CN102887081B - 一种新能源汽车的坡道起步的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车的坡道起步的控制方法，包括步骤：1）计算整车需求扭矩和倒溜距离为S或小于S的任一值时的扭矩响应梯度；2）调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩。其中倒溜距离S的值可以根据汽车的具体情况设定，该方法中无需通过坡度传感器或牵引力控制***来控制汽车的倒溜距离，通过增加电机***蠕行扭矩，减小车辆坡道起步倒溜距离。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制造技术领域，尤其涉及一种新能源汽车的坡道起步的控制方法。
背景技术
近年来，随着世界范围内能源危机和环境污染问题的日益严重，人们对汽车节能减排的要求也逐渐提高。新能源汽车以其低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效率高的特点受到了人们越来越多的关注，从而推动了新能源汽车的加速发展。
但是目前采用电机驱动的新能源汽车中，如果车辆配置中没有坡度传感器或牵引力控制***，则新能源汽车在坡道上起步时出现倒溜的现象较为严重，而且倒溜距离过长时容易与后车发生碰撞事故。
综上所述，如何使新能源汽车在没有坡度传感器和牵引力控制***的情况下，减少倒溜的距离，降低与后车发生碰撞事故的几率，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新能源汽车的坡道起步的控制方法，该新能源汽车的坡道起步的控制方法可以使新能源汽车在没有坡度传感器和牵引力控制***的情况下，减少倒溜的距离，降低与后车发生碰撞事故的几率。
为了达到上述目的，本发明提供一种新能源汽车的坡道起步的控制方法，包括步骤：
1）计算整车需求扭矩和倒溜距离为S或小于S的任一值时的扭矩响应梯度；
2）调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩。
优选地，步骤1）之前还包括步骤：
判断电机是否运行在第二象限或第四象限，如果是，进入步骤1），如果否，则调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩；
当电机运行在第二象限时，电机的输出扭矩为正，转速为负；
当电机运行在第四象限时，电机的输出扭矩为负，转速为正。
优选地，调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩具体包括：
判断整车需求扭矩是否大于蠕行扭矩，
如果是，则退出蠕行模式，响应整车需求扭矩；
如果否，则判断新能源汽车的电机的转速是否大于设定转速，如果电机的转速大于设定转速时则减小蠕行扭矩，如果电机的转速小于设定转速时则增加蠕行扭矩，并重新判断整车需求扭矩是否大于蠕行扭矩。
优选地，所述设定转速具体为电机在平路蠕行模式中的最大转速。
优选地，步骤1）具体为计算整车需求扭矩和倒溜距离为S值时的扭矩响应梯度。
优选地，计算倒溜距离为S值时的扭矩响应梯度的具体步骤为：
得到新能源汽车倒溜距离S的时间t；
估算汽车所处的坡道的坡度，并进一步估算汽车在该坡道上蠕行需要的蠕行扭矩；
计算扭矩响应梯度为T=KS/t，(K＞1）。
优选地，得到新能源汽车倒溜距离S的时间t的具体步骤包括：
开启定时器，判断汽车倒溜距离S1是否等于S，若是则记录时间t，若否则汽车继续倒溜。
优选地，当电机***处于蠕行模式时，电机通过转速闭环控制。
本发明提供的新能源汽车的坡道起步的控制方法包括步骤1）计算整车需求扭矩和倒溜距离为S或小于S的任一值时的扭矩响应梯度；2）调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩是否大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩。
使用上述方法进行汽车的坡道起步时，启动汽车后电机***直接进入蠕行模式，首先计算汽车倒溜距离为S或者小于S的任一值时，所需要的扭矩响应梯度，进而根据扭矩响应梯度调整电机的蠕行扭矩，直至最终整车需求扭矩大于电机的蠕行扭矩，则退出蠕行模式，响应整车需求扭矩，此时汽车停止倒溜。其中倒溜距离S的值可以根据汽车的具体情况设定，该方法中无需通过坡度传感器或牵引力控制***来控制汽车的倒溜距离，而仅仅通过调整电机的蠕行扭矩使之最终小于整车需求扭矩，来使汽车在坡道上起步时减少倒溜距离。
综上所述，本发明所提供的新能源汽车的坡道起步的控制方法可以使新能源汽车在没有坡度传感器和牵引力控制***的情况下，减少倒溜的距离，降低与后车发生碰撞事故的几率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的新能源汽车的坡道起步的控制方法的流程图；
图2为电机***在四个象限运行的示意图；
图3为本发明实施例中提供的新能源汽车的坡道起步的控制方法的原理框图；
图4为汽车在坡道起步蠕行过程中电机的输出扭矩与时间的关系图；
图5为汽车在坡道起步蠕行过程中电机的转速与时间的关系图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种新能源汽车的坡道起步的控制方法，该新能源汽车的坡道起步的控制方法可以使新能源汽车在没有坡度传感器和牵引力控制***的情况下，减少倒溜的距离，降低与后车发生碰撞事故的几率。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例所提供的新能源汽车的坡道起步的控制方法包括步骤S1计算整车需求扭矩和倒溜距离为S或小于S的任一值时的扭矩响应梯度；S2调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩。
使用上述方法进行汽车的坡道起步时，启动汽车后电机***直接进入蠕行模式，首先计算汽车倒溜距离为S或者小于S的任一值时，所需要的扭矩响应梯度，进而根据扭矩响应梯度调整电机的蠕行扭矩，直至最终整车需求扭矩大于电机的蠕行扭矩，则退出蠕行模式，响应整车需求扭矩，此时汽车停止倒溜。其中倒溜距离S的值为汽车设计人员根据车辆整备质量在车辆后溜距离的容许范围内选取的值。该方法中无需通过坡度传感器或牵引力控制***来控制汽车的倒溜距离，而仅仅通过调整电机的蠕行扭矩使之最终小于整车需求扭矩，来使汽车在坡道上起步时减少倒溜距离。
优选地，在步骤S1之前还可以包括步骤S0判断电机是否运行在第二象限或第四象限，如果是，进入步骤S1，如果否，则调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩。其中，如图2所示，当汽车的电机的输出扭矩为正，转速也为正，此时电机运行在第一象限，汽车为平整路面前行起步；当电机的输出扭矩为正，转速为负，此时电机运行在第二象限，汽车为上坡道起步；电机的输出扭矩为负，转速为负，此时电机运行在第三象限，汽车为平整路面倒退起步；电机输出扭矩为负，转速为正，此时电机运行在第四象限，汽车为倒车上坡道起步。即汽车的电机在第二象限或第四象限运行时，汽车属于上坡起步的状态。这样首先执行步骤S0即判断汽车是否属于坡道起步状态，执行步骤S1，以确保汽车处于坡道起步状态后再进行操作，避免了汽车不在坡道起步状态时执行S1步骤的操作浪费。
另外，步骤S2和S0中调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩可以具体包括：
判断整车需求扭矩是否大于蠕行扭矩，
如果是，则退出蠕行模式，响应整车需求扭矩；
如果否，则判断新能源汽车的电机的转速是否大于设定转速，如果电机的转速大于设定转速时则减小蠕行扭矩，如果电机的转速小于设定转速时则增加蠕行扭矩，并重新判断整车需求扭矩是否大于蠕行扭矩。
需要说明的是，车辆的蠕行为车辆启动后，不踩油门，车辆缓慢向前的行驶方式。由于车辆属于自动行驶，故车速不能过快，电机转速也不能过快，此时车辆处于蠕行模式。而蠕行扭矩为车辆在蠕行模式下电机的最大扭矩。
在整车需求扭矩不大于蠕行扭矩时，如果电机的转速小于设定转速则增加蠕行扭矩，使得整车需求扭矩始终不大于蠕行扭矩，即新能源汽车的电机始终处于蠕行模式。
优选地，设定转速具体为电机在平路蠕行模式中的最大转速。
其中在步骤S1中，可以计算整车需求扭矩和倒溜距离为S值时的扭矩响应梯度。S值可以根据汽车的具体型号或者行驶的坡道的坡度具体设定，S值为汽车倒溜的最大距离，如此直接计算整车需求扭矩和倒溜距离为S值时的扭矩响应梯度，可以避免汽车的倒溜距离大于S值。
其中，计算倒溜距离为S值时的扭矩响应梯度的具体步骤可以为：
得到新能源汽车倒溜距离S的时间t；
估算汽车所处的坡道的坡度：sinθ≈S/gt2；并进一步估算汽车在该坡道上蠕行需要的蠕行扭矩：T≈mgsinθ×r/i，其中，m为车辆的整备质量，r车辆滚动半径，i为车辆减速比；由上述公式可知，在估算汽车所处的坡道的坡度时，忽略车辆的滚动阻力及车辆与坡道的摩擦阻力，并根据坡度的估算值进一步得出蠕行扭矩的估算值；
计算扭矩响应梯度为T＝KS/t，(K＞1）。
优选地，得到新能源汽车倒溜距离S的时间t的具体步骤包括：
开启定时器，判断汽车倒溜距离S1是否等于S，若是则记录时间t，若否则汽车继续倒溜。其中，由于S值为汽车倒溜的最大距离，而S1为实际倒溜的距离。即S1不大于S。在S1不等于S时，即新能源汽车没有停止倒溜车，需要继续计时。
其中，在电机***处于蠕行模式时，电机通过转速闭环控制。其中，转速闭环控制为自动控制领域中，按照电机某个转速为目标值，通过调节其他输出参数，使电机转速维持在这个转速的目标值上。
如图3-5所示，可以将电机***的蠕行模式分为：平整路面蠕行模式、过渡坡起蠕行模式和坡道起步蠕行模式，平整路面蠕行模式为车辆在平整路面上蠕行的模式；坡道起步蠕行模式为当计算出车辆坡度后车辆进入的蠕行模式；过渡坡起蠕行模式为车辆在坡道上起步，坡道还在计算中，此时进入的蠕行模式。汽车启动后，电机***直接进入蠕行模式，在0-t1时间段内连续检测电机是否运行在第二象限，在该时间段内若判断汽车的电机不在第二象限运行，即汽车不处于坡道起步状态，此时电机直接进入平整路面蠕行模式，并且调整电机输出的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，则退出蠕行模式相应整车需求，其中在调整电机输出的蠕行扭矩的过程中，若电机的转速大于设定转速则增加电机输出的蠕行扭矩，若电机的转速小于设定转速则减小电机输出的蠕行扭矩，设定转速是指电机在平路蠕行模式中的最大转速。
若在0-t1时间段内连续检测电机运行在第二象限，在t1时刻判断汽车处于坡道起步状态，此时电机***进入过渡坡起蠕行模式，电机***开启计时器，同时控制电机***进入坡道起步蠕行模式，增加电机***输出的蠕行扭矩，且蠕行扭矩的相应梯度是平整路面蠕行模式的扭矩梯度的K倍，K>1，其中，K值的选取，主要根据设计人员对车辆后溜距离要求设定，该参数与车辆的整备质量密切相关，随着K值增大，S值减小。当汽车的累计倒溜距离为S时，记录时间为Δt，计算坡道起步的需求扭矩为T≈mgS/g(t1Δt+Δt2)×r/i，然后调整电机***输出的蠕行扭矩，若蠕行扭矩小于整车的需求扭矩，则退出蠕行模式，响应整车的需求扭矩，若蠕行扭矩大于整车的需求扭矩，此时若电机的转速大于设定转速则增加电机输出的蠕行扭矩，若电机的转速小于设定速度则减小电机输出的蠕行扭矩，直至蠕行扭矩小于整车的需求扭矩。其中，设定转速是指电机在平路蠕行模式中的最大转速。
另外，图4中，ABCD段为平整路面蠕行模式，BE段为过渡坡起蠕行模式，EFG段为坡道起步蠕行模式。其中，平整路面蠕行模式为车辆在平整路面上蠕行的模式；坡道起步蠕行模式为当计算出车辆坡度后车辆进入的蠕行模式；过渡坡起蠕行模式为车辆在坡道上起步，坡道还在计算中，此时进入的蠕行模式。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种新能源汽车的坡道起步的控制方法，其特征在于，包括步骤：
1）计算整车需求扭矩和倒溜距离为S或小于S的任一值时的扭矩响应梯度；
2）调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车的坡道起步的控制方法，其特征在于，步骤1）之前还包括步骤：
判断电机是否运行在第二象限或第四象限，如果是，进入步骤1），如果否，则调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩；
当电机运行在第二象限时，电机的输出扭矩为正，转速为负；
当电机运行在第四象限时，电机的输出扭矩为负，转速为正。
3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车的坡道起步的控制方法，其特征在于，调整电机的蠕行扭矩，直至整车需求扭矩是否大于蠕行扭矩，退出蠕行模式，响应整车需求扭矩具体包括：
判断整车需求扭矩是否大于蠕行扭矩，
如果是，则退出蠕行模式，响应整车需求扭矩；
如果否，则判断新能源汽车的电机的转速是否大于设定转速，如果电机的转速大于设定转速时则减小蠕行扭矩，如果电机的转速小于设定转速时则增加蠕行扭矩，并重新判断整车需求扭矩是否大于蠕行扭矩。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车的坡道起步的控制方法，其特征在于，所述设定转速具体为电机在平路蠕行模式中的最大转速。
5.根据权利要求1所述的新能源汽车的坡道起步的控制方法，其特征在于，步骤1）具体为计算整车需求扭矩和倒溜距离为S值时的扭矩响应梯度。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车的坡道起步的控制方法，其特征在于，计算倒溜距离为S值时的扭矩响应梯度的具体步骤为：
得到新能源汽车倒溜距离S的时间t；
估算汽车所处的坡道的坡度，并进一步估算汽车在该坡道上蠕行需要的蠕行扭矩；
计算扭矩响应梯度为T=KS/t，(K＞1）。
7.根据权利要求6所述的新能源汽车的坡道起步的控制方法，其特征在于，得到新能源汽车倒溜距离S的时间t的具体步骤包括：
开启定时器，判断汽车倒溜距离S1是否等于S，若是则记录时间t，若否则汽车继续倒溜。
8.根据权利要求1所述的新能源汽车的坡道起步的控制方法，其特征在于，当电机***处于蠕行模式时，电机通过转速闭环控制。
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