CN112319238A - 电动车辆扭矩监控方法、装置和电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动车辆扭矩监控方法、装置和电动汽车,涉及电动车辆扭矩安全技术领域,该方法包括:首先基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;然后获取车辆的当前实际加速度,当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。该方法可在车辆行驶时及时发现驱动电机的异常扭矩输出情况,较大程度地避免了电机异常输出扭矩造成的安全问题,达到了提高驾驶安全性的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电动车辆扭矩安全技术领域,尤其是涉及一种电动车辆扭矩监控方法、装置和电动汽车。
背景技术
目前在电动车辆领域,电动车辆的驱动电机在驱动车辆的过程中,存在一定概率发生故障,导致电机输出扭矩异常,因此驱动电机的实际输出扭矩通常作为判断车辆行驶安全的一个重要指标。现有技术中,难以及时发现驱动电机的异常扭矩输出情况,存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车辆扭矩监控方法、装置和电动汽车,以缓解现有技术中存在的难以及时发现驱动电机的异常扭矩输出情况、存在较大的安全隐患的技术问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种电动车辆扭矩监控方法,该方法包括:基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;获取车辆的当前实际加速度;当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
在一些可能的实施方式中,还包括:当车辆的电机扭矩处于异常状态时,车辆的整车控制单元控制车辆的驱动电机停止驱动。
在一些可能的实施方式中,车辆的整车控制单元控制车辆的驱动电机停止驱动的步骤,包括:车辆的整车控制单元向电池管理单元发送高压控制信号;电池管理单元基于高压控制信号,控制高压继电器断开,以停止驱动电机的驱动。
在一些可能的实施方式中,理论加速度阈值范围包括:第一加速度阈值和第二加速度阈值;第一加速度阈值大于第二加速度阈值。
在一些可能的实施方式中,当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态的步骤,包括:判断当前实际加速度与第一加速度阈值和第二加速度阈值的大小;当该当前实际加速度大于第一加速度阈值,或者当前实际加速度小于第二加速度阈值时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
在一些可能的实施方式中,获取车辆的当前实际加速度的步骤,包括:获取车辆在当前时刻的第一车辆速度;确定当前时刻的前一个控制器任务周期的第二车辆速度;基于第一车辆速度、第二车辆速度和控制器任务周期,确定车辆的当前实际加速度。
在一些可能的实施方式中,当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态的步骤,还包括:获取车辆的纵向加速度传感器采集的车辆的第三加速度;当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围,并且第三加速度超出理论加速度阈值范围时,控制器开始计时;当控制器的计时时间超出预设标定时间时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
第二方面,本发明实施例提供了一种电动车辆扭矩监控装置,该装置包括:第一确定模块,用于基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;第一获取模块,用于获取车辆的当前实际加速度;第二确定模块,用于当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
在一些可能的实施方式中,该装置还包括:控制模块,用于当车辆的电机扭矩处于异常状态时,车辆的整车控制单元控制车辆的驱动电机停止驱动。
第三方面,本发明实施例提供了一种电动汽车,该电动汽车应用上述任意一种实施方式的电动车辆扭矩监控方法。
本发明提供了一种电动车辆扭矩监控方法、装置和电动汽车,该方法包括:首先基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;然后获取车辆的当前实际加速度,当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。该方法可在车辆行驶时及时发现驱动电机的异常扭矩输出情况,较大程度地避免了电机异常输出扭矩造成的安全问题,实现了提高驾驶安全性的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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电动车辆扭矩监控方法流程示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种电动车辆扭矩监控方法流程示意图;
图3为本发明实施例提供的一种车辆的最大加速度限值和最小加速度限值的计算方法流程示意图;
图4为本发明实施例提供的一种电动车辆扭矩监控装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。下面结合附图,对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
目前在电动车辆领域,电动车辆的驱动电机在驱动车辆的过程中,存在一定概率发生故障,导致电机输出扭矩异常、车辆背离驾驶员预期异常加速或减速,因此驱动电机的实际输出扭矩通常作为判断车辆行驶安全的一个重要指标。现有技术中,难以及时发现驱动电机的异常扭矩输出情况,存在较大的安全隐患。
在一些现有方案中,整车控制单元(Vehicle Control Unit,VCU)根据油门踏板开度、制动踏板开度、车速计算出电机理论扭矩;电机控制单元(Motor Control Unit,MCU)发送给整车控制单元电机实际扭矩;整车控制单元对电机理论扭矩与电机实际扭矩进行比较,进行判断电机扭矩是否异常。但是在电机控制单元控制器失效时,电机控制单元无法反馈准确实际电机扭矩给整车控制单元,导致无法对电机扭矩进行监控。
基于此,本发明实施例提供了一种电动车辆扭矩监控方法、装置和电动车辆,以缓解现有技术中存在的难以及时发现驱动电机的异常扭矩输出情况、存在较大的安全隐患的技术问题。为了便于对本实施例进行理解,结合附图对本发明实施例进行描述。
结合附图1至图2,首先对本发明实施例所公开的一种电动车辆扭矩监控方法进行详细介绍,参照图1所示的一种电动车辆扭矩监控方法流程示意图,该方法包括以下步骤S110至S130:
S110:基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;
其中,车辆的当前车速可以由车辆的当前轮速计算得到。车辆的轮速传感器采集车辆的当前轮速,并且将当前轮速信号发送至车辆车身电子稳定性控制系统(ElectronicStability Controller,ESC),再由该车身电子稳定性控制系统根据当前轮速信号计算出当前车速信号。之后该车身电子稳定性控制系统可以通过CAN网络将该当前车速信号传递至整车控制单元控制器。
加速度参数可以包括:加速踏板开度信号、制动踏板开度信号和坡度信息。其中,加速踏板开度传感器采集加速踏板开度信号并发送至整车控制单元;制动踏板开度传感器采集制动踏板开度信号并发送至整车控制单元;车辆纵向加速度传感器采集车辆纵向加速度信号并发送至整车控制单元;整车控制单元根据车辆纵向加速度信号计算出当前车辆所处的坡度信息。
理论加速度阈值范围可以包括第一加速度阈值和第二加速度阈值;第一加速度阈值大于第二加速度阈值。也就是说,该第一加速度阈值相当于最大加速度限值,该第二加速度阈值相当于最小加速度限值。车辆的整车控制单元可以根据当前车速、加速踏板开度、制动踏板开度以及坡度信息计算出最大加速度限值与最小加速度限值。
S120:获取车辆的当前实际加速度;
其中,该当前实际加速度可以由该车辆的整车控制单元根据当前车速以及该车辆的纵向加速度传感器采集的纵向加速度计算得到。
在一些实施方式在,获取车辆的当前实际加速度的步骤,包括:
步骤(1):获取车辆在当前时刻的第一车辆速度;
步骤(2):确定当前时刻的前一个控制器任务周期的第二车辆速度;
步骤(3):基于第一车辆速度、第二车辆速度和控制器任务周期,确定车辆的当前实际加速度。
S130:当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
判断当该当前实际加速度与理论加速度阈值范围的第一加速度阈值和第二加速度阈值的大小;当该当前实际加速度大于第一加速度阈值,或者当前实际加速度小于第二加速度阈值时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
当确定车辆的电机扭矩处于异常状态后,该方法还包括:车辆的整车控制单元控制车辆的驱动电机停止驱动。即,首先车辆的整车控制单元向电池管理单元(BatteryManagement Syetem,BMS)发送高压控制信号;然后电池管理单元基于高压控制信号,控制高压继电器断开,以停止驱动电机的驱动。
本实施例提供的上述电动车辆扭矩监控方法包括:首先基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;然后获取车辆的当前实际加速度,当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。该方法可在车辆行驶时及时发现驱动电机的异常扭矩输出情况,较大程度地避免了电机异常输出扭矩造成的安全问题,实现了提高驾驶安全性的效果。
作为一个具体的示例,一种电动车辆扭矩监控方法包括:
步骤(A):基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围,包括:
1、车辆的轮速传感器采集车辆的当前轮速,并且将当前轮速信号发送至车辆车身电子稳定性控制系统;
2、该车身电子稳定性控制系统根据当前轮速信号计算出当前车速信号;
3、该车身电子稳定性控制系统通过CAN网络将该当前车速信号传递至整车控制单元控制器。
步骤(B):获取车辆的当前实际加速度,计算公式如下:
其中,areal为车辆实际加速度,u车辆当前速度,u‘为上一控制器任务周期时刻车辆速度,t为控制器任务周期时间10ms。
步骤(C):当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态,包括:
4、获取车辆的纵向加速度传感器采集的车辆的第三加速度;
5、当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围,并且第三加速度超出理论加速度阈值范围时,控制器开始计时;
即,当areal超出最大加速度限值和最小加速度限值的范围,且车辆纵向加速度传感器所采集车辆加速度超出最大加速度限值和最小加速度限值的范围时,控制器开始计时;
6、当控制器的计时时间超出预设标定时间时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
作为一个具体的示例,参见图2所示,一种电动车辆扭矩监控方法包括以下步骤S210~S270:
S210:纵向加速度传感器采集车辆纵向加速度信号并发送至整车控制单元,制动踏板开度传感器采集制动踏板开度信号并发送至整车控制单元,加速踏板开度传感器采集加速踏板开度信号并发送至整车控制单元;
S220:轮速传感器采集车辆的轮速,并且将轮速信号发送至ESC系统,ESC系统根据轮速信号计算出车速信号,并通过CAN网络将该车速信号传递至整车控制单元;
S230:整车控制单元计算最大加速度限值与最小加速度限值;
S240:纵向加速度传感器采集车辆当前纵向加速度信号并发送至整车控制单元,轮速传感器采集车辆的当前轮速,并且将当前轮速信号发送至ESC系统,ESC系统根据当前轮速信号计算出当前车速信号,并通过CAN网络将该当前车速信号传递至整车控制单元;
S250:整车控制单元计算车辆当前实际加速度;
S260:整车控制单元判断车辆加速度是否超出限值;
S270:电池管理单元控制高压继电器断开。
在一些实施例中,车辆的理论加速度阈值范围包括:第一加速度阈值和第二加速度阈值,第一加速度阈值大于第二加速度阈值,该第一加速度阈值相当于最大加速度限值,该第二加速度阈值相当于最小加速度限值。参照图3所示,车辆的最大加速度限值和最小加速度限值的计算方法包括:
S310,计算车辆驱动力。该步骤包括:
a.计算综合踏板开度:加速踏板开度减去制动踏板开度为综合踏板开度;
b.查找已经标定好的车辆驱动力Map图;车辆驱动力Map图为二维图表,横轴为车速,纵轴为综合踏板开度。
S320,计算车辆阻力。该步骤包括:
a.滚动阻力计算:
Ff=mgfcosα;其中m为车辆质量;g为重力加速度;α为坡度;f为滚动阻力系数,需要查找已经标定好的表格,为一维图表,横轴为车速;
b.空气阻力计算:
Fw为空气阻力,查找已经标定好的表格,为一维图表,横轴为车速;
c.坡道阻力计算:
Fi=mgsinα;其中m为车辆质量;g为重力加速度;α为坡度;
d.旋转质量阻力计算:
上述四种阻力的和即为总阻力:Ft=Ff+Fw+Fi+Fj。
S330,计算车辆加速度。该步骤包括:
S340,计算车辆加速度偏离量。
查找已经标定好的车辆加速度偏离量Map图;车辆加速度偏离量Map图为二维图表,横轴为车速,纵轴为综合踏板开度。
S350,计算车辆最大/小加速度限制。
amax=a+aΔ;amin=a-aΔ;其中a为步骤S330计算所得车辆加速度,aΔ为步骤S340计算所得车辆加速度偏离量。
也就是说,上述实施例采用车身电子稳定性控制系统控制器的加速度传感器与速度信号,计算出当前车辆实际加速度;并采集车辆的油门踏板开度、制动踏板开度及坡度、车速信息,计算出在当前工况下的最大加速度限值及最小加速度限至,当实际加速度超过限值并持续一定时间,认为电机扭矩功能异常,整车采取电机控制单元控制器关断等方法。其中,实际加速度计算方法为:根据轮速传感器计算的车速信号,进行微分运算;并利用车身电子稳定性控制系统系统的纵向加速度传感器信号;当两者的信号都超出加速度限值时,整车采取相应的故障动作。
本发明提供了一种电动车辆扭矩监控方法,该方法可对电动车辆驱动电机扭矩进行监控,能够在车辆行驶时及时发现驱动电机的异常扭矩输出情况,较大程度地避免了电机异常输出扭矩造成的安全问题,达到了提高驾驶安全性的效果。与现有的电机扭矩监控方法相比,本申请提出的扭矩监控方法监控范围更广,可以覆盖当电机扭矩异常且电机控制单元控制器失效或电机控制单元控制器计算所得电机实际扭矩不准确工况时的扭矩异常问题。
本发明实施例还提供了一种电动车辆扭矩监控装置,参照图4所示,该装置包括:
第一确定模块410,用于基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;
其中,理论加速度阈值范围包括:第一加速度阈值和第二加速度阈值;第一加速度阈值大于第二加速度阈值。
第一获取模块420,用于获取车辆的当前实际加速度;
第二确定模块430,用于当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
在一种实施方式中,该装置还包括:控制模块,用于当车辆的电机扭矩处于异常状态时,车辆的整车控制单元控制车辆的驱动电机停止驱动。
在一种实施方式中,该控制模块用于:车辆的整车控制单元向电池管理单元发送高压控制信号;电池管理单元基于高压控制信号,控制高压继电器断开,以停止驱动电机的驱动。
在一种实施方式中,第二确定模块用于:判断当前实际加速度与第一加速度阈值和第二加速度阈值的大小;当该当前实际加速度大于第一加速度阈值,或者当前实际加速度小于第二加速度阈值时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
在一种实施方式中,第一获取模块用于:获取车辆在当前时刻的第一车辆速度;确定当前时刻的前一个控制器任务周期的第二车辆速度;基于第一车辆速度、第二车辆速度和控制器任务周期,确定车辆的当前实际加速度。
在一种实施方式中,第二确定模块还用于:获取车辆的纵向加速度传感器采集的车辆的第三加速度;当该当前实际加速度超出理论加速度阈值范围,并且第三加速度超出理论加速度阈值范围时,控制器开始计时;当控制器的计时时间超出预设标定时间时,确定车辆的电机扭矩处于异常状态。
本发明实施例还提供了一种电动汽车,该电动汽车应用如上述实施例中任意一种所述的电动车辆扭矩监控方法。
本申请实施例所提供的电动车辆扭矩监控装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置,其实现原理及产生的技术效果和前述电动车辆扭矩监控方法实施例相同,为简要描述,装置实施例部分未提及之处,可参考前述电动车辆扭矩监控方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,前述描述的装置和单元的具体工作过程,均可以参考上述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。本申请实施例提供的电动车辆扭矩监控装置与上述实施例提供的电动车辆扭矩监控方法具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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,可以是两个元件内部的连通。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。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,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:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动车辆扭矩监控方法,其特征在于,包括:
基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;
获取所述车辆的当前实际加速度;
当所述当前实际加速度超出所述理论加速度阈值范围时,确定所述车辆的电机扭矩处于异常状态。
2.根据权利要求1所述的电动车辆扭矩监控方法,其特征在于,还包括:
当所述车辆的电机扭矩处于异常状态时,所述车辆的整车控制单元控制所述车辆的驱动电机停止驱动。
3.根据权利要求2所述的电动车辆扭矩监控方法,其特征在于,所述车辆的整车控制单元控制所述车辆的驱动电机停止驱动的步骤,包括:
所述车辆的整车控制单元向电池管理单元发送高压控制信号;
电池管理单元基于所述高压控制信号,控制高压继电器断开,以停止所述驱动电机的驱动。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的电动车辆扭矩监控方法,其特征在于,所述理论加速度阈值范围包括:第一加速度阈值和第二加速度阈值;所述第一加速度阈值大于所述第二加速度阈值。
5.根据权利要求4所述的电动车辆扭矩监控方法,其特征在于,当所述当前实际加速度超出所述理论加速度阈值范围时,确定所述车辆的电机扭矩处于异常状态的步骤,包括:
判断所述当前实际加速度与所述第一加速度阈值和第二加速度阈值的大小;
当所述当前实际加速度大于所述第一加速度阈值,或者所述当前实际加速度小于所述第二加速度阈值时,确定所述车辆的电机扭矩处于异常状态。
6.根据权利要求1所述的电动车辆扭矩监控方法,其特征在于,获取所述车辆的当前实际加速度的步骤,包括:
获取所述车辆在当前时刻的第一车辆速度;
确定所述当前时刻的前一个控制器任务周期的第二车辆速度;
基于所述第一车辆速度、所述第二车辆速度和所述控制器任务周期,确定所述车辆的当前实际加速度。
7.根据权利要求6所述的电动车辆扭矩监控方法,其特征在于,当所述当前实际加速度超出所述理论加速度阈值范围时,确定所述车辆的电机扭矩处于异常状态的步骤,还包括:
获取所述车辆的纵向加速度传感器采集的所述车辆的第三加速度;
当所述当前实际加速度超出所述理论加速度阈值范围,并且所述第三加速度超出所述理论加速度阈值范围时,所述控制器开始计时;
当所述控制器的计时时间超出预设标定时间时,确定所述车辆的电机扭矩处于异常状态。
8.一种电动车辆扭矩监控装置,其特征在于,包括:
第一确定模块,用于基于车辆的当前车速和加速度参数,确定理论加速度阈值范围;
第一获取模块,用于获取所述车辆的当前实际加速度;
第二确定模块,用于当所述当前实际加速度超出所述理论加速度阈值范围时,确定所述车辆的电机扭矩处于异常状态。
9.根据权利要求8所述的电动车辆扭矩监控装置,其特征在于,还包括:
控制模块,用于当所述车辆的电机扭矩处于异常状态时,所述车辆的整车控制单元控制所述车辆的驱动电机停止驱动。
10.一种电动汽车,其特征在于,应用如权利要求1-7任意一项所述的电动车辆扭矩监控方法。
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