[發(fā)明專利]基于并行結(jié)構的駕駛員請求扭矩安全架構

有效

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• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN103072576A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 高曉杰;張臻;潘陽;牛敬彬;陳雷
• 申請（專利權）人: 昆山力久新能源汽車技術有限公司
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王斌

技術領域

本發(fā)明屬于汽車扭矩管理與控制領域，所提出的并行式駕駛員請求扭矩安全架構是一種通用的力矩解釋解決方案，不僅適合于采用發(fā)動機作為動力源的傳統(tǒng)汽車，也適合于純電動汽車、混合動力汽車及燃料電池汽車等新能源汽車。

背景技術

汽車產(chǎn)業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，2010年全國汽車銷量已經(jīng)突破1700萬輛。汽車作為一種交通工具，對我國的交通安全、能源安全和社會和諧發(fā)展起著越來越重要的作用。另一方面，隨著汽車保有量的不斷攀升，能源安全和環(huán)境保護問題越來越受到政府和社會的重視。發(fā)展新的清潔替代能源，通過混合動力汽車和純電動汽車等新能源汽車，實現(xiàn)低排放和高效率，在有效減少車輛環(huán)境污染的同時緩解了交通對石油資源的過度消耗，是解決我國當前能源和環(huán)境問題的一項重要手段。

????傳統(tǒng)汽車的動力系統(tǒng)由發(fā)動機本體、發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)、變速箱本體、變速箱控制系統(tǒng)(TCU)組成。新能源汽車的動力系統(tǒng)主要由整車控制器(VCU)、驅(qū)動電機、電機控制器、高壓電池組、電池管理系統(tǒng)、直流/直流變換器等部件組成。無論是傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車，控制器(EMS/VCU)是整個動力系統(tǒng)的核心，主要進行整個系統(tǒng)的扭矩管理、電源管理、空調(diào)等附件管理及動力系統(tǒng)故障診斷，其中扭矩管理是控制器最為重要的功能。

無論是傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車，從扭矩管理的角度來說，都是控制器根據(jù)加速踏板位置、制動踏板位置、換檔桿位置等輸入信號，將駕駛員的駕駛需求最終轉(zhuǎn)化為對動力源的扭矩請求的決策過程。對于傳統(tǒng)汽車而言，發(fā)動機管理系統(tǒng)對噴油、點火等進行控制，通過發(fā)動機做功將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，驅(qū)動車輛行駛；對于新能源汽車而言，除了發(fā)動機外，驅(qū)動電機也是可以提供動力的裝置，輔助或者作為唯一動力源(對于純電動汽車而言)來驅(qū)動車輛。

扭矩管理必須考慮扭矩安全問題。控制器(EMS/VCU)作為發(fā)出扭矩請求指令的控制單元，必須保證能夠安全、可靠的工作。因此，必須設計一套完整的控制架構及監(jiān)控機制，當其工作異常時（如由于內(nèi)存等硬件故障，控制器發(fā)出的扭矩指令與當前的駕駛工況和駕駛員的扭矩請求意圖出現(xiàn)嚴重偏差，引起過大的駕駛員非期望的加速度），能夠及時的發(fā)現(xiàn)并采取相應的故障處理措施、保證行車安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提出的一種因驅(qū)動動力源(發(fā)動機或者電機)的扭矩請求產(chǎn)生異常，進而引發(fā)非期望的車輛加速或減速的危險，從而保證整個驅(qū)動動力系統(tǒng)能夠安全、可靠工作的基于并行結(jié)構的駕駛員請求扭矩安全架構。為實現(xiàn)以上的技術目的，本發(fā)明將采取以下的技術方案：

一種基于并行結(jié)構的駕駛員請求扭矩安全架構，其特征在于：包括駕駛員請求扭矩解釋與駕駛員請求扭矩監(jiān)控模塊，這兩個模塊為并行計算，并相互保持獨立，其中：

所述的駕駛員請求扭矩解釋模塊，根據(jù)輸入信號處理模塊輸出的當前加速踏板位置、制動踏板位置、車速以及換檔桿位置信息，計算得到符合駕駛員需求的驅(qū)動動力源請求扭矩。

其中驅(qū)動動力源請求扭矩的計算方法如下：駕駛員請求扭矩解釋模塊包含前進工況下的駕駛員扭矩請求、倒檔工況下的扭矩請求、再生制動扭矩請求以及扭矩仲裁模塊。當車輛前進行駛時，根據(jù)加速踏板確定駕駛員的扭矩請求，并考慮系統(tǒng)扭矩輸出能力及變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速，扭矩指令不能超出系統(tǒng)中驅(qū)動動力源的外特性范圍，變速箱的輸入軸轉(zhuǎn)速越高，扭矩值越小。當車輛倒車行駛時，根據(jù)加速踏板確定駕駛員的扭矩請求，并考慮系統(tǒng)扭矩輸出能力及變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速，扭矩指令不能超出驅(qū)系統(tǒng)中驅(qū)動動力源的外特性范圍，變速箱的輸入軸轉(zhuǎn)速越高，扭矩值越小，起到對倒擋車速進行限制的作用。當駕駛員不踩加速踏板也不踩制動踏板，且車速較低時，則只有電爬扭矩。當駕駛員松開加速踏板時，根據(jù)車速及高壓電池SOC來決定再生制動扭矩（根據(jù)駕駛員是否踩下制動踏板，又可分為滑行再生制動扭矩和制動再生制動扭矩），車速越高，滑行再生制動扭矩越大；制動踏板開度越大，制動再生制動扭矩越大。最后扭矩仲裁模塊會根據(jù)制動踏板的開度，對發(fā)出的扭矩指令乘以相應的系數(shù)，制動踏板開度越大，系數(shù)越小，扭矩值相應的越小。當檔位為D檔時，輸出前進檔扭矩與再生制動扭矩之和（如果存在再生制動扭矩）；當檔位為R檔時，輸出倒車檔扭矩與再生制動扭之和（如果存在再生制動扭矩）；當檔位為P或N檔時，則無扭矩指令發(fā)出。

所述的駕駛員請求扭矩監(jiān)控模塊，包括簡化的扭矩請求解釋子模塊和扭矩比較及故障識別子模塊：