CN108621859A - 一种纯电动汽车的驱动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纯电动汽车的驱动控制方法，可通过判别车辆车速、加速踏板开度、加速踏板开度变化率及SOC实现自动识别并控制按动力驱动模式或经济驱动模式驱动，兼顾驾驶员动力性和电池的续航能力需求。

Description

一种纯电动汽车的驱动控制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车动力***控制领域,具体涉及一种纯电动汽车的驱动控制方法。
背景技术
近年来，我国汽车产业快速发展，对社会的经济发展起到了重大的推动作用。传统车的数量与日俱增，导致汽车尾气排放的增加，空气污染日益严重。新能源汽车作为新一代的汽车产品，由于其动力多来自于电能，因此对于减少石油消耗及有害汽车尾气排放具有重要的意义。纯电动汽车动力部件为驱动电机，电机相对发动机具有很好的加速性能、噪声小等优势，纯电动汽车的使用成本也较低。因此综合考虑节能、环保及使用成本等方面的优势，纯电动汽车已经成为新能源汽车的重点发展方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动汽车的驱动控制方法，能够根据驾驶条件自动选择相应的驾驶模式，满足不同风格驾驶员的驾驶需求；同时还能有效的保护电池的应用。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种纯电动汽车的驱动控制方法，所述纯电动汽车包括电池、电子油门，以及能接收油门踏板的角度、电机转速和电池电量的信号并控制电池输出的控制器，其控制方法包括如下步骤：
S1：控制器接收电子油门踏板的角度a、电机转速n和电池电量SOC的信息，并通过如下公式计算得出加速踏板变化率r和车速v： r(K)=[p(k)- p(k-1)]/Δt;
其中： p为踏板开度，p= a/a最大，Δt为踏板开度的采样周期，单位为秒；
v=0.377rn/igio；
其中：r为轮胎半径，n为电机转速，ig为变速器传动比，io为主减速器传动比。
S2：当同时满足车速大于50km/h,加速踏板开度大于50%、加速踏板变化率大于10、并且电池剩余电量大于30%时，按动力驱动模式进行驱动；否则按经济驱动模式驱动。
S3：按如下公式控制电机的输出转矩：
Tr=L*Tmax(n);
式中，L为转矩负荷系数，Tmax为当前转速下的动力部件所能发出的最大转矩；
在动力驱动模式下，转矩负荷系数由下式获得：
L=-5.13*10-5*p2+0.0148*p+0.0286;
在经济驾驶模式的转矩负荷系数由下式得到：
L=8.87*10-5*p2+7.92*10-4*p+0.0274;
式中，L为转矩负荷系数，p为踏板开度。
进一步的：当驱动模式变化时，控制器控制输出扭矩以900N/s的速率上升或下降。
进一步的：当控制器检测到电池电机出现故障或温度超过允许范围内时，按经济驱动模式驱动。
进一步的：所述温度允许范围为－30－40摄氏度。
本发明的有益效果是：本发明通过对各项参数的采集，自动控制车辆的驱动模式，有效的兼顾驾驶员动力性和电池的续航能力需求，同时还具有操作简单、变化柔和、可靠性高的优点。
具体实施方式
电动汽车通常包括用于驱动的电池，用于控制速度的电子油门，以及控制器。电子油门上设有测试其开合角度的角度传感器，控制器接收油门踏板的角度、电机转速和电池电量的数据，同时通过计算按一定方式控制电池输出，从而驱动车辆。当车辆档位为自动前进档时，其输出控制方法包括如下步骤：
S1：控制器接收电子油门踏板的角度a、电机转速n和电池电量SOC的信息，并通过如下公式计算得出加速踏板变化率r和车速v： r(K)=[p(k)- p(k-1)]/Δt;
其中： p为踏板开度，p= a/a最大，Δt为踏板开度的采样周期，单位为秒；本方案中未标明的单位均为国际单位。
v=0.377rn/igio；
其中：r为轮胎半径，n为电机转速，ig为变速器传动比，io为主减速器传动比。
S2：当同时满足车速大于50km/h,加速踏板开度大于50%、加速踏板变化率大于10、并且电池剩余电量大于30%时，按动力驱动模式进行驱动；否则按经济驱动模式驱动。
S3：按如下公式控制电机的输出转矩：
Tr=L*Tmax(n);
式中，L为转矩负荷系数，Tmax为当前转速下的动力部件所能发出的最大转矩；
在动力驱动模式下，转矩负荷系数由下式获得：
L=-5.13*10-5*p2+0.0148*p+0.0286;
在经济驾驶模式的转矩负荷系数由下式得到：
L=8.87*10-5*p2+7.92*10-4*p+0.0274;
式中，L为转矩负荷系数，p为踏板开度。
优选的：当驱动模式变化时，控制器控制输出扭矩以900N/s的速率上升或下降。
优选的：当控制器检测到电池电机出现故障或温度超过允许范围内时，按经济驱动模式驱动。
优选的：所述温度允许范围为－30－40摄氏度。
本发明电池剩余电量SOC由电池管理***估算得到，整车控制器通过CAN通讯总线接收SOC信号。
动力模式下增大扭矩输出，踏板对扭矩相应敏感，在相同加速踏板开度下，动力驱动模式较经济驱动模式有较大的转矩输出，提高驾驶员对整车的动力性能需求；经济模式降低转矩输出，限制车辆行驶最高车速，减小放电倍率，改善电池的使用容量及使用效率。
本方案自动识别策略的目标模式为动力模式与经济模式两种，通过识别车速、加速踏板开度、加速踏板开度变化率、电池电机故障等级、电池电机温度等参数来完成，当车辆高速行驶、加速踏板开度及变化率较大表明驾驶员对车辆的动力性能要求高，如此时电机电池无故障且动力部件温度在允许范围内，识别结果偏向动力模式；加速踏板变化率越大，表明驾驶员对动力需求的迫切性越高，识别结果越偏向动力性；除此之外，当电池剩余电量SOC较低时，即使检测到驾驶员有较强的加速意图，为较少能耗，延长续驶里程，识别越偏向于经济模式。
本方案的纯电动车车型采用的是电子油门，因此踏板本身就是一个角位移传感器，它忠实的监测驾驶员踩下油门踏板的深浅程度。整车行驶的需求转矩则由转矩负荷系数与当前转速下的电机所能输出的最大转矩决定：
Tr=L*Tmax(n)。
经济驾驶模式下，电机在高转速时效率较低，限制经济驾驶档位下的车辆行驶最高车速，最高车速限制在120km/h，控制电机的工作点在较高的效率区间内，同时降低附件空调等的电能消耗为最大值的一半，延长纯电动续驶里程。
在经济驱动模式下，为了弥补驾驶模式下动力性不足，采用经济驱动模式转矩补偿策略，在加速踏板控制特性的基准需求转矩基础上，根据加速踏板开度及其变化率对基准转矩进行补偿。
在经济驾驶模式下，当车辆起步时，主要是模拟传统车的怠速爬行功能，设定电动车怠速6km/h，控制车辆快速、平稳起步，在不踩加速踏板和制动踏板时，控制车辆在达到一定较低车速下怠速爬行。
在经济驾驶模式下，整车控制器在识别电爬工况时，发送一初始转矩命令，转矩随车速的增加而平滑减小，最终达到一稳定转矩，车辆也以一较低车速行驶。
在经济驾驶模式下，怠速爬行主要采用PI控制策略，控制以实际车速与理想车速的误差为输入，通过调节转矩的大小来使车辆实际车速平稳地接近及达到最终车速来怠速爬行。
在经济驾驶模式下，车辆在正常运行过程中，当电池的电量低于30%时，会收到动力电池电量不足的警示信号，此时车辆进入跛行阶段，限制电池的最大放电功率，乘以一定的修正系数b,b为0到1之间的数。
Pbat=b*Pbat.max，
在经济驾驶模式下，车辆处于跛行工况，限制输出转矩的大小，最大输出转矩由电池受限最大放电功率决定，减小整车能耗，延长续驶里程，使车辆顺利到达合适的充电地点进行充电。
在经济驾驶模式下，车辆进行倒车工况,如车辆有倒档需求，限制整车行驶最高车速为40km/h。
倒档工况下，当加速踏板开度保持不变时，会有一初始转矩在车速较低时基本保持不变，直至车速达到某一车速10km/h时，转矩随车速的增加而减小，最终车辆匀速行驶，车速维持在一较安全车速。不同加速踏板开度下对应初始转矩不同，并且该初始转矩与踏板开度成单调增加关系。

Claims (4)

1.一种纯电动汽车的驱动控制方法，所述纯电动汽车包括电池、电子油门，以及能接收油门踏板的角度、电机转速和电池电量的信号并控制电池输出的控制器，其特征在于：包括如下步骤：
S1：控制器接收电子油门踏板的角度a、电机转速n和电池电量SOC的信息，并通过如下公式计算得出加速踏板变化率r和车速v： ；
其中： p为踏板开度，a/a最大，为踏板开度的采样周期，单位为秒；
；
其中：r为轮胎半径，n为电机转速，为变速器传动比，为主减速器传动比；
S2：当同时满足车速大于50km/h,加速踏板开度大于50%、加速踏板变化率大于10、并且电池剩余电量大于30%时，按动力驱动模式进行驱动；否则按经济驱动模式驱动；
S3：按如下公式控制电机的输出转矩：
式中，L为转矩负荷系数，为当前转速下的动力部件所能发出的最大转矩；
在动力驱动模式下，转矩负荷系数由下式获得：
；
在经济驾驶模式的转矩负荷系数由下式得到：
；
式中，L为转矩负荷系数，p为踏板开度。
2.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于：当驱动模式变化时，控制器控制输出扭矩以900N/s的速率上升或下降。
3.根据权利要求1或2所述的驱动控制方法，其特征在于：当控制器检测到电池电机出现故障或温度超过允许范围内时，按经济驱动模式驱动。
4.根据权利要求3所述的驱动控制方法，其特征在于：所述温度允许范围为－30－40摄氏度。
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