CN111516689B - 一种车辆输出扭矩的控制方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆输出扭矩的控制方法，所述控制方法包括：获取车辆动力装置的实际动力扭矩；获取所述车辆的动力轮的实际加速度；根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数；根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率；根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量；根据所述车辆的扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。本发明还公开了一种车辆输出扭矩的控制装置、系统及存储介质。采用本发明，具有能够根据车辆的当前共振频率确定扭矩梯度，并根据该扭矩梯度控制车辆的动力装置运行，从而加快达到目标扭矩，避免加速缓慢，提高驾驶性能。

Description

一种车辆输出扭矩的控制方法、装置、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及车辆驾驶技术，特别涉及一种车辆输出扭矩的控制方法、装置、系统及存储介质。
背景技术
车辆可以看作是弹簧质量系统，在一定频率下会发生共振。如果给予高频输入的话，车辆就会发生前后窜动。如图9所示，描述了当驾驶员突然踩油门的时候，可能会发生车辆冲击和前后窜动的情况。可以通过增加一个滤波器控制力矩输入的变化幅度。具体的，如图6所示，滤波器具有3个梯度。第一个梯度的目的是使负扭矩快速到达0NM。第二个扭矩梯度非常平缓，主要目的是使扭矩平缓的穿越0扭矩，来避免传动主动齿轮的齿面冲击传动被动齿轮的齿面。当扭矩从负扭矩变成正扭矩之后，主动齿轮的齿面与传动被动齿轮的齿面之间的空间变成没有间隙，此时允许扭矩快速增加。
但是，这会导致加速缓慢的问题。具体来说，弹性，阻尼率，齿轮面与齿轮面之间的间隙和接头里面的间隙存在偏差。还有例如耐久试验之前与之后的在一辆车里的弹性，阻尼率，齿轮面与齿轮面之间的间隙和接头里面的间隙的也有偏差。如果这三个梯度都是通过标定决定起来的话，因为要考虑最恶劣的硬件状态，所以会采用比较缓慢的梯度，以致带来加速感缓慢的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，第一方面，本发明公开了一种车辆输出扭矩的控制方法，所述控制方法包括：
获取车辆动力装置的实际动力扭矩；
获取所述车辆的动力轮的实际加速度；
根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数；
根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率；
根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量；
根据所述车辆的扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
进一步的，所述获取车辆动力装置的实际动力扭矩，包括：
获取所述车辆动力装置的实际输出转速；
根据所述实际输出转速计算所述实际动力扭矩。
进一步的，所述获取所述车辆的动力轮的实际加速度，包括：
获取所述车辆的左动力轮加速度；
获取所述车辆的右动力轮加速度；
比较所述左动力轮加速度和所述右动力轮加速度，并将所述左动力轮加速度和所述右动力轮加速度中的较大值作为所述实际加速度。
进一步的，所述根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数，包括：
将所述实际动力扭矩作为输入量，将所述动力轮的实际加速度作为输出量，建立所述车辆的动力传递函数。
进一步的，所述根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率，包括：
将频率作为横坐标以及幅值作为纵坐标绘制所述动力传递函数的曲线；
将纵坐标的峰值所对应的横坐标数值作为所述车辆的共振频率。
进一步的，所述根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量，包括：
根据所述共振频率从预设的扭矩变化表中确定所述车辆的扭矩变化量，所述扭矩变化表中存储有频率参数与扭矩梯度参数的对应关系。
进一步的，所述控制方法还包括：
若根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度无法建立所述车辆的动力传递函数；
则根据预设扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
第二方面，本发明还提供了一种车辆输出扭矩的控制装置，所述车辆动力装置包括发动机和电动机，所述控制装置包括：
实际动力扭矩获取单元，用于获取车辆动力装置的实际动力扭矩；
实际加速度获取单元，用于获取所述车辆的动力轮的实际加速度；
动力传递函数建立单元，用于根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数；
当前共振频率确定单元，用于根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率；
扭矩梯度确定单元，用于根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量；
运行控制单元，用于根据所述车辆的扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
第三方面，本发明还提供了一种车辆输出扭矩的控制系统，所述控制系统包括上述的车辆动力装置的输出扭矩控制装置；
所述控制系统还包括第一速度传感器和第二速度传感器；
所述第一速度传感器设置于左动力轮的一侧，用于采集所述左动力轮的速度；
所述第二速度传感器设置于右动力轮的一侧，用于采集所述右动力轮的速度。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述任一所述的车辆输出扭矩的控制方法。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：能够根据车辆的当前共振频率确定扭矩梯度，并根据该扭矩梯度控制车辆的动力装置运行，从而加快达到目标扭矩，避免加速缓慢，提高驾驶性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种动力总成组成示意图；
图2为本发明实施例提供的一种车辆输出扭矩的控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供了一种实际动力扭矩获取方法的流程图；
图4为本发明实施例提供了一种实际加速度获取方法的流程图；
图5为本发明实施例提供了一种当前共振频率确定方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种滤波器的控制方法原理图；
图7为本发明实施例提供的一种车辆输出扭矩的控制装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种车辆输出扭矩控制系统的组成结构示意图；
图9为车辆发生冲击和前后窜动的原理图。
以下对附图作补充说明：
1-动力装置；2-飞轮；3-离合器3；4-传动齿轮；5-传动轴；501-左传动轴；502-右传动轴；6-动力轮；601-左动力轮；602-右动力轮；7-车身电子稳定系统；8-发动机管理系统；9-第一速度传感器；10-第二速度传感器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
请参见图1，图1为发明实施例提供的一种动力总成组成示意图。如图1所示，车辆包括动力装置1、飞轮2、离合器3、传动齿轮4、传动轴5和动力轮6，所述动力装置的输出扭矩依次通过所述飞轮、所述离合器、所述传动齿轮传动到所述传动轴上，所述动力轮设置于所述传动轴的两端，随着所述传动轴转动。其中，所述传动轴5包括左传动轴501和右传动轴502，所述动力轮6包括左动力轮601和右动力轮602。
请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种车辆输出扭矩的控制方法的流程图。所述车辆输出扭矩的控制方法包括：
S100：获取车辆动力装置的实际动力扭矩。
在具体实施时，所述获取车辆动力装置的实际动力扭矩可以通过实际输出转速确定。具体的，如图3所示，可以包括以下步骤：
S110：获取所述车辆动力装置的实际输出转速；
S120：根据所述实际输出转速计算所述实际动力扭矩。
进一步的，还可以通过动力装置的喷油，点火，进气量，VVT正时，EGR，电机实际扭矩及其它因素,计算所述实际动力扭矩。
理论上，实际动力扭矩会跟随目标动力扭矩，但是由于涡轮增压器的最大压力的限制会使得实际动力扭矩产生延时，使得其在高负荷工况点上不跟随目标动力扭矩。
S200：获取所述车辆的动力轮的实际加速度。
在一些可行的实施方式中，如图4所示，可以通过以下方式获取车辆动力轮的实际加速度：
S210：获取所述车辆的左动力轮加速度。
S220：获取所述车辆的右动力轮加速度。
S230：比较所述左动力轮加速度和所述右动力轮加速度，并将所述左动力轮加速度和所述右动力轮加速度中的较大值作为所述实际加速度。
在具体实施时，可以通过设置于左动力轮一侧的速度传感器检测左动力轮的速度，并根据左动力轮速度得到左动力轮加速度。也可以通过设置于右动力轮一侧的速度传感器检测右动力轮的速度，并根据右动力轮速度得到右动力轮加速度。
S300：根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数。
在具体实施时，可以将所述实际动力扭矩作为输入量，将所述动力轮的实际加速度作为输出量，建立所述车辆的动力传递函数。
在实际应用时，除了车辆动力系统可以看做弹簧质量系统决定动力传递函数以外，齿轮面和齿轮面之间的间隙和各接头内的间隙等非线性因素的状态都会对所述动力传递函数产生影响。通过将实际动力扭矩作为输入量，将实际加速度作为输出量能够描绘出车辆的动力传递状态。另外，若在某一频率点上的输入值为0，则在该频率点上则不存在动力传递函数。可以理解的是，如果输入值是0，理论上就不可能有车辆冲击和前后窜动。也即，当在相应频率点上有0以外的输入值，才要考虑包括齿轮面与齿轮面之间的间隙和接头里面的间隙等的非线性因素，并建立动力传递函数。
S400：根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率。
在一些可行的实施方式中，如图5所示，可以通过以下方式确定所述当前共振频率：
S410：将频率作为横坐标以及幅值作为纵坐标绘制所述动力传递函数的曲线；
S420：将纵坐标的峰值所对应的横坐标数值作为所述车辆的共振频率。
S500：根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量。
在一些可行的实施方式中，可以通过以下方式根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度：
根据所述共振频率从预设的扭矩变化表中确定所述车辆的扭矩变化量，所述扭矩变化表中存储有频率参数与扭矩梯度参数的对应关系。
在实际应用时，如果传动轴的刚度较高，传递函数一般会有高频率的共振频率。如果传动轴的刚度较低，传递函数一般会有低频率的共振频率。在本发明实施方式中，如果共振频率较高，可以用快速的驾驶性滤波的梯度，即较大的扭矩梯度；如果共振频率较低，为了避免车辆冲击和前后窜动，可以采用平缓的驾驶性滤波的梯度，即较小的扭矩梯度。请参见表1，本发明实施例给出了一些具体的共振频率与扭矩梯度的对应关系。通过对不同共振频率的扭矩梯度进行标定，可以使得在相应驾驶工况下，可以改善驾驶时的缓慢加速感。
表1
共振频率Hz 扭矩梯度3Nm/s
2 100
3 150
4 200
5 250
6 300
7 350
S600：根据所述车辆的扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
其中，所述动力装置可以为发动机，也可以为电动机，还可以为发动机和电动机的混合。其可以根据车辆的具体需要进行设置。
进一步的，所述控制方法还包括：
若根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度无法建立所述车辆的动力传递函数；
则根据预设扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
具体的，如图6所示，滤波器具有3个梯度：第一个扭矩梯度(也即扭矩梯度标定1)的目的是使负扭矩快速到达0NM；第二个扭矩梯度(也即扭矩梯度标定2)比较平缓，主要目的是使扭矩平缓的穿越0扭矩，来避免传动主动齿轮的齿面冲击传动被动齿轮的齿面；当扭矩从负扭矩变成正扭矩之后，主动齿轮的齿面与传动被动齿轮的齿面之间的空间变成没有间隙，此时允许扭矩快速增加以达到最终的目标扭矩。
若根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度无法建立所述车辆的动力传递函数，则控制所述车辆动力装置根据第二个扭矩梯度，即根据扭矩梯度标定2运行。之后，根据车辆动力装置的实际动力扭矩和车辆动力轮的实际加速度建立动力传递函数后，根据动力传递函数确定当前共振频率，并根据当前共振频率确定出车辆的扭矩梯度，并按照对应的扭矩梯度控制车辆动力装置快递达到最终的目标扭矩。从而解决加速缓慢，提高驾驶性能。
本发明还提供了一种车辆输出扭矩的控制装置，如图7所示，所述车辆动力装置包括发动机和电动机，所述控制装置100包括：
实际动力扭矩获取单元101，用于获取车辆动力装置的实际动力扭矩；
实际加速度获取单元102，用于获取所述车辆的动力轮的实际加速度；
动力传递函数建立单元103，用于根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数；
当前共振频率确定单元104，用于根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率；
扭矩梯度确定单元105，用于根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量；
运行控制单元106，用于根据所述车辆的扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
进一步的，如图8所示，在实际实施时，可以通过图中的车辆输出扭矩控制系统进行控制。具体来说，车辆包括动力装置1、飞轮2、离合器3、传动齿轮4、传动轴5和动力轮6，所述动力装置1的输出扭矩依次通过所述飞轮2、所述离合器3、所述传动齿轮4传动到所述传动轴5上，所述动力轮6设置于所述传动轴5的两端，随着所述传动轴5转动。所述车辆还包括车身电子稳定系统7(ESC)和发动机管理系统8(EMS)。
进一步的，所述控制系统还包括第一速度传感器9和第二速度传感器10；
所述第一速度传感器9设置于左动力轮601的一侧，用于采集所述左动力轮601的速度；
所述第二速度传感器10设置于右动力轮602的一侧，用于采集所述右动力轮602的速度。
当动力轮6随着传动轴5转动时，第一速度传感器9检测左动力轮601的速度，第二速度传感器10检测右动力轮602的速度。ESC将获取到的左动力轮速度601和右动力轮速度602发送至EMS8中。EMS8对左动力轮速度和右动力轮速度进行处理得到左动力轮加速度和右动力轮加速度。并且，EMS8还获取动力装置1的实际动力扭矩，根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数；根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率；根据所述当前共振频率从预设的扭矩变化表中确定所述车辆的扭矩梯度；根据所述车辆的扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
本发明还提供了一种车辆输出扭矩设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序、所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述任一所述的车辆输出扭矩的控制方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述任一所述的车辆输出扭矩的控制方法。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、系统和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种车辆输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取车辆动力装置的实际动力扭矩；
获取所述车辆的动力轮的实际加速度；
根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数；
根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率；
根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量；
根据所述车辆的扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
2.根据权利要求1所述的车辆输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述获取车辆动力装置的实际动力扭矩，包括：
获取所述车辆动力装置的实际输出转速；
根据所述实际输出转速计算所述实际动力扭矩。
3.根据权利要求1所述的车辆输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述获取所述车辆的动力轮的实际加速度，包括：
获取所述车辆的左动力轮加速度；
获取所述车辆的右动力轮加速度；
比较所述左动力轮加速度和所述右动力轮加速度，并将所述左动力轮加速度和所述右动力轮加速度中的较大值作为所述实际加速度。
4.根据权利要求1所述的车辆输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数，包括：
将所述实际动力扭矩作为输入量，将所述动力轮的实际加速度作为输出量，建立所述车辆的动力传递函数。
5.根据权利要求1所述的车辆输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率，包括：
将频率作为横坐标以及幅值作为纵坐标绘制所述动力传递函数的曲线；
将纵坐标的峰值所对应的横坐标数值作为所述车辆的共振频率。
6.根据权利要求1所述的车辆输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量，包括：
根据所述共振频率从预设的扭矩变化表中确定所述车辆的扭矩变化量，所述扭矩变化表中存储有频率参数与扭矩梯度参数的对应关系。
7.根据权利要求1所述的车辆输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
若根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度无法建立所述车辆的动力传递函数；
则根据预设扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
8.一种车辆输出扭矩的控制装置，其特征在于，车辆动力装置包括发动机和电动机，所述控制装置包括：
实际动力扭矩获取单元，用于获取车辆动力装置的实际动力扭矩；
实际加速度获取单元，用于获取所述车辆的动力轮的实际加速度；
动力传递函数建立单元，用于根据所述实际动力扭矩和所述动力轮的实际加速度建立所述车辆的动力传递函数；
当前共振频率确定单元，用于根据所述动力传递函数确定所述车辆的当前共振频率；
扭矩梯度确定单元，用于根据所述当前共振频率确定所述车辆的扭矩梯度，所述扭矩梯度为单位时间内扭矩的变化量；
运行控制单元，用于根据所述车辆的扭矩梯度控制所述车辆动力装置运行。
9.一种车辆输出扭矩的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括权利要求8所述的车辆输出扭矩的控制装置；
所述控制系统还包括第一速度传感器和第二速度传感器；
所述第一速度传感器设置于左动力轮的一侧，用于采集所述左动力轮的速度；
所述第二速度传感器设置于右动力轮的一侧，用于采集所述右动力轮的速度。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一所述的车辆输出扭矩的控制方法。
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