电机控制器输出扭矩的校验方法及系统与流程

本技术涉及车辆控制，尤其是涉及一种电机控制器输出扭矩的校验方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的快速发展，电机控制器作为车辆动力系统的核心部件，其输出扭矩的准确性直接影响车辆的动力性、经济性和行驶安全性。在车辆出厂检测、故障诊断及运行维护过程中，需要对电机控制器对应的扭矩指令值与电机实际输出扭矩之间的一致性进行校验。

2、现有技术主要通过在电机高压回路中加装高精度母线电流传感器计算实际扭矩，或通过专业测试台架进行离线检测。然而，加装电流传感器不仅大幅增加了单车硬件成本与高压集成的开发难度，且传感器易受电磁干扰及电机参数老化漂移影响，导致长期使用中的校验精度严重下降。此外，台架检测不仅耗时长、效率低下，且无法复现实车行驶过程中的复杂工况，而采用简化动力学模型估算的方案又因忽视路面阻力与载荷动态变化导致估算误差过大。

3、综上，现有技术难以在不增加硬件成本的前提下，实现实车复杂行驶工况下电机控制器输出扭矩的高精度实时校验。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术的目的在于提供一种电机控制器输出扭矩的校验方法及系统，通过基于轮速信号估算电机输出扭矩，可以实时校验电机控制器的输出扭矩，从而降低校验成本，进而提高复杂行驶工况下扭矩校验的准确性和适用性。

2、第一方面，本发明提供一种电机控制器输出扭矩的校验方法，包括：

3、获取目标车辆的多个轮速传感器分别采集的轮速信号，以及目标车辆的电机控制器对应的扭矩指令值。

4、根据多个轮速信号，确定目标车辆的当前运动参数。

5、基于当前运动参数，通过预设车辆动力学模型确定电机控制器所控制的电机的估算输出扭矩；预设车辆动力学模型用于根据车轮轮速反向推算电机实际输出扭矩。

6、根据扭矩指令值与估算输出扭矩之间的扭矩偏差确定电机控制器的输出扭矩校验结果。

7、在可选的实施方式中，根据多个轮速信号，确定目标车辆的当前运动参数，包括：

8、分别对多个轮速信号进行预处理，得到每个轮速信号分别对应的处理后轮速信号。

9、对多个处理后轮速信号进行融合处理，得到目标车辆的融合车辆速度。

10、根据融合车辆速度确定目标车辆的当前车辆速度和当前车辆加速度。

11、将当前车辆速度和当前车辆加速度确定为当前运动参数。

12、在可选的实施方式中，分别对多个轮速信号进行预处理，得到每个轮速信号分别对应的处理后轮速信号，包括：

13、针对每个轮速信号，获取当前采样时刻的轮速值和上一采样时刻的轮速值，并将当前采样时刻的轮速值与上一采样时刻的轮速值之间的绝对差值确定为轮速变化量。

14、将上一采样时刻的轮速值与预设轮速变化比例相乘，得到当前采样时刻对应的轮速变化阈值。

15、在轮速变化量大于轮速变化阈值的情况下，将当前采样时刻的轮速值确定为异常轮速值。

16、以当前采样时刻为窗口终点，按照预设窗口大小，获取当前采样时刻和当前采样时刻之前的多个连续采样时刻分别对应的轮速值，构成滑动窗口。

17、在轮速变化量大于轮速变化阈值的情况下，确定滑动窗口内多个轮速值的中位数，并将中位数替换异常轮速值，得到修正后轮速信号。

18、在轮速变化量小于或等于轮速变化阈值的情况下，保留当前采样时刻的轮速值，得到修正后轮速信号。

19、通过具有预设截止频率的低通滤波器对修正后轮速信号进行滤波处理，得到处理后轮速信号。

20、在可选的实施方式中，对多个处理后轮速信号进行融合处理，得到目标车辆的融合车辆速度，包括：

21、根据多个轮速传感器分别对应的车轮的驱动类型，将多个处理后轮速信号划分为驱动轮对应的处理后轮速信号和非驱动轮对应的处理后轮速信号。

22、对各非驱动轮对应的处理后轮速信号进行平均处理，得到参考速度。

23、针对每个驱动轮，将该驱动轮对应的处理后轮速信号减去参考速度所得到的数值确定为速度差值，并将速度差值与参考速度之间的比值确定为该驱动轮对应的滑转率。

24、根据预设的滑转率-融合权重映射关系，确定每个驱动轮分别对应的初始融合权重；其中，滑转率-融合权重映射关系为：滑转率绝对值越大，对应的融合权重越小。

25、获取预先设置的非驱动轮权重，并将非驱动轮权重确定为每个非驱动轮分别对应的初始融合权重。

26、对每个车轮分别对应的初始融合权重进行求和，得到权重和值，并分别确定每个车轮对应的初始融合权重与权重和值之间的比值，得到每个车轮分别对应的目标融合权重。

27、分别将每个处理后轮速信号与对应的目标融合权重相乘，并对得到的每个乘积进行求和，得到目标车辆的融合车辆速度。

28、在可选的实施方式中，在目标车辆处于转弯状态的情况下，在得到目标车辆的融合车辆速度之后，方法还包括：

29、获取目标车辆的横摆角速度、预设修正系数以及每个车轮与目标车辆的车辆中心之间的距离。

30、针对每个车轮，将横摆角速度的绝对值、该车轮对应的距离和预设修正系数相乘，得到该车轮对应的第一修正量，并将数值1与第一修正量之间的差值确定为该车轮对应的轮速修正系数。

31、分别将每个处理后轮速信号、对应的目标融合权重以及对应的轮速修正系数相乘，并对得到的每个乘积进行求和，得到第一融合速度。

32、分别将每个车轮对应的距离与对应的目标融合权重相乘，并对得到的每个乘积进行求和，得到加权距离。

33、将加权距离、横摆角速度的绝对值和预设修正系数相乘，得到第二修正量，并将数值1与第二修正量之间的差值确定为融合修正系数。

34、将第一融合速度与融合修正系数之间的比值确定为修正后的融合车辆速度，并采用修正后的融合车辆速度更新目标车辆的融合车辆速度。

35、在可选的实施方式中，根据融合车辆速度确定目标车辆的当前车辆速度和当前车辆加速度，包括：

36、将融合车辆速度确定为卡尔曼滤波算法的观测车辆速度，并将车辆速度和车辆加速度设置为卡尔曼滤波算法的状态变量。

37、获取上一采样时刻对应的车辆速度、车辆加速度和状态协方差。

38、根据上一采样时刻对应的车辆速度、车辆加速度以及采样时间间隔，确定当前采样时刻对应的预测车辆速度，并将上一采样时刻对应的车辆加速度确定为当前采样时刻对应的预测车辆加速度。

39、根据上一采样时刻对应的状态协方差、预设状态转移关系和预设过程噪声协方差，确定当前采样时刻对应的预测协方差。

40、根据预测车辆加速度的绝对值与预设加速度波动阈值之间的比较结果，确定观测噪声协方差；其中，在预测车辆加速度的绝对值小于或等于预设加速度波动阈值的情况下，采用第一观测噪声协方差；在预测车辆加速度的绝对值大于预设加速度波动阈值的情况下，采用大于第一观测噪声协方差的第二观测噪声协方差。

41、根据预测协方差、预设观测关系和观测噪声协方差，确定卡尔曼增益。

42、根据观测车辆速度与预测车辆速度之间的速度差异和卡尔曼增益，对预测车辆速度和预测车辆加速度进行修正，得到当前车辆速度和当前车辆加速度。

43、根据卡尔曼增益、预设观测关系和预测协方差，对预测协方差进行更新，得到当前采样时刻对应的状态协方差。

44、在可选的实施方式中，根据融合车辆速度确定目标车辆的当前车辆速度和当前车辆加速度，包括：

45、将融合车辆速度确定为当前车辆速度，并获取上一采样时刻对应的车辆速度和车辆加速度以及采样时间间隔。

46、将当前车辆速度减去上一采样时刻对应的车辆速度所得到的数值确定为速度差值，并将速度差值与采样时间间隔之间的比值确定为初始车辆加速度。

47、获取目标车辆对应的当前行驶工况，并根据预设的行驶工况与平滑系数之间的对应关系，确定当前行驶工况对应的目标平滑系数。

48、将初始车辆加速度与目标平滑系数相乘，得到第一加速度分量。

49、将数值1与目标平滑系数之间的差值与上一采样时刻对应的车辆加速度相乘，得到第二加速度分量。

50、将第一加速度分量与第二加速度分量相加，得到平滑车辆加速度。

51、在平滑车辆加速度的绝对值小于或等于预设加速度阈值的情况下，将平滑车辆加速度确定为当前车辆加速度。

52、在平滑车辆加速度的绝对值大于预设加速度阈值的情况下，对当前采样时刻之前的预设数量个采样周期分别对应的车辆加速度进行平均处理，并将得到的平均车辆加速度确定为当前车辆加速度。

53、在可选的实施方式中，基于当前运动参数，通过预设车辆动力学模型确定电机控制器所控制的电机的估算输出扭矩，包括：

54、获取目标车辆的车辆基准质量、旋转部件等效质量、额外载荷、车轮标准滚动半径、实际胎压、标准胎压、路面坡度角、当前所在位置的海拔、环境温度、风阻系数、迎风面积、电机转速和预设重力加速度。

55、根据实际胎压相对于标准胎压的变化量和额外载荷，对车轮标准滚动半径进行修正，得到车轮当前滚动半径。

56、根据当前车辆速度确定滚动阻力系数，并根据车辆基准质量、额外载荷、滚动阻力系数、预设重力加速度和路面坡度角，确定目标车辆受到的滚动阻力。

57、根据当前所在位置的海拔和环境温度确定空气密度。

58、根据空气密度、风阻系数、迎风面积和当前车辆速度，确定目标车辆受到的空气阻力。

59、根据车辆基准质量、额外载荷、预设重力加速度和路面坡度角，确定目标车辆受到的坡度阻力。

60、根据车辆基准质量、旋转部件等效质量和当前车辆加速度，确定目标车辆对应的车辆惯性力。

61、将车辆惯性力、滚动阻力、空气阻力和坡度阻力相加，得到目标车辆对应的驱动力。

62、将驱动力与车轮当前滚动半径相乘，得到车轮有效扭矩。

63、根据电机转速以及预先标定的电机转速与机械损耗扭矩之间的对应关系，确定传动系统机械损耗扭矩。

64、根据当前车辆速度所处的预设车速区间，以及预设的车速区间与传动系统总效率之间的对应关系，确定当前车辆速度对应的传动系统总效率。

65、将车轮有效扭矩与传动系统机械损耗扭矩相加，并将相加结果与传动系统总效率之间的比值确定为电机控制器所控制的电机的估算输出扭矩。

66、在可选的实施方式中，根据扭矩指令值与估算输出扭矩之间的扭矩偏差确定电机控制器的输出扭矩校验结果，包括：

67、将扭矩指令值与估算输出扭矩之间的绝对差值确定为扭矩偏差。

68、判断扭矩偏差是否大于预设扭矩偏差阈值。

69、在扭矩偏差小于或等于预设扭矩偏差阈值的情况下，确定输出扭矩校验结果为扭矩输出正常。

70、在扭矩偏差大于预设扭矩偏差阈值的情况下，确定扭矩偏差连续大于预设扭矩偏差阈值的持续时间，并获取系统初始化状态标识。

71、在持续时间达到预设持续时间且系统初始化状态标识表示系统初始化完成的情况下，确定输出扭矩校验结果为扭矩输出异常，并触发扭矩监控故障状态。

72、第二方面，本发明提供一种电机控制器输出扭矩的校验系统，包括：

73、数据获取模块，用于获取目标车辆的多个轮速传感器分别采集的轮速信号，以及目标车辆的电机控制器对应的扭矩指令值。

74、运动参数确定模块，用于根据多个轮速信号，确定目标车辆的当前运动参数。

75、扭转估算模块，用于基于当前运动参数，通过预设车辆动力学模型确定电机控制器所控制的电机的估算输出扭矩；预设车辆动力学模型用于根据车轮轮速反向推算电机实际输出扭矩。

76、校验结果确定模块，用于根据扭矩指令值与估算输出扭矩之间的扭矩偏差确定电机控制器的输出扭矩校验结果。

77、本技术实施例提供了一种电机控制器输出扭矩的校验方法及系统，通过利用多个轮速传感器采集的轮速信号确定目标车辆的当前运动参数，并通过预设车辆动力学模型反向估算电机实际输出扭矩，能够在无需增设专用扭矩传感器或母线电流传感器的情况下实现电机输出扭矩的实时估算，降低硬件成本和检测复杂度；同时，通过比较扭矩指令值与估算输出扭矩确定输出扭矩校验结果，能够及时识别电机控制器的扭矩输出异常，提高扭矩校验的准确性、可靠性和效率，进而保障车辆的动力性能和行驶安全。

78、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

79、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。