CN111731297A - 一种新型电动汽车驻坡策略 - Google Patents

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龚剑峰
王琨
李晓杰
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Abstract

本发明公开一种新型电动汽车驻坡策略，涉及自动控制技术领域，如下两个功能驻坡模式判定和转速环超调量降低2个功能，通过状态机形式判断车辆在何种情况下，进入驻坡模式，避免了干扰以及路面不平整等情况导致的误进驻坡模式，通过增加加速度微分项，缓解前窜现象，且有效避免噪声的影响。

Description

一种新型电动汽车驻坡策略
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种新型电动汽车驻坡策略。
背景技术
驻坡功能的目的是避免车辆在坡道起步时车辆后溜，提升驾驶便捷性。评价驻坡性能的四个指标为：准确判断是否进入驻坡模式，驻坡过程平稳，溜坡距离小，溜坡快结束的时候车辆前移距离小(亦称前窜现象)。当前新能源汽车主流的驻坡策略是，通过电机转速和挡位直接判断是否进入驻坡模式，然后通过传统 PI调节器实现零转速功能，该策略存在误进驻坡模式和严重的前窜现象，降低了驾驶舒适性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型电动汽车驻坡策略，通过状态机形式判断车辆在何种情况下，进入驻坡模式，避免了干扰以及路面不平整等情况导致的误进驻坡模式，通过增加加速度微分项，缓解前窜现象，且有效避免噪声的影响。
一种新型电动汽车驻坡策略，包括如下两个功能：
一，驻坡模式判定，具体流程如下：
(1)电机控制器在2ms任务周期内检测电机转速，当检测到电机转速为0 RPM时，计时器开始计时；
(2)定时器计时100ms，在100ms内电机转速始终为0RPM；
(3)定时器计时满100ms后，电机控制器检测到与整车挡位相反的电机转速时，电机控制器判定车辆需要进入驻坡模式；
二，转速环超调量降低，具体方式如下：
车辆进入驻坡模式过程中，在传统PI转速调节的基础上，增加微分项；
选用电机转速的加速度作为一个参考相，引入转速调节，通过将转速和加速度PI调节器的结果累加在一起，再通过INV逆变器反馈到电机。
优选的，在驻坡模式判定过程中，定时器计时满100ms后，电机控制器检测到与整车挡位一致的电机转速时，定时器计时清零。
优选的，采用微分***进行估算电机的加速度和转速。
本发明的优点在于：通过状态机形式判断车辆在何种情况下，进入驻坡模式，避免了干扰以及路面不平整等情况导致的误进驻坡模式，通过增加加速度微分项，缓解前窜现象，且有效避免噪声的影响。
附图说明
图1为本发明驻坡模式判定流程图；
图2为传统驻坡控制策略图；
图3为本发明的驻坡控制策略图；
图4为传统0转速控制策略和本发明驻坡控制策略的驻坡工况仿真效果；
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，一种新型电动汽车驻坡策略，包括如下两个功能：
一，驻坡模式判定，具体流程如下：
(1)电机控制器在2ms任务周期内检测电机转速，当检测到电机转速为0 RPM时，计时器开始计时；
(2)定时器计时100ms，在100ms内电机转速始终为0RPM；
(3)定时器计时满100ms后，电机控制器检测到与整车挡位相反的电机转速时，电机控制器判定车辆需要进入驻坡模式；通过状态机判定车辆是否要进入驻坡模式，而非直接根据转速和挡位信号相反来判定驻坡模式，能够避免车辆误进驻坡模式。
二，转速环超调量降低，具体方式如下：
车辆进入驻坡模式过程中，在传统PI转速调节的基础上，增加微分项；
选用电机转速的加速度作为一个参考相，引入转速调节，通过将转速和加速度PI调节器的结果累加在一起，再通过INV逆变器反馈到电机。
车辆进入驻坡模式，实际上为电机进入了0转速模式，传统转速环通过PI 控制，在保证较短的溜坡距离的基础上，电机转速必然存在超调的情况。转速超调导致车辆驻坡过程中，存在车头前冲的过程，乘客体验不舒适。
降低超调量最有效的方式为，在传统PI转速调节的基础上，增加微分项，但是微分项的引入将同时引入噪声。为了避免噪声的引入，本专利利用电机转速的微分项(加速度)作为一个参考相，引入转速调节。电机加速度为电机转速的微分项，故电机加速度本身具有前馈意识，同时通过微分***能够获得稳定的加速度信号，有效避免噪声的影响。
在驻坡模式判定过程中，定时器计时满100ms后，电机控制器检测到与整车挡位一致的电机转速时，定时器计时清零。
采用微分***进行估算电机的加速度和转速。TD抗扰性极佳，能够输出稳定的加速度值。微分***(TD)输出信号能够快速收敛于输入信号，且能很好的抑制微分器的噪声效应。
具体实施方式及原理：
如图1所示，MCU在2ms任务里面，周期检测电机转速是否为0，如果满足条件一电机转速为0，条件二电机维持0转速状态的时间大于100ms，确保车辆处于静止状态。在车辆处于静止状态的条件上，电机控制器进一步判断车辆是否出现了后溜现象，最终判定车辆是否需要进入驻坡模式。通过状态机形式判断车辆在何种情况下，进入驻坡模式，避免了干扰以及路面不平整等情况导致的误进驻坡模式。
如图2所示，传统转速模式的控制框图，给定指令转速为0。电机控制器进入驻坡模式，即控制器进入0转速模式。传统转速闭环的原理为，根据反馈转速和指令转速的误差进行比例积分调节，输出一扭矩使得车辆反馈转速为指令转速。由于传统转速闭环的原理为误差调节，导致反馈转速调节至指令转速之前，必然将出现超调。车辆驻坡过程出现转速超调，既是车辆在驻车过程出现前冲的晃动，驾驶员感受到的驻车过程为，车辆后溜一段距离之后，车辆先前冲了一下，然后车辆挺稳。对于驾驶员而言，这种驻坡过程是极其不舒适的，驾驶员普遍接受的驻坡过程为，车辆后溜一段距离之后，车辆就停稳在0转速，没有前冲的过程，且满足车辆后溜距离维持在一个合理的范围内。
如图3所示，为了避免转速超调，需要预测一个量，能够预测电机转速，于是引入了加速度这个变量。加速度为转速的微分相，即加速度相对于转速超前90度的相位。所以通过转速和加速度PI调节器的结果累加在一起，能够降低转速的超调量。为了得到稳定的加速度值，本专利采用微分***进行估算电机的加速度和转速，TD抗扰性极佳，能够输出稳定的加速度值。微分***(TD) 输出信号能够快速收敛于输入信号，且能很好的抑制微分器的噪声效应。
如图4所示，传统0转速控制策略下，以及本发明的驻坡控制策略下，车辆驻坡工况仿真效果图。
其中，车重1.8吨，坡度3，进入驻坡模式时刻电机转速-20RPM，根据仿真数据分析得到一下结论：两种控制策略，车辆进入驻坡模式到稳定的时间基本一致；发明的驻坡控制策略的溜坡距离优于传统0转速模式；发明的驻坡控制策略溜坡之后，车辆前冲距离优于传统0转速模式。
其中，2ms_Task指程序2ms任务；v指电机转速；acc指电机加速度；PI 指比例积分调节器；TD指微分***；INV指逆变器。
基于上述，本发明通过状态机形式判断车辆在何种情况下，进入驻坡模式，避免了干扰以及路面不平整等情况导致的误进驻坡模式，通过增加加速度微分项，缓解前窜现象，且有效避免噪声的影响。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (3)

1.一种新型电动汽车驻坡策略，其特征在于，包括如下两个功能：
一，驻坡模式判定，具体流程如下：
(1)电机控制器在2ms任务周期内检测电机转速，当检测到电机转速为0RPM时，计时器开始计时；
(2)定时器计时100ms，在100ms内电机转速始终为0RPM；
(3)定时器计时满100ms后，电机控制器检测到与整车挡位相反的电机转速时，电机控制器判定车辆需要进入驻坡模式；
二，转速环超调量降低，具体方式如下：
车辆进入驻坡模式过程中，在传统PI转速调节的基础上，增加微分项；
选用电机转速的加速度作为一个参考相，引入转速调节，通过将转速和加速度PI调节器的结果累加在一起，再通过INV逆变器反馈到电机。
2.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车驻坡策略，其特征在于：在驻坡模式判定过程中，定时器计时满100ms后，电机控制器检测到与整车挡位一致的电机转速时，定时器计时清零。
3.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车驻坡策略，其特征在于：采用微分***进行估算电机的加速度和转速。
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