CN113815432B - 一种电机扭矩控制方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

一种电机扭矩控制方法，包括步骤1，颠簸路况识别；步骤2，电机限扭控制：中央控制单元实时估算出当前电机最大扭矩输出能力Tq1；当电机限扭使能标识置1时，根据车辆通过颠簸路况次数n确定扭矩输出限制比例系数P，将Tq1乘以P得到当前电机限扭目标扭矩Tq2，控制电机最大允许输出扭矩由当前电机最大扭矩输出能力Tq1按照梯度逐渐下降至当前电机限扭目标扭矩Tq2；当电机限扭使能标识复位为0后，控制电机最大允许输出扭矩由当前电机限扭目标扭矩Tq2按照梯度逐渐上升至当前电机最大扭矩输出能力Tq1。本发明能够有效识别颠簸路况并显著降低车辆通过颠簸路面时传动轴交变冲击载荷，有效提升传动轴的使用寿命，提升车辆可靠性。

Description

一种电机扭矩控制方法、系统及计算机可读存储介质

技术领域

本发明用于电动汽车的电机扭矩控制，更具体涉及特定工况下的电机扭矩控制方法。

背景技术

众所周知的，因电动汽车动力系统的输出特性及成本原因，电动汽车通常是不会搭载变速箱的，同时也就不会搭载具备在驱动轴与电机之间具备一定减振、吸能缓冲作用的离合器。在颠簸路面行驶时，车轮会出现腾空离地，电机阻力短暂丢失，发生空转，转速快速上升，再触地，因车速未突变迫使电机转速再快速下降的现象，电机阻力瞬间恢复，从而导致连接电机与车轮的传动轴承受反复的交变冲击载荷，影响传动轴的使用寿命。极端情况下，在以较大负荷通过连续颠簸路面时甚至会直接导致传动轴发生疲劳断裂。

通常，颠簸路况如附图1所示，当车辆通过所述颠簸路面时，车轮会反复经历附图1所示的“（1）触地状态-（2）腾空状态-（1）触地状态-（2）腾空状态-……-（1）触地状态”的工况循环。车轮腾空离地时，电机阻力短暂丢失，而电机扭矩仍在持续输出，电机发生空转，电机转速快速上升，传动轴的电机端与车轮端产生转速差，导致传动轴承受正向的扭转力矩；当车轮触地时，因车速并未突变迫使电机转速再快速下降，电机阻力瞬间恢复，传动轴的电机端与车轮端再次产生转速差，导致传动轴承受反向的扭转力矩。当车辆连续通过此类颠簸路面时，传动轴就会承受反复的交变冲击载荷，最终影响传动轴的使用寿命。极端情况下，在以较大负荷通过连续颠簸路面时甚至会直接导致传动轴发生疲劳断裂。

文献CN103568867B公开了通过控制电动机转矩进行传动系减振的控制方法和装置，旨在利用电动车的电动机控制快速地抵消传动系中的振动，并且利用加速度传感器来确定车辆是否通过路面的突出部分来控制电动机转矩，使其在与传动系的振动相反的方向上起作用。包括：由处理器接收来自由带通滤波器处理的车身加速度传感器的车辆的加速度信号；由处理器测量已经通过带通滤波器的频带的加速度信号分量的大小，并且当加速度信号分量的大小的每小时变化率超过某个阈值时确定在传动系中发生了振动；当车辆通过路面的突出部分而在传动系中发生振动时，由处理器计算用于减小传动系的振动的补偿电动机转矩；以及由处理器将所计算的补偿电动机转矩应用于传动系以补偿传动系中的振动。

上述技术主要用于电机防抖控制，主要解决电动汽车取消离合器后的电机扭振问题，用于提升整车的舒适性。其控制的触发时机主要参考电机转速和预期转速，当两者偏差大于一定值时激活相应策略，使用的策略是在既定的电机扭矩的基础上进行实时的扭矩补偿以消除电机系统的振动。该技术不是从传动部件保护的角度出发，无法实现在颠簸路况下对传动轴进行保护。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种电机扭矩控制方法，通过颠簸路况识别并对电机扭矩进行限扭控制，降低车辆通过颠簸路面时传动轴交变冲击载荷，提升传动轴的使用寿命，提升车辆可靠性。

本发明的技术方案如下：

本发明提出一种电机扭矩控制方法，其包括如下步骤：

步骤1，颠簸路况识别，中央控制单元监测到车辆通过颠簸路况的次数大于等于设定的次数阈值N时，则判定当前车辆行驶于颠簸路面；

步骤2，电机限扭控制，包括：

步骤2.1，中央控制单元监测当前电机高压直流侧电压、IGBT模块温度、电机转子温度以及电机系统传感器、控制模块的故障状态，实时估算出当前电机最大扭矩输出能力Tq1。

步骤2.2，当电机限扭使能标识置1时，根据当前监测到的车辆通过颠簸路况次数n确定扭矩输出限制比例系数P，将当前电机最大扭矩输出能力Tq1乘以扭矩输出限制比例系数P得到当前电机限扭目标扭矩Tq2，控制电机最大允许输出扭矩由当前电机最大扭矩输出能力Tq1按照一定梯度逐渐下降至当前电机限扭目标扭矩Tq2。

步骤2.3，当电机限扭使能标识复位为0后，控制电机最大允许输出扭矩由当前电机限扭目标扭矩Tq2按照一定梯度逐渐上升至当前电机最大扭矩输出能力Tq1。

进一步，所述步骤1的颠簸路况识别具体方法如下：

中央控制单元采集\接收电机转速信号，实时计算、监测电机转速变化率，当电机转速上升变化率超过设定的阈值△Spd1时，中央控制单元将电机转速突升标识置1，同时开始进行△T1计时，电机转速上升变化率低于设定的阈值△Spd1减去迟滞区间时电机转速突升标识复位为0。

如果在△T1计时窗口内，中央控制单元监测到电机转速下降变化率超过设定的阈值△Spd2时将电机转速突降标识置1，认为车辆通过了一次颠簸路况并进行计数，中央控制单元开始进行△T2计时，电机转速下降变化率低于设定的阈值△Spd2减去迟滞区时电机转速突降标识复位为0。

当△T1计时窗口结束时，△T1计时复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时；在△T2计时窗口内，中央控制单元监测到车辆通过颠簸路况的次数大于等于设定的次数阈值N时，则判定当前车辆行驶于颠簸路面，将电机限扭使能标识置1，同时开始进行△T3计时。

当△T2计时窗口结束时，△T2计时复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时；在△T3计时窗口内，如果未再次监测到车辆通过颠簸路况的事件触发，则认为车辆当前已通过颠簸路段或者当前电机限扭值已达到预期效果，将电机限扭使能标识复位为0，同时将车辆通过颠簸路况的次数的计数值复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时、计数。

在△T3计时窗口内，如果再次监测到车辆通过颠簸路况的事件触发，则将△T3计时复位清零，并再次重新开始△T3计时，重新评估车辆当前是否已通过颠簸路段或者当前电机限扭值是否已达到预期效果。

本发明主要从传动部件保护的角度出发，通过电机转速变化和算法来识别车辆是否处于颠簸路况，然后采用逐步降扭控制的方式进行控制，实现在颠簸路况下对传动轴进行保护。

本发明所提供的颠簸路况识别及其电机限扭控制方法，能够有效识别颠簸路况并显著降低车辆通过颠簸路面时传动轴交变冲击载荷，有效提升传动轴的使用寿命，提升车辆可靠性。

附图说明

图1是颠簸路况示意图；

图2是本发明的实施例一颠簸路况识别方法示意图；

图3是本发明的实施例二电机限扭控制流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行进一步的描述：

本发明所提供电机扭矩控制方法主要包括颠簸路况识别及其电机限扭控制两部分。

实施例一

如图2所示，颠簸路况识别方法是由中央控制单元负责实施，中央控制单元能够采集\接收电机转速信号。根据颠簸路况的工况特征，车轮腾空离地时电机转速会快速上升，中央控制单元能够实时计算、监测电机转速变化率，当电机转速上升变化率超过设定的阈值△Spd1时，例如1000rpm/s，中央控制单元将电机转速突升标识置1，同时开始进行△T1计时，例如1.2s，电机转速上升变化率低于设定的阈值△Spd1减去迟滞区间时电机转速突升标识复位为0。根据颠簸路况的工况特征，车轮触地时电机转速会快速下降，如果在△T1计时窗口内，中央控制单元监测到电机转速下降变化率超过设定的阈值△Spd2时，例如-1000rpm/s，将电机转速突降标识置1，认为车辆通过了一次颠簸路况并进行计数，中央控制单元开始进行△T2计时，例如6s，电机转速下降变化率低于设定的阈值△Spd2减去迟滞区时电机转速突降标识复位为0。

当△T1计时窗口结束时，△T1计时复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时。在△T2计时窗口内，中央控制单元监测到车辆通过颠簸路况的次数大于等于设定的次数阈值N时，则判定当前车辆行驶于颠簸路面，将电机限扭使能标识置1，同时开始进行△T3计时,例如6s。

当△T2计时窗口结束时，△T2计时复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时。在△T3计时窗口内，如果未再次监测到车辆通过颠簸路况的事件触发，则认为车辆当前已通过颠簸路段或者当前电机限扭值已达到预期效果，将电机限扭使能标识复位为0，同时将车辆通过颠簸路况的次数的计数值复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时、计数。

在△T3计时窗口内，如果再次监测到车辆通过颠簸路况的事件触发，则立即将△T3计时复位清零，并再次重新开始△T3计时，以便重新评估车辆当前是否已通过颠簸路段或者当前电机限扭值是否已达到预期效果。

实施例二：

在实施例一的基础上，本发明提供了一种电机扭矩控制方法，如图3所示，包括：

在步骤A01中，中央控制单元通过电机限扭使能标识判断当前是否满足限扭激活条件，电机限扭使能标识置1时判断为“是”，进入步骤A02，如果判断为“否”则进入步骤A04。

在步骤A02中，中央控制单元监测当前电机高压直流侧电压、IGBT模块温度、电机转子温度以及电机系统传感器、控制模块的故障状态，并实时估算出当前电机最大扭矩输出能力Tq1。中央控制单元根据当前监测到的车辆通过颠簸路况次数n确定扭矩输出限制比例系数P。出于预防动力中断的考虑限制比例系数P的取值范围为30%～100%，限制比例系数取值大小与当前监测到的车辆通过颠簸路况次数n相关，n越大，限制比例系数P越小。将当前电机最大扭矩输出能力Tq1乘以扭矩输出限制比例系数P得到当前电机限扭目标扭矩Tq2。电机限扭使能标识置1时，为防止电机扭矩输出突变产生冲击，电机最大允许输出扭矩由当前电机最大扭矩输出能力Tq1按照一定梯度，例如：-200Nm/s，逐渐下降至当前电机限扭目标扭矩Tq2。

步骤A02可直接进入步骤A03，在步骤A03中，中央控制单元通过电机限扭使能标识判断当前是否满足解除限扭的条件，电机限扭使能标识置1时判断为“否”，返回步骤A01，继续执行电机限扭判断及调节。电机限扭使能标识复位为0时判断为“是”，则进入步骤A04。

在步骤A04中，当电机限扭使能标识复位为0后，为防止电机扭矩输出突变产生冲击，电机最大允许输出扭矩由当前电机限扭目标扭矩Tq2按照一定梯度，例如：200Nm/s，逐渐上升至当前电机最大扭矩输出能力Tq1。

实施例三：

本实施例提供一种电机扭矩控制系统，其包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现实施例一和二所述的电机扭矩控制方法。

实施例四：

本实施例是一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现实施例一和二所述的电机扭矩控制方法。

以上通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种电机扭矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，颠簸路况识别，中央控制单元监测到车辆通过颠簸路况的次数大于等于设定次数阈值N时，则判定当前车辆行驶于颠簸路面；

颠簸路况识别具体方法如下：

中央控制单元采集接收电机转速信号，实时计算、监测电机转速变化率，当电机转速上升变化率超过设定的阈值△Spd1时，中央控制单元将电机转速突升标识置1，同时开始进行△T1计时，电机转速上升变化率低于设定的阈值△Spd1减去迟滞区间时电机转速突升标识复位为0；

如果在△T1计时窗口内，中央控制单元监测到电机转速下降变化率超过设定的阈值△Spd2时将电机转速突降标识置1，认为车辆通过了一次颠簸路况并进行计数，中央控制单元开始进行△T2计时，电机转速下降变化率低于设定的阈值△Spd2减去迟滞区时电机转速突降标识复位为0；

当△T1计时窗口结束时，△T1计时复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时；在△T2计时窗口内，中央控制单元监测到车辆通过颠簸路况的次数大于等于设定的次数阈值N时，则判定当前车辆行驶于颠簸路面，将电机限扭使能标识置1，同时开始进行△T3计时；

当△T2计时窗口结束时，△T2计时复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时；在△T3计时窗口内，如果未再次监测到车辆通过颠簸路况的事件触发，则认为车辆当前已通过颠簸路段或者当前电机限扭值已达到预期效果，将电机限扭使能标识复位为0，同时将车辆通过颠簸路况的次数的计数值复位清零，等待下一次工况触发后重新开始计时、计数；

步骤2，电机限扭控制

步骤2.1，中央控制单元实时估算出当前电机最大扭矩输出能力Tq1；

步骤2.2，当电机限扭使能标识置1时，根据当前监测到的车辆通过颠簸路况次数n确定扭矩输出限制比例系数P，将当前电机最大扭矩输出能力Tq1乘以扭矩输出限制比例系数P得到当前电机限扭目标扭矩Tq2，控制电机最大允许输出扭矩由当前电机最大扭矩输出能力Tq1按照梯度逐渐下降至当前电机限扭目标扭矩Tq2；

步骤2.3，当电机限扭使能标识复位为0后，控制电机最大允许输出扭矩由当前电机限扭目标扭矩Tq2按照梯度逐渐上升至当前电机最大扭矩输出能力Tq1。

2.根据权利要求1所述的电机扭矩控制方法，其特征在于，所述限制比例系数P的取值范围为30%～100%，限制比例系数取值大小与当前监测到的车辆通过颠簸路况次数n相关，n越大，限制比例系数P越小。

3.根据权利要求1所述的电机扭矩控制方法，其特征在于，所述中央控制单元根据监测到的当前电机高压直流侧电压、IGBT模块温度、电机转子温度以及电机系统传感器、控制模块的故障状态，实时估算出当前电机最大扭矩输出能力Tq1。

4.根据权利要求1所述的电机扭矩控制方法，其特征在于，在△T3计时窗口内，如果再次监测到车辆通过颠簸路况的事件触发，则将△T3计时复位清零，并再次重新开始△T3计时，重新评估车辆当前是否已通过颠簸路段或者当前电机限扭值是否已达到预期效果。

5.一种电机扭矩控制系统，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-4任一所述的电机扭矩控制方法。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如权利要求1-4任一所述的电机扭矩控制方法。

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