CN114475275A - 一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,主要定义动力系统的扭矩路径,解析P/N档扭矩、正常加速踏板需求扭矩、e‑Pedal扭矩、制动与滑行能量回收扭矩、Creep扭矩、定速巡航需求扭矩,并进行合成;对驾驶员需求扭矩进行滤波处理,使车辆驾驶平顺;对驾驶员需求扭矩、ESC干预扭矩、P/N档扭矩进行仲裁;在综合考虑动力电池功率限制、电机扭矩限制、主动限速功能扭矩限制,对仲裁后的扭矩进行限制,确保需求扭矩满足系统的限制需求求。本发明的优点:采用VCU对需求扭矩的变化进行平滑滤波,避免扭矩的剧烈变化,使驾驶平顺;自适应滤波效果可使当定速巡航激活时,VCU计算定速巡航需求扭矩,并且在驾驶员踩油门override时响应加速踏板需求扭矩。
Description
技术领域
本发明涉及汽车控制器技术领域,具体是指一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法。
背景技术
随着新能源汽车的飞速发展,线控底盘车在市场上的占比越来越高,客户也越来越关注线控底盘车的驾驶体验,因此,关于线控底盘车的驾驶体验调校也就成为各大汽车厂商开发任务中的重心。
线控底盘车的动力源来自驱动电机和动力电池,整车控制器通过采集车辆信息计算出驾驶员需求扭矩,之后进行扭矩滤波和平滑仲裁处理得到最终的扭矩值,再传送给驱动电机,从而驱动电机工作实现整车的正常行驶,如果需求扭矩不经过扭矩滤波处理直接输出给电机,会造成车辆抖动,极大的影响驾驶体验,因此,扭矩滤波处理尤为重要。
目前整车控制器的扭矩滤波处理方法主要是采用自适应滤波器并针对扭矩过零进行特殊化处理,该方案虽然对车辆驾驶体验有一定优化,但没有考虑到用户的个性化选择会改变当前的车辆驱动状态,导致整车驾驶性能以及舒适性相对较差。
发明内容
本发明为了解决上述的各种问题,提供了一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其可避免扭矩的剧烈变化,使驾驶平顺。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,即主要是对驱动动力矩模块的Creep的控制,其主要包括对制动主缸压力、Creep目标车速、Creep需求扭矩、Creep扭矩限制、D/R档切换Creep五项参数的自适应调整。
所述制动主缸压力参数,只有制动踏板被踩下时,主缸才有压力,ESC主动增压时无主缸压力。VCU根据主缸压力判断驾驶员制动意图的大小,用于creep目标车速控制、制动能量回收扭矩计算、制动优先判断。
进一步,Creep目标车速在creep状态下,VCU根据制动主缸压力计算creep目标车速,主缸压力为0bar时,creep目标车速是6kph(calibrated),主缸压力是0.2bar时,creep目标车速为0kph。当主缸压力无效时,根据制动开关计算creep目标车速:制动开关为“0”时,creep目标车速是6kph(calibrated),制动开关为“1”时,creep目标车速是0kph。
进一步,所述Creep需求扭矩主要是VCU根据creep目标车速,计算creep需求扭矩,使实际车速稳定在creep目标车速附近。
进一步,所述Creep扭矩限制即Creep车速闭环控制扭矩必须要进行限制,VCU根据制动主缸压力计算限制值,随着主缸压力增大限制扭矩减小,直至最后限制到最低值0Nm(标定量)。
进一步,所述D/R档切换Creep即当在D档creep时驾驶员切换到R档,VCU应控制电机产生阻力矩首先使车速从正向车速降到0kph,然后VCU控制电机产生驱动力矩使车辆向后开始creep;与此类似,当在R档creep时驾驶员切换到D档,VCU应控制电机产生阻力矩首先使车速从反向车速降到0kph,然后VCU控制电机产生驱动力矩使车辆向前开始creep。整个切换过程的扭矩控制应确保车辆平顺无冲击。
更进一步,VCU根据车速和加速踏板位移解析驾驶员轮端需求驱动扭矩,该轮端需求扭矩不应超过当前车速下的系统扭矩能力。
更进一步,为保证驾驶感的连贯性,踩油门后的动力应比creep大,因此最终驾驶员驱动需求扭矩=creep扭矩+Torque(车速,油门)或者max{creep扭矩,Torque(车速,油门)}。
更进一步,当进入滑行能量回收状态时,VCU根据车速计算滑行能量回收扭矩,在一定车速范围内,车速越高,滑行能量回收扭矩越大,超过一定车速后,滑行能量回收扭矩随车速升高而减小,
更进一步,但滑行能量回收功率不应超过系统正常情况下的充电功率限制。VCU根据驾驶员选择的能量回收等级调节滑行能量回收扭矩,适应个性化的滑行阻力感受,能量回收等级分为三级(第一级最弱,第三级最强)。
更进一步,在滑行能量回收和e-Pedal模式能量回收时如果车辆减速度>1.3m/s2(或者轮端回收扭矩大于5Nm),VCU发送VCUBrakeLightOnReq==0x1:True给BCM,请求BCM点亮制动灯。
更进一步,当切换档位、tip in、tip out时,电机扭矩会从负扭矩/零扭矩变化到正扭矩,或者从正扭矩/零扭矩变化到负扭矩,由于传动系统的齿轮配合存在间隙,当扭矩方向变化时,齿轮贴合面发生改变,如果此时扭矩较大容易产生冲击,因此在扭矩过零附近的范围内,扭矩应缓慢过渡。
更进一步,VCU连接12V常开和常闭两路制动开关,当任一制动开关激活时,VCU判断制动激活。
更进一步,当车速>0kph,仲裁的逻辑档位是R档时,VCU忽略加速踏板,控制电机产生阻力矩,使车速下降,车速下降到零后恢复正常的R档扭矩解析;当车速<0kph,仲裁的逻辑档位是D档时,VCU忽略加速踏板,控制电机产生阻力矩,使车速下降,车速下降到零后恢复正常的D档扭矩解析。
更进一步,当档位在P/N档与D/R档之间切换、D档与R档之间切换时,VCU应对需求扭矩进行滤波,避免扭矩突变。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明采用VCU对需求扭矩的变化进行平滑滤波,目的是避免扭矩的剧烈变化,使驾驶平顺。
(2)本发明的自适应滤波效果可使当定速巡航激活时,VCU计算定速巡航需求扭矩,并且在驾驶员踩油门override时响应加速踏板需求扭矩。
附图说明
图1为本发明的扭矩滤波平滑路径框图。
图2为本发明的ESC扭矩干响应预示意图。
图3为本发明的电机四象限工作状态图。
图4为本发明的Active Damping激活状态图。
图5为本发明的制动扭矩制动能量回收图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示,其主要描述了本发明在系统处于启动Ready状态下的扭矩路径,主要包括了以下5个模块。
Torque Interpretation模块:解析P/N档扭矩、正常加速踏板需求扭矩、e-Pedal扭矩、制动与滑行能量回收扭矩、Creep扭矩、定速巡航需求扭矩,并进行合成;
Torque Filtering模块:对驾驶员需求扭矩进行滤波处理,使车辆驾驶平顺;
Torque Arbitration模块:对驾驶员需求扭矩、ESC干预扭矩、P/N档扭矩进行仲裁;
Torque Limitation模块:在综合考虑动力电池功率限制、电机扭矩限制、主动限速功能扭矩限制,对仲裁后的扭矩进行限制,确保需求扭矩满足系统的限制需求;
Active Damping模块:VCU根据车辆状态计算active damping的允许激活条件,MCU监控电机转速的波动频率和幅度,当特定频率范围的转速波动幅度较大时,MCU激活active damping功能,在VCU扭矩指令基础上增加damping compensation torque,作为电机当前实际需要执行的扭矩,并且MCU实际执行的扭矩不能超过系统前的扭矩能力。
如图2所示,当ESC进行扭矩干预时,VCU开始响应ESC扭矩干预,此时VCU无需对ESC的干预扭矩进行滤波,直接响应ESC的干预,扭矩滤波过程由ESC实施;在ESC扭矩干预激活过程中,VCU不需要对干预扭矩进行滤波,直接响应。
ESC在退出扭矩干预之前会把扭矩过渡到驾驶员需求扭矩附近,但为了保证驾驶平顺性,在ESC退出扭矩干预之后VCU应对扭矩进行滤波,使扭矩平顺过渡到驾驶员需求扭矩,而不应该在ESC退出扭矩干预之后直接切换到驾驶员需求扭矩执行。
如图3所示,MCU根据VCU发送的DriveMode和MotorTqReq信号,结合电机的实际旋转方向,把VCU发送的扭矩指令转化成转速-扭矩四象限工作状态定义的矢量扭矩值(正扭矩为前进方向,负扭矩为反方向)去执行。如果VCU发送的DriveMode与车辆实际行驶方向不一致,则MCU执行回馈力矩使车辆减速往DriveMode指示的方向行驶。
如图4所示,VCU根据车辆工况,判断允许MCU激活active damping功能。当VCU关闭damping功能MCU在退出damping功能时应注意对补偿扭矩的退出进行滤波,避免电机实际扭矩突变。
如图5所示,当进入制动能量回收状态时,VCU根据制动踏板行程(由制动主缸压力推算)和车速计算制动能量回收扭矩,制动踏板行程越大,制动能量回收扭矩越大;车速越高,制动能量回收扭矩越大。制动状态下的能量回收扭矩包括滑行能量回收扭矩和制动能量回收扭矩两部分,并且总的能量回收功率不应超过系统正常情况下的充电功率限制,某一制动状态下车辆的阻力矩分布。
以上对本发明及其实施方式进行了描述,这种描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其特征在于:驱动动力矩模块的Creep的控制,其主要包括对制动主缸压力、Creep目标车速、Creep需求扭矩、Creep扭矩限制、D档或R档切换Creep五项参数的自适应调整;
所述制动主缸压力参数,只有制动踏板被踩下时,主缸才有压力,ESC主动增压时无主缸压力;VCU根据主缸压力判断驾驶员制动意图的大小,用于creep目标车速控制、制动能量回收扭矩计算、制动优先判断;
所述Creep目标车速,在creep状态下,VCU根据制动主缸压力计算creep目标车速,主缸压力为0bar时,creep目标车速是6kph,主缸压力是0.2bar时,creep目标车速为0kph;当主缸压力无效时,根据制动开关计算creep目标车速:制动开关为“0”时,creep目标车速是6kph,制动开关为“1”时,creep目标车速是0kph;
所述Creep需求扭矩,主要是VCU根据creep目标车速,计算creep需求扭矩,使实际车速稳定在creep目标车速附近;
所述Creep扭矩限制即Creep车速闭环控制扭矩必须要进行限制,VCU根据制动主缸压力计算限制值,随着主缸压力增大限制扭矩减小,直至最后限制到最低值0Nm;
所述D档或R档切换Creep即当在D档creep时驾驶员切换到R档,VCU应控制电机产生阻力矩首先使车速从正向车速降到0kph,然后VCU控制电机产生驱动力矩使车辆向后开始creep;与此类似,当在R档creep时驾驶员切换到D档,VCU应控制电机产生阻力矩首先使车速从反向车速降到0kph,然后VCU控制电机产生驱动力矩使车辆向前开始creep;整个切换过程的扭矩控制应确保车辆平顺无冲击。
2.根据权利要求1所述的一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其特征在于:VCU根据车速和加速踏板位移解析驾驶员轮端需求驱动扭矩,该轮端需求扭矩不应超过当前车速下的系统扭矩能力;
为保证驾驶感的连贯性,踩油门后的动力应比creep大,因此最终驾驶员驱动需求扭矩=creep扭矩+Torque或者max{creep扭矩,Torque}。
3.根据权利要求1所述的一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其特征在于:当进入滑行能量回收状态时,VCU根据车速计算滑行能量回收扭矩,在一定车速范围内,车速越高,滑行能量回收扭矩越大,超过一定车速后,滑行能量回收扭矩随车速升高而减小;
但滑行能量回收功率不应超过系统正常情况下的充电功率限制;VCU根据驾驶员选择的能量回收等级调节滑行能量回收扭矩,适应个性化的滑行阻力感受,能量回收等级分为三级。
4.根据权利要求1所述的一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其特征在于:在滑行能量回收和e-Pedal模式能量回收时如果车辆减速度>1.3m/s2,VCU发送VCUBrakeLightOnReq==0x1:True给BCM,请求BCM点亮制动灯。
5.根据权利要求1所述的一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其特征在于:当切换档位、tip in、tip out时,电机扭矩会从负扭矩或零扭矩变化到正扭矩,或者从正扭矩或零扭矩变化到负扭矩,由于传动系统的齿轮配合存在间隙,当扭矩方向变化时,齿轮贴合面发生改变,如果此时扭矩较大容易产生冲击,因此在扭矩过零附近的范围内,扭矩应缓慢过渡。
6.根据权利要求1所述的一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其特征在于:VCU连接12V常开和常闭两路制动开关,当任一制动开关激活时,VCU判断制动激活。
7.根据权利要求1所述的一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其特征在于:当车速>0kph,仲裁的逻辑档位是R档时,VCU忽略加速踏板,控制电机产生阻力矩,使车速下降,车速下降到零后恢复正常的R档扭矩解析;当车速<0kph,仲裁的逻辑档位是D档时,VCU忽略加速踏板,控制电机产生阻力矩,使车速下降,车速下降到零后恢复正常的D档扭矩解析。
8.根据权利要求1所述的一种基于自适应的扭矩平滑滤波控制系统及方法,其特征在于:当档位在P档或N档与D档或R档之间切换、D档与R档之间切换时,VCU应对需求扭矩进行滤波,避免扭矩突变。
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