CN104442763B - 一种纯电动汽车的陡坡缓降系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纯电动汽车的陡坡缓降系统及其控制方法，陡坡缓降系统包括车辆信号单元、陡坡缓降单元、整车控制器、制动防抱死系统、驱动电机和主动制动单元，所述车辆信号单元、所述陡坡缓降单元和所述制动防抱死系统分别与所述整车控制器相连接，所述整车控制器通过电机控制器连接至所述驱动电机，所述整车控制器还连接有所述主动制动单元。根据不同坡度对应不同的车速区间，同时优先通过电机发电回收能量，尤其在长坡道下坡时，减轻了制动系统的负担，减除了因制动器过热的热失效引发的事故隐患。
Description
技术领域
本发明涉及纯电动汽车的整车控制领域，具体涉及一种纯电动汽车的陡坡缓降系统及其控制方法。
背景技术
传统发动机车型的陡坡缓降功能，其基本原理是结合引擎刹车与ABS系统共同作用，令车辆在下陡坡时维持低车速但不丧失轮胎抓地力的状态，并配合变速箱降至1档，达到低车速行驶状态。以Land Rover车系为例，陡坡缓降设定的上限车速为9km/h。但是传统车型应用此功能控制复杂，并且难以标定，在车型量产时需要投入大量的标定费用，增加整车制造成本。
而对于多为单级减速器机构的纯电动汽车而言，并不涉及换挡控制，且电机控制响应快，因此功能实现相对简单，利于产业化推广。
另外，传统车通常是通过系统设定车速上限以便驾驶者能从容控制车辆。但是由于传统车设定的车速一般为固定值，即在不同坡度的坡道上均为该固定值，缺乏灵活性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种纯电动汽车的陡坡缓降系统及其控制 方法，旨在根据坡度的不同对应不同的车速。
本发明采用的技术方案具体为：
一种纯电动汽车的陡坡缓降系统，包括车辆信号单元、陡坡缓降单元、整车控制器、制动防抱死系统、驱动电机和主动制动单元，所述车辆信号单元、所述陡坡缓降单元和所述制动防抱死系统分别与所述整车控制器相连接，所述整车控制器通过电机控制器连接至所述驱动电机，所述整车控制器还连接有所述主动制动单元。
在上述纯电动汽车的陡坡缓降系统中，所述车辆信号单元包括档位器、制动踏板和加速踏板，所述档位器、所述制动踏板和所述加速踏板分别与所述整车控制器相连接，将车辆的档位信号、制动踏板的开关信号以及加速踏板的开度信号分别传送至所述整车控制器。
在上述纯电动汽车的陡坡缓降系统中，所述陡坡缓降单元包括陡坡缓降设置按钮和坡度传感器，所述陡坡缓降设置按钮和所述坡度传感器分别与所述整车控制器相连接，所述陡坡缓降设置按钮用于将整车控制器切换至陡坡缓降模式，所述坡度传感器用于监测当前路况的坡度值。
在上述纯电动汽车的陡坡缓降系统中，所述主动制动单元包括制动推杆辅助电机、制动推杆、制动主缸和制动器，所述制动推杆辅助电机与所述整车制动器相连接，所述制动推杆辅助电机依次经所述制动推杆、所述制动主缸连接至制动器。
一种纯电动汽车的陡坡缓降系统的控制方法，具体步骤为：
整车控制器采集当前的挡位信号、制动踏板的踏板开关信号、加 速踏板的踏板开度信号以及坡度传感器的信号，若坡度传感器监测到的当前路面坡度大于设定值，则判断出车辆进入陡坡下行路况，驾驶员触发陡坡缓降设置按钮，整车控制器通过电机控制器使驱动电机处于发电状态，车辆即进入陡坡缓降的运行状态；
整车控制器根据当前路面的坡度值确定车速区间的上限车速，并根据上限车速和由制动防抱死系统获得的当前车速计算整车需求的制动扭矩，若需求的制动扭矩不大于驱动电机施加的峰值发电扭矩，则使驱动电机施加与需求的制动扭矩相等的发电扭矩，使车速保持在上限车速之内；
若驱动电机施加峰值发电扭矩时仍高于上限车速，则整车控制器控制主动制动单元制动，直至施加的扭矩达到需求的制动扭矩，使车速保持在上限车速之内，驾驶员从容控制车辆方向。
在上述纯电动汽车的陡坡缓降系统的控制方法中，整车控制器控制主动制动单元制动具体为：整车控制器发送指令，制动推杆辅助电机启动，制动推杆辅助电机依次通过制动推杆、制动主缸带动制动器工作，直至提供的扭矩达到需求的制动扭矩。
在上述纯电动汽车的陡坡缓降系统的控制方法中，所述设定值为8-15％。
本发明产生的有益效果是：
本发明的陡坡缓降系统的车速根据不同坡度对应查函数表获得，具有范围宽、自适应调节等优点，更加符合实际驾驶需求。同时，相比传统汽车通过热损失的方法，优先通过电机发电回收的方法对本发 明的缓降系统进行控制，一定程度上提高了整车经济性，尤其在长坡道下坡时，减轻了制动系统的负担，避免了因制动器过热导致的热失效引发交通事故，提高了整车安全性。
附图说明
当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种纯电动汽车的陡坡缓降系统的结构示意图；
图2为本发明一种纯电动汽车的陡坡缓降系统的控制策略框图。
图中：1、档位器 2、制动踏板 3、加速踏板 4、陡坡缓降设置按钮 5、陡坡传感器6、制动防抱死系统(ABS) 7、整车控制器(VCU)、 8、电机控制器(MCU) 9、驱动电机 10、制动推杆辅助电机 11、制动推杆 12、制动主缸 13、制动器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
如图1所示的一种纯电动汽车的陡坡缓降系统，包括车辆信号单元、陡坡缓降单元、整车控制器7、制动防抱死系统6、驱动电机9和主动制动单元，车辆信号单元、陡坡缓降单元和制动防抱死系统6分别与整车控制器7相连接，整车控制器7通过电机控制器8连接至驱动电机9，整车控制器7还连接有主动制动单元；其中：
车辆信号单元包括档位器1、制动踏板2和加速踏板3，档位器1、制动踏板2和加速踏板3分别与整车控制器7相连接，将车辆的档位信号、制动踏板2的开关信号以及加速踏板3的开度信号分别传送至整车控制器7。
陡坡缓降单元包括陡坡缓降设置按钮4和坡度传感器，陡坡缓降设置按钮4和坡度传感器分别与整车控制器7相连接，陡坡缓降设置按钮4用于将整车控制器7切换至陡坡缓降模式，坡度传感器用于监测当前路况的坡度值。
主动制动单元包括制动推杆辅助电机10、制动推杆11、制动主缸12和制动器13，制动推杆辅助电机10与整车制动器13相连接，制动推杆11辅助电机10依次经制动推杆11、制动主缸12连接至制动器13。
上述纯电动汽车的陡坡缓降系统的控制方法如图2所示：
首先，整车控制器7采集当前的挡位信号、制动踏板2的踏板开关信号、加速踏板3的踏板开度信号以及坡度传感器的信号，若坡度传感器监测到的当前路面坡度大于设定值(此设定值根据不同车型进行标定确定，可在8-15％范围内选择，本市实例中，优选10％)，则判断出车辆进入陡坡下行路况，驾驶员触发陡坡缓降设置按钮4，整车控制器7通过电机控制器8使驱动电机9处于发电状态，车辆即进入陡坡缓降的运行状态；
其次，整车控制器7根据当前路面的坡度值确定车速区间的上限车速，并根据上限车速和由制动防抱死系统6获得的当前车速计算整 车需求的制动扭矩：
若需求的制动扭矩不大于驱动电机9施加的峰值发电扭矩，则使驱动电机9施加与需求的制动扭矩相等的发电扭矩，使车速保持在上限车速之内；
若驱动电机9施加峰值发电扭矩时仍高于上限车速，则整车控制器7控制主动制动单元制动，直至施加的扭矩达到需求的制动扭矩，使车速保持在上限车速之内，驾驶员从容控制车辆方向。
其中整车控制器7车速区间的上限车速如可以通过查函数表获得，如30％的坡道为6km/h，10％的坡道则为30km/h，此函数表的具体值可由经验值指定、具体的算法确定、仿真模拟确定或者企业制定修改。
整车控制器7控制主动制动单元制动具体为：整车控制器7发送指令，制动推杆11辅助电机10启动，制动推杆11辅助电机10依次通过制动推杆11、制动主缸12带动制动器13工作，直至提供的扭矩达到需求的制动扭矩。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种纯电动汽车的陡坡缓降系统，其特征在于，包括车辆信号单元、陡坡缓降单元、整车控制器、制动防抱死系统、驱动电机和主动制动单元，所述车辆信号单元、所述陡坡缓降单元和所述制动防抱死系统分别与所述整车控制器相连接，所述整车控制器通过电机控制器连接至所述驱动电机，所述整车控制器还连接有所述主动制动单元，所述车辆信号单元包括档位器、制动踏板和加速踏板，所述档位器、所述制动踏板和所述加速踏板分别与所述整车控制器相连接，将车辆的挡位信号、制动踏板的开关信号以及加速踏板的开度信号分别传送至所述整车控制器，所述陡坡缓降单元包括陡坡缓降设置按钮和坡度传感器，所述陡坡缓降设置按钮和所述坡度传感器分别与所述整车控制器相连接，所述陡坡缓降设置按钮用于将整车控制器切换至陡坡缓降模式，所述坡度传感器用于监测当前路况的坡度值，其中，若坡度传感器监测到的当前路面坡度大于设定值，则判断出车辆进入陡坡下行路况，则在触发陡坡缓降设置按钮后，整车控制器通过电机控制器使驱动电机处于发电状态，车辆即进入陡坡缓降的运行状态，整车控制器根据当前路面的坡度值确定车速区间的上限车速，并根据上限车速和由制动防抱死系统获得的当前车速计算整车需求的制动扭矩，若需求的制动扭矩不大于驱动电机施加的峰值发电扭矩，则使驱动电机施加与需求的制动扭矩相等的发电扭矩，使车速保持在上限车速之内，若驱动电机施加峰值发电扭矩时仍高于上限车速，则整车控制器控制主动制动单元制动，直至施加的扭矩达到需求的制动扭矩，使车速保持在上限车速之内，驾驶员从容控制车辆方向。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车的陡坡缓降系统，其特征在于，所述主动制动单元包括制动推杆辅助电机、制动推杆、制动主缸和制动器，所述制动推杆辅助电机与所述整车控制器相连接，所述制动推杆辅助电机依次经所述制动推杆、所述制动主缸连接至制动器。
3.一种纯电动汽车的陡坡缓降系统的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
整车控制器采集当前的挡位信号、制动踏板的踏板开关信号、加速踏板的踏板开度信号以及坡度传感器的信号，若坡度传感器监测到的当前路面坡度大于设定值，则判断出车辆进入陡坡下行路况，驾驶员触发陡坡缓降设置按钮，整车控制器通过电机控制器使驱动电机处于发电状态，车辆即进入陡坡缓降的运行状态；
整车控制器根据当前路面的坡度值确定车速区间的上限车速，并根据上限车速和由制动防抱死系统获得的当前车速计算整车需求的制动扭矩，若需求的制动扭矩不大于驱动电机施加的峰值发电扭矩，则使驱动电机施加与需求的制动扭矩相等的发电扭矩，使车速保持在上限车速之内；
若驱动电机施加峰值发电扭矩时仍高于上限车速，则整车控制器控制主动制动单元制动，直至施加的扭矩达到需求的制动扭矩，使车速保持在上限车速之内，驾驶员从容控制车辆方向。
4.根据权利要求3所述的纯电动汽车的陡坡缓降系统的控制方法，其特征在于，整车控制器控制主动制动单元制动具体为：整车控制器发送指令，制动推杆辅助电机启动，制动推杆辅助电机依次通过制动推杆、制动主缸带动制动器工作，直至提供的扭矩达到需求的制动扭矩。
5.根据权利要求3所述的纯电动汽车的陡坡缓降系统的控制方法，其特征在于，所述设定值为8-15％。
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