本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)方法、裝置及電動(dòng)汽車。

背景技術(shù)：

面對(duì)日趨嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問(wèn)題，節(jié)能與新能源汽車正成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。作為節(jié)能與新能源汽車的一種，純電動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中具有無(wú)尾氣排放、能量效率高、噪聲低、可回收利用能量等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此大力發(fā)展純電動(dòng)汽車對(duì)能源安全、環(huán)境保護(hù)具有重大意義。

純電動(dòng)汽車通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪實(shí)現(xiàn)車輛行駛，電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制作為純電動(dòng)汽車的核心功能對(duì)整車性能影響重大。隨著永磁材料、電力電子技術(shù)、控制理論、電機(jī)制造以及信號(hào)處理硬件的發(fā)展，永磁同步電機(jī)(pmsm，permanentmagnetsynchronousmotor)得到了普遍應(yīng)用，永磁同步電機(jī)由于具有高效率、高輸出轉(zhuǎn)矩、高功率密度以及良好的動(dòng)態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)，目前成為純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流。安全、可靠是純電動(dòng)汽車正常運(yùn)行的基本要求，對(duì)于車輛中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(包括電機(jī)與電機(jī)控制器)，其功能正確、有效、安全的實(shí)現(xiàn)是保證車輛安全工作的前提。

對(duì)于純電動(dòng)汽車，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的正確輸出是行車安全最基本的前提。相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車而言，目前純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)涉及到眾多的高壓、低壓零部件，有更大的潛在失效風(fēng)險(xiǎn)，在這些失效風(fēng)險(xiǎn)中，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩的非預(yù)期輸出最為嚴(yán)重，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出，會(huì)導(dǎo)致人身及車輛安全的事故發(fā)生。如何在任何時(shí)刻及狀態(tài)下防止驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出，以避免造成關(guān)乎人身及車輛安全的事故發(fā)生，成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)方法、裝置及電動(dòng)汽車，從而可以解決現(xiàn)有電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出導(dǎo)致的人身及車輛安全的事故發(fā)生的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)方法，包括：

獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩以及電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩；

根據(jù)所述命令扭矩以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，獲取所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩；

根據(jù)所述第一實(shí)際輸出扭矩和所述第二實(shí)際輸出扭矩，分別對(duì)所述命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件；

在所述扭矩校驗(yàn)結(jié)果滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件時(shí)，生成用于提示用戶車輛存在故障風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)警信息。

其中，所述獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩的步驟，包括：

根據(jù)獲取到的駕駛員行為及車輛狀態(tài)，獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

其中，根據(jù)獲取到的駕駛員行為及車輛狀態(tài)，獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩的步驟，包括：

獲取電動(dòng)汽車的加速踏板開(kāi)度信息和電機(jī)轉(zhuǎn)速信息；

根據(jù)所述加速踏板開(kāi)度信息和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，查詢預(yù)先記錄的駕駛員需求扭矩表，得到駕駛員需求扭矩；

根據(jù)所述電動(dòng)汽車當(dāng)前的故障狀態(tài)和/或電池狀態(tài)，對(duì)所述駕駛員需求扭矩進(jìn)行限制處理，得到電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

其中，所述獲取電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩的步驟，包括：

根據(jù)所述電機(jī)反饋的三相電流，獲取所述電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩。

其中，根據(jù)所述命令扭矩以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，獲取所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩的步驟，包括：

獲取所述電機(jī)控制器當(dāng)前的直流母線電壓值vdc0、直流母線電流值idc0及電機(jī)冷卻系統(tǒng)當(dāng)前的消耗功率值pcool0；

根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，獲取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0；

將所述直流母線電壓值vdc0、所述直流母線電流值idc0、所述消耗功率值pcool0、所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0及所述效率參數(shù)值η0代入得到所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩ts；

其中，vdc表示直流母線電壓，idc表示直流母線電流，pcool表示電機(jī)冷卻系統(tǒng)的消耗功率，ω表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，η表示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)。

其中，所述根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，獲取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0的步驟，包括：

獲取所述電機(jī)控制器輸出的命令扭矩tc、電機(jī)轉(zhuǎn)速ω以及對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)，獲取所述命令扭矩tc、所述電機(jī)轉(zhuǎn)速ω及所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的映射關(guān)系表；

根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，查詢所述映射關(guān)系表，得到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0。

其中，根據(jù)所述第一實(shí)際輸出扭矩，對(duì)所述命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件的步驟，包括：

將所述第一實(shí)際輸出扭矩tm與所述命令扭矩tc進(jìn)行差值計(jì)算，得到第一輸出扭矩偏差δt1；

判斷所述第一輸出扭矩偏差δt1是否大于第一預(yù)設(shè)閾值k1，得到第一校驗(yàn)結(jié)果；

在所述第一校驗(yàn)結(jié)果為所述第一輸出扭矩偏差δt1大于所述第一預(yù)設(shè)閾值k1時(shí)，確定所述第一校驗(yàn)結(jié)果滿足第一預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

其中，根據(jù)所述第二實(shí)際輸出扭矩，對(duì)所述命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件的步驟，包括：

將所述第二實(shí)際輸出扭矩ts與所述命令扭矩tc進(jìn)行差值計(jì)算，得到第二輸出扭矩偏差δt2；

判斷所述第二輸出扭矩偏差δt2是否大于第二預(yù)設(shè)閾值k2，得到第二校驗(yàn)結(jié)果；

在所述第二校驗(yàn)結(jié)果為所述第二輸出扭矩偏差δt2大于所述第二預(yù)設(shè)閾值k2時(shí)，確定所述第二校驗(yàn)結(jié)果滿足第二預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)裝置，包括：

第一獲取模塊，用于獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩以及電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩；

第二獲取模塊，用于根據(jù)所述命令扭矩以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，獲取所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩；

扭矩校驗(yàn)處理模塊，用于根據(jù)所述第一實(shí)際輸出扭矩和所述第二實(shí)際輸出扭矩，分別對(duì)所述命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件；

報(bào)警信息生成模塊，用于在所述扭矩校驗(yàn)結(jié)果滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件時(shí)，生成用于提示用戶車輛存在故障風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)警信息。

其中，所述第一獲取模塊包括：

第一獲取子模塊，用于根據(jù)獲取到的駕駛員行為及車輛狀態(tài)，獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

其中，所述第一獲取子模塊包括：

第一獲取單元，用于獲取電動(dòng)汽車的加速踏板開(kāi)度信息和電機(jī)轉(zhuǎn)速信息；

需求扭矩獲取單元，用于根據(jù)所述加速踏板開(kāi)度信息和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，查詢預(yù)先記錄的駕駛員需求扭矩表，得到駕駛員需求扭矩；

命令扭矩獲取單元，用于根據(jù)所述電動(dòng)汽車當(dāng)前的故障狀態(tài)和/或電池狀態(tài)，對(duì)所述駕駛員需求扭矩進(jìn)行限制處理，得到電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

其中，所述第一獲取模塊包括：

第二獲取子模塊，用于根據(jù)所述電機(jī)反饋的三相電流，獲取所述電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩。

其中，所述第二獲取模塊包括：

第三獲取子模塊，用于獲取所述電機(jī)控制器當(dāng)前的直流母線電壓值vdc0、直流母線電流值idc0及電機(jī)冷卻系統(tǒng)當(dāng)前的消耗功率值pcool0；

第四獲取子模塊，用于根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，獲取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0；

運(yùn)算處理子模塊，用于將所述直流母線電壓值vdc0、所述直流母線電流值idc0、所述消耗功率值pcool0、所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0及所述效率參數(shù)值η0代入得到所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩ts；

其中，vdc表示直流母線電壓，idc表示直流母線電流，pcool表示電機(jī)冷卻系統(tǒng)的消耗功率，ω表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，η表示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)。

其中，所述第四獲取子模塊包括：

第二獲取單元，用于獲取所述電機(jī)控制器輸出的命令扭矩tc、電機(jī)轉(zhuǎn)速ω以及對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)；

映射關(guān)系獲取單元，用于根據(jù)所述試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)，獲取所述命令扭矩tc、所述電機(jī)轉(zhuǎn)速ω及所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的映射關(guān)系表；

第三獲取單元，用于根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，查詢所述映射關(guān)系表，得到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0。

其中，所述扭矩校驗(yàn)處理模塊包括：

第一計(jì)算子模塊，用于將所述第一實(shí)際輸出扭矩tm與所述命令扭矩tc進(jìn)行差值計(jì)算，得到第一輸出扭矩偏差δt1；

第一判斷子模塊，用于判斷所述第一輸出扭矩偏差δt1是否大于第一預(yù)設(shè)閾值k1，得到第一校驗(yàn)結(jié)果；

第一確定子模塊，用于在所述第一校驗(yàn)結(jié)果為所述第一輸出扭矩偏差δt1大于所述第一預(yù)設(shè)閾值k1時(shí)，確定所述第一校驗(yàn)結(jié)果滿足第一預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

其中，所述扭矩校驗(yàn)處理模塊包括：

第二計(jì)算子模塊，用于將所述第二實(shí)際輸出扭矩ts與所述命令扭矩tc進(jìn)行差值計(jì)算，得到第二輸出扭矩偏差δt2；

第二判斷子模塊，用于判斷所述第二輸出扭矩偏差δt2是否大于第二預(yù)設(shè)閾值k2，得到第二校驗(yàn)結(jié)果；

第二確定子模塊，用于在所述第二校驗(yàn)結(jié)果為所述第二輸出扭矩偏差δt2大于所述第二預(yù)設(shè)閾值k2時(shí)，確定所述第二校驗(yàn)結(jié)果滿足第二預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電動(dòng)汽車，包括如上述所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)裝置。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

本發(fā)明實(shí)施例的上述方案中，通過(guò)將電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩和第二實(shí)際輸出扭矩，分別對(duì)電機(jī)控制器輸出的命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，并在得到的扭矩校驗(yàn)結(jié)果滿足預(yù)警條件時(shí)，及時(shí)提醒用戶車輛存在故障風(fēng)險(xiǎn)。這樣，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出，以便使電機(jī)控制器的故障診斷機(jī)制及時(shí)對(duì)電機(jī)輸出扭矩校驗(yàn)故障進(jìn)行處理，以避免造成關(guān)乎人身及車輛安全的事故發(fā)生。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)方法的流程圖；

圖2為電動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)構(gòu)架框圖；

圖3為圖1中步驟101的具體流程圖；

圖4為電機(jī)控制器扭矩估算構(gòu)架框圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例式一中直軸電感的獲取過(guò)程示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例式一中交軸電感的獲取過(guò)程示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例式一中電機(jī)磁鏈的獲取過(guò)程示意圖；

圖8為圖1中步驟102的具體流程圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例第二實(shí)際輸出扭矩計(jì)算公式中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)的獲取過(guò)程示意圖；

圖10為圖8中步驟1022的具體流程圖；

圖11為圖1中步驟103的具體流程圖；

圖12為本發(fā)明另一實(shí)施例的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)裝置的基本組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明另一實(shí)施例的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)裝置的基本具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)控制器系統(tǒng)構(gòu)架框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)方法的流程圖。下面就該圖具體說(shuō)明該方法的實(shí)施過(guò)程。

首先，需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)方法適用于具有如圖2所示的控制系統(tǒng)構(gòu)架的純電動(dòng)汽車。

這里，根據(jù)如圖2所示的控制系統(tǒng)構(gòu)架，純電動(dòng)汽車由整車控制器(vcu，vehiclecontrolunit)、電池管理系統(tǒng)(bms，batterymanagementsystem)與電機(jī)控制器(mcu，motercontrolunit)共同完成對(duì)純電動(dòng)汽車的控制，并相互反饋各自的系統(tǒng)狀態(tài)。

例如，在行車模式下，整車控制器根據(jù)電池管理系統(tǒng)反饋的動(dòng)力電池狀態(tài)控制車輛儀表、附件系統(tǒng)、車身控制模塊等系統(tǒng)的正常工作以及整車的上下電；而電機(jī)控制器則接收并解析加速踏板、制動(dòng)踏板、檔位、冷卻系統(tǒng)的信息，計(jì)算得到駕駛員的需求扭矩命令，進(jìn)而控制電機(jī)工作。

又如，充電模式下，整車控制器通過(guò)與電池管理系統(tǒng)的信息交互實(shí)現(xiàn)車輛的充電功能。

這里，圖2中，icm表示車輛儀表、dc/dc表示電源轉(zhuǎn)換器、aux表示車輛附件系統(tǒng)、bcm表示車身控制模塊、aps表示加速踏板模塊、bps表示制動(dòng)踏板模塊、gp表示檔位模塊、cool表示電機(jī)冷卻系統(tǒng)，以上這些(圖2虛線內(nèi)部分)與vcu、bms與mcu共同實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車的各項(xiàng)功能。

步驟101，獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩以及電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩。

需說(shuō)明的是，電動(dòng)汽車最終響應(yīng)電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

這里，電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩是通過(guò)永磁同步電機(jī)扭矩公式得到的估算值。

步驟102，根據(jù)所述命令扭矩以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，獲取所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩。

這里，電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩是通過(guò)預(yù)設(shè)扭矩估算算法得到的估算值。

步驟103，根據(jù)所述第一實(shí)際輸出扭矩和所述第二實(shí)際輸出扭矩，分別對(duì)所述命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

這里，扭矩校驗(yàn)的目的是得到兩實(shí)際輸出扭矩與命令扭矩之間各自的偏差扭矩，，為電機(jī)控制器相應(yīng)的扭矩校驗(yàn)故障判斷與處理提供有效依據(jù)。也就是說(shuō)，扭矩校驗(yàn)結(jié)果即為偏差扭矩。在此基礎(chǔ)上與不同的預(yù)警閾值進(jìn)行判斷，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

步驟104，在所述扭矩校驗(yàn)結(jié)果滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件時(shí)，生成用于提示用戶車輛存在故障風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)警信息。

這里，當(dāng)生成報(bào)警信息提示給用戶時(shí)，表明電動(dòng)汽車及時(shí)發(fā)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出。這樣，便于使電機(jī)控制器的故障診斷機(jī)制及時(shí)對(duì)電機(jī)輸出扭矩校驗(yàn)故障進(jìn)行處理。

這里，具體的，報(bào)警信息可通過(guò)儀表文字提示方式來(lái)提醒駕駛員。當(dāng)然，不僅限于上述儀表文字提示方式，還可以通過(guò)語(yǔ)音提示等其他不影響駕駛員的駕駛感受的方式來(lái)提醒駕駛員。

本發(fā)明實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)將電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩和第二實(shí)際輸出扭矩，分別對(duì)電機(jī)控制器輸出的命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，并在得到的扭矩校驗(yàn)結(jié)果滿足預(yù)警條件時(shí)，及時(shí)提醒用戶車輛存在故障風(fēng)險(xiǎn)。這樣，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出，以便使電機(jī)控制器的故障診斷機(jī)制及時(shí)對(duì)電機(jī)輸出扭矩校驗(yàn)故障進(jìn)行處理，以避免造成關(guān)乎人身及車輛安全的事故發(fā)生。

這里，具體的，如圖3所示，步驟101中獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩的步驟可具體包括：

步驟1011，根據(jù)獲取到的駕駛員行為及車輛狀態(tài)，獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

這里，具體的步驟為：獲取電動(dòng)汽車的加速踏板開(kāi)度信息和電機(jī)轉(zhuǎn)速信息；根據(jù)所述加速踏板開(kāi)度信息和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，查詢預(yù)先記錄的駕駛員需求扭矩表，得到駕駛員需求扭矩；根據(jù)所述電動(dòng)汽車當(dāng)前的故障狀態(tài)和/或電池狀態(tài)，對(duì)所述駕駛員需求扭矩進(jìn)行限制處理，得到電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

這里，加速踏板開(kāi)度信息包括：加速踏板開(kāi)度以及加速踏板開(kāi)度變化率；電機(jī)轉(zhuǎn)速信息可直接反映車輛的車速信息。

需說(shuō)明的是，駕駛員需求扭矩表為前期通過(guò)實(shí)車標(biāo)定得到的。

這里，對(duì)駕駛員需求扭矩的限制處理包括：扭矩限制處理和平滑處理。需要說(shuō)明的是，電機(jī)控制器輸出的命令扭矩不能僅考慮駕駛員需求扭矩，還要結(jié)合電動(dòng)汽車當(dāng)前的自身狀態(tài)(如故障狀態(tài)以及電池狀態(tài))綜合考慮，這樣能夠提高整車的安全性。

具體的，如圖3所示，步驟101中獲取電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩的步驟可具體包括：

步驟1012，根據(jù)所述電機(jī)反饋的三相電流，獲取所述電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩。

需要說(shuō)明的是，電機(jī)控制器采集電機(jī)工作過(guò)程中反饋的狀態(tài)信息(如電壓、電流等)。

具體的，車輛運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)控制器對(duì)電機(jī)反饋的三相電流ia、ib、ic進(jìn)行采集，并利用三相電流進(jìn)行扭矩估算并實(shí)現(xiàn)功能安全策略。

如圖4所示，電機(jī)控制器采集到三相電流ia、ib、ic后，經(jīng)過(guò)clark變換得到iα與iβ，再經(jīng)過(guò)park變換得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電流id與交軸電流iq；在此基礎(chǔ)上根據(jù)扭矩公式(如式一所示)計(jì)算得到電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩tm。

式一：

其中，np表示極對(duì)數(shù)，ld與lq分別表示直軸電感、交軸電感，ψf表示電機(jī)磁鏈。這里，np表示電機(jī)的極對(duì)數(shù)，為已知量。

這里，clark變換是將基于3軸2維的定子定值坐標(biāo)系的各物理量變換到2軸的定子靜止坐標(biāo)系中。

park變換是將clark變換中已獲得的基于αβ的2軸正交坐標(biāo)系的定子電流矢量變換至隨轉(zhuǎn)子磁通同步旋轉(zhuǎn)的2軸系統(tǒng)中。

需要說(shuō)明的是，ld與lq可通過(guò)預(yù)先記錄的id、iq與ld、lq的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到；ψf可通過(guò)預(yù)先記錄的電機(jī)轉(zhuǎn)速ω與ψf之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到。

需要說(shuō)明的是，第一實(shí)際輸出扭矩tm的精度對(duì)后續(xù)功能安全策略的實(shí)現(xiàn)有很大影響。若精度不能夠滿足要求則會(huì)導(dǎo)致功能安全策略失效。對(duì)于永磁同步電機(jī)，正常工作過(guò)程中l(wèi)d、lq與的id、iq呈強(qiáng)耦合關(guān)系，尤其是在磁路飽和時(shí)；由于ld與lq在電機(jī)正常工作區(qū)間內(nèi)變化較大，因此不能夠在式一中將其按照定值處理，若按照定值進(jìn)行計(jì)算將會(huì)嚴(yán)重影響估算扭矩tm的準(zhǔn)確性。

所以，針對(duì)該問(wèn)題，前期可通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)分別獲得id、iq與ld、lq的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并將該對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)在表格中，實(shí)際扭矩估算過(guò)程中利用得到的id、iq實(shí)時(shí)查詢到ld、lq，如圖5及圖6所示，之后再根據(jù)理論公式(式一)計(jì)算扭矩。

同樣，電機(jī)永磁體的磁鏈ψf在工作區(qū)間也會(huì)發(fā)生變化，也不能夠在式一中將其按照定值處理，尤其是在深度弱磁控制中。所以，針對(duì)該問(wèn)題，前期可通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)得到電機(jī)轉(zhuǎn)速ω與電機(jī)磁鏈ψf的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將其存儲(chǔ)成表格中，實(shí)際扭矩估算過(guò)程中通過(guò)電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速直接查詢得到磁鏈值，如圖7所示，之后再根據(jù)理論公式(式一)計(jì)算扭矩。

這樣，可獲得高精度的估算扭矩值，保證后續(xù)功能安全策略的實(shí)現(xiàn)。

這里提到的功能安全依賴于系統(tǒng)或設(shè)備對(duì)輸入的正確操作，它是全部安全的一部分。當(dāng)每一個(gè)特定的安全功能獲得實(shí)現(xiàn)，并且每一個(gè)安全功能必需的性能等級(jí)被滿足時(shí)，功能安全的目標(biāo)就達(dá)到了。對(duì)于純電動(dòng)汽車，當(dāng)安全系統(tǒng)滿足以下條件時(shí)就認(rèn)為是功能安全的，即當(dāng)任一隨機(jī)故障、系統(tǒng)故障或失效都不會(huì)導(dǎo)致安全系統(tǒng)的故障，以及由此引起的人員傷害或死亡、車輛損壞、環(huán)境的破壞等，即控制系統(tǒng)的安全功能無(wú)論在正常情況或者有故障存在的情況下都應(yīng)該保證正確實(shí)施。

具體的，如圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例中步驟102還可具體包括：

步驟1021，獲取所述電機(jī)控制器當(dāng)前的直流母線電壓值vdc0、直流母線電流值idc0及電機(jī)冷卻系統(tǒng)當(dāng)前的消耗功率值pcool0。

步驟1022，根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，獲取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0。

這里，vdc、idc與ω信息均能夠?qū)崟r(shí)獲得，為后續(xù)的估算方法(即步驟1023中的公式)的使用奠定了基礎(chǔ)；考慮到由vdc·idc得到的是電機(jī)控制器所消耗的總功率，包括電機(jī)冷卻系統(tǒng)消耗功率、電機(jī)輸出消耗功率以及合理消耗功率三部分；其中，電機(jī)冷卻系統(tǒng)消耗功率pcool一般較小，可根據(jù)冷卻系統(tǒng)的開(kāi)啟狀況按照定值計(jì)算；而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η則與電機(jī)當(dāng)前工作效率、igbt(insulatedgatebipolartransistor,絕緣柵雙極晶體管)開(kāi)關(guān)損耗等相關(guān)，該值伴隨著電機(jī)工作狀態(tài)的變化而發(fā)生改變，故獲取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η是利用后續(xù)步驟1023中的公式進(jìn)行電機(jī)輸出扭矩(第二實(shí)際輸出扭矩)估算的關(guān)鍵。

這里，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η與電機(jī)轉(zhuǎn)速ω和命令扭矩tc關(guān)系密切，針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明前期可通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)分別獲得電機(jī)轉(zhuǎn)速、命令扭矩與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的映射關(guān)系，將其存儲(chǔ)在表格中，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)查表方式直接得到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η，如圖9所示，之后根據(jù)后續(xù)步驟1023中的公式得到第二實(shí)際輸出扭矩ts。

這里，具體的，如圖10所示，本步驟1022還可具體包括：

步驟10221，獲取所述電機(jī)控制器輸出的命令扭矩tc、電機(jī)轉(zhuǎn)速ω以及對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)；

這里，試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)可通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)得到。

步驟10222，根據(jù)所述試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)，獲取所述命令扭矩tc、所述電機(jī)轉(zhuǎn)速ω及所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的映射關(guān)系表；

步驟10223，根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，查詢所述映射關(guān)系表，得到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0。

步驟1023，將所述直流母線電壓值vdc0、所述直流母線電流值idc0、所述消耗功率值pcool0、所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0及所述效率參數(shù)值η0代入得到所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩ts；

其中，vdc表示直流母線電壓，idc表示直流母線電流，pcool表示電機(jī)冷卻系統(tǒng)的消耗功率，ω表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，η表示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)。

具體的，如圖11所示，本發(fā)明實(shí)施例中步驟103中根據(jù)所述第一實(shí)際輸出扭矩，對(duì)所述命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件的步驟可具體包括：

步驟1031，將所述第一實(shí)際輸出扭矩tm與所述命令扭矩tc進(jìn)行差值計(jì)算，得到第一輸出扭矩偏差δt1；

這里，具體的，δt1＝|tm-tc|。也就是說(shuō)δt1的取值為正數(shù)。

步驟1032，判斷所述第一輸出扭矩偏差δt1是否大于第一預(yù)設(shè)閾值k1，得到第一校驗(yàn)結(jié)果；

步驟1033，在所述第一校驗(yàn)結(jié)果為所述第一輸出扭矩偏差δt1大于所述第一預(yù)設(shè)閾值k1時(shí)，確定所述第一校驗(yàn)結(jié)果滿足第一預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

這里，若第一校驗(yàn)結(jié)果為所述第一輸出扭矩偏差δt1小于所述第一預(yù)設(shè)閾值k1時(shí)，確定所述第一校驗(yàn)結(jié)果不滿足第一預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

本發(fā)明實(shí)施例中步驟103中根據(jù)所述第二實(shí)際輸出扭矩，對(duì)所述命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件的步驟可具體包括：

步驟1034，將所述第二實(shí)際輸出扭矩ts與所述命令扭矩tc進(jìn)行差值計(jì)算，得到第二輸出扭矩偏差δt2；

這里，具體的，δt2＝|ts-tc|。也就是說(shuō)δt2的取值為正數(shù)。

步驟1035，判斷所述第二輸出扭矩偏差δt2是否大于第二預(yù)設(shè)閾值k2，得到第二校驗(yàn)結(jié)果；

步驟1036，在所述第二校驗(yàn)結(jié)果為所述第二輸出扭矩偏差δt2大于所述第二預(yù)設(shè)閾值k2時(shí)，確定所述第二校驗(yàn)結(jié)果滿足第二預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

這里，若第二校驗(yàn)結(jié)果為所述第二輸出扭矩偏差δt2小于所述第二預(yù)設(shè)閾值k2時(shí)，確定所述第二校驗(yàn)結(jié)果不滿足第二預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

這里，第二預(yù)設(shè)閾值k2與第一預(yù)設(shè)閾值k1為不同值。

需要說(shuō)明的是，步驟1031～步驟1033與步驟1034～步驟1036分別并行執(zhí)行。

這里，第一校驗(yàn)結(jié)果和第二校驗(yàn)結(jié)果中有任何一個(gè)校驗(yàn)結(jié)果滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件時(shí)，都生成用于提示用戶車輛存在故障風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)警信息。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)方法，采用兩種不同算法得到電機(jī)的實(shí)際輸出扭矩(第一實(shí)際輸出扭矩和第二實(shí)際輸出扭矩)，相比單一算法，增加了冗余算法，這樣的雙重保障提高了控制系統(tǒng)的可靠性，避免驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出。

如圖12所示，本發(fā)明另一實(shí)施例還提供一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)裝置，包括：

第一獲取模塊201，用于獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩以及電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩；

第二獲取模塊202，用于根據(jù)所述命令扭矩以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，獲取所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩；

扭矩校驗(yàn)處理模塊203，用于根據(jù)所述第一實(shí)際輸出扭矩和所述第二實(shí)際輸出扭矩，分別對(duì)所述命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，確定扭矩校驗(yàn)結(jié)果是否滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件；

報(bào)警信息生成模塊204，用于在所述扭矩校驗(yàn)結(jié)果滿足預(yù)設(shè)預(yù)警條件時(shí)，生成用于提示用戶車輛存在故障風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)警信息。

具體的，如圖13所示，本實(shí)施例中的第一獲取模塊201可包括：

第一獲取子模塊2011，用于根據(jù)獲取到的駕駛員行為及車輛狀態(tài)，獲取電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

更具體的，所述第一獲取子模塊2011還可包括：

第一獲取單元20111，用于獲取電動(dòng)汽車的加速踏板開(kāi)度信息和電機(jī)轉(zhuǎn)速信息；

需求扭矩獲取單元20112，用于根據(jù)所述加速踏板開(kāi)度信息和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，查詢預(yù)先記錄的駕駛員需求扭矩表，得到駕駛員需求扭矩；

命令扭矩獲取單元20113，用于根據(jù)所述電動(dòng)汽車當(dāng)前的故障狀態(tài)和/或電池狀態(tài)，對(duì)所述駕駛員需求扭矩進(jìn)行限制處理，得到電機(jī)控制器輸出的命令扭矩。

具體的，本實(shí)施例中的第一獲取模塊201還可包括：

第二獲取子模塊2012，用于根據(jù)所述電機(jī)反饋的三相電流，獲取所述電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩。

具體的，本實(shí)施例中的第二獲取模塊202可包括：

第三獲取子模塊2021，用于獲取所述電機(jī)控制器當(dāng)前的直流母線電壓值vdc0、直流母線電流值idc0及電機(jī)冷卻系統(tǒng)當(dāng)前的消耗功率值pcool0；

第四獲取子模塊2022，用于根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，獲取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0；

運(yùn)算處理子模塊2023，用于將所述直流母線電壓值vdc0、所述直流母線電流值idc0、所述消耗功率值pcool0、所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0及所述效率參數(shù)值η0代入得到所述電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩ts；

其中，vdc表示直流母線電壓，idc表示直流母線電流，pcool表示電機(jī)冷卻系統(tǒng)的消耗功率，ω表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，η表示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)。

更具體的，所述第四獲取子模塊2022還可包括：

第二獲取單元20221，用于獲取所述電機(jī)控制器輸出的命令扭矩tc、電機(jī)轉(zhuǎn)速ω以及對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)；

映射關(guān)系獲取單元20222，用于根據(jù)所述試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)，獲取所述命令扭矩tc、所述電機(jī)轉(zhuǎn)速ω及所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率參數(shù)η的映射關(guān)系表；

第三獲取單元20223，用于根據(jù)所述命令扭矩tc以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω0，查詢所述映射關(guān)系表，得到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的效率參數(shù)值η0。

具體的，本實(shí)施例中的扭矩校驗(yàn)處理模塊203可包括：

第一計(jì)算子模塊2031，用于將所述第一實(shí)際輸出扭矩tm與所述命令扭矩tc進(jìn)行差值計(jì)算，得到第一輸出扭矩偏差δt1；

第一判斷子模塊2032，用于判斷所述第一輸出扭矩偏差δt1是否大于第一預(yù)設(shè)閾值k1，得到第一校驗(yàn)結(jié)果；

第一確定子模塊2033，用于在所述第一校驗(yàn)結(jié)果為所述第一輸出扭矩偏差δt1大于所述第一預(yù)設(shè)閾值k1時(shí)，確定所述第一校驗(yàn)結(jié)果滿足第一預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

具體的，本實(shí)施例中的扭矩校驗(yàn)處理模塊203還可包括：

第二計(jì)算子模塊2034，用于將所述第二實(shí)際輸出扭矩ts與所述命令扭矩tc進(jìn)行差值計(jì)算，得到第二輸出扭矩偏差δt2；

第二判斷子模塊2035，用于判斷所述第二輸出扭矩偏差δt2是否大于第二預(yù)設(shè)閾值k2，得到第二校驗(yàn)結(jié)果；

第二確定子模塊2036，用于在所述第二校驗(yàn)結(jié)果為所述第二輸出扭矩偏差δt2大于所述第二預(yù)設(shè)閾值k2時(shí)，確定所述第二校驗(yàn)結(jié)果滿足第二預(yù)設(shè)預(yù)警條件。

本發(fā)明實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)裝置，扭矩校驗(yàn)處理模塊通過(guò)將第一獲取模塊獲取的電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩和第二獲取模塊獲取的第二實(shí)際輸出扭矩，分別對(duì)電機(jī)控制器輸出的命令扭矩進(jìn)行扭矩校驗(yàn)，并在得到的扭矩校驗(yàn)結(jié)果滿足預(yù)警條件時(shí)，通過(guò)報(bào)警信息生成模塊及時(shí)提醒用戶車輛存在故障風(fēng)險(xiǎn)。這樣，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出，以便使電機(jī)控制器的故障診斷機(jī)制及時(shí)對(duì)電機(jī)輸出扭矩校驗(yàn)故障進(jìn)行處理，以避免造成關(guān)乎人身及車輛安全的事故發(fā)生。

這里，需說(shuō)明的是，本發(fā)明可提供如圖14所示的電機(jī)控制器系統(tǒng)構(gòu)架。如圖14所示，電機(jī)控制器分為低壓控制與高壓驅(qū)動(dòng)兩部分。其中，低壓控制部分負(fù)責(zé)處理電機(jī)控制器低壓外圍電路的信號(hào)采集解析(如溫度、電壓、電流等傳感器、旋變等信號(hào)采集及解析)，計(jì)算駕駛員需求扭矩，控制算法實(shí)現(xiàn)(如最大轉(zhuǎn)矩電流比控制、弱磁控制、最大轉(zhuǎn)矩電壓比控制等)，故障診斷及處理等；而高壓驅(qū)動(dòng)部分，主要功能為接收低壓控制信號(hào)(pwm信號(hào))，控制igbt導(dǎo)通，最終實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)響應(yīng)扭矩命令。

進(jìn)一步的，在功能上，本發(fā)明中的低壓控制部分由主控制模塊與從控制模塊組成，其中主控制模塊負(fù)責(zé)電機(jī)控制器所有控制策略的實(shí)現(xiàn)，即功能實(shí)現(xiàn)(包括控制功能、故障檢測(cè)及處理等)；而從控制模塊負(fù)責(zé)電機(jī)控制系統(tǒng)功能安全的實(shí)現(xiàn)。

也就是說(shuō)，主控制模塊具備估算電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩的能力；從控制模塊具有估算電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩的能力。也就是，主控制模塊通過(guò)永磁同步電機(jī)扭矩公式(公式一)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的第一實(shí)際輸出扭矩的估算，從控制模塊則通過(guò)另外一種方法對(duì)電機(jī)的第二實(shí)際輸出扭矩進(jìn)行估算。這里，從控制模塊能夠獲得電機(jī)控制器直流母線電壓與直流母線電流的信息，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸入總功率來(lái)對(duì)電機(jī)輸出扭矩進(jìn)行估算。這樣，在硬件層面上做到了主控制模塊故障狀態(tài)下的扭矩功能安全實(shí)現(xiàn)，提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全性。

綜上，本發(fā)明從軟件層面和硬件層面上保證了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全性，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭矩的非預(yù)期輸出，以便使電機(jī)控制器的故障診斷機(jī)制及時(shí)對(duì)電機(jī)輸出扭矩校驗(yàn)故障進(jìn)行處理，以避免造成關(guān)乎人身及車輛安全的事故發(fā)生。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電動(dòng)汽車，包括如上述實(shí)施例所述的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩監(jiān)測(cè)裝置。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。