[发明专利]基于并行结构的驾驶员请求扭矩安全架构

说明书

技术领域

本发明属于汽车扭矩管理与控制领域，所提出的并行式驾驶员请求扭矩安全架构是一种通用的力矩解释解决方案，不仅适合于采用发动机作为动力源的传统汽车，也适合于纯电动汽车、混合动力汽车及燃料电池汽车等新能源汽车。

背景技术

汽车产业是我国的支柱产业，2010年全国汽车销量已经突破1700万辆。汽车作为一种交通工具，对我国的交通安全、能源安全和社会和谐发展起着越来越重要的作用。另一方面，随着汽车保有量的不断攀升，能源安全和环境保护问题越来越受到政府和社会的重视。发展新的清洁替代能源，通过混合动力汽车和纯电动汽车等新能源汽车，实现低排放和高效率，在有效减少车辆环境污染的同时缓解了交通对石油资源的过度消耗，是解决我国当前能源和环境问题的一项重要手段。

    传统汽车的动力系统由发动机本体、发动机管理系统(EMS)、变速箱本体、变速箱控制系统(TCU)组成。新能源汽车的动力系统主要由整车控制器(VCU)、驱动电机、电机控制器、高压电池组、电池管理系统、直流/直流变换器等部件组成。无论是传统汽车还是新能源汽车，控制器(EMS/VCU)是整个动力系统的核心，主要进行整个系统的扭矩管理、电源管理、空调等附件管理及动力系统故障诊断，其中扭矩管理是控制器最为重要的功能。

无论是传统汽车还是新能源汽车，从扭矩管理的角度来说，都是控制器根据加速踏板位置、制动踏板位置、换档杆位置等输入信号，将驾驶员的驾驶需求最终转化为对动力源的扭矩请求的决策过程。对于传统汽车而言，发动机管理系统对喷油、点火等进行控制，通过发动机做功将化学能转变为机械能，驱动车辆行驶；对于新能源汽车而言，除了发动机外，驱动电机也是可以提供动力的装置，辅助或者作为唯一动力源(对于纯电动汽车而言)来驱动车辆。

扭矩管理必须考虑扭矩安全问题。控制器(EMS/VCU)作为发出扭矩请求指令的控制单元，必须保证能够安全、可靠的工作。因此，必须设计一套完整的控制架构及监控机制，当其工作异常时（如由于内存等硬件故障，控制器发出的扭矩指令与当前的驾驶工况和驾驶员的扭矩请求意图出现严重偏差，引起过大的驾驶员非期望的加速度），能够及时的发现并采取相应的故障处理措施、保证行车安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提出的一种因驱动动力源(发动机或者电机)的扭矩请求产生异常，进而引发非期望的车辆加速或减速的危险，从而保证整个驱动动力系统能够安全、可靠工作的基于并行结构的驾驶员请求扭矩安全架构。为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种基于并行结构的驾驶员请求扭矩安全架构，其特征在于：包括驾驶员请求扭矩解释与驾驶员请求扭矩监控模块，这两个模块为并行计算，并相互保持独立，其中：

所述的驾驶员请求扭矩解释模块，根据输入信号处理模块输出的当前加速踏板位置、制动踏板位置、车速以及换档杆位置信息，计算得到符合驾驶员需求的驱动动力源请求扭矩。

其中驱动动力源请求扭矩的计算方法如下：驾驶员请求扭矩解释模块包含前进工况下的驾驶员扭矩请求、倒档工况下的扭矩请求、再生制动扭矩请求以及扭矩仲裁模块。当车辆前进行驶时，根据加速踏板确定驾驶员的扭矩请求，并考虑系统扭矩输出能力及变速箱输入轴转速，扭矩指令不能超出系统中驱动动力源的外特性范围，变速箱的输入轴转速越高，扭矩值越小。当车辆倒车行驶时，根据加速踏板确定驾驶员的扭矩请求，并考虑系统扭矩输出能力及变速箱输入轴转速，扭矩指令不能超出驱系统中驱动动力源的外特性范围，变速箱的输入轴转速越高，扭矩值越小，起到对倒挡车速进行限制的作用。当驾驶员不踩加速踏板也不踩制动踏板，且车速较低时，则只有电爬扭矩。当驾驶员松开加速踏板时，根据车速及高压电池SOC来决定再生制动扭矩（根据驾驶员是否踩下制动踏板，又可分为滑行再生制动扭矩和制动再生制动扭矩），车速越高，滑行再生制动扭矩越大；制动踏板开度越大，制动再生制动扭矩越大。最后扭矩仲裁模块会根据制动踏板的开度，对发出的扭矩指令乘以相应的系数，制动踏板开度越大，系数越小，扭矩值相应的越小。当档位为D档时，输出前进档扭矩与再生制动扭矩之和（如果存在再生制动扭矩）；当档位为R档时，输出倒车档扭矩与再生制动扭之和（如果存在再生制动扭矩）；当档位为P或N档时，则无扭矩指令发出。

所述的驾驶员请求扭矩监控模块，包括简化的扭矩请求解释子模块和扭矩比较及故障识别子模块：