CN109367400A - 一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法及装置。本发明通过对电动汽车起步阶段制动器退出过程进行分段控制，来对每个起步阶段的扭矩进行精细控制，配合制动器完成起步动作，增加了起步的平顺性，并减少了刹车***的磨损和起步异响。

Description

一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法及装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法。

背景技术

VCU(Vehicle control unit，整车控制器)一般主要负责车辆的扭矩、上下电、热管理等的协调控制工作以及油门踏板和刹车踏板的解析。

电动汽车的电机到车轮之间没有传统内燃机上的阻尼减震装置，所以传动系上的抖动很容易传递给驾驶员。比如EPB(Electrical Park Brake，制动器)介入之后因为摩擦制动力的存在，如果在驾驶员踩油门起步时不做处理，很容易出现异响和振动。

目前市面上的EPB介入之后的扭矩仲裁多用于混合动力汽车或者传统内燃机汽车中，混合动力汽车或者传统内燃机汽车因为传动系上有阻尼减震装置，并且起步时有离合器，所以对EPB介入后扭矩的仲裁要求不高，就可以达到较好的起步平顺性，但是如果直接使用在电动汽车上效果就会差很多。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法及装置，能够增加电动汽车起步平顺性，并减少刹车***的磨损和起步异响。

本发明一方面提供了一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法，包括：

判断电动汽车是否进入起步状态；

在所述电动汽车进入起步状态时，检测所述电动汽车当前所在道路的坡度值；

确定所述电动汽车当前所处的起步阶段；

获取与所述坡度值对应的目标扭矩，获取与所述电动汽车当前所处的起步阶段对应的斜率；

根据所述目标扭矩和所述斜率计算限制扭矩；

按照所述限制扭矩控制所述电动汽车的电动机转动。

本发明另一方面还提供了一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁装置，包括：

起步状态判断单元，用于判断电动汽车是否进入起步状态；

坡度检测单元，用于在所述电动汽车进入起步状态时，检测所述电动汽车当前所在道路的坡度值；

起步阶段确定单元，用于确定所述电动汽车当前所处的起步阶段；

获取单元，用于获取与所述坡度值对应的目标扭矩，以及获取与所述电动汽车当前所处的起步阶段对应的斜率；

计算单元，用于根据所述目标扭矩和所述斜率计算限制扭矩；

控制单元，用于按照所述限制扭矩控制所述电动汽车的电动机转动。

由于上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供制动器介入之后，驾驶员踩油门起步时的扭矩仲裁策略，通过对电动汽车起步阶段制动器退出过程进行分段控制，来对每个起步阶段的扭矩进行精细控制，配合制动器完成起步动作，增加了起步的平顺性，并减少了刹车***的磨损和起步异响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。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它附图。

图1是本发明实施例提供的一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方案应用于实车获得的数据图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

现有电动汽车的电动机到车轮之间没有阻尼减震装置，驾驶员在踩油门起步时容易出现异响和振动。针对这些问题，本发明提供一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法，通过对电动汽车起步阶段制动器退出过程进行分段控制，来对每个起步阶段的扭矩进行精细控制，减少刹车***的磨损和起步异响，增加起步的平顺性。

图1是本发明实施例提供的一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法的流程图。请参见图1，本实施例的电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法可以由整车控制器执行，包括如下步骤：

S101：判断电动汽车是否进入起步状态。

本发明实施例中，判断电动汽车是否进入起步状态可以包括：通过油门踏板传感器检测油门开度；判断所述油门开度是否大于预设的开度阈值；如果所述油门开度大于所述开度阈值，则判定所述电动汽车进入起步状态；如果所述油门开度不大于所述开度阈值，则判定电动汽车未进入起步状态。驾驶员在踩踏油门踏板时会有一个逐渐加力的过程，在该踩踏力作用下油门开度逐渐增大；在驻车情况下，如果驾驶员不踩或者轻踩油门踏板使油门踏板的开度未达到预设的开度阈值，则可以判定驾驶员没有起步意图，如果驾驶员踩动油门踏板使油门踏板的开度大于开度阈值，则可以判定驾驶员有起步意图。优选地，所述开度阈值可以是5％。

S102：在所述电动汽车进入起步状态时，检测所述电动汽车当前所在道路的坡度值。

具体地，电动汽车当前所在道路的坡度值可以通过安装于电动汽车上的坡度传感器检测获得，也可以通过计算得到。在一个可能的实施例中，所述坡度值的计算方法为：检测所述电动汽车的纵向加速度；通过坡度计算公式tanθ＝tan(arcsin(a/g))计算坡度值，其中，θ为坡度角，a为电动汽车的纵向加速度，g为重力加速度。

S103：确定所述电动汽车当前所处的起步阶段。

本实施例将电动汽车起步过程分为三个阶段，分别是第一起步阶段、第二起步阶段和第三起步阶段，分别对这三个起步阶段中电动汽车的扭矩进行精细控制，来减小刹车***的磨损和起步异响，增加起步的平顺性。

本发明实施例中，确定电动汽车当前所处的起步阶段可以包括：当所述电动汽车进入起步状态且制动器的制动卡钳处于锁定状态时，判定所述电动汽车处于第一起步阶段；当制动器的制动卡钳处于释放状态且未达到与刹车盘分离的临界位置时，判定所述电动汽车处于第二起步阶段；当制动器的制动卡钳位于所述临界位置与制动卡钳的解锁位置之间时，判定所述电动汽车处于第三起步阶段。其中，制动卡钳的解锁位置是指制动器处于完全释放状态下制动卡钳所在的位置，即制动卡钳的初始位置。制动器的状态一般可以分为完全锁止、正在锁止、完全释放和正在释放，完全锁止即制动卡钳卡入刹车盘中实现驻车的状态，完全释放即制动卡钳未卡入刹车盘中且处于初始位置的状态，正在锁止即从完全释放到完全锁止的过程，正在释放则是从完全锁止到完全释放的过程。

在一个可能的实施例中，制动卡钳的状态和位置可以通过传感器采集获得，并传输给整车控制器，由整车控制器判断电动汽车当前所处的起步阶段。

S104：获取与所述坡度值对应的目标扭矩，获取与所述电动汽车当前所处的起步阶段对应的斜率。

在一个可能的实施例中，所述获取与所述坡度值对应的目标扭矩包括：根据所述坡度值从第一数据表中查询获得与该坡度值对应的目标扭矩，所述第一数据表用于记录坡度值与目标扭矩的映射关系。其中，第一数据表中的数据可以通过标定人员根据起步工况时不同的油门开度和坡度，结合起步平顺性和起步速度要求来标定得到。在一个可能的实施例中，可以通过如下方法进行目标扭矩的标定，包括：

判断制动器是否处于非完全释放状态(非完全释放状态包括完全锁止、正在锁止和正在释放三种状态)，如果制动器处于非完全释放状态，则检测油门开度，判断油门开度是否大于预设的开度限值，如果油门开度大于开度限值，则根据车速和坡道计算得到第一扭矩，并将第一扭矩与蠕行扭矩之和作为目标扭矩，如果油门开度不大于开度限值，则根据车速和坡道计算得到第一扭矩，将第一扭矩作为目标扭矩。

本实施例在制动器处于非完全释放状态时，对油门扭矩进行限扭，防止扭矩输出过大造成制动系磨损、产生噪音和振动。同时考虑坡度越大，需要更大的扭矩来防止溜坡，所以需要根据不同的坡度和车速来决定目标扭矩。而在起步阶段车速普遍较低，这里车速对目标扭矩的影响较小，主要由坡度决定，例如车速在10km/h以内时对目标扭矩的影响是一样的，车速在10km/h‐20km/h时对目标扭矩的影响也是一样的。另外，因为正常不踩油门时属于蠕行工况，蠕行工况下需要输出蠕行扭矩来保证车辆缓慢行驶，但是这个扭矩在驻车(油门开度不大于开度限值的情况视为驻车)之后已经没有存在的必要，所以在驻车之后取消了蠕行扭矩，使车辆静止，防止驻车情况下电动机继续输出扭矩造成电动机过热等情况发生。同时因为蠕行工况的存在，在坡道上起步时，当驾驶员踩油门大于一定限值时需要额外的增加不同坡度下对应的蠕行扭矩，使驾驶员在不同坡度的道路上起步时自动对应不同的扭矩，提升用户体验。

在一个可能的实施例中，所述获取与所述电动汽车当前所处的起步阶段对应的斜率包括：根据所述电动汽车当前所处的起步阶段从第三数据表中查询获得与所述起步阶段对应的斜率，所述斜率包括对应第一起步阶段的第一斜率、对应第二起步阶段的第二斜率和对应第三起步阶段的第三斜率。其中，所述第一斜率大于第三斜率，所述第三斜率大于所述第二斜率。

图3是本发明实施例提供的一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方案应用于实车获得的数据图。请参见图3，图中下部的数字表示四个不同的阶段，1代表第一起步阶段，2代表第二起步阶段，3代表第三起步阶段，4代表制动器完全释放之后的阶段：

第一起步阶段，即制动器完全锁止状态下，驾驶员踩油门踏板起步，油门扭矩达到制动器释放点，刚开始扭矩增长速度快一些，加快起步时间。但是在接近制动器释放点时开始变得缓慢，防止此时忽然开始动车，因齿轮缝隙等造成减速器异响。

第二起步阶段，即制动卡钳开始释放到制动卡钳释放到与刹车盘分离的临界位置这个过程，扭矩增长变小，减小制动器损耗。同时因为齿轮缝隙也有可能在该阶段进行补偿，所以扭矩增长需要放缓。有利于减小对制动器的磨损，并且有助于控制噪音和振动。

第三起步阶段，即从制动卡钳从临界位置到完全释放，开始较快输出扭矩，减小起步时间。可以看出2和3都属于释放过程中，如果等释放完之后再快速增加扭矩，那么就会增加几百ms到1s的起步时间。

在制动器完全释放后，解除扭矩限制，快速提升扭矩，进一步加快起步速度。

在一个可能的实施例中，可以通过如下方法判断是否达到制动器释放点：根据电动汽车当前所在道路的坡度值，从第二数据表中查询获得与所述坡度值对应的制动器释放点扭矩，所述第二数据表用于记录坡度值与制动器释放点扭矩的映射关系。在起步时，为确保不溜坡，需要扭矩达到不溜坡的扭矩值时才释放制动器，对于不同的坡度所需确保不溜坡的扭矩值不同，制动器释放点扭矩即为确保不会溜坡的扭矩值，结合电动汽车当前所在道路的坡度值和第二数据表可以快速确定扭矩增长到何时可以释放制动器。当所述电动汽车的输出扭矩达到所述制动器释放点扭矩时，判定所述电动汽车达到制动器释放点，控制所述制动器释放制动卡钳。

S105：根据所述目标扭矩和所述斜率计算限制扭矩。

本发明实施例中，可以将目标扭矩与所述斜率的乘积作为限制扭矩。

S106：按照所述限制扭矩控制所述电动汽车的电动机转动。

所述方法还包括：当制动器的制动卡钳到达所述解锁位置后，根据当前的油门开度获取输出扭矩，按照所述输出扭矩控制电动机转动。制动器完全释放之后，解除对扭矩的限制，快速提升车速。

本发明实施例通过对电动汽车起步阶段制动器退出过程进行分段控制，来对每个起步阶段的扭矩进行精细控制，配合制动器完成起步动作，增加了起步的平顺性，并减少了刹车***的磨损和起步异响。

图2是本发明实施例提供的一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁装置的结构示意图。请参见图2，本实施例的电动汽车起步阶段的扭矩仲裁装置200包括起步状态判断单元210、坡度检测单元220、起步阶段确定单元230、获取单元240、计算单元250和控制单元260。

所述起步状态判断单元210，用于判断电动汽车是否进入起步状态；

所述坡度检测单元220，用于在所述电动汽车进入起步状态时，检测所述电动汽车当前所在道路的坡度值；

所述起步阶段确定单元230，用于确定所述电动汽车当前所处的起步阶段；

所述获取单元240，用于获取与所述坡度值对应的目标扭矩，以及获取与所述电动汽车当前所处的起步阶段对应的斜率；

所述计算单元250，用于根据所述目标扭矩和所述斜率计算限制扭矩；

所述控制单元260，用于按照所述限制扭矩控制所述电动汽车的电动机转动。

在一个可能的实施例中，所述起步状态判断单元210具体用于：通过油门踏板传感器检测油门开度；判断所述油门开度是否大于预设的开度阈值；如果所述油门开度大于所述开度阈值，则判定所述电动汽车进入起步状态；如果所述油门开度不大于所述开度阈值，则判定电动汽车未进入起步状态。

在一个可能的实施例中，所述起步阶段确定单元230包括：

第一起步阶段确定模块231，用于当所述电动汽车进入起步状态且制动器的制动卡钳处于锁定状态时，判定所述电动汽车处于第一起步阶段；

第二起步阶段确定模块232，用于当所述制动器的制动卡钳处于释放状态且未达到与刹车盘分离的临界位置时，判定所述电动汽车处于第二起步阶段；

第三起步阶段确定模块233，用于当所述制动器的制动卡钳位于所述临界位置与制动卡钳的解锁位置之间时，判定所述电动汽车处于第三起步阶段。

在一个可能的实施例中，所述获取单元240包括：

第一获取模块241，用于根据所述坡度值从第一数据表中查询获得与该坡度值对应的目标扭矩，所述第一数据表用于记录坡度值与目标扭矩的映射关系；

第二获取模块242，用于根据所述电动汽车当前所处的起步阶段从第三数据表中查询获得与所述起步阶段对应的斜率，所述斜率包括对应第一起步阶段的第一斜率、对应第二起步阶段的第二斜率和对应第三起步阶段的第三斜率，所述第一斜率大于第三斜率，所述第三斜率大于所述第二斜率。

本实施例通过对电动汽车起步阶段制动器退出过程进行分段控制，对每个起步阶段的扭矩进行精细控制，减少了刹车***的磨损和起步异响，增加了起步的平顺性，利于提升用户体验。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁方法，其特征在于，包括：

判断电动汽车是否进入起步状态；

在所述电动汽车进入起步状态时，检测所述电动汽车当前所在道路的坡度值；

确定所述电动汽车当前所处的起步阶段；

获取与所述坡度值对应的目标扭矩，获取与所述电动汽车当前所处的起步阶段对应的斜率；

根据所述目标扭矩和所述斜率计算限制扭矩；

按照所述限制扭矩控制所述电动汽车的电动机转动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断电动汽车是否进入起步状态包括：

通过油门踏板传感器检测油门开度；

判断所述油门开度是否大于预设的开度阈值；

如果所述油门开度大于所述开度阈值，则判定所述电动汽车进入起步状态；

如果所述油门开度不大于所述开度阈值，则判定电动汽车未进入起步状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定电动汽车当前所处的起步阶段包括：

当所述电动汽车进入起步状态且制动器的制动卡钳处于锁定状态时，判定所述电动汽车处于第一起步阶段；

当制动器的制动卡钳处于释放状态且未达到与刹车盘分离的临界位置时，判定所述电动汽车处于第二起步阶段；

当制动器的制动卡钳位于所述临界位置与制动卡钳的解锁位置之间时，判定所述电动汽车处于第三起步阶段。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与所述坡度值对应的目标扭矩包括：

根据所述坡度值从第一数据表中查询获得与该坡度值对应的目标扭矩，所述第一数据表用于记录坡度值与目标扭矩的映射关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与所述电动汽车当前所处的起步阶段对应的斜率包括：

根据所述电动汽车当前所处的起步阶段从第三数据表中查询获得与所述起步阶段对应的斜率，所述斜率包括对应第一起步阶段的第一斜率、对应第二起步阶段的第二斜率和对应第三起步阶段的第三斜率。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一斜率大于第三斜率，所述第三斜率大于所述第二斜率。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据电动汽车当前所在道路的坡度值，从第二数据表中查询获得与所述坡度值对应的制动器释放点扭矩，所述第二数据表用于记录坡度值与制动器释放点扭矩的映射关系；

当所述电动汽车的输出扭矩达到所述制动器释放点扭矩时，判定所述电动汽车达到制动器释放点，控制所述制动器释放制动卡钳；

当制动器的制动卡钳到达所述解锁位置后，根据当前的油门开度获取输出扭矩，按照所述输出扭矩控制电动机转动。

8.一种电动汽车起步阶段的扭矩仲裁装置，其特征在于，包括：

起步状态判断单元，用于判断电动汽车是否进入起步状态；

坡度检测单元，用于在所述电动汽车进入起步状态时，检测所述电动汽车当前所在道路的坡度值；

起步阶段确定单元，用于确定所述电动汽车当前所处的起步阶段；

获取单元，用于获取与所述坡度值对应的目标扭矩，以及获取与所述电动汽车当前所处的起步阶段对应的斜率；

计算单元，用于根据所述目标扭矩和所述斜率计算限制扭矩；

控制单元，用于按照所述限制扭矩控制所述电动汽车的电动机转动。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述起步阶段确定单元包括：

第一起步阶段确定模块，用于当所述电动汽车进入起步状态且制动器的制动卡钳处于锁定状态时，判定所述电动汽车处于第一起步阶段；

第二起步阶段确定模块，用于当所述制动器的制动卡钳处于释放状态且未达到与刹车盘分离的临界位置时，判定所述电动汽车处于第二起步阶段；

第三起步阶段确定模块，用于当所述制动器的制动卡钳位于所述临界位置与制动卡钳的解锁位置之间时，判定所述电动汽车处于第三起步阶段。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括：

第一获取模块，用于根据所述坡度值从第一数据表中查询获得与该坡度值对应的目标扭矩，所述第一数据表用于记录坡度值与目标扭矩的映射关系；

第二获取模块，用于根据所述电动汽车当前所处的起步阶段从第三数据表中查询获得与所述起步阶段对应的斜率，所述斜率包括对应第一起步阶段的第一斜率、对应第二起步阶段的第二斜率和对应第三起步阶段的第三斜率，所述第一斜率大于第三斜率，所述第三斜率大于所述第二斜率。