CN103029595A - 用于控制电动车的上坡驱动的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于控制电动车的上坡驱动的系统和方法。所述方法包括：(a)当电池处于充电限制状态时，由车辆控制装置确定是否电动机的扭矩为正值并且电动机的速度为负值；(b)当电动机的扭矩为正值、电动机的速度为负值、并且电池处于充电限制状态时，由电动机控制装置控制电动机的扭矩使其为0并接合制动器；(c)当电动车由于制动器的接合而被停止时，由制动器控制装置释放制动器并输出电动机的扭矩。

Description

用于控制电动车的上坡驱动的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制电动车的上坡驱动的系统和方法。更特别地，本发明涉及一种当电动车开始沿斜坡后退时能够安全地控制电动车停止和行驶的系统和方法。
背景技术
与混合电动车(HEV)和燃料电池电动车(FCEV)不同，电动车被构造成使得提供给电动车的传动系的动力仅来自电池。电动车的电动机利用车轮产生的驱动力进行再生操作，并且电池通过由再生操作提供的再生电力进行充电。
因为电池能够保存的电量是有限的，因此在电动车中对电池设定充电限制或放电限制，以防止电动车超出可接受的电池电量。
例如，当电池的充电状态(SOC)为100％时，电池的充电限制值为“0”，其结果是电动机的扭矩由此被限制。在这种情况下，由于当停止在斜坡上之后电动车试图重新开始上坡行驶时电动车中的电池处于充电状态，所以车辆会由于在这些情况下提供给电动机的动力为负而开始沿着斜坡后退。
即，在上述情况下，当车辆停在斜坡上时，电动机的扭矩变成正值而电动机的速度变成负值，结果电动机的动力也为负值，因此电池进入充电状态。
在这种情况下，当电池的SOC为100％时，电动车的上坡驱动性能显著降低，这是因为由于电池充电限制值如上所述变为“0”而使电动机扭矩受到限制。因此其结果是，电动车可能会由于在这种情况下提供给电动机的动力为负值而沿着斜坡后退。
本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种用于控制电动车的上坡驱动的系统和方法，其具有即使在上坡驱动期间由于电池的充电限制而使电动机扭矩受到限制，也能够安全地停车和上坡行驶的优点。
本发明的示例性实施例提供了一种用于控制电动车的上坡驱动的方法。在一个或多个示例性实施例中，用于控制包含电动机和电池的电动车的上坡驱动的方法包括：(a)当电池处于充电限制状态时，由控制单元确定是否电动机的扭矩为正值并且电动机的速度为负值；(b)当步骤(a)的所有条件都得到满足时，由控制单元控制电动机的扭矩使其为0并接合制动器；以及(c)当电动车通过制动器的启动而被停止时，释放制动器并输出电动机的扭矩。随后该方法可以在执行步骤(c)后返回到步骤(a)。
在本发明的一些示例性实施例中，制动器可以是液压制动器。此外，充电限制状态可以是电池的充电状态(SOC)为充满并且因此充电限制值为0的状态。另外，在本发明的一些示例性实施例中，所述方法还可以包括产生用于控制制动器的操作的曲线，并且可以基于该曲线来将电动车速度线性地减速为0。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种用于控制电动车的上坡驱动的系统。
在一个或多个示例性实施例中，用于控制电动车的上坡驱动的系统包括：配置成向电动车提供电力的电池。车辆控制装置被配置成检测电动车在上坡驱动期间是否正在沿斜坡后退，并产生用于电动机和制动器的控制命令。电动机控制装置被配置成接收来自车辆控制装置的控制命令并相应地控制电动机。制动器控制装置被配置成接收来自车辆控制装置的控制命令并相应地控制制动器。当电池处于充电限制状态、电动机的扭矩为正值、并且电动机的速度为负值时，车辆控制装置控制电动机的扭矩使其为0并启动制动器，并且当车辆已经停止时，车辆控制装置释放制动器并输出电动机的扭矩。
在车辆控制装置的一些示例性实施例中，电动机控制装置和制动器控制装置可以实施为单个控制单元诸如发动机控制单元(ECU)。
有利地，本发明的说明性实施例通过在车辆使用自动施加的制动器而被安全停止后输出电动机的加速扭矩，来防止车辆在斜坡上后退。
附图说明
图1是电动车的上坡驱动的示意图。
图2是根据本发明的示例性实施例的用于控制电动车的上坡驱动的系统的示意性框图。
图3是根据本发明的示例性实施例的用于控制电动车的上坡驱动的方法的流程图。
应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。
在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。
<附图标记的说明>
10：电动车
100：电池
200：车辆控制装置
300：电动机控制装置
400：制动器控制装置
具体实施方式
现在将参考附图消息描述本发明的优选实施例。
应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括可以仅利用电力操作的一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等。
如图2所示，本发明包括：配置成向电动车10提供电力的电池100，配置成检测电动车10在上坡驱动期间是否正在后退或将要后退、并相应地产生用于电动机和制动器的控制命令的车辆控制装置200，以及配置成通过接收来自车辆控制装置200的控制命令而分别控制电动机和制动器的电动机控制装置300和制动器控制装置400。
电池100向电动车10提供电力。在某些情况下电动机运行再生操作，使得电池100通过由再生操作提供的再生电力进行充电。
对电池100设定充电限制或放电限制，以防止电池100超出可接受的充电容量。结果，当电池100的充电状态(SOC)为100％时，电池100进入充电限制值为0的充电限制状态。
当这种情况发生时，车辆控制装置200产生用于电动机和制动器的控制命令。当车辆在电池100处于充电限制状态的情况下进行上坡驱动的同时开始沿斜坡后退或将要沿斜坡后退时，当电动车10输出加速扭矩时，车辆控制装置200控制电动机的扭矩使其为0并启动制动器。
在上述情况中，因为电动机的速度为负值而电动机的扭矩为正值从而使得电动机的动力为负值，所以需要对电池100充电。此时，当电池100由于SOC已满而处于充电限制状态时，电动车10可能会沿着如图1所示的A方向沿斜坡连续后退，这是因为在这种情况下电动机无法输出扭矩。
在本发明的说明性实施例中，车辆控制装置200产生控制命令以便启动液压制动器从而完全阻止电动车10继续后退，并且以便使电动机的扭矩为0。
车辆控制装置200随后在电动车10完全停止后产生输出电动机的加速扭矩的命令，并将该命令发送给电动机控制装置300。电动机控制装置300控制电动机输出加速扭矩使得电动车10能够在斜坡上安全地行驶。
在本发明的一些示例性实施例中，制动器可以是液压制动器。液压制动器是指向主缸的活塞提供压力以产生液压，并通过作为所提供的压力的结果而移动安装在每个车轮上的制动蹄来启动制动操作的制动器。有利的是，液压制动器能提供力分布、易于操作和高效率。此外，可以根据控制电动车10的速度以使其线性地降低为0的曲线来控制液压制动器。
在下文中，将描述根据本发明的示例性实施例的用于控制电动车10的上坡驱动的方法。
用于控制电动车10的上坡驱动的方法可以包括以下步骤：(a)当电池100处于充电限制状态时，由车辆控制装置200确定是否电动机的扭矩为正值并且电动机的速度为负值；(b)当步骤(a)的所有条件都得到满足时，由电动机控制装置300控制电动机的扭矩使其为0，并且由制动器控制装置400启动制动器；(c)当电动车10由于制动器的启动而停止时，释放制动器并输出电动机的扭矩；以及(d)在执行步骤(c)后返回到步骤(a)。
在步骤(a)中，车辆控制装置200最初确定电池100是否处于充电限制状态(S301)。如上所述，充电限制状态是电池100的充电状态(SOC)为100％使得充电限制值为0的状态。
当电池100处于充电限制状态时，车辆控制装置200确定电动车10是否正在沿斜坡后(S302)。如图1所示，沿斜坡后退可以是电动车10沿斜坡后退的状态，并且因此在该情况下电动机的速度为负值。
当电动车10正沿斜坡后退时，车辆控制装置200确定车辆是否处于电动机的加速扭矩被电动车的用户要求的状态(S303)。电动机的加速扭矩被要求的状态可以是由于用户压下电动车的加速踏板而使电动机的扭矩为正值的状态。
如图3所示，当在步骤(a)中电动机的扭矩为正值时，车辆控制装置200向电动机控制装置300发送设定电动机的扭矩为0的命令，并向制动器控制装置400发送启动制动器(例如，液压制动器)的命令(S304)。
如上所述，当电动机的扭矩由于电池100处于充电限制状态而受到限制、电动机的扭矩为正值且电动机的速度为负值时，电动车10可能会沿斜坡连续后退。为了避免这种情况，车辆控制装置200产生使用制动器停止电动车10的命令，以便防止电动车10沿斜坡后退。
基于从车辆控制装置200接收的命令，电动机控制装置300控制电动机的扭矩使其为0，并且制动器控制装置400通过接合制动器来控制电动车10线性地减速(S305)。
如图3所示，当电动车10由于步骤(b)中液压制动器的启动而完全停止(S306)时，车辆控制装置200通过向制动器控制装置400发送释放制动器的命令并向电动机控制装置300发送从电动机输出扭矩的命令来控制车辆向前移动(S307)。
步骤(d)是在步骤(c)后返回到步骤(a)的步骤(S308)。当尽管执行了步骤(a)、(b)和(c)，电动车10仍然沿斜坡后退时，因为可能是电动机的扭矩为正值、电动机的速度为负值、且电池100处于充电限制状态的情况，电动机的扭矩也会受到限制。为了防止电动车10继续沿斜坡后退这样的情况，步骤(d)使得在步骤(c)后返回到步骤(a)以持续地防止车辆沿斜坡后退。
有利的是，本发明的说明性实施例通过在使用制动器使车辆安全停止之后从电动机输出加速扭矩从而防止电动车沿斜坡后退，来改善电动车的安全性。
尽管上述示例性实施例被描述为使用单个控制单元来执行上述处理，但应理解的是，上述处理也可以通过多个控制单元来执行。
此外，本发明的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非短暂计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、压缩盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式(例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网(CAN))被存储和执行。
尽管已经结合目前被认为是实际的示例性实施例的实施例描述了本发明，但应理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反地，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种改型和等效配置。

Claims (16)

1.一种用于控制包括电动机和电池的电动车的上坡驱动的方法，包括：
(a)当所述电池处于充电限制状态时，由车辆控制装置确定是否所述电动机的扭矩为正值并且所述电动机的速度为负值；
(b)当所述电动机的扭矩为正值、所述电动机的速度为负值、并且所述电池处于充电限制状态时，由电动机控制装置控制所述电动机的扭矩使其为0并接合制动器；
(c)当电动车由于所述制动器的接合而被停止时，由制动器控制装置释放所述制动器并输出所述电动机的扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：(d)在执行步骤(c)之后返回到步骤(a)。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述制动器是液压制动器。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述充电限制状态是所述电池的充电状态(SOC)为100％并且因此充电限制值为0的状态。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：产生用于控制所述制动器的操作的曲线。
6.如权利要求5所述的方法，其中基于所述曲线将电动车速度线性地减速为0。
7.一种用于控制电动车的上坡驱动的系统，包括：
电池，其被配置成向电动车提供电力；
车辆控制装置，其被配置成检测电动车在上坡驱动期间是否正在沿斜坡后退，并产生用于电动机和制动器的控制命令；
电动机控制装置，其被配置成接收来自所述车辆控制装置的第一控制命令，并基于所述第一控制命令来控制所述电动机；
制动器控制装置，其被配置成接收来自所述车辆控制装置的第二控制命令，并根据所述第二控制命令来控制所述制动器；
其中当所述电池处于充电限制状态、所述电动机的扭矩为正值、并且所述电动机的速度为负值时，所述车辆控制装置控制所述电动机的扭矩使其为0并启动所述制动器，并且
当所述制动器已经使车辆停止时，所述车辆控制装置释放所述制动器并输出所述电动机的扭矩。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述制动器是液压制动器。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述充电限制状态是所述电池的充电状态(SOC)为100％并且因此充电限制值为0的状态。
10.如权利要求7所述的系统，其中所述车辆控制装置产生用于控制所述制动器的操作的曲线。
11.如权利要求10所述的系统，其中基于所述曲线将电动车速度线性地减速为0。
12.一种包含由控制单元执行的程序指令的非短暂计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
当电池处于充电限制状态时，确定是否电动机的扭矩为正值并且所述电动机的速度为负值的程序指令；
当所述电动机的扭矩为正值、所述电动机的速度为负值、并且所述电池处于充电限制状态时，控制所述电动机的扭矩使其为0并接合制动器的程序指令；
当电动车由于所述制动器的接合而被停止时，释放所述制动器并输出所述电动机的扭矩的程序指令。
13.如权利要求12所述的非短暂计算机可读介质，其中所述制动器是液压制动器。
14.如权利要求12所述的非短暂计算机可读介质，其中所述充电限制状态是所述电池的充电状态(SOC)为100％并且因此充电限制值为0的状态。
15.如权利要求12所述的非短暂计算机可读介质，还包括产生用于控制所述制动器的操作的曲线的程序指令。
16.如权利要求15所述的非短暂计算机可读介质，其中基于所述曲线将电动车速度线性地减速为0。
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