[发明专利]牵引力控制方法和装置

说明书

在本文中公开了一种电动机控制器，其适用于为电动车辆的电力牵引电动机提供防抱死制动。电动机控制器包括：扭矩需求输入端，其用于接收基于来自电动车辆的操作方的请求的扭矩需求输入信号；以及扭矩需求调节器，其适用于调节扭矩需求输入信号并且提供经调节的扭矩需求信号。扭矩需求调节器被配置成调节扭矩需求信号，使得电动机被控制以减小在电动机速度与估计的电动车辆的速度之间的差值。

发明领域

本发明涉及用于控制电力牵引电动机的方法和装置，并且更具体地涉及为电动车辆提供牵引力控制(诸如，防抱死制动)的电动机控制器。

背景

当车辆的车轮转动并且滑动、或者抱死并且打滑时，牵引力丧失，而车辆的操作方对车辆操纵的控制可能会更少。在制动或加速期间，这种丧失牵引力可能发生。这也导致能量损失，并且对车辆操纵产生不利影响，因为打滑的车轮(例如，其中，轮胎接触面(patch)相对于道路滑动的车轮)在道路上的抓地力比防滑的车轮小。对于这个问题的一个解决方案是防抱死制动系统，也被称为ABS。在ABS系统中，将传感器安装在单个车轮上或安装在差速器中，以监测车轮的旋转速度，并基于这些单独的传感器测量来调节施加到车轮的制动扭矩。在这样的系统中，车轮速度与平均测量车轮速度的偏差可以用来确定何时施加制动扭矩。

在常规的制动系统中，车辆的多余动能在制动衬片中作为热量而消散。然而，电动车辆和混合动力车辆可以使用再生制动来改善能效，例如，使得以车辆的动量的形式储存的能量在制动期间可以被收集，以待储存和重新使用。在电动车辆中，增加来自再生制动的可用能量以便减少电池需求并增加车辆可行驶距离将会是特别有利的。然而，再生制动的有效性可能取决于施加到再生系统的扭矩。为了避免导致车轮滑动，施加到再生制动系统的扭矩通常保持较低。这避免了扭矩大(扭矩大可能导致车辆的车轮滑动并失去牵引力)，但是这减少了以其他方式可能获得的效率的益处。在加速时丧失牵引力是在混合动力车辆和电动车辆中的一个问题，这与在加速时丧失牵引力在常规车辆中的原因相同。

轮胎打滑并且车轮抱死的程度取决于道路表面的性质和施加于车轮上的扭矩的幅度。感测路况可能是复杂的，并且现有技术尝试解决这个问题，已经开发了复杂的感测系统，以提供对于车轮运动的指示，并适应不同的路况和不同的路面。

本公开旨在解决相关的技术问题，但是是在不需要复杂的感测布置的情况下这么做的。

概述

本发明的方面和示例在权利要求中陈述。本公开的各方面提供了用于电动车辆中的牵引力控制的方法和装置。牵引力控制的一个示例是防抱死制动。牵引力控制的另一个示例是在加速期间减少车轮滑动。这样的方法和装置可以在不需要感测单独的车轮速度的情况下运行。

例如，本公开的各方面包括电动机控制器和再生制动系统。根据本公开，这样的装置被配置成：使用对电动机产生的扭矩需求、来自双轴加速度计的信号和测量出的电动机速度来估计车辆速度。然后，在这个估计的车辆速度和电动机速度之间的差值可以用来识别和控制牵引力的损失。例如，可以调节对电动机产生的扭矩需求，从而减小在电动机速度与估计的车辆速度之间的差值。

该装置还可以被配置成在闭环模式下估计车辆速度，在闭环模式下考虑了电动机速度以估计车辆速度，并且该装置响应于检测到牵引力的损失而从这个闭环模式切换到开环模式。在开环模式下，可以减小在估计车辆速度时施加到电动机速度的权重。该装置还可以被配置成：使得车辆速度的估计响应于确定电动机速度与(开环)估计的车辆速度匹配而从开环模式切换回闭环模式。

为了估计车辆速度，本公开的各方面可以使用车辆运动模型来估计车辆质量。本公开的各方面还可以估计车辆正行驶在的坡度。

可以控制电动机扭矩调节的速率，以允许与扭矩需求可以恢复到车辆的操作方请求的水平相比，扭矩需求缩减(减小)得更快。