电动汽车驱动扭矩控制策略及Simulink建模方法

文摘   2024-10-24 23:12   湖北  
电动汽车完成上电后进入Ready状态,此时车辆具备行车条件,处于行车准备状态。驾驶员挂挡(D挡或R挡)后,踩油门踏板即可控制车辆开始行车。对于电动汽车来说,驱动行车控制过程一般为,VCU接收Ready状态信号、档位信号、油门信号等表征车辆状态和驾驶员驾驶意图的信号后,根据驾驶员意图进行电机需求扭矩的计算,并将计算的电机需求扭矩值发送至电机控制器,电机控制器响应扭矩指令,输出扭矩,驱动车轮转动,使车辆按照驾驶员意图行车,此过程中应满足设定的加速性能,限速要求,驾驶舒适性(无抖动顿挫等)。本文讲解电动汽车驱动控制策略及Simulink建模方法。

一、电动汽车驱动控制策略

电动汽车驱动控制的扭矩指令是由VCU采集车辆状态信息及驾驶员意图信息,再结合设定的要求综合判定的。

1、进入驱动模式的条件

车辆处于Ready状态&&档位为D挡或R挡&&整车故障等级小于2级&&MCU允许输出功率大于10kW&&油门踏板开度值大于0

2、电机需求扭矩计算方法

1)接收当前电机允许输出最大扭矩,作为基准扭矩,通过采集的档位、油门踏板开度值、车速及计算的加速度值得到系数,用系数乘以当前电机允许最大输出扭矩作为最终的电机需求扭矩

2)根据油门踏板开度得到一个系数,一般与油门开度值呈线性关系增大,即油门踏板开度0-100变化时,油门踏板开度系数从0-1变化

3)根据当前车速及加速度得到一个系数,根据当前车速,并计算当前状态之前一定周期内的加速度,以当前车速和计算的加速度值分别作为两个坐标,对应的到一个系数,制定原则是:当前车速一定时,随着加速度增大,系数减小;加速度一定时,随着车速增大,系数减小;当车速大于限定最高车速(比如90km/h)时,系数为0

4)根据当前档位信号,D挡输出系数1,R挡输出系数-1

二、Simulink建模方法

1、进入驱动模式的条件Simulink模型搭建

1)输入信号

Ready_St:Ready信号

ActGear_St:实际档位状态

VDIAG_FltLvl:整车故障等级

MCUOutLmtPwr_kW:MCU允许输出最大功率

AP_Pc:油门踏板开度值

2)输出信号

Driving_Mode:驱动模式

3)控制逻辑

当同时满足以下条件时,进入驱动模式,Driving_Mode置1

Ready_St=1

ActGear_St=1或3

VDIAG_FltLvl<2

MCUOutLmtPwr_kW>10

AP_Pc>0

4)Simulink模型

2、电机需求扭矩计算方法Simulink模型搭建

1)输入信号

Driving_Mode:驱动模式

MaxMotoTrq:最大允许输出扭矩

AP_Pc:油门踏板开度值

VehSpd_kph:当前车速

ActGear_St:实际档位状态

2)输出信号

Driving_Trq:驱动模式需求扭矩

3)控制逻辑

a、最大允许输出扭矩,是根据当前电池输出特性、电机扭矩特性、限功策略等综合判断得到的当前最大允许输出扭矩值

b、油门踏板开度扭矩系数,是根据油门踏板开度值,通过1-D Lookup Table进行线性转换得到的0-1的系数值

c、根据当前车速及加速度扭矩系数,是以当前车速为一个输入量,以车速变化量积分得到的加速度作为另一个输入量,通过1-D Lookup Table以一定规则判断得到的系数值

d、档位扭矩系数,是根据当前档位进行判断,D挡输出1,R挡输出-1,即D挡时输出正扭矩驱动车辆前进,R挡时输出负扭矩,驱动车辆后退

e、将以上4个量相乘得到电机驱动需求扭矩

4)Simulink模型

a、输入输出信号模型

b、总体架构

c、油门踏板扭矩系数map

d、计算每秒的车速变化值,并进行均值滤波,输出10个周期的车速变化平均值

e、根据车速及加速度输出扭矩系数

f、D挡车速及加速度输出扭矩系数Map,Map值是根据经验制定,可以根据实车标定调整相关参数,得到最佳的驾驶体验

g、R挡车速及加速度输出扭矩系数Map,Map值是根据经验制定,可以根据实车标定调整相关参数,得到最佳的驾驶体验

3、驱动模式控制完整模型

三、总结

本文介绍了一种电动汽车驱动控制策略,并介绍了其Simulink建模方法,文中介绍的只是其中一种常用控制方法。希望能给相关技术人员带来一定参考和帮助。

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