电动汽车驱动模式扭矩控制设计方法

在电动汽车扭矩控制模式中,驱动模式是其最重要的控制模块,负责车辆正常驱动前进及倒退行车的扭矩控制。驱动控制模式下,一般根据采集的油门踏板信号开度值、当前档位、驾驶模式、车速等信号通过驱动扭矩MAP、当前模式最高限速、当前模式电机电池最高功率扭矩限制等输出当前整车需求扭矩,驱动车辆按照驾驶员驾驶意图行车。

目录

一、驱动模式扭矩控制设计需要的技术资料

1、整车参数

2、动力性要求

3、电机转速扭矩特性MAP

4、油门踏板电气特性

5、最高限速

6、驾驶模式分类及要求

7、电池功率输出特性

二、驱动模式计算输入信号

1、油门踏板开度值

2、当前车速

3、当前档位

4、当前驾驶模式

5、当前允许输出最大扭矩

三、驱动模式扭矩控制计算方法

1、当前最大允许输出扭矩

2、油门开度及档位系数

3、加速控制扭矩系数

4、限速扭矩系数

5、驱动需求扭矩

四、总结


一、驱动模式扭矩控制设计需要的技术资料

1、整车参数

包括整车质量,传动比、主减速比,轮胎滚动半径等

2、动力性要求

加速性,如0-50km/h、0-100km/h加速时间;爬坡度,如满足20%爬坡度

3、电机转速扭矩特性MAP

一般由电机厂家通过台架测试获得,包含不同电机转速对应的最大扭矩特性、不同电机转速及扭矩对应机械功率、电功率、电压、电流、电机效率、系统效率等

4、油门踏板电气特性

油门踏板采集电压范围及对应的油门开度值,一般包括2路油门踏板采集信号

5、最高限速

车辆D挡、R挡最高车速,如D挡最高车速130km/h,R挡最高车速30km/h

6、驾驶模式分类及要求

如经济模式、正常模式、运动模式,不同驾驶模式的加速时间、最大功率等,对应设定不同的扭矩MAP

7、电池功率输出特性

峰值允许输出功率及持续允许输出功率(该数据一般会通过BMS通过CAN总线实时发送),需要BMS相关信号的CAN通讯协议

二、驱动模式计算输入信号

1、油门踏板开度值

根据采集的两路油门踏板电压值通过滤波、解析、开度值计算、故障判定等算法得到当前油门踏板开度值作为驱动模式的输入信号

2、当前车速

根据采集的ABS车速及当前电机转速、传动比、轮胎滚动半径计算的车速,通过对比计算得到当前车速,作为驱动模式的输入信号

3、当前档位

根据采集的档位信号,通过档位管理控制模块判断得到当前的实际档位值为D挡或R挡,作为驱动模式的输入信号

4、当前驾驶模式

根据采集的驾驶模式信号,通过解析判断得到当前的驾驶模式,作为驱动模式的输入信号

5、当前允许输出最大扭矩

根据电机转速扭矩特性,MCU发送的当前允许最大输出扭矩,BMS发送的当前最大输出功率计算得出的最大输出扭矩,当前驾驶模式限制的最大功率计算得出的最大输出扭矩,对比取小作为当前允许输出最大扭矩

三、驱动模式扭矩控制计算方法

1、当前最大允许输出扭矩

根据当前驾驶模式及电机输出特性、电池输出特性得到的最大允许输出扭矩值,保证输出扭矩不超限,一般处理后得到一个最大输出扭矩值,该数值随采集的车辆信息实时变化,该数值最为当前输出扭矩的基准值

2、油门开度及档位系数

根据当前实际档位及油门踏板开度(即当前驾驶员的加速驾驶意图),满足驾驶员的加速意图,一般处理后得到油门开度值0-100%及档位值1或-1

3、加速控制扭矩系数

根据当前车速及计算的加速度,保证加速时间满足动力性要求,且加速过程平稳无扭矩频繁波动,一般会以当前车速作为一个输入量,加速度作为另一个输入量,扭矩系数作为输出量,制定一个MAP,基本原则是当同等车速条件下加速度越大,系数越小,同等加速度条件下,车速越小,系数越大,MAP数值可通过仿真及实车测试确定,最终输出一个0-1的加速控制扭矩系数

4、限速扭矩系数

根据当前驾驶模式及档位下的车辆最高车速限制,保证车辆动力性平顺性满足的基础上满足限速条件,避免超出最高车速或在最高车速附近震荡;一般采用PI控制算法进行车速控制,当驾驶员大油门加速时,接近设定最高车速时逐步降低限速扭矩系数,最终输出扭矩保持车辆以最高车速稳速行车,P、I数值可以通过仿真及实车标定测试确定,最终输出一个0-1的限速扭矩系数

5、驱动需求扭矩

综合以上计算结果,用当前最大允许输出扭矩乘以油门开度及档位系数、加速控制扭矩系数、限速扭矩系数得出当前驱动需求扭矩,此外可以在此需求扭矩基础上给出扭矩增加减小步长限制,避免扭矩变化过快引起不好的驾驶感受

四、总结

本文介绍了电动汽车驱动模式扭矩控制设计需要的技术资料、驱动模式计算的输入信号及扭矩计算方式,给出了一种电动汽车驱动模式扭矩控制的设计方法,希望能给相关技术人员带来一定参考和帮助。

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