CN102431554B - 一种电动车巡航控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动车巡航控制系统的控制方法，包括步骤：采集并存储当前车速值和当前电机扭矩值；采集车辆的实际车速值及电机扭矩值，并将实际车速值和实际电机扭矩值与当前车速值及当前电机扭矩值进行比较；根据比较结果控制电机按照不同幅值进行平滑。当车辆处于正常情况下运行时，系统采用正常的幅值对电机扭矩进行平滑当车辆处于车速变化过快的情况时，系统采用较大的幅值(比正常值偏大)对电机扭矩进行平滑。通过以上控制方式，实现了车辆在车速变化过快的情况下对电机扭矩的快速精确调节。

Description

一种电动车巡航控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动车的控制系统及方法，尤其涉及一种电动车的巡航控制系统及其控制方法。

背景技术

目前，随着社会及经济的发展，混合动力车及电动汽车已经成为人们熟知的一种车辆技术，而电动汽车的自动巡航功能是当今一个较新的技术领域，在目前的车辆巡航技术中，配备有巡航系统的车辆通常包括巡航控制开关，在这样的系统中，驾驶员可以通过按下该开关控制车辆巡航系统启动。当启动巡航命令发出后，车辆的巡航系统将这个时刻的车速信号作为巡航速度保存在存储器中，并在完全释放油门踏板后的巡航过程中，由速度检测机构根据巡航过程中采集的实际速度与存储的巡航速度之间的偏差，作为控制车辆巡航速度的信号。

对于电动汽车而言，巡航过程中车速的控制最终是通过对电机输出扭矩的进行控制的，当车速小于巡航速度时，电机输出扭矩增大；反之则减小。巡航过程中电机扭矩始终处于这种不断的调整状态中。

在实际应用过程中有很多因素会影响车辆的运行状态。比如说，加速和减速时整车存在的惯性，通过自动调节控制电机转速的稳定性，都会直接影响车辆巡航过程中车速的稳定性。因此上述控制方法无法将在任何工况下巡航过程中的车速稳定在可靠的范围内。

为解决这一弱点，目前的技术通常是对电机输出扭矩进行均平滑控制，使电机扭矩变化较为平缓，以增加电机输出扭矩的平顺性。虽然这种这种方法有一定的效果，但其作用领域仍然是有限的，不能适应巡航过程中车速变化较快的情况。例如，在巡航行驶过程中，道路出现一种较缓的上坡后跟着又是下坡，那么在上坡过程中，由于车辆负载增大车速减慢，此时电机扭矩慢慢增加以维持巡航速度，上坡结束时，电机扭矩要比在平路上巡航时大，然后车辆又处于下坡状态，车速将急剧增大，而扭矩要一定时间才能减小，无法使实际车速较快回到巡航车速。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中电动车巡航控制系统在遇到车速变化较快的情况而无法短时间内精确调整巡航车速的问题，提供一种电动车巡航控制系统，在遇到连续上下坡或者车速变化较快的情况下，能够及时精确控制其车辆的巡航速度。

一种电动车巡航控制系统，所述电动车巡航控制系统包括：

整车控制单元，用于采集车速信号及电机扭矩信号；

存储单元，用于存储整车控制单元所采集的车速值及电机扭矩值；

比较单元，用于将存储单元所存储的车速值及电机扭矩值与设定值进行比较；

所述整车控制单元还用于根据比较单元的比较结果对电机扭矩按照不同的幅值进行平滑控制。

优选地，为了提高电动车巡航控制系统的控制响应速度，所述存储单元包括第一存储器及第二存储器，

第一存储器用于存储整车控制单元所采集的车速值；

第二存储器用于存储整车控制单元所采集的电机扭矩值。

以上两个存储器，一个用于仅存储车速值，另一个用于仅存储电机扭矩值，相比于一个存储器同时存储车速值及电机扭矩值来讲，有效提高了存储器的反应速度。

优选地，所述整车控制单元通过车速传感器采集车速信号，通过扭矩传感器采集电机扭矩信号。

进一步地，所述比较单元还包括一用于计时或者计数的计时器，用于对时间或者距离进行计时或者计数。

本发明还提供一种电动车巡航控制系统的控制方法，当车辆启动巡航控制系统后，所述控制方法包括以下步骤，

步骤100，采集并存储当前车速值和当前电机扭矩值；

步骤200，采集车辆的实际车速值及电机扭矩值，并将实际车速值和实际电机扭矩值与当前车速值及当前电机扭矩值进行比较；

步骤300，根据比较结果控制电机按照不同幅值进行平滑。

在采集并存储当前车速值及电机扭矩值时，根据当前车速值采集并存储电机扭矩值。

优选地，根据当前车速值采集并存储电机扭矩值包括以下步骤，

步骤110，记录当前车速V0，并开始计时；

步骤120，记录时间t内的最大车速Vmax和最小车速Vmin；

步骤130，对Vmax和Vmin的差值与速度设定值进行比较，

当Vmax-Vmin≤2V’时，V’为速度设定值，存储当前电机扭矩值N0；当Vmax-Vmin＞2V’时，V’为速度设定值，返回步骤110。

进一步优选地，所述步骤200包括以下步骤，

步骤210，实时检测车辆的实际车速V及实际电机扭矩N；

步骤220，将实际车速V与存储的当前车速V0、实际电机扭矩N与存储的当前电机扭矩N0进行比较；

作为进一步改进，所述步骤300还包括，

当V＜V0，N＜N0或者V＞V0，N＞N0，且持续时间t以上时，采用幅值N1对电机扭矩进行平滑调节；当V＜V0，N≥N0或者V＞V0，N≤N0，且持续时间t以上时，采用幅值N2对电机扭矩进行平滑调节；如果上述条件都不满足或者当V＝V0时，保持车辆的当前电机扭矩。

作为更进一步地改进，根据当前车速值采集并存储电机扭矩值包括以下步骤，

步骤110’，记录当前车速V0，并开始计数；

步骤120’，记录距离S内的最大车速Vmax和Vmin；

步骤130’，对Vmax和Vmin的差值与速度设定值进行比较，

当Vmax-Vmin≤2V’时，V’为速度设定值，存储当前电机扭矩值N0；当Vmax-Vmin＞2V’时，V’为速度设定值，返回步骤110。

优选地，所述步骤200包括以下步骤，

步骤210’，实时检测车辆的实际车速V及实际电机扭矩N；

步骤220’，将实际车速V与存储的当前车速V0、实际电机扭矩N与存储的当前电机扭矩N0进行比较；

进一步地，所述步骤300还包括，

当V＜V0，N＜N0或者V＞V0，N＞N0，且持续距离S以上时，采用幅值N1对电机扭矩进行平滑调节；当V＜V0，N≥N0或者V＞V0，N≤N0，且持续距离S以上时，采用幅值N2对电机扭矩进行平滑调节；如果上述条件都不满足或者当V＝V0时，保持车辆的当前电机扭矩。

以上技术方案中，当车辆启动巡航系统时，首先采集并记录当前车速及当前电机扭矩，然后系统采集车辆的实际车速值及电机扭矩值，并将实际车速值和实际电机扭矩值与当前车速值及当前电机扭矩值进行比较；根据比较结果控制电机扭矩的平滑，当车辆处于正常情况下运行时，系统采用正常的幅值对电机扭矩进行平滑当车辆处于车速变化过快的情况时，系统采用较大的幅值(比正常值偏大)对电机扭矩进行平滑。通过以上控制方式，实现了车辆在车速变化过快的情况下对电机扭矩的快速精确调节。

附图说明

图1是本发明电动车巡航控制系统一种实施例的工作流程图；

图2是本发明电动车巡航控制系统另一种实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提供一种电动车巡航控制系统，所述电动车巡航控制系统包括：

整车控制单元，用于采集车速信号及电机扭矩信号；

存储单元，用于存储整车控制单元所采集的车速值及电机扭矩值；

比较单元，用于将存储单元所存储的车速值及电机扭矩值与设定值进行比较；

所述整车控制单元还用于根据比较单元的比较结果对电机扭矩按照不同的幅值进行平滑控制。

该电动车包括至少一个驱动电机，驱动电机接收动力电池组的电能，将其电能转化为机械能，并将该机械能通过传动装置传递给车轮，驱动电动车辆行驶。所述驱动电机可以为交流电机、开关磁阻电机、直流永磁电机、感应电机或其他合适的电机。

为了有效提高巡航控制系统的响应速度，所述存储单元优选地包括第一存储器及第二存储器。第一存储器用于存储整车控制单元所采集的车速值；第二存储器用于存储整车控制单元所采集的电机扭矩值。该方案中采用两个存储器，分别用于存储车辆的车速值和车辆的电机扭矩值，相比于一个存储器同时用于存储车速值和电机扭矩值，有效提高了其存储单元的处理速度和响应速度。

所述整车控制单元控制车辆的整体运行及车辆各种信息的采集和处理，优选地，所述整车控制单元通过车速传感器采集车速信号，通过扭矩传感器采集电机扭矩信号。

在所述电动车巡航控制系统中，整车控制单元需要采集车辆的车速值和电机扭矩值，还需要对所采集的信号与系统内部设定的信号在一定时间或者一定距离内进行比较，因此，优选地，所述比较单元还包括一用于计时或者计数的计时器。当然，所述存储单元可以选择带有计时或者计数功能的存储器。

本发明还提供一种上述电动车巡航控制系统的控制方法，当车辆启动巡航控制系统后，所述控制方法包括以下步骤，

步骤100，采集并存储当前车速值和当前电机扭矩值；

步骤200，采集车辆的实际车速值及电机扭矩值，并将实际车速值和实际电机扭矩值与当前车速值及当前电机扭矩值进行比较；

步骤300，根据比较结果控制电机按照不同幅值进行平滑。

图1所示为本发明控制方法的一种实施例，当所述电动车在运行过程中启动巡航控制系统后，整车控制单元首先会采集电动车的当前车速值和当前电机扭矩值，并将当前车速值存储在第一存储器中，将当前电机扭矩值存储在第二存储器中。此控制过程中，需要根据当前电动车的车速值采集并存储电动车的电机扭矩值，具体包括以下步骤：

步骤110，记录当前车速V0，并开始计时；

步骤120，记录时间t内的最大车速Vmax和最小车速Vmin；

步骤130，对Vmax和Vmin的差值与速度设定值进行比较，

当Vmax-Vmin≤2V’时，V’为速度设定值，存储当前电机扭矩值N0；当Vmax-Vmin＞2V’时，V’为速度设定值，返回步骤110。

当巡航系统启动后，整车控制单元采集到当前车速V0，并将当前车速V0存储到第一存储器中，同时计时器开始计时，整车控制单元检测并标记计时时间t内电动车的最大车速Vmax和最小车速Vmin，并将该最大车速和最小车速存储到第一存储器中，当整车控制单元对Vmax和Vmin与速度设定值进行比较后，当满足当Vmax-Vmin≤2V’时，整车控制单元检测并采集当前电机扭矩N0，并将该电机扭矩N0存储到第二存储器中。

当电动车巡航控制系统完成对当前车速V0和当前电机扭矩N0的采集和存储后，进入步骤200，采集车辆的实际车速值及电机扭矩值，并将实际车速值和实际电机扭矩值与当前车速值及当前电机扭矩值进行比较。该控制过程具体包括以下步骤：

步骤210，实时检测车辆的实际车速V及实际电机扭矩N；

步骤220，将实际车速V与存储的当前车速V0、实际电机扭矩N与存储的当前电机扭矩N0进行比较；

完成对当前车速V0和当前电机扭矩N0的采集和存储后，整车控制单元实时检测车辆的实际车速V和实际电机扭矩N，并将实际车速V与第一存储器中所存储的当前车速V0进行比较，并将实际电机扭矩N与第二存储器中存储的当前电机扭矩N0进行比较。然后进入步骤300，根据比较结果控制电机按照不同幅值进行平滑，

当V＜V0，N＜N0或者V＞V0，N＞N0，且持续时间t以上时，采用幅值N1对电机扭矩进行平滑调节；如果此时需要增大电机的输出扭矩，那么在N0的基础上按照幅值N1对电机扭矩平滑增大，即第一秒电机的输出扭矩增大为N0+N1，第二秒电机的输出扭矩增大为N0+2N1，第三秒电机的输出扭矩增大为N0+3N1，……，直到电机扭矩增大到能够保持当前车速V0，车辆保持该电机扭矩输出。同样，如果此时需要减小电机的输出扭矩，那么在N0的基础上按照幅值N1对电机扭矩平滑减小，即第一秒电机的输出扭矩减小为N0-N1，第二秒电机的输出扭矩减小为N0-2N1，第三秒电机的输出扭矩减小为N0-3N1，……，直到电机扭矩较小到能够保持当前车速V0，车辆保持该电机扭矩输出。当V＜V0，N≥N0或者V＞V0，N≤N0，且持续时间t以上时，采用幅值N2对电机扭矩进行平滑调节，调节过程同上。如果上述条件都不满足或者当V＝V0，保持车辆的当前电机扭矩。其中，所述幅值N1＞幅值N2。当出现V＜V0，N＜N0或者V＞V0，N＞N0；且持续时间t以上时，表明此时车辆的车速变化过快，需要采用一个较大的幅值N1对电机扭矩进行平滑，通过此种控制才能将车辆的巡航车速和巡航扭矩稳定在一个比较可靠的范围内，实现对其快速精确的调节。当出现V＜V0，N≥N0或者V＞V0，N≤N0，且持续时间t以上时，表明车辆是在一个正常的路面上行驶，并没有出现车速变化较快的情况，此时采用正常的幅值N2对电机扭矩进行平滑控制就可以快速精确地调整其电动车的巡航车速和巡航扭矩。

以上技术方案中，所述时间t的取值范围为0-3S，优选为t＝2S；

速度设定值V’的取值范围为0-2km/h，优选为V’＝1km/h；

所述幅值N1的取值范围为5-10Nm，优选为7Nm，所述幅值N2的取值范围为1-5Nm，优选为2Nm。

图2所示为本发明控制方法的另一种实施例，当所述电动车在运行过程中启动巡航控制系统后，整车控制单元首先会采集电动车的当前车速值和当前电机扭矩值，并将当前车速值存储在第一存储器中，将当前电机扭矩值存储在第二存储器中。此控制过程中，需要根据当前电动车的车速值采集并存储电动车的电机扭矩值，具体包括以下步骤：

步骤110’，记录当前车速V0，并开始计时；

步骤120’，记录距离S内的最大车速Vmax和最小车速Vmin；

步骤130’，对Vmax和Vmin的差值与速度设定值进行比较，

当Vmax-Vmin≤2V’时，V’为速度设定值，存储当前电机扭矩值N0；当Vmax-Vmin＞2V’时，V’为速度设定值，返回步骤110。

当巡航系统启动后，整车控制单元采集到当前车速V0，并将当前车速V0存储到第一存储器中，同时计时器开始计数，整车控制单元检测并标记在车辆行驶距离S内电动车的最大车速Vmax和最小车速Vmin，并将该最大车速和最小车速存储到第一存储器中，当整车控制单元对Vmax和Vmin与速度设定值进行比较后，当满足当Vmax-Vmin≤2V’时，整车控制单元检测并采集当前电机扭矩N0，并将该电机扭矩N0存储到第二存储器中。

当电动车巡航控制系统完成对当前车速V0和当前电机扭矩N0的采集和存储后，进入步骤200，采集车辆的实际车速值及电机扭矩值，并将实际车速值和实际电机扭矩值与当前车速值及当前电机扭矩值进行比较。该控制过程具体包括以下步骤：

步骤210’，实时检测车辆的实际车速V及实际电机扭矩N；

步骤220’，将实际车速V与存储的当前车速V0、实际电机扭矩N与存储的当前电机扭矩N0进行比较；

完成对当前车速V0和当前电机扭矩N0的采集和存储后，整车控制单元实时检测车辆的实际车速V和实际电机扭矩N，并将实际车速V与第一存储器中所存储的当前车速V0进行比较，并将实际电机扭矩N与第二存储器中存储的当前电机扭矩N0进行比较。然后进入步骤300，根据比较结果控制电机按照不同幅值进行平滑，

当V＜V0，N＜N0或者V＞V0，N＞N0，且持续距离S以上时，即车辆行驶距离为S以上时，采用幅值N1对电机扭矩进行平滑调节；如果此时需要增大电机的输出扭矩，那么在N0的基础上按照幅值N1对电机扭矩平滑增大，即第一秒电机的输出扭矩增大为N0+N1，第二秒电机的输出扭矩增大为N0+2N1，第三秒电机的输出扭矩增大为N0+3N1，……，直到电机扭矩增大到能够保持当前车速V0，车辆保持该电机扭矩输出。同样，如果此时需要减小电机的输出扭矩，那么在N0的基础上按照幅值N1对电机扭矩平滑减小，即第一秒电机的输出扭矩减小为N0-N1，第二秒电机的输出扭矩减小为N0-2N1，第三秒电机的输出扭矩减小为N0-3N1，……，直到电机扭矩较小到能够保持当前车速V0，车辆保持该电机扭矩输出。当V＜V0，N≥N0或者V＞V0，N≤N0，且持续距离S以上时，采用幅值N2对电机扭矩进行平滑调节，调节过程同上。如果上述条件都不满足或者当V＝V0时，保持车辆的当前电机扭矩。其中，所述幅值N1＞幅值N2。当出现V＜V0，N＜N0或者V＞V0，N＞N0；且持续距离S以上时，表明此时车辆的车速变化过快，需要采用一个较大的幅值N1对电机扭矩进行平滑，通过此种控制才能将车辆的巡航车速和巡航扭矩稳定在一个比较可靠的范围内，实现对其快速精确的调节。当出现V＜V0，N≥N0或者V＞V0，N≤N0，且持续距离S以上时，表明车辆是在一个正常的路面上行驶，并没有出现车速变化较快的情况，此时采用正常的幅值N2对电机扭矩进行平滑控制就可以快速精确地调整其电动车的巡航车速和巡航扭矩。

以上技术方案中S的取值范围为0-50km，S优选为20km。

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 (15)

1.一种电动车巡航控制系统，其特征在于，所述电动车巡航控制系统包括：

整车控制单元，用于采集车速信号及电机扭矩信号，在采集并存储当前车速值及当前电机扭矩值时，根据当前车速值采集并存储当前电机扭矩值，

所述根据当前车速值采集并存储当前电机扭矩值包括以下步骤，

步骤110，记录当前车速V0，并开始计时；

步骤120，记录时间t1内的最大车速Vmax和最小车速Vmin；

步骤130，对最大车速Vmax和最小车速Vmin的差值与速度设定值进行比较，

当Vmax－Vmin≤2V’时，V’为速度设定值，存储当前电机扭矩值N0；

当Vmax－Vmin＞2V’时，V’为速度设定值，返回步骤110；

存储单元，用于存储整车控制单元所采集的车速值及电机扭矩值；

比较单元，用于将存储单元所存储的车速值及电机扭矩值与设定值进行比较；

所述整车控制单元还用于根据比较单元的比较结果对电机扭矩按照不同的幅值进行平滑控制。

2.根据权利要求1所述的电动车巡航控制系统，其特征在于，所述存储单元包括第一存储器及第二存储器，

第一存储器用于存储整车控制单元所采集的车速值；

第二存储器用于存储整车控制单元所采集的电机扭矩值。

3.根据权利要求1所述的电动车巡航控制系统，其特征在于，所述整车控制单元通过车速传感器采集车速信号，通过扭矩传感器采集电机扭矩信号。

4.根据权利要求1所述的电动车巡航控制系统，其特征在于，所述比较单元还包括一用于计时或者计数的计时器。

5.一种电动车巡航控制系统的控制方法，其特征在于，当车辆启动巡航控制系统后，包括以下步骤，

步骤100，采集并存储当前车速值和当前电机扭矩值，在采集并存储当前车速值及当前电机扭矩值时，根据当前车速值采集并存储当前电机扭矩值，

所述根据当前车速值采集并存储当前电机扭矩值包括以下步骤，

步骤110，记录当前车速V0，并开始计时；

步骤120，记录时间t1内的最大车速Vmax和最小车速Vmin；

步骤130，对最大车速Vmax和最小车速Vmin的差值与速度设定值进行比较，

当Vmax－Vmin≤2V’时，V’为速度设定值，存储当前电机扭矩值N0；

当Vmax－Vmin＞2V’时，V’为速度设定值，返回步骤110；

步骤200，采集车辆的实际车速值及实际电机扭矩值，并将实际车速值和实际电机扭矩值与当前车速值及当前电机扭矩值进行比较；

步骤300，根据比较结果控制电机按照不同幅值进行平滑。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤200包括以下步骤，

步骤210，实时检测车辆的实际车速V及实际电机扭矩N；

步骤220，将实际车速V与存储的当前车速V0、实际电机扭矩N与存储的当前电机扭矩N0进行比较。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤300还包括，

当V＜V0，N＜N0或者V＞V0，N＞N0，且持续时间t2以上时，采用幅值N1对电机扭矩进行平滑调节；

当V＜V0，N≥N0或者V＞V0，N≤N0，且持续时间t2以上时，采用幅值N2对电机扭矩进行平滑调节；

当V=V0，保持车辆的当前电机扭矩。

8.一种电动车巡航控制系统的控制方法，其特征在于，当车辆启动巡航控制系统后，包括以下步骤，

步骤100，采集并存储当前车速值和当前电机扭矩值，在采集并存储当前车速值及当前电机扭矩值时，根据当前车速值采集并存储当前电机扭矩值，

所述根据当前车速值采集并存储当前电机扭矩值包括以下步骤， 

步骤110’，记录当前车速V0，并开始计数；

步骤120’，记录距离S1内的最大车速Vmax和最小车速Vmin；

步骤130’，对最大车速Vmax和最小车速Vmin的差值与速度设定值进行比较，

当Vmax－Vmin≤2V’时，V’为速度设定值，存储当前电机扭矩值N0；

当Vmax－Vmin＞2V’时，V’为速度设定值，返回步骤110’；

步骤200，采集车辆的实际车速值及实际电机扭矩值，并将实际车速值和实际电机扭矩值与当前车速值及当前电机扭矩值进行比较；

步骤300，根据比较结果控制电机按照不同幅值进行平滑。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步骤200包括以下步骤，

步骤210’，实时检测车辆的实际车速V及实际电机扭矩N；

步骤220’，将实际车速V与存储的当前车速V0、实际电机扭矩N与存储的当前电机扭矩N0进行比较。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤300还包括，

当V＜V0，N＜N0或者V＞V0，N＞N0，且持续距离S2以上时，采用幅值N1对电机扭矩进行平滑调节；

当V＜V0，N≥N0或者V＞V0，N≤N0，且持续距离S2以上时，采用幅值N2对电机扭矩进行平滑调节；

当V=V0，保持车辆的当前电机扭矩。

11.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述记录时间t1的取值范围为0—3S。

12.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述V’的取值范围为0—2km/h。

13.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述距离S1的取值范围为0-50km。

14.根据权利要求7或10所述的控制方法，其特征在于，所述幅值N1大于所述幅值N2。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述幅值N1的取值范围为5-10Nm，所述幅值N2的取值范围为1-5Nm。