一种加速踏板扭矩的计算方法、计算装置及汽车与流程

本申请涉及汽车控制技术领域，特别涉及一种加速踏板扭矩的计算方法、计算装置及汽车。

背景技术：

随着能源危机的日益加深和环保理念的持续提升，新能源汽车得到了快速发展。

新能源汽车包括混动车型和纯电车型，混动车型的动力系统包括发动机和驱动电机，而纯电车型的动力系统不含发动机，仅包括驱动电机。

经发明人研究发现，无论是两种驱动系统的混合动力汽车还是仅含驱动电机的纯电汽车，利用现有的加速踏板扭矩map，计算加速踏板扭矩的技术存在诸多不足，例如，计算得到的加速踏板扭矩不连续，导致车辆驾驶不平顺问题；比如在加速和减速状态切换过程中，加速度变化大，扭矩的变化可能跟不上驾驶员期望的加速意图，导致车辆驾驶感差、驾驶性不好的问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种加速踏板扭矩的计算方法、计算装置及汽车，以解决相关技术中由于扭矩的不平顺导致车辆驾驶不平顺性和扭矩的变化跟不上驾驶员期望的加速意图，导致车辆驾驶感差、驾驶性不好的问题。

第一方面，提供了一种加速踏板扭矩的计算方法，其包括：

获取不同的加速踏板开度，并从小到大依次排序，其中，最小的加速踏板开度为0％；

按照设定规则，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度，所述设定规则包括：在相邻的两个加速踏板开度中，基于不同车速下的加速度变化率、当前的加速踏板开度、上一个加速踏板开度及其不同车速下的期望加速度，计算当前的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度；且基于不同车速下的道路阻力和滑行能量回收扭矩，计算加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度；

基于不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度、不同车速下的道路阻力，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。

一些实施例中，基于不同车速下的道路阻力和滑行能量回收扭矩，计算加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度，包括如下步骤：

基于车轮半径和不同车速下的滑行能量回收扭矩，计算不同车速下的滑行能量回收力；

计算不同车速下的道路阻力和滑行能量回收力之和，并与整车质量作商，得到加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度。

一些实施例中，基于不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度、不同车速下的道路阻力，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩，包括如下步骤：

计算整车质量和不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度之积，得到不同的加速踏板开度下不同车速下的加速力；

计算不同车速下的道路阻力和不同的加速踏板开度下不同车速下的加速力之和，并与车轮半径作积，得到不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。

一些实施例中，基于整车车重、道路阻力系数、风阻系数、整车迎风面积以及车速，计算道路阻力。

一些实施例中，所述计算方法还包括如下步骤：

判断所述加速踏板扭矩是否大于动力系统最大扭矩，若大于，则采用动力系统最大扭矩替换该加速踏板扭矩。

一些实施例中，所述计算方法还包括如下步骤：

将不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩，绘制成关于加速踏板开度-车速-加速踏板扭矩的扭矩曲线；

对扭矩曲线进行平滑处理，得到最终的不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。

一些实施例中，获取加速踏板开度，包括如下步骤：

基于加速踏板的输出电压，得到有效值；

基于有效值、加速踏板的输出电压有效采样最小阈值和最大阈值，计算出加速踏板开度。

一些实施例中，基于加速踏板的输出电压，得到有效值，包括如下步骤：

采集加速踏板的输出电压，并进行转换，得到采样值；

判断所述采样值是否超出有效范围，若超出有效范围，则重新采集；

对采样值进行滤波，得到有效值。

第二方面，提供了一种加速踏板扭矩的计算装置，其包括：

开度获取模块，其用于：获取不同的加速踏板开度，并从小到大依次排序，其中，最小的加速踏板开度为0％；

第一计算模块，其用于：按照设定规则，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度，所述设定规则包括：在相邻的两个加速踏板开度中，基于不同车速下的加速度变化率、当前的加速踏板开度、上一个加速踏板开度及其不同车速下的期望加速度，计算当前的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度；且基于不同车速下的道路阻力和滑行能量回收扭矩，计算加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度；

第二计算模块，其用于：基于不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度、不同车速下的道路阻力，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。

第三方面，提供了一种汽车，其包括控制器，所述控制器用于执行如上任一所述的加速踏板扭矩的计算方法。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种加速踏板扭矩的计算方法、计算装置及汽车，本申请首先获取不同的加速踏板开度，并从小到大依次排序，再结合滑行能量回收扭矩和道路阻力，计算出加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度，基于加速踏板开度为0％时的期望加速度，以及加速度变化率，计算出其余加速踏板开度下的期望加速度，最后计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。在本申请中，一方面，融入了滑行能量回收扭矩，加速踏板从其他开度切换到0％开度时，扭矩过渡性和平顺性更好，可以避免由于扭矩的不平顺导致车辆驾驶不平顺性的问题；另一方面，融入了期望加速度，可以改善常规扭矩识别方法响应性较差的缺点，有利于更好地识别驾驶员的驾驶意图，提高加速响应性，有效改善汽车的驾驶品质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的汽车的方框示意图；

图2为本申请实施例提供的加速踏板扭矩的计算方法流程图；

图3为本申请实施例提供的计算加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度的流程图；

图4为本申请实施例提供的加速度变化率与车速关系图；

图5为本申请实施例提供的计算不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩的流程图；

图6为本申请实施例提供的不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩关系图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

申请人在经过反复的试验和验证后发现，按照现有技术中提供的加速踏板扭矩map，由于未考虑能量回收扭矩，则在松加速踏板时，会出现因扭矩不连续性而导致车辆驾驶不平顺问题，同时，由于未考虑加速性能，在加速和减速状态切换过程中，加速度变化大，扭矩的变化可能跟不上驾驶员期望的加速意图，导致车辆驾驶感差、驾驶性不好的问题。

正因如此，本申请实施例提供了一种加速踏板扭矩的计算方法，旨在解决相关技术中由于扭矩的不平顺导致车辆驾驶不平顺性和扭矩的变化跟不上驾驶员期望的加速意图，导致车辆驾驶感差、驾驶性不好的问题。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种汽车10，属于新能源汽车。其中，该汽车10可以为具有发动机(如内燃机)和驱动电机两种驱动系统的混合动力汽车，也可以是仅具有驱动电机的电动汽车。

详细地，该汽车10所包括的部件不受限制，可以根据实际应用需求进行选择。例如，该汽车10可以包括，但不限于控制器20、加速踏板和制动踏板等。

其中，控制器20与加速踏板传感器连接，控制器20识别加速踏板信号。对于新能源汽车，控制器20为整车控制器vcu，对新能源汽车动力总成进行控制，对于纯电动车，整车控制器控制电机，对于混合动力车，整车控制器控制发动机、驱动电机、发电机等。

其中，所述控制器20可以包括存储器22、处理器24和加速踏板扭矩的计算装置26。并且，存储器22和处理器24之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。加速踏板扭矩的计算装置26包括至少一个可通过软件或固件(firmware)的形式存储于存储器22中的软件功能模块。处理器24用于执行存储器22中存储的可执行的计算机程序，例如，加速踏板扭矩的计算装置26所包括的软件功能模块及计算机程序等，以实现加速踏板扭矩计算方法。

可选地，存储器22可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存储器22用于存储程序，处理器24在接收到执行指令后，执行该程序。

处理器24可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器24可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)、片上系统(systemonchip，soc)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

可以理解，图1所示的结构仅为示意，控制器20还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。并且，图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

参见图2所示，本申请实施例还提供一种可应用于上述控制器20的加速踏板扭矩的计算方法。

其中，该加速踏板扭矩的计算方法有关的流程所定义的方法步骤可以由控制器20实现。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。

201：获取不同的加速踏板开度，并从小到大依次排序，其中，最小的加速踏板开度为0％，最大的加速踏板开度为100％。

在本实施例中，不同的加速踏板开度的数值，可以根据实际需求选择。

比如，一组不同的加速踏板开度依次为：0％、3％、6％、9％、12％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、60％、70％、80％和100％。

或者，一组不同的加速踏板开度依次为：0％、4％、8％、12％、16％、20％、24％、28％、32％、36％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％。

或者，一组不同的加速踏板开度依次为：0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、70％、80％、90％和100％。

202：按照设定规则，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度，设定规则包括：

(1)基于不同车速下的道路阻力和滑行能量回收扭矩，计算加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度。

(2)在相邻的两个加速踏板开度中，基于不同车速下的加速度变化率、当前的加速踏板开度、上一个加速踏板开度及该上一个加速踏板开度下不同车速下的期望加速度，计算当前的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度。

以下对步骤202进行详细阐述：

参见图3所示，对于规则(1)，可以采用如下步骤进行计算：

301：基于车轮半径和不同车速下的滑行能量回收扭矩，计算不同车速下的滑行能量回收力。

其中，滑行能量回收扭矩是根据目标续驶里程，并兼顾驾驶性和最优能量回收得到的扭矩，滑行能量回收扭矩与车速和续驶里程有对应关系，可以通过标定的方法获取不同车速下的滑行能量回收扭矩。

滑行能量回收力可以通过第一公式计算，第一公式包括：

上式中，fgen,j为第j个车速vj下的滑行能量回收力，j＝1、2、…、n-1、n，n为不同车速的总数，tgen,j为第j个车速vj下的滑行能量回收扭矩，r为车轮半径。

302：计算不同车速下的道路阻力和滑行能量回收力之和，并与整车质量作商，得到加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度。

在本实施例中，加速踏板开度为0％时，期望加速度可以通过第二公式计算，第二公式包括：

上式中，i＝1，ai,j为第i个加速踏板开度(即0％)时第j个车速vj下的期望加速度，fj为第j个车速vj下的道路阻力，ma为整车质量。

对于规则(2)，可以通过第三公式计算，第三公式包括：

ai,j＝ai-1,j+δaj×(pi-pi-1)

上式中，i＝2、…、m-1、m，m为不同加速踏板开度的总数，ai,j为第i个加速踏板开度pi时第j个车速vj下的期望加速度，ai-1,j为第i-1个加速踏板开度pi-1时第j个车速vj下的期望加速度，δaj为第j个车速vj下的加速度变化率。

也即，当加速踏板开度为0％时，通过道路阻力和滑行能量回收力计算期望加速度，而对于其余的加速踏板开度下的期望加速度，将这些加速踏板开度按照从小到大的顺序进行排序，序号依次为2、…、m-1、m，当前加速踏板开度下的期望加速度是基于前一个加速踏板开度下的期望加速度计算而来。

故，可以理解的是，上述第二公式和第三公式，可以合并为如下第四公式：

可以理解的是，加速度变化率为经验数据，通常是通过采集典型工况下不同加速踏板开度下不同车速，通过采集的数据分析拟合出一个常规驾驶模式下不同车速下的加速度的变化率。参见图4所示，为本实施例拟合出的加速度变化率与车速关系图。

可以理解的是，道路阻力可以通过第五公式计算，第五公式包括：

上式中，fj为第j个车速vj下的道路阻力，g为整车车重，f为道路阻力系数，cd为风阻系数，a为整车迎风面积。

203：基于不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度、不同车速下的道路阻力，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩，即得到加速踏板扭矩map。

车辆在行驶时，根据实时的加速踏板开度和车速，通过该加速踏板扭矩map，即可得到相应的加速踏板扭矩。

以下对步骤203进行详细阐述：

参见图5所示，步骤203可以采用如下方法进行处理：

501：计算整车质量和不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度之积，得到不同的加速踏板开度下不同车速下的加速力。

加速力可以通过第六公式进行计算，第六公式包括：

fa,i,j＝ma×ai,j

上式中，fa,i,j为第i个加速踏板开度pi时第j个车速vj下的加速力，ma为整车质量。

502：计算不同车速下的道路阻力和不同的加速踏板开度下不同车速下的加速力之和，并与车轮半径作积，得到不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。

加速踏板扭矩可以通过第七公式进行计算，第七公式包括：

twheel,i,j＝(fa,i,j+fj)×r

上式中，twheel,i,j为第i个加速踏板开度pi时第j个车速vj下的轮边扭矩，也即加速踏板扭矩。

令i＝1、2、…、m-1、m，j＝1、2、…、n-1、n，根据第七公式，即可计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。

在计算加速踏板扭矩过程中，有可能存在计算数值超过动力系统最大扭矩，此时需要进行数据优化，故在一个优选地实施例中，对每一个计算出来的加速踏板扭矩需要进行如下处理：

判断加速踏板扭矩是否大于动力系统最大扭矩，若大于，则当前数值不可采用，需要用动力系统最大扭矩替换该加速踏板扭矩，若不大于，则直接采用当前数值。

对于混动车型，动力系统包括发动机和驱动电机，动力系统最大扭矩为二者的最大扭矩叠加值，对于纯电动车，动力系统包括驱动电机，动力系统最大扭矩为驱动电机的最大扭矩。

由于一组不同的加速踏板开度为离散点，计算出来的加速踏板扭矩也都是离散点，为了使保持数据的连续性，在一个优选地实施例中，还对所有的加速踏板扭矩进行平滑处理，具体如下：

将不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩，绘制成关于加速踏板开度-车速-加速踏板扭矩的扭矩曲线。

对扭矩曲线进行平滑处理，得到最终的不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩，参见图6所示，图中，横坐标为车速，纵坐标为加速踏板扭矩，每条曲线为在对应加速踏板开度下，对应不同车速下的加速踏板扭矩，由下至上每条曲线的加速踏板开度分别为0％、3％、6％、9％、12％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、60％、70％、100％。

在一个优选的实施例中，获取加速踏板开度，包括如下步骤：

基于加速踏板的输出电压，得到有效值。

基于有效值、加速踏板的输出电压有效采样最小阈值和最大阈值，计算出加速踏板开度。

加速踏板开度可以通过第八公式进行计算，第八公式包括：

上式中，vi为有效值，vmin为加速踏板的输出电压有效采样最小阈值，vmax为加速踏板的输出电压有效采样最大阈值。

当vi≥vmax时，令vi＝vmax，当vi＜vmin时，令vi＝vmin。

上述步骤中，基于加速踏板的输出电压，得到有效值，可以采用如下步骤处理：

采集加速踏板的输出电压，并进行转换，得到采样值。

判断采样值是否超出有效范围，若超出有效范围，则重新采集；其中，有效范围可以根据实际情况事先设定，比如可以设定为vmin～vmax。

对采样值进行滤波，得到有效值。

本申请实施例还提供了一种加速踏板扭矩的计算装置，该计算装置包括开度获取模块、第一计算模块和第二计算模块。

开度获取模块用于：获取不同的加速踏板开度，并从小到大依次排序，其中，最小的加速踏板开度为0％；

第一计算模块用于：按照设定规则，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度，设定规则包括：在相邻的两个加速踏板开度中，基于不同车速下的加速度变化率、当前的加速踏板开度、上一个加速踏板开度及其不同车速下的期望加速度，计算当前的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度；且基于不同车速下的道路阻力和滑行能量回收扭矩，计算加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度；

第二计算模块用于：基于不同的加速踏板开度下不同车速下的期望加速度、不同车速下的道路阻力，计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。

本申请的原理如下：

本申请首先获取不同的加速踏板开度，并从小到大依次排序，再结合滑行能量回收扭矩和道路阻力，计算出加速踏板开度为0％时，不同车速下的期望加速度，基于加速踏板开度为0％时的期望加速度，以及加速度变化率，计算出其余加速踏板开度下的期望加速度，最后计算出不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩。在本申请中，一方面，融入了滑行能量回收扭矩，加速踏板从其他开度切换到0％开度时，扭矩过渡性和平顺性更好，可以避免由于扭矩的不平顺导致车辆驾驶不平顺性的问题；另一方面，融入了期望加速度，可以改善常规扭矩识别方法响应性较差的缺点，有利于更好地识别驾驶员的驾驶意图，提高加速响应性，有效改善汽车的驾驶品质。

因此，将计算出的不同的加速踏板开度下不同车速下的加速踏板扭矩map，存入存储器中，车辆在行驶时，根据实时的加速踏板开度和车速，调用该加速踏板扭矩map，即可获得相应的加速踏板扭矩。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。