CN107215240A - 一种电动车的驻坡控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种驻坡控制***，包括坡度模块、车速模块、刹车模块、油门模块以及控制器；所述坡度模块的输出端连接控制器的第一输入端，所述车速模块的输出端连接控制器的第二输入端，所述刹车模块的输出端连接控制器的第三输入端，所述油门模块的输出端连接控制器的第四输入端；所述坡度模块用于获得道路坡度信号，所述车速模块用于获得车速信号，所述刹车模块用于获得刹车信号，所述油门模块用于获得油门信号，所述控制器用于根据所述道路坡度和车速，获得电动车的运行模式，同时根据油门信号获得加速信号，并在所述运行模式为驻坡起步模式时，输出刹车信号以及加速信号。

Description

一种电动车的驻坡控制***
技术领域
本发明属于电动车控制领域，更具体地，涉及一种电动车的驻坡控制***。
背景技术
传统驻坡起步完全依靠驾驶员手动操作，且直驱电动车为防止油门、刹车同时有效情况出现，会做刹车优先处理，即刹车有效则油门无效。上述策略优化了驾驶安全，但对驻坡起步半联动操作造成了困难。
驻坡起步操作复杂，驱动力难以掌握，易出现溜坡及驱动力不足滑坡的危险情况。并且电动物流车载重区间大，在空载与满载时所需的驱动力成倍的变化，操作不当极易溜坡造成驾驶危险，同时损坏电机。
专利文献CN103182952A公开了一种电动汽车电子驻坡***控制和方法，该专利通过档位识别和车速判断整车是否处于驻坡状态，并通过电机转动方向判断是否有溜车倾向；仅在电机反向旋转时将电机驱动模式由扭矩驱动变为转速模式，定转数为0控制，从而使电机堵转达到坡道驻车。然而该方法采用电机转速控制方式坡道驻车，驻车溜坡方案为被动式检测，即有溜车趋势后才进行电机转数控制。若车辆在超出驱动力之外的情况下，溜坡将在所难免；在电动车满载，甚至超载的极端工况下，驻坡或上坡整车驱动力不足，溜坡在所难免。同时，现有技术的电动车在加速过程中，并不主动计算驱动力，而是仅仅根据油门信号驱动电机，然后采集车速做闭环反馈，这导致加速过程不平稳，容易给乘客造成不适感。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种驻坡控制***，其目的在于通过坡度模块、载重模块以及车速模块获取坡道状态以及车况，从而解决载重电动车的安全驻坡起步，简化驾驶操作。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种驻坡控制***，包括坡度模块、车速模块、刹车模块、油门模块以及控制器；
所述坡度模块的输出端连接控制器的第一输入端，所述车速模块的输出端连接控制器的第二输入端，所述刹车模块的输出端连接控制器的第三输入端，所述油门模块的输出端连接控制器的第四输入端；
所述坡度模块用于获得道路坡度信号，所述车速模块用于获得车速信号，所述刹车模块用于获得刹车信号，所述油门模块用于获得油门信号，所述控制器用于根据所述道路坡度和车速，获得电动车的运行模式，同时根据油门信号获得加速信号，并在所述运行模式为驻坡起步模式时，输出刹车信号以及加速信号。
优选地，所述驻坡控制***还包括载重模块，所述载重模块的输出端连接控制器的第五输入端，所述载重模块用于获得载重信号，所述控制器还用于根据载重信号、道路坡度信号以及油门信号，获得加速信号并输出。
作为进一步优选地，所述载重模块包括前轴悬架行程测量器以及后轴悬架行程测量器，所述前轴悬架行程测量器设置于电动车前轮的悬架上方，所述后轴悬架行程测量器设置于电动车后轮的悬架上方。
作为进一步优选地，所述驻坡控制***还包括警报模块，所述控制器的输出端连接警报模块的输入端；
所述控制器还用于判断所需的加速信号是否超过载重力范围，并在超过时发出警报信号，所述警报模块用于根据所述警报信号作出警报响应。
按照本发明的另一方面，提供了一种利用上述驻坡控制***控制电动车的方法，包括以下步骤：
S1.控制器获得道路坡度信号、车速信号、刹车信号以及油门信号，控制器根据油门信号获得加速信号；
S2.判断道路坡度信号是否大于第一阈值，同时车速信号是否小于第二阈值，是则所述运行模式为驻坡起步模式，进入步骤S3，否则所述运行模式为驱动模式，进入步骤S4；
S3.控制器同时输出刹车信号以及加速信号，返回步骤S2；
S4.当所述刹车信号为激活状态时，控制器仅输出刹车信号，否则输出加速信号。
优选的，所述第一阈值为4°～7°，第二阈值为7km/h～15km/h。
优选地，在所述步骤S1中还包括获得载重信号，所述控制器根据载重信号、道路坡度信号以及油门信号，获得加速信号。
作为进一步优选地，在所述步骤S1中还包括，判断所需的加速信号是否超过载重力范围，并在超过时发出警报信号。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于增加了坡度模块以及车速模块，能够取得下列有益效果：
1、本发明通过坡度模块以及车速模块，获得了整车及道路状态，从而判断电动车的运行模式，并在处于驻坡起步模式时，输出刹车信号以及加速信号，使得电动车在稳定上坡的同时，不至于溜坡；
2、本发明通过载重信号、道路坡度信号以及油门信号，获得加速信号，从而能主动计算电动车所需的驱动力，实现了载重电动车上坡启动的精确控制，进一步避免电机倒转而造成溜坡；
3、通过主动计算驱动力而对电动车加速，能保证加速过程平稳，乘客和驾驶员感觉更加舒适；
4、通过警报信号，在驱动力不足时提醒驾驶员，能提前避免车辆无法启动的状况。
附图说明
图1是本发明驻坡控制***结构示意图；
图2是本发明实施例1驻坡控制***结构示意图；
图3是本发明实施例1驻坡控制***驻坡示意图；
图4是本发明实施例1驻坡控制***坡道起步示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明驻坡控制***包括获得道路坡度信号的坡度模块、获得车速信号的车速模块、获得刹车信号的刹车模块、获得油门信号的油门模块以及控制器等，如图1所示；
其中，所述坡度模块的输出端连接控制器的第一输入端，所述车速模块的输出端连接控制器的第二输入端，所述刹车模块的输出端连接控制器的第三输入端，所述油门模块的输出端连接控制器的第四输入端；其中，车速模块可采用光电管等方法进行测距，以减少车辆抖动和机械振动的干扰，刹车模块包括手刹和脚刹。
该驻坡控制***还可包括获得载重信号的载重模块以及作出警报响应的警报模块等部件；其中，所述载重模块的输出端连接控制器的第五输入端，载重模块通常由两个设置于电动车前轮的悬架上方的前轴悬架行程测量器以及两个设置于电动车后轮的悬架上方的后轴悬架行程测量器组成，通过自身的形变，能获得该电动车的载重量即载重信号；
而警报模块可以为单独的警报器，也可以用电动车的仪表盘代替，控制器的输出端连接警报模块的输入端。
利用上述驻坡控制***控制电动车的方法包括以下步骤：
S1.坡度模块、车速模块、刹车模块、油门模块以及载重模块分别获得坡度信号、车速信号、刹车信号、油门信号以及载重信号；；
S2.控制器根据载重信号、道路坡度信号以及油门信号，获得加速信号，并判断所需的加速信号是否超过载重力范围，是则进入步骤S6，否则进入下一步；
S3.判断道路坡度信号是否大于第一阈值，同时车速信号是否小于第二阈值，是则说明电动车所处的道路坡度较大，同时车辆并未完全启动，所述运行模式为驻坡起步模式，进入步骤S4，否则所述运行模式为驱动模式，进入步骤S5；第一阈值通常为4°～7°，第二阈值通常为7km/h～15km/h；
S4.控制器同时输出刹车信号以及加速信号，返回步骤S2；
S5.当所述刹车信号为激活状态时，控制器仅输出刹车信号，否则输出加速信号；
S6.警报器发出警报信号。
实施例1
如图1所示，实施例1的驻坡控制***包括前轴悬架行程测量器、坡道角度测量模块、车速采集模块、刹车踏板、油门踏板、后轴悬架行程测量器、整车控制器、电机控制器以及电机等部件；该***可应用于4.5T纯电动直驱物流车。
其中，前轴悬架行程测量器有两个，分别安装于电动车两个前轮的悬架正上方，输出端连接整车控制器的第一输入端，后轴悬架行程测量器有两个，分别安装于电动车两个后轮的悬架正上方，输出端连接整车控制器的第二输入端；前轴悬架行程测量器以及后轴悬架行程测量器安装在车轮上，能保证形变最大，然后根据悬架的压缩行程即可获得车轮因承重所压缩的行程，结合悬架弹簧的压缩系数即可获得载重信号；
坡道检测模块安装于驾驶舱下方中部，可以减少因车轮抖动引起的测量误差，同时便于走线，其输出端连接整车控制器的第三输入端；坡道角度测量模块通过测量整车纵向与水平方向的夹角，以此测量车辆所处的道路坡度；
车速采集模块采用光电管测距方案，尽量减少抖动及机械干扰，其输出端连接整车控制器的第四输入端；刹车踏板的输出端连接整车控制器的第五输入端，油门踏板的输出端连接整车控制器的第六输入端；
整车控制器的交互端连接所述电机控制器的交互端，所述电机控制器的输出端连接电机，所述电机连接后桥驱动轮，输出动力，控制车辆运转。
如图3-4所示，整车控制器采集坡道角度测量模块的道路坡度信号、前后轴悬架行程测量器的载重信号、以及车速信号，然后通过坡道角度测量模块读取采集的角度，滤波处理，换算成当前道路坡度；然后通过载重信号结合整车自身质量，计算出整车总质量。由力学公式可计算出，静止在坡道时，车辆沿坡道向下的分力F1。在无外加制动力的情况下，若需要车辆继续静止在坡道上，则需要电机提供相应的相反方向的动力－F1。整车电机最大驱动力Fmax可由电机最大扭矩、车辆齿轮减速比、车轮半径计算得出。若坡道上的电动车已经下滑，而3s内刹车踏板及手刹仍未向整车控制器发出刹车信号，则仪表发出预警提示司机。
以驻坡起步为例，该***的工作过程中如下：
在车辆驻坡起步(即车速为0)时，采集到道路坡道为10％(≈5°)、油门踏板发出的油门开度和刹车信号均有效时，并且档位为D档(前进挡)或R档(倒车档)，整车控制器(VCU)切换到坡起模式，从而刹车踏板、手刹以及油门踏板发出的信号均有效。以整车控制器计算出的驱动力需求F1为目标，从而固定累加驱动力，使车缓慢平稳起步，直至车速大于10km/h(通常5秒内加速至该车速)后,切换回正常操作模式。(即当刹车踏板或手刹发出刹车信号时，油门信号显示)。
同时，若驱动力需求F1≥Fmax，整车控制器则向仪表发出警报信号，可提前在仪表上警示。
刹车信号电机在正常工作模式时还可转换为发电机工作状态，辅助制动，并发电向动力电池回馈能量。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种驻坡控制***，其特征在于，包括坡度模块、车速模块、刹车模块、油门模块以及控制器；
所述坡度模块的输出端连接控制器的第一输入端，所述车速模块的输出端连接控制器的第二输入端，所述刹车模块的输出端连接控制器的第三输入端，所述油门模块的输出端连接控制器的第四输入端；
所述坡度模块用于获得道路坡度信号，所述车速模块用于获得车速信号，所述刹车模块用于获得刹车信号，所述油门模块用于获得油门信号，所述控制器用于根据所述道路坡度和车速，获得电动车的运行模式，同时根据油门信号获得加速信号，并在所述运行模式为驻坡起步模式时，输出刹车信号以及加速信号。
2.如权利要求1所述的驻坡控制***，其特征在于，还包括载重模块，所述载重模块的输出端连接控制器的第五输入端，所述载重模块用于获得载重信号，所述控制器还用于根据载重信号、道路坡度信号以及油门信号，获得加速信号并输出。
3.如权利要求2所述的驻坡控制***，其特征在于，所述载重模块包括前轴悬架行程测量器以及后轴悬架行程测量器，所述前轴悬架行程测量器设置于电动车前轮的悬架上方，所述后轴悬架行程测量器设置于电动车后轮的悬架上方。
4.如权利要求2所述的驻坡控制***，其特征在于，所述驻坡控制***还包括警报模块，所述控制器的输出端连接警报模块的输入端；
所述控制器还用于判断所需的加速信号是否超过载重力范围，并在超过时发出警报信号，所述警报模块用于根据所述警报信号作出警报响应。
5.利用权利要求1-4项中任意一项所述的驻坡控制***控制电动车的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.控制器获得道路坡度信号、车速信号、刹车信号以及油门信号，控制器根据油门信号获得加速信号；
S2.判断道路坡度信号是否大于第一阈值，同时车速信号是否小于第二阈值，是则进入步骤S3，否则进入步骤S4；
S3.控制器同时输出刹车信号以及加速信号，返回步骤S2；
S4.当所述刹车信号为激活状态时，控制器仅输出刹车信号，否则输出加速信号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为4°～7°，第二阈值为7km/h～15km/h。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中还包括：获得载重信号，所述控制器根据载重信号、道路坡度信号以及油门信号，获得加速信号。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中还包括：判断所需的加速信号是否超过载重力范围，并在超过时发出警报信号。
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