用于純電動汽車的扭矩安全監(jiān)控裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種扭矩安全監(jiān)控控制方法,包括監(jiān)控扭矩請求，監(jiān)控扭矩執(zhí)行，以及監(jiān)控車輛狀態(tài)。通過使用本發(fā)明，可以避免由于故障導(dǎo)致扭矩請求和扭矩執(zhí)行產(chǎn)生異常，進(jìn)而引發(fā)非期望的車輛加速或減速的危險，從而保證整個驅(qū)動動力系統(tǒng)能夠安全、可靠的工作。
【專利說明】用于純電動汽車的扭矩安全監(jiān)控裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及純電動汽車的扭矩監(jiān)控的裝置和方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著我國汽車保有量的不斷攀升，能源安全和環(huán)境保護(hù)問題越來越受到政府和社會的重視。發(fā)展新的清潔替代能源，減少對石油資源的依賴，實現(xiàn)節(jié)能減排，已成為世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展迫切需要解決的問題。純電動汽車在使用過程中實現(xiàn)了“零排放”和高效率，在有效減少車輛環(huán)境污染的同時緩解了交通對石油資源的過度消耗，因此，大力發(fā)展純電動汽車成為解決我國當(dāng)前能源和環(huán)境問題的一項重要手段。
[0003]傳統(tǒng)汽油車的動力系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)和變速箱組成，與其不同的是，純電動汽車的動力系統(tǒng)主要由整車控制器、大功率驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制器、高壓電池組、電池管理系統(tǒng)、直流/直流變換器組成。整車控制器是純電動汽車控制系統(tǒng)的核心，主要進(jìn)行整個系統(tǒng)的高、低壓電管理、扭矩管理、空調(diào)等附件管理及動力系統(tǒng)故障診斷。從扭矩管理的角度來說，整車控制器根據(jù)加速踏板位置、制動踏板位置、換檔桿位置，電池SOC (荷電狀態(tài))等輸入信號，將駕駛員的駕駛需求最終轉(zhuǎn)化為對電機(jī)的扭矩請求。大功率驅(qū)動電機(jī)是純電動汽車的唯一提供動力的裝置，在前進(jìn)、倒車工況下提供驅(qū)動力，同時在車輛滑行或制動時提供一定的再生制動扭矩。電機(jī)控制器控制大功率驅(qū)動電機(jī)，使其能夠可靠、高效率的工作。高壓電池組是純電動汽車上唯一的存儲能量裝置，在電機(jī)驅(qū)動工況下高壓電池放電，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能從而驅(qū)動車輛；在電機(jī)再生制動工況下，電機(jī)將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能，為高壓電池充電，同時提供一定的電機(jī)制動力矩使得車輛制動。電池管理系統(tǒng)主要對高壓電池組內(nèi)的各個電池堆進(jìn)行熱管理和電壓均衡管理，保證高壓電池能夠可靠、持久的工作。直流/直流變換器將高電壓轉(zhuǎn)化為低電壓，使得高壓電池能夠?qū)Φ蛪?2V電池進(jìn)行充電，以滿足行使過程中低壓負(fù)載的用電需求。
[0004]整車控制器作為發(fā)出扭矩請求指令的控制單元，電機(jī)控制器作為執(zhí)行扭矩請求指令的控制單元，從整車系統(tǒng)安全的角度出發(fā)，必須保證能夠準(zhǔn)確、安全、可靠的反映和執(zhí)行駕駛員扭矩需求。因此，必須設(shè)計一套完整的扭矩監(jiān)控架構(gòu)及機(jī)制，當(dāng)其工作異常時(如由于軟件缺陷、內(nèi)存等硬件故障，整車控制器發(fā)出的扭矩指令與當(dāng)前的駕駛工況和駕駛員的扭矩請求意圖出現(xiàn)嚴(yán)重偏差)，能夠及時的發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的故障處理措施、保證行車安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題的至少一個方面，本發(fā)明公開了一種扭矩安全監(jiān)控控制方法，包括監(jiān)控扭矩請求，監(jiān)控扭矩執(zhí)行，以及監(jiān)控車輛狀態(tài)，其中所述監(jiān)控扭矩請求的步驟包括根據(jù)扭矩請求輸入信息，以第一扭矩請求計算算法計算得到扭矩請求；根據(jù)當(dāng)前的扭矩請求輸入信息，以第二扭矩請求計算算法計算得到冗余扭矩請求；計算所述扭矩請求和所述冗余扭矩請求的請求差值,并且在所述請求差值大于請求差值閾值時,將所述扭矩請求限制在安全請求范圍內(nèi)；以及將所述扭矩請求提供給電機(jī)控制器；所述監(jiān)控扭矩執(zhí)行的步驟包括根據(jù)第一組扭矩計算參數(shù)，以第一扭矩計算算法計算得到實際扭矩；根據(jù)第二組扭矩計算參數(shù)，以第二扭矩計算算法計算得到冗余實際扭矩；以及，計算被提供給所述電機(jī)控制器的所述扭矩請求、所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩之間的差值，如果所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩之間的差值大于扭矩差值閾值，或者所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩兩者之中至少一個大于等于所述扭矩請求，則將電機(jī)實際扭矩限制在安全執(zhí)行范圍內(nèi)；以及所述監(jiān)控車輛狀態(tài)的步驟包括根據(jù)預(yù)測輸入?yún)?shù)計算得到目標(biāo)輸出參數(shù)；根據(jù)實際輸入?yún)?shù)計算得到實際輸出參數(shù)；以及計算所述目標(biāo)輸出參數(shù)和所述實際輸出參數(shù)的輸出差值，并且在所述輸出差值大于輸出差值閾值時，將電機(jī)實際扭矩限制在安全執(zhí)行范圍內(nèi)。
[0006]扭矩安全監(jiān)控控制方法中，所述扭矩請求輸入信息包括加速踏板位置、制動踏板位置、車速、換檔桿位置、以及電池SOC信息。
[0007]扭矩安全監(jiān)控控制方法中，所述第一組扭矩計算參數(shù)包括電機(jī)本身的電感Ld和Lq>電機(jī)扭矩控制電流id和i,、電機(jī)極對數(shù)pp、以及磁通鏈Wf。
[0008]扭矩安全監(jiān)控控制方法中，所述第一扭矩計算算法表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種扭矩安全監(jiān)控控制方法，包括監(jiān)控扭矩請求，監(jiān)控扭矩執(zhí)行，以及監(jiān)控車輛狀態(tài)，其中 所述監(jiān)控扭矩請求的步驟包括根據(jù)扭矩請求輸入信息，以第一扭矩請求計算算法計算得到扭矩請求；根據(jù)當(dāng)前的扭矩請求輸入信息，以第二扭矩請求計算算法計算得到冗余扭矩請求；計算所述扭矩請求和所述冗余扭矩請求的請求差值,并且在所述請求差值大于請求差值閾值時，將所述扭矩請求限制在安全請求范圍內(nèi)；以及將所述扭矩請求提供給電機(jī)控制器； 所述監(jiān)控扭矩執(zhí)行的步驟包括根據(jù)第一組扭矩計算參數(shù)，以第一扭矩計算算法計算得到實際扭矩；根據(jù)第二組扭矩計算參數(shù)，以第二扭矩計算算法計算得到冗余實際扭矩；以及，計算被提供給所述電機(jī)控制器的所述扭矩請求、所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩之間的差值，如果所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩之間的差值大于扭矩差值閾值，或者所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩兩者之中至少一個大于等于所述扭矩請求，則將電機(jī)實際扭矩限制在安全執(zhí)行范圍內(nèi)；以及 所述監(jiān)控車輛狀態(tài)的步驟包括根據(jù)預(yù)測輸入?yún)?shù)計算得到目標(biāo)輸出參數(shù)；根據(jù)實際輸入?yún)?shù)計算得到實際目標(biāo)輸出參數(shù)；以及計算所述目標(biāo)輸出參數(shù)和所述實際目標(biāo)輸出參數(shù)的輸出差值，并且在所述輸出差值大于輸出差值閾值時，將電機(jī)實際扭矩限制在安全執(zhí)行范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1的扭矩安全監(jiān)控控制方法，其中，所述扭矩請求輸入信息包括加速踏板位置、制動踏板位置、車速、換檔桿位置、以及電池SOC信息。
3.如權(quán)利要求1的扭矩安全監(jiān)控控制方法，其中，所述第一組扭矩計算參數(shù)包括電機(jī)本身的電感Ld和L,、電機(jī)扭矩控制電流id和i,、電機(jī)極對數(shù)pp、以及磁通鏈Wf。
4.如權(quán)利要求3的扭矩安全監(jiān)控控制方法，其中，所述第一扭矩計算算法表示為:

5.如權(quán)利要求1的扭矩安全監(jiān)控控制方法，其中，所述第二組扭矩計算參數(shù)包括電機(jī)電流1、電壓U、電機(jī)轉(zhuǎn)速η、以及電機(jī)效率η。
6.如權(quán)利要求5的扭矩安全監(jiān)控控制方法，其中，所述第二扭矩計算算法表示為:
7.如權(quán)利要求1的扭矩安全監(jiān)控控制方法，其中，所述預(yù)測輸入?yún)?shù)包括加速踏板位置、剎車踏板位置、車速、以及當(dāng)前檔位信息。
8.如權(quán)利要求1的扭矩安全監(jiān)控控制方法，其中，所述實際輸入?yún)?shù)包括電機(jī)反饋的實際輸出扭矩、車速、當(dāng)前檔位信息。
9.一種扭矩安全監(jiān)控控制裝置，包括監(jiān)控扭矩請求設(shè)備，監(jiān)控扭矩執(zhí)行設(shè)備，以及監(jiān)控車輛狀態(tài)設(shè)備，其中 所述監(jiān)控扭矩請求設(shè)備用于根據(jù)扭矩請求輸入信息，以第一扭矩請求計算算法計算得到扭矩請求；根據(jù)當(dāng)前的扭矩請求輸入信息，以第二扭矩請求計算算法計算得到冗余扭矩請求；計算所述扭矩請求和所述冗余扭矩請求的請求差值，并且在所述請求差值大于請求差值閾值時，將所述扭矩請求限制在安全請求范圍內(nèi)；以及將所述扭矩請求提供給電機(jī)控制器； 所述監(jiān)控扭矩執(zhí)行設(shè)備用于根據(jù)第一組扭矩計算參數(shù)，以第一扭矩計算算法計算得到實際扭矩；根據(jù)第二組扭矩計算參數(shù)，以第二扭矩計算算法計算得到冗余實際扭矩；以及，計算被提供給所述電機(jī)控制器的所述扭矩請求、所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩之間的差值，如果所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩之間的差值大于扭矩差值閾值，或者所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩兩者之中至少一個大于等于所述扭矩請求，則將電機(jī)實際扭矩限制在安全執(zhí)行范圍內(nèi)；以及 所述監(jiān)控車輛狀態(tài)設(shè)備用于根據(jù)預(yù)測輸入?yún)?shù)計算得到目標(biāo)輸出參數(shù)；根據(jù)實際輸入?yún)?shù)計算得到實際輸出參數(shù)；以及計算所述目標(biāo)輸出參數(shù)和所述實際輸出參數(shù)的輸出差值，并且在所述輸出差值大于輸出差值閾值時，將電機(jī)實際扭矩限制在安全執(zhí)行范圍內(nèi)。
10.一種監(jiān)控扭矩請求的方法，包括: 根據(jù)扭矩請求輸入信息，以第一扭矩請求計算算法計算得到扭矩請求； 根據(jù)當(dāng)前的扭矩請求輸入信息，以第二扭矩請求計算算法計算得到冗余扭矩請求；計算所述扭矩請求和所述冗余扭矩請求的請求差值，并且在所述請求差值大于請求差值閾值時，將所述扭矩請求限制在安全請求范圍內(nèi)；以及將所述扭矩請求提供給電機(jī)控制器。
11.一種監(jiān)控扭矩執(zhí)行方法，包括: 根據(jù)第一組扭矩計算參數(shù)，以第一扭矩計算算法計算得到實際扭矩； 根據(jù)第二組扭矩計算參數(shù)，以第二扭矩計算算法計算得到冗余實際扭矩；以及計算被提供給所述電機(jī)控制器的所述扭矩請求、所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩之間的差值，如果所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩之間的差值大于扭矩差值閾值，或者所述實際扭矩和所述冗余實際扭矩兩者之中至少一個大于等于所述扭矩請求，則將電機(jī)實際扭矩限制在安全執(zhí)行范圍內(nèi)。`
12.—種監(jiān)控車輛狀態(tài)的方法，包括: 根據(jù)預(yù)測輸入?yún)?shù)計算得到目標(biāo)輸出參數(shù)； 根據(jù)實際輸入?yún)?shù)計算得到實際輸出參數(shù)；以及 計算所述目標(biāo)輸出參數(shù)和所述實際輸出參數(shù)的輸出差值，并且在所述輸出差值大于輸出差值閾值時，將電機(jī)實際扭矩限制在安全執(zhí)行范圍內(nèi)。
【文檔編號】B60L3/00GK103863122SQ201210541839
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】薛劍波, 張劍鋒, 馮建苗, 邱巍, 周藝豪, 陳婷 申請人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司