本發(fā)明屬于純電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于信息綜合的純電動(dòng)汽車駕駛員需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法。

背景技術(shù)：

隨著能源與環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，節(jié)能與新能源汽車技術(shù)成為政府和企業(yè)的焦點(diǎn)。純電動(dòng)汽車由于其零排放、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成為新能源汽車未來(lái)方向。由于其所存儲(chǔ)的能量主要來(lái)自電網(wǎng)電能，而電網(wǎng)電能可以來(lái)自核電、水電、風(fēng)電、光伏等清潔、高效或可再生能源，因而在節(jié)能環(huán)保方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)純電動(dòng)汽車的駕駛員需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)考慮因素仍不夠全面，對(duì)于汽車的動(dòng)力性能發(fā)揮及駕駛體驗(yàn)不利。同時(shí)針對(duì)電機(jī)、電池狀態(tài)等對(duì)輸出能力的限制，對(duì)需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)值進(jìn)行了多級(jí)修正，計(jì)算量大。如中國(guó)專利公布號(hào)為cn102897214a，公布日為2013-01-30，公開(kāi)了一種駕駛員需求轉(zhuǎn)矩的解析方法，該方法雖然考慮了電源系統(tǒng)最大放電功率對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出能力的影響，但是忽略了能量從電源系統(tǒng)電功率到動(dòng)力系統(tǒng)機(jī)械功率之間的電機(jī)工作效率問(wèn)題，不夠準(zhǔn)確、細(xì)致，類似專利也都沒(méi)有考慮到此問(wèn)題。中國(guó)專利公布號(hào)為cn103692987a，公布日為2014-04-02，公開(kāi)了一種純電動(dòng)車扭矩管理控制方法，該方法將檔位分成p/n檔和前進(jìn)/倒車檔兩大類，分別對(duì)應(yīng)目標(biāo)扭矩0和其他由加速踏板插值所求的具體需求值，求解步驟較多，不夠精簡(jiǎn)。中國(guó)專利公布號(hào)為cn103661391a，公布日為2014-03-26，公開(kāi)了一種純電動(dòng)客車驅(qū)動(dòng)控制方法，該方法雖然將電機(jī)故障分為高中低三個(gè)等級(jí)，但是不能將電機(jī)、電池故障對(duì)輸出能力的影響一起考慮，使求解步驟較多，不夠精簡(jiǎn)，且大量的數(shù)據(jù)處理計(jì)算對(duì)控制器要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種基于信息綜合的純電動(dòng)汽車駕駛員需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法，通過(guò)把加速踏板系數(shù)kacc與檔位系數(shù)綜合得到駕駛員操作系數(shù)；把3或4級(jí)的電機(jī)、電池故障綜合得到對(duì)應(yīng)的4或6級(jí)的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障系數(shù)把電池溫度與soc對(duì)其輸出能力的限制統(tǒng)一考慮為電池狀態(tài)系數(shù)kbat；并考慮電池低溫放電極化現(xiàn)象及高溫時(shí)對(duì)輸出的限制；在用電池輸出能力限制電機(jī)功率輸出時(shí)，考慮從電源系統(tǒng)電功率到動(dòng)力系統(tǒng)機(jī)械功率之間的電機(jī)工作效率問(wèn)題。故本發(fā)明考慮因素更加全面、細(xì)致，并且把相關(guān)信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一，減少對(duì)功率/轉(zhuǎn)矩的修正計(jì)算，提高運(yùn)算速度和準(zhǔn)確度，即能保證系統(tǒng)部件在安全狀態(tài)下工作、延長(zhǎng)使用壽命，又能準(zhǔn)確估計(jì)駕駛員實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩需求，將大大改善純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和駕駛體驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于信息綜合的純電動(dòng)汽車駕駛員需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟1，把電機(jī)工作轉(zhuǎn)速?gòu)淖钚≈档阶畲笾蛋匆欢ㄩg隔劃分,根據(jù)其外特性曲線獲得各轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩值；根據(jù)變速箱/電機(jī)減速器速比獲得不同檔位下動(dòng)力系統(tǒng)可輸出的最大轉(zhuǎn)矩，即與不同檔位對(duì)應(yīng)的主減速器輸入端各轉(zhuǎn)速下的最大轉(zhuǎn)矩；由不同檔位的各條轉(zhuǎn)速-最大轉(zhuǎn)矩曲線的包絡(luò)線得到動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)速-最大轉(zhuǎn)矩曲線，進(jìn)而求得汽車動(dòng)力系統(tǒng)的車速-最大功率曲線；

步驟2，根據(jù)電機(jī)實(shí)時(shí)溫度得到電機(jī)溫度系數(shù)進(jìn)而獲得當(dāng)前電機(jī)溫度下動(dòng)力系統(tǒng)在各車速時(shí)可輸出的最大功率；

步驟3，根據(jù)電池實(shí)時(shí)溫度及soc值對(duì)應(yīng)的溫度系數(shù)與soc系數(shù)通過(guò)相乘方式得到電池狀態(tài)系數(shù)kbat，進(jìn)而獲得電池當(dāng)前狀態(tài)下可輸出的最大電功率；

步驟4，把步驟3中所得電池當(dāng)前狀態(tài)下可輸出的最大電功率與電機(jī)實(shí)時(shí)工作效率ηmot相乘，得到電池最大可供電機(jī)輸出的機(jī)械功率；

步驟5，把步驟2中所得當(dāng)前電機(jī)溫度下動(dòng)力系統(tǒng)各車速時(shí)可輸出的最大功率與步驟4中所得當(dāng)前電池最大可供電機(jī)輸出的機(jī)械功率相比較，取最小值，得到當(dāng)前電機(jī)、電池狀態(tài)下動(dòng)力系統(tǒng)在各車速的最大功率；

步驟6，根據(jù)電機(jī)控制器反饋的電機(jī)故障映射得到電機(jī)故障系數(shù)根據(jù)電池控制器反饋的電池故障映射得到電池故障系數(shù)如式(2)所示，兩故障系數(shù)以行列向量相乘形式組合得到電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障系數(shù)使得不同級(jí)別的電機(jī)、電池故障組合對(duì)系統(tǒng)輸出的影響得到合理疊加；把與步驟5中所得當(dāng)前電機(jī)、電池狀態(tài)下動(dòng)力系統(tǒng)最大功率相乘即可得到當(dāng)前電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)下各車速時(shí)可輸出的最大功率；

步驟7，根據(jù)車速與主減速器輸入端的轉(zhuǎn)速關(guān)系及步驟6中所得當(dāng)前電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)下各車速時(shí)可輸出的最大功率可得各車速對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩；

步驟8，根據(jù)駕駛員加速踏板傳感器信號(hào)得到加速踏板系數(shù)kacc，根據(jù)檔位信號(hào)映射得到檔位類別系數(shù)kgea，把加速踏板系數(shù)及檔位類別系數(shù)綜合，得到對(duì)應(yīng)的駕駛員操作系數(shù)kcab；

kcab＝kacc·kgea(3)

步驟9，根據(jù)步驟7中所得電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在各車速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩，通過(guò)當(dāng)前車速插值得到當(dāng)前電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可輸出的最大轉(zhuǎn)矩，再乘上駕駛員操作信號(hào)kcab得到當(dāng)前車輛狀態(tài)及操作狀態(tài)下駕駛員需求轉(zhuǎn)矩。

由此，根據(jù)本發(fā)明的一種基于信息綜合的純電動(dòng)汽車駕駛員需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法，通過(guò)細(xì)致、綜合考慮電機(jī)、電池溫度、故障、電池soc、電機(jī)工作效率以及駕駛員檔位操作等信息，并對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行逐層處理并綜合統(tǒng)一，最終得到實(shí)時(shí)需求轉(zhuǎn)矩。因而，本發(fā)明的一種基于信息綜合的純電動(dòng)汽車駕駛員需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法細(xì)致全面、精煉簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確有效。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例還可以具有如下附加技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟1中的汽車若沒(méi)有配備變速箱或電機(jī)減速器，則等同于檔位為1，電機(jī)外特性曲線即為動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)速-最大轉(zhuǎn)矩曲線。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟3中電池溫度及soc值由電池控制器反饋得到；電池溫度與溫度系數(shù)一一對(duì)應(yīng)，考慮低溫極化現(xiàn)象及高溫安全性，在高、低溫時(shí)溫度系數(shù)均應(yīng)較??；電池soc與soc系數(shù)一一對(duì)應(yīng)，在soc較低時(shí)禁止放電系數(shù)為0，較高時(shí)為1，中間平緩過(guò)渡；溫度系數(shù)與soc系數(shù)通過(guò)相乘方式進(jìn)行綜合得到電池狀態(tài)系數(shù)kbat，實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)統(tǒng)一考慮。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟4中電機(jī)實(shí)際工作效率ηmot由電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩根據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)得的電機(jī)效率map離線數(shù)據(jù)插值求得。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟6中電機(jī)故障和電池故障均分為相同的3或4個(gè)故障等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)0、1之間的故障系數(shù)值，作為對(duì)輸出能力的限制，兩故障系數(shù)排列組合后相乘或以行列向量相乘形式組合得到對(duì)應(yīng)的4或6個(gè)級(jí)別的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障系數(shù)使得不同級(jí)別的電機(jī)、電池故障組合對(duì)系統(tǒng)輸出的影響得到合理疊加，實(shí)現(xiàn)電機(jī)電池故障影響的統(tǒng)一考慮。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟8中把前進(jìn)檔、空檔和倒車檔映射得到的檔位類別系數(shù)kgea分別為1、0和-1，相應(yīng)需求轉(zhuǎn)矩為正值、0和負(fù)值；再與加速踏板系數(shù)kacc相乘得到駕駛員操作系數(shù)kcab，實(shí)現(xiàn)駕駛員操作信息統(tǒng)一考慮。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于信息綜合的純電動(dòng)汽車駕駛員需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法的流程圖；

圖2為電機(jī)外特性曲線圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的各檔下動(dòng)力系統(tǒng)“車速-可輸出的最大轉(zhuǎn)矩”曲線圖；

圖4為電機(jī)溫度與電機(jī)溫度系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線圖；

圖5為電池溫度與電池溫度系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線圖；

圖6為電池soc與電池soc系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線圖；

圖7為電池溫度、soc與電池狀態(tài)系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線圖；

圖8為駕駛員需求轉(zhuǎn)矩隨車速、駕駛員操作信息的變化關(guān)系圖；

圖9為由及綜合得到電力系統(tǒng)故障系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

圖10為由kgea及kacc綜合得到駕駛員操作系數(shù)kcab(正/逆向驅(qū)動(dòng))的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的符號(hào)表示相同或類似的物理量或具有相同或類似意義的物理量。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“系數(shù)”、“綜合”、“融合”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是某個(gè)定值常數(shù)，隨相關(guān)因素實(shí)時(shí)變化的變量，也可以是可標(biāo)定量，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。

由于純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所悉知的，因此在此不再一一贅述。

下面參考附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于信息綜合的純電動(dòng)汽車駕駛員需求轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

如圖1所示，首先由驅(qū)動(dòng)電機(jī)外特性曲線獲得動(dòng)力系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)矩曲線，進(jìn)而得到其最大功率曲線；然后由電機(jī)溫度所得溫度系數(shù)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)最大可輸出功率進(jìn)行限制；再由電池溫度及soc所得溫度系數(shù)soc系數(shù)整合得到的電池狀態(tài)系數(shù)kbat對(duì)電池最大可輸出功率進(jìn)行限制，進(jìn)而限制電機(jī)機(jī)械功率；再后由電機(jī)、電池故障狀態(tài)映射得到對(duì)應(yīng)故障系數(shù)通過(guò)綜合得到電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障系數(shù)通過(guò)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)功率輸出進(jìn)行再次限制；最后由加速踏板系數(shù)kacc及檔位類別系數(shù)kgea綜合得到駕駛員操作系數(shù)kcab，乘上實(shí)時(shí)車速插值動(dòng)力系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)矩得到的轉(zhuǎn)矩值即為駕駛員實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩需求。

如圖2所示，為電機(jī)各轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩值，即外特性曲線。如圖3所示，根據(jù)不同變速箱/電機(jī)減速器速比(若沒(méi)有則檔位及速比視為1)得到不同檔位下變速箱/減速器輸出端的最大轉(zhuǎn)矩,對(duì)不同檔位的各條轉(zhuǎn)速-最大轉(zhuǎn)矩曲線取包絡(luò)線得到動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)速-最大轉(zhuǎn)矩曲線。

如圖4所示，為電機(jī)溫度與溫度系數(shù)的關(guān)系曲線，考慮到溫度較高時(shí)對(duì)電機(jī)壽命不利且效率較低，應(yīng)限制其功率輸出，故溫度系數(shù)隨溫度增高而從1降低至0。如圖5所示，為電池溫度與溫度系數(shù)的關(guān)系曲線，考慮到電池低溫放電極化現(xiàn)象與高溫時(shí)功率輸出限制及安全因素，系數(shù)在高、低溫下均較小，常溫區(qū)最大為1。如圖6所示，為電池soc與soc系數(shù)的關(guān)系曲線，考慮到soc低時(shí)限制放電功率，故隨soc降低系數(shù)減小。以上三幅圖所表示的具體關(guān)系由生產(chǎn)廠家提供或?qū)嶒?yàn)結(jié)果得到。如圖7所示，由電池溫度系數(shù)和soc系數(shù)通過(guò)相乘方式進(jìn)行綜合得到電池狀態(tài)系數(shù)kbat，三者間的對(duì)應(yīng)關(guān)系組成圖示三維曲面。

如圖9所示，首先把電機(jī)故障和電池故障均分為“無(wú)”、“限功率級(jí)”和“關(guān)閉級(jí)”三個(gè)故障等級(jí)，其對(duì)應(yīng)的故障系數(shù)分別為1、0.5和0。然后根據(jù)電機(jī)控制器反饋的三級(jí)電機(jī)故障映射得到對(duì)應(yīng)的三個(gè)電機(jī)故障系數(shù)根據(jù)電池控制器反饋的三級(jí)電池故障映射得到對(duì)應(yīng)的三個(gè)電池故障系數(shù)兩故障系數(shù)分別以行列向量形式相乘或排列組合后兩兩相乘可得到電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障系數(shù)則所得分為0、0.25、0.5和1四個(gè)等級(jí)，可對(duì)功率輸出進(jìn)行不同程度的限制。若電機(jī)電池故障系數(shù)為4個(gè)級(jí)別，則所得電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障系數(shù)為6個(gè)級(jí)別。

如圖10所示，由加速踏板傳感器信號(hào)得到加速踏板系數(shù)kacc，并根據(jù)檔位信號(hào)把前進(jìn)檔、p/n檔和倒車檔映射得到對(duì)應(yīng)的檔位類別系數(shù)kgea分別為1、0和-1，相應(yīng)需求轉(zhuǎn)矩為正值、0和負(fù)值。再把把kacc及kgea以相乘方式綜合，得到對(duì)應(yīng)的駕駛員操作系數(shù)kcab。

綜上，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)外特性及變速箱/電機(jī)減速器各檔速比得到各車速下動(dòng)力系統(tǒng)可輸出的最大功率，由電機(jī)溫度狀態(tài)、電池狀態(tài)(溫度及soc)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)最大功率進(jìn)行修正，然后根據(jù)電機(jī)、電池故障狀態(tài)進(jìn)行再次修正，最終通過(guò)實(shí)時(shí)車速、駕駛員操作信息通過(guò)插值電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最大輸出轉(zhuǎn)矩/功率曲線得到駕駛員實(shí)時(shí)需求轉(zhuǎn)矩的精確值。

本發(fā)明中未述及的部分采用或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、步驟、方法或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、步驟、方法或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管本文中較多的使用了諸如“系數(shù)”、“綜合”、“映射”、“電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”、“動(dòng)力系統(tǒng)”等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。