專利名稱：純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轎車的控制方法，更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電動(dòng)汽車的研究開(kāi)發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它的理論基礎(chǔ)是將汽車技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電力電子技術(shù)、能源儲(chǔ)存技術(shù)和現(xiàn)代控制理論有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成優(yōu)化。其關(guān)鍵技術(shù)可歸納為以下四個(gè)主要部分:驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)、動(dòng)力總成控制技術(shù)、電池能量管理技術(shù)及高壓電安全管理技術(shù)。整車控制器無(wú)疑就是純電動(dòng)車的大腦，驅(qū)動(dòng)控制策略則是它的軟件部分，其主要根據(jù)各種傳感器信息，加減速命令、行駛路況、蓄電池情況和環(huán)境溫度等準(zhǔn)確地計(jì)算出當(dāng)前的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，合理地調(diào)配和使用車載能量。驅(qū)動(dòng)控制策略的優(yōu)劣對(duì)整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全可靠性及舒適性等性能的好壞具有重要的影響。目前公開(kāi)的純電動(dòng)汽車整車控制方法的相關(guān)資料中，還未對(duì)整車驅(qū)動(dòng)控制方法進(jìn)行較為完整的描述和概括。上汽集團(tuán)的竇國(guó)偉對(duì)純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)控制策略進(jìn)行了研究，他在期刊“上海汽車”，2010年第5期刊登的署名為“純電動(dòng)轎車整車驅(qū)動(dòng)控制策略開(kāi)發(fā)實(shí)踐”的文章中提出了一種轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能，該功能是用于模擬傳統(tǒng)轎車節(jié)氣門全開(kāi)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)額外補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩的功能。整車控制器檢測(cè)到加速踏板踩到底后，加速轉(zhuǎn)矩控制策略開(kāi)始計(jì)算基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償策略開(kāi)始計(jì)算額外補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩，二者之和為最終目標(biāo)轉(zhuǎn)矩需求。因?yàn)槠滢D(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能僅在加速踏板開(kāi)度接近100%時(shí)才會(huì)有效，而車輛在其他行駛過(guò)程中不會(huì)觸發(fā)該功能，因此除了加速踏板踩到底之外，其他車輛行駛過(guò)程中并沒(méi)有考慮轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能，故其他行駛過(guò)程中整車動(dòng)力性得不到滿足。中國(guó)專利公告(開(kāi))號(hào)為CN102582460A，公告(開(kāi))日為2012.07.18，發(fā)明名稱為一種適用于純電動(dòng)車電機(jī)目標(biāo)扭矩給定方法，該專利中提出了一種適用于純電動(dòng)車電機(jī)目標(biāo)扭矩給定方法，整車控制器通過(guò)采集加速踏板，制動(dòng)踏板，檔位開(kāi)關(guān)等司機(jī)信號(hào)，判斷駕駛員的駕駛意圖，確認(rèn)牽引或制動(dòng)模式，并通過(guò)與電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)進(jìn)行信息交互后，計(jì)算出目標(biāo)牽引或制動(dòng)力矩，執(zhí)行相應(yīng)的整車控制策略，輸出相應(yīng)電機(jī)扭矩信息及方向信號(hào)。雖然其電機(jī)目標(biāo)扭矩給定策略不僅考慮了駕駛員的駕駛意圖，而且還考慮了電機(jī)及電池的安全可靠性，但是其目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的制定沒(méi)有考慮提高動(dòng)力部件聯(lián)合效率，因此整車經(jīng)濟(jì)性不會(huì)得到很大改善。另外，以上兩種方法都沒(méi)有考慮對(duì)整車驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)的工作模式進(jìn)行劃分，通過(guò)對(duì)車輛驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)的工作模式進(jìn)行劃分不僅可以反映出駕駛員的意圖，而且在不同模式下可保證整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性分別得到最大限度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服了現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有考慮對(duì)整車在驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)工作模式進(jìn)行劃分來(lái)保證不同模式下整車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性得到最大限度提高等問(wèn)題，提供了一種純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法,該驅(qū)動(dòng)控制方法包括普通模式控制策略、動(dòng)力模式控制策略、經(jīng)濟(jì)模式控制策略、功率限制策略等內(nèi)容，驅(qū)動(dòng)控制策略作為整車控制器的軟件部分，是通過(guò)整車控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制過(guò)程的。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:所述的純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法的步驟如下:1.整車控制器根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差對(duì)純電動(dòng)轎車工作模式進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，得出純電動(dòng)轎車工作模式為普通模式、動(dòng)力模式和經(jīng)濟(jì)模式三種工作模式中的一種:是利用matlab模糊控制工具箱中模糊邏輯控制器按照指定的模糊推理規(guī)則根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差來(lái)輸出量化的目標(biāo)工作模式，其中:輸出范圍為0-0.3時(shí)代表經(jīng)濟(jì)模式，輸出范圍為0.3-0.6時(shí)代表普通模式，輸出范圍為0.6-1時(shí)代表動(dòng)力模式；其中，較大的加速度均值及其均方差代表駕駛員偏重于動(dòng)力性；較小的加速度均值及其均方差代表駕駛員偏重于經(jīng)濟(jì)性；2.工作模式識(shí)別完成之后，目標(biāo)工作模式的控制策略計(jì)算出相應(yīng)模式下的期望轉(zhuǎn)矩； ( I)若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為普通模式，普通模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai表示為:Treq = a.Tmax (2)式中:a.當(dāng)前加速踏板開(kāi)度，Tfflax.當(dāng)前電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；(2)若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為動(dòng)力模式，動(dòng)力模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai表示為:Treq = Tb+ Δ T (6)式中:Tb.動(dòng)力模式下基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩，ΛΤ.轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值；(3)若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為經(jīng)濟(jì)模式，經(jīng)濟(jì)模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai表示為:Treq = min (Tb, Tn) (11)式中:Tb.經(jīng)濟(jì)模式下基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩，Tn.動(dòng)力部件聯(lián)合效率最高時(shí)的轉(zhuǎn)矩值；3.在得出目標(biāo)工作模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai之后，功率限值策略要對(duì)期望轉(zhuǎn)矩Ireq進(jìn)行調(diào)節(jié)和約束，若此時(shí)純電動(dòng)轎車并無(wú)嚴(yán)重故障則向電機(jī)輸出最終目標(biāo)轉(zhuǎn)矩命令。技術(shù)方案中所述的若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為普通模式，步驟如下:(I)整車控制器中的普通模式控制策略利用matlab查表模塊由當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速η查表得出當(dāng)前電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tmax,電機(jī)外特性表達(dá)式為:
權(quán)利要求
1.一種純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法的步驟如下: 1)整車控制器根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差對(duì)純電動(dòng)轎車工作模式進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，得出純電動(dòng)轎車工作模式為普通模式、動(dòng)力模式和經(jīng)濟(jì)模式三種工作模式中的一種: 是利用matlab模糊控制工具箱中模糊邏輯控制器按照指定的模糊推理規(guī)則根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差來(lái)輸出量化的目標(biāo)工作模式，其中:輸出范圍為0-0.3時(shí)代表經(jīng)濟(jì)模式，輸出范圍為0.3-0.6時(shí)代表普通模式，輸出范圍為0.6-1時(shí)代表動(dòng)力模式；其中，較大的加速度均值及其均方差代表駕駛員偏重于動(dòng)力性；較小的加速度均值及其均方差代表駕駛員偏重于經(jīng)濟(jì)性； 2)工作模式識(shí)別完成之后，目標(biāo)工作模式的控制策略計(jì)算出相應(yīng)模式下的期望轉(zhuǎn)矩； (I)若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為普通模式，普通模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai表示為: T = q.T(2)1req1 max 式中:a.當(dāng)前加速踏板開(kāi)度，Tmax.當(dāng)前電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； (2 )若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為動(dòng)力模式，動(dòng)力模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai表示為: Treq = VAT (6) 式中:Tb.動(dòng)力模式下基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩，ΔΤ.轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值； (3 )若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為經(jīng)濟(jì)模式，經(jīng)濟(jì)模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai表示為:Treq = min (Tb, Tn) (11) 式中:Tb.經(jīng)濟(jì)模式下基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩，Tn.動(dòng)力部件聯(lián)合效率最高時(shí)的轉(zhuǎn)矩值； 3)在得出目標(biāo)工作模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai之后，功率限值策略要對(duì)期望轉(zhuǎn)矩Trai進(jìn)行調(diào)節(jié)和約束，若此時(shí)純電動(dòng)轎車并無(wú)嚴(yán)重故障則向電機(jī)輸出最終目標(biāo)轉(zhuǎn)矩命令。
2.按照權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為普通模式，步驟如下: (I)整車控制器中的普通模式控制策略利用matlab查表模塊由當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速η查表得出當(dāng)前電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tmax,電機(jī)外特性表達(dá)式為:
3.按照權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為動(dòng)力模式，步驟如下: (1)整車控制器中的動(dòng)力模式控制策略利用matlab查表模塊由當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速η查表得出當(dāng)前電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tmax，Tfflax表示為公式(I )，加速踏板開(kāi)度a乘以當(dāng)前電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tmax即為動(dòng)力模式下的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩Tb，表示為:Tb = a.Tmax (3) (2)整車控制器中的動(dòng)力模式控制策略利用matlab模糊控制工具箱中模糊邏輯控制器按照指定的模糊推理規(guī)則根據(jù)加速踏板開(kāi)度a和加速踏板開(kāi)度變化率Da得出當(dāng)前所需轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償系數(shù)L，L取值范圍為O < L≤I ; (3)由當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tmax減去當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)矩T得出轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量的上限值Λ Tniax，表示為:Δ Tmax = Tmax-T (4) (4)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償系數(shù)L乘以轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量上限值A(chǔ)Tmax即得當(dāng)前駕駛員所需轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值A(chǔ)T，表示為: AT = L- ATfflax (5) (5)動(dòng)力模式下基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩Tb加上轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值A(chǔ)T即得動(dòng)力模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai，表示為: Treq = VAT (6)。
4.按照權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的若根據(jù)當(dāng)前純電動(dòng)轎車加速度均值和加速度均方差將純電動(dòng)轎車工作模式識(shí)別為經(jīng)濟(jì)模式，步驟如下: (1)整車控制器中的經(jīng)濟(jì)模式控制策略利用matlab查表模塊由當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速η查表得出當(dāng)前電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tmax，Tfflax表示為公式(I )，加速踏板開(kāi)度a乘以當(dāng)前電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tmax即為經(jīng)濟(jì)模式下的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩Tb，Tb表示為公式(3)， (2)整車控制器中的經(jīng)濟(jì)模式控制策略利用matlab查表模塊根據(jù)當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速η和電池S0C查表得出當(dāng)前動(dòng)力部件聯(lián)合效率Πd最高時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩值Tn，表示為:Tn = lookup (n, soc) (7) 其中:動(dòng)力部件聯(lián)合效率！^為驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率Hm與動(dòng)力電池放電效率Hb的乘積，即nd = nm.nb;在忽略溫度影響的前提下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率Hni與電機(jī)轉(zhuǎn)矩T和電機(jī)轉(zhuǎn)速n有關(guān)，動(dòng)力電池放電效率nb與電池soc和放電電流I有關(guān)，又因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)矩τ與放電電流I之間存在一定的比例關(guān)系，即τ = k *i+b，所以動(dòng)力部件聯(lián)合效率nd與電機(jī)轉(zhuǎn)矩τ、電機(jī)轉(zhuǎn)速n和電池soc有關(guān)，即nd = h(T, n, soc),就是說(shuō),在當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速n和電池soc下,可以求出動(dòng)力部件聯(lián)合效率Hd達(dá)到最高值時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩Tn ； (3)該電機(jī)轉(zhuǎn)矩值Tn與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩Tb之間的最小值即為經(jīng)濟(jì)模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai,表示為:Treq = min(Tb, Tn) (11) 為避免動(dòng)力部件聯(lián)合效率Hd最高時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩Tn違背駕駛員意圖，因此取電機(jī)轉(zhuǎn)矩Tn與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩Tb 二者中的最小值作為經(jīng)濟(jì)模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trar
5.按照權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的整車控制器中的功率限制策略在得出目標(biāo)工作模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai之后，要對(duì)該期望轉(zhuǎn)矩Ireq進(jìn)行調(diào)節(jié)和約束，若此時(shí)純電動(dòng)轎車并無(wú)嚴(yán)重故障則向電機(jī)輸出最終目標(biāo)轉(zhuǎn)矩命令，步驟如下: 1)整車控制器中的功率限制策略得到目標(biāo)工作模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai后，判斷電機(jī)過(guò)載時(shí)間是否大于設(shè)定閾值，若沒(méi)超過(guò)該閾值，則視為正常運(yùn)行，輸出目標(biāo)工作模式下的期望轉(zhuǎn)矩Trai ;若超過(guò)該閾值，則利用matlab查表模塊根據(jù)電機(jī)溫升時(shí)間特性由電機(jī)轉(zhuǎn)速η及溫度tm查表得出當(dāng)前所允許輸出電機(jī)轉(zhuǎn)矩的上限值Tliml，表示為:Tliml = lookup (n, tm) (12) 從而對(duì)期望轉(zhuǎn)矩Trai進(jìn)行限制，表示為:T1 = min (Treq, Tliml) (13) 輸出轉(zhuǎn)矩T1，其作用是避免電機(jī)溫升過(guò)高而影響電機(jī)使用壽命及性能； 2)整車控制器中的功率限制策略判斷電池開(kāi)路電壓是否工作在標(biāo)定的適用范圍內(nèi)，若在標(biāo)定的適用范圍內(nèi)，則視為正常運(yùn)行，輸出轉(zhuǎn)矩T1 ;若不在標(biāo)定的適用范圍內(nèi)，則利用matlab查表模塊根據(jù)電池soc及溫度tb查表得出當(dāng)前所允許輸出電機(jī)轉(zhuǎn)矩的上限值Tlim2,表示為:Tlim2 = lookup (soc, tb) (14) 對(duì)轉(zhuǎn)矩T1進(jìn)行限制，表示為:T2 = min(T1, Tlim2) (15) 輸出轉(zhuǎn)矩T2，其作用是使動(dòng)力電池開(kāi)路電壓處在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，避免電池過(guò)放電而影響電池使用壽命及性能； 3)整車控制器中的功率限制策略判斷純電動(dòng)轎車此時(shí)是否處于模式切換過(guò)程，若處于模式切換過(guò)程，則采取matlab信號(hào)處理工具箱中低通濾波器對(duì)轉(zhuǎn)矩T2進(jìn)行濾波，以減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，提高乘坐舒適性； 4)最后整車控制器中的功率限制策略判斷純電動(dòng)轎車是否出現(xiàn)嚴(yán)重故障，若出現(xiàn)嚴(yán)重故障，則目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Ttm為O ;若沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重故障，則轉(zhuǎn)矩T2作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Ttm向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出最終目標(biāo)轉(zhuǎn)矩命令。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法，旨在克服沒(méi)考慮對(duì)整車驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)工作模式進(jìn)行劃分、除了加速踏板踩到底外其它車輛行駛過(guò)程中沒(méi)考慮轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩制定沒(méi)考慮提高動(dòng)力部件聯(lián)合效率的問(wèn)題，純電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)控制方法的步驟如下1.整車控制器根據(jù)當(dāng)前整車加速度均值和加速度均方差對(duì)整車工作模式進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別整車工作模式為普通模式、動(dòng)力模式和經(jīng)濟(jì)模式三種工作模式之一2.工作模式識(shí)別完成之后，整車控制器中的目標(biāo)工作模式控制策略計(jì)算出相應(yīng)模式下的期望轉(zhuǎn)矩Treq；3.在得出目標(biāo)工作模式下的期望轉(zhuǎn)矩Treq之后，整車控制器中的功率限值策略要對(duì)該期望轉(zhuǎn)矩Treq進(jìn)行約束和修正，若此時(shí)整車并無(wú)嚴(yán)重故障則向電機(jī)輸出最終目標(biāo)轉(zhuǎn)矩命令。
文檔編號(hào)B60L15/20GK103192737SQ201310097150
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者初亮, 張培志, 周飛鯤, 郭崇, 富子丞 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)