用于控制电动车辆的转矩的系统和方法与流程

相关申请的交叉参考

本申请要求2016年4月8号向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0043520号的优先权和权益，所述申请的全部内容并入本文以供参考。

本发明涉及用于控制电动车辆的转矩的系统和方法，并且更具体地涉及通过液压制动使能量损失最小化且通过将驾驶者的偏置转矩施加到基础蠕行(creep)转矩线以增加再生制动来提供驾驶者的加速感的用于控制电动车辆的转矩的系统和方法。

背景技术：

通常，与现有的发动机驱动车辆不同，电动车辆(ev)、混合动力电动车辆(hev)、以及燃料电池车辆通过电池的动力通过电动机的力驱动。混合动力电动车辆是通过使用燃料驱动的发动机和经电池的动力驱动的电动机获得驱动力的车辆类型，且燃料电池车辆是通过使用由燃料电池产生的电力的电动机驱动的车辆类型。

以下，电动车辆、混合动力电动车辆以及燃料电池车辆将被称为电动车辆，因为它们使用电能驱动电动机。通常，在发动机驱动车辆中，即使当驾驶者在驾驶车辆的同时没有接合加速器踏板和制动踏板，发动机的空转转矩也传递到转矩变换器和变速器，因此执行车辆在低速度时加速(+转矩)直至预定速度并且在预定速度或更大速度时缓慢减速(-转矩)(作为负荷工作)的蠕行行驶(creepdriving)。

蠕行行驶是在现有的发动机驱动车辆的发动机正在工作时在不进行具体控制的情况下自然发生的现象。与此不同，自然蠕行行驶在不包括发动机的电动车辆中是不可能的。因此，在电动车辆中，为了生成与现有的发动机驱动车辆的蠕行行驶类似的行驶感，当加速器踏板和制动踏板脱离时，通过电动机输出蠕行转矩。

电动车辆以再生制动模式工作，在所述再生制动模式中，当电动车辆以预定的速度或更大的速度因惯性行驶而不接合加速器踏板和制动踏板时，惯性能量通过电动机的动力生成而恢复，且充入电池中。当电动车辆因制动踏板的操作而减速时，电动车辆使用再生制动和/或液压制动力因液压制动装置的摩擦力而减速。

由于电动车辆的总制动力被确定为液压制动力和再生制动力的总和，存在这样的缺点：随着液压制动力因制动踏板的操作增加，因再生制动的能量恢复量减少。特别地，在一般驾驶中经常发生的拥塞、阻滞(delay)和放缓区段中以低速驾驶车辆时制动踏板的频繁操作增加液压制动力从而减少能量恢复量。此外，其通过液压制动力使由蠕行转矩生成的加速力偏置，这引起能量损失。

以上在背景部分中公开的信息仅为了提高对本发明的背景技术的理解，且因此可包含不形成已为该国本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供一种用于控制电动车辆的转矩的系统和方法，其具有如下优点：通过液压制动使能量损失最小化，且通过将驾驶者的偏置转矩施加到基础蠕行转矩线以增加再生制动量来提供驾驶者的加速感。

本发明的示例性实施方式提供一种用于控制电动车辆的转矩的系统，其可包括：行驶信息检测单元，其被配置成检测电动车辆的速度和加速器踏板的位置；偏置转矩设置单元，其被配置成将由驾驶者输入的偏置驱动施加到出于电动车辆的蠕行行驶的目的而设置的基础蠕行转矩线，以设置自基础蠕行转矩线在负(-)转矩方向上变化的偏置转矩线；以及车辆控制器，其被配置成在没有输入偏置转矩时基于基础蠕行转矩线根据电动车辆的速度计算基础蠕行转矩，且在输入偏置转矩时基于偏置转矩线根据电动车辆的速度计算驾驶者的蠕行转矩。

驾驶者的蠕行转矩可具有在电动车辆的相同速度条件下与基础蠕行转矩相比增加的再生制动量。偏置转矩设置单元可被配置成存储基础蠕行转矩线在负(-)转矩方向上移动而至多减少至最大偏置转矩线的偏置转矩设置允许范围。偏置转矩线可相对于基础蠕行转矩线不在正(+)转矩方向上变化，而可在偏置转矩设置允许范围内增加或减少。偏置转矩设置单元可被配置成允许处于电动车辆的速度为0的条件的基础蠕行转矩不变化为偏置转矩输入。该系统还可包括输入装置，其被配置成输入和释放驾驶者的偏置转矩。车辆控制器可被配置成基于电动车辆的速度和加速器踏板的位置计算驾驶者的需求转矩并将驾驶者的需求转矩和驾驶者的蠕行转矩相加以确定电动机的最终转矩。

本发明的另一示例性实施方式提供一种用于控制电动车辆的转矩的方法，其可包括以下步骤：确定是否通过输入装置输入驾驶者的偏置转矩；当输入偏置转矩时，将偏置转矩施加到基础蠕行转矩线，以设置自基础蠕行转矩线在负(-)转矩方向上变化的偏置转矩线；基于偏置转矩线根据电动车辆的速度计算驾驶者的蠕行转矩；基于电动车辆的速度和加速器踏板的位置计算驾驶者的需求转矩；且将驾驶者的需求转矩和驾驶者的蠕行转矩相加以确定电动机的最终转矩。

用于控制电动车辆的转矩的方法还可包括当没有输入偏置转矩时基于基础蠕行转矩线根据电动车辆的速度计算基础蠕行转矩的步骤。驾驶者的蠕行转矩可具有在电动车辆的相同速度条件下与基础蠕行转矩相比增加的再生制动量。处于电动车辆的速度为0的条件的基础蠕行转矩可不变化为偏置转矩输入。该方法还可包括在产生驾驶者的偏置转矩的变化时在偏置转矩设置允许范围内重置偏置转矩线的步骤。

用于控制电动车辆的转矩的方法还可包括在偏置转矩变化为0时基于基础蠕行转矩线根据电动车辆的速度计算基础蠕行转矩的步骤。此外，该方法可包括在电动车辆关闭时存储所设置的偏置转矩且在电动车辆再次起动时将所存储的偏置转矩施加到基础蠕行转矩线。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，车辆制造厂中设置的基础蠕行转矩线可变化为驾驶者所期望的偏置转矩输入以增加再生制动量，从而使得可以增加能量恢复量，并防止因液压制动器制动引起的能量损失，从而使得可以增加行进距离。

此外，仅驾驶者的偏置转矩线设置为适于交通状况和行驶方式，而不是基础蠕行转矩线，以向驾驶者提供个性化的加速感，从而使得可以提高客户满意度。另外，偏置转矩线的水平可通过诸如车辆的拥塞、阻滞和放缓区段等各种低速区段中的偏置转矩输入而得以设置，以支撑单脚驱动，从而使得可以减少驾驶者的基于复杂且频繁的踏板操作的疲劳。

附图说明

根据下述结合附图的详细描述可以更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的系统的框图。

图2和图3是分别示出根据本发明的示例性实施方式的偏置转矩设置允许范围的图。

图4是示出根据本发明的示例性实施方式在没有设置驾驶者的偏置转矩时用于控制转矩的方法的流程图。

图5是示出根据本发明的示例性实施方式在设置驾驶者的偏置转矩时用于控制转矩的方法的流程图。

附图标记描述

100：用于控制转矩的系统

110：行驶信息检测单元

120：偏置转矩设置单元

130：电动机控制器

140：车辆控制器

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(suv)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合动力电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

尽管示例性实施方式描述为使用多个单元来实施示例性操作，但可以理解的是，也可以通过一个或多个模块来实施示例性操作。此外，可以理解的是术语控制器是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成储存模块，并且处理器具体配置成执行所述模块以实施以下进一步描述的一个或多个操作。

另外，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机系统中分布计算机可读记录介质，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(can)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。

本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

除非特别说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。

在下面的详细描述中，本发明的示例性实施方式已简单地通过示例说明的方式示出并描述。本领域技术人员将意识到，所述示例性实施方式可以各种不同的方式修改，所有这些不偏离本发明的精神或范围。因此，附图和描述被认为在本质上是说明性的而非限制性的。贯穿说明书，相同的附图标记表示相同的元件。此外，在本说明书中所述的术语“单元”、“-器”、“-机”和“模块”意为用于处理至少一种功能和操作的单元，且可以通过硬件部件或软件部件及其组合实施。

贯穿本说明书所用的电动车辆表示所有安装有用于驱动车辆的电动机且进行再生制动的电动车辆，诸如混合动力电动车辆、安装有燃料电池的燃料电池车辆等等、以及纯电动车辆。然后，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的系统和方法。

如上所述，在现有的电动车辆中，存在这样的问题：随着液压制动力因制动踏板的操作增加，因再生制动的能量恢复量减少。当反向考虑该点时，当仅通过再生制动使电动车辆减速时或当在使电动车辆减速而相对增加再生制动量时，液压制动力可减少，因此，能量恢复量增加，使得行驶距离可增加且可节省电能。因此，在根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的系统中，建议能够防止因液压制动引起的能量损失并通过基于驾驶者的偏置转矩输入改变设置为默认值(default)的基础蠕行转矩线以增加再生制动量来实施驾驶者的加速感的方法。

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的系统的框图。参考图1，根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的系统100可包括行驶信息检测单元110、偏置转矩设置单元120、电动机控制器130以及车辆控制单元(vcu)140。控制器140可被配置成操作行驶信息检测单元110、偏置转矩设置单元120、电动机控制器130以及系统的任何其它的部件。

行驶信息检测单元110(例如，传感器)可被配置成基于电动车辆的行驶使用车辆速度传感器11、加速器位置传感器(aps)12、制动踏板传感器(bps)13以及坡度传感器14中的至少一者检测行驶信息。行驶信息检测单元110还可被配置成使用车辆速度传感器11检测电动车辆的速度，并向车辆控制器140提供检测结果。行驶信息检测单元110可被配置成通过驾驶者使用aps12检测加速器踏板的工作状态，使用bps13检测制动器工作状态，并向车辆控制器140提供检测结果。当加速器踏板完全压下或接合时，加速器踏板的位置值为100％，且当加速器踏板没有压下时(例如，脱离)，加速器踏板的位置值为0％。

行驶信息检测单元110可被配置成使用坡度传感器14测量行驶有电动车辆的道路的坡度(例如，斜度)，并向车辆控制器140提供测量结果。偏置转矩设置单元120可被配置成将通过输入装置150输入的驾驶者的偏置转矩施加到基础蠕行转矩线，以设置自基础蠕行转矩线在负(-)转矩方向上变化的偏置转矩线。偏置转矩表示添加到设置为默认值的基础蠕行转矩线以通过负(-)转矩方向上的且针对驾驶者被个性化的偏置转矩改变基础蠕行转矩线的偏置转矩线设置值。

图2和图3分别是示出根据本发明的示例性实施方式的偏置转矩设置允许范围的图。参考图2和图3，在根据本发明的示例性实施方式的电动车辆中，基础蠕行转矩线可设置为提供与现有的发动机驱动车辆的蠕行行驶感相同的蠕行行驶感。

在基础蠕行转矩线中，基于电动车辆的速度，电动车辆自然地向前移动的基础蠕行转矩(正(+)方向转矩)可在如同发动机驱动车辆中在约0至10kph的低速区段中生成，而0转矩可在低速区段以外的速度区段中生成。基础蠕行转矩线可在负(-)转矩方向上移动而至多减少至最大偏置转矩线的偏置转矩设置允许范围存储在偏置转矩设置单元120中。偏置转矩设置单元120可被配置成基于驾驶者的偏置转矩输入在偏置转矩设置允许范围内改变基础蠕行转矩线。

由于偏置转矩基本上具有负(-)值，其相对于基础蠕行转矩线可不在正(+)转矩方向上变化，而可在偏置转矩设置允许范围内增加或减少(+/-)。然而，偏置转矩设置单元120可被配置成在电动车辆的速度为约0kph作为绝对值时固定基础蠕行转矩以使基础蠕行转矩不变化为偏置转矩输入，从而使得可以防止电动车辆被向后推动。

输入装置150可被配置成接收在模拟输入方案和数字输入方案中的至少一者中输入的预定水平的驾驶者的偏置转矩。例如，输入装置150可为上/下(+/-)输入型按钮、操作杆(+/-)、旋钮式模拟操作系统、和/或安装在方向盘或中央仪表板区域中的音频-视频-导航(avn)的触摸屏。作为实例，驾驶者的偏置转矩输入(例如，驾驶者的偏置转矩线设置)可被实施成利用用于在现有的智能巡航控制操作系统中通过菜单(功能)选择而操作加速和减速的操作杆(+/-)和开/关按钮。此外，偏置转矩设置单元120可被配置成显示当前的偏置转矩的设置状态并显示偏置转矩是否通过仪表群(cluster)和avn释放。

电动机控制器130可被配置成基于从车辆控制器140施加的控制信号将从电池(未示出)供应的直流电(dc)电压转换为三相交流电(ac)电压以驱动电动机。电动机可通过从电动机控制器130施加的三相ac电压而工作以生成转矩，且可在电动车辆的减速和惯性行驶期间作为电力发电机工作以向电池供应再生制动能。

车辆控制器140可为被配置成执行电动车辆的一般操作的上层控制器，其可被配置成执行各个单元的操作。例如，对于混合动力电动车辆，车辆控制器140可对应于混合动力控制单元(hcu)。特别地，车辆控制器140可被配置成接收在行驶信息检测单元110中检测到的行驶信息，并基于电动车辆的速度以及加速器踏板的位置(例如，接合度)计算驾驶者的需求转矩。此外，车辆控制器140可被配置成基于设置为默认值的基础蠕行转矩线根据电动车辆的当前速度计算基础蠕行转矩。

车辆控制器140可被配置成将驾驶者的需求转矩和基础蠕行转矩相加以确定最终转矩(在下文称为第一最终转矩)，并将基于第一最终转矩的转矩指令传递到电动机控制器130以操作电动机。当输入偏置转矩时，车辆控制器140可被配置成基于驾驶者的偏置转矩线根据电动车辆的当前速度计算驾驶者的蠕行转矩，并将驾驶者的需求转矩和驾驶者的蠕行转矩相加以确定最终转矩(在下文称为第二最终转矩)。

与第一最终转矩相比，第二最终转矩具有基于偏置转矩增加的再生制动量。因此，再生制动量增加且液压制动器的使用可在电动车辆的行驶期间减少，从而可以使得能量恢复量最大化。例如，在车辆在拥塞区域中行进的低速区段中，可设置驾驶者想要的偏置转矩线，从而使得可以防止不必要的蠕行转矩的生成并通过增加的再生制动使车辆减速。此外，当电动车辆在连续的下坡坡道上行驶时，可设置最大偏置转矩线以使再生制动量最大化，从而使得可以具有如同接合发动机制动器的效果。

同时，车辆控制器140可被配置成通过设置驾驶者的偏置转矩线实施单脚驱动，且可被配置成调整电动机的转矩以通过单脚驱动向驾驶者提供针对驾驶者被个性化的加速感。单脚驱动是指使用加速器踏板根据加速器踏板的踏上水平(即，接合程度)进行加速和减速，且驾驶者可以以预定的深度接合加速器踏板(例如，在踏板上施加恒定量的压力)以保持预定速度的技术。

在现有的发动机驱动车辆中，由于基于基础蠕行转矩线的基础蠕行转矩，重复停车区段中加速器踏板和制动踏板的输入，这对于燃料消耗来说不利且并增加驾驶疲劳度。因此，车辆控制器140可被配置成基于拥塞区段中的交通流量将驾驶者所期望的偏置转矩线设置为预定水平，以通过驾驶者接合加速器踏板的深度保持期望的速度并通过加速器踏板的脱离进行增加的再生制动。

因此，可设置驾驶者的偏置转矩线，从而使得可以仅使用加速器踏板支撑单脚驱动。因此，在拥塞区段中仅通过驾驶者的简单偏置转矩输入，可预期防止诸如不必要的蠕行转矩、通过再生制动的增加使能量恢复量最大化、通过仅驾驶者的加速感的设置改进驾驶性能等效果。同时，基于用于控制上述电动车辆的转矩的系统100的配置，将参考图4和图5描述根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的方法。

尽管为了理解说明的目的上述根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的系统100已经细分为各个详细部件，但是这些详细部件可集成到一个系统中。因此，在下文，根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的方法将假设每个步骤的对象不是对应的详细部件，而是用于控制电动车辆的转矩的系统100而加以描述。

图4是示出根据本发明的示例性实施方式在没有设置驾驶者的偏置转矩时用于控制电动机的转矩的方法的流程图。图5是示出根据本发明的示例性实施方式在设置驾驶者的偏置转矩时用于控制电动机的转矩的方法的流程图。该方法可由控制器执行。首先，参考图4，当起动电动车辆时，根据本发明的示例性实施方式的用于控制电动车辆的转矩的系统100可被配置成确定是否输入驾驶者的偏置转矩(s101)。

用于控制电动车辆的转矩的系统100可被配置成在没有输入驾驶者的偏置转矩时(s101：否)，基于设置为默认值的基础蠕行转矩线根据电动车辆的当前速度计算基础蠕行转矩(s102)。当偏置转矩为0时，系统100可被配置成确定没有输入偏置转矩，并使用基础蠕行转矩线进行电动机控制。系统100还可被配置成基于驾驶者对加速器踏板的操作确定是否输入aps12的信号，且当没有输入aps12的信号(s103：否)时，使用基础蠕行转矩调整电动机的转矩(s105)。

此外，系统100可被配置成在输入aps12的信号(s103：是)时，基于电动车辆的速度和加速器踏板的位置或接合程度计算驾驶者的需求转矩，并将驾驶者的需求转矩和基础蠕行转矩相加以确定第一最终转矩(s104)。然后，系统100可被配置成使用第一最终转矩操作电动机(s105)。

参考图5，系统100可被配置成当在s101中由驾驶者输入偏置转矩(s101：是)时，将驾驶者的偏置转矩相加到基础蠕行转矩线以设置自基础蠕行转矩线在负(-)转矩方向上变化的驾驶者的偏置转矩线(s106)。换句话说，当偏置转矩为大于0的有效值时，系统100可被配置成使用对应的偏置水平的驾驶者的偏置转矩线执行电动机控制。

系统100可被配置成在驾驶者的设置的偏置转矩线的基础上根据电动车辆的当前速度计算驾驶者的蠕行转矩(s107)。特别地，所计算的驾驶者的蠕行转矩具有在电动车辆的相同速度条件下与基础蠕行转矩相比增加的再生制动量。系统100可被配置成基于驾驶者对加速器踏板的操作确定是否输入aps12的信号，且当没有输入aps12的信号时(s108：否)，使用驾驶者的蠕行转矩调整电动机的转矩(s105)。

此外，系统100可被配置成当输入aps12的信号(s108：是)时基于电动车辆的速度和加速器踏板的位置(例如，接合程度)计算驾驶者的需求转矩，且将驾驶者的需求转矩和驾驶者的蠕行转矩相加以确定第二最终转矩(s109)。然后，系统100可被配置成使用第二最终转矩操作电动机(s110)。特别地，第二最终转矩具有在电动车辆的相同速度条件下与第一最终转矩相比增加的再生制动量。当不存在基于驾驶者的输入的偏置转矩的变化(s111：否)时，系统100可返回到s107以基于预设的偏置转矩线连续地进行转矩控制。

当发生基于驾驶者输入的偏置转矩的诸如增加或减少等变化或输入偏置转矩释放(s111：是)时，系统100可返回到s101以基于是否输入偏置转矩连续地进行电动机控制直到关闭电动车辆。特别地，系统100可被配置成当作为变化结果偏置转矩大于0时，基于变化的偏置转矩重置偏置蠕行转矩线，且当作为变化结果偏置转矩为0时，基于基础蠕行转矩线进行转矩控制。

在上述描述中，系统100可被配置成当关闭电动车辆时初始化偏置转矩以将偏置转矩恢复到基础蠕行转矩线(偏置转矩＝0)。此外，系统100可被配置成当电动车辆通过使用输入装置150的驾驶者偏置转矩环境设置而关闭时存储所设置的偏置转矩，并当再次起动电动车辆时将所存储的偏置转矩施加到基础转矩线。因此，驾驶者可保持设置为适于期望的行驶感的偏置转矩线，从而使得可以防止在起动电动车辆时需要驾驶者输入偏置转矩的问题。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，电动车辆中设置的基础蠕行转矩线可变化为驾驶者所期望的偏置转矩以增加再生制动量，从而使得可以增加能量恢复量，并防止因液压制动器制动引起的能量损失，从而使得可以增加行进距离。

此外，驾驶者的偏置转矩线可设置为适于交通状况和行驶方式，而不是在车辆制造厂中设置的基础蠕行转矩线，以向驾驶者提供个性化的加速感，从而使得可以提高客户满意度。进一步，偏置转矩线的水平可在诸如车辆的拥塞、阻滞和放缓区段等各种低速区段中设置以启用单脚驱动，从而使得可以减少驾驶者基于复杂的踏板操作的疲劳。

上述本发明的示例性实施方式不仅通过上述装置和/或方法实施，而且可通过执行与本发明的示例性实施方式的配置相应的功能的程序、记录有程序的记录介质等等实施。此外，这些实施可容易由本发明所属领域的技术人员根据上述示例性实施方式作出。

虽然已经结合目前所认为的示例性实施方式描述本发明，应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式，而正相反，本发明旨在覆盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。