CN112622633B - 一种氢能汽车扭矩管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢能汽车扭矩管理***，由VCU、BMS、FCU、PDU、MCU、EPB、ESC、IC构成，所述VCU的输出端通过PT‑CAN连接有FCU、MCU和PDU，所述VCU的输出端还通过硬线连接有BMS，所述VCU的输入端通过Chas‑CAN连接有EPB和ESC，所述VCU的输出端还通过Info‑CAN连接有IC，管理***包括驱动控制***和人机交互控制***，所述驱动控制***包括电动行驶模块、蠕行行驶模块、定速巡航模块、扭矩限制模块、扭矩协调模块、车速限制模块、防溜坡模块。该氢能汽车扭矩管理***，有效的管理了氢能汽车扭矩管理***，整套的氢能汽车扭矩管理逻辑控制策略。

Description

一种氢能汽车扭矩管理***
技术领域
本发明涉及氢能汽车技术领域，具体为一种氢能汽车扭矩管理***。
背景技术
氢能汽车是一种新能源汽车，汽车扭矩管理是汽车中重要的组成部分。
市场上的氢能汽车扭矩管理***功能不够完善，无法实现高效管理，为此，我们提出一种氢能汽车扭矩管理***。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢能汽车扭矩管理***，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢能汽车扭矩管理***，由VCU、BMS、FCU、PDU、MCU、EPB、ESC、IC构成，其特征在于：所述 VCU的输出端通过PT-CAN连接有FCU、MCU和PDU，所述VCU的输出端还通过硬线连接有BMS，所述VCU的输入端通过Chas-CAN连接有EPB和ESC，所述 VCU的输出端还通过Info-CAN连接有IC，管理***包括驱动控制***和人机交互控制***；
所述驱动控制***包括电动行驶模块、蠕行行驶模块、定速巡航模块、扭矩限制模块、扭矩协调模块、车速限制模块、防溜坡模块；
所述人机交互控制***包括驾驶模式切换模块、制动优先模块和档位管理模块；
所述电动行驶模块：VCU根据***档位、加速踏板开度、车速进行驱动扭矩计算，经过扭矩处理后作为电机扭矩需求通过CAN发送给MCU；
所述蠕行行驶模块：VCU基于目标车速和实际车速差值进行计算需求扭矩，并进行实时动态调整；
所述定速巡航模块：由VCU、ESC、FCU、BMS、PDU、MCU和IC协同控制车辆定速巡航以及显示定速巡航状态；
所述扭矩限制模块：VCU根据目标限制车速和实际车速的差值进行计算，得到扭矩修正值对当前需求扭矩进行限制；
所述扭矩协调模块：车辆处于Ready状态，当能量回馈功能激活时，以回馈扭矩作为需求扭矩；当能量回馈功能未被激活时，以扭矩限制后的驱动扭矩作为需求扭矩；
所述车速限制模块：包含车速限制、车速计算和行驶方向判别，由VCU、 ESC和MCU控制器协调完成；
所述防溜坡模块：VCU和MCU或ESC和制动助力***i-Booster、EPB来控制完成；
所述驾驶模式切换模块：由VCU来控制完成，车辆进入Ready状态，驾驶模式的初始状态为经济模式，通过按键选择不同的驾驶模式；所述制动优先模块：由VCU来控制完成，车辆处于Ready状态，制动踏板和加速踏板同时被踩下，限制输出扭矩为0Nm。
优选的，所述档位管理模块：由VCU、ESC、EPB来协同完成，采用按键式换档机构，驾驶员按压对应档位键时，目标档位信息会通过硬线信号直接发给VCU，VCU基于整车状态对目标档位进行仲裁并输出***真实档位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该氢能汽车扭矩管理***，集电动行驶，蠕行行驶，定速巡航，扭矩限制，扭矩协调，车速限制，防溜坡，驾驶模式切换，制动优先，档位管理等诸多功能为一体，有效的管理了氢能汽车扭矩管理***，整套的氢能汽车扭矩管理逻辑控制策略，既实现了车辆扭矩***的高效管理，又提高了氢能汽车动力性经济性。
附图说明
图1为本发明中的英文名词缩写解释示意图；
图2为本发明电动行驶功能框图；
图3为本发明蠕行行驶功能框图；
图4为本发明蠕行行驶功能流程图；
图5为本发明从静止到蠕行的激活时序图；
图6为本发明从滑行到蠕行的激活时序图；
图7为本发明定速巡航功能框图；
图8为本发明定速巡航功能流程图；
图9为本发明扭矩限制功能框图；
图10为本发明扭矩协调功能框图；
图11为本发明车速限制功能框图；
图12为本发明防溜坡功能框图；
图13为本发明驾驶模式切换功能框图；
图14为本发明制动优先功能框图；
图15为本发明档位管理功能框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-15，本发明提供一种技术方案：一种氢能汽车扭矩管理***，由VCU、BMS、FCU、PDU、MCU、EPB、ESC、IC构成，VCU的输出端通过PT-CAN 连接有FCU、MCU和PDU，VCU的输出端还通过硬线连接有BMS，VCU的输入端通过Chas-CAN连接有EPB和ESC，VCU的输出端还通过Info-CAN连接有IC，管理***包括驱动控制***和人机交互控制***。
氢能汽车扭矩管理中电动行驶功能的描述是：车辆处Ready状态，***档位处于D档或R档，激活电动行驶功能后，VCU需基于***档位、加速踏板开度、车速等计算得到电动行驶需求扭矩，并控制驱动***执行扭矩输出。
电动行驶功能，由VCU、FCU、BMS、PDU、ESC和MCU协同控制完成。电动行驶需要满足一定条件后，功能即被激活。条件主要包含：整车处于可行驶状态，制动踏板未踩下，***档位为D档或R档，加速踏板开度大于阈值，车辆无禁止扭矩输出的故障发生等。当功能激活条件不满足时，电动行驶功能即退出。
电动行驶功能的实现表现为:首先氢能车辆需要满足如下所有条件：车辆处于Ready状态；***档位为D档或R档；车辆未发生需禁止扭矩输出的故障；制动踏板未踩下，此时加速踏板开度大于阈值，电动行驶功能被激活，其执行结果为VCU根据***档位、加速踏板开度、车速等进行驱动扭矩计算。 VCU计算得到的加速踏板扭矩需求，经过扭矩处理后作为电机扭矩需求通过 CAN发送给MCU。
氢能汽车扭矩管理中蠕行行驶功能描述是：车辆进入Ready状态后，若档位为D档或R档，制动未踩下，加速踏板开度小于阈值，整车以一定目标车速低速行驶。
蠕行行驶功能，由VCU、FCU、BMS、PDU、EPB、ESC和MCU协同控制完成。基于***可行驶状态、档位、加速踏板开度、制动踏板状态、整车驻车状态、车速等判断是否满足蠕行功能激活条件。若满足蠕行行驶功能激活条件，则激活蠕行行驶功能；基于档位、蠕行激活方式等进行目标车速设定。
蠕行行驶功能的实现表现为:车辆满足如下所有条件：车辆处于Ready 状态；***档位为D档或R档；车辆未发生需禁止扭矩输出的故障；制动踏板未踩下；整车驻车状态为未驻车，此时加速踏板开度不大于阈值，蠕行行驶功能被激活，整车以一定目标车速低速行驶。并且VCU基于目标车速和实际车速差值进行计算需求扭矩，并进行实时动态调整。当***档位为D时，蠕行目标车速设定为4km/h。当***档位为R时，蠕行目标车速设定为2km/h。
氢能汽车扭矩管理中定速巡航功能描述是：按驾驶员要求的速度闭合开关之后，不用踩加速踏板就自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。
定速巡航功能，由VCU、ESC、FCU、BMS、PDU、MCU和IC协同控制车辆定速巡航以及显示定速巡航状态。
定速巡航功能的实现表现为:车辆满足如下所有条件：车辆处于Ready状态；巡航主开关闭合；车速大于等于40km/h且小于等于120km/h；***档位为D档；ABS未激活；无需禁止定速巡航的其他故障。此时首次按压“SET/-”按钮，进入巡航激活状态，并将当前车速设定为巡航目标车速。比如：
巡航激活状态，按压“SET/-”按钮降低巡航目标车速，如果单次按压时间小于1s，则目标车速减小1km/h；如果单次按压时间大于1s，则车速每秒钟减小5km/h；车速最小可调节至40km/h；
巡航激活状态，按压“Resume/+”按钮增加巡航目标车速，如果单次按压时间小于1s，则目标车速增大1km/h；如果单次按压时间大于1s，则车速每秒钟增大5km/h；车速最大可调节到120km/h；
巡航激活状态，需要加速超车时，踩下加速踏板加速，VCU基于加速踏板需求扭矩和巡航控制需求扭矩比较取大值作为输出需求扭矩，松开加速踏板后车辆按照超车前巡航目标车速进行行驶，或按压“SET/-”按钮，车辆以当前车速作为定速巡航目标车速；
巡航激活状态，踩下制动踏板减速，VCU基于能量回馈扭矩和巡航控制需求扭矩比较取小值作为输出需求扭矩，松开制动踏板后定速巡航功能退出，或按压“SET/-”按钮，车辆以当前车速作为定速巡航目标车速；
当车速变化率过大，或ESC激活，或车速超出定速巡航功能阈值范围，低于36km/h或者高于124km/h，定速巡航功能退出。
巡航激活状态，当车速大于124km/h时，取消巡航激活状态，进入巡航待命状态,巡航记忆车速等于当前巡航目标车速120km/h；
巡航激活状态，当车速小于36km/h时，取消巡航激活状态，进入巡航待命状态，巡航记忆车速等于当前巡航目标车速40km/h；
巡航激活状态，ABS激活或***档位不为D档或车速变化率大于(15km/h/s) 或发生需禁止巡航的故障时，取消巡航激活状态，进入巡航待命状态，巡航记忆车速等于巡航当前巡航目标车速；
车辆续航功能被激活后，在IC上的显示内容如下：
当定速巡航为开启但未进入激活状态时，发送“定速巡航指示灯＝闪烁”至IC；
当定速巡航为开启且定速巡航为激活状态时，发送“定速巡航指示灯＝点亮”至IC；
当定速巡航功能开启且已激活时，发送“定速巡航目标车速”至IC，显示巡航车速；
当定速巡航为退出状态时，发送“定速巡航指示灯＝闪烁”至IC；
当定速巡航为关闭状态时，发送“定速巡航指示灯＝熄灭”至IC。
特别要注意的是：禁止定速巡航的故障类型有：刹车故障、车速故障、加速踏板故障、巡航开关故障、ESC***故障等；若从巡航激活状态进入巡航待命状态，氢能汽车需重新满足定速巡航初始条件，且按压“Resume/+”或“Set/-”按钮。步骤为：按压“Resume/+”恢复巡航激活状态，并将巡航记忆车速作为目标车速；按下“Set/-”按钮，可恢复巡航激活状态，并将当前车速作为目标车速。
氢能汽车扭矩管理中扭矩限制功能描述是：根据车辆运行状态、故障状态、电机***及电池***的特性，限制***扭矩输出功能。
扭矩限制功能，由VCU、ESC、FCU、BMS、PDU、MCU和EPB协同控制完成。
扭矩限制功能_零扭矩限制的实现表现为:车辆满足如下所有条件：整车未处于Ready模式；***档位为P档或N档；踩下制动踏板但未进入制动能量回馈模式；同时踩下加速踏板和制动踏板；***诊断出零扭矩故障；ESC需禁止扭矩输出子功能被激活；车辆处于加氢模式。此时限制扭矩输出为0Nm。
扭矩限制功能速度限制的实现表现为:若D档前行车速限制为150km/h或若R档后退车速限制为20km/h；***根据不同***档位、故障下所设定的不同限制车速，取小值作为目标限制车速。若实际车速加上6km/h的和，大于目标限制车速，则激活车速限制；反之实际车速减去8km/h的差，小于目标限制车速，则退出车速限制；当激活车速限制时，VCU根据目标限制车速和实际车速的差值进行计算，得到扭矩修正值对当前需求扭矩进行限制。
氢能汽车扭矩管理中扭矩协调功能描述是：由于电动行驶、蠕行行驶、定速巡航、能量回馈等不同的扭矩进行切换时可能会出现扭矩的突变，在输出需求扭矩前需进行扭矩协调处理，避免因为扭矩突变而造成车辆抖动问题。
扭矩协调功能，由VCU、MCU、ESC等控制器协同完成。由于电动行驶、蠕行行驶、定速巡航、能量回馈等不同的扭矩进行切换时可能会出现扭矩的突变，在输出需求扭矩前需进行协调处理，避免因为扭矩突变而造成车辆抖动问题。
扭矩协调实现表现为:车辆处于Ready状态，当能量回馈功能激活时，以回馈扭矩作为需求扭矩；当能量回馈功能未被激活时，以扭矩限制后的驱动扭矩作为需求扭矩。
扭矩在过零区时，梯度变化率小，在过零区以外部分区域，梯度变化率升高，当接近目标扭矩时，梯度变化率减小。具体梯度变化率受加速踏板开度、档位、驾驶模式、车速等影响。在车辆进行扭矩协调时，特别要注意的是车辆进行降扭的条件和车辆增扭的条件。
氢能汽车扭矩管理中车速限值功能描述是：车速限制功能中包含车速限制、车速计算、加速度计算和行驶方向判别等。车辆正常行驶时，D档车速限制为135km/h，R档车速限制为20km/h。VCU优先采用ESC发送的实际车速，若ESC车速失效则采用电机转速与传动***参数计算得出车速。
车速限制功能，包含车速限制、车速计算和行驶方向判别等。由VCU、ESC 和MCU等控制器协调完成。车辆正常行驶时，D档车速限制为135km/h，R档车速限制为20km/h。基于实际车速及电机转速，进行车速计算。VCU优先采用ESC发送的实际车速，若ESC车速失效则采用电机转速与传动***参数计算得出车速。
车速限制的实现表现为:车辆处于Ready状态,若实际车速加上6km/h的和，大于目标限制车速，则激活车速限制；若实际车速减去8km/h的差，小于目标限制车速，则退出车速限制。
氢能汽车扭矩管理中防溜坡功能描述是：当车辆在坡道上起步时，蠕行扭矩无法牵引车辆前进导致车辆后溜，此时会激活防溜坡功能，在坡道上短暂停留，给驾驶员踩加速踏板或制动踏板的时间。
防溜坡功能，VCU和MCU或ESC和制动助力***i-Booster或EPB等来控制完成。当车辆在坡道上起步时，蠕行扭矩无法牵引车辆前进导致车辆后溜，此时会激活防溜坡功能，在坡道上停留2s，给驾驶员踩加速踏板或制动踏板的时间。
防溜坡功能的实现表现为：首先车辆要满足如下条件：车辆处于Ready 状态；***档位为D档或R档；不踩加速踏板和制动踏板；档位需求车辆行驶方向和实际行驶方向相反。此时电机转速绝对值大于50rpm，持续不超过 2s。激活VCU防溜坡功能。
氢能汽车扭矩管理中驾驶模式切换功能描述是：当车辆进入Ready状态，驾驶模式的初始状态为经济模式，通过按键选择不同的驾驶模式。
驾驶模式切换功能，由VCU来控制完成。驾驶模式切换时，不允许出现车辆抖动等影响驾驶感受的情况出现。
驾驶模式切换功能的实现表现为：车辆进入Ready状态，按下驾驶模式切换按钮，进入对应驾驶模式时，点亮驾驶模式指示灯。
氢能汽车扭矩管理中制动优先功能的描述是:当制动踏板和加速踏板同时踩下时，以制动踏板为准，扭矩输出为0Nm。制动优先功能，由VCU来控制完成。其功能实现表现为：车辆处于Ready状态，制动踏板和加速踏板同时被踩下，限制输出扭矩为0Nm。
氢能汽车扭矩管理中档位管理功能的描述是:VCU基于车速、制动踏板状态、整车故障状态等整车状态对目标档位进行仲裁并输出***真实档位。档位管理目的是正确解析驾驶员换档意图、防止驾驶员换挡误操作，保证车辆安全行驶。
档位管理功能，由VCU、ESC、EPB等来协同完成。采用按键式换档机构，驾驶员按压对应档位键时，目标档位信息会通过硬线信号直接发给VCU，VCU 基于整车状态对目标档位进行仲裁并输出***真实档位。
档位管理功能目的是正确解析驾驶员换档意图、防止驾驶员换挡误操作，保证车辆安全行驶。
档位管理功能的实现表现为：车辆处于Ready状态,换挡按钮被按下,VCU 通过硬线接收到“目标档位”信号，基于整车状态对目标档位进行仲裁，并反馈“VCU实际档位”，具体档位切换策略由VCU实施。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种氢能汽车扭矩管理***，由VCU、BMS、FCU、PDU、MCU、EPB、ESC、IC构成，其特征在于：所述VCU的输出端通过PT-CAN连接有FCU、MCU和PDU，所述VCU的输出端还通过硬线连接有BMS，所述VCU的输入端通过Chas-CAN连接有EPB和ESC，所述VCU的输出端还通过Info-CAN连接有IC，管理***包括驱动控制***和人机交互控制***；
所述驱动控制***包括电动行驶模块、蠕行行驶模块、定速巡航模块、扭矩限制模块、扭矩协调模块、车速限制模块、防溜坡模块；
所述人机交互控制***包括驾驶模式切换模块、制动优先模块和档位管理模块；
所述电动行驶模块：VCU根据***档位、加速踏板开度、车速进行驱动扭矩计算，经过扭矩处理后作为电机扭矩需求通过CAN发送给MCU；
所述蠕行行驶模块：VCU基于目标车速和实际车速差值进行计算需求扭矩，并进行实时动态调整；
所述定速巡航模块：由VCU、ESC、FCU、BMS、PDU、MCU和IC协同控制车辆定速巡航以及显示定速巡航状态；
所述扭矩限制模块：扭矩限制模块包括零扭矩限制和速度限制，其中零扭矩限位为：车辆满足如下所有条件：整车未处于Ready模式；***档位为P档或N档；踩下制动踏板但未进入制动能量回馈模式；同时踩下加速踏板和制动踏板；***诊断出零扭矩故障；ESC需禁止扭矩输出子功能被激活；车辆处于加氢模式，此时限制扭矩输出为0Nm；
速度限制为：***根据不同***档位、故障下所设定的不同限制车速，取小值作为目标限制车速；若实际车速加上6km/h的和，大于目标限制车速，则激活车速限制；反之实际车速减去8km/h的差，小于目标限制车速，则退出车速限制，当激活车速限制时，VCU根据目标限制车速和实际车速的差值进行计算，得到扭矩修正值对当前需求扭矩进行限制；
所述扭矩协调模块：车辆处于Ready状态，当能量回馈功能激活时，以回馈扭矩作为需求扭矩；当能量回馈功能未被激活时，以扭矩限制后的驱动扭矩作为需求扭矩；
所述车速限制模块：包含车速限制、车速计算和行驶方向判别，由VCU、ESC和MCU控制器协调完成；
所述防溜坡模块：VCU和MCU或ESC和制动助力***i-Booster、EPB来控制完成；
所述驾驶模式切换模块：由VCU来控制完成，车辆进入Ready状态，驾驶模式的初始状态为经济模式，通过按键选择不同的驾驶模式；所述制动优先模块：由VCU来控制完成，车辆处于Ready状态，制动踏板和加速踏板同时被踩下，限制输出扭矩为0Nm。
2.根据权利要求1所述的一种氢能汽车扭矩管理***，其特征在于：所述档位管理模块：由VCU、ESC、EPB来协同完成，采用按键式换档机构，驾驶员按压对应档位键时，目标档位信息会通过硬线信号直接发给VCU，VCU基于整车状态对目标档位进行仲裁并输出***真实档位。
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