CN112590561B - 一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1：当电机控制器接收到整车控制器发送的控制模式指令后，进入转速控制模式；步骤S2：当车辆冲坡并松油门的情况下，记录当前扭矩作为前馈扭矩；步骤S3：在步骤S2前馈扭矩基础上，附加PI控制扭矩，得到电机目标转矩；步骤S4：将步骤S3得到的电机目标转矩进行梯度变化处理，得到驻坡转矩；步骤S5：通过电机矢量控制SVPWM算法控制逆变器开关时间，控制电机输出驻坡转矩。本发明的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法在没有坡度传感器的前提下，增加一个扭矩前馈的环节，有助于防溜坡的控制以及防止因为防溜坡模式切换时扭矩突变的现象发生。

Description

一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法。
背景技术
当车辆在坡道上驻车或者起步时，对驾驶员的操作要求高，车辆容易发生溜坡，安全性差。由于安装坡度传感器成本较高，在不知道坡度的情况，需要快速并稳定控制电机扭矩达到车辆停在坡上的目的。
现有驻坡方法：
1、利用直接零转速PI调节控制方法，该方法调节时间较长，后溜距离长，安全性差。从扭矩模式切换到0转速控制模式时，扭矩可能会发生突变，从而导致车辆抖动现象。
2、根据车辆减速度及整车质量计算坡道补偿扭矩，此方法能够在一定程度上达到快速停坡的目的，但是由于使用减速度存在一定的滞后性以及整车质量的不固定性，都会导致计算的补偿扭矩有一定的误差。
基于上述情况，本发明提出了一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法。本发明的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法配合整车控制器模式指令，电机控制器进行自行快速防溜坡控制。在没有坡度传感器的前提下，增加一个扭矩前馈的环节，有助于防溜坡的控制以及防止因为转速控制模式切换时扭矩突变的现象发生。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：当电机控制器接收到整车控制器发送的控制模式指令后，进入转速控制模式；
步骤S2：当车辆冲坡并松油门的情况下，记录当前实际扭矩作为前馈扭矩；或者当在坡上因踩刹车退出转速控制模式时，记录当前实际扭矩作为前馈扭矩；或者当车辆进入转速控制模式之前松油门并轻踩刹车情况下，记录车辆后溜或前溜之前的最大扭矩*k作为前馈扭矩，系数k可根据车辆进行标定，取值范围是0-1；
步骤S3：在步骤S2前馈扭矩基础上，附加对电机转速及目标转速之间的差值PI控制扭矩，得到驻坡转矩；
步骤S4：将步骤S3得到的驻坡转矩进行梯度变化处理，得到目标转化扭矩；
步骤S5：通过电机矢量控制SVPWM算法控制逆变器开关时间，控制电机输出目标转化扭矩；
步骤S6：判断是否退出转速控制模式；若退出，则进入步骤S7；若不退出，则进入步骤S2；
步骤S7：将转速控制输出驻坡扭矩清零复位操作；
步骤S8：控制电机输出最终目标扭矩。
本发明的目的在于提供一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法。本发明的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法配合整车控制器模式指令，电机控制器进行自行快速防溜坡控制。在没有坡度传感器的前提下，增加一个扭矩前馈的环节，有助于防溜坡的控制以及防止因为转速控制模式切换时扭矩突变的现象发生。
优选的，所述控制模式包括前进扭矩控制模式、转速控制模式、关管模式、0扭矩模式、制动模式和后退扭矩控制模式。
优选的，当车辆长期驻坡时，所述转速控制模式最多维持3s，3s后整车控制器请求扭矩控制模式，该模式维持30ms。
优选的，所述步骤S3中，目标转速为0rpm；根据实际电机转速反馈，计算转速差值，并进行PI调节，得到PI调节扭矩目标。
优选的，所述步骤S7和S8之间还有降扭延时环节，根据车型确定延时时间。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法配合整车控制器模式指令，电机控制器进行自行快速防溜坡控制。在没有坡度传感器的前提下，增加一个扭矩前馈的环节，有助于防溜坡的控制以及防止因为转速控制模式切换时扭矩突变的现象发生。
附图说明
图1为本发明的防溜坡控制流程图；
图2为本发明的前馈扭矩处理流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1：
如图1至2所示，一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：当电机控制器接收到整车控制器发送的控制模式指令后，进入转速控制模式；当整车判断要进入防溜坡控制时，整车控制器(VCU)请求转速控制模式，在电机控制器没有严重故障的情况下，电机控制器进入到转速控制模式。
步骤S2：当车辆冲坡并松油门的情况下，记录当前实际扭矩作为前馈扭矩；或者当在坡上因踩刹车退出转速控制模式时，记录当前实际扭矩作为前馈扭矩；或者当车辆进入转速控制模式之前松油门并轻踩刹车情况下，记录车辆后溜或前溜之前的最大实际扭矩*k作为前馈扭矩；进入转速控制模式之前，电机控制器处于扭矩控制模式并且实际扭矩不为0，记录上一工作模式下的实际电机扭矩Tq_fwrd,或者进入转速控制模式之前电机控制器处于非扭矩控制模式或者实际扭矩接近0，记录车辆后溜或前溜之前的最大实际扭矩*k记为Tq_fwrd,作为转速控制PI控制的前馈扭矩。
步骤S3：在步骤S2前馈扭矩基础上，附加对电机转速及目标转速之间的差值PI控制扭矩，得到驻坡转矩；实时采集当前电机实际转速，计算与PI调节的目标转速的转速差值。对该转速差进行PI控制，得到PI调节后的驻坡扭矩Tq_pictrl。
Tq_pictrl＝Kp*SpdErr(t)+Ki*∫SpdErr(t)dt；其中Tq(t)为实时输出驻坡扭矩，Kp为转速PI控制环路的比例调节参数，Ki为转速PI控制环路的积分调节参数，SpdErr(t)为控制电机转速差。
总的驻坡扭矩为Tq_Out＝Tq_fwrd+Tq_pictrl。
步骤S4：将步骤S3得到的驻坡转矩进行梯度变化处理，得到目标转化扭矩；避免发生扭矩突加载或降载导致车辆抖动问题，对驻坡扭矩增加一个变化梯度处理，最终输出驻坡扭矩Tq_OutRamp。
步骤S5：通过电机矢量控制SVPWM算法控制逆变器开关时间，控制电机输出目标转化扭矩；
步骤S6：判断是否退出转速控制模式；若退出，则进入步骤S7；若不退出，则进入步骤S2；
步骤S7：将转速控制输出驻坡扭矩清零复位操作；
步骤S8：控制电机输出最终目标扭矩。
实施例2：
如图1至2所示，一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：当电机控制器接收到整车控制器发送的控制模式指令后，进入转速控制模式；当整车判断要进入防溜坡控制时，整车控制器(VCU)请求转速控制模式，在电机控制器没有严重故障的情况下，电机控制器进入到转速控制模式。
步骤S2：当车辆冲坡并松油门的情况下，记录当前实际扭矩作为前馈扭矩；或者当在坡上因踩刹车退出转速控制模式时，记录当前实际扭矩作为前馈扭矩；或者当车辆进入转速控制模式之前松油门并轻踩刹车情况下，记录车辆后溜或前溜之前的最大实际扭矩*k作为前馈扭矩；进入转速控制模式之前，电机控制器处于扭矩控制模式并且实际扭矩不为0，记录上一工作模式下的实际电机扭矩Tq_fwrd，或者进入转速控制模式之前电机控制器处于非扭矩控制模式或者实际扭矩接近0，记录车辆后溜或前溜之前的最大实际扭矩*k记为Tq_fwrd,作为转速控制PI控制的前馈扭矩。
步骤S3：在步骤S2前馈扭矩基础上，附加对电机转速及目标转速之间的差值PI控制扭矩，得到驻坡转矩；实时采集当前电机实际转速，计算与PI调节的目标转速的转速差值。对该转速差进行PI控制，得到PI调节后的驻坡扭矩Tq_pictrl。
Tq_pictrl＝Kp*SpdErr(t)+Ki*∫SpdErr(t)dt；其中Tq(t)为实时输出驻坡扭矩，Kp为转速PI控制环路的比例调节参数，Ki为转速PI控制环路的积分调节参数，SpdErr(t)为控制电机转速差。
总的驻坡扭矩为Tq_Out＝Tq_fwrd+Tq_pictrl。
步骤S4：将步骤S3得到的驻坡转矩进行梯度变化处理，得到目标转化扭矩；避免发生扭矩突加载或降载导致车辆抖动问题，对驻坡扭矩增加一个变化梯度处理，最终输出驻坡扭矩Tq_OutRamp。
步骤S5：通过电机矢量控制SVPWM算法控制逆变器开关时间，控制电机输出目标转化扭矩；
步骤S6：判断是否退出转速控制模式；若退出，则进入步骤S7；若不退出，则进入步骤S2；
步骤S7：将转速控制输出驻坡扭矩清零复位操作；
步骤S8：控制电机输出最终目标扭矩。
进一步地，在另一个实施例中，所述控制模式包括前进扭矩控制模式、转速控制模式、关管模式、0扭矩模式、制动模式和后退扭矩控制模式。
进一步地，在另一个实施例中，当车辆长期驻坡时，为了防止电机过温，所述转速控制模式最多维持3s，3s后整车控制器请求扭矩控制模式，该模式维持30ms。
3s之后，VCU请求扭矩控制模式，扭矩指令为上一次最终驻坡扭矩的90％，此时电机控制器执行VCU扭矩控制模式及扭矩指令值。车辆将稍微后溜，使得电机换相堵转，保护电机或逆变器不过温。该模式维持30ms。
进一步地，在另一个实施例中，所述步骤S3中，目标转速为0rpm；根据实际电机转速反馈，计算转速差值，并进行PI调节，得到PI调节扭矩目标。
进一步地，在另一个实施例中，所述步骤S7和S8之间还有降扭延时环节，根据车型确定延时时间。
如果在驻坡过程中，驾驶员踩刹车，电机控制器识别到控制模式由转速控制模式切换到0扭矩模式或关管模式。此时记录退出转速控制模式之前的驻坡扭矩Tq_HilHold；
如果下一个模式请求为防溜坡模式即转速控制模式，则将记录的上一次的驻坡扭矩Tq_HilHold*fac作为前馈扭矩。参数fac可根据车辆进行标定；k和fac是不同工况下对前馈扭矩处理的系数；
如果下一模式不是请求防溜坡模式并且转速超过一定阈值，则上次记录的驻坡扭矩清零，防止影响下一次驻坡扭矩；
得到最终驻坡扭矩Tq_OutRamp之后，将扭矩目标值通过查电机控制参数表，得到dq轴电流目标值，通过电机PI电流环控制得到dq轴电压目标值；
继而通过Park逆变换以及Clark逆变换得到三相PWM占空比以及6路IGBT桥臂的开关时间，控制电机输出驻坡扭矩目标值，实现车辆驻坡功能。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“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。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤S1：当电机控制器接收到整车控制器发送的控制模式指令后，进入转速控制模式；
步骤S2：当车辆冲坡并松油门的情况下，记录当前实际扭矩作为前馈扭矩；或者当在坡上因踩刹车退出转速控制模式时，记录当前实际扭矩作为前馈扭矩；
步骤S3：在步骤S2前馈扭矩基础上，附加对电机转速及目标转速之间的差值PI控制扭矩，得到驻坡转矩；
步骤S4：将步骤S3得到的驻坡转矩进行梯度变化处理，得到目标转化扭矩；
步骤S5：通过电机矢量控制SVPWM算法控制逆变器开关时间，控制电机输出目标转化扭矩；
步骤S6：判断是否退出转速控制模式；若退出，则进入步骤S7；若不退出，则进入步骤S2；
步骤S7：将转速控制输出驻坡扭矩清零复位操作；
步骤S8：控制电机输出最终目标扭矩。
2.根据权利要求1所述的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，其特征在于：所述控制模式包括前进扭矩控制模式、转速控制模式、关管模式、0扭矩模式、制动模式和后退扭矩控制模式。
3.根据权利要求1所述的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，其特征在于：当车辆长期驻坡时，所述转速控制模式最多维持3s，3s后整车控制器请求扭矩控制模式，该模式维持30ms。
4.根据权利要求1所述的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，目标转速为0rpm；根据实际电机转速反馈，计算转速差值，并进行PI调节，得到PI调节扭矩目标。
5.根据权利要求1所述的基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，其特征在于：所述步骤S7和S8之间还有降扭延时环节。
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Address before: 314599 building 6, 140 Guanghua Road, Tongxiang Economic Development Zone, Tongxiang City, Jiaxing City, Zhejiang Province

Patentee before: Zhejiang alpha Automobile Technology Co.,Ltd.

Country or region before: China