一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法，该方法除考虑电机外特性以外，还考虑电池低温放电极化现象及高温对输出的限制，且在用电池输出能力限制电机功率输出时，考虑了从电源系统电功率到动力系统机械功率之间的电机工作效率问题；并把加速踏板系数kacc与档位系数综合得到驾驶员操作系数kcab；把3或4级的电机、电池故障综合得到对应的4或6级的电力驱动系统故障系数

A method for estimating the demand torque of a pure electric vehicle based on information synthesis

The invention discloses a method for estimation based on pure electric vehicle driver's demand torque comprehensive information, this method not only consider the motor characteristics, also consider the limit of battery discharge at low temperature and high temperature on the output polarization phenomenon, and in the battery output capacity limit motor power output, considering from the work efficiency of the motor power supply problem the electric power system to the power system of mechanical power; and the acceleration pedal position coefficient KACC and file coefficient comprehensive driver operation coefficient KCAB; 3 or 4 of the motor and battery failure are corresponding to the 4 or 6 level power system fault coefficient

【技术实现步骤摘要】
一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法
本专利技术属于纯电动汽车
，特别涉及一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法。
技术介绍
随着能源与环境问题日益严峻，节能与新能源汽车技术成为政府和企业的焦点。纯电动汽车由于其零排放、噪声小、结构简单成为新能源汽车未来方向。由于其所存储的能量主要来自电网电能，而电网电能可以来自核电、水电、风电、光伏等清洁、高效或可再生能源，因而在节能环保方面具有强大的优势。现有技术中，针对纯电动汽车的驾驶员需求转矩估计考虑因素仍不够全面，对于汽车的动力性能发挥及驾驶体验不利。同时针对电机、电池状态等对输出能力的限制，对需求转矩估计值进行了多级修正，计算量大。如中国专利公布号为CN102897214A，公布日为2013-01-30，公开了一种驾驶员需求转矩的解析方法，该方法虽然考虑了电源系统最大放电功率对驱动电机转矩输出能力的影响，但是忽略了能量从电源系统电功率到动力系统机械功率之间的电机工作效率问题，不够准确、细致，类似专利也都没有考虑到此问题。中国专利公布号为CN103692987A，公布日为2014-04-02，公开了一种纯电动车扭矩管理控制方法，该方法将档位分成P/N档和前进/倒车档两大类，分别对应目标扭矩0和其他由加速踏板插值所求的具体需求值，求解步骤较多，不够精简。中国专利公布号为CN103661391A，公布日为2014-03-26，公开了一种纯电动客车驱动控制方法，该方法虽然将电机故障分为高中低三个等级，但是不能将电机、电池故障对输出能力的影响一起考虑，使求解步骤较多，不够精简，且大量的数据处理计算对控制器要求较高。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术提供一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法，通过把加速踏板系数kacc与档位系数综合得到驾驶员操作系数；把3或4级的电机、电池故障综合得到对应的4或6级的电力驱动系统故障系数把电池温度与SOC对其输出能力的限制统一考虑为电池状态系数kbat；并考虑电池低温放电极化现象及高温时对输出的限制；在用电池输出能力限制电机功率输出时，考虑从电源系统电功率到动力系统机械功率之间的电机工作效率问题。故本专利技术考虑因素更加全面、细致，并且把相关信号进行统一，减少对功率/转矩的修正计算，提高运算速度和准确度，即能保证系统部件在安全状态下工作、延长使用寿命，又能准确估计驾驶员实时转矩需求，将大大改善纯电动汽车的动力性能和驾驶体验。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法，包括以下步骤：步骤1，把电机工作转速从最小值到最大值按一定间隔划分,根据其外特性曲线获得各转速下对应的最大转矩值；根据变速箱/电机减速器速比获得不同档位下动力系统可输出的最大转矩，即与不同档位对应的主减速器输入端各转速下的最大转矩；由不同档位的各条转速-最大转矩曲线的包络线得到动力系统转速-最大转矩曲线，进而求得汽车动力系统的车速-最大功率曲线；步骤2，根据电机实时温度得到电机温度系数进而获得当前电机温度下动力系统在各车速时可输出的最大功率；步骤3，根据电池实时温度及SOC值对应的温度系数与SOC系数通过相乘方式得到电池状态系数kbat，进而获得电池当前状态下可输出的最大电功率；步骤4，把步骤3中所得电池当前状态下可输出的最大电功率与电机实时工作效率ηmot相乘，得到电池最大可供电机输出的机械功率；步骤5，把步骤2中所得当前电机温度下动力系统各车速时可输出的最大功率与步骤4中所得当前电池最大可供电机输出的机械功率相比较，取最小值，得到当前电机、电池状态下动力系统在各车速的最大功率；步骤6，根据电机控制器反馈的电机故障映射得到电机故障系数根据电池控制器反馈的电池故障映射得到电池故障系数如式(2)所示，两故障系数以行列向量相乘形式组合得到电力驱动系统故障系数使得不同级别的电机、电池故障组合对系统输出的影响得到合理叠加；把与步骤5中所得当前电机、电池状态下动力系统最大功率相乘即可得到当前电力驱动系统状态下各车速时可输出的最大功率；步骤7，根据车速与主减速器输入端的转速关系及步骤6中所得当前电力驱动系统状态下各车速时可输出的最大功率可得各车速对应的最大转矩；步骤8，根据驾驶员加速踏板传感器信号得到加速踏板系数kacc，根据档位信号映射得到档位类别系数kgea，把加速踏板系数及档位类别系数综合，得到对应的驾驶员操作系数kcab；kcab＝kacc·kgea(3)步骤9，根据步骤7中所得电力驱动系统在各车速时的最大转矩，通过当前车速插值得到当前电力驱动系统可输出的最大转矩，再乘上驾驶员操作信号kcab得到当前车辆状态及操作状态下驾驶员需求转矩。由此，根据本专利技术的一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法，通过细致、综合考虑电机、电池温度、故障、电池SOC、电机工作效率以及驾驶员档位操作等信息，并对相关信息进行逐层处理并综合统一，最终得到实时需求转矩。因而，本专利技术的一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法细致全面、精炼简洁、准确有效。另外，根据本专利技术上述实施例还可以具有如下附加技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述步骤1中的汽车若没有配备变速箱或电机减速器，则等同于档位为1，电机外特性曲线即为动力系统转速-最大转矩曲线。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤3中电池温度及SOC值由电池控制器反馈得到；电池温度与温度系数一一对应，考虑低温极化现象及高温安全性，在高、低温时温度系数均应较小；电池SOC与SOC系数一一对应，在SOC较低时禁止放电系数为0，较高时为1，中间平缓过渡；温度系数与SOC系数通过相乘方式进行综合得到电池状态系数kbat，实现电池状态统一考虑。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤4中电机实际工作效率ηmot由电机实时转速、转矩根据台架试验测得的电机效率MAP离线数据插值求得。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤6中电机故障和电池故障均分为相同的3或4个故障等级，每个等级对应一个0、1之间的故障系数值，作为对输出能力的限制，两故障系数排列组合后相乘或以行列向量相乘形式组合得到对应的4或6个级别的电力驱动系统故障系数使得不同级别的电机、电池故障组合对系统输出的影响得到合理叠加，实现电机电池故障影响的统一考虑。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤8中把前进档、空档和倒车档映射得到的档位类别系数kgea分别为1、0和-1，相应需求转矩为正值、0和负值；再与加速踏板系数kacc相乘得到驾驶员操作系数kcab，实现驾驶员操作信息统一考虑。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法的流程图；图2为电机外特性曲线图；图3为根据本专利技术实施例的各档下动力系统“车速-可输出的最大转矩”曲线图；图4为电机温度与电机温度系数对应关系曲线图；图5为电池温度与电池温度系数对应关系曲线图；图6为电池SOC与电池SOC系数对应关系曲线图；图7为电池温度、SOC与电池状态系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，把电机工作转速从最小值到最大值按一定间隔划分,根据其外特性曲线获得各转速下对应的最大转矩值；根据变速箱/电机减速器速比获得不同档位下动力系统可输出的最大转矩，即与不同档位对应的主减速器输入端各转速下的最大转矩；由不同档位的各条转速‑最大转矩曲线的包络线得到动力系统转速‑最大转矩曲线，进而求得汽车动力系统的车速‑最大功率曲线；步骤2，根据电机实时温度得到电机温度系数

【技术特征摘要】
1.一种基于信息综合的纯电动汽车驾驶员需求转矩估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，把电机工作转速从最小值到最大值按一定间隔划分,根据其外特性曲线获得各转速下对应的最大转矩值；根据变速箱/电机减速器速比获得不同档位下动力系统可输出的最大转矩，即与不同档位对应的主减速器输入端各转速下的最大转矩；由不同档位的各条转速-最大转矩曲线的包络线得到动力系统转速-最大转矩曲线，进而求得汽车动力系统的车速-最大功率曲线；步骤2，根据电机实时温度得到电机温度系数进而获得当前电机温度下动力系统在各车速时可输出的最大功率；步骤3，根据电池实时温度及SOC值对应的温度系数与SOC系数通过相乘方式得到电池状态系数kbat，进而获得电池当前状态下可输出的最大电功率；步骤4，把步骤3中所得电池当前状态下可输出的最大电功率与电机实时工作效率ηmot相乘，得到电池最大可供电机输出的机械功率；步骤5，把步骤2中所得当前电机温度下动力系统各车速时可输出的最大功率与步骤4中所得当前电池最大可供电机输出的机械功率相比较，取最小值，得到当前电机、电池状态下动力系统在各车速的最大功率；步骤6，根据电机控制器反馈的电机故障映射得到电机故障系数根据电池控制器反馈的电池故障映射得到电池故障系数如式(2)所示，两故障系数以行列向量相乘形式组合得到电力驱动系统故障系数使得不同级别的电机、电池故障组合对系统输出的影响得到合理叠加；把与步骤5中所得当前电机、电池状态下动力系统最大功率相乘即可得到当前电力驱动系统状态下各车速时可输出的最大功率；步骤7，根据车速与主减速器输入端的转速关系及步骤6中所得当前电力驱动系统状态下各车速时可输出的最大功率可得各车速对应的最大转矩；步骤8，根据驾驶员加速踏板传感器信号得到加速踏板系数kacc，根据档位信号映射得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小华，孙可华，宋大凤，杨南南，李广含，王越，王振伟，黄海瑞，崔皓勇，李立鑫，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22