CN115891675A - 一种电动汽车加速踏板图谱标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车技术领域，本发明公开了一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，主要以当前驾驶员选定的驾驶模式、驾驶员油门踏板开度信息、当前车速及油门踏板开度变化率等车辆状态信息及车辆参数为判断条件，根据车速和踏板开度，确定踏板图谱的数据，再确定第一扭矩值，根据扭矩系数，得到第二扭矩值，对第二扭矩值作进一步优化得到输出最终扭矩值。结合电机外特性扭矩表现，控制电机输出对应的驱动扭矩，提高各模式下整车驾驶性，它是一种电动汽车驾驶员需求扭矩与加速踏板的匹配方法，通过整车控制器对加速踏板及车辆状态的分析计算，能够在车辆行驶过程中根据不同驾驶模式及踏板开度输出不同驱动扭矩，来满足驾驶员不同驾驶模式下的驱动需求。

Description

一种电动汽车加速踏板图谱标定方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种电动汽车加速踏板图谱标定方法。
背景技术
随着国家关于新能源车型一系列的发展规划的发布，纯电车型的开发及制造已经成为各大主机厂关注的重要内容，而在纯电车型的各项性能中，车辆驾驶性是受消费者关注的一项重要性能。而对于车辆驾驶性影响最大的加速踏板MAP的标定工作更受各主机厂关注。目前大多数主机厂对于加速踏板MAP的标定是通过对于竞品车的驾驶表现逆向计算得到一版加速度与踏板开度及车速对应关系得MAP，然后进行匹配调整，这样做虽然节省了开发量，但是无法与整车驾驶模式进行较好的匹配，也不利于后续的优化。
2019年吉林大学提出了一种驾驶员需求扭矩在线确定方法，包括确定行驶阻力曲线和最大驱动力曲线，确定加速踏板100％时对车轮端的需求扭矩请求曲线以及最高车速，涉及加速踏板不敏感区域和敏感区域，在线确定完整的车轮端的驾驶员需求驱动力MAP矩阵表，计算驾驶员对发动机输出端的需求驱动扭矩。
2022年一汽奔腾轿车公司一种基于扭矩控制的加速踏板曲线标定方法，包括计算电子油门踏板电信号，设定一个油门踏板为0％对应的电压值，和100％对应的电压值；根据不同车辆驾驶风格，拟定多种踏板开度对应的功率曲线；拟合踏板开度对应功率曲线，计算出不同踏板开度对应稳定车速；通过拟合出的踏板开度对应功率曲线，计算出不同转速对应扭矩值，并记录，得到油门踏板曲线，获得车辆加速与踏板开度线性关系。该发明应用发动机功率扭矩关系以及车辆阻力特性曲线，通过加速踏板曲线MAP设定值不同，制定不同驾驶风格，通过驾驶性评价，确定车型加速风格，提高整车驾驶性。
发明内容
本发明旨在提出一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，主要以当前驾驶员选定的驾驶模式、驾驶员油门踏板开度信息、当前车速及油门踏板开度变化率等车辆状态信息及车辆参数为判断条件，结合电机外特性扭矩表现，控制电机输出对应的驱动扭矩，提高各模式下整车驾驶性。
本发明技术方案如下，一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，包括以下步骤：
S1.根据最高车速和踏板开度，采取均值法确定踏板图谱的X轴及Y轴数据。
S2.根据X轴和Y轴数据，确定Z轴数据。
S3.根据车辆确定扭矩系数，与Z轴数据经过计算，得到第二扭矩值。
S4.根据车速及踏板变化率对第二扭矩值作进一步优化得到输出最终扭矩值。
进一步地，步骤S1中最高车速Vmax通过公式：Vmax＝(nmax*2*π*R*60)/(i*1000)得到，其中：R为车轮滚动半径、i为电机输出轴到车轮轴的总传动比、nmax峰值转速。
进一步地，步骤S2中根据车速和踏板开度下的第一扭矩值作为Z轴取值范围，采取插值法确定0-100％踏板开度下对应Z轴数据。
进一步地，步骤S3根据公式计算TK＝TMAP*(kT/X)得到第二扭矩值TK，其中：TMAP为图谱扭矩值、kT为第一扭矩系数、X为当前加速踏板开度(取值为0％～100％)。
进一步地，第一扭矩系数kT根据电动车踏板模式确定。
进一步地，TMAP由0％油门开度及100％油门开度下各车速对应的输出扭矩计算得到。
进一步地，步骤S4，依照公式Tacc＝TK*kacc对TK作进一步优化，其中：Tacc为最终扭矩值、TK为第二扭矩值、kacc为第二扭矩系数。
本发明的有益效果为：
纯电车型的踏板MAP是车辆扭矩输出的关键上游信息，如何做好纯电车型的踏板MAP的标定，让车辆根据实际驾驶工况输出合适的扭矩是车辆驾驶性核心且重要的内容，本发明基于新的思路来结合整车工程目标最大减速度及电机外特性并采用插值法设定了基础的踏板扭矩MAP，并在此基础上创新性的引进了驾驶模式相关系数及踏板开度&车速相关的系数，利用两个系数对MAP值进行进一步的优化，使得输出的踏板扭矩值更具有驾驶感和变化感。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
图2为本发明踏板开度与转矩系数示意图。
图中：1-Sport模式；2-ECO模式；3-Normal模式。
具体实施方式
踏板MAP即为踏板图谱。
本发明中的踏板MAP表现为一个3维的表格，该表格可根据当前的加速踏板开度及当前车速输出一个基础的扭矩值，随后经过驾驶模式系数及加速踏板变化率系数的处理，得到最终电机输出扭矩。
本方法总共可分为以下几个步骤：
S1确定MAP的X轴及Y轴分布。一般根据最高车速及踏板开度采取均值法确定轴分布
S2确定MAP内数据。根据相关参数输入确定100％踏板开度下及0％踏板开度下各扭矩值，然后采取插值法确定中间踏板开度下对应的输出扭矩值，即Z轴。
S3根据当前踏板开度值及当前驾驶模式(ECO/Normal/Sport),输出去处理后的MAP扭矩值。车辆一般设有ECO/Normal/Sport三种不同的驾驶模式，不同的模式对应了不同的驾驶风格，体现在踏板MAP上则对应了不同的扭矩输出。因此本方法根据踏板开度及当前驾驶模式，由不同模式下的扭矩系数与踏板开度对应
关系曲线确定优化扭矩系数kT，根据公式计算得到优化后的扭矩TK应了不同的扭矩输出，保证了Sport模式1动力性更强劲，ECO模式2扭矩输出偏向于经济性，Normal模式3则处于两者之间，使模式之间的风格区别更为明显。
S4根据系统采样周期内的踏板变化率及当前车速查表得到对应优化系数kacc，输出经过与对应系数计算得到后的MAP扭矩值。为了提高整车的驾驶性，扭矩值TK在输出前，还需将其根据当前车速及踏板变化率进行进一步优化，将踏板变化率αacc和车速V分为低、中和高三个区间，根据当前踏板变化率及车速所处区间选定对应的系数kacc，对MAP扭矩值TK进行优化，得到最终的MAP扭矩输出值Tacc。以此能进一步提升高车速和高油门踏板变化率的整车动力性。
根据相关车辆信息获取整车的车轮滚动半径R、电机输出轴到车轮轴的总传动比i。
根据电机的外特性曲线获取电机的峰值转速nmax及峰值扭矩Tmax
根据电机的峰值转速nmax、车轮滚动半径R及总传动比i确定整车最高车车速
Vmax＝(nmax*2*π*R*60)/(i*1000)
确定踏板扭矩MAP的横轴及纵轴分布。以10％开度为步长确定踏板开度X轴取值分布区间为：
0％ 10％ 20％ 30％ 40％ … 70％ 80％ 90％ 100％
以20Kph为步长确定车速Y轴取值分布区间为：
0 20 40 60 80 100 120 140 … <![CDATA[V<sub>max</sub>]]>
根据整车工程目标输入，确定整车最低能量回收车速Vrec(根据经验该值一般设定为10Kph)，以此修正Y轴取值分布区间为：
0 10 20 40 60 80 100 120 … <![CDATA[V<sub>max</sub>]]>
根据电机外特性曲线确定各车速对应的电机转速下电机的最大输出扭矩值，以此作为100％油门开度下各车速对应的输出扭矩值：
车速/Kph 0 <![CDATA[V<sub>rec</sub>]]> 20 30 40 50 60 … <![CDATA[V<sub>max</sub>]]>
电机转速 0 n10 n20 n30 n40 n50 n60 … <![CDATA[n<sub>max</sub>]]>
输出扭矩 <![CDATA[T<sub>max0</sub>]]> <![CDATA[T<sub>max10</sub>]]> <![CDATA[T<sub>max20</sub>]]> <![CDATA[T<sub>max30</sub>]]> <![CDATA[T<sub>max40</sub>]]> <![CDATA[T<sub>max50</sub>]]> <![CDATA[T<sub>max60</sub>]]> <![CDATA[T<sub>max</sub>]]>
根据相关专业经过经济性仿真分析输入得到在指定车速V1下的的滑行最大减速度amax,该仿真可以是根据CLTC循环或者WLTC循环工况结合整车续航目标计算得到，也可以是与对标车型对标分析后测得，然后结合整车整备质量M及滑行阻力曲线f(V1)＝(a+b*v+c*v2)计算，其中a、b、c为车辆滑行阻力曲线模型对应的三个系数，V代表车速，a代表与速度无关的常数项阻力，如道路摩擦力等，b代表与速度一次项有关的阻力，如传动系阻力，c代表与速度二次项有关的阻力，如风阻等；得到滑行回收的最大扭矩
TREC＝-(amax*M-f(V1))*R/i
根据滑行回收的最大扭矩TREC、V1及Vrec，确定0油门开度下的V1车速对应的扭矩为TREC，
最低能量回收车速Vrec对应的扭矩为0：
按照插值法确定0油门开度下的各车速对应的输出扭矩：
车速/Kph 0 <![CDATA[V<sub>rec</sub>]]> 20 30 40 50 60 … <![CDATA[V<sub>max</sub>]]>
输出扭矩 0 0 <![CDATA[T<sub>REC20</sub>]]> <![CDATA[T<sub>REC30</sub>]]> <![CDATA[T<sub>REC40</sub>]]> <![CDATA[T<sub>REC50</sub>]]> <![CDATA[T<sub>REC60</sub>]]> … <![CDATA[T<sub>RECmax</sub>]]>
根据0％油门开度及100％油门开度下各车速对应的输出扭矩，利用插值法确定中间踏板开度下的各输出扭矩值：
Figure BDA0003941254600000051
由当前踏板开度x及车数V根据“0％油门开度及100％油门开度下各车速对应的输出扭矩，利用插值法确定中间踏板开度下的各输出扭矩值”的MAP查表得到的转矩值，还需要与转矩系数kT进一步计算得到优化后的输出扭矩TK＝TMAP*(kT/X)。
转矩系数kT设定方法如下：
设定不同驾驶模式(Eco\Noraml\Sport)转矩系数kT定关于踏板开度X的函数式:kT＝f(x),其中转矩系数kT为取值范围0到1的常数，X为0％-100％的踏板开度值。此表达式拟定方法如下：
①取Noraml模式下kT＝x；
②取Sport模式下kT(0)＝0、kT(20％)＝k1、kT(40％)＝k2、kT(60％)＝k3、kT(80％)＝k4、kT(100％)＝1。为保证Sport模式下驾驶体验及不同踏板扭矩输出线性感，一般在取值时k1>0.2、k2>0.4、k3>0.6、k4>0.8。然后根据以上5个点拟合抛物线，根据抛物线方程得到Soprt模式下的函数关系式kT＝f(x)。
③Eco模式下的关系式参照步骤②，只是一般在取值时k1<0.2、k2<0.4、k3<0.6、k4<0.8。
④将三个模式下的转矩系数kT关于踏板开度X的函数表达式:kT＝f(x)整合在同一个二维坐标图中得到如下图：图中1代表Sport模式，2代表Normal模式，3代表Eco模式。
经过步骤11得到输出扭矩值TK需要进一步与系数kacc进一步进行计算优化，得到最终的输出扭矩值Tacc＝TK*kacc。kacc的取值表如下：
Figure BDA0003941254600000061
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (7)

1.一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.根据最高车速和踏板开度，采取均值法确定踏板图谱的X轴、Y轴数据；
S2.根据X轴、Y轴数据，确定Z轴数据；
S3.根据车辆确定扭矩系数，与Z轴数据经过计算，得到第二扭矩值；
S4.根据车速及踏板变化率对第二扭矩值作进一步优化得到输出最终扭矩值。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，其特征在于，步骤S1中，最高车速Vmax通过公式：Vmax＝(nmax*2*π*R*60)/(i*1000)得到，其中：R为车轮滚动半径、i为电机输出轴到车轮轴的总传动比、nmax峰值转速。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，其特征在于，步骤S2中，根据车速和踏板开度下的第一扭矩值作为Z轴取值范围，采取插值法确定踏板开度下对应Z轴数据。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，其特征在于，步骤S3中，根据公式计算TK＝TMAP*(kT/X)得到第二扭矩值TK，其中：TMAP为图谱扭矩值、kT为第一扭矩系数、X为当前加速踏板开度。
5.如权利要求4所述的一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，其特征在于，所述kT根据电动车踏板模式确定。
6.如权利要求4所述的一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，其特征在于，所述TMAP由油门开度对应车速的输出扭矩计算得到。
7.如权利要求1所述的一种电动汽车加速踏板图谱标定方法，其特征在于，步骤S4种，根据公式Tacc＝TK*kacc对TK作进一步优化，其中：Tacc为最终扭矩值、TK为第二扭矩值、kacc为第二扭矩系数。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20230404

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