CN111376735A - 用于车辆的控制方法、控制设备和车辆 - Google Patents

用于车辆的控制方法、控制设备和车辆 Download PDF

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CN111376735A CN201811630283.2A CN201811630283A CN111376735A CN 111376735 A CN111376735 A CN 111376735A CN 201811630283 A CN201811630283 A CN 201811630283A CN 111376735 A CN111376735 A CN 111376735A
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Abstract

根据本公开的示例实施例，提供了一种用于车辆的控制方法、控制设备和车辆。该控制方法包括：获取与车辆的驾驶状态相关联的车辆驾驶信息；基于获取的车辆驾驶信息，确定车辆的动力需求；基于确定的动力需求，确定用于车辆中的电机的扭矩；以及向电机发送扭矩用于执行。由此，可以根据驾驶的动力需求来将电机的动力性发挥到最大，提升车辆的加速性能，从而改善驾驶体验。

Description

用于车辆的控制方法、控制设备和车辆
技术领域
本公开的实施例主要涉及车辆的技术领域，并且更具体地，涉及用于车辆的控制方法、控制设备和车辆。
背景技术
电动车辆是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统车辆较小，电动车辆取得了广泛的应用前景。目前，电动车辆在加速时使用的需求扭矩由标定工程师事先标定，标定的扭矩是电机基于额定电压所能发挥的最大扭矩。然而，电机输出扭矩的最大值受直流母线电压的影响很大，由不同的直流母线电压值输出的最大扭矩存在很大的偏差，所以仅仅以电机额定电压时的扭矩作为扭矩需求值将影响到电动车的加速性能，无法发挥电机真正的动力性，影响驾驶体验。
此外，从安全角度出发，《GBT 28382-2012纯电动乘用车技术条件》中对0-50km/h和50-80km/h的电动车辆的加速时间有明确的要求，要求加速时间分别不超过10秒和15秒，另外对30分钟最高车速和爬坡车速都有要求。为满足这些要求，需要考虑电机真正的扭矩输出能力。
发明内容
根据本公开的示例实施例，提供了一种基于动力需求来控制用于车辆中的电机的扭矩的方案，以解决上述问题和/或其他潜在问题。
在本公开的第一方面中，提供了一种用于车辆的控制方法。该控制方法包括：获取与车辆的驾驶状态相关联的车辆驾驶信息；基于获取的车辆驾驶信息，确定车辆的动力需求；基于确定的动力需求，确定用于车辆中的电机的扭矩；以及向电机发送扭矩用于执行。
在一些实施例中，获取车辆驾驶信息包括：获取车辆的当前档位、速度、油门开度和油门开度变化率中的至少一项。
在一些实施例中，确定车辆的动力需求包括：响应于确定当前档位是预定档位，将车辆驾驶信息中的以下至少一项的值与阈值进行比较：速度、油门开度和油门开度变化率；以及基于比较的结果，确定车辆的动力需求。
在一些实施例中，确定用于车辆中的电机的扭矩包括：响应于确定车辆驾驶信息满足预定条件，获取电机的可用功率、电压和转速中的至少一项；以及基于可用功率、电压和转速中的至少一项，确定用于电机的扭矩。在进一步实施例中，调整车辆中除电机外消耗功率的其他组件的功率。
在进一步实施例中，确定车辆驾驶信息满足预定条件包括以下至少一项：响应于确定车辆的当前档位是预定档位，确定车辆驾驶信息满足预定条件；响应于确定车辆的油门开度变化率大于阈值变化率，确定车辆驾驶信息满足预定条件；响应于确定车辆的速度大于阈值速度，确定车辆驾驶信息满足预定条件；以及响应于确定车辆的油门开度大于阈值开度，确定车辆驾驶信息满足预定条件。
在进一步实施例中，确定用于电机的扭矩包括：确定与电机的可用功率相对应的第一扭矩；确定与电机的电压相对应的第二扭矩；以及将电机的扭矩确定为第一扭矩和第二扭矩中较小的扭矩。
在本公开的第二方面中，提供了一种用于车辆的控制设备，包括至少一个处理单元和至少一个存储器。至少一个存储器被耦合到至少一个处理单元并且存储用于由至少一个处理单元执行的指令。该指令当由至少一个处理单元执行时使得设备执行动作，该动作包括：获取与车辆的驾驶状态相关联的车辆驾驶信息；基于获取的车辆驾驶信息，确定车辆的动力需求；基于确定的动力需求，确定用于车辆中的电机的扭矩；以及向电机发送扭矩用于执行。
在本公开的第三方面中，提供了一种包括根据本公开的第二方面的控制设备的车辆。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素，其中：
图1示出了不同电压下，电机的转速与最大输出扭矩之间的曲线图；
图2示出了在其中可以实现本公开的实施例的系统的架构的示意图；
图3示出了根据本公开的实施例的用于车辆的控制方法的流程图，
图4示出了根据本公开的另一实施例的用于车辆的控制方法的流程图，以及
图5示出了可以用来实施本公开内容的实施例的示例设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
在电动车辆中，电机母线电压约等于电池输出端电压，因此电机的输出扭矩受电池电压影响。图1示出了不同电压下，电机的转速与最大输出扭矩之间的曲线图。在图1中，横坐标为电机转速，纵坐标为电机的最大输出扭矩。从上至下的三条曲线分别对应于450V、400V和320V的电压。由图1可见，在电机转速较高的情况下，不同电压所对应的最大输出扭矩相差较大。
此外，电机的输出扭矩还受电机的可用功率的影响。电机的可用功率取决于以下因素，例如，电池的连续10秒和30秒的最大可持续放电功率，以及车辆行驶过程中其他组件(诸如空调)所消耗的功率，等等。
在当前的电动车辆中，没有考虑到车辆行驶过程中的动力需求和电机的动态工作参数，而只是以标定的扭矩作为加速时的需求扭矩，这将限制车辆动力性能，导致驾驶员感觉车辆动力不足，影响驾驶体验。
本公开的实施例提供了一种基于动力需求来控制用于车辆中的电机的扭矩的技术方案。当检测到强劲的动力需求时，根据电机的动态工作参数来确定用于电机的扭矩。该技术方案解决了电动车辆具有强劲的动力需求而因标定值不合理导致动力不足的问题；避免了对电机电池性能的“浪费”；同时有效解决车辆超车时因动力不足而造成的危险隐患。
图2示出了在其中可以实现本公开的实施例的系统200的架构的示意图。应当理解，如图2所示的系统200的结构和功能仅用于示例的目的，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。本公开的实施例可以实施在不同的结构和/或架构中。
如图2所示，系统200包括车辆控制组件(VCU)210，VCU 210可以从制动防抱死系统(ABS)220接收例如实时计算的车辆速度信号，从电池管理系统(BMS)接收10秒或30秒最大可持续放电功率。VCU 210可以从档位器240接收输入电压信号，以判断档位器物理位置。VCU 210从油门踏板250采集输出油门信号电压值进行解析，以确定油门开度。
系统200可以包括AC/PTC空调系统260，其为车辆提供舒适的驾驶环境，将消耗一部分电池的输出功率。系统200还可以包括DC/DC变换器270，其为车辆低压系统提供电源，工作时也将消耗一部分电池的输出功率。VCU 210可以从AC/PTC空调系统260接收空调功率，并向其发送PTC使能信号。VCU 210可以从DC/DC变换器270接收DC/DC功率，并向其发送DC/DC控制信号。
系统200可以包括电机控制组件(MCU)280。VCU 210可以从MCU 280接收电机的直流母线电压，并向其发送需求扭矩。仅作为示例而非限制，系统200中各组件之间的连接可以是can线，例如VCU 210与ABS 220、BMS 230、MCU 280、AC/PTC空调系统260和DC/DC变换器270之间的连接，以进行实时信息交互；系统200中各组件之间的连接也可以是硬线，例如VCU 210与油门踏板250和档位器240之间的连接。
图3示出了根据本公开的实施例的用于车辆的控制方法的流程图。例如，方法300可以由如图2所示的VCU 210来执行。以下结合图2来描述方法300中所涉及的动作。应当理解，方法300还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，并且本公开的范围在此方面不受限制。
在框310处，VCU 210可以获取与车辆的驾驶状态相关联的车辆驾驶信息。图4示出了根据本公开的另一实施例的用于车辆的控制方法的流程图。在一些实施例中，如框410所示，VCU 210可以实时获取车辆的当前档位、速度、油门开度和油门开度变化率中的至少一项。通过实时采集这些信息，可以准确判断车辆的动力需求，并及时作出反应。
在框320处，VCU 210可以基于获取的车辆驾驶信息，确定车辆的动力需求。在一些实施例中，如框420所示，VCU 210确定当前档位是否是预定档位，例如D档，并将车辆驾驶信息中的以下至少一项的值与阈值进行比较：速度、油门开度和油门开度变化率。基于比较的结果，VCU 210确定车辆的动力需求。
如果VCU 210确定当前档位是D档，并且油门开度变化率大于阈值变化率，或者油门开度大于阈值开度且速度大于速度阈值，则确定动力需求强劲，方法400继续到框440；否则，VCU 210确定动力需求正常，方法400继续到框430。
在框330处，VCU 210可以基于确定的动力需求，确定用于车辆中的电机的扭矩。在一些实施例中，如果VCU 210确定动力需求正常，如框430所示，VCU 210向电机发送预定扭矩(诸如，由标定工程师预先标定的)以供电机执行，然后返回到框410。
在一些实施例中，如果VCU 210确定动力需求强劲，如框440所示，VCU 210调整车辆中除电机外消耗功率的其他组件(诸如AC/PTC空调系统260)的功率。仅作为示例而非限制，例如AC/PTC空调系统260的功率可以被降低到预定功率，以优先满足驾驶员当前的动力性需求。
在又一些实施例中，如果VCU 210确定动力需求强劲，则VCU 210分别在框450处和框460处确定电机的可用功率以及电机的电压和转速。在框470处，VCU 210可以确定与功率相对应的第一扭矩。第一扭矩例如是在该功率下电机可以输出的最大扭矩。第一扭矩例如可以通过公式(1)进行计算：
Figure BDA0001928833420000061
其中，T1是第一扭矩。P电池例如是BMS 230发送的连续10秒和30秒的最大可持续放电功率，优选连续10秒的最大可持续放电功率。PDCDC是DC/DC变换器270所消耗的功率。P空调是AC/PTC空调系统260所消耗的功率，若车辆行驶期间没有开空调，则P空调为0。N是当前电机转速。
在框480处，VCU 210例如可以根据扭矩映射来从电压和转速得到第二扭矩，第二扭矩例如是在该电压和转速下电机可以输出的最大扭矩，扭矩映射可以根据电机台架实验获得。在框490处，确定第一扭矩和第二扭矩中较小的扭矩作为电机扭矩。
继续参考图3，在框340处，VCU 210可以向电机发送确定的扭矩用于执行。
通过以上实现，可以有效识别驾驶员的动力需求，合理分配电池的输出功率，从而发挥电机最大的驱动性能，改善车辆的加速性能和驾驶体验，避免车辆超车时因动力不足而存在的危险隐患。
图5示出了可以用来实施本公开内容的实施例的示例设备500的示意性框图。如图所示，设备500包括中央处理单元(CPU)510，其可以根据存储在只读存储器(ROM)520中的计算机程序指令或者从存储单元580加载到随机访问存储器(RAM)530中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 530中，还可以存储设备500操作所需的各种程序和数据。CPU 510、ROM 520以及RAM 530通过总线540彼此相连。输入/输出(I/O)接口550也连接至总线540。
设备500中的多个组件连接至I/O接口550，包括：输入单元560，例如键盘、鼠标等；输出单元570，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元580，例如磁盘、光盘等；以及通信单元590，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元590允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
上文所描述的各个过程和处理，例如方法300或方法400，可由处理单元510执行。例如，在一些实施例中，方法300或方法400可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元580。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 520和/或通信单元590而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序被加载到RAM530并由CPU 510执行时，可以执行上文描述的方法300或方法400的一个或多个动作。
本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络，例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Java、Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、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、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令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。在有些作为替换的实现中，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。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (15)

1.一种用于车辆的控制方法，包括：
获取与所述车辆的驾驶状态相关联的车辆驾驶信息；
基于获取的所述车辆驾驶信息，确定所述车辆的动力需求；
基于确定的所述动力需求，确定用于所述车辆中的电机的扭矩；以及
向所述电机发送所述扭矩用于执行。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其中获取所述车辆驾驶信息包括：获取所述车辆的当前档位、速度、油门开度和油门开度变化率中的至少一项。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其中确定所述车辆的所述动力需求包括：
响应于确定所述当前档位是预定档位，将所述车辆驾驶信息中的以下至少一项的值与阈值进行比较：速度、油门开度和油门开度变化率；以及
基于所述比较的结果，确定所述车辆的所述动力需求。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其中确定用于所述车辆中的所述电机的所述扭矩包括：
响应于确定所述车辆驾驶信息满足预定条件，获取所述电机的可用功率、电压和转速中的至少一项；以及
基于所述可用功率、所述电压和所述转速中的至少一项，确定用于所述电机的所述扭矩。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其中确定所述车辆驾驶信息满足预定条件包括以下至少一项：
响应于确定所述车辆的当前档位是预定档位，确定所述车辆驾驶信息满足预定条件；
响应于确定所述车辆的油门开度变化率大于阈值变化率，确定所述车辆驾驶信息满足预定条件；
响应于确定所述车辆的速度大于阈值速度，确定所述车辆驾驶信息满足预定条件；以及
响应于确定所述车辆的油门开度大于阈值开度，确定所述车辆驾驶信息满足预定条件。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其中确定用于所述电机的所述扭矩包括：
确定与所述电机的可用功率相对应的第一扭矩；
确定与所述电机的电压相对应的第二扭矩；以及
将所述电机的所述扭矩确定为所述第一扭矩和所述第二扭矩中较小的扭矩。
7.根据权利要求4所述的控制方法，还包括：
调整所述车辆中除所述电机外消耗功率的其他组件的功率。
8.一种用于车辆的控制设备，包括：
至少一个处理单元；
至少一个存储器，所述至少一个存储器被耦合到所述至少一个处理单元并且存储用于由所述至少一个处理单元执行的指令，所述指令当由所述至少一个处理单元执行时，使得所述控制设备执行动作，所述动作包括：
获取与所述车辆的驾驶状态相关联的车辆驾驶信息；
基于获取的所述车辆驾驶信息，确定所述车辆的动力需求；
基于确定的所述动力需求，确定用于所述车辆中的电机的扭矩；以及
向所述电机发送所述扭矩用于执行。
9.根据权利要求8所述的控制设备，其中获取所述车辆驾驶信息包括：获取所述车辆的当前档位、速度、油门开度和油门开度变化率中的至少一项。
10.根据权利要求8所述的控制设备，其中确定所述车辆的所述动力需求包括：
响应于确定所述当前档位是预定档位，将所述车辆驾驶信息中的以下至少一项的值与阈值进行比较：速度、油门开度和油门开度变化率；以及
基于所述比较的结果，确定所述车辆的所述动力需求。
11.根据权利要求8所述的控制设备，其中确定用于所述车辆中的所述电机的所述扭矩包括：
响应于确定所述车辆驾驶信息满足预定条件，获取所述电机的可用功率、电压和转速中的至少一项；以及
基于所述可用功率、所述电压和所述转速中的至少一项，确定用于所述电机的所述扭矩。
12.根据权利要求11所述的控制设备，其中确定所述车辆驾驶信息满足预定条件包括以下至少一项：
响应于确定所述车辆的当前档位是预定档位，确定所述车辆驾驶信息满足预定条件；
响应于确定所述车辆的油门开度变化率大于阈值变化率，确定所述车辆驾驶信息满足预定条件；
响应于确定所述车辆的速度大于阈值速度，确定所述车辆驾驶信息满足预定条件；以及
响应于确定所述车辆的油门开度大于阈值开度，确定所述车辆驾驶信息满足预定条件。
13.根据权利要求11所述的控制设备，其中确定用于所述电机的所述扭矩包括：
确定与所述电机的可用功率相对应的第一扭矩；
确定与所述电机的电压相对应的第二扭矩；以及
将所述电机的所述扭矩确定为所述第一扭矩和所述第二扭矩中较小的扭矩。
14.根据权利要求11所述的控制设备，其中所述动作还包括：
调整所述车辆中除所述电机外消耗功率的其他组件的功率。
15.一种车辆，包括根据权利要求8-14中任一项所述的控制设备。
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