混合动力车辆遥控驾驶扭矩控制研究

吴光耀　周升辉　王春生　郭靖　陈聪　王帅

摘 要：遥控驾驶应用到汽车上是为了提高整车的舒适性和适用性，文章以混合动力车辆PO+P3+P4架构为例，研究了遥控驾驶时的扭矩分配策略，同时为满足遥控驾驶的安全性和提高车辆的通过性，详细阐述了两种扭矩补偿的控制策略，最终实现遥控驾驶车辆5km/h的匀速行驶。关键词：遥控驾驶;扭矩分配;扭矩控中图分类号：U467  文献标识码：A  文章编号：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

汽車遥控驾驶技术是在10米的可视范围内，驾驶人在车外使用遥控驾驶控制器，安全操控车辆的启动、前进、后退和转向，控制车辆低速行驶，进而解决窄道取车，窄道停车，窄道行车等难题。

汽车遥控驾驶是汽车舒适性的一个产物。遥控驾驶技术已经使用很久，但此技术应用在车辆上，安全性和舒适性是必须要考虑的因素。安全性是指车辆必须在车辆遥控驾驶者可接受的低速范围内行驶，防止车辆超速对用户带来惶恐，也对车辆周围的人带来恐慌;车辆的舒适性是指遥控驾驶中车辆必须起步平稳，在一定的车速范围内匀速行驶，退出遥控驾驶后制动平稳。平坦路面实现遥控驾驶车辆匀速行驶固然简单，可是遇到上坡或者下坡道路能否实现车辆的匀速行驶，行驶中打转向能否实现车辆的匀速行驶，遇到障碍物可否实现继续遥控驾驶显的就很重要了。

混合动力车辆作为新能源汽车的一个分支，发动机可驱动，也可带动小电机发电;大电机可驱动，也可在整车惯性的作用下能量再生。在遥控驾驶的低速范围内，在这几个动力源的作用下，扭矩如何精确分配和控制是我们研究的重点。

1 遥控驾驶整车扭矩分配控制

以目前市场上PO+P3+P4主流混合动力架构为例，动力源有发动机，前电机和后电机;而BSG电机，前电机和后电机可实现能量回收功能。

车辆安装有方向盘转角传感器，同时档位信息、坡度信息、车速信息、故障信息（包括电机，电池，通讯，EPS，EPB，车速，离合器等）、EPB状态、电机实际扭矩等信息都进入整车控制器。如图1所示整车扭矩分配流程图可以看出，如无遥控驾驶指令且上一循环处于遥控驾驶状态，即遥控驾驶者中断操控，则退出遥控驾驶逻辑，由EPB锁止车辆禁止驱动;如果一直从未进入遥控驾驶逻辑，则执行整车控制器的其他逻辑。当有遥控驾驶指令时，整车控制器判断是否允许进入遥控驾驶，如有故障或者遥控驾驶指令错误则禁止进入遥控驾驶，无故障则计算遥控驾驶需求扭矩，此需求扭矩包括有以车速为基准的基础扭矩、以坡度为基准的坡度补偿扭矩、以车速差为基准的回馈制动扭矩、以方向盘转角为基准的转向补偿扭矩、以及为完成过坎功能的补偿扭矩等。

由于电机可实现扭矩的快速响应和精确控制，所以遥控驾驶中的驱动扭矩执行器只能是前后大电机;而发动机在低速小负荷下的扭矩得不到精确控制且扭矩响应滞后，所以发动机不参与遥控驾驶驱动，但在整车电量低时，可以带动BSG发电以供电机驱动使用。在遥控驾驶中，由于所有的能量来自于电池，电量会越来越低，所以增加低SOC发动机发电的功能。当SOC低于第一阈值时，启动发动机带动BSG发电;当SOC高于第二阈值时，发动机熄火，发电停止。

整车的遥控驾驶需求扭矩经过平滑之后输出给第一驱动电机，当此驱动扭矩小于第一驱动电机的扭矩阈值时，由第一驱动电机执行驱动，当此驱动扭矩大于阈值时，剩余的遥控驾驶需求扭矩转移给第二电机执行。

2 过坎功能扭矩控制

在遥控驾驶中，平直路面由于没有额外的行驶阻力，所以通过基础遥控驾驶需求扭矩即可满足正常的遥控驾驶需求。但是道路上避免不了有一些小的障碍物，要越过此障碍物有时候单单依靠基础扭矩是无法满足的。

整车控制器增加过坎扭矩补偿控制算法。控制流程如下图2，如果在基础遥控驾驶驱动扭矩的作用下，整车的车速达不到合理的范围内且已经维持了一段时间，整车控制器会触发过坎扭矩补偿策略，即施加一定的补偿扭矩，如果此补偿扭矩仍然无法使车辆达到预定的合理车速，则在一段时间后继续施加一定的补偿扭矩，如此循环，如果补偿扭矩达到了设定最大值仍无法驱动车辆，则整车控制器认定障碍物无法越过，不符合遥控驾驶需求条件，EPB锁止后退出遥控驾驶;如果加大过坎补偿扭矩后车辆可驱动，即车速可以达到合理的范围内，逐渐减小补偿扭矩，依据正常遥控驾驶计算扭矩驱动

3 坡道扭矩控制

在遥控驾驶中，道路的坡度信息是对扭矩计算非常重要的参考量。如前所述，正常情况下，由基础遥控驾驶需求扭矩决定驱动扭矩，但在有上坡的情况下，此驱动扭矩不足以满足遥控驾驶正常的驱动需求;在有下坡的道路，如仍按照此基础扭矩驱动车辆就会造成车辆超速，从而最终中断遥控驾驶。

为避免上述情况，在上坡道路，控制策略中加入了由坡度确定的坡道补偿扭矩，该扭矩严格通过标定方法获得，从而满足车辆匀速驱动的目的，防止车速的上下波动变化。在下坡道路，扭矩控制策略中同样加入了负的回馈扭矩，该扭矩由实际车速与目标车速之差确定，实际车速超出目标车速越多，施加的回馈扭矩就越多，如果回馈扭矩施加到设定最大值，仍然无法将车速降低至目标车速，则EPB立即锁止，退出遥控驾驶。

4 结论

该遥控驾驶扭矩控制策略为保证遥控驾驶的平顺执行，充分考虑了在特殊情况的扭矩补偿方案，严格通过标定手段获得基础扭矩和补偿扭矩，并对该补偿扭矩加以限制和保护。经过多次路试标定，道路验证，可实现遥控驾驶5km/h的匀速行驶目标。

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