一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法和控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及纯电动汽车控制技术领域，特别是一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法和控制方法及其系统。该估算方法通过获取路面坡度信息和车辆状态信息，并通过对比当前车速和设定车速确定车辆需要优先满足爬坡性能还是加速性能，再结合当前车辆状态、路面坡度和动力性需求输出相应的实际输出驱动扭矩，根据实时的路况信息和车辆状态输出优化的驱动扭矩，从而减少了车辆的能耗和动力过剩，同时，满足了车辆的动力性需求，该控制方法根据路面坡度控制车辆采取后两轮的扭矩输出或四轮的扭矩输出，降低单电机输出的压力，避免了电机长时间过载运行，提高了车辆的平顺性和乘车舒适性，解决了爬坡过程中无法兼顾车辆经济性、舒适性和动力性需求的问题。

A Method for Estimating and Controlling the Climbing Torque of Pure Electric Vehicle and Its System

The invention relates to the technical field of pure electric vehicle control, in particular to a method for estimating climbing torque of pure electric vehicle and a control method and its system. The method obtains the information of road gradient and vehicle condition, determines whether the vehicle needs to satisfy the climbing performance or acceleration performance first by comparing the current speed and setting the speed, and then outputs the corresponding actual output driving torque according to the current vehicle condition, road gradient and dynamic demand, and outputs the optimized driving torque according to the real-time road condition information and vehicle condition. Thus, the energy consumption and excess power of the vehicle are reduced, at the same time, the dynamic demand of the vehicle is satisfied. The control method controls the output of the rear two wheels or four wheels of the vehicle according to the gradient of the road surface, reduces the pressure of the output of the single motor, avoids the long overload operation of the motor, improves the ride comfort of the vehicle, and solves the problem that can not be combined in the climbing process. Consideration of vehicle economy, comfort and power requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法和控制方法及其系统
本专利技术涉及纯电动汽车控制
，特别是一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法和控制方法及其系统。
技术介绍
在环境污染和能源短缺的社会现状下，新能源车辆尤其是纯电动汽车有着广阔的发展前景，而其中新能源车辆的能量消耗率是产品竞争力的重要体现；特别针对运行在山区工况的新能源车辆，由于需要频繁爬坡，电耗较正常路面工况略高，因此寻求降低能耗的方法尤为重要。现有纯电动车辆在动力匹配时需要同时兼顾车辆的爬坡能力、加速能力、最高车速等，因此选配的电机或发动机的最大扭矩一般较高，由于纯电动车辆在山区线路运营时，坡路较多，为了满足爬坡性能，需要低速时电机输出较大功率。而目前纯电动车辆在控制扭矩输出时，满油门对应的输出力矩并没有参考路面的实际坡度，多以最大设计爬坡度为标准计算所需扭矩，这样就会造成在坡度较小路面或者平路上行驶时，动力性过剩，增加了整车能耗，且乘客乘坐舒适性较差。为了解决整车能耗的问题，对于需要跑山区工况的车辆一般是添加L档：L档控制扭矩输出要大于正常运行的D档扭矩输出，主要用来满足车辆低速爬坡需求，这种方式需要司机在行驶过程中来回切换档位，增加了司机的劳动强度，而且档位切换时会造成车辆行驶不平顺问题。因此，需要找到既能减少整车能耗，提升车辆经济行；又能降低换挡带来的车辆行驶不平顺，从而提高乘坐的舒适性；还能够理解驾驶员意图，满足驾驶员在爬坡过程中对车辆动力的实际要求的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法和控制方法及其系统，用以解决爬坡过程中无法兼顾车辆经济性、舒适性和动力性需求的问题。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：方案一：一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法，流程如下：获取路面坡度信息和车辆状态信息,计算车辆行驶驱动力矩，所述车辆状态信息包括车辆当前车速、车辆当前加速度和车辆当前质量；判断车辆当前车速是否大于设定车速；若车辆当前车速大于设定车速，则以目标加速度为指标计算得到第一输出驱动扭矩；若车辆当前车速小于设定车速，则以目标爬坡度为指标计算得到第二输出驱动扭矩；比对车辆行驶驱动力矩与第一输出扭矩或第二输出扭矩，得到最大值即为实际输出驱动扭矩。本方案一的有益效果是，本方案一通过对比当前车速和设定车速确定车辆需要优先满足爬坡性能还是加速性能，并通过当前车辆状态、路面坡度和动力性需求输出相应的实际输出驱动扭矩，从而减少了车辆的能耗和动力过剩，满足了车辆的动力性需求，提高了车辆的平顺性和乘车舒适性，解决了爬坡过程中无法兼顾车辆经济性、舒适性和动力性需求的问题。方案二：在方案一的基础上，所述目标加速度为车辆加速度的最大值。方案三：在方案一或方案二的基础上，所述目标爬坡度为车辆爬坡度的最大值。方案四：在方案一的基础上，所述车辆行驶驱动力矩的计算公式如下：其中，车辆行驶驱动力矩Tm、车辆当前自身重力G、车辆当前自身质量m、坡度i、车辆当前车速ua、轮胎滚阻系数f、传动系统效率ηT、旋转质量换算系数δ、空气阻力系数CD、迎风面积A、轮胎滚动半径r、主减速比ig使用车辆试验测量数据。方案五：在方案一的基础上，所述第一输出驱动扭矩的计算公式如下：其中，Tn1为第一输出驱动扭矩、amax为车辆目标加速度、车辆当前自身重力G、车辆当前自身质量m、车辆当前车速ua、轮胎滚阻系数f、传动系统效率ηT、旋转质量换算系数δ、空气阻力系数CD、迎风面积A、轮胎滚动半径r、主减速比ig使用车辆试验测量数据。方案六：在方案一的基础上，所述第二输出驱动扭矩的计算公式如下：其中，Tn2为第二输出驱动扭矩、imax为车辆最大爬坡指标、车辆当前自身重力G、车辆当前车速ua、轮胎滚阻系数f、传动系统效率ηT、空气阻力系数CD、迎风面积A、轮胎滚动半径r、主减速比ig使用车辆试验测量数据。方案七：在方案四、方案五或方案六的基础上，所述车辆当前车速ua为根据电机转速计算得出，公式如下：方案八：在方案七的基础上，所述设定车速为30km/h。方案九：一种纯电动车辆爬坡扭矩控制方法，流程如下：获取路面坡度信息和车辆状态信息,计算车辆行驶驱动力矩，所述车辆状态信息包括车辆当前车速、车辆当前加速度和车辆当前质量；判断车辆当前车速是否大于设定车速；若车辆当前车速大于设定车速，则以目标加速度为指标计算得到第一输出驱动扭矩；若车辆当前车速小于设定车速，则以目标爬坡度为指标计算得到第二输出驱动扭矩；比对车辆行驶驱动力矩与第一输出扭矩或第二输出扭矩，得到最大值即为实际输出驱动扭矩；控制驱动电机输出所述实际驱动扭矩。方案十：在方案九的基础上，所述目标加速度为车辆加速度的最大值。方案十一：在方案九或方案十的基础上，所述目标爬坡度为车辆爬坡度的最大值。方案十二：在方案九的基础上，所述车辆行驶驱动力矩的计算公式如下：其中，车辆行驶驱动力矩Tm、车辆当前自身重力G、车辆当前自身质量m、坡度i、车辆当前车速ua、轮胎滚阻系数f、传动系统效率ηT、旋转质量换算系数δ、空气阻力系数CD、迎风面积A、轮胎滚动半径r、主减速比ig使用车辆试验测量数据。方案十三：在方案九的基础上，所述第一输出驱动扭矩的计算公式如下：其中，Tn1为第一输出驱动扭矩、amax为车辆目标加速度、车辆当前自身重力G、车辆当前自身质量m、车辆当前车速ua、轮胎滚阻系数f、传动系统效率ηT、旋转质量换算系数δ、空气阻力系数CD、迎风面积A、轮胎滚动半径r、主减速比ig使用车辆试验测量数据。方案十四：在方案九的基础上，所述第二输出驱动扭矩的计算公式如下：其中，Tn2为第二输出驱动扭矩、imax为车辆最大爬坡指标、车辆当前自身重力G、车辆当前车速ua、轮胎滚阻系数f、传动系统效率ηT、空气阻力系数CD、迎风面积A、轮胎滚动半径r、主减速比ig使用车辆试验测量数据。方案十五：在方案十二、方案十三或方案十四的基础上，所述车辆当前车速ua为根据电机转速计算得出，公式如下：方案十六：在方案十五的基础上，所述设定车速为30km/h。方案十七：一种纯电动车辆爬坡扭矩控制系统，包括控制器，所述控制器用于执行以下指令，流程如下：获取路面坡度信息和车辆状态信息,计算车辆行驶驱动力矩，所述车辆状态信息包括车辆当前车速、车辆当前加速度和车辆当前质量；判断车辆当前车速是否大于设定车速；若车辆当前车速大于设定车速，则以目标加速度为指标计算得到第一输出驱动扭矩；若车辆当前车速小于设定车速，则以目标爬坡度为指标计算得到第二输出驱动扭矩；比对车辆行驶驱动力矩与第一输出扭矩或第二输出扭矩，得到最大值即为实际输出驱动扭矩；控制驱动电机输出所述实际驱动扭矩。方案十八：在方案十七的基础上，所述目标加速度为车辆加速度的最大值。方案十九：在方案十七或方案十八的基础上，所述目标爬坡度为车辆爬坡度的最大值。方案二十：在方案十七的基础上，所述车辆行驶驱动力矩的计算公式如下：其中，车辆行驶驱动力矩Tm、车辆当前自身重力G、车辆当前自身质量m、坡度i、车辆当前车速ua、轮胎滚阻系数f、传动系统效率ηT、旋转质量换算系数δ、空气阻力系数CD、迎风面积A、轮胎滚动半径r、主减速比ig使用车辆试验测量数据。方案二十一：在方案十七的基础上，所述第一输出驱动扭矩的计算公式如下：其中，Tn1为第一输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法，其特征在于，流程如下：获取路面坡度信息和车辆状态信息,计算车辆行驶驱动力矩，所述车辆状态信息包括车辆当前车速、车辆当前加速度和车辆当前质量；判断车辆当前车速是否大于设定车速；若车辆当前车速大于设定车速，则以目标加速度为指标计算得到第一输出驱动扭矩；若车辆当前车速小于设定车速，则以目标爬坡度为指标计算得到第二输出驱动扭矩；比对车辆行驶驱动力矩与第一输出扭矩或第二输出扭矩，得到最大值即为实际输出驱动扭矩。

【技术特征摘要】
1.一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法，其特征在于，流程如下：获取路面坡度信息和车辆状态信息,计算车辆行驶驱动力矩，所述车辆状态信息包括车辆当前车速、车辆当前加速度和车辆当前质量；判断车辆当前车速是否大于设定车速；若车辆当前车速大于设定车速，则以目标加速度为指标计算得到第一输出驱动扭矩；若车辆当前车速小于设定车速，则以目标爬坡度为指标计算得到第二输出驱动扭矩；比对车辆行驶驱动力矩与第一输出扭矩或第二输出扭矩，得到最大值即为实际输出驱动扭矩。2.根据权利要求1所述的纯电动车辆爬坡扭矩估算方法，其特征在于，所述目标加速度为车辆加速度的最大值。3.根据权利要求1或2所述的纯电动车辆爬坡扭矩估算方法，其特征在于，所述目标爬坡度为车辆爬坡度的最大值。4.一种纯电动车辆爬坡扭矩控制方法，其特征在于，流程如下：获取路面坡度信息和车辆状态信息,计算车辆行驶驱动力矩，所述车辆状态信息包括车辆当前车速、车辆当前加速度和车辆当前质量；判断车辆当前车速是否大于设定车速；若车辆当前车速大于设定车速，则以目标加速度为指标计算得到第一输出驱动扭矩；若车辆当前车速小于设定车速，则以目标爬坡度为指标计算得到第二输出驱动扭矩；比对车辆行驶驱动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭潇然，胡新，卢甲华，范文旭，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41