混合動力車輛遙控駕駛扭矩控制研究

吳光耀　周升輝　王春生　郭靖　陳聰　王帥

摘 要：遙控駕駛應(yīng)用到汽車上是為了提高整車的舒適性和適用性，文章以混合動力車輛PO+P3+P4架構(gòu)為例，研究了遙控駕駛時的扭矩分配策略，同時為滿足遙控駕駛的安全性和提高車輛的通過性，詳細(xì)闡述了兩種扭矩補償?shù)目刂撇呗?，最終實現(xiàn)遙控駕駛車輛5km/h的勻速行駛。關(guān)鍵詞：遙控駕駛;扭矩分配;扭矩控中圖分類號：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）11-74-03

Abstract：?Remote is applied to the car driving in order to improve the vehicle comfort and applicability，?P0+P3+P4 architecture， for example， this paper studies the remote driving torque distribution strategy， at the same time， to meet the remote driving safety and improve vehicle through sex， in detail elaborated the two torque compensation control strategy， finally realizes the remote control vehicle moving at a constant speed of 5 km/h.Keywords： Remote driving; Torque distribution; Torque controlCLC NO.： U467 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）11-74-03

前言

汽車遙控駕駛技術(shù)是在10米的可視范圍內(nèi)，駕駛?cè)嗽谲囃馐褂眠b控駕駛控制器，安全操控車輛的啟動、前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向，控制車輛低速行駛，進(jìn)而解決窄道取車，窄道停車，窄道行車等難題。

汽車遙控駕駛是汽車舒適性的一個產(chǎn)物。遙控駕駛技術(shù)已經(jīng)使用很久，但此技術(shù)應(yīng)用在車輛上，安全性和舒適性是必須要考慮的因素。安全性是指車輛必須在車輛遙控駕駛者可接受的低速范圍內(nèi)行駛，防止車輛超速對用戶帶來惶恐，也對車輛周圍的人帶來恐慌;車輛的舒適性是指遙控駕駛中車輛必須起步平穩(wěn)，在一定的車速范圍內(nèi)勻速行駛，退出遙控駕駛后制動平穩(wěn)。平坦路面實現(xiàn)遙控駕駛車輛勻速行駛固然簡單，可是遇到上坡或者下坡道路能否實現(xiàn)車輛的勻速行駛，行駛中打轉(zhuǎn)向能否實現(xiàn)車輛的勻速行駛，遇到障礙物可否實現(xiàn)繼續(xù)遙控駕駛顯的就很重要了。

混合動力車輛作為新能源汽車的一個分支，發(fā)動機可驅(qū)動，也可帶動小電機發(fā)電;大電機可驅(qū)動，也可在整車慣性的作用下能量再生。在遙控駕駛的低速范圍內(nèi)，在這幾個動力源的作用下，扭矩如何精確分配和控制是我們研究的重點。

1 遙控駕駛整車扭矩分配控制

以目前市場上PO+P3+P4主流混合動力架構(gòu)為例，動力源有發(fā)動機，前電機和后電機;而BSG電機，前電機和后電機可實現(xiàn)能量回收功能。

車輛安裝有方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，同時檔位信息、坡度信息、車速信息、故障信息（包括電機，電池，通訊，EPS，EPB，車速，離合器等）、EPB狀態(tài)、電機實際扭矩等信息都進(jìn)入整車控制器。如圖1所示整車扭矩分配流程圖可以看出，如無遙控駕駛指令且上一循環(huán)處于遙控駕駛狀態(tài)，即遙控駕駛者中斷操控，則退出遙控駕駛邏輯，由EPB鎖止車輛禁止驅(qū)動;如果一直從未進(jìn)入遙控駕駛邏輯，則執(zhí)行整車控制器的其他邏輯。當(dāng)有遙控駕駛指令時，整車控制器判斷是否允許進(jìn)入遙控駕駛，如有故障或者遙控駕駛指令錯誤則禁止進(jìn)入遙控駕駛，無故障則計算遙控駕駛需求扭矩，此需求扭矩包括有以車速為基準(zhǔn)的基礎(chǔ)扭矩、以坡度為基準(zhǔn)的坡度補償扭矩、以車速差為基準(zhǔn)的回饋制動扭矩、以方向盤轉(zhuǎn)角為基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向補償扭矩、以及為完成過坎功能的補償扭矩等。

由于電機可實現(xiàn)扭矩的快速響應(yīng)和精確控制，所以遙控駕駛中的驅(qū)動扭矩執(zhí)行器只能是前后大電機;而發(fā)動機在低速小負(fù)荷下的扭矩得不到精確控制且扭矩響應(yīng)滯后，所以發(fā)動機不參與遙控駕駛驅(qū)動，但在整車電量低時，可以帶動BSG發(fā)電以供電機驅(qū)動使用。在遙控駕駛中，由于所有的能量來自于電池，電量會越來越低，所以增加低SOC發(fā)動機發(fā)電的功能。當(dāng)SOC低于第一閾值時，啟動發(fā)動機帶動BSG發(fā)電;當(dāng)SOC高于第二閾值時，發(fā)動機熄火，發(fā)電停止。

整車的遙控駕駛需求扭矩經(jīng)過平滑之后輸出給第一驅(qū)動電機，當(dāng)此驅(qū)動扭矩小于第一驅(qū)動電機的扭矩閾值時，由第一驅(qū)動電機執(zhí)行驅(qū)動，當(dāng)此驅(qū)動扭矩大于閾值時，剩余的遙控駕駛需求扭矩轉(zhuǎn)移給第二電機執(zhí)行。

2 過坎功能扭矩控制

在遙控駕駛中，平直路面由于沒有額外的行駛阻力，所以通過基礎(chǔ)遙控駕駛需求扭矩即可滿足正常的遙控駕駛需求。但是道路上避免不了有一些小的障礙物，要越過此障礙物有時候單單依靠基礎(chǔ)扭矩是無法滿足的。

整車控制器增加過坎扭矩補償控制算法?？刂屏鞒倘缦聢D2，如果在基礎(chǔ)遙控駕駛驅(qū)動扭矩的作用下，整車的車速達(dá)不到合理的范圍內(nèi)且已經(jīng)維持了一段時間，整車控制器會觸發(fā)過坎扭矩補償策略，即施加一定的補償扭矩，如果此補償扭矩仍然無法使車輛達(dá)到預(yù)定的合理車速，則在一段時間后繼續(xù)施加一定的補償扭矩，如此循環(huán)，如果補償扭矩達(dá)到了設(shè)定最大值仍無法驅(qū)動車輛，則整車控制器認(rèn)定障礙物無法越過，不符合遙控駕駛需求條件，EPB鎖止后退出遙控駕駛;如果加大過坎補償扭矩后車輛可驅(qū)動，即車速可以達(dá)到合理的范圍內(nèi)，逐漸減小補償扭矩，依據(jù)正常遙控駕駛計算扭矩驅(qū)動

3 坡道扭矩控制

在遙控駕駛中，道路的坡度信息是對扭矩計算非常重要的參考量。如前所述，正常情況下，由基礎(chǔ)遙控駕駛需求扭矩決定驅(qū)動扭矩，但在有上坡的情況下，此驅(qū)動扭矩不足以滿足遙控駕駛正常的驅(qū)動需求;在有下坡的道路，如仍按照此基礎(chǔ)扭矩驅(qū)動車輛就會造成車輛超速，從而最終中斷遙控駕駛。

為避免上述情況，在上坡道路，控制策略中加入了由坡度確定的坡道補償扭矩，該扭矩嚴(yán)格通過標(biāo)定方法獲得，從而滿足車輛勻速驅(qū)動的目的，防止車速的上下波動變化。在下坡道路，扭矩控制策略中同樣加入了負(fù)的回饋扭矩，該扭矩由實際車速與目標(biāo)車速之差確定，實際車速超出目標(biāo)車速越多，施加的回饋扭矩就越多，如果回饋扭矩施加到設(shè)定最大值，仍然無法將車速降低至目標(biāo)車速，則EPB立即鎖止，退出遙控駕駛。

4 結(jié)論

該遙控駕駛扭矩控制策略為保證遙控駕駛的平順執(zhí)行，充分考慮了在特殊情況的扭矩補償方案，嚴(yán)格通過標(biāo)定手段獲得基礎(chǔ)扭矩和補償扭矩，并對該補償扭矩加以限制和保護。經(jīng)過多次路試標(biāo)定，道路驗證，可實現(xiàn)遙控駕駛5km/h的勻速行駛目標(biāo)。

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