CN113085572A - 一种电机扭矩控制方法、控制系统及车辆 - Google Patents

一种电机扭矩控制方法、控制系统及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电机扭矩控制方法、控制系统及车辆，属于电机控制领域。该电机扭矩控制方法包括：在同时满足车辆进入下坡状态、刹车踏板和油门踏板均未被踩下以及车辆无故障的条件时，将车辆的电机的目标输出扭矩设置为0并发送至电机，以使得电机根据目标输出扭矩进行扭矩输出；在满足车辆的车速大于速度阈值且车辆所处坡道的坡度大于坡度阈值条件的时长达到预设时长值时，控制电机停止输出目标输出扭矩，同时确定电机的目标回收扭矩并发送至电机，以使得电机根据目标回收扭矩进行能量回收，其中，速度阈值根据车辆进入下坡状态时的车速确定。本发明的电机扭矩控制方法、控制系统及车辆能够有效降低车辆使用成本。

Description

一种电机扭矩控制方法、控制系统及车辆
技术领域
本发明属于电机控制领域，特别是涉及一种电机扭矩控制方法、控制系统及车辆。
背景技术
目前车辆行驶时，驱动电机控制只有驱动和回馈制动两种控制方式，即在只踩下加速踏板时控制驱动电机输出扭矩，在只踩下制动踏板时控制驱动电机进入回馈制动。而在车辆进入滑行能量回收时，动力的传递顺序依次是：车轮、主减及差速器、传动轴、减速器、电机及其控制器、动力电池、电机及其控制器、减速器、传动轴、主减及差速器、车轮。此过程中总的传动效率较低，仅在50％左右，造成了能量的浪费。
发明内容
本发明第一方面的一个目的是提供一种电机扭矩控制方法，能够降低车辆的使用成本。
本发明的进一步的一个目的是要减少车辆制动器的磨损。
本发明第二方面的一个目的是提供一种电机扭矩控制系统，能够降低车辆的使用成本。
本发明第三方面的一个目的是提供一种包括上述电机扭矩控制系统的车辆。
特别地，本发明提供了一种电机扭矩控制方法，包括：
在同时满足车辆进入下坡状态、刹车踏板和油门踏板均未被踩下以及车辆无故障的条件时，将所述车辆的电机的目标输出扭矩设置为0并发送至所述电机，以使得所述电机根据所述目标输出扭矩进行扭矩输出；
在满足所述车辆的车速大于速度阈值且所述车辆所处坡道的坡度大于坡度阈值条件的时长达到预设时长值时，控制所述电机停止输出所述目标输出扭矩，同时确定所述电机的目标回收扭矩并发送至所述电机，以使得所述电机根据所述目标回收扭矩进行能量回收，其中，所述速度阈值根据所述车辆进入下坡状态时的车速确定。
可选地，确定所述电机的目标回收扭矩的步骤包括：
根据当前所述车辆的车速确定相应的初始化回收扭矩；
根据当前所述车辆所处坡道的坡度对所述初始化回收扭矩进行修正，以获取回收扭矩修正值；
将所述回收扭矩修正值和最大允许充电扭矩中的较小值作为所述目标回收扭矩。
可选地，根据当前所述车辆的车速确定相应的初始化回收扭矩的步骤包括：
根据当前所述车辆的车速查询提前标定的关系表获取所述初始化回收扭矩。
可选地，所述回收扭矩修正值为所述初始化回收扭矩与修正系数之积。
可选地，所述修正系数按如下公式计算：
f(a)＞1，a＞β
f(a)＜1，a＜β
f(a)＝1，a＝β
其中，f(a)为所述修正系数、a为当前所述车辆所处坡道的坡度，β为预设的坡度设定值。
特别地，本发明还提供了一种电机扭矩控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现根据上述任一项所述的电机扭矩控制方法。
特别地，本发明还提供了一种车辆，包括上述的电机扭矩控制系统。
本发明在车辆在满足进入下坡工况、刹车踏板和油门踏板均未被踩下以及车辆无故障的条件时，控制车辆进入电机零扭矩控制模式，即将电机的目标输出扭矩设置为0并发送至电机，使得电机的转子空转不再输出扭矩和转速，电机随着车轮转动，进而使得车辆尽快进入滑行状态。当处于下坡的车辆的车速大于速度阈值且车辆所处坡道的坡度大于坡度阈值时，通过速度阈值和预设时长值的设置可以保证车辆滑行的足够远再退出零扭矩控制模式，同时进入回馈制动模式。这种控制方式提高了滑行模式的使用率，使得车辆自动进入滑行能量回收，减少了车辆的频繁制动，一方面提高了行车的安全性，另一方面减少了车辆制动器的磨损，降低了车辆的使用成本。
进一步地，本发明只需要改变和完善软件算法而不需要更改硬件，在现有的电机控制策略的基础上增加了电机零扭矩控制模式，进一步降低了成本。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的电机扭矩控制方法的流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的电机扭矩控制方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的电机扭矩控制方法的流程图。如图1所示，一个实施例中，电机扭矩控制方法包括：
步骤S10，在同时满足车辆进入下坡状态、刹车踏板和油门踏板均未被踩下以及车辆无故障的条件时(即进入条件)，将车辆的电机的目标输出扭矩设置为0并发送至电机(即进入电机零扭矩控制模式)，以使得电机根据目标输出扭矩进行扭矩输出。
步骤S20，在满足车辆的车速大于速度阈值且车辆所处坡道的坡度大于坡度阈值条件的时长达到预设时长值时(退出条件)，控制电机停止输出目标输出扭矩(即退出电机零扭矩控制模式)，同时确定电机的目标回收扭矩并发送至电机(即进入回馈制动模式)，以使得电机根据目标回收扭矩进行能量回收。其中，速度阈值根据车辆进入下坡状态时(即进入电机零扭矩控制模式时)的车速确定。例如，车辆进入电机零扭矩控制模式时的车速V0，则速度阈值V1＝V0+A，A为根据V0标定的值，预设时长值t根据情况进行标定，例如经验值。例如V0取50km/h，A取为20km/h，t取为10s。
本实施例在车辆在满足进入下坡工况、刹车踏板和油门踏板均未被踩下以及车辆无故障的条件时，控制车辆进入电机零扭矩控制模式，即将电机的目标输出扭矩设置为0并发送至电机，使得电机的转子空转不再输出扭矩和转速，电机随着车轮转动，进而使得车辆尽快进入滑行状态。当处于下坡的车辆的车速大于速度阈值且车辆所处坡道的坡度大于坡度阈值时，通过速度阈值和预设时长值的设置可以保证车辆滑行的足够远再退出零扭矩控制模式，同时进入回馈制动模式。这种控制方式提高了滑行模式的使用率，使得车辆自动进入滑行能量回收，减少了车辆的频繁制动，一方面提高了行车的安全性，另一方面减少了车辆制动器的磨损，降低了车辆的使用成本。并且本实施例只需要改变和完善软件算法而不需要更改硬件，在现有的电机控制策略的基础上增加了电机零扭矩控制模式，进一步降低了成本。在典型用户工况下，新的控制策略比现有控制策略节能预估达到5％以上。
图2是根据本发明另一个实施例的电机扭矩控制方法的流程图。当然在步骤S10执行之前还包括信息的获取步骤，如图2所示，另一个实施例中，电机扭矩控制方法还包括：
步骤S2，获取车辆所处道路的坡度信息、刹车踏板状态信息、油门踏板状态信息、车辆的故障信息和车速信息。其中，坡度信息可以由控制器自带的6轴传感器计算所得。
步骤S4，判断是否同时满足车辆进入下坡状态、刹车踏板和油门踏板均未被踩下以及车辆无故障的条件，若是进入步骤S10，否则返回步骤S2。
步骤S10，将车辆的电机的目标输出扭矩设置为0并发送至电机。
步骤S12，判断是否满足车辆的车速V大于速度阈值Vm且车辆所处坡道的坡度a大于坡度阈值am条件的时长t达到预设时长值tm的条件，若是进入步骤S20，否则返回步骤S10。
如图2所示，进一步的一个实施例中，步骤S20包括：
步骤S22，根据当前车辆的车速确定相应的初始化回收扭矩。可选地，根据当前车辆的车速查询提前标定的关系表获取初始化回收扭矩。这里的初始化回收扭矩是根据车速确定的，没有考虑坡度的影响。
步骤S24，根据当前车辆所处坡道的坡度对初始化回收扭矩进行修正，以获取回收扭矩修正值。可选地，回收扭矩修正值为初始化回收扭矩与修正系数之积。其中，修正系数按如下公式计算：
f(a)＞1，a＞β
f(a)＜1，a＜β
f(a)＝1，a＝β
其中，f(a)为修正系数、a为当前车辆所处坡道的坡度，β为预设的坡度设定值，可根据实际情况进行设定。
当坡度大于预设坡度时，制动回馈应加大，一定程度上降低车速从而确保安全，另一方面增加能力回收的强度。当坡度小于预设坡度时则可以适当减小制动回馈。
步骤S26，将回收扭矩修正值和最大允许充电扭矩中的较小值作为目标回收扭矩。
步骤S28，将目标回收扭矩并发送至电机。
本实施例根据当前车辆所处坡道的坡度对初始化回收扭矩进行修正，保证行车安全及提高能量最大化。
本发明还提供了一种电机扭矩控制系统，包括存储器和处理器，存储器内存储有控制程序，控制程序被处理器执行时用于实现根据上述任一项的电机扭矩控制方法。
本发明还提供了一种车辆，包括上述的电机扭矩控制系统。
本实施例的电机扭矩控制系统和车辆在满足刚进入下坡工况、刹车踏板和油门踏板均未被踩下以及车辆无故障的条件时，控制车辆进入电机零扭矩控制模式，即将电机的目标输出扭矩设置为0并发送至电机，使得电机的转子空转不再输出扭矩和转速，电机随着车轮转动，进而使得车辆尽快进入滑行状态。当处于下坡的车辆的车速大于速度阈值且车辆所处坡道的坡度大于坡度阈值时，通过速度阈值和预设时长值的设置可以保证车辆滑行的足够远再退出零扭矩控制模式，同时进入回馈制动模式。这种控制方式提高了滑行模式的使用率，使得车辆自动进入滑行能量回收，减少了车辆的频繁制动，一方面提高了行车的安全性，另一方面减少了车辆制动器的磨损，降低了车辆的使用成本。并且只需要改变和完善软件算法而不需要更改硬件，在现有的电机控制策略的基础上增加了电机零扭矩控制模式，进一步降低了成本。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种电机扭矩控制方法，其特征在于，包括：
在同时满足车辆进入下坡状态、刹车踏板和油门踏板均未被踩下以及车辆无故障的条件时，将所述车辆的电机的目标输出扭矩设置为0并发送至所述电机，以使得所述电机根据所述目标输出扭矩进行扭矩输出；
在满足所述车辆的车速大于速度阈值且所述车辆所处坡道的坡度大于坡度阈值条件的时长达到预设时长值时，控制所述电机停止输出所述目标输出扭矩，同时确定所述电机的目标回收扭矩并发送至所述电机，以使得所述电机根据所述目标回收扭矩进行能量回收，其中，所述速度阈值根据所述车辆进入下坡状态时的车速确定。
2.根据权利要求1所述的电机扭矩控制方法，其特征在于，确定所述电机的目标回收扭矩的步骤包括：
根据当前所述车辆的车速确定相应的初始化回收扭矩；
根据当前所述车辆所处坡道的坡度对所述初始化回收扭矩进行修正，以获取回收扭矩修正值；
将所述回收扭矩修正值和最大允许充电扭矩中的较小值作为所述目标回收扭矩。
3.根据权利要求2所述的电机扭矩控制方法，其特征在于，根据当前所述车辆的车速确定相应的初始化回收扭矩的步骤包括：
根据当前所述车辆的车速查询提前标定的关系表获取所述初始化回收扭矩。
4.根据权利要求2所述的电机扭矩控制方法，其特征在于，
所述回收扭矩修正值为所述初始化回收扭矩与修正系数之积。
5.根据权利要求4所述的电机扭矩控制方法，其特征在于，
所述修正系数按如下公式计算：
f(a)＞1，a＞β
f(a)＜1，a＜β
f(a)＝1，a＝β
其中，f(a)为所述修正系数、a为当前所述车辆所处坡道的坡度，β为预设的坡度设定值。
6.一种电机扭矩控制系统，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-5中任一项所述的电机扭矩控制方法。
7.一种车辆，其特征在于，包括权利要求6所述的电机扭矩控制系统。
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