CN113965134B - 一种电动汽车整车负载转矩的估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车整车负载转矩的估计方法，包括以下步骤，建立电动汽车传动系统的等效双质量模型，并获取模型参数：状态转移矩阵A、输入矩阵B和输出矩阵C。实时输出转矩Tm乘以B得到计算值一BTm。实时转速ω1乘以反馈增益矩阵G得到计算值二Gω1。计算BTm+Gω1得到计算值三。对计算值三积分得到包括整车负载转矩TL估的状态变量
Figure DDA0003361911570000011
对
Figure DDA0003361911570000012
乘以C得到电机转速调整值
Figure DDA0003361911570000013
用通过
Figure DDA0003361911570000014
的方式修正计算值二Gω1。对
Figure DDA0003361911570000015
乘以A得到计算值四
Figure DDA0003361911570000016
用计算值四
Figure DDA0003361911570000017
通过
Figure DDA0003361911570000018
的方式修正计算值三。利用实时估计的整车负载转矩TL估对驻坡反馈控制转矩进行修正补偿，进而获得更优的驻坡输出转矩，从而实现动态响应块、溜破距离小的驻坡控制。

Description

一种电动汽车整车负载转矩的估计方法
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，特别是涉及一种电动汽车整车负载转矩的估计方法，还涉及一种电动汽车坡道辅助控制方法和系统，还涉及电动汽车坡道辅助控制系统的应用以及一种电动汽车。
背景技术
传统汽车可通过升级车身稳定系统(ESP)实现坡道辅助(HHC)功能，即在坡道起步过程中，当驾驶员松开制动踏板时，通过控制油压短暂获得与刹车踏板同样的制动力矩，并随着油门信号的注入逐步释放制动力，进而防止车辆倒溜，提高车辆的安全性。
为降低整车成本，某些电动汽车中并未装配ESP系统，其充分利用电机转矩的高动态响应特性，通过对电机输出转矩的有效控制，同样可以实现HHC功能。然而，在不同坡度下，保持车辆静止所需的电机转矩差别巨大，尽管通过转速闭环反馈控制最终可以使得电机转速被控制至零，但是当负载转矩较大时，通过反馈控制将转速控制至零所需的时间较长，致使车辆依旧出现较大的后溜或前溜距离，影响整车的安全性。
因此，如何实现在不同工况下，快速通过电机转矩的主动控制将电机转速平稳控制至零，是利用电机实现HHC功能的关键。而现有电动汽车中利用电机实现的HHC系统中，在成本、性能方面依旧存在较大的瓶颈。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术在不同工况下实现坡道辅助功能时存在的成本高、溜坡距离大的问题，提供一种电动汽车整车负载转矩的估计方法。
一种电动汽车整车负载转矩的估计方法，其用于根据电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1来估计电机的整车负载转矩TL估。所述整车负载转矩的估计方法包括以下步骤：
建立电动汽车的传动系统的等效双质量模型，并获取模型参数：状态转移矩阵A、输入矩阵B和输出矩阵C；
对实时输出转矩Tm乘以输入矩阵B得到计算值一BTm。
对实时转速ω1乘以反馈增益矩阵G得到计算值二Gω1。
计算BTm+Gω1得到计算值三。
对计算值三进行积分运算得到实时状态变量
Figure GDA0004230778510000021
所述实时状态变量/>
Figure GDA0004230778510000022
包括连接轴的实时扭转角度、电机实时转速、等效到电机侧的车轮实时转速和实时的整车负载转矩TL估；
对
Figure GDA0004230778510000023
乘以输出矩阵C得到电机转速调整值/>
Figure GDA0004230778510000024
用
Figure GDA0004230778510000025
通过/>
Figure GDA0004230778510000026
的方式修正计算值二Gω1；
对
Figure GDA0004230778510000027
乘以状态转移矩阵A得到计算值四/>
Figure GDA0004230778510000028
用计算值四
Figure GDA0004230778510000029
通过/>
Figure GDA00042307785100000210
的方式修正计算值三。
其中，
Figure GDA00042307785100000211
J1为电机转动惯量，J2为整车等效到电机侧的转动惯量，K与C分别为所述传动系统等效的扭转刚度和阻尼，J1、J2、K以及C均为整车系统参数；G为4×1的矩阵。
上述整车负载转矩的估计方法通过获取实时的整车负载转矩TL估，并利用整车负载转矩TL估对电机的反馈控制转矩进行修正补偿得到电机理想输出转矩，通过电机理想输出转矩的主动控制能够将电机转速快速平稳的控制至零，实现坡道辅助功能。
本发明还公开了一种电动汽车坡道辅助控制方法，其用于实现电动汽车在坡道上的平稳驻坡；所述电动汽车根据一个电机目标输出转矩运行，且存在以下运行参数：电机的转子的实时位置值P1、电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1。所述电动汽车坡道辅助控制方法包括以下步骤：
步骤一、采用所述的电动汽车整车负载转矩的估计方法，根据电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1来估计电机的整车负载转矩TL估。
步骤二、采集实时位置值P1，并根据整车负载转矩TL估、实时位置值P1调整一个参考位置值P，用以修正电机目标输出转矩得到电机理想输出转矩TD，使得电动汽车的转矩控制系统根据电机理想输出转矩TD驱动所述电机运转，从而改变所述电机的实时位置值P1、实时输出转矩Tm、实时转速ω1。
其中，步骤二的电机理想输出转矩TD的修正方法包括以下步骤：
将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成差值一。
将对所述差值一进行PI调节得到电机参考转速ω。
将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成差值二。
将对所述差值二进行PI调节得到反馈控制转矩TF。
将反馈控制转矩TF减去整车负载转矩TL估得到电机理想输出转矩TD。
上述电动汽车坡道辅助控制方法通过获取实时的整车负载转矩TL估和反馈控制转矩TF；并利用整车负载转矩TL估对反馈控制转矩TF进行修正补偿得到的理想电机输出转矩TD，可以快速实现转速闭环控制，提高动态响应速度，降低溜坡距离。不仅适用于上坡工况下的驻坡起步和下坡工况下的驻坡起步，还适用于车辆在坡道上减速至静止驻坡状态，以及油门或刹车踏板单独作用但车辆依旧溜坡的工况。
本发明还公开了一种电动汽车坡道辅助控制系统，其包括电机转矩控制单元、负载转矩观测器和驻坡控制单元。
电机转矩控制单元用于实现电动汽车在坡道上的平稳驻坡；所述电动汽车根据一个电机目标输出转矩运行，且存在以下运行参数：电机的转子的实时位置值P1、电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1。
负载转矩观测器用于采集实时输出转矩Tm、实时转速ω1，并输出整车负载转矩TL估。
驻坡控制单元，其用于采集实时位置值P1，并根据估计整车负载转矩TL估、实时位置值P1调整一个参考位置值P，用以修正电机目标输出转矩得到电机理想输出转矩TD，使得所述电机转矩控制单元根据电机理想输出转矩TD驱动所述电机运转，从而改变所述电机的实时位置值P1、实时输出转矩Tm、实时转速ω1。
其中，所述负载转矩观测器通过建立所述电动汽车的传动系统的等效双质量模型，获取模型参数：状态转移矩阵A、输入矩阵B和输出矩阵C；并对实时输出转矩Tm乘以输入矩阵B得到计算值一BTm，还对实时转速ω1乘以反馈增益矩阵G得到计算值二Gω1，且计算BTm+Gω1得到计算值三，且对计算值三进行积分得到包括整车负载转矩TL估的实时状态变量
Figure GDA0004230778510000041
所述实时状态变量/>
Figure GDA0004230778510000042
包括连接轴的实时扭转角度、电机实时转速、等效到电机侧的车轮实时转速和实时的整车负载转矩TL估；还对/>
Figure GDA0004230778510000043
乘以输出矩阵C得到电机转速调整值/>
Figure GDA0004230778510000044
用/>
Figure GDA0004230778510000045
通过
Figure GDA0004230778510000046
的方式修正计算值二Gω1，还对/>
Figure GDA0004230778510000047
乘以状态转移矩阵A得到计算值四/>
Figure GDA0004230778510000048
用计算值四
Figure GDA0004230778510000049
通过/>
Figure GDA00042307785100000410
的方式修正计算值三。
其中，
Figure GDA00042307785100000411
J1为电机转动惯量，J2为整车等效到电机侧的转动惯量，K与C分别为所述传动系统等效的扭转刚度和阻尼，J1、J2、K以及C均为整车系统参数；G为4×1的矩阵。
所述驻坡控制单元将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成差值一，还将对所述差值一进行PI调节得到电机参考转速ω；还将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成差值二，还将对所述差值二进行PI调节得到反馈控制转矩TF，还将反馈控制转矩TF减去估计整车负载转矩TL估得到电机理想输出转矩TD。
在其中一个实施例中，所述驻坡控制单元包括位置闭环控制子单元和转速闭环控制子单元；所述位置闭环控制子单元用于获取实现位置闭环的电机参考转速ω；所述转速闭环控制子单元用于获取实现转速闭环的反馈控制转矩TF。
在其中一个实施例中，所述位置闭环控制子单元包括比较器一和反馈控制器一；所述比较器一用于将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成所述差值一；所述反馈控制器一用于对所述差值一进行PI调节得到所述电机参考转速ω。
在其中一个实施例中，所述转速闭环控制子单元包括比较器二、反馈控制器二、比较器三；所述比较器二将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成所述差值二；所述反馈控制器二用于对所述差值二进行PI调节并得到所述反馈控制转矩TF；所述比较器三用于将所述反馈控制转矩TF减去估计整车负载转矩TL估并得到电机理想输出转矩TD。
在其中一个实施例中，所述状态观测器为龙贝格观测器，或卡尔曼滤波器，或滑膜观测器。
在其中一个实施例中，当所述状态观测器为卡尔曼滤波器时，需引入测量噪声系统以及系统噪声参数。
本发明还公开了一种电动汽车坡道辅助控制系统的应用，所述的电动汽车坡道辅助控制系统适用于上坡工况下的驻坡起步、下坡工况下的驻坡起步、车辆在坡道上减速至静止驻坡状态、以及油门或刹车踏板单独作用但车辆依旧溜坡的工况。
本发明还公开了一种电动汽车，包括所述的电动汽车坡道辅助控制系统。
本发明的有益效果：本发明的电动汽车坡道辅助控制系统通过获取实时的整车负载转矩TL估和反馈控制转矩TF；并利用整车负载转矩TL估对反馈控制转矩TF进行修正补偿得到的理想电机输出转矩TD，可以快速实现转速闭环控制，提高动态响应速度，降低溜坡距离。不仅适用于上坡工况下的驻坡起步和下坡工况下的驻坡起步，还适用于车辆在坡道上减速至静止驻坡状态，以及油门或刹车踏板单独作用但车辆依旧溜坡的工况。
附图说明
图1为电动汽车坡道辅助控制系统的模块图。
图2为负载转矩观测器估计整车负载转矩TL估的模块图。
图3为电动汽车坡道辅助控制系统中驻坡控制单元的系统框图
图4为电动汽车坡道辅助控制方法的流程图。
图5为基于负载转矩观测器观测整车负载转矩的方法流程图。
图6为电动汽车传动系统等效双质量模型图。
图7为电动汽车油门信号和刹车信号的时间状态图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1，本实施例公开了一种电动汽车坡道辅助控制系统，包括电机转矩控制单元、驻坡控制单元和负载转矩观测器。该电动汽车坡道辅助控制系统用于当电动汽车在坡道行驶时，实时计算实现电动汽车驻坡控制的理想电机输出转矩TD，可以快速实现转速闭环控制，提高动态响应速度，降低溜坡距离。需要注意的是，所述电动汽车坡道辅助控制系统需要具备较高的采样与控制频率(一般在500Hz以上)。
本实施例中，电机转矩控制单元用于实现电动汽车在坡道上的平稳驻坡；所述电动汽车根据一个电机目标输出转矩运行，且存在以下运行参数：电机的转子的实时位置值P1、电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1。
负载转矩观测器用于采集实时输出转矩Tm、实时转速ω1，并输出整车负载转矩TL估。
请结合图2，本实施例中，负载转矩观测器估计整车负载转矩TL估的方法包括以下步骤：
将整车传动系统等效为双质量模型，建立传动系统等效模型，并获取模型参数：状态转移矩阵A、输入矩阵B和输出矩阵C。
对实时输出转矩Tm乘以输入矩阵B得到计算值一BTm。
对实时转速ω1乘以反馈增益矩阵G得到计算值二Gω1。
计算BTm+Gω1得到计算值三。
对计算值三进行积分运算得到实时状态变量
Figure GDA0004230778510000071
所述实时状态变量/>
Figure GDA0004230778510000072
包括连接轴的实时扭转角度、电机实时转速、等效到电机侧的车轮实时转速和实时的整车负载转矩TL估；
对
Figure GDA0004230778510000073
乘以输出矩阵C得到电机转速调整值/>
Figure GDA0004230778510000074
用
Figure GDA0004230778510000075
通过/>
Figure GDA0004230778510000076
的方式修正计算值二Gω1；
对
Figure GDA0004230778510000077
乘以状态转移矩阵A得到计算值四/>
Figure GDA0004230778510000078
用计算值四
Figure GDA0004230778510000079
通过/>
Figure GDA00042307785100000710
的方式修正计算值三。
通过形成闭环控制，得到实时的整车负载转矩TL估，并利用整车负载转矩TL估对电机的反馈控制转矩进行修正补偿得到电机理想输出转矩，通过电机理想输出转矩的主动控制能够将电机转速快速平稳的控制至零，实现坡道辅助功能。
其中，
Figure GDA00042307785100000711
J1为电机转动惯量，J2为整车等效到电机侧的转动惯量，K与C分别为所述传动系统等效的扭转刚度和阻尼，J1、J2、K以及C均为整车系统参数；G为4×1的矩阵。
请结合图3，本实施例中，驻坡控制单元用于采集实时位置值P1，并根据估计整车负载转矩TL估、实时位置值P1调整一个参考位置值P，用以修正电机目标输出转矩得到电机理想输出转矩TD，使得所述电机转矩控制单元根据电机理想输出转矩TD驱动所述电机运转，从而改变所述电机的实时位置值P1、实时输出转矩Tm、实时转速ω1。将电机的实时位置值P1控制到参考位置值P并使车辆静止。
所述驻坡控制单元将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成差值一，还将对所述差值一进行PI调节得到电机参考转速ω；还将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成差值二，还将对所述差值二进行PI调节得到反馈控制转矩TF，还将反馈控制转矩TF减去估计整车负载转矩TL估得到电机理想输出转矩TD。更具体的说，驻坡控制单元还可以包括位置闭环控制子单元和转速闭环控制子单元。本实施例中。位置闭环控制子单元包括比较器一和反馈控制器一；所述比较器一用于将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成所述差值一；所述反馈控制器一用于对所述差值一进行PI调节得到所述电机参考转速ω。转速闭环控制子单元包括比较器二、反馈控制器二、比较器三；所述比较器二将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成所述差值二；所述反馈控制器二用于对所述差值二进行PI调节并得到所述反馈控制转矩TF；所述比较器三用于将所述反馈控制转矩TF减去估计整车负载转矩TL估并得到电机理想输出转矩TD。
需要说明的是，反馈控制器一和反馈控制器二可以为PI控制器或者PID控制器等等。比较器一、比较器二和比较器三都是用来比较得到差值的，可以理解作差的仪器。
其中，所述负载转矩观测器通过建立传动系统的等效双质量模型，获取模型参数：状态转移矩阵A、输入矩阵B和输出矩阵C；并对实时输出转矩Tm乘以输入矩阵B得到计算值一BTm，还对实时转速ω1乘以反馈增益矩阵G得到计算值二Gω1，且计算BTm+Gω1得到计算值三，且对计算值三进行积分得到包括整车负载转矩TL估的实时状态变量
Figure GDA0004230778510000091
所述实时状态变量/>
Figure GDA0004230778510000092
包括连接轴的实时扭转角度、电机实时转速、等效到电机侧的车轮实时转速和实时的整车负载转矩TL估；还对/>
Figure GDA0004230778510000093
乘以输出矩阵C得到电机转速调整值/>
Figure GDA0004230778510000094
用/>
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乘以状态转移矩阵A得到计算值四/>
Figure GDA0004230778510000098
用计算值四/>
Figure GDA0004230778510000099
通过
Figure GDA00042307785100000910
的方式修正计算值三。
本实施例中，所述状态观测器为龙贝格观测器，或卡尔曼滤波器，或滑膜观测器等。当所述状态观测器为卡尔曼滤波器时，需引入测量噪声系统以及系统噪声参数。
本实施例的电动汽车坡道辅助控制系统通过获取实时的整车负载转矩TL估和反馈控制转矩TF；并利用整车负载转矩TL估对反馈控制转矩TF进行修正补偿得到的理想电机输出转矩TD，可以快速实现转速闭环控制，提高动态响应速度，降低溜坡距离。不仅适用于上坡工况下的驻坡起步和下坡工况下的驻坡起步，还适用于车辆在坡道上减速至静止驻坡状态，以及油门或刹车踏板单独作用但车辆依旧溜坡的工况。
实施例2
请结合图4，本实施例公开了一种电动汽车坡道辅助控制方法，其用于实现电动汽车在坡道上的平稳驻坡；所述电动汽车根据一个电机目标输出转矩运行，且存在以下运行参数：电机的转子的实时位置值P1、电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1。所述电动汽车坡道辅助控制方法包括以下步骤：
步骤一、采用实施例1所述的整车负载转矩的估计方法，根据电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1来估计电机的整车负载转矩TL估。
步骤二、采集实时位置值P1，并根据整车负载转矩TL估、实时位置值P1调整一个参考位置值P，用以修正电机目标输出转矩得到电机理想输出转矩TD，使得电动汽车的转矩控制系统根据电机理想输出转矩TD驱动所述电机运转，从而改变所述电机的实时位置值P1、实时输出转矩Tm、实时转速ω1。
其中，步骤二的电机理想输出转矩TD的修正方法包括以下步骤：
将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成差值一。
将对所述差值一进行PI调节得到电机参考转速ω。
将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成差值二。
将对所述差值二进行PI调节得到反馈控制转矩TF。
将反馈控制转矩TF减去整车负载转矩TL估得到电机理想输出转矩TD。
上述电动汽车坡道辅助控制方法通过获取实时的整车负载转矩TL估和反馈控制转矩TF；并利用整车负载转矩TL估对反馈控制转矩TF进行修正补偿得到的理想电机输出转矩TD，可以快速实现转速闭环控制，提高动态响应速度，降低溜坡距离。不仅适用于上坡工况下的驻坡起步和下坡工况下的驻坡起步，还适用于车辆在坡道上减速至静止驻坡状态，以及油门或刹车踏板单独作用但车辆依旧溜坡的工况。
实施例3
本实施例还公开了一种基于负载转矩观测器观测整车负载转矩的方法，请结合图5，观测方法包括如下步骤。
获取电机实时输出转矩Tm和电机实时转速ω1。
建立电动汽车的传动系统的等效双质量模型。请结合,6，图中所示为现有技术中的等效双质量模型。其中，J1为电机转动惯量，J2为整车等效到电机侧的转动惯量，K与C分别为传动系统等效的扭转刚度和阻尼，这部分参数为整车系统参数，可通过测量或标定方法获取；其次，ω1为电机转速，ω2为车轮等效到电机侧的转速，θ12为连接轴的扭转角度，Tm为电机输出转矩，TL为等效到电机侧的负载转矩(由坡度、各类阻力引起)。
建立与所述等效双质量模型对应的状态方程与观测方程。所述状态方程中包括状态变量x和输入变量u；所述状态变量x包括连接轴的扭转角度、电机转速、等效到电机侧的车轮转速和整车负载转矩。所述输入变量u为电机实时输出转矩Tm；所述观测方程中包括观测变量和所述状态变量；所述观测变量为电机实时转速ω1。
基于所述状态方程与所述观测方程，建立同时计及动力学模型和观测值的状态观测器。所述状态观测器用于实现对包括整车负载转矩在内的状态变量x的精确估计，得到实时的所述整车负载转矩TL估。
本实施例中，建立所述状态观测器包括以下步骤：
建立所述状态方程，如下：
Figure GDA0004230778510000111
式中，
Figure GDA0004230778510000112
其中，J1为电机转动惯量，J2为整车等效到电机侧的转动惯量，K与C分别为传动系统等效的扭转刚度和阻尼，u为所述电机实时输出转矩，x为状态变量，
Figure GDA0004230778510000113
为x的导数。
建立所述观测方程，如下：
y＝Cx
式中，C＝[1 0 0 0]，y为所述电机实时转速；
基于所述状态方程和观测方程建立状态观测器，请结合图2，图中，
Figure GDA0004230778510000114
为状态观测器时输出的实时状态变量；/>
Figure GDA0004230778510000115
为状态观测器输出的实时电机转速值；1/s框表示一种现有的积分算法。所述状态观测器方程为：
Figure GDA0004230778510000116
其中，G为4×1的状态观测器反馈增益矩阵。
本实施例中，建立的状态观测器类型不加以限制，可以为龙贝格观测器，或卡尔曼滤波器。当为龙贝格观测器时，则可通过极点配置的方法获取G的参数。而当为卡尔曼滤波器时，则需要额外引入测量噪声以及系统噪声参数，以获得概率层面的最优估计。除此之外，还可以选取滑膜观测器、降维观测器(需同步更改状态空间方程)等其他观测器进行负载转矩的估计。
本实施例中，在建立所述状态方程和观测方程时，对所述状态方程和观测方程进行降维处理，可以获得计算速度更快的低维度状态方程和观测方程。
实施例4
本实施例公开了一种电动汽车驻坡控制方法，其采用如实施例1所述电动汽车坡道辅助控制系统。
请结合图7，图中Ⅰ刹车信号。Ⅱ为油门信号。在t0时刻之前一直处于油门信号状态下，t0-t1时刻，处于由油门信号向刹车信号切换的空档期。t1-t2时刻处于刹车信号状态下。t2-t3时刻，处于由刹车信号向油门信号切换的空档期。t3时刻之后，再次处于油门信号状态。
在电动汽车行驶过程中实时检测刹车踏板和油门踏板的状态。定义踩下刹车踏板的瞬间为t1时刻，定义释放刹车踏板的瞬间为t2时刻，定义释放刹车踏板后再踩下油门踏板的瞬间为t3时刻。
所述驻坡控制方法如下。
获取电机实时输出转矩Tm和电机实时转速ω1。
获取反馈负载转矩TF。
建立电动汽车传动系统的等效双质量模型。具体参照实施例3。
建立与所述等效双质量模型对应的状态方程与观测方程。具体参照实施例3。
建立同时计及动力学模型和观测值的状态观测器。具体参照实施例3。
需要注意的是，在本实施例中，在刹车状态下，状态观测器无法准确获取负载转矩，尤其是在刹停状态下观测器所得的负载转矩为0，与实际负载转矩差别巨大，因此导致在不同的行驶状态下，所述估计负载扭矩TL估的获取方式也不同。具体如下：
a、当处于t1时刻之前或t3时刻之后的行驶状态时，通过状态观测器输出实时状态变量
Figure GDA0004230778510000121
提取实时状态变量/>
Figure GDA0004230778510000122
中估计负载扭矩TL估；同时记录和存储t1时刻的估计负载扭矩TL估。
b、当处于t1-t3时刻之间的行驶状态时，以存储的t1时刻的估计负载扭矩TL估1作为本时段的负载扭矩TL估；
计算所述估计负载扭矩TL估与所述反馈控制转矩TF的差值。所述差值即为实现电动汽车驻坡控制的理想电机输出转矩TD。
本发明通过建立的状态观测器可以实时获取不同坡度下的估计负载扭矩TL估，通过与反馈控制转矩TF之间的差值作为最终的理想电机输出转矩TD，可以快速实现转速闭环控制，提高动态响应速度，降低溜坡距离。
同时，本发明的适用性高，不仅适用于油门与刹车踏板同时释放的情况，同样适用于油门与刹车踏板单独作用但车辆依旧溜坡的工况。
实施例5
本实施例公开了一种电动汽车，所述电动汽车包括实施例1所述的电动汽车驻坡辅助控制系统，其拥有与实施例1相同的有益效果。
实施例6
本实施例公开了一种一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时，实现电动汽车坡道辅助控制方法的步骤。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车整车负载转矩的估计方法，其用于根据电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1来估计不同坡度下的整车负载转矩TL估；其特征在于，所述整车负载转矩的估计方法包括以下步骤：
建立电动汽车的传动系统的等效双质量模型，并获取模型参数：状态转移矩阵A、输入矩阵B和输出矩阵C；
对实时输出转矩Tm乘以输入矩阵B得到计算值一BTm；
对实时转速ω1乘以反馈增益矩阵G得到计算值二Gω1；
计算BTm+Gω1得到计算值三；
对计算值三进行积分运算得到实时状态变量
Figure FDA0004230778500000011
所述实时状态变量/>
Figure FDA0004230778500000012
包括连接轴的实时扭转角度、电机实时转速、等效到电机侧的车轮实时转速和实时的整车负载转矩TL估；
对
Figure FDA0004230778500000013
乘以输出矩阵C得到电机转速调整值/>
Figure FDA0004230778500000014
用
Figure FDA0004230778500000015
通过/>
Figure FDA0004230778500000016
－ω1的方式修正计算值二Gω1；
对
Figure FDA0004230778500000017
乘以状态转移矩阵A得到计算值四/>
Figure FDA0004230778500000018
用计算值四
Figure FDA0004230778500000019
通过/>
Figure FDA00042307785000000110
的方式修正计算值三；
其中，
Figure FDA00042307785000000111
C＝[1 0 0 0]，
J1为电机转动惯量，J2为整车等效到电机侧的转动惯量，K与C分别为所述传动系统等效的扭转刚度和阻尼，G为4×1的矩阵。
2.一种电动汽车坡道辅助控制方法，其用于实现电动汽车在坡道上的平稳驻坡；所述电动汽车根据一个电机目标输出转矩运行，且存在以下运行参数：电机的转子的实时位置值P1、电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1，其特征在于，所述电动汽车坡道辅助控制方法包括以下步骤：
步骤一、采用如权利要求1所述的电动汽车整车负载转矩的估计方法，根据所述电机的实时输出转矩Tm、所述电机的实时转速ω1来估计电机的整车负载转矩TL估；
步骤二、采集实时位置值P1，并根据整车负载转矩TL估、实时位置值P1调整一个参考位置值P，用以修正电机目标输出转矩得到电机理想输出转矩TD，使得电动汽车的转矩控制系统根据电机理想输出转矩TD驱动所述电机运转，从而将电机的实时位置值P1控制到参考位置值P并使车辆静止；
其中，步骤二的电机理想输出转矩TD的修正方法包括以下步骤：
将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成差值一；
将对所述差值一进行PI调节得到电机参考转速ω；
将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成差值二；
将对所述差值二进行PI调节得到反馈控制转矩TF；
将反馈控制转矩TF减去整车负载转矩TL估得到电机理想输出转矩TD。
3.一种电动汽车坡道辅助控制系统，其包括：
电机转矩控制单元，其用于实现电动汽车在坡道上的平稳驻坡；所述电动汽车根据一个电机目标输出转矩运行，且存在以下运行参数：电机的转子的实时位置值P1、电机的实时输出转矩Tm、电机的实时转速ω1，
其特征在于，所述电动汽车坡道辅助控制系统还包括：
负载转矩观测器，其用于采集实时输出转矩Tm、实时转速ω1，并输出整车负载转矩TL估；
驻坡控制单元，其用于采集实时位置值P1，并根据整车负载转矩TL估、实时位置值P1调整一个参考位置值P，用以修正电机目标输出转矩得到电机理想输出转矩TD，使得所述电机转矩控制单元根据电机理想输出转矩TD驱动所述电机运转，从而改变所述电机的实时位置值P1、实时输出转矩Tm、实时转速ω1；
其中，所述负载转矩观测器即状态观测器，通过建立所述电动汽车的传动系统的等效双质量模型，获取模型参数：状态转移矩阵A、输入矩阵B和输出矩阵C；并对实时输出转矩Tm乘以输入矩阵B得到计算值一BTm，还对实时转速ω1乘以反馈增益矩阵G得到计算值二Gω1，且计算BTm+Gω1得到计算值三，且对计算值三进行积分得到包括整车负载转矩TL估的实时状态变量
Figure FDA0004230778500000031
所述实时状态变量/>
Figure FDA0004230778500000032
包括连接轴的实时扭转角度、电机实时转速、等效到电机侧的车轮实时转速和实时的整车负载转矩TL估；还对/>
Figure FDA0004230778500000033
乘以输出矩阵C得到电机转速调整值/>
Figure FDA0004230778500000034
用/>
Figure FDA0004230778500000035
通过/>
Figure FDA0004230778500000036
－ω1的方式修正计算值二Gω1，还对/>
Figure FDA0004230778500000037
乘以状态转移矩阵A得到计算值四/>
Figure FDA0004230778500000038
用计算值四/>
Figure FDA0004230778500000039
通过/>
Figure FDA00042307785000000310
的方式修正计算值三；
其中，
Figure FDA00042307785000000311
C＝[1 0 0 0]，
J1为电机转动惯量，J2为整车等效到电机侧的转动惯量，K与C分别为所述传动系统等效的扭转刚度和阻尼，J1、J2、K以及C均为整车系统参数；G为4×1的矩阵；
所述驻坡控制单元将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成差值一，还将对所述差值一进行PI调节得到电机参考转速ω；还将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成差值二，还将对所述差值二进行PI调节得到反馈控制转矩TF，还将反馈控制转矩TF减去整车负载转矩TL估得到电机理想输出转矩TD。
4.根据权利要求3所述的电动汽车坡道辅助控制系统，其特征在于，所述驻坡控制单元包括位置闭环控制子单元和转速闭环控制子单元；所述位置闭环控制子单元用于获取实现位置闭环的电机参考转速ω；所述转速闭环控制子单元用于获取实现转速闭环的反馈控制转矩TF。
5.根据权利要求4所述的电动汽车坡道辅助控制系统，其特征在于，所述位置闭环控制子单元包括比较器一和反馈控制器一；所述比较器一用于将电机转子的参考位置值P减去实时位置值P1并形成所述差值一；所述反馈控制器一用于对所述差值一进行PI调节得到所述电机参考转速ω。
6.根据权利要求4所述的电动汽车坡道辅助控制系统，其特征在于，所述转速闭环控制子单元包括比较器二、反馈控制器二、比较器三；所述比较器二将电机参考转速ω减去实时转速ω1并形成所述差值二；所述反馈控制器二用于对所述差值二进行PI调节并得到所述反馈控制转矩TF；所述比较器三用于将所述反馈控制转矩TF减去整车负载转矩TL估并得到电机理想输出转矩TD。
7.根据权利要求3所述的电动汽车坡道辅助控制系统，其特征在于，所述状态观测器为龙贝格观测器，或卡尔曼滤波器，或滑膜观测器。
8.根据权利要求7所述的电动汽车坡道辅助控制系统，其特征在于，当所述状态观测器为卡尔曼滤波器时，需引入测量噪声系统以及系统噪声参数。
9.一种电动汽车坡道辅助控制系统的应用，其特征在于，如权利要求3-8任意一项所述的电动汽车坡道辅助控制系统适用于上坡工况下的驻坡起步、下坡工况下的驻坡起步、车辆在坡道上减速至静止驻坡状态、以及油门或刹车踏板单独作用但车辆依旧溜坡的工况。
10.一种电动汽车，其特征在于，其包含如权利要求3-8任意一项所述的电动汽车坡道辅助控制系统。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111086399A (zh) * 2019-12-30 2020-05-01 深圳市蓝海华腾技术股份有限公司 一种车辆、车辆驻坡控制方法与系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6876242B2 (ja) * 2015-12-24 2021-05-26 株式会社ジェイテクト ハンドル操作状態判定装置
CN111162721A (zh) * 2020-01-08 2020-05-15 深圳易能电气技术股份有限公司 负载参数辨识方法、控制系统、装置及可读存储介质
CN111665713A (zh) * 2020-04-27 2020-09-15 北京理工大学 一种车辆路面负载转矩确定方法和系统
CN114884414A (zh) * 2020-09-04 2022-08-09 湖南工业大学 一种永磁同步电机直接转矩控制方法
CN113054878A (zh) * 2021-03-29 2021-06-29 东南大学 一种基于改进型扰动观测器的弧线电机预测控制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111086399A (zh) * 2019-12-30 2020-05-01 深圳市蓝海华腾技术股份有限公司 一种车辆、车辆驻坡控制方法与系统

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