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原文传递一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法

专利名称：	一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法
摘要：	本发明涉及一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，属于整车需求驱动扭矩标定技术领域。包括确定行驶阻力曲线和最大驱动力曲线，确定加速踏板100％时对车轮端的需求驱动力请求曲线以及最高车速，设计加速踏板不敏感区域和敏感区域，在线确定完整的车轮端的驾驶员需求驱动力map矩阵表，计算驾驶员对发动机输出端的需求驱动扭矩。本发明所描述的驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法简单使用，不需要进行离线驾驶员需求驱动扭矩map表的标定，减少了整车开发时间和成本。通过在线规划踏板敏感区域和不敏感区域，保证了汽车在各种行驶环境下的加速/减速以及车速易控制性能，有效改善汽车的驾驶品质。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	管欣;金号;段春光;卢萍萍
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910479128.3
公开号：	CN110154784A
代理机构：	吉林长春新纪元专利代理有限责任公司
代理人：	魏征骥
分类号：	B60L15/20(2006.01);B;B60;B60L;B60L15
申请人地址：	130012 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，其特征在于，包括下列步骤: 步骤1：确定行驶阻力曲线和最大驱动力曲线；步骤2：确定加速踏板100％时，驾驶员对车轮端的需求驱动力曲线以及加速踏板100％时的最高车速umax；步骤3：确定加速踏板开度0％的驾驶员对车轮端的需求驱动力曲线、以及最低稳定车速；步骤4：设计加速踏板不敏感区域；步骤5：设计加速踏板敏感区域；步骤6：在线确定完整的车轮端的驾驶员需求驱动力map矩阵表；步骤7：计算驾驶员对发动机输出端的需求驱动扭矩。 2.根据权利要求1所述的一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现如下：首先根据汽车行驶动力学相关的基本参数，以及当前的车辆状态确定行驶阻力特性、车辆的最大驱动曲线，最大驱动力曲线确定如下所示：式中，Ttq为发动机曲轴端的最大驱动力矩曲线，ig为变速器传动比，i0为主减速器传动比，η为传动系的机械效率，r为汽车车轮半径；有坡度的路面上的行驶阻力曲线在线确定方法如下所示：水平路面上的行驶阻力曲线：F2 式中，G为汽车总重力，f为滚动阻力系数，CD为空气阻力系数，A为迎风面积，u为车速，θ为坡度；从上面两个式子中可以看出，行驶阻力曲线是一条随着速度呈现抛物线特征的曲线方程，存在坡度的道路上的行驶阻力曲线可以近似看作是通过水平路面上的行驶阻力曲线上下平移得到，如下式： F1(u)＝F2(u)+constant (4) 通过实时获取整车上的发动机输出扭矩和挡位信息,可以计算得到整车车轮端的驱动力Fx以及根据水平路面行驶阻力曲线方程得到理论上车辆应该具有的纵向加速度ax_expect,实际车辆的纵向加速度ax_real， Fx-F2(u)＝max_expect (5) Fx-F1(u)＝max_real (6) 联立式子3，4，5，6可以得到constant＝m(ax_expect-ax_real),为避免采用单个点进行行驶阻力曲线估算时存在较大的误差，采用某一段时间内连续取n个点的期望加速度和实际加速度的值，计算得到n个constant值，取平均计算得到最终的constant值进而在线确定出当存在道路坡度时的行驶阻力曲线： 3.根据权利要求2所述的一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，其特征在于，所述步骤2的具体实现如下：根据汽车最大驱动力曲线、确定加速踏板为100％时，驾驶员对车轮端的需求驱动力曲线，该曲线是通过多个点进行多项式进行拟合得到的曲线，点的选取方案如下： (1)若相邻两个档位的驱动力曲线存在交点，则该交点作为待进行多项式拟合的点之一；若相邻两个档位的驱动力曲线不存在交点，则以上一个档位，发动机处于最高转速下，所对应的车速处，做一条垂直于x轴的直线，该直线与下一个档位的交点作为待进行多项式拟合的点之一；当汽车存在n个档位时，则可以确定出n-1个点，通过对该n-1个点进行n-2次多项式拟合得到加速踏板为100％时的车轮端的驱动力请求曲线； Faccpedal_100％(u)＝a0+a1u+a2u2...an-2un-2 (9) 式中，Faccpedal_100％(u)为加速踏板为100％时的车轮端的驱动力请求曲线，u为车速，a0,a1,......an-2为待求的多项式系数； (2)同时联立(1)式、(2)式确定当前行驶环境下的最高车速umax。 4.根据权利要求3所述的一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，其特征在于，所述步骤3的具体实现如下：根据发动机怠速节气门下的扭矩输出曲线确定汽车在水平路面上的最低稳定车速，同时根据发动机怠速节气门下的扭矩输出曲线确定0％踏板开度下的驾驶员对车轮端的需求驱动力曲线，记发动机怠速节气门下的扭矩输出曲线为Tengine_min(n)，n代表发动机转速r/min， (1)发动机怠速节气门下的扭矩输出曲线折算到车轮端，得到车轮端的驱动力曲线根据如下公式，得到发动机怠速节气门下的扭矩输出曲线折算到车轮端的驱动力随车速的变化曲线式中，ig1为变速器一档传动比，i0为主减速器传动比，η为传动系的机械效率，r为汽车车轮半径，u代表车速； (2)根据水平路面汽车行驶阻力曲线与驱动力曲线的交点求得汽车的最低稳定车速，联立(3)(10)求得最低稳定车速(怠速节气门下的驱动力与阻力曲线的交点即为最低稳定车速)，记做umin，同时将Fwheel_min(u)作为0％踏板开度下的驾驶员对车轮端的需求驱动力曲线。 5.根据权利要求4所述的一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，其特征在于，所述步骤4具体实现如下： (1)设定加速踏板开度与稳定车速的对应关系根据步骤2，步骤3确定的umin、umax,设计m个踏板开度： m为大于2的正整数，期望汽车达到的稳定车速分别为u1/m,u2/m,…u(m-1)/m，对应稳定车速下的汽车行驶阻力为F1/m,F2/m...F(m-1)/m； (2)设定加速踏板不敏感区域上限和不敏感区域下限加速踏板开度为时，k的取值是1到m之间的整数，不敏感区域的上限值的坐标和下限值的坐标分别为(uk/m,Fk/m+△F)，(uk/m,Fk/m-△F)，同理，可以得到从u1/m到u(m-1)/m整个车速区间的，不敏感区域上限的点集为(u1/m，F1/m+△F)，(u2/m，F2/m+△F),…(u(m-1)/m，F(m-1)/m+△F),不敏感区域下限的点集为(u1/m,F1/m-△F)，(u2/m,F2/m-△F)，…(u(m-1)/m,F(m-1)/m-△F)，通过调整△F的值，来实现踏板不敏感区的加速踏板不敏感程度的调整。 6.根据权利要求5所述的一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，其特征在于，所述步骤5的步骤如下： (1)行驶阻力曲线上方的敏感区域设计：确定出最低稳定车速umin所对应的行驶阻力为Ff+w(umin)，确定最低稳定车速下，车轮端的所能发出的最大驱动力为Ft_max(umin)之后，行驶阻力曲线上方的敏感区域的关键点集设计为： ... (2)行驶阻力曲线下方的敏感区域设计：将最高车速umax带入公式(8)阻力曲线公式即可求得所对应的行驶阻力为Ff+w(umax)，行驶阻力曲线下方的敏感区域的关键点集设计： ... 7.根据权利要求6所述的一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，其特征在于，所述步骤6包括：在步骤4，步骤5的确定的关键点的基础上，再进行其他空间点的补充，形成完整的车轮端的驾驶员需求驱动力map表；补充方法如下：根据设计的稳定车速u1/m,u2/m,…u(m-1)/m下，分别确定当前车速下最大的驱动力为Fmax(u1/m)，Fmax(u2/m)...Fmax(u(m-1)/m)将其作为加速踏板100％的关键点，其他踏板开度下驱动力与踏板开度呈线性分布，按照上述方法补充加速踏板不敏感区域上方和下方的点集，最终得到加速踏板需求驱动力所有点集分布。 8.根据权利要求7所述的一种驾驶员需求驱动扭矩在线确定方法，其特征在于，所述步骤7包括： (1)首先在步骤6中通过在线确定得到的车轮端的驾驶员需求驱动力map矩阵表的基础上，根据当前车速u以及加速踏板开度acc_pedal进行插值求得当前车速和加速踏板开度下的车轮端的驾驶员需求驱动力F(u,acc_pedal)； (2)根据车轮端的驾驶员需求驱动力计算驾驶员对发动机输出端的需求驱动扭矩，具体实现如下：按照如下公式将当前车速和加速踏板开度下的车轮端的驾驶员需求驱动力折算到发动机输出端，得到驾驶员对发动机输出端的需求驱动扭矩：式中，ig(n)为当前档位下的变速器传动比，i0为主减速器传动比，η为传动系的效率，r为车轮半径，Tdriver为当前档位、车速、加速踏板开度下，驾驶员对发动机输出端的需求驱动扭矩。
所属类别：	发明专利