WO2021143903A1

WO2021143903A1 - 一种挂车电机控制方法以及相应的交通工具

Info

Publication number: WO2021143903A1
Application number: PCT/CN2021/072499
Authority: WO
Inventors: 韩维
Original assignee: 长沙智能驾驶研究院有限公司
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2021-07-22
Also published as: CN113135095B; CN113135095A

Abstract

一种挂车电机控制方法，包括：获取车辆状态信号；根据车辆状态信号和/或其衍生信号判断车辆运行模式；以及至少根据车辆运行模式和车辆状态信号确定挂车电机（145）输出的扭矩值。挂车可以根据车辆在行驶过程中的不同工况变化，能够在恰当的时机提供合适的辅助扭矩，具有控制精度高和鲁棒性好的优点，此方法对牵引车和挂车的动力类型、品牌和型号均没有限制，能够实现随机搭配使用的情况

Description

一种挂车电机控制方法以及相应的交通工具

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别地涉及一种挂车电机控制方法以及相应的交通工具。

背景技术

挂式车辆一般包括牵引车和挂车两大部分，其中牵引车可以包括柴油牵引车、汽油牵引车和天然气牵引车。进一步地，牵引车还可以包括纯电动牵引车、油电混合动力牵引车和燃料电池动力牵引车。挂车可以包括电池、电机控制器、挂车电机、电驱桥。

但是，传统的挂式车辆要求牵引车与挂车相匹配，一旦牵引车与挂车的品牌或者型号不匹配时，整个动力系统将无法完成最佳的动力分配，甚至挂车彻底无法提供辅助动力，只能以牵引车提供动力驱动车辆。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种挂车电机控制方法，包括：获取车辆状态信号；根据所述车辆状态信号和/或其衍生信号判断车辆运行模式；以及至少根据所述车辆运行模式和所述车辆状态信号确定挂车电机输出的扭矩值。

如上所述的方法，其中车辆状态信号包括车速信号、加速踏板信号、制动踏板信号、档位信号、车辆启动开关信号、方向盘转动信号、电池电量信号中的一者或多者。

如上所述的方法，其中所述衍生信号包括加速踏板开度、加速踏板开度变化率、车辆加速度、制动踏板开度中的一者或多者。

如上所述的方法，其中车辆运行模式包括驻车模式、起步模式、加速模式、匀速巡航模式、高速超车模式和制动模式。

如上所述的方法，其中根据车辆状态信号判断车辆运行模式进一步包括判断车辆是否有加速意图。

如上所述的方法，判断车辆是否有加速意图包括：获取加速踏板信号；根据加速踏板信号计算加速踏板开度变化率；以及当所述加速踏板开度变化率大于有加速意图加速踏板开度变化率阈值时，确定车辆有加速意图。

如上所述的方法，判断车辆是否有加速意图包括：获取加速踏板信号；根据加速踏板信号计算加速踏板开度；判断加速踏板开度是否大于加速踏板开度阈值；获取车速信号；根据车速信号计算车辆加速度；以及当加速踏板开度大于加速踏板开度阈值且车辆加速度大于有加速意图的加速度阈值时，确定所述车辆有加速意图。

如上所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：判断加速踏板开度是否等于零；判断制动踏板开度是否大于零；以及判断车速是否等于零；当加速踏板开度等于零、制动踏板开度大于零且车速等于零时，确定所述车辆处于驻车模式。

如上所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：判断车辆启动开关是否处于ON，并且车辆档位是否为D挡或R挡；判断车速是否为零；以及判断加速踏板开度是否大于零；当车辆启动开关处于ON挡并且车辆档位为D挡或R挡、车速为零且加速踏板开度大于零时，确定所述车辆处于起步模式。

如上所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：判断是否有加速意图；以及判断车速是否大于怠速；当有加速意图且车速大于怠速时，确定所述车辆处于加速模式。

如上所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：判断是否无加速意图；以及判断加速踏板开度是否大于零；当无加速意图且加速踏板开度大于零时，确定所述车辆处于匀速巡航模式。

如上所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：判断是否有加速意图；判断车速是否大于超车速度阈值；以及判断加速踏板开度是否大于超车加速踏板开度阈值；当有加速意图、车速大于超车速度阈值且加速踏板开度大于超车加速踏板开度阈值时，确定所述车辆处于高速超车模式。

如上所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：判断加速踏板开度是否等于零；以及判断制动踏板开度是否大于零；当加速踏板开度等于零且制动踏板开度大于零时，确定所述车辆处于制动模式。

如上所述的方法，其中相应于确定车辆处于起步模式时，确定挂车电机输出扭矩值包括：判断当前电池电量是否大于可放电阈值；以及当车辆有加速意图且当前电池电量大于可放电阈值时，至少根据当前加速踏板开度和当前车速下电机最大驱动扭矩值确定挂车电机输出的驱动扭矩值。

如上所述的方法，其中响应于确定车辆处于加速模式时，确定挂车电机输出扭矩值包括：判断当前电池电量是否大于可放电阈值；判断车速是否小于低速助力阈值；以及当前电池电量大于可放电阈值且车速小于低速助力阈值时，至少根据当前加速踏板开度和当前车速下电机最大驱动扭矩值确定挂车电机输出的驱动扭矩值。

如上所述的方法，其中响应于确定车辆处于高速超车模式时，确定挂车电机输出扭矩值包括：判断当前电池电量是否大于可放电阈值；判断方向盘转角是否小于辅助驱动转角阈值；以及当前电池电量大于可放电阈值且方向盘转角小于辅助驱动转角阈值时，至少根据当前车速下电机最大驱动扭矩值确定挂车电机输出的驱动扭矩值。

如上所述的方法，其中响应于确定车辆处于制动模式时，确定挂车电机输出扭矩值包括：判断当前电池电量是否小于可充电阈值；判断车速是否大于辅助制动阈值；以及当前电池电量小于可充电阈值且车速大于辅助制动阈值时，至少根据当前制动踏板开度和当前车速下电机最大制动扭矩值确定挂车电机输出的制动扭矩值。

根据本发明的另一方面，提出一种挂车控制器，包括：控制模块；以及通信模块，其与控制模块电连接，配置为与牵引车通信；其中，控制模块经配置以执行上述的方法。

一种交通工具，包括：挂车，配置为给牵引车提供辅助动力，其包括动力电池和电机，以及与所述电机耦合的驱动电桥；根据上述的挂车控制器；以及与所述挂车控制器耦合的电池控制器和电机控制器。

如上所述的交通工具，还包括与所述挂车连接的牵引车。

根据本发明的另一方面，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法。

本申请的挂车可以根据车辆在行驶过程中的不同工况变化，能够在恰当的时机提供合适的辅助扭矩，具有控制精度高和鲁棒性好等优点。本申请的方案对牵引车和挂车的动力类型、品牌和型号均没有限制，能够实现随机搭配使用的情况。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是根据本发明的一个实施例挂车模块示意图；

图2是根据本发明的一个实施例电机控制方法流程图；

图3为根据本发明的一个实施例识别加速意图方法流程图；

图4是根据本发明的一个实施例车辆运行模式变化图；

图5A是根据本发明的一个实施例确定起步模式方法流程图；

图5B是根据本发明的一个实施例确定加速模式方法流程图；

图5C是根据本发明的一个实施例确定匀速巡航模式方法流程图；

图5D是根据本发明的一个实施例确定高速超车模式方法流程图；

图5E是根据本发明的一个实施例确定制动模式方法流程图；

图5F是根据本发明的一个实施例确定驻车模式方法流程图；

图6A是根据本发明的一个实施例起步模式下输出扭矩方法流程图；

图6B是根据本发明的一个实施例加速模式下输出扭矩方法流程图；

图6C是根据本发明的一个实施例高速超车模式下输出扭矩方法流程图；

图6D是根据本发明的一个实施例制动模式下输出扭矩方法流程图；以及

图7是根据本发明的一个实施例挂车控制器模块示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

本申请提供的挂车电机控制系统中，挂车有独立的控制器，因此不受牵引车的控制器影响，有相对独立性。

其次，只需要接收传统燃油车头的加速踏板信号、制动踏板信号、档位信号、车速信号以及其他车辆的原始状态信号的CAN通讯信号就可以完成辅助驱动和辅助制动功能，结构简单，改装成本低，突破了牵引车与挂车之间品牌和型号的对应性限制，对物流运输过程中的快速装卸货过程提供了极大的便利。

本申请提供的挂车电机控制方法能够精确识别车辆在行驶过程中的状态变化，能够在最恰当的时机为燃油车头提供辅助驱动和辅助制动，控制精度高，鲁棒性好。

图1是根据本发明的一个实施例挂车模块示意图。其中，挂车模块包括：挂车控制器110、电池控制器120、动力电池130、电机控制器140、电机145和电驱动桥150。其中电池控制器120分别与挂车控制器110和动力电池130进行电连接；电机控制器140与挂车控制器110电连接。电机控制器140与动力电池130电连接。电机控制器140通过电机145与电驱动桥150电连接。

根据一个实施例，挂车控制器110能够接收来自牵引车的各种车辆状态信号，用于判断出车辆的运行模式。另外，挂车控制器110还可以协调电池控制器120、电机控制器140和整个车辆之间的需求。具体而言，挂车控制器110在判断车辆的运行模式后，请求电机控制器140输出相应的扭矩，同时请求电池控制器120控制动力电池130输出相应的电流。在另一些实施例，挂车控制器110在监控电池系统和电机系统安全的同时，还可以协调车辆的需求和输出，保护车辆和各个关键零部件的安全。

根据一个实施例，电池控制器120用于控制动力电池130输出电能，还可以监控和保护电池系统。举例而言，电池控制器120能够监控动力电池130剩余电量，当电量低于放电阈值，则发出警报并禁止动力电池130继续输出电能。动力电池130用于给电机控制器140提供高压电能。其中动力电池130中的部分电能来自车轮上的制动力，能够实现制动能量回收。

根据一个实施例，电机控制器140用于控制电机145输出驱动力通过电驱动桥150传递给车轮，还可以将车轮上的制动力通过电驱动桥150传递给电机145。当车辆向前驱动时，电机控制器140将来自动力电池130的直流电转换为三相交流电，给电机145提供电能；当车辆制动时，电机控制器140将来自电机145的三相交流电转换为直流电给动力电池130进行充电。在另一些实施例中，电机控制器140还可以监控电机系统的运行状态。

图2是根据本发明的一个实施例电机控制方法流程图。如图所示，在步骤210，获取车辆状态信号。其中，车辆状态信号可以包括车速信号、加速踏板信号、制动踏板信号、档位信号、启动开关信号、方向盘转动信号、电池电量信号中的一者或多者。车辆状态信号既可以包括来自牵引车的信号，也可以包括来自挂车的信号。在一些实施例中，挂车控制器110可以与牵引车通过例如CAN总线连接，CAN总线的高速传输速度能够达到1Mbps，保证挂车控制器110能够及时获取的车辆状态信号。

根据一个实施例，车速信号包括车辆的速度，其包括牵引车和/或挂车的运行速度,单位是km/h。

根据一个实施例，加速踏板信号通过逻辑计算可以得到加速踏板开度，其可以用0-100％表示加速踏板的加速程度，数值越大，加速越快。具体而言，在加速踏板安装位置传感器用于采集加速踏板的位置信号，牵引车的处理器将位置传感器的信号转化为加速踏板开度百分比并发送至挂车控制器110。

根据一个实施例，类似的，制动踏板处也安装有位置传感器用于采集制动踏板的位置信号。

根据一个实施例，档位信号包括D挡信号、R挡信号、P挡信号和N挡信号中的一者或多者。

根据一个实施例，启动开关信号包括ON信号和OFF信号。其中ON表示车辆处于可开启状态；OFF表示车辆处于关闭状态。

根据一个实施例，方向盘转动信号包括方向盘转动角度信号。

根据一个实施例，电池电量信号既可以是来自牵引车的电池电量，又可以来自挂车的电池电量，在此不做限制。这里所述的电池电量指的是动力电池电量。

本领域的技术人员应当理解，车辆状态信号还可以包括其他类型的信号，不局限于上述列举的车辆状态信号。

在步骤220，根据车辆状态信号和/或其衍生信号判断车辆运行模式。其中，车辆运行模式可以包括驻车模式、起步模式、加速模式、匀速巡航模式、高速超车模式和制动模式。不同的车辆运行模式对应的车辆状态信号特点不同，对各种车辆状态信号设定判断条件，符合条件则确定运行模式，否则排除该运行模式。关于这些模式的具体定义将在后面的段落中详细介绍。

值得注意的是，这里的各种模式，是挂车控制器根据牵引车的一项或多项车辆最基本的状态信号经过判断确定的，并不需要对牵引车的控制系统进行任何改变。这使得即便是例如不具有操作系统的传统燃油牵引车也可以与本申请中的挂车配合使用，并实现节能的效果。其中，衍生信号可以包括加速踏板开度、加速踏板开度变化率、车辆加速度、制动踏板开度中的一者或多者。衍生信号即通过车辆状态信号通过各种逻辑计算得到，方便判断车辆运行状态。

在步骤230，至少根据车辆运行模式和车辆状态信号确定挂车电机输出的扭矩值。

扭矩可以是电机输出的转矩，其包括驱动扭矩和制动扭矩。挂车控制器可以根据车辆运行模式计算出适当的扭矩值，迅速提高车辆速度或者迅速降低车辆速度，提高车辆的反应能力。其中，扭矩值越大，输出的驱动力或制动力越大。在一些实施例中，其中扭矩值根据加速踏板信号、制动踏板信号、当前车速下电机输出扭矩最大值和当前电池剩余电量中的一者或多者确定。

其中，起步模式和加速模式牵引车负荷大，损耗牵引车较大能量，排放性能差，此时挂车若能够提供适当的辅助动力，能够快速脱离次工况，减少牵引车的负荷，性能得到良好的释放。

匀速巡航模式为车辆处于匀速运动过程中，一般是属于经济的运行模式，不需要挂车提供辅助动力。

高速超车模式为车辆处于超车阶段，其属于一种比较危险的工况，需要在较短的时间内完成超车。挂车此时要提供最大的辅助驱动力，将车辆速度进一步提高，迅速完成超车。

制动模式为车辆处于刹车阶段，挂车提供适当的辅助制动力，将制动力转化为电能储存在动力电池中，并有利于提高制动性能。

在一些实施例中，在控制挂车以提供相应的扭矩之前，可以判断动力电池是否符合提供辅助驱动或制动的条件。具体而言，为了保证动力电池的使用安全，当电池控制器检测到剩余电量低于设定的放电阈值，则不允许继续放电；当剩余电量高于设定的充电阈值，则不允许继续充电。

本申请提供了一种电机控制方法，当挂车满足条件的情况下，能够在适当时机给牵引车提供恰当的辅助驱动或者辅助制动，使得整车运行更加均衡。并且，牵引车与挂车之间并没有任何限制，即使品牌和型号不相匹配，也可以利用本申请的方法，实现二者动力相互配合。

图3为根据本发明的一个实施例识别加速意图方法流程图。如图所示，本申请分别通过方法一和方法二两种方式判断车辆是否有加速意图，给进一步判断车辆的运行模式提供依据。

方法一：

在步骤310，获取加速踏板信号；

在步骤320：计算加速踏板开度变化率；

在步骤330：判断加速踏板开度变化率是否大于有加速意图加速踏板开度变化率阈值；

响应于加速踏板开度变化率大于有加速意图加速踏板开度变化率阈值，进入步骤350，确定有加速意图；

响应于加速踏板开度变化率小于或等于有加速意图加速踏板开度变化率阈值，进入步骤340，确定无加速意图。

具体而言，挂车控制器通过CAN总线获取加速踏板信号，其中加速踏板信号可以是加速踏板开度百分比。挂车控制器将加速踏板开度百分比经过微分计算得到加速踏板开度变化率。当加速踏板开度变化率大于有加速意图加速踏板开度变化率阈值(比如12.5％/s)，则认为有加速意图，否则认为没有加速意图。其中有加速意图加速踏板开度变化率阈值为车辆有加速意图加速踏板开度变化率最小值。

方法二：

在步骤310，获取加速踏板信号；

在步骤320a，计算加速踏板开度；

在步骤330a,判断加速踏板开度是否大于有加速意图加速踏板开度阈值；

在步骤340a，获取车速信号；

响应于加速踏板开度小于或等于有加速意图加速踏板开度阈值，进入步骤340，确定无加速意图。其中，有加速意图加速踏板开度阈值为车辆有加速意图加速踏板开度最小值。

在步骤350a，计算车辆加速度；

在步骤360a，判断车辆加速度是否大于有加速意图加速度阈值；

响应于车辆加速度大于有加速意图加速度阈值，进入步骤350，确定有加速意图；响应于车辆加速度小于或等于有加速意图加速度阈值，进入步骤340，确定无加速意图。其中，有加速意图加速度阈值为车辆有加速意图加速度最小值。

具体而言，挂车控制器通过CAN总线接收油门开度百分比信号和车速信号，当判断油门开度百分比超过有加速意图加速踏板开度阈值(比如10％)时，并且将车辆速度微分得到车辆加速度，当车辆加速度大于有加速意图加速度阈值(比如0.3m/s ²)时，确定车辆有加速意图；否则确定车辆无加速意图。本领域的技术人员应当理解，上述有加速意图加速踏板开度变化率阈值、有加速意图加速踏板开度阈值和有加速意图加速度阈值具体数字可根据实际情况进行调整，在此不做限制。

根据其他的实施例，在方法二中也可以先执行步骤340a，350a，360a，而在加速度大于有加速意图加速度阈值时，执行步骤320a计算加速踏板开度，以及步骤330a判断加速踏板开度大于有加速意图加速踏板开度阈值时确定有加速意图。

在一些实施例中，可以方法一判断车辆是否有加速意图；可以利用方法二判断车辆是否有加速意图；还可以同时利用方法一和方法二判断车辆是否有加速意图。本领域的技术人员应当理解，具体使用何种方式确定是否有加速意图，可以根据车辆类型、驾驶状况而进行调整。

图4是根据本发明的一个实施例车辆运行模式变化图；图5A-F是根据本发明的一个实施例确定车辆运行模式方法流程图。图4为车辆从静态驻车到行驶过程中全部的运行模式，其中驱动模式包括加速模式、匀速巡航模式和高速超车模式，三者可以相互变化。图5A-F为分别确定起步模式、加速模式、匀速巡航模式、高速超车模式、制动模式和驻车模式的方法流程图。以下结合图4与图5A-F详细介绍车辆运行模式的确定方法。

图5A是根据本发明的一个实施例确定起步模式方法流程图。参考图4，当车辆满足条件N1进入起步模式。

在步骤510a，判断车辆启动开关是否在ON档，且车辆档位为D档或R档；

在步骤520a，判断车速是否为零；

在步骤530a，判断加速踏板开度是否大于零；

响应于车辆同时满足上述三个条件，进入步骤540a，确定车辆为起步模式；否则进入步骤550a，确定车辆为非起步模式。

图5B是根据本发明的一个实施例确定加速模式方法流程图。参考图4，当车辆满足条件N2进入加速模式。

在步骤510b，判断车辆是否有加速意图，加速意图可以是根据图3所示的方法确定的，当然也可以根据其他已知的方法确定；

在一些实施例中，当车辆有加速意图，确定车辆处在加速模式。具体而言，在判断车辆是否有加速意图时，只根据加速踏板开度变化率就可以判断车辆是否有加速意图。

当然可选择的，在步骤510b后，在步骤520b，可以继续判断车速是否大于怠速；

响应于车辆同时满足上述两个条件，进入步骤530b，确定车辆为加速模式；否则进入步骤540b，确定车辆为非加速模式。

其中，判断车辆是否有加速意图参考图3中的方法。其中，怠速指的是车辆处于空挡的状态时发动机的转速。

图5C是根据本发明的一个实施例确定匀速巡航模式方法流程图。参考图4，当车辆满足条件N3进入匀速巡航模式。

在步骤510c，判断车辆是否无加速意图，加速意图可以是根据图3所示的方法确定的，当然也可以根据其他已知的方法确定；

在步骤520c，判断加速踏板开度大于零；

响应于车辆同时满足上述两个条件，进入步骤530c，确定车辆为匀速巡航模式，否则进入步骤540c，确定车辆为非匀速巡航模式。

图5D是根据本发明的一个实施例确定高速超车模式方法流程图。参考图4，当车辆满足条件N6进入高速超车模式。

在步骤510d，判断车辆是否有加速意图，加速意图可以是根据图3所示的方法确定的，当然也可以根据其他已知的方法确定；

在步骤520d，判断车速是否大于超车速度阈值；

在步骤530d，判断加速踏板开度是否大于超车加速踏板开度阈值；

响应于车辆同时满足上述三个条件，进入步骤540d，确定车辆为高速超车模式；否则进入步骤550d，确定车辆为非高速超车模式。

其中，超车速度阈值为超车速度最小值(比如80km/h)；超车加速踏板开度阈值为超车加速踏板开度最小值(比如，90％)。本领域的技术人员应当理解，上述阈值均可以根据实际车辆情况进行调整，在此不做限制。

图5E是根据本发明的一个实施例确定制动模式方法流程图。参考图4，当车辆满足条件N7进入制动模式。

在步骤510e，判断加速踏板开度是否等于零；

在步骤520e，判断制动踏板开度是否大于零；

响应于车辆同时满足上述两个条件，进入步骤530e，确定车辆处于制动模式，否则进入540e，确定车辆为非制动模式。

其中，当车辆处于制动模式时，在符合条件N2、N3或N6后，还可以再次进入加速模式、匀速巡航模式或者高速超车模式。

图5F是根据本发明的一个实施例确定驻车模式方法流程图。参考图4，当车辆满足条件N8进入驻车模式。

在步骤510f：判断加速踏板开度是否等于零；

在步骤520f：判断制动踏板开度是否大于零；

在步骤530f，判断车速是否等于零；

响应于车辆同时满足上述三个条件，进入步骤540f，确定车辆为驻车模式，否则进入550f，确定车辆为非驻车模式。

在确定车辆运行模式后，判断是否需要挂车提供辅助驱动或者辅助制动。进一步地，在提供辅助驱动或者辅助制动前，需要判断挂车是否满足辅助驱动或者辅助制动的条件，具体内容参考图6A-D。

图6A是根据本发明的一个实施例起步模式下输出扭矩方法流程图。

在步骤610a，判断是否有加速意图，加速意图可以是根据图3所示的方法确定的，当然也可以根据其他已知的方法确定；

在步骤620b，判断车辆当前电池电量是否大于可放电阈值；

响应于车辆同时满足上述两个条件，进入步骤630a，确定并输出挂车电机驱动扭矩值；否则进入步骤640a，电机不输出扭矩。其中，可放电阈值为电池允许可放电电量的最小值(比如，30％)。电池控制器当判断动力电池的电量小于可放电阈值时，则禁止放电。通过设置可放电阈值，能够保护电池避免出现亏电的问题。本领域的技术人员应当理解，可放电阈值可根据动力电池的实际使用情况进行调整，在此不做限制。

在一些实施例中，起步模式时，驱动扭矩值至少根据当前加速踏板开度和当前车速下电机最大驱动扭矩值确定。具体而言，电机输出扭矩大小可以是：当前加速踏板开度与当前车速电机最大驱动扭矩值的乘积。针对起步模式，给牵引车提供适当的辅助驱动力，能够减小发动机负荷，缩短起步时间。

图6B是根据本发明的一个实施例加速模式下输出扭矩方法流程图。

在步骤610b，判断当前电池电量是否大于放电阈值；

在步骤620b，判断车速是否小于低速助力阈值；

响应于车辆同时满足上述两个条件，进入步骤630b，确定并输出挂车电机驱动扭矩值；否则进入步骤640b，电机不输出扭矩。

低速助力阈值为车辆低速助力车速最大值(比如50km/h)，本领域的技术人员应当理解，低速助力阈值可根据动力车辆的实际使用情况进行调整，在此不做限制。

在一些实施例中，加速模式时，驱动扭矩值至少根据当前加速踏板开度和当前车速下电机最大驱动扭矩值确定。具体而言，电机输出扭矩值可以是：当前加速踏板开度与当前车速电机最大驱动扭矩值的乘积。针对加速模式，给牵引车提供适当的辅助驱动力，能够迅速提高车辆的速度。

图6C是根据本发明的一个实施例高速超车模式下输出扭矩方法流程图。

在步骤610c，判断当前电池电量是否大于可放电阈值；

在步骤620c，判断方向盘转角是否小于辅助驱动转角阈值；

响应于车辆同时满足上述两个条件，进入步骤630c，确定并输出挂车电机驱动扭矩值；否则进入步骤640c，电机不输出扭矩。其中，辅助驱动转角阈值为方向盘辅助驱动转角最大值(比如±10°)。若车辆方向盘转动角度过大，车辆处于转弯时，高速超车会非常危险。因此本申请在给高速超车提供辅助动力之前，需要判断方向盘的转动角度，避免出现意外情况，提高行驶的安全性。

在一些实施例中，在方向盘处安装位置传感器，其能够监测车辆方向盘转动角度。以车辆直行时，角度为0°，左转为正向角度，右转为负向角度。本领域的技术人员应当理解，辅助驱动转角阈值可以根据车辆的实际驾驶情况进行调整，在此不做限制。

在一些实施例中，高速超车模式时，驱动扭矩值至少根据当前车速下电机最大驱动扭矩值确定。具体而言，电机输出驱动扭矩值可以是：当前车速下电机输出最大扭矩值。高速超车模式是一种比较危险的运行工况，需要在尽可能短的时间内完成超车。因此，需要挂车的电机输出最大驱动扭矩，给车辆提供最大的辅助动力，缩短超车时间，提高驾驶安全性。

图6D是根据本发明的一个实施例制动模式下输出扭矩方法流程图。

在步骤610d，判断当前电池电量是否小于可充电阈值；

在步骤620d，判断车速是否大于辅助制动阈值；

响应于车辆同时满足上述两个条件，进入步骤630d，确定并输出挂车电机制动扭矩值；否则进入步骤640d，电机不输出制动扭矩。其中，可充电阈值为电池可充电电量最大值(比如80％)。辅助制动阈值为可辅助制动车速最小值(比如7km/h)。本领域的技术人员应当理解，可充电阈值和辅助制动阈值可以根据车辆的实际情况进行调整，在此不做限制。

在制动模式下，当车辆速度过小时，根本不需要挂车提供辅助制动驱动，依靠牵引车的制动力完全可以实现制动的目的。因此，当车辆速度不符合要求时，挂车的电机也不会提供辅助制动扭矩。判断当前电池电量是否大于可充电阈值，能够保护动力电池不被过度充电，提高电池的使用寿命。

在一些实施例中，制动模式时，制动扭矩值至少根据当前制动踏板开度和当前车速下电机最大制动扭矩值确定。具体而言，提供制动扭矩值可以是：制动踏板开度与当前车速下电机最大制动扭矩值的乘积。制动踏板开度能够反映车辆制动的紧急程度，制动踏板开度越大，制动情况越紧急。因此，根据制动的紧急程度提供适当的制动扭矩，能够保证车辆在安全平稳的行驶中实现辅助制动。并且，响应于电池电量允许充电的情况下，电机可以将制动力转化为电能存储在电池中，实现能量回收。

应该理解的是，虽然图3-6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3-6中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

需要说明的是，上述各个实施例适配于搭载各种动力的牵引车头，如传统的柴油发动机、汽油发动机或者天然气发动机，在一定程度上也适配于搭载纯电动、油电混合动力和燃料电池动力的牵引车头。上述各个实施例的挂车种类可以是全挂车或半挂车，半挂车不限于自卸式半挂车、低平板半挂车、仓栅式半挂车、集装箱半挂车、罐式半挂车、厢式半挂车、运油半挂车、轻型半挂车、车辆运输半挂车、粉粒物料运输半挂车、化工液体运输半挂车、栏板式半挂车、鹅颈式半挂车、骨架式集装箱半挂车、17米5低平板半挂车、散装水泥罐运输半挂车等多轴和单轴半挂车。

需要说明的是，上述方法适用于车辆在向前行驶过程中各种工况中，在车辆进行加速、高速超车或制动模式中提供相应的辅助动力。本领域的技术人员应当理解，本申请也适用于车辆在倒车过程中的各种工况中。响应于挂车控制器识别出车辆处于倒车过程中，提供反方向的扭矩以辅助倒车过程中的多种运行模式。

图7是根据本发明的一个实施例挂车控制器模块示意图。如图所示，控制电机装置700包括控制模块710、通信模块720和存储模块730。其中控制模块710分别与通信模块720和存储模块730电连接。

控制模块710能够包括一个或多个中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或它们的组合。控制模块710能够执行存储在存储模块730中的软件或计算机可读指令以执行本文描述的方法或操作。控制模块710能够以若干不同的方式来实施。例如，控制模块710能够包括一个或多个嵌入式处理器、处理器核心、微型处理器、逻辑电路、硬件有限状态机(FSM)、数字信号处理器(DSP)或它们的组合。在一些实施例中，控制模块经配置以根据车辆状态信号判断车辆运行模式；以及根据车辆运行模式控制挂车的电机以提供相应的扭矩。

通信模块720能够包括一个或多个有线或无线通信接口。例如，通信接口网络接口卡、无线调制解调器或有线调制解调器。在一种应用中，通信模块720能够是WiFi调制解调器。在另一些应用中，通信模块720能够是3G调制解调器、4G调制解调器、LTE调制解调器、蓝牙组件、射频接收器、天线或它们的组合。在一些实施例中，通信模块720经配置以与牵引车通信。

存储模块730能够存储软件、数据、日志或它们的组合。存储模块730能够是内部存储器或者外部存储器。例如，存储器能够是易失性存储器或非易失性存储器,诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、闪存、磁盘存储器的非易失性存储器，或者是诸如静态随机存取存储器(SRAM)的易失性存储器。在一些实施中，存储模块730还包括判断车辆运行模式和提供辅助驱动或辅助制动的算法程序。

在一个实施例中，提供了一种交通工具，其主要包括挂车。其中挂车配置为给牵引车提供辅助动力，其包括动力电池和电机，以及与所述电机耦合的驱动电桥；挂车控制器；以及与所述挂车控制器耦合的电池控制器和电机控制器。其中挂车控制器分别与牵引车和挂车电连接，执行上述各个方法实施例中的步骤确定辅助动力并控制挂车输出。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请还提供了一种交通工具，其包括挂车，也可以包括牵引车。牵引车和挂车均包括独立的动力系统，挂车可以根据车辆在行驶过程中的不同状态变化，能够在恰当的时机提供合适的辅助扭矩，具有控制精度高和鲁棒性好等优点。本申请的方案对牵引车和挂车的动力类型、品牌和型号均没有限制，能够实现随机搭配使用的情况，具有结构简单、改装成本低，可实现单个纯电动挂车对多个燃油牵引车头的使用场景，对物流运输过程中的快速装卸货过程提供了极大的便利。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims

一种挂车电机控制方法，包括：

获取车辆状态信号；

根据所述车辆状态信号和/或其衍生信号判断车辆运行模式；以及

至少根据所述车辆运行模式和所述车辆状态信号确定挂车电机输出的扭矩值。
根据权利要求1所述的方法，其中车辆状态信号包括车速信号、加速踏板信号、制动踏板信号、档位信号、车辆启动开关信号、方向盘转动信号、电池电量信号中的一者或多者。
根据权利要求2所述的方法，其中所述衍生信号包括加速踏板开度、加速踏板开度变化率、车辆加速度、制动踏板开度中的一者或多者。
根据权利要求3所述的方法，其中车辆运行模式包括驻车模式、起步模式、加速模式、匀速巡航模式、高速超车模式和制动模式。
根据权利要求4所述的方法，其中根据车辆状态信号判断车辆运行模式进一步包括判断车辆是否有加速意图。
根据权利要求5所述的方法，判断车辆是否有加速意图包括：

获取加速踏板信号；

根据加速踏板信号计算加速踏板开度变化率；以及

当所述加速踏板开度变化率大于有加速意图加速踏板开度变化率阈值时，确定车辆有加速意图。
根据权利要求5所述的方法，判断车辆是否有加速意图包括：

获取加速踏板信号；

根据加速踏板信号计算加速踏板开度；

判断加速踏板开度是否大于加速踏板开度阈值；

获取车速信号；

根据车速信号计算车辆加速度；以及

当加速踏板开度大于加速踏板开度阈值且车辆加速度大于有加速意图的加速度阈值时，确定所述车辆有加速意图。
根据权利要求5所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：

判断加速踏板开度是否等于零；

判断制动踏板开度是否大于零；以及

判断车速是否等于零；

当加速踏板开度等于零、制动踏板开度大于零且车速等于零时，确定所述车辆处于驻车模式。
根据权利要求5所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：

判断车辆启动开关是否处于ON，并且车辆档位是否为D挡或R挡；

判断车速是否为零；以及

判断加速踏板开度是否大于零；

当车辆启动开关处于ON挡并且车辆档位为D挡或R挡、车速为零且加速踏板开度大于零时，确定所述车辆处于起步模式。
根据权利要求5所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：

判断是否有加速意图；以及

判断车速是否大于怠速；

当有加速意图且车速大于怠速时，确定所述车辆处于加速模式。
根据权利要求5所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：

判断是否无加速意图；以及

判断加速踏板开度是否大于零；

当无加速意图且加速踏板开度大于零时，确定所述车辆处于匀速巡航模式。
根据权利要求5所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：

判断是否有加速意图；

判断车速是否大于超车速度阈值；以及

判断加速踏板开度是否大于超车加速踏板开度阈值；

当有加速意图、车速大于超车速度阈值且加速踏板开度大于超车加速踏板开度阈值时，确定所述车辆处于高速超车模式。
根据权利要求5所述的方法，其中判断车辆运行模式包括：

判断加速踏板开度是否等于零；以及

判断制动踏板开度是否大于零；

当加速踏板开度等于零且制动踏板开度大于零时，确定所述车辆处于制动模式。
根据权利要求9所述的方法，其中响应于确定车辆处于起步模式时，确定挂车电机输出扭矩值包括：

判断当前电池电量是否大于可放电阈值；以及

当车辆有加速意图且当前电池电量大于可放电阈值时，至少根据当前加速踏板开度和当前车速下电机最大驱动扭矩值确定挂车电机输出的驱动扭矩值。
根据权利要求10所述的方法，其中响应于确定车辆处于加速模式时，确定挂车电机输出扭矩值包括：

判断当前电池电量是否大于可放电阈值；

判断车速是否小于低速助力阈值；以及

当前电池电量大于可放电阈值且车速小于低速助力阈值时，至少根据当前加速踏板开度和当前车速下电机最大驱动扭矩值确定挂车电机输出的驱动扭矩值。
根据权利要求12所述的方法，其中响应于确定车辆处于高速超车模式时，确定挂车电机输出扭矩值包括：

判断当前电池电量是否大于可放电阈值；

判断方向盘转角是否小于辅助驱动转角阈值；以及

当前电池电量大于可放电阈值且方向盘转角小于辅助驱动转角阈值时，至少根据当前车速下电机最大驱动扭矩值确定挂车电机输出的驱动扭矩值。
根据权利要求13所述的方法，其中响应于确定车辆处于制动模式时，确定挂车电机输出扭矩值包括：

判断当前电池电量是否小于可充电阈值；

判断车速是否大于辅助制动阈值；以及

当前电池电量小于可充电阈值且车速大于辅助制动阈值时，至少根据当前制动踏板开度和当前车速下电机最大制动扭矩值确定挂车电机输出的制动扭矩值。
一种挂车控制器，包括：

控制模块；以及

通信模块，其与控制模块电连接，配置为与牵引车通信；

其中，控制模块经配置以执行权利要求1-17中任一所述的方法。
一种交通工具，包括：

挂车，配置为给牵引车提供辅助动力，其包括

动力电池和电机，以及与所述电机耦合的驱动电桥；

根据权利要求18中的挂车控制器；以及

与所述挂车控制器耦合的电池控制器和电机控制器。
根据权利要求19的交通工具，还包括与所述挂车连接的牵引车。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-17中任一项所述方法。