一种车辆牵引力控制方法和电机控制器与流程

1.本发明涉及汽车驱动技术领域，尤其涉及一种车辆牵引力控制方法和电机控制器。


背景技术：

2.牵引力是指发动机通过传动系统对驱动轮施加的力，能够促进驱动轮的转动，而牵引力控制系统tcs(traction control system)通过监测驱动轮轮速差，并当驱动轮出现打滑时，预判车辆驱动轮在当前车轮所处路况附着系数的情况下能够获得的驱动力大小，然后调节动力系统输出或/与主动建立制动液压调节打滑驱动轮制动力，使车辆充分利用当前的路面附着系数，保持车辆方向可控。
3.然而，当tcs激活时，传统的牵引力控制方法通常是利用车身稳定控制器esc(electronic stability controller)将传动扭矩的轮端需求力矩限值发送至整车控制器vcu(vehicle control unit)，并结合vcu的力矩仲裁和换算处理，获得电机需求力矩并将之发送至电机控制器mcu(motor control unit)，然后由mcu对电机需求力矩进行动力调整，并将动力调整结果传至车轮。同时，mcu还能将电机实际扭矩返回vcu，然后将对电机实际扭矩进行计算得到的轮端实际扭矩反馈至esc，最终由esc根据当前车况，实现对制动力矩的分配。上述的传统牵引力控制流程虽然能够在车辆出现打滑时，调节驱动轮的传动力矩，但是其主要是将制动力矩控制和传动扭矩控制全部集成在esc内，显然这种控制方法的处理节点较多，整体响应耗时较长，在一定程度上影响车辆稳定性、舒适性和驾驶安全。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种车辆牵引力控制方法和电机控制器，减少车辆的整体调节时间，以提升车辆稳定性和舒适性。
5.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种车辆牵引力控制方法，包括：
6.当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，获取力矩限值和车轮实际扭矩，以及通过整车控制器获取驾驶员需求扭矩；
7.对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行分析处理，获得最终车轮需求扭矩；
8.根据所述车轮实际扭矩和所述最终车轮需求扭矩，并通过车轮对车轮扭矩进行调节，实现对车辆牵引力的控制。
9.实施本技术实施例，将车轮滑移率和驾驶员需求扭矩的接收、以及力矩限值的获取等数据处理流程集成于同一器件内，而非将数据的接收和获取分散至车身稳定控制器esc和整车控制器vcu，以减少数据传输节点，进而避免因数据传输过程过于复杂，导致数据获取与运算耗时长的情况。因此，当车判定下一时刻车辆处于打滑状态时，车辆能够在较短时间内响应并实现车辆牵引力的控制，进而提升车辆的加速性能、稳定性和舒适性等性能。
10.作为优选方案，所述力矩限值的获取，具体为：
11.通过车身稳定控制器，实时监测车速和车轮滑移率；
12.当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，根据当前环境状态、所述车速和所述车轮滑移率，获得对应的所述力矩限值。
13.实施本技术实施例的优选方案，综合考虑环境状态、车速和车轮滑移率，使得最终确定的力矩限值更加契合当前的车辆状态，即提高力矩限值的获取精度，进而增强车辆牵引力的控制效果。
14.作为优选方案，所述对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行分析处理，获得最终车轮需求扭矩，具体为：
15.对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行动力转换，得到所述力矩限值对应的第一车轮需求扭矩，以及所述驾驶员需求扭矩对应的第二车轮需求扭矩；
16.对所述第一车轮需求扭矩和所述第二车轮需求扭矩进行最小仲裁，并将最小仲裁结果作为最终车轮需求扭矩。
17.实施本技术实施例的优选方案，对获取的原始数据进行转换，分别得到力矩限值对应的第一车轮需求扭矩和驾驶员需求扭矩对应的第二车轮需求扭矩，使之能够根据力矩限值和驾驶员需求扭矩，确定适合的最终车轮需求扭矩，进而保证在最终车轮需求扭矩不超过驾驶员需求的同时，最大程度地利用驱动扭矩，辅助控制车轮，避免过大的扭矩对车辆性能的影响。
18.作为优选方案，所述车轮实际扭矩的获取，具体为：
19.当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，通过扭矩传感器，检测得到所述车轮实际扭矩。
20.实施本技术实施例的优选方案，利用扭矩传感器，实时监测车轮实际扭矩，为车轮扭矩的调节做好数据准备，一定程度上能够增强整体的响应精度，进而提升牵引力控制的准确性。
21.作为优选方案，所述一种车辆牵引力控制方法，还包括：
22.实时监测电机转速，根据当前所述电机转速计算得到对应的电机转速变化梯度，并根据所述电机转速变化梯度，获得车速变化梯度预估值；
23.根据由车身稳定控制器发送的当前的车轮滑移率，计算得到对应的车轮滑移率变化梯度，并根据所述车轮滑移率变化梯度，预估下一时刻的车轮滑移率；
24.结合所述车速变化梯度预估值、下一时刻的车轮滑移率、以及由车身稳定控制器发送的车速，预估下一时刻车辆是否会出现打滑；
25.若会，则判定下一时刻车辆处于打滑状态；
26.若不会，则判定下一时刻车辆处于正常行驶状态。
27.实施本技术实施例的优选方案，能够预测车速变化梯度和下一时刻的车轮滑移率，以确定下一时刻车辆是否处于打滑状态，进一步提升牵引力控制的准确性。
28.为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种电机控制器，包括：
29.数据获取模块，用于当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，获取力矩限值和车轮实际扭矩，以及通过整车控制器获取驾驶员需求扭矩；
30.分析处理模块，用于对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行分析处理，获得最终车轮需求扭矩；
31.调节模块，用于根据所述车轮实际扭矩和所述最终车轮需求扭矩，并通过车轮对
车轮扭矩进行调节，实现对车辆牵引力的控制。
32.作为优选方案，所述数据获取模块，还包括：
33.第一数据获取单元，用于通过车身稳定控制器，实时监测车速和车轮滑移率，并当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，根据当前环境状态、所述车速和所述车轮滑移率，获得对应的所述力矩限值；
34.第二数据获取单元，用于当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，通过扭矩传感器，检测得到所述车轮实际扭矩。
35.作为优选方案，所述分析处理模块，还包括：
36.动力转换单元，用于对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行动力转换，得到所述力矩限值对应的第一车轮需求扭矩，以及所述驾驶员需求扭矩对应的第二车轮需求扭矩；
37.仲裁单元，用于对所述第一车轮需求扭矩和所述第二车轮需求扭矩进行最小仲裁，并将最小仲裁结果作为最终车轮需求扭矩。
38.作为优选方案，所述一种电机控制器，还包括：
39.状态判定模块，用于实时监测电机转速，根据当前所述电机转速计算得到对应的电机转速变化梯度，并根据所述电机转速变化梯度，获得车速变化梯度预估值；根据由车身稳定控制器发送的当前的车轮滑移率，计算得到对应的车轮滑移率变化梯度，并根据所述车轮滑移率变化梯度，预估下一时刻的车轮滑移率；结合所述车速变化梯度预估值、下一时刻的车轮滑移率、以及由车身稳定控制器发送的车速，预估下一时刻车辆是否会出现打滑；若会，则判定下一时刻车辆处于打滑状态；若不会，则判定下一时刻车辆处于正常行驶状态。
附图说明
40.图1：为本发明提供的一种车辆牵引力控制方法的一种实施例的流程示意图；
41.图2：为本发明提供的一种电机控制器的结构示意图；
42.图3：为本发明提供的一种电机控制器的数据获取模块的结构示意图；
43.图4：为本发明提供的一种电机控制器的分析处理模块的结构示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.实施例一：
46.请参照图1，为本发明实施例提供的一种车辆牵引力控制方法，该方法包括步骤s1至步骤s3，各步骤具体如下：
47.步骤s1，当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，获取力矩限值和车轮实际扭矩，以及通过整车控制器获取驾驶员需求扭矩。
48.作为优选方案，步骤s1分别包括力矩限值、车轮实际扭矩和驾驶员需求扭矩的获
取流程，其中，力矩限值的获取流程具体包括步骤s101至步骤s102，实际扭矩的获取流程具体为步骤s103，驾驶员需求扭矩的获取流程具体为步骤s104，各步骤具体如下：
49.步骤s101，通过车身稳定控制器，实时监测车速和车轮滑移率。
50.步骤s102，当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，根据当前环境状态、所述车速和所述车轮滑移率，获得对应的所述力矩限值。
51.实施本技术实施例的优选方案，综合考虑环境状态、车速和车轮滑移率，使得最终确定的力矩限值更加契合当前的车辆状态，即提高力矩限值的获取精度，进而增强车辆牵引力的控制效果。
52.步骤s103，当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，通过扭矩传感器，检测得到所述车轮实际扭矩。
53.实施本技术实施例的优选方案，利用扭矩传感器，实时监测车轮实际扭矩，为车轮扭矩的调节做好数据准备，一定程度上能够增强整体的响应精度，进而提升牵引力控制的准确性。
54.步骤s104，当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，通过整车控制器，获取驾驶员需求扭矩。
55.步骤s2，对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行分析处理，获得最终车轮需求扭矩。
56.作为优选方案，步骤s2具体包括步骤s201至步骤s202，各步骤具体如下：
57.步骤s201，对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行动力转换，得到所述力矩限值对应的第一车轮需求扭矩，以及所述驾驶员需求扭矩对应的第二车轮需求扭矩。
58.步骤s202，对所述第一车轮需求扭矩和所述第二车轮需求扭矩进行最小仲裁，并将最小仲裁结果作为最终车轮需求扭矩。
59.实施本技术实施例的优选方案，对获取的原始数据进行转换，分别得到力矩限值对应的第一车轮需求扭矩和驾驶员需求扭矩对应的第二车轮需求扭矩，使之能够根据力矩限值和驾驶员需求扭矩，确定适合的最终车轮需求扭矩，进而保证在最终车轮需求扭矩不超过驾驶员需求的同时，最大程度地利用驱动扭矩，辅助控制车轮，避免过大的扭矩对车辆性能的影响。
60.步骤s3，根据所述车轮实际扭矩和所述最终车轮需求扭矩，并通过车轮对车轮扭矩进行调节，实现对车辆牵引力的控制。
61.实施本技术实施例，将车轮滑移率和驾驶员需求扭矩的接收、以及力矩限值的获取等数据处理流程集成于同一器件内，而非将数据的接收和获取分散至车身稳定控制器esc和整车控制器vcu，以减少数据传输节点，进而避免因数据传输过程过于复杂，导致数据获取与运算耗时长的情况。因此，当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，车辆能够在较短时间内响应并实现车辆牵引力的控制，减少驱动轮打滑时间，进而提升车辆的加速性能、稳定性和舒适性等性能。
62.作为优选方案，本发明实施例提供的一种车辆牵引力控制方法，还包括步骤s4，步骤s4具体包括步骤s401至步骤s403，各步骤具体如下：
63.步骤s401，实时监测电机转速，根据当前所述电机转速计算得到对应的电机转速变化梯度，并根据所述电机转速变化梯度，获得车速变化梯度预估值。
64.步骤s402，根据由车身稳定控制器发送的当前的车轮滑移率，计算得到对应的车轮滑移率变化梯度，并根据所述车轮滑移率变化梯度，预估下一时刻的车轮滑移率。
65.步骤s403，结合所述车速变化梯度预估值、下一时刻的车轮滑移率、以及由车身稳定控制器发送的车速，预估下一时刻车辆是否会出现打滑，若会则执行步骤s404，若不会则执行步骤s405。
66.步骤s404，判定下一时刻车辆处于打滑状态。
67.步骤s405，判定下一时刻车辆处于正常行驶状态。
68.实施本技术实施例的优选方案，分别引入车速变化梯度预估值、车轮滑移率和车速三个条件，共同确定下一时刻车辆状态的评估结果，解决传统的牵引力控制系统因滑移率滞后造成的控制不够灵敏的问题，进一步提升牵引力控制的准确性。
69.传统牵引力控制系统中，对于行驶过程中车辆是否出现打滑的预估，通常为：电机控制器mcu将实时监测的电机转速传递给车轮，进而通过轮速传感器监测车轮轮速并将之传递给车身稳定控制器esc，然后结合车身稳定控制器esc的解析计算，得到车轮滑移率，最后电机控制器mcu接收到车身稳定控制器esc发送的车轮滑移率。可以明显看出，车轮滑移率的获取数据链较长，若仅根据车轮滑移率预估下一时刻车辆是否出现打滑，则容易存在判定滞后，进而影响车辆控制的灵敏度。
70.基于此，本实施例引入车速变化梯度预估值和车速分别作为第二条件和第三条件，结合第一条件——车轮滑移率，综合预估下一时刻车辆的状态。其中，电机控制器mcu根据实时监测的电机转速，分析获得电机转速变化梯度，并根据电机转速变化梯度，获得车速变化梯度预估值。相对来说，在获取车速变化梯度预估值的过程中，各信号的响应与传输都是在电机控制器mcu内部实现的，且整体链路较短，几乎无数据滞留。
71.具体地，作为一种举例，可以通过电机控制器mcu，实施本发明提供的一种车辆牵引力控制方法，步骤如下：
72.当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，请求电机控制器mcu做扭矩限制，具体操作为：
73.通过车身稳定控制器esc的速度模型单元将车速传输至电机控制器mcu，同时，整车控制器vcu根据驱动扭矩，获得驾驶员需求扭矩并同样将之传输至电机控制器mcu。同时，利用电机控制器mcu监控电机转速，并根据电机转速计算电机转速的变化梯度，进而预估车速变化梯度，然后计算得到当前的车轮实际扭矩。
74.电机控制器mcu接收车身稳定控制器esc发送的车轮滑移率和车速，并结合当前环境状态，处理得到对应的力矩限值；其中，环境状态包括但不限于纵向减速度ax、横向减速度ay、车辆偏航率yrs、方向盘转角sas等信息。
75.通过电机控制器mcu的动力转换单元，分别将力矩限值和驾驶员需求扭矩换算成对应的第一车轮需求扭矩和第二车轮需求扭矩，便于后续对其进行最小仲裁，以获得最终车轮需求扭矩。
76.进一步地，车轮根据车轮实际扭矩和最终车轮需求扭矩，对车轮扭矩进行调节，实现对车辆牵引力的控制。
77.另外地，在车辆行驶过程中，根据车身稳定控制器esc实时监测的车轮滑移率，以及电机控制器mcu内部反馈的车速变化梯度预估值，预估下一时刻车辆是否会出现打滑，若
会则判定下一时刻车辆处于打滑状态，若不会则判定下一时刻车辆处于正常行驶状态。当车身稳定控制器esc发送的车速达到80km/h时，则有：
78.①
若车速变化梯度预估值小于第一预设阈值(比如10％)，而车轮滑移率大于第二预设阈值(比如20％)，则预估下一时刻车辆出现打滑；
79.②
若车速变化梯度预估值大于第一预设阈值(比如10％)，而车轮滑移率大于第三预设阈值(第三预设阈值比第二预设阈值小，比如15％)，则预估下一时刻车辆出现打滑；
80.③
若车轮滑移率大于第四预设阈值(第四预设阈值比第二预设阈值大，比如35％)，则预估下一时刻车辆出现打滑。
81.其中，第一预设阈值、第二预设阈值、第三预设阈值和第四预设阈值的具体数值可以根据实际情况进行适应性调整。
82.实施例二：
83.相应地，请参照图2，为本发明实施例提供的一种电机控制器的结构示意图，所述电机控制器包括数据获取模块1、分析处理模块2和调节模块3，各模块具体功能如下：
84.数据获取模块1，用于当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，获取力矩限值和车轮实际扭矩，以及通过整车控制器获取驾驶员需求扭矩。
85.分析处理模块2，用于对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行分析处理，获得最终车轮需求扭矩。
86.调节模块3，用于根据所述车轮实际扭矩和所述最终车轮需求扭矩，并通过车轮对车轮扭矩进行调节，实现对车辆牵引力的控制。
87.作为优选方案，请参照图3，所述数据获取模块1包括第一数据获取单元和第二数据获取单元，各单元具体用于：
88.第一数据获取单元，用于通过车身稳定控制器，实时监测车速和车轮滑移率，并当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，根据当前环境状态、所述车速和所述车轮滑移率，获得对应的所述力矩限值。
89.第二数据获取单元，用于当判定下一时刻车辆处于打滑状态时，通过扭矩传感器，检测得到所述车轮实际扭矩。
90.作为优选方案，请参照图4，所述分析处理模块2包括动力转换单元和仲裁单元，各单元具体用于：
91.动力转换单元，用于对所述力矩限值和所述驾驶员需求扭矩进行动力转换，得到所述力矩限值对应的第一车轮需求扭矩，以及所述驾驶员需求扭矩对应的第二车轮需求扭矩。
92.仲裁单元，用于对所述第一车轮需求扭矩和所述第二车轮需求扭矩进行最小仲裁，并将最小仲裁结果作为最终车轮需求扭矩。
93.作为优选方案，请参照图2，所述一种电机控制器，还包括：
94.状态判定模块4，用于实时监测电机转速，根据当前所述电机转速计算得到对应的电机转速变化梯度，并根据所述电机转速变化梯度，获得车速变化梯度预估值；根据由车身稳定控制器发送的当前的车轮滑移率，计算得到对应的车轮滑移率变化梯度，并根据所述车轮滑移率变化梯度，预估下一时刻的车轮滑移率；结合所述车速变化梯度预估值、下一时刻的车轮滑移率、以及由车身稳定控制器发送的车速，预估下一时刻车辆是否会出现打滑；
若会，则判定下一时刻车辆处于打滑状态；若不会，则判定下一时刻车辆处于正常行驶状态。
95.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备的具体工作过程，可以参考前述的相关方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
96.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。