CN111559251B - 一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法 - Google Patents

一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法。过程为：获取驾驶参数，根据驾驶参数确定驾驶员风格系数，根据驾驶参数及驾驶员风格系数对原始需求扭矩进行双动态参数扭矩滤波得到滤波扭矩，根据驾驶参数及驾驶员风格系数对滤波扭矩进行变化率限制得到限制扭矩，结合车辆系统的驱动能力对限制扭矩进行大小修正，得到平滑的驾驶员需求扭矩作为最终输出扭矩。本发明引入驾驶员风格参数，结合车速、扭矩等对于驾驶员需求扭矩进行修正，使用该方法进行驾驶性评价测试，扭矩平顺性和驾驶性良好。

Description

一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法。
背景技术
对于P3结构的纯电动汽车,动力系统由驱动电机、减速器、半轴、车轮组成。其驾驶员扭矩需求通过油门踏板传递给整车控制器(VCU)，VCU计算出扭矩需求后发送给电机，由电机来控制扭矩输出给减速器，最终输出给车轮。如果没有对于驾驶员需求扭矩进行滤波处理或者滤波处理效果不够有效，很有可能产生扭矩剧烈变化引起车辆窜动，同时由于电机电池能力限制也不可能完全的响应驾驶员加速踏板需求，对驾驶操控性和驾驶体验造成巨大影响。因此，对于驾驶员扭矩需求进行滤波修正的算法尤为重要。
同时，不同驾驶员驾驶习惯不同，相同的滤波策略对于不同的驾驶员可能有不同的驾驶体验。如果能在扭矩滤波策略中考虑驾驶员驾驶习惯因素，可能会得到更好的驾驶性体验。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法。
本发明采用的技术方案是：一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，获取驾驶参数，根据驾驶参数确定驾驶员风格系数，根据驾驶参数及驾驶员风格系数对原始驾驶员需求扭矩进行双动态参数扭矩滤波得到滤波扭矩，根据驾驶参数及驾驶员风格系数对滤波扭矩进行变化率限制得到限制扭矩，结合车辆驱动域系统能力对限制扭矩进行大小修正，得到平滑的最终输出扭矩。
进一步地，所述驾驶参数包括油门踏板开度、换挡器档位、车速、驱动域系统能力和原始驾驶员需求扭矩。
进一步地，通过以下公式确定驾驶员风格系数：
yn＝mx+(1-m)yn-1
其中，yn为驾驶员风格系数；m为滤波参数，为标定值；x为油门踏板开度；n从1开始取值，n＝1时，y0＝0。
进一步地，通过以下公式对当前驾驶员需求扭矩进行双动态参数扭矩滤波：
Figure GDA0003370976490000021
其中，T(n)为第n次油门踏板开度变化时的滤波扭矩；TR为当前驾驶员需求扭矩；kD为第一滤波系数、kT为第二滤波系数；ttime为标定值；n从1开始取值，t＝1时，T(0)＝0。
进一步地，通过查询标定的车速-第一滤波系数对照表确定第一滤波系数kD。
进一步地，以车速和驾驶员风格系数为行、列属性标定第二滤波系数kT二维对照表，根据实际车速和驾驶员风格系数查询标定的第二滤波系数kT二维对照表确定第二滤波系数kT。
进一步地，对滤波扭矩进行变化率限制的过程为：设定上升变化率初值和下降变化率初值，根据换挡器档位和驾驶员风格系数对上升变化率初值和下降变化率初值进行修正得到上升变化率修正值和下降变化率修正值，通过上升变化率修正值和下降变化率修正值及上一次最终输出扭矩计算允许的扭矩范围，根据滤波扭矩与扭矩范围的比较结果确定限制扭矩。
进一步地，通过以下公式对上升变化率初值和下降变化率初值进行修正：
Figure GDA0003370976490000022
Figure GDA0003370976490000031
其中，mx1、mx2分别为上升变化率修正值和下降变化率修正值；m1、m2分别为上升变化率初值和下降变化率初值；p为修正系数，通过标定的驾驶员风格系数-修正系数对照表查表获得。
进一步地，所述扭矩范围的最大值为上升限制值、最小值为下降限制值，
当下降限制值≤滤波扭矩≤上升限制值，则确定滤波扭矩为限制扭矩；
当滤波扭矩＞上升限制值，则以上升限制值为限制扭矩；
当滤波扭矩＜下降限制值，则以下降限制值为限制扭矩。
更进一步地，对限制扭矩进行大小修正的过程为：所述驱动域系统能力包括允许输出的最大扭矩和最小扭矩，判断限制扭矩与最大扭矩和最小扭矩的关系，
当最小扭矩≤限制扭矩≤最大扭矩，则确定限制扭矩为最终输出扭矩；
当限制扭矩＞最大扭矩，则以最大扭矩为最终输出扭矩；
当限制扭矩＜最小扭矩，则以最小扭矩为最终输出扭矩。
本发明根据油门开度历史信息确定驾驶员风格，然后根据驾驶员风格、扭矩大小、档位等因素对于双滤波系数进行适时更新，以动态的双参数滤波的方式进行扭矩滤波，并进行变化率大小限制和扭矩大小限制，最终得到平滑后的驾驶员需求扭矩。本发明引入驾驶员风格参数，结合车速、扭矩等对于驾驶员需求扭矩进行修正，使用该方法进行驾驶性评价测试，扭矩平顺性和驾驶性良好。
附图说明
图1为本发明的修正原理图。
图2为本发明的修正流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
如图1、图2所示，本发明提供一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其方案包括驾驶员风格确定、双动态参数扭矩滤波、扭矩变化率限制、系统扭矩能力大小修正，其总体思想是：根据油门开度历史信息确定驾驶员风格系数，然后根据驾驶员风格系数、扭矩大小、档位等驾驶参数对于双滤波系数进行适时更新，以动态的双参数滤波的方式进行扭矩滤波，并进行变化率大小限制和扭矩大小限制，最终得到平滑后的驾驶员需求扭矩。从车辆启动到熄火作为一个驾驶周期，那么在整个驾驶周期内油门踏板开度会变化很多次，本发明是对每一次油门开度变化的原始需求扭矩进行修正。其驾驶参数输入及输出如下：
表1参数输入输出表
Figure GDA0003370976490000041
(1)驾驶员风格确定
本发明在传统的滤波方式的基础上，引入了驾驶员风格系数概念，根据不同驾驶员的驾驶风格来对于驾驶员扭矩需求进行不同的滤波策略。对驾驶员驾驶风格最好的诠释就是加速踏板信号的变化，因此驾驶员风格的确定需引入加速踏板信号，并对其历史加速信号进行低通滤波，就可以获得驾驶风格系数。
具体以当前油门踏板开度值为辅，以历史值为主，其计算公式如下：
yn＝mx+(1-m)yn-1
其中，yn为第n次油门踏板开度变化时的驾驶员风格系数；m为滤波参数，为标定值；x为油门踏板开度；n从1开始取值，n＝1时，y0＝0。
目前m取0.2，该计算方式以历史油门踏板开度为主，占80％；并兼顾当前油门踏板开度值，占20％，具有良好的滞后滤波性和实时性。
(2)双动态参数扭矩滤波
对于车辆状态快速变化的需求扭矩滤波，本发明为提高滤波实时性，对于传统滤波进行了改进，采用双动态参数滤波的方式进行。具体来说就是综合考虑车速、驾驶员风格、扭矩大小、车速以及标定值，使得第一滤波系数kD、第二滤波系数kT根据车辆实时状态进行动态变化，可以取得良好的实时性。
因此对于扭矩滤波主要分为两步来实现，首先要根据车辆状态信息确定双动态滤波系数，然后再进行滤波。
a、滤波系数确定
本发明根据档位、扭矩大小、车速、驾驶员风格、标定量来综合确定滤波系数，如标定车速-第一滤波系数对照表，通过查询确定第一滤波系数kD。以车速和驾驶员风格系数为行、列属性标定第二滤波系数kT二维对照表，根据实际车速和驾驶员风格系数查询标定的第二滤波系数kT二维对照表确定第二滤波系数kT。
b、滤波函数
确定双滤波系数后就可以对于驾驶员扭矩需求进行平滑滤波，以防止扭矩剧烈变化带来车辆窜动，提高驾驶舒适性和操作性。本发明使用如下的低通滤波函数确定滤波扭矩：
Figure GDA0003370976490000061
其中，T(n)为第n次油门踏板开度变化时的滤波扭矩；TR为当前驾驶员需求扭矩；kD为第一滤波系数、kT为第二滤波系数；ttime为标定值；n从1开始取值，t＝1时，T(0)＝0。
(3)扭矩变化率限制
完成驾驶员需求扭矩滤波后，还需要对于扭矩的变化率进行限制，避免扭矩变化太快导致车辆抖动。对于变化率限制需考虑上升变化率和下降变化率限制两个部分，兼顾上升和下降太快两种情况，其具体实现分为三个部分。
a、确定变化率限制初值
根据当前驾驶员需求扭矩和上一时刻扭矩大小进行查表，来确定上升变化率大小初值和下降变化率大小初值，总体思路是：扭矩越大允许变化率越大，扭矩变化越大允许变化率越大。具体值需要根据实车状态标定来确定。上升变化率初值和下降变化率初值，两个值均为标定值。
b、变化率限制初值修正
确定变化率限制初值后，需要根据档位、驾驶风格系数对上升变化率初值和下降变化率初值进行修正，具体如下：
Figure GDA0003370976490000062
Figure GDA0003370976490000063
其中，mx1、mx2分别为上升变化率修正值和下降变化率修正值；m1、m2分别为上升变化率初值和下降变化率初值；p为修正系数，通过标定的驾驶员风格系数-修正系数对照表查表获得。
c、变化率限制实施
得到上升变化率修正值和下降变化率修正值后就可以实施扭矩变化率的限制，限制滤波后的驾驶员需求扭矩在上升和下降变化率限制范围内，保证驾驶员扭矩需求在合理的变化范围来，避免扭矩变化太快带来的车辆抖动。
具体过程为：根据上升变化率修正值和下降变化率修正值和上一次最终输出扭矩计算允许的扭矩范围，根据滤波扭矩与扭矩范围的比较结果确定限制扭矩，所述扭矩范围的最大值为上升限制值、最小值为下降限制值，其中，上升限制值＝(1+上升变化率修正值)*上一次最终输出扭矩；下降限制值＝(1+下降变化率修正值)*上一次最终输出扭矩。
当下降限制值≤滤波扭矩≤上升限制值，则确定滤波扭矩为限制扭矩；
当滤波扭矩＞上升限制值，则以上升限制值为限制扭矩；
当滤波扭矩＜下降限制值，则以下降限制值为限制扭矩。
(4)系统扭矩能力大小修正
纯电池汽车通常根据动力电池的能力、驱动电机的能力、附件消耗的功率进行能量管理、能力限制和冗余保护。电池能力管理模块根据动力电池实时允许的充放电能力、附件实时消耗功率等信息，可以计算得到当前系统允许使用的最大充/放电功率。
对于本发明前期滤波修正后的驾驶员需求扭矩，必须要在系统能力范围内，否则可能影响执行效率并损坏电池。本发明根据当前系统允许使用的最大充/放电功率，得到当前系统允许输出最大扭矩和最小扭矩，并进行限制修正，以达到驾驶员需求扭矩的有效性并保护电池系统，最终得到滤波修正后的驾驶员需求扭矩。
修正过程为：判断限制扭矩与最大扭矩和最小扭矩的关系，
当最小扭矩≤限制扭矩≤最大扭矩，则确定限制扭矩为最终输出扭矩；
当限制扭矩＞最大扭矩，则以最大扭矩为最终输出扭矩；
当限制扭矩＜最小扭矩，则以最小扭矩为最终输出扭矩。
(5)效果验证
对于本发明进行实车调试、耐久试验取得了良好的滤波修正效果。(1)需求扭矩输出跟随加速踏板开度变化，满足驾驶员意图；(2)相对于加速踏板变化，需求扭矩下降、上升平缓，不会出现突变；(3)实车驾驶体验，加速踏板频繁变化时车辆没有明显的抖动，不同驾驶员驾驶体验良好。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于：获取驾驶参数，根据驾驶参数确定驾驶员风格系数，根据驾驶参数及驾驶员风格系数对原始需求扭矩进行双动态参数扭矩滤波得到滤波扭矩，根据驾驶参数及驾驶员风格系数对滤波扭矩进行变化率限制得到限制扭矩，结合车辆驱动域系统能力对限制扭矩进行大小修正，得到平滑的最终输出扭矩；
通过以下公式确定驾驶员风格系数：
yn＝mx+(1-m)yn-1
其中，yn为第n次油门踏板开度变化时的驾驶员风格系数；m为滤波参数，为标定值；x为油门踏板开度；n从1开始取值，n＝1时，y0＝0。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于：所述驾驶参数包括油门踏板开度、换挡器档位、车速、驱动域系统能力和原始驾驶员需求扭矩。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于：通过以下公式对原始驾驶员需求扭矩进行双动态参数扭矩滤波：
Figure FDA0003370976480000011
其中，T(n)为第n次油门踏板开度变化时的滤波扭矩；TR为当前驾驶员需求扭矩；kD为第一滤波系数、kT为第二滤波系数；ttime为标定值；n从1开始取值，n ＝1时，T(0)＝0。
4.根据权利要求1所述的纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于：通过查询标定的车速-第一滤波系数对照表确定第一滤波系数kD。
5.根据权利要求1所述的纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于：以车速和驾驶员风格系数为行、列属性标定第二滤波系数kT二维对照表，根据实际车速和驾驶员风格系数查询标定的第二滤波系数kT二维对照表确定第二滤波系数kT。
6.根据权利要求1所述的纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于，对滤波扭矩进行变化率限制的过程为：设定上升变化率初值和下降变化率初值，根据换挡器档位和驾驶员风格系数对上升变化率初值和下降变化率初值进行修正得到上升变化率修正值和下降变化率修正值，通过上升变化率修正值和下降变化率修正值及上一次最终输出扭矩计算允许的扭矩范围，根据滤波扭矩与扭矩范围的比较结果确定限制扭矩。
7.根据权利要求1所述的纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于，通过以下公式对上升变化率初值和下降变化率初值进行修正：
Figure FDA0003370976480000021
Figure FDA0003370976480000022
其中，mx1、mx2分别为上升变化率修正值和下降变化率修正值；m1、m2分别为上升变化率初值和下降变化率初值；p为修正系数，通过标定的驾驶员风格系数-修正系数对照表查表获得。
8.根据权利要求6所述的纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于：所述扭矩范围的最大值为上升限制值、最小值为下降限制值，
当下降限制值≤滤波扭矩≤上升限制值，则确定滤波扭矩为限制扭矩；
当滤波扭矩＞上升限制值，则以上升限制值为限制扭矩；
当滤波扭矩＜下降限制值，则以下降限制值为限制扭矩。
9.根据权利要求1所述的纯电动汽车需求扭矩驾驶性滤波修正方法，其特征在于，对限制扭矩进行大小修正的过程为：所述驱动域系统能力包括允许输出的最大扭矩和最小扭矩，判断限制扭矩与最大扭矩和最小扭矩的关系，
当最小扭矩≤限制扭矩≤最大扭矩，则确定限制扭矩为最终输出扭矩；
当限制扭矩＞最大扭矩，则以最大扭矩为最终输出扭矩；
当限制扭矩＜最小扭矩，则以最小扭矩为最终输出扭矩。
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