CN118596875A - 一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，包括以下步骤：获取车辆实时信息参数并设计低附路面行驶扭矩控制方法控制阈值；判断当前车辆行驶状态是否满足激活扭矩控制；根据当前轮速差ΔV和车速V，确定扭矩修正系数I_T；根据激活扭矩控制后电机角加速度ω，计算扭矩修正系数I_C；根据最大扭矩波动速率T_Grad确定最终输出扭矩限值；输出扭矩限制，并判断是否满足退出扭矩控制策略条件。本发明能够有效弥补TCS未激活或无法激活的条件下的低附路面行驶安全保护，降低了车辆失控风险，节约了维修成本。

Description

一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车扭矩控制技术领域，具体涉及一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法。

背景技术

低附路面是指路面附着力较差的路面，该路面往往会给驾驶员带来一定的困扰和危险。在低附着力路面上行驶,车辆的抓地力会减弱,容易出现打滑和失控的情况。因此，在面对这种路面时需要采取相应的措施,保证行车安全。随着整车智能化发展，如何提高低附路面的被动安全系数一直是汽车行业重点关注的安全问题之一。

随着电动汽车以高效、节能和低噪音等优点，逐渐发展称为汽车发展的主要趋势，在享受电动化汽车带来的优势的同时，也必须看到由于电机特性，车辆驱动扭矩输出更加直接和迅捷，更容易造成驱动轮产生过度滑转，不但降低的驱动性能，也极易造成车辆失控，引发交通事故。传统汽车将该工况的控制功能都集中在ESP或者IBC中，开发费用高且周期长，与项目开发目标相悖，因此，利用现有的三电控制系统体现低附路面的扭矩控制功能，对汽车开发有着重要意义。

现有技术方案一般采用电机角加速度波动量或车速滑移率算法，但由于电机扭矩的加速不确定性，存在紧急加速误判的可能性，且仅考虑角加速度的正负作为控制结束条件，对于真实打滑状态未作出有效监控，亦未与驾驶员的驾驶意图进行关联，可能导致控制退出后，打滑反复发生。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，能够有效弥补TCS未激活或无法激活的条件下的低附路面行驶安全保护，降低了车辆失控风险，节约了维修成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，包括以下步骤：

步骤一、获取车辆实时信息参数并设计低附路面行驶扭矩控制方法控制阈值；

步骤二、判断当前车辆行驶状态是否满足激活扭矩控制；

步骤三、根据当前轮速差ΔV和车速V，确定扭矩修正系数I_T；

步骤四、根据激活扭矩控制后电机角加速度ω，计算扭矩修正系数I_C；

步骤五、根据最大扭矩波动速率T_Grad确定最终输出扭矩限值；

步骤六、输出扭矩限制，并判断是否满足退出扭矩控制策略条件。

进一步地，所述步骤一中，所述车辆实时信息参数包括当前车速V，指令扭矩T₀，输出扭矩T，车辆方向盘转角θ，左驱动轮转速V_FL，右驱动轮转速V_FR，左非驱动轮转速V_RL，右非驱动轮转速V_RR；所述行驶扭矩控制方法控制阈值包括激活转速差阈值V_Act，激活时间阈值t_Act，退出转速差阈值V_DeAct，退出时间阈值t_DeAct。

进一步地，所述步骤一中，所述车速V，左驱动轮转速V_FL，右驱动轮转速V_FR，左非驱动轮转速V_RL，右非驱动轮转速V_RR由ESP系统获取并提供；所述指令扭矩T₀和输出扭矩T信号由整车控制器VCU提供。

进一步地，所述步骤二中，所述当前车辆行驶状态包括当前车速及转向角度下容许的最大可能轮速差和当前行驶状态所能容许的最大前后轮速差。

进一步地，所述步骤二中，若车辆处于单侧打滑工况，左驱动轮转速V_FL、右驱动轮转速V_FR差值的绝对值ΔV_LR大于预置的激活转速差阈值V_Act，且持续时间超过激活时间阈值t_Act，则激活防滑扭矩控制，否则持续进行条件判断，直到激活条件被达成；

若车辆处于驱动轮同步打滑工况，在判断上述条件的同时，同时计算前后轮速差ΔV_FR，选取驱动轮平均轮速与非驱动轮平均轮速进行差值运算，当上述差值超过激活转速差阈值V_Act，且持续时间超过激活时间阈值t_Act，则激活防滑扭矩控制，否则持续进行条件判断，直到激活条件被达成。

进一步地，所述激活转速差阈值V_Act通过标定确定：

计算当前车速及转角下的最大可能左右轮转速差ΔV_MAX：

其中，L为车辆轮距，D为车辆轴距；

激活转速差阈值V_Act大于等于ΔV_MAX。

进一步地，所述步骤三中，当扭矩保护预控制被激活后，当前轮速差ΔV为左右轮速差ΔV_LR和前后轮速差ΔV_FR中的较大值，即：

ΔV＝MAX(ΔV_LR，ΔV_FR)

根据当前轮速差ΔV和车速V通过查表获取扭矩修正系数I_T，并根据如下公式计算目标扭矩需求T_Rqt：

T_Rqt＝T₀*I_T

式中，T₀为指令扭矩。

进一步地，所述步骤四中，如果在激活扭矩控制后，电机角加速度ω仍大于等于0且持续一定时间t，则激活扭矩修正系数I_C，并根据如下方式计算目标扭矩需求T_Rqt：

T_Rqt＝T₀*I_T*I_C

式中，T₀为指令扭矩；I_T为所述步骤三确定的扭矩修正系数；激活时间t通过标定获得。

进一步地，所述步骤五中，所述最大扭矩波动速率T_Grad为单位时间内最大的扭矩波动速率，每单位时间内，目标扭矩和当前扭矩之间的差值限制；最终输出的扭矩限制＝Min[T-T_Grad，T(t)]。

进一步地，所述步骤六中，当轮速差ΔV小于退出转速差阈值V_DeAct，且持续时间t₁>退出时间阈值t_DeAct后，退出扭矩控制；退出转速差阈值V_DeAct由实车标定确定，且标定值小于激活转速差阈值V_Act；退出时间阈值t_DeAct通过标定确定。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，基于左右驱动轮转速差及驱动轮与非驱动轮轮速差，通过对比车辆实时状态信息，对输出扭矩进行修正控制，通过对打滑现象进行区分，对合理转速差进行了规避，有效降低系统误判可能；采用转速差与车速相关的修正系数，提升不同车速下的响应幅度；采用时间阈值滞环，有效提升系统控制稳健性；引入角加速度二次修正，通过双重闭环控制，大幅提升控制精度；采用扭矩波动速率限制，避免因计算产生过大扭矩控制幅度而产生的不舒适感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所述一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法流程图。

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说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本实施例为一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，包括以下步骤：

步骤一、获取车辆实时信息参数并设计低附路面行驶扭矩控制方法控制阈值。

所述车辆实时信息参数包括当前车速V，指令扭矩T₀，输出扭矩T，车辆方向盘转角θ，左前驱动轮转速V_FL，右前驱动轮转速V_FR，左后非驱动轮转速V_RL，右后非驱动轮转速V_RR。

所述低附路面行驶扭矩控制方法阈值包括激活转速差阈值V_Act，激活时间阈值t_Act，退出转速差阈值V_DeAct，退出时间阈值t_DeAct。

所述车速V，左前驱动轮转速V_FL，右前驱动轮转速V_FR，左后非驱动轮转速V_RL，右后非驱动轮转速V_RR由ESP系统获取并提供。对于未匹配ESP系统的车辆，由相关替代零部件提供信号值，包括但不限于ABS以及IBC系统。

所述当前指令扭矩T₀和输出扭矩T信号由整车控制器VCU提供，对于混合动力车型以及增程车型，该信号由亦可由混动车型控制器HCU或域控制器提供。

具体的说，本发明实施例的车辆可为电动汽车或混合动力汽车或燃油动力汽车。

所述左前驱动轮转速V_FL和右前驱动轮转速V_FR信号可以是前轮信号，也可以是后轮信号。

具体的说，所述车辆包括前驱车辆和后驱车辆，对于前驱车辆，获取左前驱动轮转速V_FL，右前驱动轮转速V_FR，左后非驱动轮转速V_RL，右后非驱动轮转速V_RR的转速信号进行计算，对于后驱车辆，获取左前非驱动轮转速V_FL，右前驱非动轮转速V_FR，左后驱动轮转速V_RL，右后驱动轮转速V_RR的转速信号进行计算，文中所述车辆均以前驱车辆为对象作为说明。

所述车辆方向盘转角θ由车辆方向盘转角传感器提供。

步骤二、判断当前车辆行驶状态是否满足激活扭矩控制。

所述当前车辆行驶状态包括当前车速及转向角度下的最大容许左右轮速差和当前行驶状态所能容许的最大前后轮速差。

具体地说，车辆在行驶过程中，车辆打滑状态可以分为单侧轮打滑及驱动轮同步打滑。当车辆处于单侧轮打滑时，可以通过判断左右轮速差进行激活扭矩控制；当车辆处于驱动轮同步打滑，则可能出现左右轮速差不足以激活扭矩控制的情况，此时，应当通过对比前后轮的轮速进行综合判断；

进一步地，对于单侧打滑左前驱动轮转速V_FL，右前驱动轮转速V_FR差值的绝对值ΔV_LR需要大于预置的激活转速差阈值V_Act，且持续时间超过激活时间阈值t_Act，在具体实施例中，激活转速差阈值V_Act需要通过标定确定，标定过程需要当前车速及转角下的最大可能左右轮转速差ΔV_MAX，计算公式如下：

其中，L为车辆轮距，D为车辆轴距。

进一步地，标定需要对上述结果进行安全冗余系数标定，即激活转速差阈值V_Act需大于等于ΔV_MAX，同时，激活时间阈值t_Act需要通过标定确定，标定过程需要考虑系统的防误判机制，例如但不限于1000毫秒。

若车辆处于驱动轮同步打滑工况或左右轮速差值较小时，则仅通过上一步则无法实现防滑扭矩控制，因此，在判断上述条件的同时，同时计算前后轮速差ΔV_FR，计算公式如下：

具体地说，选取驱动轮平均轮速与非驱动轮平均轮速进行差值运算，当上述差值超过激活转速差阈值V_Act，且持续时间超过激活时间阈值t_Act，激活防滑扭矩控制，否则持续进行条件判断，直到激活条件被达成。

步骤三、根据当前轮速差ΔV和车速V，确定扭矩修正系数I_T。

具体的说，当扭矩保护预控制被激活后，当前轮速差ΔV应为左右轮速差ΔV_LR和前后轮速差ΔV_FR中的较大值，即：

ΔV＝MAX(ΔV_LR，ΔV_FR)

根据当前轮速差ΔV和车速V通过查表获取扭矩修正系数I_T，并根据如下方式计算目标扭矩需求T_Rqt：

T_Rqt＝T₀*I_T

进一步地，扭矩修正系数I_T的设计应该充分考虑到轮速差和车速的影响，具体的数值应当通过实车标定确定，以防过度修正及修正不足，扭矩修正系数I_T的标定表格可以如下表所示，其横轴为车速，纵轴为轮速差。

上表中所有的数据均为标定值，可根据整车参数和实车驾驶表现进行调整，对于表格中未出现的工况点，通过线性插值的方式进行计算。

步骤四、根据激活扭矩控制后电机角加速度ω，计算扭矩修正系数I_C。

具体的说，当扭矩保护预控制被激活后，应继续观测一定时间内的转速差的变化趋势，当观测时间内转速差仍然上涨，可以判定当前的扭矩输出仍未达成抑制打滑目标预期，因此，需要进一步修正扭矩修正系数。

具体的说，如果在激活后电机角加速度ω仍大于等于0且持续一定时间t，则激活扭矩修正系数I_C，并根据如下方式计算目标扭矩需求T_Rqt：

T_Rqt＝T₀*I_T*I_C

进一步地，激活时间t的标定应当在实车驾驶中确认，确保信号源波动无法被误识别，在具体的应用实例中，结合电驱转速传感器设计特性设定具体标定值，例如但不限于500ms。

进一步地，激活扭矩修正系数I_C的标定结合电机角加速度ω开展，以实现动态修正，扭矩修正系数I_C的标定表格可以如下表所示。

ω	0	1	1.5	2	2.5	3.5	4	4.5
									IC	1	1.1	1.1	1.1	1.15	1.15	1.15	1.15

上表中所有的数据均为标定值，可根据整车参数和实车驾驶表现进行调整，对于表格中未出现的工况点，通过线性插值的方式进行计算。

步骤五、根据最大扭矩波动速率T_Grad确定最终输出扭矩限值。

所述最大扭矩波动速率T_Grad为单位时间内最大的扭矩波动速率，也可以理解为，每单位时间内，目标扭矩和当前扭矩之间的差值限制，通过该值的设计，可以避免目标扭矩值超过当前系统所能提供的最大扭矩波动，也可以避免或部分避免因扭矩急剧下降导致的车辆失控或驾乘人员的不舒适感。

进一步地，最终输出的扭矩限制＝Min[T-T_Grad，T(t)]

所述的最大扭矩波动速率T_Grad可以如下表所示，其中横轴为车速轴，纵轴为扭矩轴：

上表中所有的数据均为标定值，可根据整车参数和实车驾驶表现进行调整，对于表格中未出现的工况点，通过线性插值的方式进行计算。

步骤六、输出扭矩限制，并判断是否满足退出扭矩控制策略条件。

具体的说，经过步骤三多次循环运算后，实际打滑现象将被控制，当前轮速差ΔV将逐渐下降。当轮速差ΔV小于退出转速差阈值V_DeAct，且持续时间t₁>退出时间阈值t_DeAct后，退出扭矩控制。

进一步地，退出转速差阈值V_DeAct由实车标定确定，且标定值小于激活转速差阈值V_Act，并合理设置滞环，在具体应用实例中，标定值可以但不限定为100RPM。

进一步地，退出时间阈值t_DeAct需要通过标定确定，标定过程需要考虑系统敏捷性，例如但不限于2000毫秒。

本发明主要解决当前同类控制方案中的仅采用角加速度作为激活条件的痛点，在部分工况下响应过度或响应不足甚至产生系统震荡的问题。通过对打滑现象进行区分，对合理转速差进行了规避，有效降低系统误判可能；采用转速差与车速相关的修正系数，提升不同车速下的响应幅度；采用时间阈值滞环，有效提升系统控制稳健性；引入角加速度二次修正，通过双重闭环控制，大幅提升控制精度；采用扭矩波动速率限制，避免因计算产生过大扭矩控制幅度而产生的不舒适感。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、获取车辆实时信息参数并设计低附路面行驶扭矩控制方法控制阈值；

步骤二、判断当前车辆行驶状态是否满足激活扭矩控制；

步骤三、根据当前轮速差ΔV和车速V，确定扭矩修正系数I_T；

步骤四、根据激活扭矩控制后电机角加速度ω，计算扭矩修正系数I_C；

步骤五、根据最大扭矩波动速率T_Grad确定最终输出扭矩限值；

步骤六、输出扭矩限制，并判断是否满足退出扭矩控制策略条件。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤一中，所述车辆实时信息参数包括当前车速V，指令扭矩T₀，输出扭矩T，车辆方向盘转角θ，左驱动轮转速V_FL，右驱动轮转速V_FR，左非驱动轮转速V_RL，右非驱动轮转速V_RR；所述行驶扭矩控制方法控制阈值包括激活转速差阈值V_Act，激活时间阈值t_Act，退出转速差阈值V_DeAct，退出时间阈值t_DeAct。

3.如权利要求2所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤一中，所述车速V，左驱动轮转速V_FL，右驱动轮转速V_FR，左非驱动轮转速V_RL，右非驱动轮转速V_RR由ESP系统获取并提供；所述指令扭矩T₀和输出扭矩T信号由整车控制器VCU提供。

4.如权利要求1所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤二中，所述当前车辆行驶状态包括当前车速及转向角度下容许的最大可能轮速差和当前行驶状态所能容许的最大前后轮速差。

5.如权利要求1所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤二中，若车辆处于单侧打滑工况，左驱动轮转速V_FL、右驱动轮转速V_FR差值的绝对值ΔV_LR大于预置的激活转速差阈值V_Act，且持续时间超过激活时间阈值t_Act，则激活防滑扭矩控制，否则持续进行条件判断，直到激活条件被达成；

若车辆处于驱动轮同步打滑工况，在判断上述条件的同时，同时计算前后轮速差ΔV_FR，选取驱动轮平均轮速与非驱动轮平均轮速进行差值运算，当上述差值超过激活转速差阈值V_Act，且持续时间超过激活时间阈值t_Act，则激活防滑扭矩控制，否则持续进行条件判断，直到激活条件被达成。

6.如权利要求5所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述激活转速差阈值V_Act通过标定确定：

计算当前车速及转角下的最大可能左右轮转速差ΔV_MAX：

其中，L为车辆轮距，D为车辆轴距；

激活转速差阈值V_Act大于等于ΔV_MAX。

7.如权利要求1所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤三中，当扭矩保护预控制被激活后，当前轮速差ΔV为左右轮速差ΔV_LR和前后轮速差ΔV_FR中的较大值，即：

ΔV＝MAX(ΔV_LR，ΔV_FR)

根据当前轮速差ΔV和车速V通过查表获取扭矩修正系数I_T，并根据如下公式计算目标扭矩需求T_Rqt：

T_Rqt＝T₀*I_T

式中，T₀为指令扭矩。

8.如权利要求1所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤四中，如果在激活扭矩控制后，电机角加速度ω仍大于等于0且持续一定时间t，则激活扭矩修正系数I_C，并根据如下方式计算目标扭矩需求T_Rqt：

T_Rqt＝T₀*I_T*I_C

式中，T₀为指令扭矩；I_T为所述步骤三确定的扭矩修正系数；激活时间t通过标定获得。

9.如权利要求1所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤五中，所述最大扭矩波动速率T_Grad为单位时间内最大的扭矩波动速率，每单位时间内，目标扭矩和当前扭矩之间的差值限制；最终输出的扭矩限制＝Min[T-T_Grad，T(t)]。

10.如权利要求1所述的一种电动汽车低附路面行驶扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤六中，当轮速差ΔV小于退出转速差阈值V_DeAct，且持续时间t₁>退出时间阈值t_DeAct后，退出扭矩控制；退出转速差阈值V_DeAct由实车标定确定，且标定值小于激活转速差阈值V_Act；退出时间阈值t_DeAct通过标定确定。