CN101624053B - 一种插电式混合动力汽车挡位信号安全的控制方法 - Google Patents

一种插电式混合动力汽车挡位信号安全的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种插电式混合动力汽车挡位信号安全的控制方法,避免驾驶员误操作带来的对汽车本身以及安全带来的隐患,对挡位信号的误判,增加了相应的安全控制策略和对发生错误时信号的诊断与故障的处理,整车控制器VMS中增加对挡位安全的故障处理,和/或驾驶员请求挡位状态的延迟,和/或增加挡位的中间模式,从而保证整车挡位的安全。

Description

一种插电式混合动力汽车挡位信号安全的控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于插电式混合动力汽车控制领域,通过对混合动力汽车挡位信号的判断与处理,实现对其驾驶安全性的提高,具体涉及一种插电式混合动力汽车挡位信号安全的控制方法。
背景技术
[0002] 当今社会,随着汽车保有量的不断增加,汽车尾气已经成为大气污染的主要来源。 燃油汽车尾气排放而引起的空气污染、酸雨、温室效应等环境问题给汽车的发展蒙上了阴影,同时由于石油能源的急剧消耗,使人们在提高完善燃油汽车的同时,更加致力于清洁环保车辆电动汽车的研制和开发。目前HEV的发展方向是可外接充电式混合动力电动汽车 (Plug-inHybrid Electric Vehicle,PHEV)。PHEV是指可以使用电力网(包括家用电源插座,例如220V电源)对动力电池进行充电的混合动力电动汽车。PHEV具有纯电动行驶较长距离的功能,但需要时仍然可以以全混合模式工作,其最大的特点是将混合动力驱动系统和纯电动驱动系统相结合,可以大大改善HEV的有害气体、温室气体排放和燃油经济性,提高纯电动汽车的动力性能和续驶里程。因此PHEV是一种最有发展前景的混合动力电动汽车驱动模式,也是向最终的清洁能源汽车过渡的最佳方案之一。
[0003] 串联式PHEV混合动力车由于用电机进行驱动,其挡位是通过信号来判断和传递的,而常规车通过机械的变速箱实现变速比和前进倒档的切换。所以,驾驶员的误操作以及控制器本身对挡位信号误判或者错判很可能引起较大的安全事故。
[0004] 综上所述,现有技术中存在如下技术问题:目前大多数电动车仅对挡位信号进行接受和发送,而不进行挡位信号的处理以及诊断工作。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于避免驾驶员误操作带来的对汽车本身以及安全带来的隐患,对挡位信号的误判,增加了相应的安全控制策略和对发生错误时信号的诊断与故障的处理, 大大增强汽车行驶的安全性。
[0006] 本发明的插电式混合动力汽车挡位信号安全的控制方法,适用于插电式混合动力车领域,也适用于纯电动车领域。
[0007] 为了保证挡位信号的安全可靠,整车控制器(VMS)将增加对挡位安全的故障处理、驾驶员请求挡位状态的延迟、增加挡位的中间模式来保证整车挡位的安全。
[0008] 首先驾驶员通过操作挡位操纵机构,实现挡位的变换,将自己的驾驶意图通过挡位操纵机构反映出来。挡位操纵机构会识别驾驶员的驾驶意图,同时,它还会实时对自身内部的故障进行监测与诊断,一旦监测到挡位操纵机构内部故障,立即诊断出该故障的类型。
[0009] 挡位操纵机构要将驾驶员请求的挡位状态和故障信息发送给整车控制器(VMS), 在有故障时,VMS会根据故障的类型,将对故障做出不同安全级别的处理,同时将故障信息存储,以便于后期的维修。[0010] 驾驶员请求的挡位状态发送给VMS后,VMS会对其进行一定时间的延迟,然后才输出给电机控制器(MCU)挡位状态,以保证换挡过程的挡位状态的安全性。
[0011] 驾驶员通过操作挡位操纵机构时,请求的挡位状态可能会是误操作,或者是操作不当;这些误操作或者操作不当会导致整车安全,所以VMS要依据当前整车状态,对驾驶员请求挡位状态进行修正,避免不必要的危险发生;同时,VMS又要对当前电机转向做出判断,以满足电机需求。
[0012] 为了对驾驶员请求挡位状态进行修正,VMS增加了初始化状态,R2D和D2R状态。 在车辆刚起动时,VMS判断为初始化状态,此时不输出扭矩,避免车辆起动时刻,挡位在D挡同时踩油门时的危险;在驾驶员R挡与D挡直接转换时,需要增加中间状态,此时只有当车速降低到安全车速以下时,才能VMS才能输出驾驶员请求的挡位状态,以避免电机对传动系的冲击,保证整车的安全。
[0013] 首先驾驶员通过操作挡位操纵机构,将自己的驾驶意图通过挡位操纵机构反映出来。挡位操纵机构会识别驾驶员的驾驶意图,对自身内部的故障进行监测与诊断,VMS对从操纵机构的信号进行安全处理后,将最终信号发送给MCU。
[0014] 具体技术方案如下:
[0015] 一种插电式混合动力汽车挡位信号安全的控制方法,整车控制器VMS中增加对挡位安全的故障处理,和/或驾驶员请求挡位状态的延迟,和/或增加挡位的中间模式,从而保证整车挡位的安全。
[0016] 具体采用如下步骤:
[0017] (1)驾驶者操作挡位操纵机构,将驾驶意图通过挡位操纵机构反映出来;
[0018] (2)挡位操纵机构识别驾驶者的驾驶意图;
[0019] (3)挡位操纵机构对自身内部的故障进行监测与诊断;
[0020] (4)整车控制器VMS对从挡位操纵机构发来的信号进行安全处理;
[0021] (5)整车控制器VMS将最终信号发送给MCU。
[0022] 步骤(5)中从操纵机构发来的信号,也即档位状态发送至VMS后,VMS对其进行一定时间的延迟,然后才输出给电机控制器MCU。
[0023] 步骤(4)中所述VMS依据当前整车状态,对驾驶者请求可能错误的挡位状态进行修正,同时,VMS对当前电机转向做出判断,以满足电机需求。
[0024] 所述修正的算法为:
[0025] (1) VMS增加初始化状态:R2D和D2R状态;
[0026] (2)当车辆刚起动,VMS判断为初始化状态,此时不输出扭矩;
[0027] (3)当驾驶者R挡与D挡直接转换,增加中间状态,此时仅当车速降低到预设安全车速以下,VMS才能输出驾驶者请求的挡位状态。
[0028] 步骤中所述从挡位操纵机构发送信号至整车控制器VMS,具体步骤为:
[0029] (4-1)挡位操作机构所发送信号分为四路信号,每路信号以高低电平的形式发送至 VMS ;
[0030] (4-2) VMS接受这四路信号时,依据定义好的信号位对其进行解释;
[0031] (4-3)结合整车的状态,对解释的信号进行处理,得到安全的挡位信号和电机的转向请求信号;[0032] (4-4)VMS同时通过油门踏板的踏板位置,解析得到驾驶者的请求扭矩;
[0033] (4-5) VMS将解释出的挡位信号,电机转向信号和电机扭矩信号发送至MCU。
[0034] 通过所述四路信号的排列组合,挡位可分为16种工作状态,其中4种为正常工作状态,12种为故障状态;VMS将对收到的信号判断,判断驾驶员操作的挡位是工作状态或者故障状态。
[0035] VMS得到所述信号后,根据整车状态,当经安全处理得到正常工作状态的挡位信号,则输出给MCU ;当得到故障信号,VMS对挡位故障做出相应的安全处理,同时存储故障的类型。
[0036] 档位之间转换的具体算法如下:N挡与D挡转换算法如下:
[0037] 1)定义一个初始化状态,在车辆刚起动时会进入该状态;
[0038] 2)仅当油门小于百分之五,挡位状态自动进入N挡状态;
[0039] 3)根据是否有D挡信号和电机转速,判断是否可以进入D挡;
[0040] 4)判断当前电机转速;
[0041] 5)当电机转速为负值,需要整车车速低于安全车速时才能进入D挡;
[0042] 6)当电机转速为大于等于零,直接进入D挡;
[0043] 7) D挡换入N挡可以只通过有无N挡信号的判断,当有N挡信号时可以直接进入N 挡。
[0044] 档位之间转换的具体算法如下:N挡与R挡转换算法如下:
[0045] 1)在初始化状态中,监测油门踏板信号是否小于5 %,是则进入N挡状态;
[0046] 2)根据是否有R挡信号和电机转速,判断是否可以进入R挡;
[0047] 3)当电机转速为负值,则在整车车速低于安全车速时进入R挡;
[0048] 4)当电机转速为大于等于零,直接进入R挡;
[0049] 5) R挡换入N挡可以只通过有无N挡信号的判断,若有N挡信号时可以直接进入N 挡。
[0050] 档位之间转换的具体算法如下:R挡与D挡的转换算法如下:
[0051] 1)增加两个中间状态R2D和D2R状态;
[0052] 2)当在R挡状态,接受到R挡信号,首先进入R2D状态;
[0053] 3)当车速低于安全车速,可以进入D挡;当又有R挡信号,可立即返回R挡状态;
[0054] 4)当在D挡状态,接受到R挡信号,首先进入D2R状态,若车速低于安全车速,可以进入R挡;若此时有D挡信号,可立即返回D挡状态。
[0055] 在R2D和D2R状态中,若有空挡信号时,可以立即返回N挡状态。
[0056] 为了保证挡位信号的安全可靠,整车控制器(VMS)将增加对挡位安全的故障处理、驾驶员请求挡位状态的延迟、增加挡位的中间模式来保证整车挡位的安全。
[0057] 与目前现有技术相比,本发明通过对挡位信号的监测、诊断以及处理,使得整车更加安全,提高了驾驶性。
附图说明
[0058] 图1为信号处理过程图
[0059] 图2为N挡与D挡转换流程图
5[0060] 图3为N挡与R挡转换流程图
[0061 ] 图4为R挡与D挡转换流程图
[0062] 图中:
[0063] 1 :档位操纵机构
[0064] 2:油门踏板
[0065] 3 :踏板位置
[0066] 4-1:四路信号 SWl
[0067] 4-2:四路信号 SW2
[0068] 4-3:四路信号 SW3
[0069] 4-4:四路信号 SW4
[0070] 5 :整车控制器(VMS)
[0071] 6:档位 N/D/R
[0072] 7 :电机转向 MotorDirection
[0073] 8 Jfl^giTorque
[0074] 9 :电机控制器(MCU)
具体实施方式
[0075] 下面根据附图对本发明进行详细描述,其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
[0076] 图一为信号处理过程图,挡位操作机构将四路信号,每路信号以高低电平的形式发送给VMS,当VMS接受到这四路信号时,会依据定义好的信号位对其进行解释,并依据整车的状态,对解释的信号进行处理得到安全的挡位信号和电机的转向请求信号;同时VMS 可以通过油门踏板的踏板位置,解析出驾驶员的请求扭矩;VMS会将解释出的挡位信号,电机转向信号和电机扭矩信号发送给MCU。
[0077] 表一为排挡信号真值表定义,挡位操纵机构可以对其内部进行工作状态识别和故障诊断,并将信息依据排挡信号真值表定义,以四路高低电平信号发送给VMS ;通过这四路信号的排列组合,可以反映挡位的16种工作状态,其中4种为正常工作状态和12种为故障状态,VMS将对收到的信号,依据排挡信号真值表定义做出解释,判断现在驾驶员操作的挡位状态或者故障。依据真值表定义做出的挡位解释,只是驾驶员请求的挡位,并不是VMS 实际输出的挡位信号,VMS得到这些信号后,需要根据整车状态,经过进一步安全处理,得到安全的挡位信号,才能输出给MCU;若解释到故障信号时,将对挡位故障做出相应的安全处理,同时会存储故障的类型,以保证故障的监测与维修。
[0078]
Figure CN101624053BD00071
[0079] 表一排挡信号真值表定义
[0080] 图二 N挡与D挡转换流程图,其中定义一个初始化状态,在车辆刚起动时会进入该状态,以防止车辆行驶时误挂挡,导致车辆行驶。只有当油门小于百分之五时,挡位状态会自动进入N挡状态,以防止挡位误挂或者油门失灵导致的事故出现;然后根据是否有D挡信号和电机转速,判断是否可以进入D挡,因为驱动电机是有方向需求的,所以需要判断当前电机转速,当电机转速为负值时,需要整车车速低于安全车速时才能进入D挡,以避免电机与传动系的冲击,当电机转速为大于等于零时,可以直接进入D挡。D挡换入N挡可以只通过有无N挡信号的判断,若有N挡信号时可以直接进入N挡。[0081 ] 图三N挡与R挡转换流程图与图三类似,在初始化状态中,通过监测油门踏板信号是否小于5%,进入N挡状态,然后根据是否有R挡信号和电机转速,判断是否可以进入R 挡,当电机转速为负值时,需要整车车速低于安全车速时才能进入R挡,当电机转速为大于等于零时,可以直接进入R挡。R挡换入N挡可以只通过有无N挡信号的判断,若有N挡信号时可以直接进入N挡。
[0082] 图四为R挡与D挡转换流程图在R挡与D挡的转化中,增加了两个中间状态R2D 和D2R状态,当R挡状态,接受到R挡信号时,首先进入R2D状态,此时若车速低于安全车速时,可以进入D挡;若又有R挡信号,可立即返回R挡状态。与此类似,在D挡状态时,当接受到R挡信号时,首先进入D2R状态,此时若车速低于安全车速时,可以进入R挡;若此时有 D挡信号,可立即返回D挡状态。
[0083] 在R2D和D2R状态中,若有空挡信号时,可以立即返回N挡状态。
[0084] 表二示出了 VMS输出挡位状态与请求扭矩、电机转向的关系,当VMS解释出的挡位状态在初始化状态、N挡、R2D和D2R时,无论踏板位置如何,此时请求的扭矩都应为0 ;对电机的方向请求只有正向与负向,当在N挡时,其电机方向的请求取决于进入N挡前的状态, 并与前一 VMS输出挡位状态电机方向保持一致。
[0085]
Figure CN101624053BD00081
[0086] 表二 VMS输出挡位状态与请求扭矩、电机转向关系图
[0087] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1. 一种插电式混合动力汽车档位信号安全的控制方法,其特征在于,采用如下步骤:(1)驾驶者操作档位操纵机构,将驾驶意图通过档位操纵机构反映出来;(2)档位操纵机构识别驾驶者的驾驶意图;(3)档位操纵机构对自身内部的故障进行监测与诊断;(4)整车控制器VMS对从档位操纵机构发来的信号进行安全处理,该整车控制器VMS中增加对档位安全的故障处理,和/或驾驶员请求档位状态的延迟,和/或增加档位的中间模式,从而保证整车档位的安全;从档位操纵机构发来的信号,也即档位状态发送至整车控制器VMS后,整车控制器VMS对其进行一定时间的延迟,然后才输出给电机控制器MCU ;所述整车控制器VMS依据当前整车状态,对驾驶者请求可能错误的档位状态进行修正,同时,整车控制器VMS对当前电机转向做出判断,以满足电机需求,修正的算法为:(4-1)整车控制器VMS增加初始化状态,R2D和D2R状态;(4-2)当车辆刚起动,整车控制器VMS判断为初始化状态,此时不输出扭矩;(4-3)当驾驶者R档与D档直接转换,增加中间状态,此时仅当车速降低到预设安全车速以下,整车控制器VMS才能输出驾驶者请求的档位状态;(5)整车控制器VMS将最终信号发送给电机控制器MCU ;其中,档位之间转换的具体算法如下:R档与D档的转换算法如下:1)增加两个中间状态R2D和D2R状态;2)当在R档状态,接受到D档信号,首先进入R2D状态;3)当车速低于安全车速,可以进入D档;当又有R档信号,可立即返回R档状态;4)当在D档状态,接受到R档信号,首先进入D2R状态,若车速低于安全车速,可以进入 R档;若此时有D档信号,可立即返回D档状态。
2.如权利要求1所述的插电式混合动力汽车档位信号安全的控制方法,其特征在于, 档位之间转换的具体算法如下:N档与D档转换算法如下:1)定义一个初始化状态,在车辆刚起动时会进入该状态;2)仅当油门小于百分之五,档位状态自动进入N档状态;3)根据是否有D档信号和电机转速,判断是否可以进入D档;4)判断当前电机转速;5)当电机转速为负值,需要整车车速低于安全车速时才能进入D档;6)当电机转速为大于等于零,直接进入D档;7)D档换入N档可以只通过有无N档信号的判断,当有N档信号时可以直接进入N档。
3.如权利要求1所述的插电式混合动力汽车档位信号安全的控制方法,其特征在于, 档位之间转换的具体算法如下:N档与R档转换算法如下:1)在初始化状态中,监测油门踏板信号是否小于5%,是则进入N档状态;2)根据是否有R档信号和电机转速,判断是否可以进入R档;3)当电机转速为负值,则在整车车速低于安全车速时进入R档;4)当电机转速为大于等于零,直接进入R档;5) R档换入N档可以只通过有无N档信号的判断,若有N档信号时可以直接进入N档。
4.如权利要求1所述的插电式混合动力汽车档位信号安全的控制方法,其特征在于, 在R2D和D2R状态中,若有空档信号时,可以立即返回N档状态。
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