CN103459190B - 电动汽车及其速度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车及其速度控制方法，通过在电动汽车的行驶过程中根据加速器或制动器的变化率来对车辆的加速程度进行可变控制，在加速时能够更迅速地增加速度，在减速时能够更迅速地降低速度，从而能够使驾驶人员更加方便地驾驶车辆。

Description

电动汽车及其速度控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车及其速度控制方法，涉及与加速器或制动器的变化相对应地对车辆的速度进行动态控制的电动汽车的速度控制方法。

背景技术

电动汽车是能够解决未来的汽车公害及能源问题的可能性最高的应对方案，鉴于这一点，对电动汽车的研究正活跃地进行着。

电动汽车（Electricvehicle；EV）作为主要利用电池的电源来驱动交流（AC）或者直流（DC）电机来得到动力的汽车，大体分为电池专用电动汽车和混合动力电动汽车，电池专用电动汽车通过利用电池的电源来驱动电机，消耗完电源就进行再充电，混合动力电动汽车通过运行引擎来进行发电来对电池进行充电，并利用该电来驱动电动电机来使汽车移动。

并且，混合动力电动汽车可分为串联方式和并联方式，串联方式为，从引擎输出的机械能通过发电机被转换成电能，该电能被供给到电池或者电机，车辆始终通过电机来驱动，是在已有的电动汽车增加引擎和发电机以增大行驶距离的概念，并联方式使用两种动力源，即，用电池电源也能够使车移动，只用引擎（汽油或者柴油）也能够驱动车辆，并且根据行驶条件，并联方式能够使引擎和电机同时驱动车辆。

并且，随着最近电机/控制技术也逐渐发达，正开发大功率、小型且效率高的系统。随着将直流电机转变为交流电机，功率和电动汽车（EV）的动力性能（加速性能、最高速度）大为提高，达到了不逊于汽油汽车的水平。随着促进大功率化的同时高旋转化，电机被轻量小型化，因而搭载重量或者容积也大为减少。

电动汽车通过控制电机来使车辆移动，从而在车辆行驶的过程中通过电机控制来变更行驶状态，并控制加速或减速。

这种电动汽车通过加速器的操作来加速，通过制动器来减速，并以在操作加速器或制动器时根据该操作程度来按规定比率加速或减速的方式构成。

以往的电动汽车具有无法根据周边的道路情况或驾驶人员的喜好来变更加速或减速程度的问题。

如部分电动汽车，虽然可具有在设定特定模式时加速变快的功能，但是这种功能为以与普通运行时相比提高的加速度恒定地行驶，并不是加速度本身持续改变，因而在控制速度方面存在限制。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供根据加速器或制动器的操作程度改变车辆的加速程度或减速程度来控制车辆速度的电动汽车及其速度控制方法。

技术课题解决方案

用于实现上述目的的本发明的电动汽车包括：加速器，具有加速器位置传感器（APS，Acceleratorpositionsensor）；制动器，具有制动器位置传感器（BPS，Breakpositionsensor）；电机控制部，通过控制电机的驱动来变更车速；模式键，用于输入运动模式设定信号；以及控制部，在通过上述模式键进行输入时，使车辆从普通运行模式变更为上述运动模式，与上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的输入信号相对应地变更作为用于设定扭矩值的基准的扭矩变化率，并向上述电机控制部施加根据所变更的扭矩变化率算出的扭矩值来控制车辆的速度。

本发明的电动汽车的速度控制方法包括：设定运动模式的步骤；若从加速器的加速器位置传感器或制动器的制动器位置传感器输入的信号为基准值以上，则计算出上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率的步骤；若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率为设定值以上，则与上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率相对应地变更扭矩变化率的步骤；以及根据所变更的扭矩变化率设定目标扭矩来控制车辆的速度的步骤。

发明的效果

根据本发明的电动汽车及其速度控制方法，在车辆行驶过程中与驾驶人员对加速器或制动器的操作相对应地变更车辆的扭矩变化率来使加速程度或减速程度可变，从而容易控制车辆的速度。

并且，由于变更加速度，因而可根据周边的道路情况或驾驶人员的驾驶习惯自由控制速度，因此在急加速或急减速时也能够迅速加速或减速，从而能够进行动态的速度控制。

附图说明

图1为简要表示本发明的一实施例的电动汽车的内部结构的框图。

图2为示出本发明的一实施例的电动汽车的普通运行模式和运动模式中的速度变化的图。

图3为示出本发明的一实施例的电动汽车的运动模式中的加速度变化的图。

图4为示出本发明的一实施例的电动汽车的运动模式下的工作方法的流程图。

图5为示出本发明的一实施例的电动汽车的扭矩变化率的设定方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施例进行说明。

图1为简要表示本发明的一实施例的电动汽车的内部结构的框图。

如图1所示，本发明的电动汽车包括输入部120、数据部130、显示部125、加速器140、制动器150、电机控制部（MCU）170、功率继电器组件（PRA）160、电机171、电池管理系统180、电池190以及控制部110，上述控制部110用于对车辆行驶及工作进行整体控制。

并且，电动汽车包括设置于车辆的多个传感器（未图示），尤其还可包括用于检测车辆的速度的速度检测部（未图示）。随着由各传感器测定的数据输入于控制部110，车辆被控制。

由于电动汽车将所充的电作为工作电源来使用，因而如上所述地设置由至少一个电池组构成的电池190来进行工作，并从规定的充电站或车辆充电设备或者家庭来从外部接受电源供给，从而对所具有的电池进行充电。

电池190通过充电来储存高电压的电能，并供给车辆的工作电源。

电池管理系统（BMS，Batterymanagementsystem）180判断电池190的剩余容量、充电的必要性，并执行将储存于电池的充电电流向电动汽车的各部分进行供给所需的管理。

此时，电池管理系统180在对电池进行充电并使用时，电池内的单元之间的均匀的电压差维持不变，控制电池防止发生过充电或者过放电，由此延长电池的使用寿命。

并且，电池管理系统180通过管理电流使用，使得车辆能够长时间行驶，并包括用于保护所供给的电流的保护电路。

功率继电器组件（PRA，Powerrelayassembly）160包括用于转换高电压的多个继电器和传感器，将从电池190施加的高电压的工作电源向特定位置施加或者阻断。

尤其，功率继电器组件160通过继电器转换来向电机控制部170施加电池190的电源来供给工作电源，上述工作电源用于电机171的工作。此时，功率继电器组件160根据控制部110的控制指令转换继电器来供给或阻断电源。

电机控制部（MCU）170生成用于驱动与电机控制部170相连接的至少一个电机171的控制信号并进行施加。并且，符合电机特性地变更高电压的电源来进行供给。

随着转换功率继电器组件170的继电器，电机控制部170从电池190接收高电压的工作电源来控制电机171。

电机控制部170根据控制部110的控制信号来变更用于控制电机的信号并向电机171施加，从而控制电机171的驱动，此时，通过控制电机171的扭矩来使车辆加速或减速，或者使车辆停止。

速度检测部可利用电机171的转速来检测车辆的当前速度。根据情况，速度检测部可包括全球定位系统（GPS）来通过每小时位置变化检测车辆的速度。

电动汽车包括：输入单元，其通过驾驶人员的操作来输入规定的信号；输出单元，其用于输出电动汽车在当前状态下工作中的信息；以及操作单元，其通过由驾驶人员进行操作来控制车辆。

显示部125作为电动汽车的输出单元中的一种，用于输出车辆的设定及运行状态。此时，显示部125可包括显示屏或状态灯。

并且，电动汽车包括扬声器、方向指示灯、信号灯、前灯作为输出单元，其中，上述扬声器用于输出音乐、效果音以及警告音，方向指示灯根据输入部120的设定来亮灯或灭灯。

输入部120作为电动汽车的输入单元的一种，由驾驶人员进行操作的开关或按钮构成，根据开关或按钮操作来设定电动汽车的功能或设定行驶模式，并使设置于车辆的方向指示灯、信号灯、前灯、雨刷器等工作。

输入部120包括模式键121。

在控制车辆的速度方面，模式键121设定扭矩变化率可变的运动模式，而不是以规定加速度进行加速或减速。

若通过模式键121操作来设定运动模式，则车辆的加速度发生变更，加速度根据加速器或制动器的操作来变更。

加速器（Accelerator）140为根据驾驶人员的按压操作来对车辆的速度进行加速的装置。若对加速器140进行操作，则设置于加速器的加速器位置传感器检测加速器的操作程度并向控制部110输入。

制动器（Break）150为根据驾驶人员的按压操作来使车辆的速度减速或停车的装置。若操作制动器150，则设置于制动器的制动器位置传感器检测制动器的操作程度来向控制部110输入。

由此，在操作加速器或制动器时，控制部110对车辆进行加速或减速来控制速度，并使车辆停车。

数据部130用于存储车辆行驶过程中生成的数据、多个传感器检测到的数据，并存储基于车辆模式的控制数据。尤其，数据部130用于存储关于根据加速器或制动器的操作程度而变更的扭矩变化率的信息。

控制部110生成规定的指令并施加来进行控制，以与从输入部120输入的信号对应地执行所设定的动作，并且控制部110通过控制数据的输入/输出来显示家用电器的工作状态。

并且，控制部110通过电池管理系统180来管理电池190，并向功率继电器组件160施加转换信号来执行车辆的启动控制，并且控制向特定位置（部件）供给电源。

此时，控制部110接收与是否操作加速器140和加速器的操作程度有关的信息以及与是否操作制动器150和制动器的操作程度有关的信息，来向电机控制部170施加控制信号，从而变更车速。

根据电机控制部170的控制部110的控制信号来控制电机的转速来变更车速。

此时，若对输入部120的模式键121进行操作，则控制部110在控制车辆的速度方面，从以规定扭矩变化率进行加速或减速的普通运行模式变更为扭矩变化率可变的运动模式。

若输入模式键121，则控制部110设定运动模式，并与加速器140的加速器位置传感器或制动器150的制动器位置传感器相对应地变更扭矩变化率，并向电机控制部170施加控制信号。由此通过变更车辆的加速度来控制车辆的速度。

此时，控制部110与加速器位置传感器、制动器位置传感器的变化率相对应地变更扭矩变化率。

并且，若变更了加速器位置传感器或制动器位置传感器的输入，则控制部110根据变更程度来重新变更扭矩变化率，并根据所变更的扭矩变化率计算出扭矩值来向电机控制部170进行施加。

此时，控制部110，在加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率在基准值以上时，变更扭矩变化率，在加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率在小于基准值时，现有的扭矩变化率维持不变。

并且，在重新输入模式键121时，控制部110解除加速模式，并转换为扭矩变化率规定的普通运行模式，来执行基于操作加速器及制动器的普通车速控制。

图2及图3为示出对应本发明的一实施例的电动汽车的模式发生的扭矩变化的图。

如图2的（a）部分所示，在普通运行模式下，电动汽车以规定的扭矩变化率来控制车辆的速度。即，在通过操作加速器140来进行加速时，达到目标扭矩Vm为止的时间是规定的。

在设定运动模式时，扭矩变化率如图2的（b）部分所示地发生变更，从而达到目标扭矩Vm为止的时间与普通运行模式相异。在运动模式下，由于提高了加速性能，因而达到目标扭矩为止的时间与普通运行模式相比快。

在普通运行模式下的扭矩变化率为a0，达到目标扭矩Vm为止的时间为t0，另一方面，在运动模式下，扭矩变化率为a1，达到目标扭矩为止的时间为快于t0的t1。

图2用于对普通模式和运动模式进行比较，在设定了运动模式时，并不是单纯提高扭矩变化率，而是如图3所示，在运动模式下，扭矩变化率可变。

控制部110根据设定了运动模式时加速或减速时的加速器位置传感器、制动器位置传感器的输入来如图3的（a）部分至（c）部分所示地变更扭矩变化率，从而控制车辆的速度。

控制部110与加速器位置传感器、制动器位置传感器的信号值及变化率相对应地变更扭矩变化率。

此时，控制部110，在加速器位置传感器的信号值或制动器位置传感器的信号值小于基准值时，将扭矩变化率变更为基本值，在基准值以上时，计算出其变化率来根据加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率设定扭矩变化率。

若加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率小于设定值或者加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率减小，则控制部将扭矩变化率变更为基本值。

例如，若加速器位置传感器变化率小于15%，则将现有的扭矩变化率作为基本值，若加速器位置传感器变化率为15%至20%，则如图2的（b）部分所示，设定为第一扭矩变化率a1，若加速器位置传感器变化率为20%至25%，则如图3的（a）部分所示，变更为第二扭矩变化率a2，若加速器位置传感器变化率为25%至30%，则如图3的（b）部分所示，变更为第三扭矩变化率a3，若加速器位置传感器变化率为30%以上，则如图3的（c）部分所示，可设定为第四扭矩变化率a4。

由于基于各扭矩变化率的目标扭矩到达时间从t1变更为t4，因而基于此的加速度也将被变更。

以4个阶段进行区分来示出了在运动模式下的扭矩变化率的变化程度，但是这仅仅是一例，而且并不限定于此，并能够基于设定来以多步骤进行控制。

图4为示出本发明的一实施例的电动汽车的运动模式下的工作方法的流程图。

参照图4，在电动汽车的行驶过程中，控制部110向电机控制部170施加控制信号来使车辆的速度可变，以与加速器140的操作相对应地加速或与制动器150的操作相对应地减速。此时，在普通运行模式下设定为车辆根据规定的扭矩变化率加速或减速。

若输入模式键121，则控制部110将车辆的行驶模式从普通运行模式变更为运动模式（步骤S310）。

根据从加速器140的加速器位置传感器或制动器150的制动器位置传感器输入的信号，控制部110设定扭矩来向电机控制部170施加控制信号。此时，控制部110在设定运动模式时变更扭矩变化率来根据所变更的扭矩变化率设定扭矩并向电机控制部170施加控制信号。

若从加速器位置传感器或制动器位置传感器输入的信号的值小于第一基准值，则控制部110以运动模式的基本值设定扭矩变化率来控制扭矩（步骤S380）。

另一方面，若从加速器位置传感器或制动器位置传感器输入的信号的值为第一基准值以上，则控制部110检测以规定时间为间隔输入的加速器位置传感器的信号或制动器位置传感器的信号的变化率（步骤S330）。此时，加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率为对于增加的值的变化率，根据加速器位置传感器或制动器位置传感器的瞬间变化率来设定扭矩变化率。

若规定时间内的加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率小于第二基准值，则控制部110将扭矩变化率设定为运动模式的基本值来控制扭矩（步骤S380）。例如可将基本值设定为约3N/10ms。

另一方面，若加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率为第二基准值以上，则与加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率相对应地设定扭矩变化率（步骤S350）。如上述的图3所示，根据加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率来增加或减少扭矩变化率。

若设定了扭矩变化率，则控制部110以所设定的扭矩变化率为基础来设定用于控制电机的扭矩值并向电机控制部170输入，并且使得电机控制部170根据所设定的扭矩值控制电机171，从而使车辆进行加速运行或减速运行（步骤S360）。

此时，若加速器位置传感器的变化率增加，则加速程度增加，若制动器位置传感器的变化率增加，则减速程度增加。即，扭矩变化率越增加，加速越迅速、减速越迅速。

另一方面，若加速器位置传感器的信号值或制动器位置传感器的信号值减小（步骤S370），则将扭矩变化率设定为运动模式的基本值来控制扭矩（步骤S380）。

并且，在加速器位置传感器的信号值或制动器位置传感器的信号值维持不变时，当前扭矩变化率维持不变（步骤S400）。

若加速器位置传感器的信号值或制动器位置传感器的信号值为第一基准值以上且其变化率为第二基准值以上，则如上所述，根据加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率变更扭矩变化率来控制扭矩（步骤S320至步骤S390）。

若在设定运动模式的状态下输入模式键121，则控制部110解除运动模式，并变更为普通运行模式，并且根据规定的扭矩变化率来控制车辆的速度（步骤S420）。

图5为示出本发明的一实施例的电动汽车的扭矩变化率设定方法的流程图。

参照图5，若设定了运动模式（步骤S450），则控制部110根据加速器位置传感器或制动器位置传感器的信号值或其变化率来变更扭矩变化率，并根据所变更的扭矩变化率来控制扭矩。所变更的扭矩变化率均适用于加速时或减速时。

若加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率小于10%，则控制部110以基本值设定扭矩变化率（步骤S470）。

若在加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率为10%以上且15%以下的情况下，将扭矩变化率设定为约5N/10ms来执行扭矩控制（步骤S490）。即，设定为每10ms变更5N。

并且，在加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率为15%至20%的情况下，控制部110将扭矩变化率变更为6N/10ms来进行设定。即，随着加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率增加，扭矩变化率也增加。

并且，在加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率为20%至25%的情况下，控制部110将扭矩变化率变更为7N/10ms来进行设定。

并且，在加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率为25%至30%的情况下，控制部110将扭矩变化率变更为8N/10ms来进行设定。

在加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率为30%以上的情况下，以最大值设定扭矩变化率。可将最大值设定为8N/10ms以上。

这种基于加速器位置传感器的变化率或制动器位置传感器的变化率的扭矩变化率仅仅是一例，并不限定于本发明，可进行更加细分化来以多步骤进行控制。

如上所述，根据加速器位置传感器或制动器位置传感器的信号值及其变化率来将持续变更这种扭矩变化率。

控制部110以所设定的扭矩变化率为基础，根据加速器位置传感器或制动器位置传感器的信号值来计算出扭矩，并向电机控制部170施加，来使车辆以规定速度行驶（步骤S570）。

因此，本发明不仅能够进行单纯的加速、减速控制，通过根据模式来对扭矩变化率进行可变控制，能够进行动态的速度控制。

并且，以上对本发明的优选实施例进行了图示并说明，但是本发明并不限定于上述的特定实施例，在不脱离技术方案中所记载的本发明的主旨的情况下，本发明所属领域的普通技术人员进行多种变形实施是显而易见的，并且不应从本发明的技术思想或展望单独理解这种变形实施。

Claims (9)

1.一种电动汽车，包括：

加速器，具有加速器位置传感器；

制动器，具有制动器位置传感器；

电机控制部，通过控制电机的驱动来变更车速，

上述电动汽车的特征在于，还包括：

模式键，用于输入运动模式设定信号；以及

控制部，在通过上述模式键进行输入时，使车辆从普通运行模式变更为上述运动模式，与上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的输入信号相对应地变更作为用于设定扭矩值的基准的扭矩变化率，并向上述电机控制部施加根据所变更的扭矩变化率算出的扭矩值来控制车辆的速度。

2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，

若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的信号值为基准值以上，则上述控制部与上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率相对应地变更扭矩变化率，

若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的信号值小于基准值，则上述控制部将扭矩变化率设定为运动模式的最低扭矩变化率即基本值。

3.根据权利要求2所述的电动汽车，其特征在于，

若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率增加，则上述控制部根据上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率来重新设定扭矩变化率，

若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的信号值维持不变，则维持既定的扭矩变化率。

4.根据权利要求2所述的电动汽车，其特征在于，若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率小于设定值，或者上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的信号值减少，则上述控制部将扭矩变化率设定为上述基本值。

5.根据权利要求2所述的电动汽车，其特征在于，上述控制部根据上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的瞬间变化率来设定扭矩变化率。

6.一种电动汽车的速度控制方法，其特征在于，包括：

设定运动模式的步骤；

若从加速器的加速器位置传感器或制动器的制动器位置传感器输入的信号为基准值以上，则计算出上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率的步骤；

若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率为设定值以上，则与上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率相对应地变更扭矩变化率的步骤；以及

根据所变更的扭矩变化率设定目标扭矩来控制车辆的速度的步骤。

7.根据权利要求6所述的电动汽车的速度控制方法，其特征在于，若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的信号值小于上述基准值，或者上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率小于上述设定值，则将扭矩变化率设定为运动模式的最低扭矩变化率即基本值。

8.根据权利要求6所述的电动汽车的速度控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的信号值减少，则将扭矩变化率变更为运动模式的最低扭矩变化率即基本值。

9.根据权利要求6所述的电动汽车的速度控制方法，其特征在于，

若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的信号值维持不变，则维持既定的扭矩变化率，

若上述加速器位置传感器或上述制动器位置传感器的变化率增加，则与所增加的变化率相对应地重新设定扭矩变化率。