CN103692987A - 一种纯电动车扭矩管理控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯电动车扭矩管理控制方法，其通过整车控制器接收换档机构、加速踏板、制动踏板、电机控制器和电池控制器发送的各种状态信号，确定出整车的目标需求扭矩，并对目标需求扭矩进行一系列处理后输出给电机控制器，以控制电机运行，从而使得纯电动车能够满足各项行驶要求。
Description
技术领域
本发明涉及纯电动车技术领域，具体为一种纯电动车扭矩管理控制方法。
背景技术
能源危机和环境恶化已成为制约全球发展的重要因素，研究节能、环保的汽车是缓解能源压力、降低环境污染的有效手段之一。与传统内燃机车相比，纯电动车采用纯电力驱动，能达到减少排放，降低能耗的目的。
纯电动车动力***应能实现三种功能：行驶功能、安全与诊断功能、辅助及基础功能，而行驶功能的定义是，动力***根据加速踏板位置、制动踏板位置、档位等输入装置解析出在任意驾驶循环下提供需求驱动力的功能，以满足驾驶员对车辆驱动的动力性要求，同时尽可能保证行驶过程中驾驶员的舒适性，行驶功能主要分为：行驶停止、蠕行、能量回收和驱动（前进或倒退）。现有纯电动车的整车控制器多数根据电池、电机、车辆的运行状态进行扭矩模式的判定及划分，设置出停车、蠕行、回收、驱动这几种不同模式并分别计算各模式下的扭矩需求，然后将所有模式下的扭矩请求进行仲裁和滤波，最后输出给电机。这种扭矩管理方式虽也可实现上述功能，但存在着诸多弊端，比如模式判定时容易出现条件的冲突或模式间的条件空隙，而模式间切换时扭矩处理不当会造成驾驶员的舒适性差，多个模式下的扭矩需求表大大增加了标定工作量，扭矩滤波时容易出现扭矩的不平稳过渡等。
并且，现有的纯电动车整车控制器只在判定加速踏板松开车辆减速时进行能量回收，而当车辆高速且小加速踏板开度时不会回收能量，但其实此时驾驶员的意图并非加速，而是保持匀速或是缓慢减速。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动车扭矩管理控制方法，以满足纯电动车的各类行驶功能要求，通过提高扭矩回收，延长车辆续行里程。
本发明所述的纯电动车扭矩管理控制方法，包括如下步骤：
1）整车控制器接收换档机构发送的档位信号，若当前档位为P档或N档时，目标需求扭矩为0，若当前档位为前进档或倒档时，进行以下步骤；
2）整车控制器根据档位信号、踏板开度信号以及电机转速信号从预设的前进档扭矩MAP表或倒档扭矩MAP表中查找对应的目标需求扭矩；在前进档下，当所查找到的目标需求扭矩的值大于0时，整车处于扭矩输出状态，若小于0，则整车处于扭矩回收状态；在倒档下，当所查找到的目标需求扭矩的值小于0时，整车处于扭矩输出状态，若大于0，则整车处于扭矩回收状态；
所述前进档扭矩MAP表是在前进档状态下，将加速踏板的开度由0%至100%划分为多个开度值，将电机转速由反转峰值转速至正转峰值转速划分为多个转速值，所述开度值与转速值一一对应形成相应的扭矩值，
其中，介于反转峰值转速和0之间的多个转速值与任一开度值所对应的扭矩值均大于0，介于0和前进档蠕行临界转速之间的多个转速值与任一开度值所对应的扭矩值均大于0，介于前进档蠕行临界转速和正转峰值转速之间的多个转速值与0%开度和前进档踏板临界开度之间的多个开度值所对应的扭矩值小于0，与前进档踏板临界开度和100%开度之间的多个开度值所对应的扭矩值大于0；
所述倒档扭矩MAP表是在倒档状态下，将加速踏板的开度由0%至100%划分为多个开度值，将电机转速由反转峰值转速至正转峰值转速划分为多个转速值，所述开度值与转速值一一对应形成相应的扭矩值，
其中，介于正转峰值转速和0之间的多个转速值与任一开度值所对应的扭矩值均小于0，介于0和倒档蠕行临界转速之间的多个转速值与任一开度值所对应的扭矩值均小于0，介于倒档蠕行临界转速和反转峰值转速之间的多个转速值与0%开度和倒档踏板临界开度之间的多个开度值所对应的扭矩值大于0，与倒档踏板临界开度和100%开度之间的多个开度值所对应的扭矩值小于0；
所述前进档扭矩MAP表和倒档扭矩MAP表中加速踏板开度、电机转速的划分以及各蠕行临界转速、踏板临界开度、扭矩值的大小均由实车标定而得；
3）对所确定的目标需求扭矩进行限值处理，使目标需求扭矩位于电机最大允许扭矩和负的电机最小允许扭矩之间，若目标需求扭矩大于电机最大允许扭矩，则以电机最大允许扭矩的作为目标需求扭矩，若目标需求扭矩小于负的电机最小允许扭矩，则以负的电机最小允许扭矩作为目标需求扭矩，所述的电机最大允许扭矩和电机最小允许扭矩由整车控制器根据电机控制器和电池控制器发送的状态信号计算确定，且均大于等于0；
4）对限值处理后的目标需求扭矩进行故障限制处理，即当回收***故障时，将前进档的负值的目标需求扭矩置0，将倒档的正值的目标需求扭矩置0，当驱动***故障时，将前进档的正值的目标需求扭矩置0，将倒档的负值的目标需求扭矩置0；
5）当电机转速小于na且驾驶员踩下制动踏板时，目标需求扭矩为0，否则输出故障限制处理后的目标需求扭矩；
6）对所述输出的目标需求扭矩进行阶梯滤波处理；
7）根据扭矩使能信号控制阶梯滤波处理后的目标需求扭矩输出或者置0，电机控制器接收所述输出的目标需求扭矩控制电机运行。
所述的整车控制器通过CAN线与换档机构、加速踏板、制动踏板、电机控制器、电池控制器进行通信交互。
所述前进档蠕行临界转速和倒档蠕行临界转速分别由标定的前进档蠕行临界车速和倒档蠕行临界车速计算确定，前进档蠕行临界车速和倒档蠕行临界车速取8Km/h-12Km/h。
所述前进档踏板临界开度和倒档踏板临界开度为踏板全开度的5%-30%。
所述的转速na为标定量，取700rpm-800rpm。
本发明所述管理控制方法，通过整车控制器接收换档机构、加速踏板、制动踏板、电机控制器和电池控制器发送的各种状态信号，确定出整车的目标需求扭矩，并对目标需求扭矩进行一系列处理后输出给电机控制器，以控制电机运行，从而使得纯电动车能够满足各项行驶要求。特别的是，本发明能够实现车辆高速下轻踩加速踏板时的扭矩能量回收，提高了车辆行驶里程，改善了纯电动车的经济性。
附图说明
图1是本发明中各模块的连接关系图；
图2是本发明所述方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述：
如图2所示，纯电动车扭矩管理控制方法，包括如下步骤：
1）整车控制器通过CAN线接收换档机构发送的档位信号，若当前档位为P档或N档时，目标需求扭矩为0，若当前档位为前进档（D档、E档）或倒档（R档）时，进行以下步骤；
2）整车控制器根据档位信号、踏板开度信号以及电机转速信号从预设的前进档扭矩MAP表或倒档扭矩MAP表中查找对应的目标需求扭矩；在前进档下，当所查找到的目标需求扭矩的值大于0时，整车处于扭矩输出状态，若小于0，则整车处于扭矩回收状态；在倒档下，当所查找到的目标需求扭矩的值小于0时，整车处于扭矩输出状态，若大于0，则整车处于扭矩回收状态；
所述前进档扭矩MAP表是在前进档状态下，将加速踏板的开度由0%至100%划分为多个开度值，将电机转速由反转峰值转速至正转峰值转速划分为ω4'至ωn的多个转速值，所述开度值与转速值一一对应形成相应的扭矩值；
可将该前进档扭矩MAP表绘制成如下的表格：
可见，前进档下，又将整车的扭矩输出状态细分为四个区域，将扭矩回收状态分为两个区域。其中，介于反转峰值转速和0之间的ω4'、ω3'、ω2'、ω1'与任一开度值所对应的扭矩值（表中A1区域）均大于0，即输出扭矩以防止纯电动车坡道起步时的溜坡；
介于0和前进档蠕行临界转速之间的0转速、ω1、ω2、ω3与0%踏板开度值所对应的扭矩值（表中A2区域）大于0，纯电动车处于蠕行模式；
所述的0转速、ω1、ω2、ω3与大于0%的α1至100%踏板开度之间的任一开度值所对应的扭矩值（表中A3区域）均大于0，纯电动车处于低速驱动模式；
介于前进档蠕行临界转速和正转峰值转速之间的ω4至ωn与0%开度踏板开度值所对应的扭矩值（表中A4区域）小于0，纯电动车处于高速下的零加速踏板回收模式；
ω4至ωn与0%开度和前进档踏板临界开度之间的α1、α2所对应的扭矩值（表中A5区域）小于0，纯电动车处于高速小加速踏板开度的回收模式；
ω4至ωn与前进档踏板临界开度和100%开度之间的多个开度值所对应的扭矩值（表中A6区域）大于0，纯电动车处于前进驱动模式；
所述倒档扭矩MAP表是在倒档状态下，将加速踏板的开度由0%至100%划分为多个开度值，将电机转速由反转峰值转速至正转峰值转速划分为ωn至ω4'的多个转速值，所述开度值与转速值一一对应形成相应的扭矩值；
可将该倒档扭矩MAP表绘制成如下的表格：
可见，倒档下，又将整车的扭矩输出状态细分为四个区域，将扭矩回收状态分为两个区域。其中，介于正转峰值转速和0之间的ω4'、ω3'、ω2'、ω1'与任一开度值所对应的扭矩值（表中B1区域）均小于0，即输出扭矩以防止纯电动车坡道起步时的溜坡；
介于0和倒档蠕行临界转速之间的0转速、ω1、ω2、ω3与0%踏板开度值所对应的扭矩值（表中B2区域）小于0，纯电动车处于蠕行模式；
所述0转速、ω1、ω2、ω3与大于0%的α1至100%踏板开度之间的任一开度值所对应的扭矩值（表中B3区域）均小于0，纯电动车处于低速驱动模式；
介于倒档蠕行临界转速和反转峰值转速之间的ω4至ωn与0%开度踏板开度值所对应的扭矩值（表中B4区域）大于0，纯电动车处于高速下的零加速踏板回收模式；
ω4至ωn与0%开度和倒档踏板临界开度之间的α1、α2所对应的扭矩值（表中B5区域）大于0，纯电动车处于高速小加速踏板开度的回收模式；
ω4至ωn与倒档踏板临界开度和100%开度之间的多个开度值所对应的扭矩值（表中B6区域）小于0，纯电动车处于倒档驱动模式；
所述前进档扭矩MAP表和倒档扭矩MAP表中加速踏板开度、电机转速的划分以及各蠕行临界转速、踏板临界开度、扭矩值的大小均由实车标定而得，其中加速踏板开度、电机转速的划分越细，车辆行驶越平缓，舒适性更高；所述前进档蠕行临界转速和倒档蠕行临界转速又是分别由标定的前进档蠕行临界车速和倒档蠕行临界车速计算确定，一般而言，前进档蠕行临界车速和倒档蠕行临界车速取8Km/h-12Km/h，前进档踏板临界开度和倒档踏板临界开度为踏板全开度的5%-30%。
3）对所确定的目标需求扭矩进行限值处理，使目标需求扭矩位于电机最大允许扭矩和负的电机最小允许扭矩之间，若目标需求扭矩大于电机最大允许扭矩，则以电机最大允许扭矩的作为目标需求扭矩，若目标需求扭矩小于负的电机最小允许扭矩，则以负的电机最小允许扭矩作为目标需求扭矩，所述的电机最大允许扭矩和电机最小允许扭矩由整车控制器根据电机控制器和电池控制器发送的状态信号并综合考虑电机本身特性的限制、电机温度等因素而计算确定，且均大于等于0；
4）对限值处理后的目标需求扭矩进行故障限制处理，当回收***故障时（回收故障标志位为1），将前进档的负值的目标需求扭矩置0，将倒档的正值的目标需求扭矩置0，当驱动***故障时（驱动故障标志位为1），将前进档的正值的目标需求扭矩置0，将倒档的负值的目标需求扭矩置0；
5）当电机转速小于一标定值na且驾驶员踩下制动踏板时（制动踏板开关信号为1），目标需求扭矩为0，否则输出故障限制处理后的目标需求扭矩，所述转速na一般取700rpm-800rpm；
6）对所述输出的目标需求扭矩进行阶梯滤波处理，以保证扭矩平缓；
7）根据扭矩使能信号控制阶梯滤波处理后的目标需求扭矩输出或者置0，电机控制器接收所述输出的目标需求扭矩控制电机运行，所述整车控制器根据换档机构、加速踏板、电机控制器、电池控制器以及车辆钥匙模式等信号来作出判断，以允许输出扭矩（即扭矩使能信号为1），或者将扭矩置0。
参见图1，所述换档结构将档位信号、档位故障信号通过CAN线发送至整车控制器，加速踏板将踏板开度信号、踏板故障信号通过CAN线发送至整车控制器，制动踏板将制动踏板开关信号通过CAN线发送至整车控制器，电机控制器将电机状态信号、电机故障信号通过CAN线发送至整车控制器，电池控制器将电池状态信号、电池故障信号通过CAN线发送至整车控制器，所述整车控制器将目标需求扭矩输出给电机控制器，电机控制器控制电机扭矩和转速的变化，以实现各种行驶功能。
Claims (5)
1.一种纯电动车扭矩管理控制方法，包括如下步骤：
1）整车控制器接收换档机构发送的档位信号，若当前档位为P档或N档时，目标需求扭矩为0，若当前档位为前进档或倒档时，进行以下步骤；
2）整车控制器根据档位信号、踏板开度信号以及电机转速信号从预设的前进档扭矩MAP表或倒档扭矩MAP表中查找对应的目标需求扭矩；在前进档下，当所查找到的目标需求扭矩的值大于0时，整车处于扭矩输出状态，若小于0，则整车处于扭矩回收状态；在倒档下，当所查找到的目标需求扭矩的值小于0时，整车处于扭矩输出状态，若大于0，则整车处于扭矩回收状态；
所述前进档扭矩MAP表是在前进档状态下，将加速踏板的开度由0%至100%划分为多个开度值，将电机转速由反转峰值转速至正转峰值转速划分为多个转速值，所述开度值与转速值一一对应形成相应的扭矩值，
其中，介于反转峰值转速和0之间的多个转速值与任一开度值所对应的扭矩值均大于0，介于0和前进档蠕行临界转速之间的多个转速值与任一开度值所对应的扭矩值均大于0，介于前进档蠕行临界转速和正转峰值转速之间的多个转速值与0%开度和前进档踏板临界开度之间的多个开度值所对应的扭矩值小于0，与前进档踏板临界开度和100%开度之间的多个开度值所对应的扭矩值大于0；
所述倒档扭矩MAP表是在倒档状态下，将加速踏板的开度由0%至100%划分为多个开度值，将电机转速由反转峰值转速至正转峰值转速划分为多个转速值，所述开度值与转速值一一对应形成相应的扭矩值，
其中，介于正转峰值转速和0之间的多个转速值与任一开度值所对应的扭矩值均小于0，介于0和倒档蠕行临界转速之间的多个转速值与任一开度值所对应的扭矩值均小于0，介于倒档蠕行临界转速和反转峰值转速之间的多个转速值与0%开度和倒档踏板临界开度之间的多个开度值所对应的扭矩值大于0，与倒档踏板临界开度和100%开度之间的多个开度值所对应的扭矩值小于0；
所述前进档扭矩MAP表和倒档扭矩MAP表中加速踏板开度、电机转速的划分以及各蠕行临界转速、踏板临界开度、扭矩值的大小均由实车标定而得；
3）对所确定的目标需求扭矩进行限值处理，使目标需求扭矩位于电机最大允许扭矩和负的电机最小允许扭矩之间，若目标需求扭矩大于电机最大允许扭矩，则以电机最大允许扭矩的作为目标需求扭矩，若目标需求扭矩小于负的电机最小允许扭矩，则以负的电机最小允许扭矩作为目标需求扭矩，所述的电机最大允许扭矩和电机最小允许扭矩由整车控制器根据电机控制器和电池控制器发送的状态信号计算确定，且均大于等于0；
4）对限值处理后的目标需求扭矩进行故障限制处理，即当回收***故障时，将前进档的负值的目标需求扭矩置0，将倒档的正值的目标需求扭矩置0，当驱动***故障时，将前进档的正值的目标需求扭矩置0，将倒档的负值的目标需求扭矩置0；
5）当电机转速小于na且驾驶员踩下制动踏板时，目标需求扭矩为0，否则输出故障限制处理后的目标需求扭矩；
6）对所述输出的目标需求扭矩进行阶梯滤波处理；
7）根据扭矩使能信号控制阶梯滤波处理后的目标需求扭矩输出或者置0，电机控制器接收所述输出的目标需求扭矩控制电机运行。
2.根据权利要求1所述的纯电动车扭矩管理控制方法，其特征在于：所述的整车控制器通过CAN线与换档机构、加速踏板、制动踏板、电机控制器、电池控制器进行通信交互。
3.根据权利要求1或2所述的纯电动车扭矩管理控制方法，其特征在于：所述前进档蠕行临界转速和倒档蠕行临界转速分别由标定的前进档蠕行临界车速和倒档蠕行临界车速计算确定，前进档蠕行临界车速和倒档蠕行临界车速取8Km/h-12Km/h。
4.根据权利要求1或2所述的纯电动车扭矩管理控制方法，其特征在于：前进档踏板临界开度和倒档踏板临界开度为踏板全开度的5%-30%。
5.根据权利要求1或2所述的纯电动车扭矩管理控制方法，其特征在于：所述的转速na为标定量，取700rpm-800rpm。
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