的大小代表汽车的稳定程度，也即横摆角速度。如果偏转角速度达到一个阈值，说明汽车发生侧滑或者甩尾等危险工况。另外还要说明的是，在不获得上述数据的情况下，也仍然能够以其它方式获取车速信息以及进而进行滑行回收转矩的调节。

在所述滑移现象不再发生的情况下，或者说不再发生驱动轴剧烈减速并且滑移率回归正常（也即滑移率没有超过对应的门限）的情况下，则可以脱离原来的稳定优先模式，即将所述滑行回收转矩提高，例如以一定斜率逐渐提高至传统的滑行回收转矩，从而提高能量回收的效率并且同时保证了驾驶安全。

在一种可选的实施方式中，在所述性能优先模式中的所述滑行回收转矩的调节包括获取所述路面附着系数的步骤。也就是说，在性能优先模式中的滑行回收转矩的调节能够实时地随着路面附着系数的数值变化而进行变动。例如，当所述路面附着系数不再低时，能够回到传统的滑行回收转矩下，或者当所述路面附着系数低到足以使得驱动轴突然减速进而发生滑移现象时而转到稳定优先模式中，又或者虽然没有转到其它模式中，但是能够根据当前的路面附着系数而实时调整当前模式下的具体的滑行回收转矩，等。

关于所述低的路面附着系数的判断方面，可选的是，获取GPS信息、气象信息和相机信息。其中，GPS信息能够有助于对车辆进行定位，从而能够随之对车辆所在的路面进行定位，进而能够获取与该路面相应的路况信息，所述路况信息就包括了路面信息，由此能够有助于路面附着系数的得出。气象信息或者说天气信息也能够影响路面附着系数，例如在雨天或雪天的情况下，路面附着系数会明显降低。而相机信息或者说摄像头信息也能够辅助进行路况信息的采集，这都有利于最终得到路面附着系数。

通常而言，上述GPS信息、气象信息和相机信息能够例如通过ADAS来采集。ADAS即高级驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistance System），其是利用安装在车上的各式各样传感器，在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。由此能够在不增加现有车辆设备的情况下完成对所述路面附着系数的采集工作。

关于目标滑行回收转矩的计算方法，示例性的是，根据关于车辆速度、电池SOC和用户设置的预设进行计算。同时，信号包括但不限于电机速度、轮速、车轮加速度、油门位置、刹车灯开关、方向盘角度、纵向加速度、横向加速度、横摆率、雨量信息、摄像机信息、GPS信息等，或者用于帮助调节目标滑行回收转矩的其它信息。其中，SOC的全称是State ofCharge，即荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。关于例如纵向加速度、横向加速度、横摆率的解释参见上文所述内容。

应当理解的是，本发明的调节方法能够通过用于车辆的适应性的滑行回收转矩的调节装置或者说具有相应的所需的信号接口的控制器来执行。具体而言，用于车辆的滑行回收转矩的调节装置执行上述任一种调节方法，其中，所述调节装置具有感测模块、计算模块和执行模块，所述感测模块、所述计算模块和所述执行模块彼此通讯连接，所述感测模块被构造成判断所述车辆的驱动轴是否发生滑移现象和/或是否存在低的路面附着系数，所述计算模块被构造成调节所述滑行回收转矩，所述执行模块被构造成按照所调节的滑行回收转矩控制电机执行滑行能量回收。关于所述调节装置的具体应用，请参阅关于所述调节方法的相关内容。

此外，所述调节装置可装设在各种车辆上，包括电动汽车、混合动力车辆等等，或者这些车辆能够以根据本发明的方法来执行滑行回收转矩的调节。因此，本发明的主题还旨在保护用于车辆的滑行回收转矩的调节装置的各种车辆。

综上所述，在本发明的技术方案中，当车辆在相对较高的路面附着系数的道路上行驶时，可以执行正常的或者说传统的滑行回收转矩。当例如通过GPS信息、天气信息和摄像机信息检测到低路面附着系数条件，在性能优先模式下调节或者说重新计算滑行回收转矩。如果检测到驱动轴上有大的车轮打滑，则在稳定优先模式下重新计算滑行回收转矩，以便在ESP干预之前稳定车辆。然后，如果重新检测到车辆稳定，则滑行回收转矩可以上升回到正常水平。其中，ESP是英文Electronic Stability Program的缩写，中文译成“电子稳定程序”，它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。

由此，本发明以高的效率在执行滑行回收期间保持车辆稳定。这能够延长车辆每充电循环的行驶范围或者说行驶里程。对于每个完整电池充电，可以具有更长的行程范围。

应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本发明的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本发明的法律保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于车辆的滑行回收转矩的调节方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述车辆处于滑行状态的情况下，判断所述车辆的驱动轴是否发生滑移现象，如有，则进入稳定优先模式中，在所述稳定优先模式中，调节所述滑行回收转矩，使得所述车辆的车轮不会发生抱死现象，

在所述车辆的驱动轴没有发生所述滑移现象的情况下，判断是否存在低的路面附着系数，如有，则进入性能优先模式中，其中，所述性能优先模式的滑行回收转矩大于所述稳定优先模式的滑行回收转矩，在所述稳定优先模式中的所述滑行回收转矩的调节包括获取驱动轮转速、纵向加速度、横向加速度、横摆角速度的步骤。

2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，是否发生所述滑移现象的判断通过计算车轮滑移率以及驱动轴减速度的大小来进行。

3.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，在所述滑移现象不再发生的情况下，将所述滑行回收转矩以一定斜率逐渐提高。

4.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，在所述性能优先模式中的所述滑行回收转矩的调节包括获取所述路面附着系数的步骤。

5.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，是否存在所述低的路面附着系数的判断包括获取GPS信息、气象信息和相机信息的步骤。

6.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述性能优先模式的滑行回收转矩通过所述路面附着系数计算而得。

7.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述稳定优先模式的滑行回收转矩通过PID计算而得。

8.一种用于车辆的滑行回收转矩的调节装置，其特征在于，所述调节装置执行根据权利要求1至7中任一项所述的调节方法，其中，所述调节装置具有感测模块、计算模块和执行模块，所述感测模块、所述计算模块和所述执行模块彼此通讯连接，所述感测模块被构造成判断所述车辆的驱动轴是否发生滑移现象和/或是否存在低的路面附着系数，所述计算模块被构造成调节所述滑行回收转矩，所述执行模块被构造成按照所调节的滑行回收转矩控制电机执行滑行能量回收。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求8所述的调节装置。