CN106335404A - 基于纯电动汽车的防溜坡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，解决了现有技术中电动车防溜坡的技术手段实现复杂、成本较高的问题。本方法引入了怠速模式和坡道起步模式，设置怠速模式的好处在于，当车辆处于坡道工况，D档时，驾驶员松开刹车的瞬间，电机会立即输出一个扭矩确保车辆不会发生溜坡。若此时电机不能正转，在较短的时间内车辆会进入坡道起步模式，整车控制器会对目标扭矩进行修正，直至车辆正常起步。在这个过程中，不需要加入坡道传感器来对坡道环境进行判断，节约了车辆的成本；也不需要驾驶员娴熟的掌握刹车和油门的配合技巧就可以简单、安全的起步，降低了起步的难度。

Description

基于纯电动汽车的防溜坡控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车整车控制领域，具体的说，是涉及一种基于纯电动汽车的防溜坡控制方法。

背景技术

由于纯电动汽车没有离合器，也没有传统发动机的怠速工况。由电机外特性曲线可知，电机在低转速时输出扭矩大，在高转速时输出扭矩低。当电动汽车处于坡道起步时电机转速很低，转矩很大，此时，如果驾驶员经验不够丰富，对车况不熟悉很容易使车辆发生窜动或者溜车的现象，存在较大的安全隐患。

目前，比较有效的起步方式是采取ABS辅助启动，或加入坡道传感器对坡道状态进行判断，然后结合整车状态进行判断，完成起步动作。此外，就是利用手刹和加速踏板的配合，在坡道起步时驾驶员踩下加速踏板，根据车辆状态逐渐松开手刹完成起步动。下面进行分别介绍：

(1)利用手刹和加速踏板配合：这种起步方式最为简单直接，当车辆处于坡道时，驾驶员若有起步需求，需将车辆挂前进挡，再踩下加速踏板，在此过程中慢慢松手刹。在车辆逐渐稳定后，完全松开手刹即可起步。此种方式应用范围最广，但存在以下缺点：由于电动汽车没有离合器，坡道起步时不会像传统汽油车一样存在“半联动”状态，加速踏板开度不够容易溜车，踏板开度过大容易造成车辆往前猛窜。起步过程需要驾驶员经验丰富，以及对车况熟悉。部分电动货车由于成本限制，没有配置坡度传感器和ABS，故上述起步方式主要应用于这一类车辆。

(2)利用ABS辅助启动起步：当车辆处于坡道时，利用ABS建立制动油压，起步时可以降低加速踏板和手刹的配合环节的难度。缺点在于：车辆必须配置ABS，不能推广应用于所有电动车。

(3)利用坡度传感器、车速传感器等判定坡道起步模式：利用坡度传感器将坡度信号反馈至整车控制器，整车控制器根据坡度，车速，电机转速和驾驶员意图等信号判定车辆是否有坡道起步需求，再进一步进行处理。此种起步方式的缺点在于需配置坡度、车速等相关传感器，且判定模式复杂。

发明内容

为了改善上述问题，本发明的目的在于提供一种方法简单、实现方便的基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，使得车辆没有坡度传感器和ABS的情况下控制纯电动汽车安全、有效的完成坡道起步。

本发明申请汇中部分名称术语解释：

目标转速A和目标扭矩A：车辆在怠速模式下电机输出的转速和扭矩，其值为一个设定值或计算值；

目标转速B和目标扭矩B：车辆在坡道起步模式下，电机输出的转速和扭矩，其值为一个设定值或计算值，一般地，目标转速B和目标扭矩B在坡道起步模式下会进行多次修正，直至电机正转速度大于或等于阈值；

阈值：电机正转速度的一个最低临界值，当电机转速等于或超过该阈值时，车辆的模式转换为正常驱动模式；

正常驱动模式，电动车正常的驱动方式。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，包括以下步骤：

(1)检测车辆档位是否为D档，是否未踩下制动踏板和加速踏板，若是，执行下一步；

(2)车辆进入怠速模式，在该模式下，控制电机输出目标转速A和目标扭矩A；

(3)判断电机是否正转或者电机正转速度是否大于阈值，若否，执行下一步；

(4)车辆进入坡道起步模式，在该模式下，控制电机输出目标转速B和目标扭矩B；

(5)判断电机正转速度是否大于阈值，若是，车辆退出坡道起步模式进入正常驱动模式，若否，执行下一步；

(6)根据当前电机转速和车速，修正目标扭矩B和目标转速B，直至电机正转速度大于或等于阈值，车辆退出坡道起步模式进入正常驱动模式。

上述步骤中的阈值为怠速模式下的阈值。

进一步的，车辆在怠速模式下的车速按以下公式计算：

$V1=\frac{0.377\·R\·V2}{I}$

式中，V1为车速，R为轮胎半径，V2为电机转速，I为主减速比。

进一步的，当车辆处于坡道起步模式下，若踩下加速踏板，车辆不退出坡道起步模式，同时，增加电机的输出转速和扭矩，然后执行步骤(6)。

进一步的，当车辆处于怠速模式下，若踩下加速踏板，则车辆退出怠速模式进入正常驱动模式。

进一步的，在所述步骤(6)中，若涉及多次修正的，修正周期为10—50ms。

进一步的，车辆从怠速模式进入坡道起步模式的时间为10—50ms。

进一步的，整车控制器负责采集加速踏板信号，档位信号、制动踏板位置信号、车速；电机控制器负责反馈电机旋转方向、电机转速和电机扭矩信号至整车控制器；整车控制器通过电机控制器控制电机转速和扭矩的输出。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)采用本发明，在电动车的运行模式中引入了怠速模式和坡道起步模式，不仅不需要加入坡道传感器来对坡道环境进行判断，节约了车辆的成本，而且，无需掌握制动踏板和加速踏板的配合技巧，即可完成车辆上高效、安全的完成坡道起步。本发明可以广泛适用各类型电动车，既确保了坡道起步的高效性和安全性，也简化了整车控制器对坡道环境和模式判定环节，更节约了整车设计成本。

(2)本发明在电动车模式中加入了怠速模式和坡道起步模式，在坡道起步刚开始时电机会输出一定的转矩，确保了车辆刚松掉刹车的瞬间不会发生溜坡现象；然后，车辆进入坡道起步模式，整车控制器对目标扭矩和目标电机转速不断进行修正，确保车辆不会向前窜动。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，该方法在电动车的运行模式中，引入了怠速模式和坡道起步模式，在上述两种模式下控制电机输出匹配的转速和扭矩，一方面确保在坡道时，不溜车，另一方面，在坡道起步运行后，避免车辆向前窜动。

采用本方法只需整车控制器和电机控制器之间的配合，再结合电机的输出，其中，整车控制器负责采集加速踏板信号，档位信号、制动踏板位置信号、车速；电机控制器负责反馈电机旋转方向、电机转速和电机扭矩信号至整车控制器；整车控制器通过电机控制器控制电机转速和扭矩的输出，即不用ABS辅助，也不需要驾驶员娴熟的掌握刹车和油门的配合技巧就可以简单、安全的起步，降低了起步的难度，节约了用车及制造成本。

一、怠速模式

当高压***上电，整车控制器检测车辆档位是否为D档，制动踏板和加速踏板是否未踩下，若是，则车辆(电机)进入怠速模式；当车辆处于N档，驾驶员踩下制动踏板，此时驾驶员将档位由N档切换至D档，且松开制动踏板，车辆(电机)进入怠速模式。

在怠速模式下，整车控制器向电机控制器发出目标转速A和目标扭矩A，设目标转速A为500r/s，根据下列公式算出对应的车速为9.45km/h。设置该值为怠速模式的速度：

$V1=\frac{0.377\·R\·V2}{I}$

注：V1为车速，R为轮胎半径，V2为电机转速，I为主减速比。

在怠速模式下控制电机输出一定的转速和扭矩的作用在于，确保车辆不会溜坡，因本方法中不存在对坡道环境的判断，故电机在怠速模式下输出的转速和扭矩虽然能避免大多数的坡度起步下的溜坡，但并不能完全避免，因此，在此基础上，本方法还引入了坡道起步模式。

本实施例中，当车辆处于怠速模式下，若踩下加速踏板，则车辆退出怠速模式进入正常驱动模式。

二、坡道起步模式

在怠速状态下，判断电机是否正转或者电机正转速度是否大于阈值，在此以100r/s为阈值，若检测到电机不是正转，或者，电机正转速不大于100r/s，则车辆进入坡道起步模式，在坡道起步模式下，整车控制器向电机控制器发出目标转速B和目标扭矩B的控制命令，进而控制电机输出对应的转速和扭矩，若在怠速状态下，电机输出的转速和扭矩不足以及时地防止车辆溜坡，则转换为坡道起步模式后，可输出更高的转速和扭矩，用以进一步阻止车辆溜坡；车辆从怠速模式切换为坡道起步模式的时间为10-50ms，优选的，车辆从怠速模式切换为坡道起步模式的时间为20ms，快速的响应时间，可以提高避免车辆溜坡的效果。

在坡道起步模式下，整车控制器发出一定值的目标扭矩和目标电机转速，电机控制器发送整车控制器报文周期为10-50ms；优选的，电机控制器发送整车控制器报文周期为20ms。

整车控制器在几个周期内检测电机转向是否为正转，或者，电机转速是否大于一定转速(阈值)，若未满足条件，则修正目标扭B矩和目标转速B，整车控制器再对电机旋转方向和转速进行判断，直至满足上述判断条件。其中，修正的次数根据实际的检测情况而定。

当电机开始正转且转速大于一定值(阈值)时判定车辆退出坡道起步模式进入正常驱动模式。由于报文发送周期很短，故整车控制器可以在车辆还未发生溜坡的情况下发出指令控制电机正转，并且可以在很短的周期内修正目标扭矩和目标转速，确保了车辆不会发生溜车。

本实施例中，所有阈值均为设定值，修正目标扭矩B和目标转速B为计算值，其他实时扭矩，转速为监控得到的实时数据。

本实施例中，当车辆进入坡道模式时，在此过程中若驾驶员踩下加速踏板，车辆不退出坡道起步模式。但整车控制器会适当加大输出扭矩和目标电机转速，直至电机转速大于设定的阈值或计算的阈值，车辆进入正常驱动模式。

本方法无需额外增配辅助设备，也不需要驾驶员掌握制动踏板和加速踏板的配合娴熟度，由于电动货车通常考虑成本和自身特性等原因，很大一部分电动货车并未装备ABS和坡道传感器，故本方法适用于电动货车，此外，对于其他类型的电动车而言，本方法依然可以较好地解决电动车坡道起步的问题。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构或方法设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)检测车辆档位是否为D档，是否未踩下制动踏板和加速踏板，若是，执行下一步；

(2)车辆进入怠速模式，在该模式下，控制电机输出目标转速A和目标扭矩A；

(3)判断电机是否正转或者电机正转速度是否大于阈值，若否，执行下一步；

(4)车辆进入坡道起步模式，在该模式下，控制电机输出目标转速B和目标扭矩B；

(5)判断电机正转速度是否大于阈值，若是，车辆退出坡道起步模式进入正常驱动模式，若否，执行下一步；

(6)根据当前电机转速和车速，修正目标扭矩B和目标转速B，直至电机正转速度大于或等于阈值，车辆退出坡道起步模式进入正常驱动模式。

2.根据权利要求1所述的基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，其特征在于，当车辆处于坡道起步模式下，若踩下加速踏板，车辆不退出坡道起步模式，同时，增加电机的输出转速和扭矩，然后执行步骤(6)。

3.根据权利要求1所述的基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，其特征在于，当车辆处于怠速模式下，若踩下加速踏板，则车辆退出怠速模式进入正常驱动模式。

4.根据权利要求1所述的基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，其特征在于，在所述步骤(6)中，若涉及多次修正的，修正周期为10—50ms。

5.根据权利要求1所述的基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，其特征在于，车辆从怠速模式进入坡道起步模式的时间为10—50ms。

6.根据权利要求1所述的基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，其特征在于，车辆在怠速模式下的车速按以下公式计算：

$V1=\frac{0.377\·R\·V2}{I}$

式中，V1为车速，R为轮胎半径，V2为电机转速，I为主减速比。

7.根据权利要求1所述的基于纯电动汽车的防溜坡控制方法，其特征在于，整车控制器负责采集加速踏板信号，档位信号、制动踏板位置信号、车速；电机控制器负责反馈电机旋转方向、电机转速和电机扭矩信号至整车控制器；整车控制器通过电机控制器控制电机转速和扭矩的输出。