CN104924918A - 一种纯电动汽车的单踏板控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纯电动汽车的单踏板控制系统及其方法，系统包括单踏板、整车控制器、电机控制器和制动系统主缸压力调节器，所述单踏板设有开度传感器，所述单踏板及所述开度传感器通过硬线连接至所述整车控制器，所述电机控制器和所述制动系统主缸压力调节器通过CAN总线分别与所述整车控制器相连接，所述整车控制器根据所述开度传感器采集的单踏板开度信息，将纯电动汽车的行驶工况分为制动段、滑行段和加速段。分段的单踏板可满足车辆前进/倒退、滑行以及制动等行驶状态，从而将传统的两踏板或者三踏板结构操作简化为“深踩踏板车辆运行、中踩踏板车辆滑行、浅踩踏板车辆制动、松开踏板车辆停止”的单踏板控制。

Description

一种纯电动汽车的单踏板控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及纯电动汽车的单踏板结构，具体涉及一种纯电动汽车的单踏板控制系统及其方法。

背景技术

目前配置手动变速箱的汽车通常为包括离合器踏板、加速踏板和制动踏板在内的三踏板结构，配置自动变速箱的汽车通常为包括加速踏板和制动踏板在内的双踏板结构，由于纯电动车辆通常配备的是单级减速器或自动变速箱，所以也普遍采用双踏板结构，两个踏板分别能控制车辆加速及制动两种工况，在实际驾驶过程中(尤其针对驾驶员是新手的情况)，对于上述三踏板或者双踏板结构而言，可能会发生因驾驶员误因踩踏板而引发安全事故的现象。

量产汽车少有利用单踏板控制车辆行驶的方案，对于单踏板结构实现车辆行驶功能的研究包括如：

实用新型(CN 2830181)公开了一种汽车油门与刹车的单踏板双控式控制装置，其装置为钢制品,主要由踏板、踏板支座、连杆、摇杆、油门拉杆、刹车拉杆、摇杆支座、踏板支座销轴、踏板与连杆销轴、连杆与摇杆销轴、摇杆中间销轴、摇杆支座销轴和开口式保险销组成；

实用新型(CN 204020569)公开了一种新型汽车组合踏板，包括底板和固定安装在底板上的连接轴，底板右端设有制动踏板总成和油门踏板总成，油门踏板总成包括加速摆臂和油门踏板，油门踏板固定安装在加速摆臂背离连接轴端，制动踏板总成包括减速摆臂和制动踏板，减速摆臂一端与连接轴连接，减速摆臂另一端与制动踏板固定连接，制动踏板设置在油门踏板正上方，且制动踏板与油门踏板之间设置有用于驾驶员脚伸入的操作空隙，所述制动踏板上端面固定设置有第一橡胶层，所述油门踏板上端面固定设有第二橡胶层，所述第一橡胶层和第二橡胶层上都均匀设置有若干橡胶突点。

可以看出，为了实现单个踏板控制车辆正常行驶的功能，往往是通过对踏板本身的结构，使得两个踏板间协调工作而实现“单”踏板操作的，不仅结构复杂，而且其本质上还是多踏板结构。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种纯电动汽车的单踏板、该单踏板的控制系统及其方法，旨在通过控制使得单踏板的操作满足车辆包括前进/倒退、滑行和制动等正常行驶工况的需求。

本发明采用的技术方案具体为：

一种纯电动汽车的单踏板控制系统，包括单踏板、整车控制器、电机控制器和制动系统主缸压力调节器，所述单踏板设有开度传感器，所述单踏板通过硬线连接至所述整车控制器，所述电机控制器和所述制动系统主缸压力调节器通过CAN总线分别与整车控制器相连接；其特征在于：所述整车控制器根据所述开度传感器采集的单踏板的开度信息，将纯电动汽车的行驶工况分为制动段、滑行段和加速段。

一种纯电动汽车的单踏板控制方法，包括如下步骤：

1)信号采集：通过设定的踏板开度A和B将单踏板的控制行程划分为制动段0-A、滑行段A-B和加速段B-100％，整车控制器实时采集档位信号以及单踏板开度信号；

2)工况判断：在车辆上电的情况下，根据档位信号以及单踏板开度信号判断车辆当前的工作工况；

3)控制信号发送：整车控制器根据单踏板开度信号结合车辆当前的工作工况，发送相应的电机驱动扭矩至电机控制器或者制动主缸压力至制动系统主缸压力调节器。

在上述纯电动汽车的单踏板控制方法中，所述控制信号为所述整车控制器发送至电机控制器的电机驱动扭矩或者发送至制动系统主缸压力调节器的制动主缸压力。

在上述纯电动汽车的单踏板控制方法中，所述制动段对应的单踏板控制行程A-0的踏板开度制动主缸压力与双踏板系统中的制动踏板在0-100％的踏板开度的制动主缸压力呈线性对应。

在上述纯电动汽车的单踏板控制方法中，踏板开度A的取值范围为0-50％，踏板开度B的取值范围为50-100％，且A＜B。

在上述纯电动汽车的单踏板控制方法中，所述控制信号发送步骤具体为：

S10、整车控制器根据挡位传感器获取车辆当前的挡位状态；

S110：若挡位处于空挡，则：

i)当踏板开度为0-A且钥匙信号为开时，整车即进入启动状态；

ii)当踏板开度为A-100％，整车处于滑行的行驶状态；

S120：挡位处于前进挡或者倒挡，则：

i)若踏板开度为B-100％，整车即进入前进或者后退的行驶状态，整车控制器向电机控制器发送驱动电机的转向指令以及驱动扭矩T_d，驱动整车前进或者后退；

ii)若踏板开度为A-B，整车即进入滑行的行驶状态，整车控制器向电机控制器发送,扭矩为0的信号，整车即处于滑行的行驶状态；

iii)若踏板开度为0-A，整车即进入制动的行驶状态，整车控制器发送制动主缸压力需求至制动系统主缸压力调节器，对车辆进行制动；其中制动主缸压力由单踏板开度确定，制动段的A-0的单踏板开度对应的制动主缸压力与原制动踏板的0-100％的踏板开度的制动主缸压力呈线性对应。

在上述纯电动汽车的单踏板控制方法中，步骤S120中，所述“整车控制器向电机控制器发送驱动电机的转向指令以及驱动扭矩T_d，驱动整车前进或者后退”具体为：

在挡位处于前进挡时，整车控制器向电机控制器发送驱动电机的驱动扭矩T_d以及使驱动电机沿正转方向转动的指令，驱动电机驱动整车前进；

在挡位处于倒挡时，整车控制器向电机控制器发送驱动电机的驱动扭矩T_d以及使驱动电机沿反转方向转动的指令，驱动电机驱动整车倒退。

在上述纯电动汽车的单踏板控制方法中，步骤S120中，驱动扭矩T_d的获得方式为：

通过查电机外特性表得到当前转速下的驱动电机能达到的驱动峰值扭矩T_q，根据实际踏板开度C的转换值与峰值扭矩T_q得到驱动电机实际输出的驱动扭矩T_d，即：T_d＝(C-B)/(100％-B)T_q。

本发明产生的有益效果是：

本发明的单踏板控制方法通过一个踏板即可使车辆完成包括加速、滑行和制动在内的动作，根据不同的开度值对应不同的车辆加速度值，在车辆行驶过程的各种工况下，通过一个踏板即实现其正常行驶；

在紧急情况发生时，驾驶员需要把脚从踏板上挪开，松开踏板，车辆就以最大制动力进行制动，可使驾驶员专心操作转向系统，最大可能地避免了危险事故的发生，同时也可避免驾驶员在紧张状态下错将加速踏板认为是制动踏板踩下(误踩踏板)而引发更严重的事故，提高了整车的安全性；

此外，单踏板结构的功能实现是依赖于利用纯电动汽车现有配置资源进行的，降低了传统单踏板结构由于改变踏板本身结构而产生的成本。

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单踏板控制方法的逻辑框图。

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。

本发明的单踏板的控制功能的实现是保留纯电动汽车的原有结构，取消其加速踏板，将制动踏板的全行程(0-100％)通过两个踏板开度节点A、B将其分为制动段、非制动段(滑行段和加速段)；其中：

0-A为制动系统参与工作的制动段，且原有制动系统的0-100％的制动踏板开度对应新设定的A-0，即踏板开度为A时，制动力为0，踏板开度为0时，制动系统制动力最大；

A-100％为制动系统不参与工作的非制动段通过踏板开度B将其分为滑行段和加速段；其中：A-B为滑行段，B-100％为加速段，踏板开度(A、B)的取值根据不同车型设定不同的值，A值的取值范围为0-50％，B的取值范围为50-100％(A＜B)。

单踏板控制系统主要包括带开度传感器的单踏板、整车控制器、电机控制器和制动系统主缸压力调节器，单踏板通过硬线连接至整车控制器，电机控制器和制动系统主缸压力调节器通过CAN总线分别与整车控制器相连接；整车控制器根据开度传感器采集的单踏板开度信息，将纯电动汽车的行驶工况分为上述制动段、滑行段和加速段。

在车辆的各种行驶状态中，对应的单踏板状态及其控制方法具体如图1所示：

1、启动状态

挡位处于空挡，踏板开度处于小于A的位置，当钥匙信号为开时，整车即进入启动的状态；踏板的自然位置对应的踏板开度是0，脚踩下去就会大于0，若踩得过多就会大于A，也就是说，启动状态时，踏板处于自然位置或者驾驶员轻踩踏板的时候(不超过A的程度)；

2、前进和倒退状态

挡位处于前进挡或者倒挡，驾驶员踩踏板，且当踏板开度在B-100％之间时，整车即进入前进或者后退的行驶状态，此时整车控制器发送相应的驱动扭矩T_d及驱动电机的转向指令，驱动整车前进或者后退；具体地：

挡位处于前进挡即前进状态时，整车控制器发送使驱动电机沿正转方向转动的指令至电机控制器，驱动整车前进；

挡位处于倒挡即倒退状态时，整车控制器发送使驱动电机沿反转方向转动的指令至电机控制器，驱动整车倒退；

当车辆处于前进或者倒退的行驶状态时，其发送的驱动扭矩T_d值的获得方式为：

整车控制器实时采集CAN总线上驱动电机的转速信号，通过查电机外特性表得到当前转速下的驱动电机能达到的驱动峰值扭矩T_q，根据实际踏板开度C的转换值与峰值扭矩T_q得到驱动电机实际输出的驱动扭矩T_d，即：

T_d＝(C-B)/(100％-B)T_q；

3、滑行状态

在挡位处于前进挡或者倒挡的状态下，驾驶员踩踏板，且当踏板开度处于A-B之间时，整车控制器发送扭矩T＝0的信号至电机控制器，整车即处于滑行状态；

在挡位处于空挡的状态下，由于扭矩T始终为0，因此空挡状态下对应的A-100％之间的踏板开度，车辆均处于滑行状态；

4、制动状态

挡位处于前进挡或者倒挡，踏板开度处于A-0％之间时，整车控制器发送制动主缸压力需求至制动系统主缸压力调节器，对车辆进行制动；其中需求的制动主缸压力由单踏板开度确定，制动段A→0的单踏板开度对应的制动主缸压力与原制动踏板0→100％的踏板开度的制动主缸压力呈线性对应。

从上述各个行驶状态的对应关系可以看出，本发明的单踏板控制可满足纯电动汽车的包括前进/倒退、滑行和制动在内的正常行驶状态，将双踏板操作简化为深踩(100％-B踏板开度)踏板车辆运行、中踩(踏板开度B-A)踏板车辆滑行、浅踩(踏板开度A-0)踏板车辆制动的单踏板控制，松开踏板可直至车辆停止，该状态相当于踏板开度为0％的浅踩踏板情形。

通过在分区段的单踏板上进行操作，在紧急情况发生时，松开踏板即可实现制动，且避免了驾驶员(尤其是新手上路时)在紧张情况下因错将加速踏板认为是制动踏板踩下而出现的安全隐患。

以上结合附图对本发明的实施例进行了详细地说明，此处的附图是用来提供对本发明的进一步理解。显然，以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何对本领域的技术人员来说是可轻易想到的、实质上没有脱离本发明的变化或替换，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纯电动汽车的单踏板控制系统，包括单踏板、整车控制器、电机控制器和制动系统主缸压力调节器，所述单踏板设有开度传感器，所述单踏板及所述开度传感器通过硬线连接至所述整车控制器，所述电机控制器和所述制动系统主缸压力调节器通过CAN总线分别与所述整车控制器相连接；其特征在于：所述整车控制器根据所述开度传感器采集的单踏板开度信息，将纯电动汽车的行驶工况分为制动段、滑行段和加速段。

2.一种纯电动汽车的单踏板控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)信号采集：通过设定的踏板开度A和B将单踏板的控制行程划分为制动段0-A、滑行段A-B和加速段B-100％，整车控制器实时采集档位信号以及单踏板开度信号；

2)工况判断：在车辆上电的情况下，根据档位信号以及单踏板开度信号判断车辆当前的工作工况；

3)控制信号发送：整车控制器根据单踏板开度信号结合车辆当前的工作工况，发送相应的控制信号。

3.根据权利要求2所述的单踏板的控制方法，其特征在于，所述控制信号为所述整车控制器发送至电机控制器的电机驱动扭矩或者发送至制动系统主缸压力调节器的制动主缸压力。

4.根据权利要求3所述的单踏板的控制方法，其特征在于，所述制动段对应的单踏板控制行程A-0的踏板开度制动主缸压力与原始踏板系统中的制动踏板在0-100％的踏板开度的制动主缸压力呈线性对应。

5.根据权利要求4所述的单踏板的控制方法，其特征在于，踏板开度A的取值范围为0-50％，踏板开度B的取值范围为50-100％，且A＜B。

6.根据权利要求3所述的单踏板的控制方法，其特征在于，所述控制信号发送步骤具体为：

S10、整车控制器根据挡位传感器获取车辆当前的挡位状态；

S110：若挡位处于空挡，则：

i)当踏板开度为0-A且钥匙信号为开时，整车即进入启动状态；

ii)当踏板开度为A-100％，整车处于滑行的行驶状态；

S120：挡位处于前进挡或者倒挡，则：

i)若踏板开度为B-100％，整车即进入前进或者后退的行驶状态，整车控制器向电机控制器发送驱动电机的转向指令以及驱动扭矩T_d，驱动整车前进或者后退；

ii)若踏板开度为A-B，整车即进入滑行的行驶状态，整车控制器向电机控制器发送,扭矩为0的信号，整车即处于滑行的行驶状态；

iii)若踏板开度为0-A，整车即进入制动的行驶状态，整车控制器发送制动主缸压力需求至制动系统主缸压力调节器，对车辆进行制动；其中制动主缸压力由单踏板开度确定，制动段的A-0的单踏板开度对应的制动主缸压力与原制动踏板的0-100％的踏板开度的制动主缸压力呈线性对应。

7.根据权利要求6所述的单踏板的控制方法，其特征在于，步骤S120中，所述“整车控制器向电机控制器发送驱动电机的转向指令以及驱动扭矩T_d，驱动整车前进或者后退”具体为：

在挡位处于前进挡时，整车控制器向电机控制器发送驱动电机的驱动扭矩T_d以及使驱动电机沿正转方向转动的指令，驱动电机驱动整车前进；

在挡位处于倒挡时，整车控制器向电机控制器发送驱动电机的驱动扭矩T_d以及使驱动电机沿反转方向转动的指令，驱动电机驱动整车倒退。

8.根据权利要求6所述的单踏板的控制方法，其特征在于，步骤S120中，驱动扭矩T_d的获得方式为：

通过查电机外特性表得到当前转速下的驱动电机能达到的驱动峰值扭矩T_q，根据实际踏板开度C的转换值与峰值扭矩T_q得到驱动电机实际输出的驱动扭矩T_d，即：T_d＝(C-B)/(100％-B)T_q。