基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法

基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法
【专利摘要】本发明揭示了一种基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，基于电动机的外特性曲线确定电动机在Nor、Eco和Ran三种模式下的扭矩输出曲线，Eco和Ran模式下的扭矩输出曲线由外特性曲线和限功率曲线拟合而成且具有截止转速，获取模式选择信号选择Nor、Eco和Ran三种模式的其中一种，采集油门踏板行程；参考油门踏板行程，按照所选择的模式控制电动机运行，在Eco和Ran模式下分别具有Eco参考曲线和Ran参考曲线，当油门踏板行程大于行程阈值时，电动机扭矩输出响应油门踏板行程且处于参考曲线上方，以动力输出为主。本发明的控制方法兼顾了行驶模式和驾驶员意图，有利于提高驾驶感受。
【专利说明】基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动车领域，更具体地说，涉及一种基于多种行驶模式的电动机扭矩输出的控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，市场上一些主流新能源车型均对车辆的行驶模式进行了划分，如动力性优先模式，经济性优先模式和最大续驶里程优先模式等。所采取的技术方法主要为通过简单限制电动机的最大输出功率、电动机的最大扭矩、电动机的最大转速等实现区分车辆不同行驶模式。然而，这些方法对整车经济性的优化和续驶里程的延长作用相对有限，并未充分考虑电动机在规定工作区内的输出特性，对真实情况下驾驶员驾驶意图的解析不够完善。
[0003]传统的电动机扭矩的控制方法造成的一个比较明显的缺陷是驾驶乐趣的丧失，由于在经济性优先模式和最大续驶里程优先模式下电动机的最大输出功率和最大输出扭矩都被强制限值，使得驾驶员在低转速情况下也不能利用电动机的动力，造成起步缓慢、爬坡困难等各种困扰，严重影响驾驶乐趣，也导致了电动车的市场反响不佳。

【发明内容】

[0004]本发明旨在提出一种能够兼顾节能和驾驶员意图的电动机扭矩控制方法，以有效提升驾驶感受。
[0005]根据本发明的一实施例，提出一种基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，包括:基于电动机的外特性曲线确定电动机在NoinEco和Ran三种模式下的扭矩输出曲线，其中Nor扭矩输出曲线与外特性曲线相同，Eco扭矩输出曲线由外特性曲线和限功率曲线拟合而成，Eco扭矩输出曲线具有Eco截止转速，Eco截止转速是电动机在Eco模式下的最大转速，Ran扭矩输出曲线由外特性曲线和限功率曲线拟合而成，Ran扭矩输出曲线具有Ran截止转速，Ran截止转速是电动机在Ran模式下的最大转速；
[0006]获取模式选择信号，选择Nor、Eco和Ran三种模式的其中一种,米集油门踏板行程;
[0007]参考油门踏板行程，按照所选择的模式控制电动机运行:
[0008]如果是Nor模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Nor扭矩输出曲线；
[0009]如果是Eco模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Eco扭矩输出曲线；设置Eco参考曲线，当油门踏板行程大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Eco参考曲线上方以满足整车动力性需求，当油门踏板行程不大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Eco参考曲线下方以满足整车经济性需求；
[0010]如果是Ran模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Ran扭矩输出曲线；设置Ran参考曲线，当油门踏板行程大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Ran参考曲线上方以满足整车动力性需求，当油门踏板行程不大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Ran参考曲线下方以满足整车续驶里程需求。
[0011]在一个实施例中，Eco扭矩输出曲线确定方式如下:依据Eco模式的加速时间&。。，确定Eco模式的限功率比例M%，依据所述限功率比例M%确定限功率曲线CE。。；拟合电动机的外特性曲线与限功率曲线CE。。得到Eco扭矩输出曲线，根据Eco截止转速形成Eco扭矩输出曲线的截止区。
[0012]在一个实施例中,Ran扭矩输出曲线确定方式如下:依据Ran模式的加速时间tKan,确定Ran模式的限功率比例N%，依据所述限功率比例N%确定限功率曲线CKan ;拟合电动机的外特性曲线与限功率曲线CKan得到Ran扭矩输出曲线。根据Ran截止转速形成Ran扭矩输出曲线的截止区。
[0013]Eco模式的加速时间tE。。和Ran模式的加速时间tKan满足关系tKan>tE。。。Eco模式的限功率比例1%和Ran模式的限功率比例^^%满足关系N〈M。
[0014]在一个实施例中，Eco参考曲线是依据爬坡度限值确定的电动机的爬坡扭矩输出曲线De。。。Ran参考曲线是依据爬坡度限值确定的电动机的爬坡扭矩输出曲线DKan。曲线DE。。和DKan可以是相同的曲线。
[0015]本发明的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法对电动机输出扭矩进行了优化，将整车行驶模式分成Nor、Eco和Ran三种模式，分别制作三种模式的电动机最大扭矩输出特性曲线，并基于油门踏板行程和驾驶员意图确定对应模式下电机的需求扭矩值。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:
[0017]图1揭示了根据本发明的一实施例的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法的流程图。
[0018]图2揭示了根据本发明的一实施例的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法中确定Eco扭矩输出曲线的过程。
[0019]图3揭示了根据本发明的一实施例的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法中确定Ran扭矩输出曲线的过程。
[0020]图4揭示了 Nor扭矩输出曲线。
[0021]图5揭示了 Eco扭矩输出曲线。
[0022]图6揭示了 Ran扭矩输出曲线。
【具体实施方式】
[0023]本发明的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法的主要特点如下:
[0024]将三种行驶模式特点和电动机特性相结合，分别绘制对应模式的电动机输出特性曲线。基于驾驶员驾驶意图对不同踏板行程的电动机扭矩输出值进行优化计算。
[0025]三种行驶模式包括:
[0026]普通行驶模式Nor:最大限度满足整车动力性和舒适性要求。
[0027]经济行驶模式Eco:综合考虑整车动力性、经济性和舒适性需求。
[0028]续驶里程模式Ran:最大限度满足续驶里程需求。[0029]图1揭示了根据本发明的一实施例的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法100的流程图，该方法包括:
[0030]102.基于电动机的外特性曲线确定电动机在Nor、Eco和Ran三种模式下的扭矩输出曲线,其中Nor扭矩输出曲线与外特性曲线相同，Eco扭矩输出曲线由外特性曲线和限功率曲线拟合而成，Eco扭矩输出曲线具有Eco截止转速，Eco截止转速是电动机在Eco模式下的最大转速，Ran扭矩输出曲线由外特性曲线和限功率曲线拟合而成，Ran扭矩输出曲线具有Ran截止转速，Ran截止转速是电动机在Ran模式下的最大转速。
[0031]104.获取模式选择信号,选择Nor、Eco和Ran三种模式的其中一种,米集油门踏板行程。
[0032]106.参考油门踏板行程，按照所选择的模式控制电动机运行:
[0033]如果是Nor模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Nor扭矩输出曲线；
[0034]如果是Eco模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Eco扭矩输出曲线；设置Eco参考曲线，当油门踏板行程大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Eco参考曲线上方，当油门踏板行程不大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Eco参考曲线下方。Eco参考曲线上方扭矩输出将最大限度满足整车的动力性需求，Eco参考曲线下方扭矩输出将最大限度满足整车的经济性需求。
[0035]如果是Ran模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Ran扭矩输出曲线；设置Ran参考曲线，当油门踏板行程大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Ran参考曲线上方，当油门踏板行程不大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Ran参考曲线下方。Ran参考曲线上方扭矩输出将最大限度满足整车的动力性需求，Ran参考曲线下方扭矩输出将最大限度满足整车的续驶里程需求。
[0036]参考图2所示，Eco扭矩输出曲线确定方式如下:
[0037]202.依据Eco模式的加速时间tE。。，确定Eco模式的限功率比例，依据所述限功率比例M%确定限功率曲线CE。。。M%限功率曲线CE。。可参考图5所示。
[0038]204.拟合电动机的外特性曲线与限功率曲线Ce。。得到Eco扭矩输出曲线。此处的假设是在转速较低的情况下，电动机在Eco模式下依旧以全扭矩输出，因此在低速模式下Eco扭矩输出曲线与外特性曲线Ae。。重合，在转速较高的情况下，Eco扭矩输出曲线受到
限功率曲线CE。。的限制，与M%限功率曲线CE。。重合。在中低转速区域，Eco扭矩输出曲线存在外特性曲线Ae。。由向M%限功率曲线CE。。的过渡。
[0039]206.依据爬坡度限值确定电动机的爬坡扭矩输出曲线De。。并设定为Eco参考曲线。De。。可参考图5所示。De。。几乎是一条平直的线，该曲线表达电动机运转的经济性，如果扭矩输出在De。。之下，说明电动机经济性运转为主，如果扭矩输出在De。。以上，说明电动机以满足动力要求的运转为主。
[0040]208.根据电动机在Eco模式下的最大转速即Eco截止转速形成Eco截止区。由此得到完整的Eco扭矩输出曲线Be。。。
[0041]参考图3所示，Ran扭矩输出曲线确定方式如下:
[0042]302.依据Ran模式的加速时间tKan，确定Ran模式的限功率比例N%，依据所述限功率比例N%确定限功率曲线CKan。N%限功率曲线CKan可参考图6所示。[0043]304.拟合电动机的外特性曲线与限功率曲线CKan得到Ran扭矩输出曲线。同样在此处假设在转速较低的情况下，电动机在Ran模式下依旧以全扭矩输出，因此在低速模式下Ran扭矩输出曲线与外特性曲线Ae。。重合，在转速较高的情况下，Ran扭矩输出曲线受到N%限功率曲线Clian的限制，与N%限功率曲线Clian重合。在中低转速区域，Ran扭矩输出曲线存在外特性曲线Ae。。由向N%限功率曲线CKan的过渡。
[0044]306.依据爬坡度限值确定电动机的爬坡扭矩输出曲线DKan并设定为Ran参考曲线。DKan可参考图6所示。DKan几乎是一条平直的线，该曲线表达电动机运转的经济性，如果扭矩输出在DKan之下，说明电动机以经济性运转满足最大续驶里程为主，如果扭矩输出在Deco以上，说明电动机以满足动力要求的运转为主。由于D-和De。。都是经济性指标，在一个实施例中，DEan和De。。是依据相同的爬坡度限值计算的到，因此DKan和De。。可以是相同的曲线。 [0045]308.根据电动机在Ran模式下的最大转速，即Ran截止转速形成Ran截止区。由此得到完整的Ran扭矩输出曲线BKan。比较图5和图6可见，Ran截止转速比Eco截止转速更低，以体现Ran模式下更加经济的运行模式和对最大续驶里程的考虑。
[0046]Eco模式比Ran模式对加速有更高的要求，因此Eco模式的加速时间tE。。和Ran模式的加速时间tKan满足关系tKan>tE。。。相应的，Eco模式的限功率比例M%和Ran模式的限功率比例^^%满足关系N〈M。相应的，Ran模式比Eco模式有更高的续航要求，所以Ran模式下的电动机最高转速，即Ran截止区比Eco模式下的电动机最高转速，即Eco截至区更低。
[0047]图4~图6揭示了三种模式下的扭矩输出曲线。其中图4揭示了 Nor扭矩输出曲线，图5揭示了 Eco扭矩输出曲线，图6揭示了 Ran扭矩输出曲线。
[0048]Nor模式即普通行驶模式，该模式下，考虑到整车动力性和舒适性的要求，不对电动机功率输出进行限制，电动机输出特性曲线完全符合电动机外特性曲线，并基于最大限度满足动力性和舒适性的要求对对应踏板行程的电动机输出扭矩值进行标定。
[0049]Eco模式即经济行驶模式，该模式下，对电动机外特性曲线基于爬坡度和加速时间两项动力性指标进行经济性优化处理。低速时电动机输出特性曲线的优化以爬坡度指标为基准，为保证整车的最大爬坡度需求，认为低速时电动机输出扭矩与电动机外特性曲线相重合，高速时电动机输出特性曲线需满足Eco模式加速时间tE。。需求，对应为]?%限功率曲线CE。。，将曲线CE。。与低速时电动机最大输出扭矩曲线进行整合，得到Eco模式下电动机输出特性曲线Be。。。设置两个爬坡度限值imaxl和imax2，imaxl>imax2，Ifflaxl为整车最大爬坡度要求。当踏板行程值低于行程阈值P时，电动机输出扭矩值位于曲线De。。以下(曲线De。。为爬坡度Ifflax2时电动机扭距输出曲线)，运行以经济性考虑为主。当踏板行程值高于P时，电动机扭矩输出值进入be。。曲线和de。。曲线之间，运行以动力输出为主。对应踏板行程电动机输出扭矩值采用常规方法进行标定。参见图5，Ae。。曲线为电动机外特性曲线，Be。。曲线为Eco模式电动机输出特性曲线，CE。。曲线为M%限功率曲线，De。。曲线为整车imax2爬坡度电动机扭矩输出曲线，即Eco参考曲线。
[0050]Ran模式即续驶里程模式，该模式下，电动机外特性曲线绘制方法与Eco模式相同，低速时电动机输出扭矩曲线依据整车最大爬坡度，高速时参照Ran模式整车加速时间tEa?(tEan>tEco)得到N%限功率曲线CKan (N〈M)，将两种情况进行整合得到电动机扭矩输出特性曲线BKan。在低速时，依旧设置两个爬坡度限值imaxl和imax2，数值和设置方法与Eco模式相同。当踏板行程值低于行程阈值P时，电动机输出扭矩值位于曲线DKan以下(曲线DKan为爬坡度i_2时电动机扭距输出曲线)，运行以经济性考虑为主。当踏板行程值高于P时，电动机扭矩输出值进入BKan曲线和DKan曲线之间，运行以动力输出为主。对应踏板行程电动机输出扭矩值采用前述方法进行标定。参见图6，AEan曲线为电动机外特性曲线，BEan曲线为Range模式电动机输出特性曲线，CKan曲线为N%限功率曲线，DKan曲线为整车imax2爬坡度电动机扭矩输出曲线，即Ran参考曲线
[0051]在图5和图6中曲线Be。。和BKan分别标不出了 Eco模式和Ran模式的电动机输出转速范围，当电动机转速超出对应模式电动机转速范围时，模式切换操作无效，整车停留在原模式状态。
[0052]本发明的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法对电动机输出扭矩进行了优化，将整车行驶模式分成Nor、Eco和Ran三种模式，分别制作三种模式的电动机最大扭矩输出特性曲线，并基于油门踏板行程和驾驶员意图确定对应模式下电机的需求扭矩值。
[0053]上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可对上述实施例做出种种修改或变化而不脱离本发明的发明思想，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
【权利要求】
1.一种基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，其特征在于，包括: 基于电动机的外特性曲线确定电动机在Nor、Eco和Ran三种模式下的扭矩输出曲线，其中Nor扭矩输出曲线与外特性曲线相同，Eco扭矩输出曲线由外特性曲线和限功率曲线拟合而成，Eco扭矩输出曲线具有Eco截止转速，Eco截止转速是电动机在Eco模式下的最大转速，Ran扭矩输出曲线由外特性曲线和限功率曲线拟合而成，Ran扭矩输出曲线具有Ran截止转速，Ran截止转速是电动机在Ran模式下的最大转速； 获取模式选择信号，选择Nor、Eco和Ran三种模式的其中一种，采集油门踏板行程； 参考油门踏板行程，按照所选择的模式控制电动机运行: 如果是Nor模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Nor扭矩输出曲线； 如果是Eco模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Eco扭矩输出曲线；设置Eco参考曲线，当油门踏板行程大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Eco参考曲线上方以满足整车动力性需求，当油门踏板行程不大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Eco参考曲线下方以满足整车经济性需求； 如果是Ran模式，电动机的实际输出扭矩与油门踏板行程对应且最大实际输出扭矩不超过Ran扭矩输出曲线；设置Ran参考曲线，当油门踏板行程大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Ran参考曲线上方以满足整车动力性需求，当油门踏板行程不大于行程阈值时，电动机的实际输出扭矩位于Ran参考曲线下方以满足整车续驶里程需求。
2.如权利要求1所述的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，其特征在于，Eco扭矩输出曲线确定方式如下: 依据Eco模式的加速时间tE。。，确定Eco模式的限功率比例M%，依据所述限功率比例 确定限功率曲线CE。。； 拟合电动机的外特性曲线与限功率曲线CE。。得到Eco扭矩输出曲线； 根据Eco截止转速形成Eco扭矩输出曲线的截止区。
3.如权利要求2所述的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，其特征在于，Ran扭矩输出曲线确定方式如下: 依据Ran模式的加速时间tKan， 确定Ran模式的限功率比例N%，依据所述限功率比例N%确定限功率曲线Clian ; 拟合电动机的外特性曲线与限功率曲线CKan得到Ran扭矩输出曲线；根据Ran截止转速形成Ran扭矩输出曲线的截止区。
4.如权利要求3所述的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，其特征在于， Eco模式的加速时间tE。。和Ran模式的加速时间tKan满足关系tKan>tE。。。
5.如权利要求3所述的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，其特征在于， Eco模式的限功率比例1%和Ran模式的限功率比例^^%满足关系N〈M。
6.如权利要求1所述的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，其特征在于， 所述Eco参考曲线是依据爬坡度限值确定的电动机的爬坡扭矩输出曲线De。。； 所述Ran参考曲线是依据爬坡度限值确定的电动机的爬坡扭矩输出曲线DKan。
7.如权利要求6所述的基于多种行驶模式的电动机扭矩控制方法，其特征在于，曲线Deco和Dlian是相同的曲线。
【文档编号】B60L15/20GK103625307SQ201210313010
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】杨晓昆, 李涛, 贾旭, 马玉岩, 周洋, 王练, 童珎 申请人:上海大众汽车有限公司