CN111645533A - 一种新能源汽车驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新能源汽车驱动方法，采用调节电机驱动扭矩的方式，在滑移率超出最优滑移率控制区间后，采用经典的PI控制方式，使所述滑移率回归至最优滑移率控制范围，当所述滑移率处在最优区间时，直接输出整车即驾驶员油门踏板的需求扭矩。实现了所述滑移率的实时、连续、自动调节，相较于传统ESP(Electronic Stability Program)系统，能够在不增加硬件成本的情况下，改善整车在湿滑路面上的启动、驱动扭矩输出，提升调节精度，减小了刹车片的磨损，也进一步避免了驱动防滑功能起作用时所引起的车辆扭矩波动与车身抖动。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种新能源汽车驱动方法。
背景技术
近年来，随着新能源市场的逐步振兴与新能源汽车的快速发展，消费者对纯新能源汽车的需求已经从最开始的行驶旅程逐步扩展到更高层面的驾驶稳定性，行驶安全性等方面。与此相矛盾的现状却是，处于成本考量或整车集成上的困难，除了法规所要求的制动防抱死系统ABS(Anti-lock Braking System)，在主动安全层面上，现有技术对驱动防滑等涉及到整车操作稳定性的功能显得无能为力。部分低成本新能源汽车也并未配置车身电子稳定系统ESP，被动安全零部件的缺失对于冰雪、砂石等极端路面的车辆安全性造成极大威胁。
发明内容
本发明基于新能源汽车电机控制器PEU(Power Electric Unit)产品，不考虑增加额外传感器和执行器等硬件投入的前提下，通过软件方法，实时调节驱动电机输出扭矩，实现整车驱动防滑功能，能够在雨雪等湿滑路面或砂石等松软路面上通过控制驱动电机的扭矩输出，实现轮胎与地面的最优滑移率控制，使驱动轮始终保持驱动力，使得新能源汽车能够在雨雪等湿滑路面或砂石等松软路面上稳定、安全行使，避免打滑，实现松软路面整车脱困、湿滑道路坡道起步功能。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新能源汽车驱动方法，所述新能源汽车包括整车控制器，所述新能源汽车驱动方法包括以下步骤：
S1：比较所述整车控制器传递的第一需求扭矩与一设定扭矩阀值的大小，当所述第一需求扭矩大于一设定扭矩阀值时，执行S2；否则，所述新能源汽车的电机输出所述第一需求扭矩；
S2：根据所述新能源汽车的当前运行参数获取滑移率，若所述滑移率超出一设定滑移率阀值区间，执行S3；否则，所述新能源汽车的电机输出所述第一需求扭矩；
S3：根据所述当前运行参数、所述滑移率以及设定滑移率阀值区间利用PI控制算法得到第二需求扭矩；
S4：将所述第一需求扭矩和所述第二需求扭矩进行取小计算，若所述第一需求扭矩小于所述第二需求扭矩，将所述第一需求扭矩作为所述新能源汽车的电机输出扭矩；否则，将所述第二需求扭矩作为所述新能源汽车的电机输出扭矩。
优选地，所述新能源汽车循环运行所述新能源汽车驱动方法。
优选地，所述新能源汽车包括驱动轮，所述获取所述新能源汽车当前行驶状态的滑移率包括根据所述新能源汽车的驱动轮半径、驱动轮转速和整车车速，获取所述滑移率，所述滑移率
其中S为所述滑移率，r为所述驱动轮半径，w为所述驱动轮转速，u为所述整车车速。
优选地，所述PI控制算法在判断所述滑移率是否超出所述设定滑移率阀值区间时，采用滞环处理。
优选地，若所述滑移率的波动范围小于一设定门限值，则对所述需求扭矩进行平滑处理。
优选地，所述PI控制算法包括使得所述滑移率回归至所述设定滑移率阀值区间内。
优选地，当所述第一需求扭矩和所述PI控制算法得到的所述第二需求扭矩之间切换时时，采用维持上一控制周期积分值并逐渐回归第一需求扭矩的方式避免扭矩产生突变，完成平滑过渡。
优选地，所述当前运行参数包括：所述第一需求扭矩、所述新能源汽车的电机转速和所述新能源汽车的所述整车车速。
优选地，所述设定滑移率阀值区间为0.1-0.3。
优选地，所述设定扭矩阀值包括10扭米。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种新能源汽车驱动方法能够有效改善整车在低附着系数路面上启动和/或加速时所出现的驱动轮打滑现象，提升整车加速性与操纵稳定性。也能避免前驱新能源汽车驱动轮打滑时所出现的转向丢失风险。相比于现有技术如由整车控制器直接采用门限值进行判断的控制方法，由于车速信号来源于ABS控制器，且整车惯量较大，速度不会产生突变，轮速信号直接来自于电机控制器PEU产品内置的电机转速传感器，减少了不同信号在CAN通讯总线传递中由于信号延迟导致的控制不及时，能够缩短响应时间与控制稳定时间，在不添加外部传感器与执行器的前提下，降低整车成本，提升整车安全性。
附图说明
图1为典型新能源汽车电驱动系统的结构示意图；
图2为滑移率与路面附着系数之间的关系图；
图3为本发明实施例的一种新能源汽车驱动方法的整体流程框图；
图4为中低附着系数路面未配置驱动防滑功能车辆全油门加速运行状况；
图5为中低附着系数路面门限值驱动防滑控制方式下车辆全油门加速运行状况；
图6为中低附着系数路面本发明实施例其中一种新能源汽车驱动方法下车辆全油门加速运行状况；
其中，附图标记说明如下：
10-驱动电机，11-左前轮，12-右前轮，13-左后轮，14-右后轮，15-差速器，16-变速器，21-高附着路面，22-中附着路面，23-低附着路面，1-驾驶员需求扭矩，2-防滑策略修正扭矩，3-整车前行距离，4-驱动轮转速。
具体实施方式
本发明的目的在于通过轮速传感器实时获取到的整车驱动轮与非驱动轮的转速，根据滑移率计算公式，实时计算出当前车辆的行驶状态，当车辆驱动轮速明显高于非驱动轮转速时，可以认作是驱动轮与路面发生了打滑，即驱动力无法完全作用于路面上。当这种现象发生时，通过减小驱动轮扭矩，优化滑移率，以达到充分利用路面附着力的目的。
为实现上述思想，本发明提供了一种新能源汽车驱动方法，所述新能源汽车包括整车控制器，所述新能源汽车驱动方法包括以下步骤：
S1：比较所述整车控制器传递的第一需求扭矩与一设定扭矩阀值的大小，当所述第一需求扭矩大于一设定扭矩阀值时，执行S2；否则，所述新能源汽车的电机输出所述第一需求扭矩；
S2：根据所述新能源汽车的当前运行参数获取滑移率，若所述滑移率超出一设定滑移率阀值区间，执行S3；否则，所述新能源汽车的电机输出所述第一需求扭矩；
S3：根据所述当前运行参数、所述滑移率以及设定滑移率阀值区间利用PI控制算法得到第二需求扭矩；
S4：将所述第一需求扭矩和所述第二需求扭矩进行取小计算，若所述第一需求扭矩大于所述第二需求扭矩，将所述第二需求扭矩作为所述新能源汽车的电机输出扭矩；否则，将所述第一需求扭矩作为所述新能源汽车的电机输出扭矩。
所述新能源汽车循环运行所述新能源汽车驱动方法。
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1-6对本发明提出的一种新能源汽车驱动方法进一步详细说明。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
<实施例>
在具体介绍本实施例之前，为便于理解，先简要描述本发明的实施的理论基础，然后再详细描述本实施例。
现有技术中，在传统内燃机车辆上，由于发动机的扭矩输出与喷油点火系统的正时和喷油量有关，因此扭矩输出精度受限且响应较慢，一般无法完全通过发动机扭矩输出的方式实现最优滑移率控制，需要结合ESP系统中制动扭矩的施加来完成驱动防滑控制(TCS，Traction Control System)。传统ESP系统由于制动液压存在可压缩性的缘故，无法实现制动扭矩连续精准可调，转而采用滑移率门限值控制的方式进行制动力输出，即当滑移率高于最优滑移率上限时(比如30％)，控制液压主缸完成增压，从而输出更大的制动力，相应的，驱动力被削弱，滑移回归至最优区间。当滑移率低于最优滑移率下限时(比如10％)，控制液压系统完成减压，提升驱动力。而制动力即液压系统的压力调节量一般采用步进控制，即等时间内完成相同幅度的增减压，以避免制动力突变所带来的整车抖动。
如附图1所示，为典型新能源汽车电驱动系统，所述典型新能源汽车电驱动系统包括驱动电机10、左前轮11、右前轮12、左后轮13、右后轮14、差速器15和变速器16。其中，左前轮11和右前轮12为驱动轮。新能源汽车中的电机直接由交流电与永磁体的电磁感应产生驱动力，可以实现非常精准的扭矩控制(3％)与快速的扭矩响应(30ms)，因而，可以实现上文所述的通过直接调节电机扭矩输出的方式完成最优滑移率控制。
当车辆处在驱动状态时，整车滑移率公式可以表示为
其中S为滑移率，r为驱动轮半径，w为驱动轮转速，u为整车车速，可以推算出，当车辆高速打滑，整车完全静止这一极限情况下，滑移率S＝1，当车辆行驶在附着力很高的路面上时，rw＝u，此时可认作滑移率S＝0；根据整车动力学与轮胎动力学的实验结果，如附图2所示，所述滑移率与路面附着系数之间的关系，可以看出不管高附着路面21、中附着路面22还是低附着路面23，当滑移率S处在0.1-0.3附近时，路面的附着系数最高，也就代表着车辆所能发挥的驱动力最大。因此，理想情况下应始终将滑移率S维持在此区域内，整车车速可以根据非驱动轮的轮速经过滤波后进行计算。
以上为本发明的实施的理论基础，以下为本实施例的详细描述。
本发明的实施例基于新能源汽车电机控制器PEU(Power Electric Unit)产品，不考虑增加额外传感器、执行器等硬件投入的前提下，通过软件方法，提供一种新能源汽车驱动方法，如附图3所示，为本发明实施例的一种新能源汽车驱动方法的整体流程框图，包括以下步骤：
S1：比较所述整车控制器传递的第一需求扭矩与一设定扭矩阀值的大小，当所述第一需求扭矩大于一设定扭矩阀值时，执行S2；否则，所述新能源汽车的电机输出所述第一需求扭矩。
其中，所述新能源汽车行使的当前运行参数包括第一需求扭矩、所述新能源汽车的电机转速和所述新能源汽车的所述整车车速；所述设定扭矩阀值包括10扭米。
S2：根据所述新能源汽车的当前运行参数获取滑移率，判断所述滑移率是否超出了所述一设定滑移率阀值区间，若所述滑移率超出所述设定滑移率阀值区间，则执行S3；否则，所述新能源汽车的电机输出所述第一需求扭矩。
显然地，所述新能源汽车还包括驱动轮，所述滑移率
其中S为所述滑移率，r为所述驱动轮半径，w为所述驱动轮转速，u为所述整车车速；所述设定滑移率阀值区间为0.1-0.3。
S3：根据所述当前运行参数、所述滑移率以及所述滑移率阀值区间利用PI控制算法得到第二需求扭矩；
进一步的，作为最优可选的实施例实现方式，在判断所述滑移率是否超出了所述设定滑移率阀值区间时，采用滞环处理，避免所述滑移率在一门限值附近波动时，导致所述新能源汽车的电机输出扭矩在所述滑移率PI控制模式得到的所述第二需求扭矩与所述第一需求扭矩输出两种控制方式之间频繁切换所引起的扭矩波动。
进一步地，所述PI控制算法，使的所述滑移率回归至所述设定滑移率阀值区间内。所述PI控制算法包括当所述第一需求扭矩和滑移率PI控制模式得到的所述第二需求扭矩之间切换时，采用维持上一控制周期积分值并逐渐回归第一需求扭矩的方式避免扭矩产生突变，得到所述第二需求扭矩，完成平滑过渡。
S4：将所述第一需求扭矩和所述第二需求扭矩进行取小计算，若所述第一需求扭矩大于所述第二需求扭矩，将所述第二需求扭矩作为所述新能源汽车的电机输出扭矩；否则，将所述第一需求扭矩作为所述新能源汽车的电机输出扭矩，避免引起所述新能源汽车的电机输出扭矩安全风险。
所述新能源汽车循环运行所述新能源汽车驱动方法。
以下实施本发明一种新能源汽车驱动方法的效果和实用其他方法控制方法的效果对比说明。
如附图4所示，为中低附着系数路面未配置驱动防滑功能车辆全油门加速运行状况，如附图5为中低附着系数路面门限值驱动防滑控制方式下车辆全油门加速运行状况，如图6为中低附着系数路面本发明实施例其中一种新能源汽车驱动下全油门加速运行状况，图示中各标号含义如下，其中，1为驾驶员需求扭矩，2为防滑策略修正扭矩，3为整车前行距离，4为驱动轮转速。其中，附图4为未配置驱动防滑功能车辆、图5为门限值驱动防滑控制方式和图6为本发明实施例其中一种新能源汽车驱动的工况完全相同，车辆完全相同：路面状况完全相同，中低附着系数为0.7的路面；驾驶员需求扭矩1均为全油门加速；唯一不同的仅为应用的防滑策略不同。从附图4可以看出，未配置驱动防滑功能的车辆，驾驶员全油门进行扭矩请求，车辆驱动轮高速打滑，整车在8.8s后的纵向前行距离仅为64.5m，由于车轮打滑，电机在0.8s后达到外特性极限，产生降扭保护；从附图5可以看出，相同工况下，采用门限值控制的方式完成驱动防滑时，整车的前行距离为81m，车辆在启动第1s由所述新能源汽车电机控制器PEU完成扭矩干预，多次增降电机扭矩，导致车辆抖动比较剧烈；采用本发明提供的新能源汽车驱动方法下的整车运行工况，可以看出整车在打滑瞬间，所述新能源汽车电机控制器PEU采用自适应扭矩调节的方式，完成了输出扭矩的干预，整车并未出现多次扭矩波动，8.8s后整车的前行距离达到107.8m，为三种控制方式中的最优者。
需要特别说明的是，文中涉及“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地包括至少一个该特征。
综上，上述实施例对一种新能源汽车驱动方法的进行了详细说明，当然，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种新能源汽车驱动方法，所述新能源汽车包括整车控制器，其特征在于，包括以下步骤：
S1：比较所述整车控制器传递的第一需求扭矩与一设定扭矩阀值的大小，当所述第一需求扭矩大于一设定扭矩阀值时，执行S2；否则，所述新能源汽车的电机输出所述第一需求扭矩；
S2：根据所述新能源汽车的当前运行参数获取滑移率，若所述滑移率超出一设定滑移率阀值区间，执行S3；否则，所述新能源汽车的电机输出所述第一需求扭矩；
S3：根据所述当前运行参数、所述滑移率以及所述设定滑移率阀值区间利用PI控制算法得到第二需求扭矩；
S4：将所述第一需求扭矩和所述第二需求扭矩进行取小计算，若所述第一需求扭矩小于所述第二需求扭矩，将所述第一需求扭矩作为所述新能源汽车的电机输出扭矩；否则，将所述第二需求扭矩作为所述新能源汽车的电机输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，所述新能源汽车循环运行所述新能源汽车驱动方法。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，所述新能源汽车包括驱动轮，所述获取所述新能源汽车当前行驶状态的滑移率包括根据所述新能源汽车的驱动轮半径、驱动轮转速和整车车速，获取所述滑移率，所述滑移率
其中S为所述滑移率，r为所述驱动轮半径，w为所述驱动轮转速，u为所述整车车速。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，所述PI控制算法在判断所述滑移率是否超出所述设定滑移率阀值区间时，采用滞环处理。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，若所述滑移率的波动范围小于一设定门限值，则对所述需求扭矩进行平滑处理。
6.根据权利要求4所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，所述PI控制算法包括使得所述滑移率回归至所述设定滑移率阀值区间内。
7.根据权利要求4所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，当所述第一需求扭矩和所述PI控制算法得到的所述第二需求扭矩之间切换时，采用维持上一控制周期积分值并逐渐回归第一需求扭矩的方式避免扭矩产生突变，完成平滑过渡。
8.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，所述当前运行参数包括：所述第一需求扭矩、所述新能源汽车的电机转速和所述新能源汽车的所述整车车速。
9.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，所述设定滑移率阀值区间为0.1-0.3。
10.根据权利要求1所述的新能源汽车驱动方法，其特征在于，所述设定扭矩阀值包括10扭米。
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