电动汽车的扭矩监控方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车控制技术领域，具体地说，涉及一种电动汽车的扭矩监控方法。
【背景技术】
[0002]20世纪，石油、煤炭和天然气为主的石化能源支撑着人类的高速发展，但是随着时间的推移，这些石化能源的存储量日益减少，同时消耗石化能源产生的气体正困扰着人们——温室效应、雾霾天气等非正常现象。在环境污染和能源危机的双重压力下，新能源汽车的研发势在必行。纯电动汽车作为唯一零排放的汽车，它以电机代替内燃机，噪声低，无污染，可使用来源广泛的电能源作为动力，可以在夜间利用电网廉价的“谷电”进行充电，起到平抑电网的峰谷差的作用，能有效提高能源的利用率。
[0003]电动汽车包括整车控制器，电机、电机控制器、电池管理系统、动力电池组、充电机、显示终端等。其中，电机是电动汽车的唯一动力源；整车控制器是整车控制的核心，用于控制电机控制器与传动系统的无缝连接，以实现车辆良好的驾驶性能及能量最优化。
[0004]电动汽车是由电机来驱动的，电机与发动机有着截然不同的扭矩特性曲线，在一些特殊的情况下可能由于整车控制器的硬件问题、软件问题、电磁干扰、人为错误等原因导致车辆扭矩失控的情况，这种情况会给车辆行驶带来极大地安全隐患。
[0005]电动汽车的扭矩对于整车的安全起着至关重要的作用，所以非常有必要对电动汽车的扭矩进行监控。现在扭矩监控的方法有以下几种方案:
I)通过专门开发一个单独的扭矩监控控制器单元，对整车控制器的请求扭矩、电机的实际输出扭矩进行监控。这种方案需要额外的增加控制器，增加成本且系统的相对比较复杂。
[0006]2)通过电机控制器来监测电机实际运行的参数进行估算电机扭矩，然后跟需求扭矩进行比较。如果差值在合理范围内，则显示电机扭矩正常。由于通过电机运行的参数进行估算，精确度不高。同时这种方案只是对电机的扭矩进行监控，没有对整车控制器的请求扭矩进行监控。
[0007]3)通过对整车控制器的请求扭矩进行监控，这个监控系统嵌入到整车控制器里面，从源头上监控电机需求扭矩，使其不会突变。但是整车控制器的内存有限，且主频一定，一套跟整车控制器需求扭矩一样的监控系统的加入，会使整车控制器的程序明显增加，运行时间变长，响应速度变慢，从而影响整车的安全。
[0008]本公司在公布号为CN103625306的“电动汽车的扭矩监控系统”的发明专利申请中，公开了将一套扭矩监控系统嵌入到整车控制器中的扭矩监控方法，除了不需要另外提供单独的控制器，还很大程度上节省了内存资源，使得整车控制器响应速度变快。但是，上述专利文件的技术方案中，不能对需求扭矩的输出进行限值处理，实际车辆行驶中，整车控制器对电机扭矩的控制可能致使扭矩突然变为合理范围外的一个较大值或一个较小值，导致车辆瞬间产生一个较大的加速度或较大的减速度，行驶不够平稳。
【发明内容】
[0009]为此，本发明所要解决的技术问题在于当整车控制器故障时就有可能导致车辆失控的技术问题，从而提出一种能实时监控、调整整车控制器输出扭矩的扭矩监控方法。
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案:
一种电动汽车的扭矩监控方法，包括以下步骤:
检测车辆操纵信号和车辆状态信号，并根据其计算出电机的实际扭矩；
判断整车控制系统是否存在故障，若存在故障则根据故障类型生成故障调整扭矩；整车控制系统正常时，将电机的实际输出扭矩作为需求扭矩，否则将故障调整扭矩作为需求扭矩；
根据车辆操纵信号、车辆状态信号和零部件能力计算扭矩限值；
将需求扭矩和限值扭矩比较，将需求扭矩限制在限值扭矩的范围内得到输出扭矩。
[0011]作为优化，计算出电机的实际扭矩的过程，包括:
通过扭矩解析处理获得第一扭矩，然后通过扭矩滤波处理获得第二扭矩，通过扭矩仲裁获处理获得第三扭矩，然后通过扭矩输出处理获得实际输出扭矩。
[0012]作为优化，判断整车控制系统是否存在故障，若存在故障则根据故障类型生成故障调整扭矩的过程，包括:
通过扭矩解析优化处理得到第一优化扭矩，将第一扭矩经扭矩滤波优化处理得到第二优化扭矩，将第二扭矩经扭矩仲裁优化处理得到第三优化扭矩；
将上述第一扭矩、第二扭矩、第三扭矩、第三扭矩分别与第一优化扭矩、第二优化扭矩、第三优化扭矩、实际输出扭矩进行比较，获得其差值；
差值小于设定阈值时，判断实际扭矩正常，当差值大于设定阈值时，判断系统故障，并根据存在差值的扭矩判断故障类型；
根据故障类型对扭矩进行调整，生成故障调整扭矩。
[0013]作为优化，扭矩解析优化处理、扭矩滤波优化处理、扭矩仲裁优化处理分别为扭矩解析处理、扭矩滤波处理、扭矩仲裁处理的简化。
[0014]作为优化，根据车辆操纵信号、车辆状态信号和零部件能力计算扭矩限值的过程，包括:
根据车辆操作信号、车辆状态信号和零部件能力计算出当前可输出扭矩的最大值和最小值；
根据扭矩的变化进行斜率计算，获得斜率限值。
[0015]作为优化，将需求扭矩和限值扭矩比较，将需求扭矩限制在限值扭矩的范围内得到输出扭矩的过程，包括:
根据当前可输出扭矩的最大值和最小值，与需求扭矩的值进行比较，当需求扭矩位于该范围内，则输出需求扭矩，否则，当需求扭矩大于最大值时，则输出该最大值，当需求扭矩小于该最小值时，则输出该最小值；
当需求扭矩发生变化时，按照斜率限值的大小进行平滑上升或下降。
[0016]一种电动汽车的扭矩监控系统，包括:
实际扭矩计算单元:检测车辆操纵信号和车辆状态信号，并根据其计算出电机的实际扭矩；
故障调整扭矩计算单元:判断系统是否存在故障，若存在故障则根据故障类型生成故障调整扭矩；
需求扭矩输出单元:系统正常时，将电机的实际输出扭矩作为需求扭矩，否则将故障调整扭矩作为需求扭矩；
限值计算单元:根据车辆操纵信号、车辆状态信号和零部件能力计算扭矩限值；
限值输出单元:将需求扭矩和限值扭矩比较，将需求扭矩限制在限值扭矩的范围内得到输出扭矩。
[0017]作为优化，实际扭矩计算单元包括:
扭矩解析模块:将当前扭矩进行扭矩解析处理获得第一扭矩；
扭矩滤波模块:进行扭矩滤波处理获得第二扭矩；
扭矩仲裁模块:通过扭矩仲裁获处理得第三扭矩；
扭矩输出模块:通过扭矩输出处理得到实际输出扭矩。
[0018]作为优化，故障调整扭矩计算单元包括:
扭矩优化生成模块，包括:扭矩解析优化子模块，通过扭矩解析优化处理得到第一优化扭矩；扭矩滤波优化子模块，通过扭矩滤波优化处理获得第二优化扭矩；扭矩仲裁优化子模块，通过扭矩仲裁优化处理得第三优化扭矩；
判断模块，包括第一判断子模块，将上述第一扭矩与第一优化扭矩进行比较；第二判断子模块，将第二扭矩与第二优化扭矩进行比较；第三判断子模块，将第三扭矩与第三优化扭矩进行比较；第四判断子模块，将实际输出扭矩与第三扭矩进行比较；
故障诊断模块，差值小于设定阈值时，判断实际扭矩正常，当差值大于设定阈值时，判断整车控制系统故障，并根据存在差值的扭矩判断故障类型；
系统保护模块，根据故障类型对扭矩进行调整，生成故障调整扭矩。
[0019]作为优化，扭矩解析优化子模块、扭矩滤波优化子模块、扭矩仲裁优化子模块分别为扭矩解析模块、扭矩滤波模块、扭矩仲裁模块的简化。
[0020]作为优化，限值计算单元，包括:
扭矩限值计算模块:根据车辆操作信号、车辆状态信号和零部件能力计算出当前可输出扭矩的最大值和最小值；
扭矩变化限值模块:根据扭矩的变化进行斜率计算，获得斜率限值。
[0021]作为优化，限值输出单元，包括:
上下限值处理模块:根据当前可输出扭矩的最大值和最小值，与需求扭矩的值进行比较，当需求扭矩位于该范围内，则输出需求扭矩，否则，当需求扭矩大于最大值时，则输出该最大值，当需求扭矩小于该最小值时，则输出该最小值；
变化限值处理模块:当需求扭矩发生变化值，按照斜率限值的大小进行平滑上升或下降。
[0022]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
1.本发明所述电动汽车的扭矩监控方法，没有将需求扭矩直接作为整车控制器的输出扭矩，而是还根据车辆操纵信号、车辆状态信号和零部件能力得出了