用于强滑行能量回收的扭矩控制方法及其系统、车辆与流程

1.本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种用于强滑行能量回收的扭矩控制方法及其系统、车辆。


背景技术：

2.目前市场上电动车一般具备滑行能量回收，更高效利用动力系统，提升整车续航里程。当驾驶员松开油门踏板整车处于滑行过程时，利用电机特性输送电池包额外电能，达到回收能量提升续航的目的。强滑行回收意味着能量回收过程电机输出更大的负扭矩值(驱动时扭矩为正，回收时扭矩为负)并作用于驱动车轮端，驱动车轮存在滑移率过大等纵向不稳定风险，此时电子制动控制器(esc)会以扭矩干预方式请求电机动作，最终保证整车安全性。
3.现有控制策略是当触发防抱死制动功能模块(abs)，esc会请求电机端禁止滑行能量回收，相应的负扭矩值以一定梯度退出。其主要带来两个问题：第一，滑行回收负扭矩直接退出致使整车减速度突然丢失，给驾驶员带来整车前冲或加速的主观体验；第二，过减速带等特殊工况车轮腾空，esc判定滑移率过大触发abs，误使滑行能量回收负扭矩完全退出，带来整车前冲问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于强滑行能量回收的扭矩控制方法及其系统、车辆，保证制动纵向安全控制，又避免扭矩突变导致车辆前冲的主观感受，提升驾驶感。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种用于强滑行能量回收的扭矩控制方法，步骤包括：
6.(s1)响应于整车处于滑行状态；
7.(s2)电子制动控制器实时计算各车轮的滑移率；
8.(s3)判断当前是否有车轮的滑移率达到电机拖滞控制触发滑移率门限，若是，转至执行步骤(s4)；否则，转至执行步骤(s2)；
9.(s4)触发电机拖滞控制模块请求扭矩干预，计算扭矩干预请求值tm(t)并发送给电机控制器，控制电机执行扭矩干预请求值tm(t)；其中，电子制动控制器包括电机拖滞控制模块；
10.(s5)判断下一周期是否有车轮的滑移率达到电机拖滞触发滑移率门限，若是，转至执行步骤(s6)；否则，转至执行步骤(s8)；
11.(s6)电机拖滞控制模块需进一步提升扭矩干预请求值，计算扭矩干预请求值tm(t n)，n＝1，2，
···
，n，
···
k-1，k；n为为周期的次序；k为扭矩干预整个过程周期的总个数；
12.(s7)判断扭矩干预请求值tm(t n)是否达到扭矩最大限值q；若是，扭矩干预请求值等于扭矩最大限值q，电子制动控制器将扭矩干预请求发送给电机控制器，控制电机执行
扭矩干预请求值，转至执行步骤(s5)；否则，扭矩干预请求值等于tm(t n)，电子制动控制器将扭矩干预请求发送给电机控制器，控制电机执行扭矩干预请求值，转至执行步骤(s5)；
13.(s8)电机拖滞控制模块退出扭矩干预，流程结束。
14.进一步，所述扭矩干预请求值tm(t)的计算公式为：
15.tm(t)＝tq(t) t
×
λ
grad
(t)
×
β(t)；
16.其中，tq(t)为电机实际扭矩值；t为周期时间，单位：ms；λ
grad
(t)为正值，表示扭矩梯度值，根据电机实际扭矩值查询电机扭矩值-扭矩梯度值关系表得到；β(t)为修正因子，根据滑移率查询滑移率-修正因子关系表得到。
17.进一步，电机扭矩值-扭矩梯度值关系表具体设置为：设置多组电机扭矩值区间值，每组区间对应设置一个扭矩梯度值λ
grad
(t)，其中，区间值的绝对值越大，则扭矩梯度值λ
grad
(t)越大。
18.进一步，所述滑移率-修正因子关系表具体设置为：
19.将滑移率0％-100％划分为多组滑移率区间值，每组区间对应设置一个修正因子β(t)，区间值越大，则修正因子β(t)越大；其中，首次触发电机拖滞控制模块时，β(t)＝1。
20.进一步，当整车从低附过渡到高附路面上时，在电机拖滞控制模块退出扭矩干预之前，还执行以下步骤：请求电机执行到驾驶员需求扭矩。
21.进一步，所述扭矩最大限值q等于0或正值。
22.进一步，所述滑移率的计算公式为：
23.s＝(v-vw)/v；
24.其中，s为滑移率，v为车速，vw为轮速。
25.本发明还提供了一种用于强滑行能量回收的扭矩控制系统，包括：
26.电子制动控制器，用于接收车速和轮速，向电机控制器发送扭矩干预请求，所述电子制动控制器包括用于请求扭矩干预和计算扭矩干预请求值的触发电机拖滞控制模块；
27.电机控制器，用于向电子制动控制器反馈电机实际扭矩，接收扭矩干预请求，以及控制电机执行扭矩干预请求值；
28.电机，用于执行扭矩干预请求值；
29.所述电子制动控制器和电机分别与电机控制器连接，所述用于强滑行能量回收的扭矩控制系统被配置为能执行所述的用于强滑行能量回收的扭矩控制方法的步骤。
30.进一步，所述电子制动控制器还包括牵引力控制系统、防抱死制动系统和车辆稳定性控制。
31.本发明还提供了一种车辆，包括所述的用于强滑行能量回收的扭矩控制系统。
32.本发明与现有技术相比较具有以下优点：
33.本发明的用于强滑行能量回收的扭矩控制方法及其系统、车辆，当电动车滑行过程出现纵向不稳定时，能够通过esc中mdc实时控制电机端负扭矩梯度变化更加平顺，既保证制动纵向安全控制，又避免过减速带等特殊工况扭矩突变导致车辆前冲的主观感受，提升驾驶感。
附图说明
34.图1为本发明用于强滑行能量回收的扭矩控制方法的流程图
35.图2为本发明扭矩变化趋势的示意图；
36.图3为本发明用于强滑行能量回收的扭矩控制系统的示意图。
37.图中：
38.1-电子制动控制器，11-电机拖滞控制模块；2-电机控制器；3-电机。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
40.车正常滑行且处于稳定状态时(即驾驶员不踩加速踏板和制动踏板)，电动车具备再生式能量回收特性，此时电机扭矩值等于滑行能量回收负扭矩值。本发明的用于强滑行能量回收的扭矩控制方法适用于带有强滑行能量回收(a型电力再生式制动系)电动车，当因整车产生纵向不稳定趋势时制动系统扭矩干预的平顺性要求。
41.参见图1至图3所示，本实施例公开了一种用于强滑行能量回收的扭矩控制方法，步骤包括：
42.(s1)响应于整车处于滑行状态；
43.(s2)电子制动控制器(esc)实时计算各车轮的滑移率；
44.(s3)判断当前是否有车轮的滑移率达到电机拖滞控制触发滑移率门限，若是，转至执行步骤(s4)；否则，转至执行步骤(s2)；
45.(s4)触发电机拖滞控制模块(mdc)请求扭矩干预，计算扭矩干预请求值tm(t)并发送给电机控制器，控制电机执行扭矩干预请求值tm(t)；其中，电子制动控制器包括电机拖滞控制模块；
46.(s5)判断下一周期是否有车轮的滑移率达到电机拖滞触发滑移率门限，若是，转至执行步骤(s6)；否则，转至执行步骤(s8)；
47.(s6)电机拖滞控制模块需进一步提升扭矩干预请求值，计算扭矩干预请求值tm(t n)，n＝1，2，
···
，n，
···
k-1，k；n为为周期的次序；k为扭矩干预整个过程周期的总个数；
48.(s7)判断扭矩干预请求值tm(t n)是否达到扭矩最大限值q；若是，扭矩干预请求值等于扭矩最大限值q，电子制动控制器将扭矩干预请求发送给电机控制器，控制电机执行扭矩干预请求值，转至执行步骤(s5)；否则，扭矩干预请求值等于tm(t n)，电子制动控制器将扭矩干预请求发送给电机控制器，控制电机执行扭矩干预请求值，转至执行步骤(s5)；
49.(s8)电机拖滞控制模块退出扭矩干预，流程结束。
50.在本实施例中，当整车从低附过渡到高附路面上时，在电机拖滞控制模块退出扭矩干预之前，还执行以下步骤：请求电机执行到驾驶员需求扭矩。由于实际驾驶时路面工况复杂，可能同时存在高附着系数路面和低附着系数路面(如干沥青和湿沥青路面共存)，当mdc在低附着系数路面扭矩干预后，整车从低附着系数路面过渡到高附着系数路面，需考虑mdc退出时扭矩平滑处理，以达到整车平稳行驶。设定当整车驱动轮从低附过渡到高附路面场景，mdc功能退出前需保证能准确识别驾驶员需求扭矩，此过渡阶段的扭矩梯度处理由mdc负责，并请求电机执行到驾驶员需求扭矩后mdc再退出。
51.参见图2所示，为mdc激活后扭矩变化趋势。当整车处于强滑行能量回收且mdc未激活时，电机扭矩下降并稳定在最大负扭矩值，相应的扭矩梯度由电机控制器处理。若mdc激
活，mdc标志位跳变，同时mdc发送扭矩请求值给电机控制器，相应的请求扭矩梯度由mdc处理。考虑can通讯耗时，电机控制器无法马上接收mdc请求，而是在扭矩响应时间内继续执行滑行能量回收负扭矩，相应的扭矩梯度由电机控制器处理。当电机控制器接收到mdc扭矩干预信号后，会立即执行其扭矩请求值，电机实际扭矩最终稳定在mdc扭矩请求值，相应扭矩梯度由mdc处理，梯度处理原则是尽量跟随mdc扭矩请求变化。直到mdc退出控制后，电机才能继续执行滑行能量回收负扭矩请求。
52.在本实施例中，周期为整车can通讯周期，也可以是根据实际情况设置的时间周期，在此不作限定。当整车在滑行过程当esp监测到某一或多个驱动车轮滑移率过大时，触发mdc请求扭矩干预。若下一个周期有车轮的滑移率达到电机拖滞触发滑移率门限，mdc进一步提升扭矩干预请求值，期望电机端扭矩快速提升，直到整车驱动车轮滑移率未达到mdc触发门限，mdc功能退出。
53.在本实施例中，所述扭矩最大限值q等于0或正值。正值为很小的正扭矩值。当车辆过减速带等特殊工况，此时驱动轮腾空滑移率突变很大，mdc可能会请求扭矩值提升到0甚至正值(即扭矩最大限值)，此时扭矩最大限值可避免整车突然加速甚至失控风险。扭矩最大限值可通过设定电机扭矩超过某值后对应的mdc扭矩梯度为0实现(即电机扭矩超过该值后mdc请求扭矩值为扭矩最大限值不变)；考虑整车系统复杂性，基于试验车实际工况(如减速带、低附着系数路面等)性能评价结果，可作为判断mdc扭矩最大限值合理性的一种处理方式。
54.在本实施例中，所述滑移率的计算公式为：s＝(v-vw)/v；其中，s为滑移率，v为车速，vw为轮速。
55.在本实施例中，所述扭矩干预请求值tm(t)的计算公式为：
56.tm(t)＝tq(t) t
×
λ
grad
(t)
×
β(t)；
57.其中，tq(t)为电机实际扭矩值；t为周期时间，单位：ms；λ
grad
(t)为正值，表示扭矩梯度值，根据电机实际扭矩值查询电机扭矩值-扭矩梯度值关系表得到；β(t)为修正因子，根据滑移率查询滑移率-修正因子关系表得到。λ
grad
(t)表征mdc请求扭矩干预强度，λ
grad
(t)值越大则mdc请求扭矩干预强度越大，更期望电机扭矩tq(t)快速提升，但是仅依据λ
grad
(t)无法判断每个can通讯周期内整车稳定状态，由公式导出的tm(t)未必合理。故引入β(t)对λ
grad
(t)进行修正，β(t)关联s(t)并表征整车稳定性状态，若整车滑行滑移率值未达到mdc功能触发条件时，β(t)＝0，tq(t)＝tc(t)，即电机扭矩值等于滑行能量回收负扭矩值。此公式可实现mdc调整tm(t)，直到整车驱动车轮滑移率未达到mdc触发门限，mdc功能退出。
58.在本实施例中，电机扭矩值-扭矩梯度值关系表具体设置为：设置多组电机扭矩值区间值，每组区间对应设置一个扭矩梯度值λ
grad
(t)，其中，区间值的绝对值越大，则扭矩梯度值λ
grad
(t)越大。区间划分越细则λ
grad
(t)越合理。参见表1：
[0059][0060]
表1
[0061]
其中，m、x、y和z为划分区间的边界值，a1、a2、
···
、a
m-1
、am为设置的扭矩梯度值，其中，a1》a2》
···
》a
m-1
》am，m表示划分区间的个数。
[0062]
在本实施例中，所述滑移率-修正因子关系表具体设置为：
[0063]
将滑移率0％-100％划分为多组滑移率区间值，每组区间对应设置一个修正因子β(t)，区间值越大，则修正因子β(t)越大；其中，首次触发电机拖滞控制模块时，β(t)＝1。
[0064]
在本实施例中，所述滑移率-修正因子关系表参见表2：
[0065][0066]
表2
[0067]
其中，a、b、c、h、g、e和f为划分区间的边界值，b1、b2、
···
、b
v-1
、bv为设置的扭矩梯度值，其中，bv》b
v-1
》
·
》1》
··
》b2》b1》0，v 1表示划分区间的个数。β(t 1)＝0，此时代表整车已处于稳定状态，β(t 1)＜1代表整车更趋于稳定，mdc应减弱对电机扭矩的干预，β(t 1)＞1代表整车更趋于不稳定，mdc应加大对电机扭矩的干预。区间划分越细则修正因子β(t)越合理。
[0068]
举例：设定整车can通讯为10ms一个周期，从mdc扭矩请求信号发出到电机开始执行该请求的时间为100ms，滑行回收负扭矩tc(t)值在[-1200,0](单位n
·
m)变化，表3、表4分别表示mdc扭矩梯度值λ
grad
(t)取值、修正系数β取值，can通讯周期c(10)时电机扭矩值tq(10)＝tc(10)＝(-1200)n
·
m，滑移率s(10)＝0，整车处于稳定状态。当第二个can通讯周期c(20)时滑移率s(20)＝22％已达到mdc触发条件，修正系数β(20)＝1，mdc扭矩梯度值λ
grad
＝3000n
·
m/s，即tm(20)＝tq(20) t
×
λ
grad
(20)
×
β(20)＝(-1200) 10
×3×
1＝(-1170)n
·
m。
[0069]
当can通讯周期c(30)时，此时电机还未执行c(20)周期的tm(20)值，仍维持(-1200)n
·
m。若此时esc监测到滑移率s(30)落在(45,100]区间，则修正系数β(30)＝30，即tm(t)＝tq(t) t
×
λ
grad
(t)
×
β(t)＝(-1200) 10
×3×
30＝(-300)n
·
m。
[0070]
[0071][0072]
表3
[0073][0074]
表4
[0075]
整车滑行过程中mdc激活或失效时，其他esc功能模块如abs、tcs、vdc激活或失效时，对扭矩的控制逻辑，分以下几种类别：
[0076]
(1)当mdc功能正常且未激活时，若abs、vdc、tcs任何一个功能模块激活或失效时，电机控制器正常响应滑行能量回收负扭矩值，该值由电机控制器监控电机实际电流等指标得出；
[0077]
(2)当mdc功能正常且激活时，设定无论abs、vdc、tcs任何一个功能激活或失效，电机控制器只响应mdc扭矩干预请求；
[0078]
(3)当mdc功能失效时，若abs功能激活，此时无论tcs或vdc功能激活或失效，电机控制器执行退出滑行能量回收负扭矩的控制逻辑，为尽量缩短整车处于不稳定时长，电机控制器不再考虑整车滑行能量回收负扭矩平顺性退出，而是会以电机硬件可支持的最大扭矩变化梯度退出，但为避免正常工况(如连续减速带、连续井盖路等)abs频繁激活，致使滑行能量回收负扭矩退出再加载过程带来的整车体验感过差问题，设定一种滑行能量回收负扭矩退出逻辑：当abs功能第一次激活，滑行能量回收负扭矩以最大梯度退出，重新恢复滑行能量回收负扭矩判断条件为：从退出时刻计时500ms后才可重新恢复滑行能量回收负扭矩。
[0079]
(4)当mdc功能失效时，若abs功能正常且未激活，此时若vdc功能激活，电机控制器执行退出滑行能量回收负扭矩的控制逻辑；
[0080]
(5)当mdc功能失效时，若abs、vdc功能正常且均未激活，电机控制器正常响应滑行能量回收负扭矩值；
[0081]
(6)当mdc功能失效时，若abs功能失效，此时无论tcs和vdc功能是否激活或失效，电机控制器执行退出滑行能量回收负扭矩的控制逻辑；
[0082]
(7)当mdc功能失效时，若abs功能正常且未激活，vdc或tcs功能失效，电机控制器正常响应滑行能量回收负扭矩值。
[0083]
参见图3所示，实施例还公开了一种用于强滑行能量回收的扭矩控制系统，包括：
[0084]
电子制动控制器1，用于接收车速和轮速，向电机控制器1发送扭矩干预请求，所述电子制动控制器1包括用于请求扭矩干预和计算扭矩干预请求值的触发电机拖滞控制模块
11；
[0085]
电机控制器2，用于向电子制动控制器1反馈电机实际扭矩，接收扭矩干预请求，以及控制电机执行扭矩干预请求值；
[0086]
电机3，用于执行扭矩干预请求值；
[0087]
所述电子制动控制器1和电机3分别与电机控制器1连接，所述用于强滑行能量回收的扭矩控制系统被配置为能执行上述的用于强滑行能量回收的扭矩控制方法的步骤。电机控制器2通过监测电机3实际执行电流等指标，实时转化为电机实际扭矩值并再次通过网关发送给电子制动控制器1。
[0088]
在本实施例中，所述电子制动控制器1还包括牵引力控制系统(tcs)、防抱死制动系统(abs)和车辆稳定性控制(vdc)。
[0089]
实施例还公开了一种车辆，包括上述的用于强滑行能量回收的扭矩控制系统。
[0090]
本发明的用于强滑行能量回收的扭矩控制方法及其系统、车辆，当电动车滑行过程出现纵向不稳定时，能够通过esc中mdc实时控制电机端负扭矩梯度变化更加平顺，既保证制动纵向安全控制，又避免过减速带等特殊工况扭矩突变导致车辆前冲的主观感受，提升驾驶感。
[0091]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。