CN104129305A - 一种电动汽车车速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车车速控制方法，其包括以下步骤：1)霍尔式轮速信号传感器测得的实际车速信号输入整车控制器，由控制芯片判断是否启动车速闭环控制；2)驾驶员根据当前道路状况，在驾驶模式选择模块上选择驾驶模式，同时踩下电子式加速踏板到某一位置；3)驾驶模式信号、加速踏板位置信号、实际车速信号通过相应通道输入整车控制器；4)低通滤波器模块对输入的加速踏板位置信号进行滤波；5)PID控制器对处理后的加速踏板位置信号和实际车速信号进行计算，得到驱动电机转矩命令，并通过CAN通信通道输入到驱动电机控制器；6)驱动电机控制器根据驱动电机命令控制驱动电机动作。本发明可以广泛应用于各种电动汽车的车速控制中。

Description

一种电动汽车车速控制方法

技术领域

本发明涉及一种车速控制方法，特别是关于一种油门踏板位置对应电动汽车车速的电动汽车车速控制方法。

背景技术

截止到2013年底，中国汽车保有量已经突破1.3亿辆，全国有31个城市的汽车保有量超过100万辆，其中北京、天津、成都、深圳、上海、广州、苏州、杭州等8个城市汽车保有量超过200万辆。而目前中国市场保有的和市场在售的绝大多数汽车仍然以传统内燃机作为动力，给节能与环保带来巨大的压力。与内燃机汽车相比，电动汽车存在诸多优势，例如能量转化效率高，低速转矩大等。随着油耗和排放法规的不断加严，有理由相信电动汽车(例如混合动力汽车和纯电动汽车)的市场份额会逐步增加，进而占据一部分传统内燃机汽车的市场，甚至最终会令内燃机汽车退出历史舞台。

另一方面，在传统的内燃机汽车中，驾驶员需要参与车速的负反馈闭环控制，其控制流程为：1、驾驶员心里产生一个期望车速，这个期望车速与很多因素相关，例如道路限速，与前车距离或超车意图等。2、仪表板将实际车速通过视觉反馈给驾驶员，驾驶员判断实际车速与期望车速之间的关系，也即实际车速是大于小于或者等于期望车速。3、实际车速小于期望车速时，驾驶员大脑输出加速的信号，控制右脚踩下油门踏板，增大油门开度；实际车速等于期望车速时，驾驶员大脑输出保持现状的信号，右脚不做动作；实际车速大于期望车速时，驾驶员大脑输出减速的信号，控制右脚上抬，减小油门开度，甚至将右脚从油门踏板移至制动踏板，踩下制动踏板。4、仪表板再次将实际车速通过视觉反馈给驾驶员，然后重复步骤2和步骤3，最终实现车速的闭环控制。

传统内燃机的车速负反馈闭环控制中，驾驶员的眼睛负责反馈信号输入，大脑负责闭环控制，手和脚负责执行大脑的输出信号，驾驶员承担了主要的控制任务。在车速较低时，特别是在大城市的拥堵路况下，两个问题显现出来：其一，走走停停的工况下，驾驶员工作强度大大增加，驾驶员需要不断地切换油门和刹车踏板，若是在手动变速器的车型中，驾驶员还需要操作离合器踏板和变速器操纵杆，这样十分容易产生驾驶疲劳，不利于驾驶舒适性和安全性；其二，每个驾驶员都是独立的个体，上述控制方法的控制周期，响应速度，超调和动态误差对于每个驾驶员都不可能是完全一样的。通俗的说法就是驾驶习惯，有人喜欢温柔驾驶，响应速度和超调比较小，这样不利于车流速度；而也有人喜欢激烈驾驶，响应速度和超调比较大，这样又不利于节能减排。

动力***的变革为车速控制方法的改变创造了可能，电动汽车的构型为上述两个问题的解决提供了可能性。电动汽车的电动机能产生驱动转矩和制动转矩，且响应速度高，转速和转矩能精确控制。但是在传统的车速控制方法下，电动汽车有可能产生过大的加速度和减速度，导致电动机不能工作在优化的效率区，而且还会丢失一部分制动能量。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种在电动汽车低速行驶的过程中，利用油门踏板位置对应电动汽车车速的电动汽车车速控制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电动汽车车速控制方法，其包括以下步骤：1)在整车控制器中设置模拟量输入通道、频率量采集通道、CAN通信通道及控制芯片；在所述控制芯片中设置低通滤波器模块和PID控制器；2)霍尔式轮速信号传感器测得的实际车速信号通过频率量采集通道输入整车控制器，由控制芯片判断是否启动车速闭环控制；当实际车速小于临界车速时，启动车速闭环控制；当实际车速大于或等于临界车速时，不启动车速闭环控制；3)驾驶员根据当前道路状况，在驾驶模式选择模块上选择舒适、正常或运动中的一种驾驶模式，同时踩下电子式加速油门踏板到某一位置；4)驾驶模式选择模块的驾驶模式信号和电子式加速油门踏板的加速踏板位置信号通过模拟量输入通道输入整车控制器；霍尔式轮速传感器的实际车速信号通过频率量采集通道输入整车控制器；5)低通滤波器模块对输入的加速踏板位置信号进行滤波，滤除加速踏板位置信号中的高频波动和噪声信号；6)PID控制器对处理后的加速踏板位置信号和实际车速信号进行计算，得到驱动电机转矩命令，并通过CAN通信通道输入到驱动电机控制器；7)驱动电机控制器根据驱动电机命令增大或减小驱动电机的需求转矩，使整车按照相应的加速或减速速度响应曲线进行加速或减速。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在车速较低时，驾驶员仅需选择期望的驾驶模式并根据期望车速踩下油门踏板位置，即可由整车控制器根据油门踏板位置信号对车速进行闭环控制，极大的减轻了驾驶员的工作强度。2、本发明由于引进了PID控制律，因此通过合理地选择控制参数，就能够实现实际车速对期望车速的快速和准确响应，精确地控制车速。3、本发明由于根据驱动电机的万有特性曲线优化了响应曲线，整车的加速和减速按照预先设计的加速速度响应曲线或减速速度响应曲线进行，优化了驱动电机的驱动效率和制动能量回收效率，能够回收尽可能多的能量，有效地提高了能量使用效率。本发明可以广泛应用于纯电动客车、插电式混合动力客车、纯电动轿车、插电式混合动力轿车等各种电动汽车的车速控制中。

附图说明

图1是本发明控制原理框图

图2是本发明的控制流程示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明整车控制器中设置有模拟量输入通道1、频率量采集通道2、CAN通信通道3及控制芯片4。在控制芯片4中设置有低通滤波器模块41、PID控制器42。整车的电子式加速油门踏板5和驾驶模式选择模块6通过模拟量输入通道1与整车控制器连接；霍尔式轮速传感器7通过频率量采集通道2与整车控制器连接；驱动电机8与驱动电机控制器9连接，且驱动电机控制器9通过CAN通信通道3与整车控制器连接。整车控制器中控制芯片4对各信号进行处理，并将得到的驱动电机转矩命令通过CAN通信通道3输出到驱动电机控制器9对驱动电机8进行控制。

PID控制器42中的P(比例)、I(积分)和D(微分)控制参数，可以根据具体车型人为选择，PID控制技术为已有技术，在此不再赘述。

如图1所示，本发明电动汽车车速控制方法，包括以下步骤：

1)霍尔式轮速信号传感器7测得的实际车速信号通过频率量采集通道2输入整车控制器，由控制芯片4判断是否启动车速闭环控制。

当实际车速小于临界车速时，启动车速闭环控制；

当实际车速大于或等于临界车速时，不启动车速闭环控制。

上述临界车速的具体数值可以根据不同的应用场合确定，比如说城市公交车的平均车速普遍较低，车速闭环控制的临界车速可以设置得低一点，例如10km/h；而轿车的平均车速普遍较高，车速闭环控制的临界车速可以设置得高一点，例如20km/h。

2)驾驶员根据当前道路状况，如车流速度和车辆密集度，选择驾驶模式选择模块6中舒适、正常或运动三种驾驶模式中的一种，同时踩下电子式加速油门踏板5到某一位置。本发明将驾驶员选择的驾驶模式定义为期望驾驶模式，由于电子式加速油门踏板5的不同位置是与不同速度相对应的，因此本发明将驾驶员所设定的电子式加速油门踏板5位置对应的车速定义为期望车速。

驾驶模式选择模块6对应的驾驶模式决定了车速闭环控制响应速度的快慢，三种驾驶模式对应的响应速度从慢到快的排序为：舒适<正常<运动。本发明根据三种驾驶模式，以驱动电机8的万有特性曲线为基础，设计了相应的3种驾驶模式下整车的加速速度响应曲线和减速速度响应曲线，当驾驶员选择期望驾驶模式后，整车按照该驾驶模式对应的加速或减速速度响应曲线进行加速或减速，使驱动电机8的工作点(如转速、转矩)在效率较高(例如大于80％)的区域。

3)驾驶模式选择模块6的驾驶模式信号和电子式加速油门踏板5的加速踏板位置信号通过模拟量输入通道1输入整车控制器；霍尔式轮速传感器7将实际车速信号通过频率量采集通道2输入整车控制器。

4)低通滤波器模块41对输入的加速踏板位置信号进行滤波，滤除加速踏板位置信号中的高频波动和噪声信号。

5)PID控制器42对处理后的加速踏板位置信号和实际车速信号进行计算，得到驱动电机转矩命令，并通过CAN通信通道3输入到驱动电机控制器9。

6)驱动电机控制器9根据驱动电机命令增大或减小驱动电机8的需求转矩，使整车按照响应的加速或减速速度响应曲线进行加速或减速，最终实现整车的真实车速和期望车速在误差允许范围内相等。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (1)

1.一种电动汽车车速控制方法，其包括以下步骤：

1)整车控制器中设置模拟量输入通道、频率量采集通道、CAN通信通道及控制芯片；在所述控制芯片中设置低通滤波器模块和PID控制器；

2)霍尔式轮速信号传感器测得的实际车速信号通过频率量采集通道输入整车控制器，由控制芯片判断是否启动车速闭环控制；

当实际车速小于临界车速时，启动车速闭环控制；

当实际车速大于或等于临界车速时，不启动车速闭环控制；

3)驾驶员根据当前道路状况，在驾驶模式选择模块上选择舒适、正常或运动中的一种驾驶模式，同时踩下电子式加速油门踏板到某一位置；

4)驾驶模式选择模块的驾驶模式信号和电子式加速油门踏板的加速踏板位置信号通过模拟量输入通道输入整车控制器；霍尔式轮速传感器的实际车速信号通过频率量采集通道输入整车控制器；

5)低通滤波器模块对输入的加速踏板位置信号进行滤波，滤除加速踏板位置信号中的高频波动和噪声信号；

6)PID控制器对处理后的加速踏板位置信号和实际车速信号进行计算，得到驱动电机转矩命令，并通过CAN通信通道输入到驱动电机控制器；

7)驱动电机控制器根据驱动电机命令增大或减小驱动电机的需求转矩，使整车按照相应的加速或减速速度响应曲线进行加速或减速。