CN112677775A - 电动汽车蠕行的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电动汽车蠕行的控制方法及装置，所述方法包括：步骤1：在电机控制器进入蠕行模式后，根据反馈电机实时速度S_fdbk，实时计算当前加速度维度允许的最大转矩T_s和加加速度允许的最大转矩T_α；步骤2：根据T_s和T_α实时计算得到最终允许的转矩限幅T_l，根据转矩限幅T_l输出转矩指令，使车速维持在蠕行速度水平。本发明通过引入加速度和加加速度两个维度的最大扭矩可以很好的解决快速性、舒适性和各种不同工况的适应性问题。

Description

电动汽车蠕行的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车蠕行的控制方法及装置。

背景技术

电动汽车因其低污染、低能耗正逐步成为大众购车首选。电机特性的不同造成电动汽车在挂挡但不踩油门时没有动力输出，需要驾驶员在坡道或堵车时频繁操作油门和离合，甚至倒车时一定要踩油门，而不能和燃油车一样把脚放到刹车上以便及时刹车。给传统燃油车驾驶员带来了操作上的差异，增加事故发生的几率，也增加了某些工况上操作的复杂度，故在电动汽车增加蠕行功能成为必要。

燃油车起步特性为挂档但未给油门时，车辆以较低速度前进或后退。为模拟此特性，电动汽车挂档后整车控制器进入蠕行模式，工作在速度模式，预设蠕行速度，根据电机控制器反馈速度进行PI调节，调节结果下发给电机控制器。电机控制器工作在正常的转矩模式，整车控制器指令作为转矩上限，直接限制电机输出转矩，从而控制速度，形成整车控制器加电机控制器的速度闭环系统。

整车控制器加电机控制器的速度闭环，存在采样和执行延迟现象，造成蠕行起步响应慢，最后速度平稳性差；尤其复杂路况时，例如坑洼路面、坡道或重载，车辆抖动，不能稳定在预设蠕行速度，体验感较差。

一般的速度模式蠕行，完全以预设速度为目标，外因造成实际速度达不到时会不断加大出力，如果此时道路颠簸，会出现速度“一冲一冲”现象。而传统的燃油车，蠕行时，会受发动机功率限制，即车身较重、上下坡时，最终蠕行速度是在一定速度范围内，而不是定值，常规方案与燃油车特性相差较远。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电动汽车蠕行的控制方法及装置，以使使车速维持在蠕行速度水平。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种电动汽车蠕行的控制方法，包括：

步骤1：在电机控制器进入蠕行模式后，根据反馈电机实时速度S_fdbk，实时计算当前加速度维度允许的最大转矩T_s和加加速度允许的最大转矩T_α；

步骤2：根据T_s和T_α实时计算得到最终允许的转矩限幅T_l，根据转矩限幅T_l输出转矩指令，通过转矩限幅T_l的调整使车速维持在蠕行速度水平。

进一步地，步骤1中，采用以下公式计算加速度维度允许的最大转矩T_s：

在电机实时速度低于M₁S_min时，则维持最大转矩T_max；电机实时速度高于蠕行速度S_min后，禁止加速，转矩限制为0；中间速度时，在T_max与K₂T_max之间线性插值；M₁为根据启动快速性预设的调节系数，S_min为蠕行速度，S_fdbk为电机实时速度，K₂为预设的与正常蠕行速度行驶时的实际输出转矩相关的调节系数。

进一步地，步骤1中，采用以下公式计算加加速度允许的最大转矩T_α：

t＝0，当前输出转矩作为起点；速度低于M₁S_min时，转矩可按照预设的转矩步长T_step进行递增，但此过程最大限幅K₃T_max；速度在M₁S_min到S_min区间时，按照T_step/a步长进行递增，但此过程受T_s限制；速度在S_min到M₂S_min区间时，维持不变；速度高于M₂S_min后，按照T_step/b步长进行递减，但此过程最小限幅K₁T_max；

其中T(t)为当前时刻转矩，T(t-1)为上一时刻转矩，M₂为根据正常蠕行允许的速度波动预设的常量，K₁为根据车辆从静止到极低速行驶过程的最大转矩预设的调节系数，K₃为根据启动快速性预设的调节系数，a为根据蠕行速度前的平滑性预设的调节系数，b为根据抑制蠕行过程速度超调及零力矩左右的平滑性预设的调节系数；min(X,Y)表示取X和Y的最小值。

进一步地，步骤2中采用以下公式计算最终允许的转矩限幅T_l：

速度低于S_min时，取两者小值；速度在S_min到M₃S_min区间时，在T_α与0之间线性插值；速度大于M₃S_min时，限制为0；M₃为根据蠕行阶段的异常安全速度预设的调节系数。

进一步地，步骤1之前还包括初始转矩计算步骤：根据坡道角度θ、整车质量m、摩擦系数μ和传动比i计算出可以抵消自身重力带来的转矩值(mgsinθ±μmgsinθ)/i，并根据该转矩值计算蠕行的初始转矩。

相应地，本发明实施例还提供了一种电动汽车蠕行的控制装置，包括：

模块1：在电机控制器进入蠕行模式后，根据反馈电机实时速度S_fdbk，实时计算当前加速度维度允许的最大转矩T_s和加加速度允许的最大转矩T_α；

模块2：根据T_s和T_α实时计算得到最终允许的转矩限幅T_l，根据转矩限幅T_l输出转矩指令，通过转矩限幅T_l的调整使车速维持在蠕行速度水平。

进一步地，模块1中，采用以下公式计算加速度维度允许的最大转矩T_s：

在电机实时速度低于M₁S_min时，则维持最大转矩T_max；电机实时速度高于蠕行速度S_min后，禁止加速，转矩限制为0；中间速度时，在T_max与K₂T_max之间线性插值；M₁为根据启动快速性预设的调节系数，S_min为蠕行速度，S_fdbk为电机实时速度，K₂为预设的与正常蠕行速度行驶时的实际输出转矩相关的调节系数。

进一步地，模块1中，采用以下公式计算加加速度允许的最大转矩T_α：

t＝0，当前输出转矩作为起点；速度低于M₁S_min时，转矩可按照预设的转矩步长T_step进行递增，但此过程最大限幅K₃T_max；速度在M₁S_min到S_min区间时，按照T_step/a步长进行递增，但此过程受T_s限制；速度在S_min到M₂S_min区间时，维持不变；速度高于M₂S_min后，按照T_step/b步长进行递减，但此过程最小限幅K₁T_max；

其中T(t)为当前时刻转矩，T(t-1)为上一时刻转矩，M₂为根据正常蠕行允许的速度波动预设的常量，K₁为根据车辆从静止到极低速行驶过程的最大转矩预设的调节系数，K₃为根据启动快速性预设的调节系数，a为根据蠕行速度前的平滑性预设的调节系数，b为根据抑制蠕行过程速度超调及零力矩左右的平滑性预设的调节系数；min(X,Y)表示取X和Y的最小值。

进一步地，模块2中采用以下公式计算最终允许的转矩限幅T_l：

速度低于S_min时，取两者小值；速度在S_min到M₃S_min区间时，在T_α与0之间线性插值；速度大于M₃S_min时，限制为0；M₃为根据蠕行阶段的异常安全速度预设的调节系数。

进一步地，还包括初始转矩计算模块：根据坡道角度θ、整车质量m、摩擦系数μ和传动比i计算出可以抵消自身重力带来的转矩值(mgsinθ±μmgsinθ)/i，并根据该转矩值计算蠕行的初始转矩。

本发明的有益效果为：本发明通过引入加速度和加加速度两个维度的最大扭矩可以很好的解决快速性、舒适性和各种不同工况的适应性问题。

附图说明

图1是本发明实施例的电动汽车蠕行的控制方法的流程示意图。

图2是本发明实施例涉及的蠕行策略逻辑示意图。

图3是本发明实施例涉及蠕行策略转矩限幅动态调节示意图。

具体实施方式

需要说明的是，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结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中若有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。

本发明实施例的电动汽车蠕行的控制方法及装置直接应用于电机控制器中，蠕行模式的进入与退出由整车控制器完成，整车控制器根据档位、油门及安全因素等判断进入蠕行模式后，直接下发蠕行工作模式，之后电机控制器单独进行本发明的蠕行策略，直到整车控制器切换工作模式。电机控制器蠕行策略期间，维持正常的转矩控制模式。本发明免去速度反馈和指令下发的延时，使蠕行动态调节更快捷平稳。不同于传统的速度控制方式，转矩控制方式能更好的模拟传统燃油车的蠕行特性，针对复杂工况整车更平稳。

请参照图1，本发明实施例的电动汽车蠕行的控制方法，包括：

步骤1：在电机控制器进入蠕行模式后，根据反馈电机实时速度S_fdbk，实时计算当前加速度维度允许的最大转矩T_s和加加速度允许的最大转矩T_α；

步骤2：根据T_s和T_α实时计算得到最终允许的转矩限幅T_l，根据转矩限幅T_l输出转矩指令，通过转矩限幅T_l的调整使车速维持在蠕行速度水平。

如图2所示，正常行驶过程电机控制器一般工作在转矩模式，接收来自整车控制器的转矩指令；当整车控制器下发蠕行工作模式指令时，电机控制器保持转矩模式，但转矩指令不再来自整车控制器，而由自身蠕行策略(本发明实施例的电动汽车蠕行的控制方法)计算得到。

图3所示即为本发明涉及的蠕行策略转矩限幅的动态调节原理，其中蠕行速度S_min、蠕行转矩T_max和转矩增减步长T_step为预设基础值，此基础上引入调节系数M/K/a/b，衍变更多切换节点。

限定的M₁＜1＜M₂＜M₃，M₁主要考虑启动快速性，M₂主要考虑允许的正常蠕行速度波动范围，M₃主要考虑蠕行阶段的异常安全速度，例可取(0.5)＜1＜(1.2)＜(1.5)。

限定的K₁＜K₂＜K₃＜1，可通过采集正常启动/行驶过程输出转矩曲线综合选取，K₃主要考虑启动快速性，K₂与正常蠕行速度行驶时的实际输出转矩相关，K₁与车辆从静止到极低速行驶过程的最大转矩相关，例可取(0.08)＜(0.15)＜(0.5)＜1。

限定的a＞1，主要考虑蠕行速度前的平滑性，如可取3。

一般的b＞1，主要抑制蠕行过程速度超调及零力矩左右的平滑性，如可取10。

以下公式用于计算加速度维度允许的最大转矩T_s，S_fdbk为电机实时速度。

T_s与当前速度直接相关，在速度低于M₁S_min时，可维持最大转矩T_max；速度高于蠕行速度S_min后，禁止加速，转矩限制为0；中间速度时，在T_max与K₂T_max之间线性插值。

以下公式用于计算加加速度允许的最大转矩T_α，其中T(t)为当前时刻转矩，T(t-1)为上一时刻转矩。min(X,Y)表示取X和Y的最小值。

T_α与当前速度和当前时间累积相关，进入蠕行策略时刻(t＝0)，当前输出转矩作为起点；速度低于M₁S_min时，转矩可按照预设的转矩步长T_step进行递增，但此过程最大限幅K₃T_max；速度在M₁S_min到S_min区间时，按照T_step/a步长进行递增，但此过程受T_s限制；速度在S_min到M₂S_min区间时，维持不变；速度高于M₂S_min后，按照T_step/b步长进行递减，但此过程最小限幅K₁T_max。T_α(t)即T_α在t时刻的值。

以下公式用于计算转矩模式最终限制转矩T_l。

速度低于S_min时，为min(T_s,T_α)，即两者小值；速度在S_min到M₃S_min区间时，在T_α与0之间线性插值；速度大于M₃S_min时，限制为0。T₁(t)即T_l在t时刻的值。

作为一种实施方式，步骤1之前还包括初始转矩计算步骤：根据坡道角度θ、整车质量m、摩擦系数μ和传动比i计算出可以抵消自身重力带来的转矩值(mgsinθ±μmgsinθ)/i，并根据该转矩值计算蠕行的初始转矩。本发明实施例通过调节初始转矩，来优化进入蠕行策略时刻(t＝0)，当前的输出转矩。

本发明实施例的电动汽车蠕行的控制装置，包括：

模块1：在电机控制器进入蠕行模式后，根据反馈电机实时速度S_fdbk，实时计算当前加速度维度允许的最大转矩T_s和加加速度允许的最大转矩T_α；

模块2：根据T_s和T_α实时计算得到最终允许的转矩限幅T_l，根据转矩限幅T_l输出转矩指令，通过转矩限幅T_l的调整使车速维持在蠕行速度水平。

本发明实施例的预设的蠕行速度S_蠕作为速度参考S_min，同时引入M₁S_min、M₂S_min和M₃S_min三个速度，其中M₁＜1＜M₂＜M₃，具体值根据调试情况选取，M₁主要考虑启动快速性，M₂主要考虑正常蠕行允许的速度波动，M₃主要考虑蠕行阶段的异常安全速度，例可取(0.5)＜1＜(1.2)＜(1.5)；预设的蠕行转矩作为转矩限幅T_max，同时引入K₁T_max、K₂T_max和K₃T_max三个转矩，其中K₁＜K₂＜K₃＜1，具体值可通过采集正常启动/行驶过程输出转矩数据合选取，K₃主要考虑启动快速性，K₂与正常蠕行速度行驶时的实际输出转矩相关，K₁与车辆从静止到极低速行驶过程的最大转矩相关，例可取(0.08)＜(0.15)＜(0.5)＜1。

作为一种实施方式，模块1中，采用以下公式计算加速度维度允许的最大转矩T_s：

在电机实时速度低于M₁S_min时，则维持最大转矩T_max；电机实时速度高于蠕行速度S_min后，禁止加速，转矩限制为0；中间速度时，在T_max与K₂T_max之间线性插值；M₁为根据启动快速性预设的调节系数，S_min为蠕行速度，S_fdbk为电机实时速度，K₂为预设的与正常蠕行速度行驶时的实际输出转矩相关的调节系数。

作为一种实施方式，模块1中，采用以下公式计算加加速度允许的最大转矩T_α：

t＝0，当前输出转矩作为起点；速度低于M₁S_min时，转矩可按照预设的转矩步长T_step进行递增，但此过程最大限幅K₃T_max；速度在M₁S_min到S_min区间时，按照T_step/a步长进行递增，但此过程受T_s限制；速度在S_min到M₂S_min区间时，维持不变；速度高于M₂S_min后，按照T_step/b步长进行递减，但此过程最小限幅K₁T_max；

其中T(t)为当前时刻转矩，T(t-1)为上一时刻转矩，M₂为根据正常蠕行允许的速度波动预设的常量，K₁为根据车辆从静止到极低速行驶过程的最大转矩预设的调节系数，K₃为根据启动快速性预设的调节系数，a为根据蠕行速度前的平滑性预设的调节系数，b为根据抑制蠕行过程速度超调及零力矩左右的平滑性预设的调节系数；min(X,Y)表示取X和Y的最小值。

作为一种实施方式，模块2中采用以下公式计算最终允许的转矩限幅T_l：

速度低于S_min时，取两者小值；速度在S_min到M₃S_min区间时，在T_α与0之间线性插值；速度大于M₃S_min时，限制为0；M₃为根据蠕行阶段的异常安全速度预设的调节系数。

作为一种实施方式，电动汽车蠕行的控制装置还包括初始转矩计算模块：根据坡道角度θ、整车质量m、摩擦系数μ和传动比i计算出可以抵消自身重力带来的转矩值(mgsinθ±μmgsinθ)/i，并根据该转矩值计算蠕行的初始转矩(即进入蠕行策略时刻时，t＝0时，当前的输出转矩)，极大改善坡道蠕行起初阶段的响应速度和舒适性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种电动汽车蠕行的控制方法，其特征在于，包括：

步骤1：在电机控制器进入蠕行模式后，根据反馈电机实时速度S_fdbk，实时计算当前加速度维度允许的最大转矩T_s和加加速度允许的最大转矩T_α；

步骤2：根据T_s和T_α实时计算得到最终允许的转矩限幅T_l，根据转矩限幅T_l输出转矩指令，通过转矩限幅T_l的调整使车速维持在蠕行速度水平。

2.如权利要求1所述的电动汽车蠕行的控制方法，其特征在于，步骤1中，采用以下公式计算加速度维度允许的最大转矩T_s：

在电机实时速度低于M₁S_min时，则维持最大转矩T_max；电机实时速度高于蠕行速度S_min后，禁止加速，转矩限制为0；中间速度时，在T_max与K₂T_max之间线性插值；M₁为根据启动快速性预设的调节系数，S_min为蠕行速度，S_fdbk为电机实时速度，K₂为预设的与正常蠕行速度行驶时的实际输出转矩相关的调节系数。

3.如权利要求2所述的电动汽车蠕行的控制方法，其特征在于，步骤1中，采用以下公式计算加加速度允许的最大转矩T_α：

t＝0，当前输出转矩作为起点；速度低于M₁S_min时，转矩可按照预设的转矩步长T_step进行递增，但此过程最大限幅K₃T_max；速度在M₁S_min到S_min区间时，按照T_step/a步长进行递增，但此过程受T_s限制；速度在S_min到M₂S_min区间时，维持不变；速度高于M₂S_min后，按照T_step/b步长进行递减，但此过程最小限幅K₁T_max；

其中T(t)为当前时刻转矩，T(t-1)为上一时刻转矩，M₂为根据正常蠕行允许的速度波动预设的常量，K₁为根据车辆从静止到极低速行驶过程的最大转矩预设的调节系数，K₃为根据启动快速性预设的调节系数，a为根据蠕行速度前的平滑性预设的调节系数，b为根据抑制蠕行过程速度超调及零力矩左右的平滑性预设的调节系数；min(X,Y)表示取X和Y的最小值。

4.如权利要求3所述的电动汽车蠕行的控制方法，其特征在于，步骤2中采用以下公式计算最终允许的转矩限幅T_l：

速度低于S_min时，取两者小值；速度在S_min到M₃S_min区间时，在T_α与0之间线性插值；速度大于M₃S_min时，限制为0；M₃为根据蠕行阶段的异常安全速度预设的调节系数。

5.如权利要求1所述的电动汽车蠕行的控制方法，其特征在于，步骤1之前还包括初始转矩计算步骤：根据坡道角度θ、整车质量m、摩擦系数μ和传动比i计算出可以抵消自身重力带来的转矩值(mg sinθ±μmg sinθ)/i，并根据该转矩值计算蠕行的初始转矩。

6.一种电动汽车蠕行的控制装置，其特征在于，包括：

模块1：在电机控制器进入蠕行模式后，根据反馈电机实时速度S_fdbk，实时计算当前加速度维度允许的最大转矩T_s和加加速度允许的最大转矩T_α；

模块2：根据T_s和T_α实时计算得到最终允许的转矩限幅T_l，根据转矩限幅T_l输出转矩指令，通过转矩限幅T_l的调整使车速维持在蠕行速度水平。

7.如权利要求6所述的电动汽车蠕行的控制装置，其特征在于，模块1中，采用以下公式计算加速度维度允许的最大转矩T_s：

在电机实时速度低于M₁S_min时，则维持最大转矩T_max；电机实时速度高于蠕行速度S_min后，禁止加速，转矩限制为0；中间速度时，在T_max与K₂T_max之间线性插值；M₁为根据启动快速性预设的调节系数，S_min为蠕行速度，S_fdbk为电机实时速度，K₂为预设的与正常蠕行速度行驶时的实际输出转矩相关的调节系数。

8.如权利要求7所述的电动汽车蠕行的控制装置，其特征在于，模块1中，采用以下公式计算加加速度允许的最大转矩T_α：

t＝0，当前输出转矩作为起点；速度低于M₁S_min时，转矩可按照预设的转矩步长T_step进行递增，但此过程最大限幅K₃T_max；速度在M₁S_min到S_min区间时，按照T_step/a步长进行递增，但此过程受T_s限制；速度在S_min到M₂S_min区间时，维持不变；速度高于M₂S_min后，按照T_step/b步长进行递减，但此过程最小限幅K₁T_max；

其中T(t)为当前时刻转矩，T(t-1)为上一时刻转矩，M₂为根据正常蠕行允许的速度波动预设的常量，K₁为根据车辆从静止到极低速行驶过程的最大转矩预设的调节系数，K₃为根据启动快速性预设的调节系数，a为根据蠕行速度前的平滑性预设的调节系数，b为根据抑制蠕行过程速度超调及零力矩左右的平滑性预设的调节系数；min(X,Y)表示取X和Y的最小值。

9.如权利要求8所述的电动汽车蠕行的控制装置，其特征在于，模块2中采用以下公式计算最终允许的转矩限幅T_l：

速度低于S_min时，取两者小值；速度在S_min到M₃S_min区间时，在T_α与0之间线性插值；速度大于M₃S_min时，限制为0；M₃为根据蠕行阶段的异常安全速度预设的调节系数。

10.如权利要求6所述的电动汽车蠕行的控制装置，其特征在于，还包括初始转矩计算模块：根据坡道角度θ、整车质量m、摩擦系数μ和传动比i计算出可以抵消自身重力带来的转矩值(mg sinθ±μmg sinθ)/i，并根据该转矩值计算蠕行的初始转矩。

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