CN111731109A - 车辆电机扭矩的控制方法、装置及车辆 - Google Patents

车辆电机扭矩的控制方法、装置及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆控制领域，提供一种车辆电机扭矩的控制方法、装置和车辆。本发明所述的车辆扭矩的控制方法包括：检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速；根据每个时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，确定当前时刻的车辆的滑移率和滑移率变化率；根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩；根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩。本发明可以减少驱动轮的滑移，保障整车驾驶稳定性。

Description

车辆电机扭矩的控制方法、装置及车辆
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种车辆电机扭矩的控制方法、装置及车辆。
背景技术
对于新能源车辆，在地附路面行驶时，当需求扭矩较大时，电机产生的驱动力超过轮胎与地面的摩擦力，使驱动轮产生滑移。由于电机的功率为查表得出，当轮速快速上升时，无法及时的识别当前的功率工况，不能及时的降低扭矩值，造成功率超过自身外特性，出现电机功率超调现象。而当电机功率超调时，由于电池无法对输出的功率进行限制，进一步造成电池包功率过放，最终使整车处于故障状态，无法正常工作。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆电机扭矩的控制方法，以减少驱动轮的滑移，保障整车驾驶稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆电机扭矩的控制方法，所述车辆扭矩的控制方法包括：检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速；根据每个时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，确定当前时刻的车辆的滑移率和滑移率变化率；根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩；根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩。
进一步的，所述根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩包括：根据当前时刻的滑移率和车速确定当前时刻的滑移率的扭矩补偿；根据当前时刻的滑移率变化率确定当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿；根据所述当前时刻的滑移率的扭矩补偿、所述当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿、所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩。
进一步的，所述当前时刻的车辆的滑移率通过以下公式计算：
Figure BDA0002006088770000021
其中S为所述当前时刻的车辆的滑移率，V1为当前时刻的车辆的前轮平均轮速、V2为当前时刻的车辆的后轮平均轮速，V3为当前时刻的车辆的后轮平均转速。
进一步的，所述当前时刻的电机输出的目标扭矩通过以下公式计算：
Figure BDA0002006088770000022
其中T为所述当前时刻的电机输出的目标扭矩，为所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩，为当前时刻的滑移率的扭矩补偿，为当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿。
进一步的，所述根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩包括：确定所述电机输出的扭矩的调整限制；根据所述目标扭矩，在所述电机输出的扭矩的调整限制的基础上，调整所述电机输出的扭矩。
进一步的，通过查表法确定所述当前时刻的滑移率的扭矩补偿和所述当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿。
相对于现有技术，本发明所述的车辆电机扭矩的控制方法具有以下优势：
本发明所述的车辆电机扭矩的控制方法通过检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，之后根据每个时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，确定当前时刻的车辆的滑移率和滑移率变化率，再根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩，最后根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩，以减少驱动轮的滑移，保障整车驾驶稳定性。
本发明的另一目的在于提出一种车辆电机扭矩的控制装置，以减少驱动轮的滑移，保障整车驾驶稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆电机扭矩的控制装置，所述车辆扭矩的控制装置包括：检测单元以及处理单元，其中，所述检测单元用于检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速；所述处理单元用于：根据每个时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，确定当前时刻的车辆的滑移率和滑移率变化率；根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩；根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩。
进一步的，所述根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩包括：根据当前时刻的滑移率和车速确定当前时刻的滑移率的扭矩补偿；根据当前时刻的滑移率变化率确定当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿；根据所述当前时刻的滑移率的扭矩补偿、所述当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿、所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩。
进一步的，所述根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩包括：确定所述电机输出的扭矩的调整限制；根据所述目标扭矩，在所述电机输出的扭矩的调整限制的基础上，调整所述电机输出的扭矩。
所述车辆电机扭矩的控制装置与上述车辆电机扭矩的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的另一目的在于提出一种车辆，以减少驱动轮的滑移，保障整车驾驶稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，所述车辆包括上文所述的车辆电机扭矩的控制装置。
所述车辆与上述车辆电机扭矩的控制装置和方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的车辆电机扭矩的控制方法的流程图；
图2是本发明另一实施例提供的电机输出的目标扭矩的计算方法的流程图；
图3是本发明一实施例提供的车辆电机扭矩的控制系统的示意图；以及
图4是本发明一实施例提供的车辆电机扭矩的控制装置的结构示意图。
附图标记说明：
1 检测单元 2 处理单元
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
图1是本发明一实施例提供的车辆电机扭矩的控制方法的流程图。如图1所示，所述车辆扭矩的控制方法包括：
步骤S11，检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速；
步骤S12，根据每个时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，确定当前时刻的车辆的滑移率和滑移率变化率；
步骤S13，根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩；
步骤S14，根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩。
首先，实时检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，在此，平均轮速或平均转速指的是两个前轮或者两个后轮的平均轮速或转速。
随后，通过以下公式可以得到当前时刻的车辆的滑移率：
Figure BDA0002006088770000051
其中S为所述当前时刻的车辆的滑移率，V1为当前时刻的车辆的前轮平均轮速、V2为当前时刻的车辆的后轮平均轮速，V3为当前时刻的车辆的后轮平均转速。
同样通过上式，利用前一时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速可以得到前一时刻的车辆的滑移率，从而可以得到当前时刻的车辆的滑移率变化率。
最后，根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩可以确定当前时刻的电机输出的目标扭矩，这个扭矩就是最为合适的电机输出的扭矩，从而控制电机输出目标扭矩即可。具体的计算过程将在下文详述。
在本发明实施例中，还可以优选设定以下目标中的一个或多个，作为执行上述车辆扭矩的控制方法的条件，以使上述控制方法更有意义以及更准确：1、整车状态为READY；2、整车无高等级故障，可以正常提高动力输出；3、当前电池温度小于-7°；4、档位生效时间大于0.8s；5、能量回收未激活；6、当前处于D/R行驶挡；7、防滑刹车系统未触发；8、油门开度大于1％。上述数值仅为示例，可以进行适当调整，本发明并不作此限定。
图2是本发明另一实施例提供的电机输出的目标扭矩的计算方法的流程图。如图2所示，所述根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩包括：
步骤S21，根据当前时刻的滑移率和车速确定当前时刻的滑移率的扭矩补偿；
步骤S22，根据当前时刻的滑移率变化率确定当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿；
步骤S23，根据所述当前时刻的滑移率的扭矩补偿、所述当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿、所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩。
首先，根据当前时刻的滑移率和车速确定当前时刻的滑移率的扭矩补偿，可以通过查表法确定(以下数值可能根据车辆的不同而变化，可以根据车辆事先标定)，例如：
Figure BDA0002006088770000061
其中，表中省略了一些数值，但是所有滑移率的扭矩补偿成比例变化(以下各表均类似)，从该表可以得到所有滑移率的扭矩补偿，例如，滑移率15％，车速10的时候，滑移率的扭矩补偿为0.97和0.93的中间值，即0.95。并且，在滑移率小于10％时，可以认为车辆未打滑，此时滑移率的扭矩补偿可以认为是0。
接着，根据当前时刻的滑移率变化率可以确定当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿，可以通过查表法确定(以下数值可能根据车辆的不同而变化，可以根据车辆事先标定)，例如：
滑移率变化率％/s 1000 2000 3000
扭矩补偿％ 0 5 10
其中，由于所有滑移率变化率的扭矩补偿成比例变化，从该表可以得到，滑移率变化率的扭矩补偿1500％/s的时候，滑移率变化率的扭矩补偿为0和5的中间值，即0.25。在滑移率变化率小于1000％/s时，可以认为滑移率变化率的扭矩补偿也是0。
最后，通过以下公式计算当前时刻的电机输出的目标扭矩：
Figure BDA0002006088770000071
其中T为所述当前时刻的电机输出的目标扭矩，Ts为所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩，
Figure BDA0002006088770000072
为当前时刻的滑移率的扭矩补偿，σ为当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿。
在得到当前时刻的电机输出的目标扭矩之后，进行电机输出的扭矩的调整。另外，考虑到多种因素，例如整车的平顺性等，优选地，调整电机输出的扭矩有一定的限制，可以在这些限制的基础上进行调整，在超出限制时，只能按最大限制进行调整。具体如下：
考虑整车平顺性状态，进行扭矩下降梯度限制，具体如下表(以下数值可能根据车辆的不同而变化，可以根据车辆事先标定)：
扭矩 0 150 300
梯度N.m/s 100 150 200
其中，从表中可以得到在当前时刻的车辆的电机输出的扭矩为0时，下降梯度限制为100N.m/s。
在当前时刻的滑移率小于10％时，可以控制扭矩慢慢回复到正常需求扭矩值，并对扭矩恢复的梯度做限制。扭矩上升梯度限制如下(以下数值可能根据车辆的不同而变化，可以根据车辆事先标定)：
扭矩N.m 0 150 300
梯度N.m/s 30 50 90
其中，从表中可以得到在当前时刻的车辆的电机输出的扭矩为0时，上升梯度限制为30N.m/s。
同时，本发明实施例还对扭矩调整的最大值与正常需求扭矩的差值做限制如下(以下数值可能根据车辆的不同而变化，可以根据车辆事先标定)：
扭矩N.m ≤50 ≤150 ≤300
限制N.m 15 30 50
其中，从表中可以得到在当前时刻的车辆的电机输出的扭矩小于50N.m时，扭矩调整的最大值与正常需求扭矩的差值的限制为15N.m。
以上各实施例的车辆电机扭矩的控制方法的计算和控制过程优选是在车辆打滑较为严重时进行的，即可以设定条件为在得到车辆的滑移率之后，当车辆的滑移率大于预设值时再进行后续的目标扭矩的计算以及电机输出的扭矩的控制，或者得到目标扭矩之后，当车辆的滑移率大于预设值时，再进行电机输出的扭矩的控制。在车辆打滑不严重时，虽然上述计算和控制过程也可以进行，但是得到的目标扭矩与实际的电机输出扭矩差距不大。
因此，本发明优选的整个算法控制逻辑为：当所有条件满足时，开启此控制，当根据算法识别到整车滑移率达到要求后，判断当前为整车趋向或处于打滑状态，此时根据滑移率的大小以及滑移率变化率的大小进行扭矩修正，即减少扭矩输出。滑移率越大扭矩降低的越多，滑移率越小扭矩降低的越少，但整个扭矩修正的可修正扭矩最大值应进行限制。当整车的滑移率小于10％以内时，减小的扭矩值应慢慢恢复到正常状态。整个调节过程因考虑整车平顺性，对扭矩梯度进行相应的限制。
现有技术并不会从系统角度考虑电机的过放和电池的过充问题，只是从零部件角度要求零部件达到理想的性能指标，但由于零部件的差异以及成本等问题，很多零部件并不能达到理性的性能指标。本发明从系统角度考虑此问题，在控制算法上进行规避此问题的出现，不涉及成本的变化，而且可以为以后驱动电机在整车上的应用打开一个新的思路。
图3是本发明一实施例提供的车辆电机扭矩的控制系统的示意图。如图3所示，本发明基于轮速、转速、扭矩、加速踏板开度等信息，通过扭矩控制策略，适时降低电机输出功率和转速，以减少驱动轮的滑移率，一方面提高整车的纵向驱动力，另一方面提高转向操作性能。控制策略为：整车在光滑路面起步或加速时，电控系统在识别到整车滑移率超出阀值时降低电机系统的输出功率和转速，减少驱动轮的滑移，保障整车驾驶稳定性。
图4是本发明一实施例提供的车辆电机扭矩的控制装置的结构示意图。如图4所示，所述车辆扭矩的控制装置包括：检测单元1以及处理单元2，其中，所述检测单元1用于检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速；所述处理单元2用于：根据每个时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，确定当前时刻的车辆的滑移率和滑移率变化率；根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩；根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩。
进一步的，所述根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩包括：根据当前时刻的滑移率和车速确定当前时刻的滑移率的扭矩补偿；根据当前时刻的滑移率变化率确定当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿；根据所述当前时刻的滑移率的扭矩补偿、所述当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿、所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩。
进一步的，所述根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩包括：确定所述电机输出的扭矩的调整限制；根据所述目标扭矩，在所述电机输出的扭矩的调整限制的基础上，调整所述电机输出的扭矩。
上述的车辆电机扭矩的控制装置与上文所述的车辆电机扭矩的控制方法的实施例类似，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种车辆，所述车辆包括上文所述的车辆电机扭矩的控制装置。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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)

1.一种车辆电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述车辆扭矩的控制方法包括：
检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速；
根据每个时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，确定当前时刻的车辆的滑移率和滑移率变化率；
根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩；
根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩。
2.根据权利要求1所述的车辆电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩包括：
根据当前时刻的滑移率和车速确定当前时刻的滑移率的扭矩补偿；
根据当前时刻的滑移率变化率确定当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿；
根据所述当前时刻的滑移率的扭矩补偿、所述当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿、所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩。
3.根据权利要求1所述的车辆电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述当前时刻的车辆的滑移率通过以下公式计算：
Figure FDA0002006088760000011
其中S为所述当前时刻的车辆的滑移率，V1为当前时刻的车辆的前轮平均轮速、V2为当前时刻的车辆的后轮平均轮速，V3为当前时刻的车辆的后轮平均转速。
4.根据权利要求2所述的车辆电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述当前时刻的电机输出的目标扭矩通过以下公式计算：
Figure FDA0002006088760000021
其中T为所述当前时刻的电机输出的目标扭矩，Ts为所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩，
Figure FDA0002006088760000022
为当前时刻的滑移率的扭矩补偿，σ为当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿。
5.根据权利要求1所述的车辆电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩包括：
确定所述电机输出的扭矩的调整限制；
根据所述目标扭矩，在所述电机输出的扭矩的调整限制的基础上，调整所述电机输出的扭矩。
6.根据权利要求2所述的车辆电机扭矩的控制方法，其特征在于，通过查表法确定所述当前时刻的滑移率的扭矩补偿和所述当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿。
7.一种车辆电机扭矩的控制装置，其特征在于，所述车辆扭矩的控制装置包括：
检测单元以及处理单元，其中，
所述检测单元用于检测每个时刻的车辆的车速、车辆电机输出的扭矩、车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速；
所述处理单元用于：
根据每个时刻的车辆的前轮平均轮速、后轮平均轮速和后轮平均转速，确定当前时刻的车辆的滑移率和滑移率变化率；
根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩；
根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩。
8.根据权利要求7所述的车辆电机扭矩的控制装置，其特征在于，所述根据当前时刻的车辆的滑移率、滑移率变化率、车速以及电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩包括：
根据当前时刻的滑移率和车速确定当前时刻的滑移率的扭矩补偿；
根据当前时刻的滑移率变化率确定当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿；
根据所述当前时刻的滑移率的扭矩补偿、所述当前时刻的滑移率变化率的扭矩补偿、所述当前时刻的车辆的电机输出的扭矩确定当前时刻的电机输出的目标扭矩。
9.根据权利要求7所述的车辆电机扭矩的控制装置，其特征在于，所述根据所述目标扭矩调整所述电机输出的扭矩包括：
确定所述电机输出的扭矩的调整限制；
根据所述目标扭矩，在所述电机输出的扭矩的调整限制的基础上，调整所述电机输出的扭矩。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求7-9中任意一项权利要求所述的车辆电机扭矩的控制装置。
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