CN111731112B - 电动汽车电机扭矩控制方法、存储介质和电子设备 - Google Patents

电动汽车电机扭矩控制方法、存储介质和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电动汽车电机扭矩控制方法、存储介质和电子设备，其方法能在响应到扭矩切换控制信号后，根据电动汽车的行驶状态信号确定出目标扭矩，根据目标扭矩和当前扭矩确定扭矩变化量，根据行驶状态以及扭矩变化量得到扭矩调整时间，以及扭矩变化率与时间的对应关系，从而能够得到电机扭矩与时间的对应关系，根据所述电机扭矩与时间的对应关系对电机扭矩进行控制。以上方案，无需关注扭矩零点的具体位置，大大减少了运算量，并且由于上述方案直接得到当前扭矩到目标扭矩整个过程中电机扭矩与时间的对应关系，以用于控制电机扭矩输出，从而在电机控制过程中进行了整体规划，相比于仅关注零点扭矩变化控制的方案来说具有更好的防抖动效果。

Description

电动汽车电机扭矩控制方法、存储介质和电子设备
技术领域
本发明涉及电动汽车智能控制技术领域，具体地，涉及一种电动汽车电机扭矩控制方法、存储介质和电子设备。
背景技术
在电动汽车中，电机扭矩的大小是由电动汽车驱动系统的电机控制器来确定的，电机输出扭矩作用于减速器上由减速器驱动车轮转动。在一些场景下，如驾驶员执行换挡操作或者电动汽车从能量回收过渡到正常驱动过程中，都存在电机输出扭矩需要在很短的时间内在正负值之间变化的情况。这种情况下，减速器的齿轮需执行正反转切换动作，齿轮间隙导致打齿，引起车撞击声和车抖动，影响乘车舒适性。
为此，现有技术中提出了一些技术方案用于降低电机扭矩在零点附近时的变化速度，从而降低电机输出扭矩在正负值变化时产生的抖动。但是这一方法在实现时需要不停地判断电机扭矩的零点位置，给控制过程带来较多运算，而且电机扭矩的变化在渡过零点之后其变化速度突然发生变化也依然会给电动汽车带来波动。
因此现有技术中的上述方案还存在一定的改进空间。
发明内容
本发明旨在提供一种电动汽车电机扭矩控制方法、存储介质和电子设备，以解决现有技术中电动汽车电机扭矩控制过程复杂且依然会给车辆带来抖动的技术问题。
为此，本发明一部分实施例提供一种电动汽车电机扭矩控制方法，包括如下步骤：
响应于扭矩切换控制信号，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量；
根据所述行驶状态以及所述扭矩变化量得到扭矩调整时间，以及扭矩变化率与时间的对应关系；
根据所述扭矩变化量和所述扭矩变化率与时间的对应关系得到电机扭矩与时间的对应关系，根据所述电机扭矩与时间的对应关系对电机扭矩进行控制。
本发明一部分实施例中的电动汽车电机扭矩控制方法，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量的步骤中：
根据预设的行驶状态信号与目标扭矩的对应关系，确定与所述行驶状态信号对应的所述目标扭矩；
根据预设的行驶状态信号与扭矩调整时间的对应关系，确定与所述行驶状态信号对应的所述扭矩调整时间。
本发明一部分实施例中的电动汽车电机扭矩控制方法，所述行驶状态信号包括行驶速度信号、油门踏板信号和油门踏板变化速率信号。
本发明一部分实施例中的电动汽车电机扭矩控制方法，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量的步骤中：
所述目标扭矩根据所述行驶速度信号和所述油门踏板信号确定；
所述扭矩调整时间根据所述行驶速度信号和所述油门踏板变化速率信号确定。
本发明一部分实施例中的电动汽车电机扭矩控制方法，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量的步骤中：
所述扭矩变化率与时间的对应关系为置于第一坐标系中的等腰三角形曲线；所述第一坐标系的横轴表示时间，所述第一坐标系的纵轴表示扭矩变化率，所述等腰三角形曲线的底边与所述第一坐标系的横轴平行，所述等腰三角形曲线底边的长度表示所述扭矩调整时间，所述等腰三角形的面积表示所述扭矩变化量。
本发明一部分实施例中的电动汽车电机扭矩控制方法，根据所述扭矩变化量和所述扭矩变化率与时间的对应关系得到电机扭矩与时间的对应关系的步骤中：
对所述扭矩变化率与时间的对应关系执行积分处理，得到所述电机扭矩与时间的对应关系。
本发明一部分实施例中的电动汽车电机扭矩控制方法，所述电机扭矩与时间的对应关系为置于第二坐标系中的扭矩变化曲线，所述第二坐标系的横轴表示时间，所述第二坐标系的纵轴表示电机扭矩，所述扭矩变化曲线的起点纵坐标为所述当前扭矩，所述扭矩变化曲线的终点纵坐标为所述目标扭矩。
本发明一部分实施例中的电动汽车电机扭矩控制方法，还包括如下步骤：
在任意时刻t0，获取电机的实时扭矩T0；
根据电机扭矩与时间的对应关系确定时刻t0的电机扭矩指示值Tm0；
在时刻t1控制所述电机扭矩以a＝(Tm0-T0)/(t1-t0)的变化速率进行变化。
本发明一部分实施例中的电动汽车电机扭矩控制方法，响应于扭矩切换控制信号，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量之前还包括：
以电动汽车从能量回收状态切换至正常驱动状态的控制信号作为所述扭矩切换控制信号。
本发明一部分实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行以上任一项所述的电动汽车电机扭矩控制方法。
本发明一部分实施例还提供一种电子设备，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序指令，至少一个所述处理器读取所述程序指令后执行以上任一项所述的电动汽车电机扭矩控制方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的电动汽车电机扭矩控制方法、存储介质和电子设备，其方法中能够在响应到扭矩切换控制信号后，直接根据电动汽车的行驶状态信号确定出目标扭矩，直接根据目标扭矩和当前扭矩确定扭矩变化量，根据行驶状态以及扭矩变化量得到扭矩调整时间，以及扭矩变化率与时间的对应关系，从而能够得到电机扭矩与时间的对应关系，根据所述电机扭矩与时间的对应关系对电机扭矩进行控制。这一过程中无需关注扭矩零点的具体位置，大大减少了运算量，而且本方案中直接得到了当前扭矩到目标扭矩这一整个过程中电机扭矩与时间的对应关系，以用于控制电机扭矩输出，从而在电机控制过程中进行了整体规划，相比于仅关注零点扭矩变化控制的方案来说具有更好的防抖动效果。
附图说明
图1为本发明一个实施例所述电动汽车电机扭矩控制方法的流程图；
图2为本发明一个实施例所述电动汽车电机扭矩控制的信号流程图；
图3a为现有技术中电机扭矩控制方案中扭矩变化加速度曲线；
图3b为本发明方案中电机扭矩控制方案中扭矩变化加速度曲线；
图4为本发明一个实施例所述电动汽车电机扭矩控制方法的流程图；
图5为本发明一个实施例所述电机输出扭矩与时间对应关系曲线、扭矩变化速率与时间对应关系曲线、扭矩变化速率求导数之后的结果与时间对应关系曲线；
图6为本发明一个实施例所述根据图5所示曲线对电动汽车电机扭矩进行控制的流程图；
图7为本发明一个实施例所述执行电动汽车电机扭矩控制方法的电子设备的硬件连接关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本申请中提供的以下实施例中的各个技术方案，除非彼此之间相互矛盾，否则不同技术方案之间可以相互组合，其中的技术特征可以相互替换。
本发明一部分实施例提供一种电动汽车电机扭矩控制方法，可应用于电动汽车的整车控制器、驱动系统的控制器或者电机控制器等具有数据处理功能的控制单元中，如图1所示，可以包括如下步骤：
S101：响应于扭矩切换控制信号，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量。
S102：根据所述行驶状态以及所述扭矩变化量得到扭矩调整时间，以及扭矩变化率与时间的对应关系。
S103：根据所述扭矩变化量和所述扭矩变化率与时间的对应关系得到电机扭矩与时间的对应关系，根据所述电机扭矩与时间的对应关系对电机扭矩进行控制。
以上步骤S101中，扭矩切换控制信号可以是换挡信号，油门踏板和制动踏板的踩踏信号等，优选地以电动汽车从能量回收状态切换至正常驱动状态的控制信号作为所述扭矩切换控制信号。当响应到这类信号后，电机扭矩可能会出现正负值切换的情况，因此采用本方案中的电机扭矩控制方法。而电动汽车的行驶状态信号可以包括电动汽车的速度、油门踩踏程度等，也可以根据实际情况选择其他的行驶状态信号，只要能够确定其与目标扭矩的关系即可。具体地，可以在控制单元中预先存储数据表，数据表中记录预设的行驶状态信号与目标扭矩的对应关系，预设的行驶状态信号与扭矩调整时间的对应关系，在此基础上就能够通过查表等方式直接确定与所述行驶状态信号对应的所述目标扭矩；根据确定与所述行驶状态信号对应的所述扭矩调整时间。扭矩变化量可以直接根据目标扭矩和当前扭矩的差值得到。
以上步骤S102中，扭矩调整时间是指电机扭矩从当前扭矩变化为目标扭矩所需要的时间，可以根据行驶状态来确定，例如油门踏板踩下去的程度越大则该时间越短，行驶速度越大则该时间越短。而扭矩变化率与时间的对应关系可以是一条曲线也可以是数据组合集，其中扭矩变化率表示扭矩变化速度。步骤S103中的电机扭矩与时间的对应关系可以通过对所述扭矩变化率与时间的对应关系执行积分处理得到。
参考图2，将本实施例中的上述方法应用于整车控制器中，整车控制器根据油门踏板信号和车速信号计算得到目标扭矩，根据加速踏板变化速率和车速信号以及目标扭矩计算出扭矩与时间的对应关系，整车控制器能够根据扭矩与时间的对应关系确定出任一时刻的指示扭矩发送至电机控制器，进而控制电机的扭矩。
以上方案中，能够在响应到扭矩切换控制信号后，直接根据电动汽车的行驶状态信号确定出目标扭矩，直接根据目标扭矩和当前扭矩确定扭矩变化量，根据行驶状态以及扭矩变化量得到扭矩调整时间，以及扭矩变化率与时间的对应关系，从而能够得到电机扭矩与时间的对应关系，根据所述电机扭矩与时间的对应关系对电机扭矩进行控制。这一过程中无需关注扭矩零点的具体位置，大大减少了运算量，而且本方案中直接得到了当前扭矩到目标扭矩这一整个过程中电机扭矩与时间的对应关系，以用于控制电机扭矩输出，从而在电机控制过程中进行了整体规划，相比于仅关注零点扭矩变化控制的方案来说具有更好的防抖动效果。
图3a和图3b给出了采用现有技术中的扭矩控制方法和本实施例中扭矩控制方法得到的扭矩波动曲线，显然本方案的控制方法得到扭矩波动曲线中△G更小，即电机输出扭矩的稳定性更好。
在本发明的一部分实施例中，以上方法还包括如下步骤：在任意时刻t0，获取电机的实时扭矩T0；根据电机扭矩与时间的对应关系确定时刻t0的电机扭矩指示值Tm0；在时刻t1控制所述电机扭矩以a＝(Tm0-T0)/(t1-t0)的变化速率进行变化。具体地控制流程参见图4所示，包括：
S201：获取t0时刻扭矩目标值Tm0；
S202：获取t0时刻扭矩实际值T0；
S203：得到t1时刻扭矩变化率a1；
S204：计算t1时刻扭矩目标值：Tm1＝T0+a1×△t，△t即为控制周期，也即t1-t0。
S205：在t1时刻时，获取扭矩实际值T1；
S206：根据步骤S204得到的t1时刻扭矩目标值和步骤S205得到的扭矩实际值T1计算t2时刻扭矩变化率a2；
S207：计算t2时刻扭矩目标值：Tm2＝T2+a2×△t。
之后可以将下一时刻以t0表示后返回步骤S201。
也即，在任意时刻，其电机扭矩的变化速率是根据前一时刻的扭矩实际值和扭矩目标值以及控制周期来确定的。所以，任意时刻下的扭矩变化速率都是根据电机扭矩的实际值进行实时调整修正的，从而从而能保证扭矩调整的准确性。
本发明一部分实施例中，以图5所述曲线形式对电机输出扭矩进行控制。图5中的附图从上至下依次为：电机输出扭矩与时间对应关系曲线、扭矩变化速率与时间对应关系曲线、扭矩变化速率求导数之后的结果与时间对应关系曲线。左侧为目标扭矩比当前扭矩大时，需要增加扭矩的情况，右侧为目标扭矩比当前扭矩扭矩小，需要减小扭矩的情况。
如图5第二行中附图所示，所述扭矩变化率与时间的对应关系为置于第一坐标系中的等腰三角形曲线；所述第一坐标系的横轴表示时间，所述第一坐标系的纵轴表示扭矩变化率，所述等腰三角形曲线的底边与所述第一坐标系的横轴平行，所述等腰三角形曲线底边的长度表示所述扭矩调整时间，所述等腰三角形的面积表示所述扭矩变化量。相应地，所述电机扭矩与时间的对应关系为置于第二坐标系中的扭矩变化曲线(如图中第一行所示的S形曲线)，所述第二坐标系的横轴表示时间，所述第二坐标系的纵轴表示电机扭矩，所述扭矩变化曲线的起点纵坐标为所述当前扭矩，所述扭矩变化曲线的终点纵坐标为所述目标扭矩。本方案中对于电动汽车的电机扭矩控制，将扭矩变化率与时间的对应关系简化为等腰三角形的曲线，极大地简化了计算量。相应地，参考图6给出了电机扭矩的控制方式：
S301:判断目标扭矩时否大于前一周期发送给电机的指令扭矩值，如果是则进入步骤S302，否则进入步骤S309。
S302：判定为向上S曲线控制(即图5中左侧的扭矩控制曲线)；
S303：计算向上S曲线从的变化速率从V+降低至0时的差值S；如前所述，扭矩调整时间能根据行驶状态信号和扭矩变化量得到，V+对应的三角形曲线的底边长度就确定了，而三角形面积就应当等于扭矩变化量，从而就能确定等腰三角形各个边的长度以及三角形的高度。
S304：判断是否满足Tm-T≥S的条件，若是则进入步骤S305，否则进入步骤S307；
S305：判断当前扭矩控制节点位于S曲线的第一段弯曲部分，变化速率可以继续增加；
S306：V+＝(V+)+(A++)，T＝T+(V+)；其中A++就是对于V+求导之后得到的常数值，其与S曲线的第一段相对应。
S307：判断当前扭矩控制节点位于S曲线的第二段弯曲部分，变化速率需要开始减小；
S308：V+＝(V+)+(A+-)，T＝T+(V+)；其中A+-就是对于V+求导之后得到的常数值，其与S曲线的第二段相对应。
S309：判定为向下S曲线控制(即图5中右侧的扭矩控制曲线)；
S310：计算向上S曲线从的变化速率从V+降低至0时的差值S；同步骤S303的实现过程。
S311：判断是否满足Tm-T≥S的条件，若是则进入步骤S312，否则进入步骤S314；
S305：判断当前扭矩控制节点位于S曲线的第一段弯曲部分，变化速率可以继续增加；
S306：V-＝(V-)+(A--)，T＝T+(V+)；其中A--就是对于V-求导之后得到的常数值，其与S曲线的第一段相对应。
S307：判断当前扭矩控制节点位于S曲线的第二段弯曲部分，变化速率需要开始减小；
S308：V-＝(V-)+(A-+)，T＝T+(V+)；其中A-+就是对于V-求导之后得到的常数值，其与S曲线的第二段相对应。
本实施例提供的上述方案，在电机扭矩控制的整个过程中不必实时判断零点扭矩的位置，只需要根据车辆的行驶状态信号就能够确定到扭矩控制曲线，并且该曲线涵盖至电机输出扭矩为目标扭矩的节点，整个控制过程采用统一的逻辑，提高了电机扭矩的稳定性。
本发明一部分实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行以上任一技术方案所述的电动汽车电机扭矩控制方法。
图7是本实施例提供的执行电动汽车电机扭矩控制方法的电子设备的硬件结构示意图，该设备包括：一个或多个处理器101以及存储器102，图6中以一个处理器101为例。执行充电设备功率分配方法的设备还可以包括：输入装置103和输出装置104。处理器101、存储器102、输入装置103和输出装置104可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器102作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器101通过运行存储在存储器102中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的电动汽车电机扭矩控制方法。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车电机扭矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
响应于扭矩切换控制信号，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量；
根据所述行驶状态以及所述扭矩变化量得到扭矩调整时间，以及扭矩变化率与时间的对应关系；
根据所述扭矩变化量和所述扭矩变化率与时间的对应关系得到电机扭矩与时间的对应关系，根据所述电机扭矩与时间的对应关系对电机扭矩进行控制；
其中，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量的步骤中：
所述扭矩变化率与时间的对应关系为置于第一坐标系中的等腰三角形曲线；所述第一坐标系的横轴表示时间，所述第一坐标系的纵轴表示扭矩变化率，所述等腰三角形曲线的底边与所述第一坐标系的横轴平行，所述等腰三角形曲线底边的长度表示所述扭矩调整时间，所述等腰三角形的面积表示所述扭矩变化量。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电机扭矩控制方法，其特征在于，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量的步骤中：
根据预设的行驶状态信号与目标扭矩的对应关系，确定与所述行驶状态信号对应的所述目标扭矩；
根据预设的行驶状态信号与扭矩调整时间的对应关系，确定与所述行驶状态信号对应的所述扭矩调整时间。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电机扭矩控制方法，其特征在于：
所述行驶状态信号包括行驶速度信号、油门踏板信号和油门踏板变化速率信号。
4.根据权利要求3所述的电动汽车电机扭矩控制方法，其特征在于，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量的步骤中：
所述目标扭矩根据所述行驶速度信号和所述油门踏板信号确定；
所述扭矩调整时间根据所述行驶速度信号和所述油门踏板变化速率信号确定。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电机扭矩控制方法，其特征在于，根据所述扭矩变化量和所述扭矩变化率与时间的对应关系得到电机扭矩与时间的对应关系的步骤中：
对所述扭矩变化率与时间的对应关系执行积分处理，得到所述电机扭矩与时间的对应关系。
6.根据权利要求5所述的电动汽车电机扭矩控制方法，其特征在于：
所述电机扭矩与时间的对应关系为置于第二坐标系中的扭矩变化曲线，所述第二坐标系的横轴表示时间，所述第二坐标系的纵轴表示电机扭矩，所述扭矩变化曲线的起点纵坐标为所述当前扭矩，所述扭矩变化曲线的终点纵坐标为所述目标扭矩。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电动汽车电机扭矩控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
在任意时刻t0，获取电机的实时扭矩T0；
根据电机扭矩与时间的对应关系确定时刻t0的电机扭矩指示值Tm0；
在时刻t1控制所述电机扭矩以a＝(Tm0-T0)/(t1-t0)的变化速率进行变化。
8.根据权利要求1-6任一项所述的电动汽车电机扭矩控制方法，其特征在于，响应于扭矩切换控制信号，根据电动汽车的行驶状态信号确定电机的目标扭矩，根据电机的当前扭矩和目标扭矩确定扭矩变化量之前还包括：
以电动汽车从能量回收状态切换至正常驱动状态的控制信号作为所述扭矩切换控制信号。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行权利要求1-8任一项所述的电动汽车电机扭矩控制方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序指令，至少一个所述处理器读取所述程序指令后执行权利要求1-8任一项所述的电动汽车电机扭矩控制方法。
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