CN114905976B - 一种电动车驱动轮防打滑的控制方法 - Google Patents

一种电动车驱动轮防打滑的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种电动车驱动轮防打滑的控制方法，通过读取参数、计算第一车速、第二车速和第三车速V3、计算目标滑移率系数λfac、计算第四车速V4、计算第一电机转速和第二电机转速、计算第一差值并根据第一差值输出扭矩，从动力源进行防滑控制，使电动车低附行驶更加平顺，显著改善了低附工况下的行驶体验，在保证了的低附动力性和通过性的同时，也不影响高附动力性。本发明的电动车驱动轮防打滑的控制方法结合了主流电动车的软硬件构架，源头上避免了低附电机转速急剧上升造成的电池放电电流短暂超流的现象，不需要识别特殊工况，避免了基于反馈调节的滞后性，具有广泛的应用空间。

Description

一种电动车驱动轮防打滑的控制方法
技术领域
本发明涉及汽车防滑控制技术领域，尤其涉及一种电动车驱动轮防打滑的控制方法。
背景技术
电机高速运转时轮胎打滑会带来电池过流，或是一些工况下电机转速和车轮转速范围不匹配造成的NVH问题。目前市面上的大扭矩、大功率的纯电动车辆为避免起步的驱动轮打滑，通常采取两种方式。一种是通过牺牲车辆在低车速段动力性，即降低低车速段的扭矩来避免起步打滑；另一种则类似传统汽油车控制扭矩的做法，先维持大扭矩，根据轮速计算滑移率，待打滑后再进行动力源降扭，即基于打滑后的反馈调节扭矩来进行降矩。
上述两种方式都能满足基本的驾驶需求，但是在一些极端工况下会产生新的问题，第一种方式在高附的动力性会显著变差；第二种方式在低附识别到打滑时，车辆稳定控制单元先根据车辆状态请求整车控制单元，再请求动力执行机构快速降扭，会导致动力输出不平顺，而且还会产生轮胎摩擦，进而产生摩擦音等商品性问题。
目前大多数电动车辆为采用的是自于传统的扭矩控制方式，即第二种方式，这种方式需识别打滑再层层反馈给电机进行扭矩的控制。实际上由于车辆不同ECU之间通讯延迟等实际情况，该方式有一定的滞后性，待打滑识别后再降扭时，电机转速经常已经超出正常转速上升率5-8倍。基于目前主流ECU控制构架，由于不同ECU之间存在一定的通讯延迟，能量约束滞后，必然有一定程度的过调，在降扭后，电机转速会受到轮端影响急剧下降甚至短暂回弹至负转速，造成电机模型在动力传动链间隙上摆动造成敲击和振动等NVH课题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种动力源进行防滑控制，避免了基于反馈调节的滞后性的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其包括以下步骤：
步骤S1：读取参数：读取当前轮速、纵向加速度、横摆角速度和当前电机转速；
步骤S2：计算第一车速、第二车速和第三车速V3：通过步骤S1中获得的当前轮速计算第一车速，再通过步骤S1中获得的横摆角速度对第一车速进行修正，得到第二车速，最后基于步骤S1中获得的纵向加速度对第二车速进行加权，得到第三车速V3；
步骤S3：计算目标滑移率系数λfac：基于步骤S1中获得的当前轮速和步骤S2中获得的第二车速对车速修正系数fac进行修正，得到目标滑移率系数λfac；
步骤S4：计算第四车速V4：基于步骤S3获得的目标滑移率系数λfac对步骤S2中获得的第三车速V3进行修正，得到第四车速V4；
步骤S5：计算第一电机转速：通过车辆车速到车轮轮速的传动比和车轮轮速到电机转速的传动比将步骤S4中获得的第四车速V4换算成第一电机转速；
步骤S6：计算第二电机转速：在步骤S5中获得的第一电机转速的基础上增加偏移量，得到第二电机转速；
步骤S7：设计电机转速限值：根据电机的设计参数获得电机的最大转速限值，根据工况标定电机的最小转速限值；
步骤S8：计算第一差值：将步骤S6中获得的第二电机转速与步骤S1中获得的当前电机转速相减，得到第一差值；
步骤S9：根据第一差值输出扭矩：若第一差值为正，则电机根据需求扭矩进行输出；若第一差值为负，则电机根据第一差值进行反馈调节，控制电机的转速贴近第二电机转速。
进一步地，在步骤S1中，读取参数通过安装于车辆内的传感器进行，读取参数具有周期，所述周期小于或等于10ms。
进一步地，在步骤S1中，当前轮速包括驱动左轮轮速VFL、驱动右轮轮速VFR和非驱动轮轮速。
进一步地，在步骤S2中，第二车速包括前轴车速VF和后轴车速VR。
进一步地，在步骤S2中，第三车速V3通过步骤S1中获得的纵向加速度在不同车况下的对应权重对第二车速进行加权获得。
进一步地，在步骤S3中，所述车速修正系数fac通过查表获得。
进一步地，在步骤S3中，目标滑移率系数λfac通过步骤S1中获得的驱动左轮轮速VFL和驱动右轮轮速VFR以及步骤S2中获得的前轴车速VF和后轴车速VR计算得出，即λfac＝fac{(VFR-VFL)；(VF-VR)}。
进一步地，在步骤S4中，第四车速V4的计算公式为V4＝V3/(1-λfac)。
进一步地，在步骤S6中，所述偏移量根据需求扭矩查表获得，需求扭矩根据用户踩踏油门的深度换算而得。
进一步地，在步骤S9中，若第一差值为负，则通过PI调节控制转速。
本发明通过读取实时的参数和计算，得到车辆的实时防打滑最终调节目标第四车速和第二电机转速，从动力源进行防滑控制，使电动车低附行驶更加平顺，显著改善了低附工况下的行驶体验，在保证了的低附动力性和通过性的同时，也不影响高附动力性。本发明的电动车驱动轮防打滑的控制方法结合了主流电动车的软硬件构架，源头上避免了低附电机转速急剧上升造成的电池放电电流短暂超流的现象，不需要识别特殊工况，避免了基于反馈调节的滞后性，具有广泛的应用空间。。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明提供的电动车驱动轮防打滑的控制方法的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。
请参阅图1，本发明的电动车驱动轮防打滑的控制方法包括以下步骤：
步骤S1：读取参数：读取当前轮速、纵向加速度、横摆角速度和当前电机转速；
具体地，读取参数通过安装于车辆内的传感器进行，传感器隶属于车辆稳定控制单元，读取参数具有周期，所述周期小于或等于10ms。需要读取的当前轮速包括驱动左轮轮速VFL和驱动右轮轮速VFR，需要读取的纵向加速度为车辆的纵向加速度，需要读取的横摆角速度为每个车轮的横摆角速度。在本实施例中，车辆为两驱前驱车，因此读取的参数即为左前轮速和右前轮速，由于后续计算车速时需要参考非驱动轮轮速，因此实际上四个车轮的轮速都需要读取。
步骤S2：计算第一车速、第二车速和第三车速V3：通过步骤S1中获得的当前轮速计算第一车速，再通过步骤S1中获得的横摆角速度对第一车速进行修正，得到第二车速，最后基于步骤S1中获得的纵向加速度对第二车速进行加权，得到第三车速V3；
具体地，由于车辆行驶过程中存在车轮打滑和拐弯等不同车况，因此通过传感器读出的参数去计算得出的第一车速(原始车速)与第三车速V3(质心车速)之间是有误差的，因此若要得到第三车速V3，则首先根据步骤S1中读取的当前轮速、车轮的转速和车轮的半径计算第一车速，随后根据步骤S1中读取的横摆角速度对第一车速进行修正，得到包括前轴车速VF和后轴车速VR的第二车速，最后根据基于步骤S1中获得的纵向加速度在不同车况，如车轮打滑和拐弯工况下的不同权重对第二车速进行加权，得到第三车速V3。
步骤S3：计算目标滑移率系数λfac：基于步骤S1中获得的当前轮速和步骤S2中获得的第二车速对车速修正系数fac进行修正，得到目标滑移率系数λfac；
具体地，目标滑移率系数λfac是在低附、爬坡、加减速等不同工况下根据驱动轴左右轮的轮速差及前后轴的车速差，为保证平顺性和通过性得出的不同目标滑移率系数，而其初始值为车速修正系数fac，车速修正系数fac可查表得到。以本实施例中的两驱前驱车为例，目标滑移率系数λfac通过步骤S1中获得的驱动左轮轮速VFL和驱动右轮轮速VFR以及步骤S2中获得的前轴车速VF和后轴车速VR计算得出，即
λfac＝fac{(VFR-VFL)；(VF-VR)}。
步骤S4：计算第四车速V4：基于步骤S3获得的目标滑移率系数λfac对步骤S2中获得的第三车速V3进行修正，得到第四车速V4；
具体地，第四车速V4的计算公式为V4＝V3/(1-λfac)。第四车速V4为本发明的电动车驱动轮防打滑的控制方法中车速的最终控制目标。
步骤S5：计算第一电机转速：通过车辆车速到车轮轮速的传动比和车轮轮速到电机转速的传动比将步骤S4中获得的第四车速V4换算成第一电机转速；
具体地，车辆车速到车轮轮速的传动比和车轮轮速到电机转速的传动比均可从电机和车轮的参数中查得。
步骤S6：计算第二电机转速：在步骤S5中获得的第一电机转速的基础上增加偏移量，得到第二电机转速；
具体地，步骤S2至步骤S6由整车控制单元进行控制，由于第一车速是一个随着车辆行驶实时变化的值，因此由其计算而得的第二车速、第三车速V3，第四车速V4、第一电机转速和第二电机转速均为随着车辆行驶实时变化的值。偏移量实质上是不同需求扭矩下车轮的打滑量，增加偏移量即是对于第一电机转速的前馈修正，避免扭矩震荡，偏移量根据需求扭矩查表得，而需求扭矩根据用户踩踏油门的深度换算而得。
步骤S7：设计电机转速限值：根据电机的设计参数获得电机的最大转速限值，根据工况标定电机的最小转速限值；
具体地，设计电机转速限值的目的是为第二电机转速设计边界值。如果将电机的转速限制得太小，那么在车辆从静态到动态的过程中，车辆的加速慢，影响动力性，因此需要进行对最小转速进行限制，在本实施例中最小转速限值为3km/h；而最大转速限值则根据电机的设计最大转速和车辆的最大设计车速等进行设计。
步骤S8：计算第一差值：将步骤S6中获得的第二电机转速与步骤S1中获得的当前电机转速相减，得到第一差值；
步骤S9：根据第一差值输出扭矩：若第一差值为正，则电机根据需求扭矩进行输出；若第一差值为负，则电机根据第一差值进行反馈调节，控制电机的转速贴近第二电机转速。
具体地，若第一差值为负，则通过PI调节控制转速，控制转速贴近第二电机转速，PI参数根据实车标定，评价目标为超调量及超调时间较小。
综上所述，本发明通过读取实时的参数和计算，得到车辆的实时防打滑最终调节目标第四车速和第二电机转速，从动力源进行防滑控制，使电动车低附行驶更加平顺，显著改善了低附工况下的行驶体验，在保证了的低附动力性和通过性的同时，也不影响高附动力性。本发明的电动车驱动轮防打滑的控制方法结合了主流电动车的软硬件构架，源头上避免了低附电机转速急剧上升造成的电池放电电流短暂超流的现象，不需要识别特殊工况，避免了基于反馈调节的滞后性，具有广泛的应用空间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：所述电动车驱动轮防打滑的控制方法包括以下步骤：
步骤S1：读取参数：读取当前轮速、纵向加速度、横摆角速度和当前电机转速；
步骤S2：计算第一车速、第二车速和第三车速V3：通过步骤S1中获得的当前轮速计算第一车速，再通过步骤S1中获得的横摆角速度对第一车速进行修正，得到第二车速，最后基于步骤S1中获得的纵向加速度对第二车速进行加权，得到第三车速V3；
步骤S3：计算目标滑移率系数λfac：基于步骤S1中获得的当前轮速和步骤S2中获得的第二车速对车速修正系数fac进行修正，得到目标滑移率系数λfac；
步骤S4：计算第四车速V4：基于步骤S3获得的目标滑移率系数λfac对步骤S2中获得的第三车速V3进行修正，得到第四车速V4；
步骤S5：计算第一电机转速：通过车辆车速到车轮轮速的传动比和车轮轮速到电机转速的传动比将步骤S4中获得的第四车速V4换算成第一电机转速；
步骤S6：计算第二电机转速：在步骤S5中获得的第一电机转速的基础上增加偏移量，得到第二电机转速；
步骤S7：设计电机转速限值：根据电机的设计参数获得电机的最大转速限值，根据工况标定电机的最小转速限值；
步骤S8：计算第一差值：将步骤S6中获得的第二电机转速与步骤S1中获得的当前电机转速相减，得到第一差值；
步骤S9：根据第一差值输出扭矩：若第一差值为正，则电机根据需求扭矩进行输出；若第一差值为负，则电机根据第一差值进行反馈调节，控制电机的转速贴近第二电机转速。
2.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，读取参数通过安装于车辆内的传感器进行，读取参数具有周期，所述周期小于或等于10ms。
3.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，当前轮速包括驱动左轮轮速VFL、驱动右轮轮速VFR和非驱动轮轮速。
4.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，第二车速包括前轴车速VF和后轴车速VR。
5.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，第三车速V3通过步骤S1中获得的纵向加速度在不同车况下的对应权重对第二车速进行加权获得。
6.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S3中，所述车速修正系数fac通过查表获得。
7.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S3中，目标滑移率系数λfac通过步骤S1中获得的驱动左轮轮速VFL和驱动右轮轮速VFR以及步骤S2中获得的前轴车速VF和后轴车速VR计算得出，即λfac＝fac{(VFR-VFL)；(VF-VR)}。
8.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S4中，第四车速V4的计算公式为V4＝V3/(1-λfac)。
9.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S6中，所述偏移量根据需求扭矩查表获得，需求扭矩根据用户踩踏油门的深度换算而得。
10.根据权利要求1所述的电动车驱动轮防打滑的控制方法，其特征在于：在步骤S9中，若第一差值为负，则通过PI调节控制转速。
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