CN103925358B - 电动汽车自动换挡控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电动汽车自动换挡控制方法，包括如下步骤：A.获取电动车的初始状态信号，根据电动车的状态信号控制电动车执行前进、倒退行驶动作；B.当电动车执行前进行驶动作，获取电动车前进状态信号并与设定信号进行比较，根据比较结果控制电动车执行高速档与低速档之间的转换动作，本发明的电动汽车自动换挡控制方法，能够有效解决电动汽车采用手动换档操作中存在的不足，并且能够有效避免轮毂电机的功率限制，保证电动汽车的动力，而且可以简化变速机构的结构，降低成本，并且简化驾驶员的在车辆行驶中的操作，提高驾驶安全性，并且控制结构简单，控制准确。

Description

电动汽车自动换挡控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车自动换挡控制方法及其装置。

背景技术

电动车作为一种新能源汽车逐渐被人们重视，现在的电动汽车普遍采用永磁同步或者交流异步动力电机来驱动，并且采用燃油汽车变速箱，行驶中都需要手动换挡变速来满足驾驶要求，虽然永磁无刷轮毂电机不需要变速箱在电动二轮车获得广泛应用，但是永磁无刷轮毂电机应用在电动汽车上却存在问题，永磁无刷轮毂电机是直接在车轮毂上制作的，主要问题是车轮毂尺寸有限，不能够提高电机的功率，二轮车重量轻只需要一个无刷轮毂电机，而汽车需要四个无刷轮毂电机，需要四个控制器分别控制四个无刷轮毂电机，还需要一个总控制器来协调这四个控制器的控制行为，使得控制复杂化，而且控制精度不高。

因此，需要提出一种电动汽车自动换挡控制方法，能够有效地解决传统技术中存在的问题，而且使得控制简单，控制精度高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电动汽车自动换挡控制方法，能够有效避免永磁无刷轮毂电机功率的限制，保证电动汽车的动力，而且可以简化变速机构的结构，降低成本，并且简化驾驶员的在车辆行驶中的操作，提高驾驶安全性，并且控制结构简单，控制精度高。

本发明提供的一种电动汽车自动换挡控制方法，包括如下步骤：

A.获取电动车的初始状态信号，根据电动车的状态信号控制电动车执行前进、倒退行驶动作；

B.当电动车执行前进行驶动作，获取电动车前进状态信号并与设定信号进行比较，根据比较结果控制电动车执行高速档与低速档之间的转换动作。

进一步，所述步骤A中的初始状态信号包括点火成功信号、前进倒退信号、刹车信号、加速器踏板的深度信号以及电动机位置信号。

进一步，所述步骤B中的前进状态信号包括按照50mS时间间隔采集的加速器踏板深度信号、车速信号以及电机的相电流信号。

进一步，所述步骤B中包括步骤C：电动车由低速档进入高速档；步骤C包括：

C1.当加速器踏板深度大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的90%且相电流大于或等于限制电流I0的90%时，当前车速V小于换挡判别车速V1，则不换挡；

或者：当加速器踏板深度等于加速器踏板完全踩下时的深度或者相电流等于限制电流IO时，当前车速小于换挡判别车速V1，则不换挡；

C2.当前时刻加速器踏板被踩下的深度小于加速器踏板完全踩下时深度的90%而电机的相电流小于限制电流I0的90%时，且当前车速已达到换挡判别车速V1时，则由低速档切换到高速档；

当前车速V等于或者大于换挡判别车速V1后，无论当时加速器信号是否为零，电机控制器都不接收加速器踏板深度信号，此时电机控制器采用回馈电流I1使车速下降，当车速V达到等于或者小于换挡判别车速V2时，则完成由低速档切换到高速档；

C3.当电动车由低速档进入高速档后，加速器踏板信号进入有效状态，此时采用可变加速电流I2使车速提高；当加速电流I2达到后或者车速为换挡判别车速V1，而加速器踏板深度无变化时，电流I2保持不变；当加速器深度变化时，电动车的车速由加速器控制。

进一步，所述步骤B中还包括步骤D：电动车由高速档进入低速档，步骤D包括：

D1.当加速器踏板深度大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的80%且相电流大于或等于限制电流I0的80%时，而当前车速V大于换挡判别车速V1，则不换挡；

D2.当加速器踏板的深度小于加速器踏板完全踩下时深度的80%而大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的50%，相电流小于限制电流I0的80%而大于或等于限制电流I0的50%时，或者二者中其中一个更大时，当前车速V由换挡判别车速V1下降到换挡判别车速V2时，则由高速档切换到低速档,且当车速V由换挡判别车速V1下降到换挡判别车速V2时无论加速器踏板深度是否有变化，加速器踏板的深度信号均失效；

D3.当电动车由高速档进入低速档后，加速器踏板信号进入有效状态，此时采用可变加速电流I2使车速提高；当加速电流I2达到后或者车速为换挡判别车速V2，而加速器踏板深度无变化时，保持电流I2不变；当加速器深度变化时，电动车的车速由加速器控制。

进一步，所述步骤C中还包括步骤C4：

当加速器踏板被踩下的深度为0时，或者电机的相电流为0时，或者能量回馈产生了反电流时，则不换挡；

当加速器踏板被踩下的深度、车速以及电机的相电流中，其中二个量发生变化时，则不换挡。

进一步，所述步骤D中还包括步骤D4：当加速器踏板被踩下的深度为0，或者电机的相电流为0，或者能量回馈产生发电流时，只要当前车速V小于换挡判别车速V4时，则换挡。

相应地，本发明提供了一种电动汽车自动换挡控制装置，包括电机控制器、三相动力电机、刹车踏板、加速器踏板传感器、前进倒退换挡器、换挡驱动器、档位变速箱、点火开关以及设置于三相动力电机的用于检测电机转动位置的位置传感器；

所述刹车踏板的信号输出端与电机控制器的刹车信号输入端连接，加速器踏板的输出端与电机控制器的加速器信号输入端连接，电机控制器的电机动力输出端分别与三相电机的三根相对应的输入动力线连接，所述换挡驱动器的信号输入端与电机控制器对应控制输出端连接，所述前进倒退换挡器的信号输出端与电机控制器前进倒退信号输入端连接，所述换挡驱动器的命令输出端与档位变速箱命令输入端连接，所述点火开关的信号输出端与换挡驱动器的点火信号输入端连接，所述位置传感器的输出端与电机控制器位置传感器信号输入端连接。

本发明的有益效果：本发明的电动汽车自动换挡控制方法，能够有效解决电动汽车采用手动换档操作中存在的不足，并且能够有效避免轮毂电机的功率限制，保证电动汽车的动力，而且可以简化变速机构的结构，降低成本，并且简化驾驶员的在车辆行驶中的操作，提高驾驶安全性，并且控制结构简单，控制准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的步骤C流程示意图。

图3为本发明的步骤D流程示意图。

图4为本发明的电动汽车换挡自动控制装置的原理框图。

具体实施方式

图1为本发明的流程示意图，图2为本发明的步骤C流程示意图，图3为本发明的步骤D流程示意图，图4为本发明的电动汽车换挡自动控制装置的原理框图，如图所示，其中，加速器踏板深度信号用S表示，SO表示最大深度信号。

本发明提供的一种电动汽车自动换挡控制方法，包括如下步骤：

A.获取电动车的初始状态信号，根据电动车的状态信号控制电动车执行前进、倒退行驶动作；电动汽车执行倒档：打开电源总开关，钥匙开关点火成功后（即给出点火成功信号后），手动换档机构挂在倒档位置上，并给出有效信号，取消手刹（即给出刹车信号），踩加速器踏板（即给出加速器信号）；电动汽车执行前进动作：打开电源总开关，钥匙开关点火成功后（即给出点火成功信号后），手动换档机构挂在前进位置上，并给出有效信号，取消手刹（即给出刹车信号），踩加速器踏板（即给出加速器信号）

B.当电动车执行前进行驶动作，获取电动车前进状态信号并与设定信号进行比较，根据比较结果控制电动车执行高速档与低速档之间的转换动作；

所述步骤A中的初始状态信号包括点火成功信号、前进倒退信号、刹车信号、加速器踏板的深度信号以及电动机位置信号，其中点火成功信号由点火线圈发出，前进倒退信号由前进倒退换挡器发出，加速器踏板的深度信号在驾驶员踩踏加速器踏板后由加速器发出，当获取点火成功信号、前进倒退信号、加速器踏板的深度信号以及电动机位置信号后，并根据上述信号确定是否使电动汽车执行倒退、前进动作；刹车信号有效时，一方面电机控制器关闭加速器踏板深度信号，并根据电动机位置信号计算当前车速V，与倒退、前进无关，另一方面电机控制器根据当前车速V启动能量回馈，这样在能量回馈和机械刹车的作用下，车辆快速停下；加速器踏板深度信号与燃油车油门的信号相同，都控制车速；电动机位置信号反映当前电机转动到的具体位置，也能够反映车速。

所述步骤B中的前进状态信号包括按照50MS时间间隔采集的加速器踏板深度信号、车速信号以及电机的相电流信号，车速信号可以根据电动机的位置传感器换算得出。，

本实施例中，所述步骤B中包括步骤C：电动车由低速档进入高速档；步骤C包括：

C1.当加速器踏板深度大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的90%且相电流大于或等于限制电流I0的90%时，当前车速V小于换挡判别车速V1，则不换挡，其中，加速器踏板的深度是指加速器踏板被驾驶员踩踏时的行程，电机的限制电流IO为电动汽车的最大行驶电流，为确定值；并且换挡判别车速V1为设定值；

或者：当加速器踏板深度等于加速器踏板完全踩下时的深度或者相电流等于限制电流IO时，当前车速小于换挡判别车速V1，则不换挡，在步骤C1的情况下，则表示当前电动汽车处于荷重、爬坡或者电量不足的状态下，因此不执行换挡动作；

C2.当前时刻加速器踏板被踩下的深度小于加速器踏板完全踩下时深度的90%而电机的相电流小于限制电流I0的90%时，且当前车速已达到换挡判别车速V1时，则由低速档切换到高速档；

当前车速V等于或者大于换挡判别车速V1后，无论当时加速器信号是否为零，电机控制器都不接收加速器踏板深度信号，此时电机控制器采用回馈电流I1使车速下降，当车速V达到等于或者小于换挡判别车速V2时，则完成由低速档切换到高速档；其中换挡判别车速V2为设定值，且V1>V2，回馈反电流I1为一变动值，并且在由0至一设定值之间变动，但最终经过50-100mS，回馈反电流会稳定形成定值；其中回馈电流是加速器信号为0时，电机进入了发电状态，电机控制器可以把此时由动能转化的电能反送回电池组，这个反电流就叫回馈电流，相对供电电流来讲，电流方向是相反的，这里采用回馈电流降速，是为了快速换档。

C3.当电动车由低速档进入高速档后，加速器踏板信号进入有效状态，此时采用可变加速电流I2使车速提高；当加速电流I2达到后或者车速为换挡判别车速V1，而加速器踏板深度无变化时，电流I2保持不变；当加速器深度变化时，电动车的车速由加速器控制，其中加速电流I2为0至一设定值之间变动的电流，并且经过50-100mS后，加速电流I2达到该设定值。

本实施例中，所述步骤B中还包括步骤D：电动车由高速档进入低速档，步骤D包括：

D1.当加速器踏板深度大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的80%且相电流大于或等于限制电流I0的80%时，而当前车速V大于换挡判别车速V1，则不换挡；

D2.当加速器踏板的深度小于加速器踏板完全踩下时深度的80%而大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的50%，相电流小于限制电流I0的80%而大于或等于限制电流I0的50%时，或者二者中其中一个更大时，当前车速V由换挡判别车速V1下降到换挡判别车速V2时，则由高速档切换到低速档,且当车速V由换挡判别车速V1下降到换挡判别车速V4时无论加速器踏板深度是否有变化，加速器踏板的深度信号均失效，其中换挡判别车速V1和V2为设定值，且V2<V1；

D3.当电动车由高速档进入低速档后，加速器踏板信号进入有效状态，此时采用可变加速电流I2使车速提高；由于换档有延时，比如在上坡，这样换档完成后速度会比V2更低，故采用可变加速电流I2使V尽快达到V2；当加速电流I2达到后或者车速为换挡判别车速V2，而加速器踏板深度无变化时，保持电流I2不变；当加速器深度变化时，电动车的车速由加速器控制。

本实施例中，所述步骤C中还包括步骤C4：

当加速器踏板被踩下的深度为0时，或者电机的相电流为0时，或者能量回馈产生了反电流时，则不换挡；

当加速器踏板被踩下的深度、车速以及电机的相电流中，其中二个量发生变化时，则不换挡，如遇下坡行驶，速度V会增加，而加速器被踩下深度有可能没有变化，电机相电流I会减小，二个量发生了变化。

本实施例中，所述步骤D中还包括步骤D4：当加速器踏板被踩下的深度为0，或者电机的相电流为0，或者能量回馈产生发电流时，只要当前车速V小于换挡判别车速V4时，则换挡。

相应地，本发明提供了一种电动汽车自动换挡控制装置，包括电机控制器、三相动力电机、刹车踏板、加速器踏板传感器、前进倒退换挡器、换挡驱动器、档位变速箱、点火开关以及设置于三相动力电机的用于检测电机转动位置的位置传感器，其中电机的位置传感器检测电机转动信号，并且可以转换为车辆行驶的车速信号；

所述刹车踏板的信号输出端与电机控制器的刹车信号输入端连接，加速器踏板的输出端与电机控制器的加速器信号输入端连接，电机控制器的电机动力输出端分别与三相电机的三根相对应的输入动力线连接，所述换挡驱动器的信号输入端与电机控制器对应控制输出端连接，所述前进倒退换挡器的信号输出端与电机控制器前进倒退信号输入端连接，所述换挡驱动器的命令输出端与档位变速箱命令输入端连接，所述点火开关的信号输出端与换挡驱动器的点火信号输入端连接，所述位置传感器的输出端与电机控制器位置传感器信号输入端连接，所述电机控制器获取点火成功信号、前进倒退信号、刹车信号、加速器踏板的深度信号以及电动机位置信号、三相动力电机的相电流信号，当电动车处于启动的初始状态时，根据上述信号确定电动车执行倒退或者前进动作，并且由电机控制器通过换挡驱动器输出控制命令，并执行倒退或者前进动作；当电动汽车处于前进形式状态，电机控制器根据车速信号、加速器踏板深度信号以及电机的相电流依据上述方法判断并向换挡驱动驱动器输出换挡控制命令，并驱动档位变速箱进行换挡动作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电动汽车自动换挡控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.获取电动汽车的初始状态信号，根据电动汽车的状态信号控制电动汽车执行前进、倒退行驶动作；

B.当电动汽车执行前进行驶动作，获取电动汽车前进状态信号并与设定信号进行比较，根据比较结果控制电动汽车执行高速档与低速档之间的转换动作；

所述步骤B中包括步骤C：电动汽车由低速档进入高速档；步骤C包括：

C1.当加速器踏板深度大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的90％且相电流大于或等于限制电流I0的90％时，当前车速V小于换挡判别车速V1，则不换挡；

或者：当加速器踏板深度等于加速器踏板完全踩下时的深度或者相电流等于限制电流IO时，当前车速小于换挡判别车速V1，则不换挡；

C2.当前时刻加速器踏板被踩下的深度小于加速器踏板完全踩下时深度的90％，电机的相电流小于限制电流I0的90％时，且当前车速已达到换挡判别车速V1时，则由低速档切换到高速档；

当前车速V等于或者大于换挡判别车速V1后，无论当时加速器信号是否为零，电机控制器都不接收加速器踏板深度信号，此时电机控制器采用回馈电流I1使车速下降，当车速V达到等于或者小于换挡判别车速V2时，则完成由低速档切换到高速档；

C3.当电动汽车由低速档进入高速档后，加速器踏板信号进入有效状态，此时采用可变加速电流I2使车速提高；当加速电流I2达到设定值后或者车速为换挡判别车速V1，而加速器踏板深度无变化时，电流I2保持不变；当加速器深度变化时，电动汽车的车速由加速器控制。

2.根据权利要求1所述电动汽车自动换挡控制方法，其特征在于：所述步骤A中的初始状态信号包括点火成功信号、前进倒退信号、刹车信号、加速器踏板的深度信号以及电动机位置信号。

3.根据权利要求1所述电动汽车自动换挡控制方法，其特征在于：所述步骤B中的前进状态信号包括按照50mS时间间隔采集的加速器踏板深度信号、车速信号以及电机的相电流信号。

4.根据权利要求3所述电动汽车自动换挡控制方法，其特征在于：所述步骤B中还包括步骤D：电动汽车由高速档进入低速档，步骤D包括：

D1.当加速器踏板深度大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的80％且相电流大于或等于限制电流I0的80％时，而当前车速V大于换挡判别车速V1，则不换挡；

D2.当加速器踏板的深度小于加速器踏板完全踩下时深度的80％而大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的50％，相电流小于限制电流I0的80％而大于或等于限制电流I0的50％时，当前车速V由换挡判别车速V1下降到换挡判别车速V2时，则由高速档切换到低速档,且当车速V由换挡判别车速V1下降到换挡判别车速V2时无论加速器踏板深度是否有变化，加速器踏板的深度信号均失效；

D3.当电动汽车由高速档进入低速档后，加速器踏板信号进入有效状态，此时采用可变加速电流I2使车速提高；当加速电流I2达到设定值后或者车速达到换挡判别车速V2时，而加速器踏板深度无变化时，电流I2保持不变；当加速器深度变化时，电动汽车的车速由加速器控制。

5.根据权利要求1所述电动汽车自动换挡控制方法，其特征在于：所述步骤C中还包括步骤C4：

当加速器踏板被踩下的深度为0时，或者电机的相电流为0时，或者能量回馈产生了反电流时，则不换挡；

当加速器踏板被踩下的深度、车速以及电机的相电流中，其中二个量发生变化时，则不换挡。

6.根据权利要求4所述电动汽车自动换挡控制方法，其特征在于：所述步骤D中还包括步骤D4：当加速器踏板被踩下的深度为0，或者电机的相电流为0，或者能量回馈产生反馈电流时，只要当前车速V小于换挡判别车速V2时，则换挡。

7.一种电动汽车自动换挡控制装置，其特征在于：包括电机控制器、三相动力电机、刹车踏板、加速器踏板传感器、前进倒退换挡器、换挡驱动器、档位变速箱、点火开关以及设置于三相动力电机的用于检测电机转动位置的位置传感器；

所述刹车踏板的信号输出端与电机控制器的刹车信号输入端连接，加速器踏板的输出端与电机控制器的加速器信号输入端连接，电机控制器的电机动力输出端分别与三相电机的三根相对应的输入动力线连接，所述换挡驱动器的信号输入端与电机控制器对应控制输出端连接，所述前进倒退换挡器的信号输出端与电机控制器前进倒退信号输入端连接，所述换挡驱动器的命令输出端与档位变速箱命令输入端连接，所述点火开关的信号输出端与换挡驱动器的点火信号输入端连接，所述位置传感器的输出端与电机控制器位置传感器信号输入端连接；电机控制器按照如下方法输出控制命令：

A.获取电动汽车的初始状态信号，根据电动汽车的状态信号控制电动汽车执行前进、倒退行驶动作；

B.当电动汽车执行前进行驶动作，获取电动汽车前进状态信号并与设定信号进行比较，根据比较结果控制电动汽车执行高速档与低速档之间的转换动作；

所述B中包括步骤C：电动汽车由低速档进入高速档；步骤C包括：

C1.当加速器踏板深度大于或等于加速器踏板完全踩下时深度的90％且相电流大于或等于限制电流I0的90％时，当前车速V小于换挡判别车速V1，则不换挡；

或者：当加速器踏板深度等于加速器踏板完全踩下时的深度或者相电流等于限制电流IO时，当前车速小于换挡判别车速V1，则不换挡；

C2.当前时刻加速器踏板被踩下的深度小于加速器踏板完全踩下时深度的90％，电机的相电流小于限制电流I0的90％时，且当前车速已达到换挡判别车速V1时，则由低速档切换到高速档；

当前车速V等于或者大于换挡判别车速V1后，无论当时加速器信号是否为零，电机控制器都不接收加速器踏板深度信号，此时电机控制器采用回馈电流I1使车速下降，当车速V达到等于或者小于换挡判别车速V2时，则完成由低速档切换到高速档；

C3.当电动汽车由低速档进入高速档后，加速器踏板信号进入有效状态，此时采用可变加速电流I2使车速提高；当加速电流I2达到设定值后或者车速为换挡判别车速V1，而加速器踏板深度无变化时，电流I2保持不变；当加速器深度变化时，电动汽车的车速由加速器控制。