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，詳細闡述了兩種扭矩補償的控制策略，最終實現遙控駕駛車輛5km/h的勻速行駛。關鍵詞：遙控駕駛;扭矩分配;扭矩控中圖分類號：U467 ?文獻標識碼：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

汽車遙控駕駛技術是在10米的可視范圍內，駕駛人在車外使用遙控駕駛控制器，安全操控車輛的啟動、前進、后退和轉向，控制車輛低速行駛，進而解決窄道取車，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物。遙控駕駛技術已經使用很久，但此技術應用在車輛上，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，在一定的車速范圍內勻速行駛，退出遙控駕駛后制動平穩。平坦路面實現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車輛的勻速行駛，行駛中打轉向能否實現車輛的勻速行駛，遇到障礙物可否實現繼續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，發動機可驅動，也可帶動小電機發電;大電機可驅動，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，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主流混合動力架構為例，動力源有發動機，前電機和后電機;而BSG電機，前電機和后電機可實現能量回收功能。

車輛安裝有方向盤轉角傳感器，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、電機實際扭矩等信息都進入整車控制器。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處于遙控駕駛狀態，即遙控駕駛者中斷操控，則退出遙控駕駛邏輯，由EPB鎖止車輛禁止驅動;如果一直從未進入遙控駕駛邏輯，則執行整車控制器的其他邏輯。當有遙控駕駛指令時，整車控制器判斷是否允許進入遙控駕駛，如有故障或者遙控駕駛指令錯誤則禁止進入遙控駕駛，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的基礎扭矩、以坡度為基準的坡度補償扭矩、以車速差為基準的回饋制動扭矩、以方向盤轉角為基準的轉向補償扭矩、以及為完成過坎功能的補償扭矩等。

由于電機可實現扭矩的快速響應和精確控制，所以遙控駕駛中的驅動扭矩執行器只能是前后大電機;而發動機在低速小負荷下的扭矩得不到精確控制且扭矩響應滯后，所以發動機不參與遙控駕駛驅動，但在整車電量低時，可以帶動BSG發電以供電機驅動使用。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發動機發電的功能。當SOC低于第一閾值時，啟動發動機帶動BSG發電;當SOC高于第二閾值時，發動機熄火，發電停止。

整車的遙控駕駛需求扭矩經過平滑之后輸出給第一驅動電機，當此驅動扭矩小于第一驅動電機的扭矩閾值時，由第一驅動電機執行驅動，當此驅動扭矩大于閾值時，剩余的遙控駕駛需求扭矩轉移給第二電機執行。

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。控制流程如下圖2，如果在基礎遙控駕駛驅動扭矩的作用下，整車的車速達不到合理的范圍內且已經維持了一段時間，整車控制器會觸發過坎扭矩補償策略，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到預定的合理車速，則在一段時間后繼續施加一定的補償扭矩，如此循環，如果補償扭矩達到了設定最大值仍無法驅動車輛，則整車控制器認定障礙物無法越過，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動，即車速可以達到合理的范圍內，逐漸減小補償扭矩，依據正常遙控駕駛計算扭矩驅動

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，由基礎遙控駕駛需求扭矩決定驅動扭矩，但在有上坡的情況下，此驅動扭矩不足以滿足遙控駕駛正常的驅動需求;在有下坡的道路，如仍按照此基礎扭矩驅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，該扭矩嚴格通過標定方法獲得，從而滿足車輛勻速驅動的目的，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的回饋扭矩，該扭矩由實際車速與目標車速之差確定，實際車速超出目標車速越多，施加的回饋扭矩就越多，如果回饋扭矩施加到設定最大值，仍然無法將車速降低至目標車速，則EPB立即鎖止，退出遙控駕駛。

4 結論

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

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