一种基于功率消耗和扭矩补偿的需求扭矩估算方法与流程

本发明涉及新能源车辆，具体涉及一种基于功率消耗和扭矩补偿的需求扭矩估算方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车技术的不断发展，对车辆动力控制系统的要求也日益提高。传统的需求扭矩估算方法往往无法精确反映车辆实际状态，导致驾驶性能下降和能源浪费。在纯电车辆的开发过程中，车辆扭矩控制作为驱动系统核心技术，准确估算车辆需求扭矩是实现车辆高效运行和良好驾驶体验的关键。纯电车动力系统跟传统燃油车不同，它们常常采用电池和电动机来驱动，而这些组件的性能和状态会受到各种因素的影响，比如电池温度、剩余soc，以及电动机的实时工作状态等，在电池电量不足或温度异常时，电动机的性能可能会受到影响，导致扭矩输出不足或波动，影响到车辆能耗、续驶里程以及整车的安全性能。此外纯电车在启动和加速过程中，电动机的扭矩响应非常迅速，由于对电机的输出扭矩不能进行精准控制，车辆的加速线性度可能不够，导致车辆突然加速或产生顿挫感。这种不稳定的动力输出不仅会降低驾驶的舒适性，还可能对车辆的零部件造成磨损。

技术实现思路

1、本发明的目的是要克服现有技术的不足，提出提供了一种基于功率消耗和扭矩补偿的需求扭矩估算方法，通过基于模糊控制的扭矩补偿，对需求扭矩进行动态调整。

2、为了解决上述背景技术中的问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：

3、一种基于功率消耗和扭矩补偿的需求扭矩估算方法，包括：

4、整车驱动时，根据各部件传感器实时监测车辆的油门踏板开度ped、车速 ν及油门踏板开度变化率dped参数，对油门踏板开度ped进行滤波处理，根据当前电机转速、油门踏板开度变化率dped参数及滤波后的油门踏板开度ped进行驾驶员意图的期望扭矩输出及整车驱动模式识别，计算得到初始扭矩 tq；

5、根据实际环境温度、电池剩余soc计算电池消耗及电池过流功率跟随限制，以及高压附件估算限制扭矩 tlim；

6、以油门踏板开度ped及油门踏板开度变化率dped、车速 ν为输入，进行模糊化处理后根据制定的控制规则，确定补偿扭矩 tini；

7、取限制扭矩 tlim、补偿扭矩 tini及电机扭矩限制 tmotmax其中的最小值，作为需求扭矩 tqdem。

8、进一步的，所述驾驶员意图的期望扭矩输出为，根据电机当前转速与不同模式下油门踏板开度ped标定，通过查表计算d挡位时的驾驶员期望扭矩需求；

9、所述整车模式识别为满足驱动条件，具体为在整车驱动下，档位驱动模式且无制动踏板介入；

10、当满足驱动条件后，计算得到初始扭矩 tq：

11、 tq= accped× tmax；

12、其中 accped为d档驱动模式下油门踏板开度值、 tmax为电机当前转速对应的最大驱动扭矩。

13、进一步的，所述限制扭矩 tlim为：

14、；

15、；

16、其中，电池过流系数为 ß， n为电机转速，tmot为电机反馈的实时扭矩，电池最大允许放电功率为 pbmax，电池实际放电功率为 pbart，电池实际电压为ubart，电池最大允许脉冲放电电流为ibmax，电池实时放电电流为ibart， pbmax-pbart为电池过流超限功率，包含高压附件耗电功率 paux，整车高压线束耗电功率plin；

17、所述高压附件包括dcdc变换器、ac空调压缩机、pct加热器；

18、因外界环境温度和电池soc对扭矩限制是通过电池最大允许脉冲放电电流ibmax来实现的，依据实时放电电流ibart与当前电池最大允许脉冲放电电流ibmax的差值来调节扭矩，即根据实际环境温度和电池剩余soc、电池内耗、高压附件耗电功率 paux，整车高压线束耗电功率plin，对限制扭矩 tlim进行估算。

19、进一步的，根据实际车速在初始扭矩 tq的基础上再部分补偿扭矩 tcomp，用以提高动力输出，以实现驾驶员在急加速的情况下的驾驶意图，补偿扭矩 tini为：

20、 tini= tq+ tcomp。

21、进一步的，由于过大的部分补偿扭矩 tcomp会造成车辆产生冲击和抖动，为了保证整车的舒适性，需要根据 冲击度k对部分补偿扭矩 tcomp进行限制，冲击度 k公式为：

22、；

23、其中， a为加速度、 ν为车速，冲击度 k以加速度变化率表示则为 da/ dt，冲击度 k以车速表示则为d2 ν/ dt 2。

24、进一步的，所述补偿扭矩 tini采用模糊控制算法，将油门踏板开度ped、车速 ν及油门踏板开度变化率dped作为输入，补偿扭矩 tini作为输出，建立扭矩补偿模糊规则表；其中油门踏板开度变化率dped包含五个模糊子集：vs1、s1、m1、b1、vb1，论域为0-100%；车速 ν的变量包括三个模糊子集：s2、m2、b2，论域为0-120km/h；油门踏板开度ped包括三个模糊子集：s3、m3、b3，论域为0-100%；补偿扭矩 tini包括七个模糊子集：es、vs2、s4、m4、b4、vb2、eb，论域为0-30nm；

25、其中es为极小、vs1、vs2为较小、s1、s2、s3、s4为小、m1、m2、m3、m4为中、b1、b2、b3、b4为大、vb1、vb2为较大、eb为极大。

26、进一步的，整车在起步或爬坡时，车速为较小vs速段，此时为了获得更足的动力性，需要提高相同油门踏板开度ped下的扭矩变化量，则通过给予较大vb或极大eb的补偿转矩 tini以满足加速需求；

27、当整车在城郊市区或者国道路段上行驶时，车速为中m速段，车辆的加速需求多为超车加速工况，油门踏板开度ped的扭矩变化量适中，则增加s、m或b的补偿转矩 tini；

28、当整车在高速段行驶时，为了保持较大vb车速，保持处于恒功率区间，油门踏板开度变化率dped及油门踏板开度ped的扭矩变化量较小，此时补偿较小vs或极小es的补偿转矩 tini。

29、进一步的，所述需求扭矩 tqdem为：

30、 tqdem=min( tmax， tlim， tini)；

31、需求扭矩 tqdem输出后 ，当检测到驱动电机扭矩波动超过阈值时，进行pid主动阻尼控制防抖，对驱动电机的期望输出扭矩进行平顺性处理，防止抖动从而提高车辆的行驶稳定性。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

33、综合考虑实际工况下不同环境温度及不同soc电量状态对电池放电电流大小的影响，结合整车高压附件的功率消耗，对整车电机的需求扭矩进行估算；同时为了保证整车动力输出的稳定性、经济性能和驾驶体验等方面，以油门踏板开度，油门踏板开度变化率及当前车速作为模糊控制的输入，以补偿扭矩作为输出，构建模糊控制表对车辆的动力系统以实际需求扭矩进行扭矩补偿，对需求扭矩进行精确估算，以提高新能源汽车的动力稳定性、经济性和驾驶性能。