CN112848915A - 驱动扭矩控制器、控制方法、汽车以及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制驱动扭矩的方法，所述方法包括：确定当前行驶路面为低附路面；确定释放刹车踏板或油门踏板与踩下油门踏板之间的时间间隔；以及在所述时间间隔小于第一阈值并且在油门踏板值大于第二阈值时，输出优化的驱动扭矩变化率，其中所述优化的驱动扭矩变化率比未优化的驱动扭矩变化率小。本发明还提供了一种驱动扭矩控制器、汽车以及计算机存储介质。
Description
技术领域
本发明涉及驱动扭矩控制方案，更具体地，涉及一种控制驱动扭矩的方法、驱动扭矩控制器、汽车以及计算机存储介质。
背景技术
随着车辆技术的发展，越来越多的商用原始制造商COEMS及其供应商在考虑各种提升驾驶舒适度的方式。特别地，在摩擦系数较小的路面（例如雪路、冰面和雨路）如何提升驾驶者的舒适感成为一个热点课题。
在现有技术中，为了提升驾驶舒适度，对车辆的电架构进行优化，以使行车电脑ECU和电机控制单元直接通信，从而减少驱动扭矩响应时间。但在实际中，该方案的效果并不太好，在车辆起步时轮滑仍然很大，甚至有时车辆会显得不稳定。
因此，期望一种改进的驱动扭矩控制方案来提升驾驶舒适性。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种控制驱动扭矩的方法，所述方法包括：步骤a，确定当前行驶路面为低附路面；步骤b，确定释放刹车踏板或油门踏板与踩下油门踏板之间的时间间隔；以及步骤c，在所述时间间隔小于第一阈值并且在油门踏板值大于第二阈值时，输出优化的驱动扭矩变化率，其中所述优化的驱动扭矩变化率比未优化的驱动扭矩变化率小。
可选地，在上述方法中，所述优化的驱动扭矩变化率为1000Nm/s。
可选地，在上述方法中，确定当前行驶路面为低附路面包括：确定制动防抱死系统ABS或牵引力控制系统TCS启用；估算当前路面的附着系数；以及确定所述附着系数低于或等于第三阈值。
可选地，在上述方法中，估算当前路面的附着系数包括：根据制动力以及输出扭矩来估算附着力；以及根据所估算的附着力以及车身的重力计算当前路面的附着系数。
可选地，在上述方法中，所述方法还包括：确定车轮是否打滑；以及若没有打滑，则在一段时间内重复执行步骤a至c，否则停止输出优化的驱动扭矩变化率。
根据本发明的另一方面，提供了一种驱动扭矩控制器，所述驱动扭矩控制器包括：第一确定装置，用于确定当前行驶路面为低附路面；第二确定装置，用于确定释放刹车踏板或油门踏板与踩下油门踏板之间的时间间隔；以及输出装置，用于在所述时间间隔小于第一阈值并且在油门踏板值大于第二阈值时，输出优化的驱动扭矩变化率，其中所述优化的驱动扭矩变化率比未优化的驱动扭矩变化率小。
可选地，在上述驱动扭矩控制器中，所述优化的驱动扭矩变化率为1000Nm/s。
可选地，在上述驱动扭矩控制器中，所述第一确定装置包括：第一确定单元，用于确定制动防抱死系统ABS或牵引力控制系统TCS启用；估算单元，用于估算当前路面的附着系数；以及第二确定单元，用于确定所述附着系数低于或等于第三阈值。
可选地，在上述驱动扭矩控制器中，所述估算单元配置成：根据制动力以及输出扭矩来估算附着力；以及根据所估算的附着力以及车身的重力计算当前路面的附着系数。
可选地，所述驱动扭矩控制器还包括：第三确定装置，用于确定车轮是否打滑；以及控制装置，用于在所述第三确定装置确定车轮将要打滑时，停止输出优化的驱动扭矩变化率。
根据本发明的又一个方面，提供了一种汽车，其包括如前所述的驱动扭矩控制器。
根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机存储介质，所述介质包括指令，所述指令在运行时执行如前所述的控制驱动扭矩的方法。
综上，本发明的车辆驱动扭矩控制方案使得驾驶者在低附路面上行驶时的舒适感提升。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1示出了根据本发明的一个实施例的控制车辆驱动扭矩的方法；
图2示出了根据本发明的一个实施例的驱动扭矩控制器的结构示意图；以及
图3是本发明的又一个实施例的控制车辆驱动扭矩的方法。
具体实施方式
应理解，这里所使用的术语“车辆”或者其他类似的术语包括一般的机动车辆，例如乘用车（包括运动型多用途车、公共汽车、卡车等）、各种商用车、船舶、飞机等等，并包括混合动力汽车、电动车、插电式混动电动车等。混动动力汽车是一种具有两个或更多个功率源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。
虽然将示例性实施例描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应理解，这些示例性过程也可由一个或多个模块来执行。
而且，本发明的控制逻辑可作为非瞬时计算机可读介质而包含在包含可执行程序指令的计算机可读介质上，该可执行程序指令由处理器等实施。计算机可读介质的实例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在连接有网络的计算机系统中，使得例如通过车载远程通信服务或者控制器局域网（CAN）以分布式方式储存并实施计算机可读介质。
除非具体地提到或者从上下文中显而易见，否则如这里使用的，将术语“大约”理解为在本领域中的正常公差的范围内，例如在平均值的2个标准差内。
还需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及类似表述意在表示不排他的包含，除非另外特别指明。
在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的各示例性实施例的用于控制车辆的驱动扭矩的方法。
图1示出了根据本发明的一个实施例的控制车辆驱动扭矩的方法1000。如图1所示，方法1000包括如下步骤：
在步骤S110中，确定当前行驶路面为低附路面；
在步骤S120中，确定释放刹车踏板或油门踏板与踩下油门踏板之间的时间间隔；以及
在步骤S130中，在所述时间间隔小于第一阈值并且在油门踏板值大于第二阈值时，输出优化的驱动扭矩变化率，其中所述优化的驱动扭矩变化率比未优化的驱动扭矩变化率小。
在本发明的上下文中，术语“驱动扭矩”表示与驱动轮对应的电机或发动机的输出扭矩。扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。类似地，电动机的输出扭矩即电机扭矩，又称电机转矩，和电机的输出功率有关。
术语“低附路面”表示附着系数比较低的路面，例如冰面、雪路或雨路。本领域技术人员容易理解，在附着系数高的路面上行驶时车子不容易打滑，行驶安全，而在附着系数低的路面上行驶时，车子容易打滑，制动效能以及稳定性较差。
术语“油门踏板值”用于表示油门踏板被踩下的深浅度。例如，在油门踏板上安装有一个滑动电阻器，通过电阻值的大小来表示油门踏板当时的深浅度。
本专利的发明人发现，当驱动扭矩的变化率或斜率较大时，例如驱动扭矩变化率为6500Nm/s，此时的轮胎打滑严重，纵向加速度为7.5m/s。而当减小驱动扭矩的变化率或斜率，例如减小为1000Nm/s，此时的打滑现象得到缓解，纵向加速度为2.7m/s。因此，基于该发现，当路面状况以及驾驶员的操作满足预设条件时，将优化后的驱动扭矩变化率输出给电机或发动机，可极大地提升驾驶舒适性。
在一个实施例中，前述优化的驱动扭矩变化率为1000Nm/s。当然，本领域技术人员理解，优化的驱动扭矩变化率不限于该值，实际优化值可根据路面情况、车辆性能以及驾驶员的操作进行调整。
在一个实施例中，确定当前行驶路面为低附路面包括：确定制动防抱死系统ABS或牵引力控制系统TCS启用；估算当前路面的附着系数；以及确定所述附着系数低于或等于第三阈值。
制动防抱死系统（antilock brake system）简称ABS。作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。
TCS，其英文全称是Traction Control System，牵引力控制系统，又称循迹控制系统。它是根据驱动轮的转速及车速来判定驱动轮是否发生打滑现象，当前者大于后者时，进而抑制驱动轮转速的一种防滑控制系统。它与ABS作用模式十分相似，两者都使用感测器及刹车调节器。
路面附着系数的估算方法可包括两大类：基于传感器的直接检测或估算以及基于车辆动力学参数识别的方法。
基于传感器的直接检测或估算根据测试手段和测试参数的不同，基于传感器的直接检测或估算又分为Cause-based和Effect-based两种。Cause-based估算法是通过测量一些对路面附着系数影响较大的因素，并根据以往经验预测当前路面附着系数的大小。例如：使用光学传感器测量路面对光的吸收和散射情况以识别路面上的水和其他降低轮胎/路面摩擦因数的物质，从而得出轮胎/路面摩擦因数的变化；使用声学传感器测量汽车行驶过程中轮胎与地面之间的噪声，从而判断轮胎/路面饱和摩擦因数的大小及变化。Effect-based估算法是通过测试由路面附着系数或附着系数的变化在车体或车轮上产生的运动响应来估算路面附着系数的大小，目前应用较多是胎内传感器。例如：1）表面声波传感器通过对轮胎内表面变形的测量，从而获得路面信息。由于该传感器需要将探针深入轮胎胎面橡胶内，其外壳也需要固定在轮胎内表面，且安装位置远离轮心，高速时将产生较大的动载荷，存在安全隐患；2）通过超声测距原理测量轮胎半径的变化，进而获得当前轮胎的垂直载荷。轮胎纵向滑移和印迹长度等信息，从而可实现当前轮胎-路面纵向摩擦因数的估计。这类方法需要较复杂的数据处理，难以满足实时性和精度要求。
基于车轮动力学的估算方法的依据是：当驱动力矩施加在车轮上时，驱动轮与非驱动轮的转速差随路面状态而不同。由于ABS/TCS控制系统的作用，制动或驱动激励往往不足，因此可基于车轮振动频率特性来进行识别，即不同的路面，车轮的谐振特性不同。利用非驱动轮的振动频率与路面摩擦因数的关系，使用回归最小二乘法和辅助变量法进行在线估计，即在汽车不进行制动、加速或转向的情况下，估计从柏油路面到冰雪路面的摩擦因数变化。
在一个实施例中，估算当前路面的附着系数包括：根据制动力以及输出扭矩来估算附着力；以及根据所估算的附着力以及车身的重力计算当前路面的附着系数。例如，当前路面的附着系数=所估算的附着力/车身的重力。
附着系数的大小，主要取决于路面的种类和干燥情况，并且和轮胎的结构、胎面花纹以及行驶速度都有关系。一般来说，干燥、良好的沥青或混凝土路面的附着系数最大，可达0.7-0.8,。而冰雪路面的附着系数最小，最容易打滑。因而，在一个实施例中，第三阈值为被设置为0.5，即附着系数低于或等于该第三阈值的路面都被视为低附路面。
尽管图1中未示出，在一个实施例中，控制车辆驱动扭矩的方法1000还包括：确定车轮是否打滑；以及若没有打滑，则在一段时间内重复执行步骤110至130，否则停止输出优化的驱动扭矩变化率。
另外，汽车从纯滚动到抱死拖滑的制动过程是一个渐进的过程，一般经历纯滚动、边滚边滑和纯滑动三个阶段。为了评价汽车车轮滑移成分所占比例的多少，常用滑移率s来表示，其定义如下：
在上式中，u为车速，uW为轮速。当车轮纯滚动时，车速等于轮速，因此s为0；当车轮抱死纯滑动时，轮速为0，因此s =100%；当车轮边滚边滑时，u> uw，0<s<100%。车轮滑移率越大，说明车轮在运动中滑动成分所占的比例越大。
因而，在一个实施例中，可通过确定车辆的滑移率来判断车轮是否打滑。例如，当车轮的滑移率保持在20%或30%之内时，可以认为车轮的稳定性较好。相反，若滑移率大于30%，则可认为车轮将要打滑。
一般而言，滑移率对汽车车轮制动附着系数和侧向附着系数影响极大，从而影响汽车的制动性能。当地面对车轮法向反作用力一定时，滑移率大约在20%左右时制动纵向附着系数最大，车轮与路面之间的附着力就最大，此时的地面制动力也就最大，制动效果最佳。当滑移率等于零时，侧向附着系数最大，汽车抗侧滑能力最强，制动时方向稳定性最好。侧向附着系数随着滑移率的增大而减小，当车轮完全抱死拖滑时侧向附着系数≈0 ，汽车制动稳定性最差。
因此，当车轮的滑移率保持在10%～30%的范围内时，可以保证车轮与路面有良好的纵向、侧向附着力，有效防止制动时汽车侧滑、甩尾、失去转向等现象发生，提高了汽车制动时的方向稳定性。
图2示出了根据本发明的一个实施例的驱动扭矩控制器2000的结构示意图。如图2所示，驱动扭矩控制器2000包括第一确定装置210、第二确定装置220以及输出装置230。其中，第一确定装置210用于确定当前行驶路面为低附路面，第二确定装置220用于确定释放刹车踏板或油门踏板与踩下油门踏板之间的时间间隔，输出装置230用于在所述时间间隔小于第一阈值并且在油门踏板值大于第二阈值时，输出优化的驱动扭矩变化率，其中所述优化的驱动扭矩变化率比未优化的驱动扭矩变化率小。在一个实施例中，所述优化的驱动扭矩变化率为1000Nm/s。
在一个实施例中，尽管图2中未示出，第一确定装置210包括：第一确定单元，用于确定制动防抱死系统ABS或牵引力控制系统TCS启用；估算单元，用于估算当前路面的附着系数；以及第二确定单元，用于确定所述附着系数低于或等于第三阈值。其中，估算单元可进一步配置成：根据制动力以及输出扭矩来估算附着力；以及根据所估算的附着力以及车身的重力计算当前路面的附着系数。
在一个实施例中，驱动扭矩控制器2000还可包括：第三确定装置，用于确定车轮是否打滑；以及控制装置，用于在所述第三确定装置确定车轮将要打滑时，停止输出优化的驱动扭矩变化率。
图3是本发明的又一个实施例的控制车辆驱动扭矩的方法3000。如图3所示，在步骤310中，首先判断制动防抱死系统ABS或牵引力控制系统TCS是否启用。如果未启用，则进入步骤370，即无需进行任何驱动扭矩的优化。如果已启用，则进入步骤320，对路面附着系数进行估算。
在步骤320完成路面附着系数的估算后，在步骤330中，判断所估算的附着系数是否大于预设值。若是，则可认为当前路面是高附路面，即执行步骤370，无需进行任何驱动扭矩的优化。否则，进入步骤340，判断释放刹车踏板或油门踏板与踩下油门踏板之间的时间间隔是否小于预设阈值，若否，则从安全性角度考虑，执行步骤370，无需进行任何驱动扭矩的优化。若是，则进一步执行步骤350，判断油门踏板值是否大于一预定值。如前所述，术语“油门踏板值”用于表示油门踏板被踩下的深浅度。若油门踏板值大于或等于该预定值，则进入步骤360，输出优化的驱动扭矩变化率，其中所述优化的驱动扭矩变化率比未优化的驱动扭矩变化率小。若油门踏板值小于该预定值，则进入步骤370，无需进行任何驱动扭矩的优化。
优化的驱动扭矩变化率可输出给电机、ECU或发动机，以便相应地控制其输出扭矩。在执行驱动扭矩变化率的优化后，可进一步判断轮胎的打滑情况，如步骤380所示。若发现轮胎有打滑的趋势，则执行步骤385，不再输出优化的驱动扭矩变化率/斜率，而交由其他功能元件（例如ABS）等进行后续处理。若没有发现轮胎打滑，则进入步骤390，则在一预设的时间段内输出优化的驱动扭矩变化率。
本发明的驱动扭矩控制方案可以硬件或软件形式实现。例如，该方案可以配置为由预定程序操作的处理器和配置为储存程序的存储器的形式实施，并且可提供预定程序以实施构成根据本发明的各示例性实施例的控制驱动扭矩的方法的各个操作。
需要说明的是，附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
以上例子主要说明了本发明的控制车辆驱动扭矩的方法以及驱动扭矩控制器。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (12)
1.一种控制驱动扭矩的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤a：确定当前行驶路面为低附路面；
步骤b：确定释放刹车踏板或油门踏板与踩下油门踏板之间的时间间隔；以及
步骤c：在所述时间间隔小于第一阈值并且在油门踏板值大于第二阈值时，输出优化的驱动扭矩变化率，其中所述优化的驱动扭矩变化率比未优化的驱动扭矩变化率小。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述优化的驱动扭矩变化率为1000Nm/s。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定当前行驶路面为低附路面包括：
确定制动防抱死系统ABS或牵引力控制系统TCS启用；
估算当前路面的附着系数；以及
确定所述附着系数低于或等于第三阈值。
4. 如权利要求3所述的方法，其中，估算当前路面的附着系数包括：
根据制动力以及输出扭矩来估算附着力；以及
根据所估算的附着力以及车身的重力计算当前路面的附着系数。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
确定车轮是否打滑；以及
若没有打滑，则在一段时间内重复执行步骤a至c，否则停止输出优化的驱动扭矩变化率。
6.一种驱动扭矩控制器，其特征在于，所述驱动扭矩控制器包括：
第一确定装置，用于确定当前行驶路面为低附路面；
第二确定装置，用于确定释放刹车踏板或油门踏板与踩下油门踏板之间的时间间隔；以及
输出装置，用于在所述时间间隔小于第一阈值并且在油门踏板值大于第二阈值时，输出优化的驱动扭矩变化率，其中所述优化的驱动扭矩变化率比未优化的驱动扭矩变化率小。
7.如权利要求6所述的驱动扭矩控制器，其中，所述优化的驱动扭矩变化率为1000Nm/s。
8.如权利要求6所述的驱动扭矩控制器，其中，所述第一确定装置包括：
第一确定单元，用于确定制动防抱死系统ABS或牵引力控制系统TCS启用；
估算单元，用于估算当前路面的附着系数；以及
第二确定单元，用于确定所述附着系数低于或等于第三阈值。
9. 如权利要求8所述的驱动扭矩控制器，其中，所述估算单元配置成：
根据制动力以及输出扭矩来估算附着力；以及
根据所估算的附着力以及车身的重力计算当前路面的附着系数。
10. 如权利要求6所述的驱动扭矩控制器，其中，所述驱动扭矩控制器还包括：
第三确定装置，用于确定车轮是否打滑；以及
控制装置，用于在所述第三确定装置确定车轮将要打滑时，停止输出优化的驱动扭矩变化率。
11.一种汽车，包括如权利要求6至10中任一项所述的驱动扭矩控制器。
12.一种计算机存储介质，其特征在于，所述介质包括指令，所述指令在运行时执行如权利要求1至5中任一项所述的控制驱动扭矩的方法。
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