CN114056125A - 一种纯电动汽车的下坡限速保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，当电机未发生故障且电机转速未超过转速限定值时，根据油门信号对电机进行转矩模式或转速模式的控制获得初始转矩，初始转矩乘限速因数获得输出油门转矩；当电机未发生故障，电机转速超过转速限定值但未超出转速极限值时，通过下坡限速转矩与制动转矩配合控制使车辆减速；当电机发生故障或电机转速超过转速极限值时，触发控制器报警，切断电机控制器与电机连接，保护控制器，届时驾驶员只能通过踩刹车的方式减缓车速。本发明采用下坡限速转矩或制动转矩两种转矩配合控制，提高下坡限速的稳定性，在超过极限值时，通过踩刹车的方式减缓车速，稳定刹车，提高安全性。

Description

一种纯电动汽车的下坡限速保护方法
技术领域
本发明属于控制电动汽车下长坡领域，尤其是涉及一种纯电动汽车的下坡限速保护方法。
背景技术
随着新能源车辆应用领域的发展，各种特种作业环境也纷纷选择依靠纯电驱作为其运载车辆的动力驱动方式，纯电动汽车需要面对的工作状态越来越复杂，其控制器所需要考虑的应用场景也越来越多。
对于电动汽车需要运行在如图1所示的连续下坡工况时，需要设置一种对车辆进行安全限速的方法，防止车辆在下坡的过程中因超速失控出现意外。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，以解决车辆下连续长坡的工况下，需要一种安全限速，稳定行驶的控制方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，结合电机工况及电机转速，对电机转速进行分级控制，具体分级控制方法如下：
当电机未发生故障且电机转速未超过转速限定值时，根据油门信号对电机进行转矩模式或转速模式的控制获得初始转矩，初始转矩乘限速因数获得输出油门转矩；
当电机未发生故障，电机转速超过转速限定值但未超出转速极限值时，通过下坡限速转矩与制动转矩配合控制使车辆减速；
当电机发生故障或电机转速超过转速极限值时，触发控制器报警，切断电机控制器与电机连接，保护控制器，届时驾驶员只能通过踩刹车的方式减缓车速。
进一步的，通过初始转矩T初始获得油门转矩T油门的公式为：
T油门＝T初始*φωe，
其中，φωe为限速因数，为人为给定经验值，
采用油门控制行驶中，油门转矩为电机转矩目标值。
进一步的，所述通过下坡限速转矩与制动转矩配合控制使车辆减速，具体方法：
对比下坡限速转矩和制动转矩，若下坡限速转矩大于制动转矩，将下坡限速转矩作为电机转矩目标值；若制动转矩大于下坡限速转矩，将制动转矩作为电机转矩目标值。
进一步的，电机控制器包括主控板和驱动板，驱动板内的MOS管与电机连接，电机每一相的上下桥臂均设置有MOS管，蓄电池一端与上桥臂连接，另一端与下桥臂连接，在下坡过程中会对蓄电池进行反向充电，为保护蓄电池和电机控制器，电机控制器会对蓄电池电压进行过压保护，过压保护具体方法为，
当蓄电池电压值小于蓄电池电压极限值时，将蓄电池电压作为因数耦合到下坡限速转矩中，即引入蓄电池电压-限速转矩因数ψudc；
所述蓄电池电压-限速转矩因数ψudc计算公式：
Figure BDA0003433032590000021
其中，
udc为蓄电池电压值，
umax为蓄电池电压最大值，根据配置的蓄电池确定，
up为蓄电池电压保护值，人为经验给定值；
当蓄电池电压值超过蓄电池电压极限值时，关闭MOS管，切断电机控制器与电机连接，保护电机不被反冲电压损坏，同时控制器报警。
进一步的，所述制动转矩通过电机转速结合转速-制动转矩表得获得；
所述下坡限速转矩T限速通过如下公式获得：
Figure BDA0003433032590000031
其中，
T限速max为下坡限速转矩最大值，为人为经验给定值；
ωe为电机转速，
ωmax为电机转速限定值，根据配置的电机确定；
ψudc为蓄电池电压-限速转矩因数。
相对于现有技术，本发明所述的一种纯电动汽车的下坡限速保护方法具有以下有益效果：
(1)本发明所述的电机转速进行分级控制，根据电机转速限定值和极限值进行划分，且电机转速在限定值和极限值之间时，采用下坡限速转矩或制动转矩两种转矩配合控制，提高下坡限速的稳定性，在超过极限值时，触发控制器报警，切断电机控制器与电机连接，保护控制器，届时驾驶员只能通过踩刹车的方式减缓车速，保证稳定刹车，提高安全性。
(2)本发明所述的蓄电池电压-限速转矩因数ψudc与下坡限速转矩结合将蓄电池电压作为因数耦合到下坡限速转矩中，进行过压保护，保护电机控制器和蓄电池。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明背景技术所述电动汽车下长坡工况图；
图2为本发明实施例所述的一种纯电动汽车的下坡限速保护方法示意图；
图3为本发明实施例所述的电机控制器与电机连接示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图2、图3所示，一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，结合电机工况及电机转速，对电机转速进行分级控制，具体分级控制方法如下：
当电机未发生故障且电机转速未超过转速限定值时，根据油门信号对电机进行转矩模式或转速模式的控制获得初始转矩，初始转矩乘限速因数获得输出油门转矩；
当电机未发生故障，电机转速超过转速限定值但未超出转速极限值时，通过下坡限速转矩与制动转矩配合控制使车辆减速；
当电机发生故障或电机转速超过转速极限值时，触发控制器报警，切断电机控制器与电机连接，保护控制器，届时驾驶员只能通过踩刹车的方式减缓车速。
根据油门信号对电机进行转矩模式或转速模式的控制获得初始转矩是电动汽车电机转矩控制的现有常规技术，根据客户需要，选择转矩模式控制或转速模式控制。
如图2、图3所示，通过初始转矩T初始获得油门转矩T油门的公式为：
T油门＝T初始*φωe，
其中，φωe为限速因数，为人为给定经验值，
采用油门控制行驶中，油门转矩为电机转矩目标值。
如图2、图3所示，所述通过下坡限速转矩与制动转矩配合控制使车辆减速，具体方法：
对比下坡限速转矩和制动转矩，若下坡限速转矩大于制动转矩，将下坡限速转矩作为电机转矩目标值；若制动转矩大于下坡限速转矩，将制动转矩作为电机转矩目标值。
如图2、图3所示，电机控制器包括主控板和驱动板，驱动板内的MOS管与电机连接，电机每一相的上下桥臂均设置有MOS管，蓄电池一端与上桥臂连接，另一端与下桥臂连接，在下坡过程中会对蓄电池进行反向充电，为保护蓄电池和电机控制器，电机控制器会对蓄电池电压进行过压保护，过压保护具体方法为，
当蓄电池电压值小于蓄电池电压极限值时，将蓄电池电压作为因数耦合到下坡限速转矩中，即引入蓄电池电压-限速转矩因数ψudc；
所述蓄电池电压-限速转矩因数ψudc计算公式：
Figure BDA0003433032590000061
其中，
udc为蓄电池电压值，
umax为蓄电池电压最大值，根据配置的蓄电池确定，
up为蓄电池电压保护值，人为经验给定值；
当蓄电池电压值超过蓄电池电压极限值时，关闭MOS管，切断电机控制器与电机连接，保护电机不被反冲电压损坏，同时控制器报警。
关闭MOS管，切断电机控制器与电机连接，保护控制器，通过电机转速结合转速-制动转矩表得获得制动转矩进行电机转矩目标值的控制。
当蓄电池电压值在蓄电池电压最大值减10至蓄电池电压最大值区间内时，即在接近蓄电池电压最大值时，蓄电池电压-限速转矩因数ψudc与为蓄电池电压值udc等比变化，下坡限速转矩瞬时变化小，稳定性好；
当蓄电池电压值小于蓄电池电压最大值减10，需带蓄电池电压在安全范围内，蓄电池电压-限速转矩因数ψudc取值为1，即不进行下坡限速转矩进行调节。
如图2、图3所示，所述制动转矩通过电机转速结合转速-制动转矩表得获得；
所述下坡限速转矩T限速通过如下公式获得：
Figure BDA0003433032590000071
其中，
T限速max为下坡限速转矩最大值，为人为经验给定值；
ωe为电机转速，
ωmax为电机转速限定值，根据配置的电机确定；
ψudc为蓄电池电压-限速转矩因数。
下坡限速过程：
连续下长坡时，当电机电机转速未超过转速限定值时，采用常规的油门控制行驶或电机转速控制行驶；
当电机未发生故障，但电动汽车出现超过车电机转速限定值(3500转)的情况，需要将电机转速调节至正常的范围内，即通过下坡限速转矩调节电机转矩，但在下坡过程中出现蓄电池电压超过蓄电池电压最大值umax，蓄电池电压-限速转矩因数为0，下坡限速转矩为0，采用制动转矩控制电机转矩，将电机转矩调节至正常范围，(从下坡限速转矩调整为制动转矩，时为了防止下坡时，蓄电池电压值超过蓄电池电压最大值umax，给蓄电池反向充电的电压过大，损坏蓄电池)；
当电机发生故障或电机转速超过转速极限值时，触发控制器报警，切断MOS管，即切断电机控制器与电机连接，保护控制器和蓄电池，届时驾驶员只能通过踩刹车的方式减缓车速。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，其特征在于，
结合电机工况及电机转速，对电机转速进行分级控制，具体分级控制方法如下：
当电机未发生故障且电机转速未超过转速限定值时，根据油门信号对电机进行转矩模式或转速模式的控制获得初始转矩，初始转矩乘限速因数获得输出油门转矩；
当电机未发生故障，电机转速超过转速限定值但未超出转速极限值时，通过下坡限速转矩与制动转矩配合控制使车辆减速；
当电机发生故障或电机转速超过转速极限值时，触发控制器报警，切断电机控制器与电机连接，保护控制器，届时驾驶员只能通过踩刹车的方式减缓车速。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，其特征在于：通过初始转矩T初始获得油门转矩T油门的公式为：
Figure FDA0003433032580000011
其中，
Figure FDA0003433032580000012
为限速因数，为人为给定经验值，
采用油门控制行驶中，油门转矩为电机转矩目标值。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，其特征在于：所述通过下坡限速转矩与制动转矩配合控制使车辆减速，具体方法：
对比下坡限速转矩和制动转矩，若下坡限速转矩大于制动转矩，将下坡限速转矩作为电机转矩目标值；若制动转矩大于下坡限速转矩，将制动转矩作为电机转矩目标值。
4.根据权利要求3所述的一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，其特征在于：电机控制器包括主控板和驱动板，驱动板内的MOS管与电机连接，电机每一相的上下桥臂均设置有MOS管，蓄电池一端与上桥臂连接，另一端与下桥臂连接，在下坡过程中会对蓄电池进行反向充电，为保护蓄电池和电机控制器，电机控制器会对蓄电池电压进行过压保护，过压保护具体方法为，
当蓄电池电压值小于蓄电池电压极限值时，将蓄电池电压作为因数耦合到下坡限速转矩中，即引入蓄电池电压-限速转矩因数ψudc；
所述蓄电池电压-限速转矩因数ψudc计算公式：
Figure FDA0003433032580000021
其中，
udc为蓄电池电压值，
umax为蓄电池电压最大值，根据配置的蓄电池确定，
up为蓄电池电压保护值，人为经验给定值；
当蓄电池电压值超过蓄电池电压极限值时，关闭MOS管，切断电机控制器与电机连接，保护电机不被反冲电压损坏，同时控制器报警。
5.根据权利要求4所述的一种纯电动汽车的下坡限速保护方法，其特征在于：
所述制动转矩通过电机转速结合转速-制动转矩表得获得；
所述下坡限速转矩T限速通过如下公式获得：
Figure FDA0003433032580000022
其中，
T限速max为下坡限速转矩最大值，为人为经验给定值；
ωe为电机转速，
ωmax为电机转速限定值，根据配置的电机确定；
ψudc为蓄电池电压-限速转矩因数。
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