CN105059137A - 电动汽车近距离跟车控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车近距离跟车控制方法，具体是一种在近距离跟车模式下，使刹车踏板同时具有电子油门和机械刹车特性，同时使驱动电机实时转矩给定值随转速变化，即一种在近距离跟车模式下，令S1～S2为电子油门特性起作用的刹车踏板开度范围，且从S1到S2，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车驱动电机的起始转矩给定值逐渐减小；令S3～S4为机械刹车特性起作用的刹车踏板开度范围，且从S3到S4，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车机械刹车产生的制动力逐渐增大；同时使电动汽车驱动电机的实时转矩给定值按预存的优化曲线随转速升高而降低，以使电动汽车在复杂路况下，包括平地、下坡、上坡、凹凸路况，具备安全可靠的近距离跟车功能的方法。

Description

电动汽车近距离跟车控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车控制领域，特别是涉及一种电动汽车近距离跟车控制方法。

背景技术

汽车自问世以来，其应用领域越来越广泛，已经成为衡量一个国家发达程度的重要标志。汽车在给我们带来快捷、舒适的同时，也伴随着石油资源的大量消耗、全球大气环境的日益污染。随着全球石油资源的日趋枯竭以及大气环境污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术的发展方向，而电动汽车由于具有高效节能、低排放或零排放优势的环保特性，正符合了汽车产业未来节能和减排的发展方向，因此受到世界各国的广泛重视，已成为国际节能环保汽车发展的主攻方向，许多国家都已经或开始投入大量人力和资金来开发电动汽车相关技术。

由于上下班高峰、景区停车场附近车流密集、车辆拥堵，节假日出行拥堵等种种客观社会原因的存在，要进一步实现电动汽车的广泛推广使用，使电动汽车本身具备安全可靠的近距离跟车控制功能是社会现实的需求。

现有电动汽车控制技术采用制动与加速由刹车踏板和油门踏板完全分开控制的方法，需要司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏才能实现对车辆的制动与加速操作；而当刹车踏板和油门踏板全部抬起时，通常会使电动汽车处于某一恒定的转矩给定值控制模式，以维持车辆以某个速度连续行驶。

近距离跟车的特点是车速低，车辆之间的距离小，车辆的速度变化、起步与停车操作十分频繁，因此在此条件下，需要司机在制动和加速之间频繁地来回操作车辆。

现有电动汽车控制技术采用的制动与加速由刹车踏板和油门踏板完全分开控制的方法，需要司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏才能实现对车辆的制动与加速操作，在近距离跟车的条件下，大大增加了司机实现制动与加速平衡的操作难度，因为司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏的过程中，是很难在短时间内找准实际需要的车速所对应的刹车踏板或油门踏板开度的。

且在近距离跟车的条件下，由于车辆之间的距离小，将十分容易导致与前车的追尾或与后车的相撞事故，因为司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏的过程中，是很难在短时间内找准实际需要的车速所对应的刹车踏板或油门踏板开度的，而车速的控制不当在近距离跟车条件下将十分容易导致与前车的追尾或与后车的相撞事故。

同时，现有电动汽车控制技术采用的当刹车踏板和油门踏板全部抬起时使电动汽车处于某一恒定的转矩给定值控制模式的方法，在大变化角度爬坡及近距离跟车条件下，将需要司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏才能实现对车辆的制动与加速操作，因为在大变化角度爬坡及近距离跟车条件下，如果仅使电动汽车处于某一恒定的转矩给定值控制模式而不踩油门踏板时，当遇到大角度坡道时，车辆的转矩动力将不足，车辆将会后溜，从而容易导致与后车的相撞事故；而如果需要司机在刹车踏板和油门踏板之间频繁地来回踩踏来实现对车辆的制动与加速操作，将会导致上述缺点的出现，同样是不太合理的。

发明内容

有鉴于此，需要提供一种使电动汽车难以在复杂路况条件下实现安全可靠的近距离跟车功能的电动汽车近距离跟车控制方法。

本发明采用以下的技术方案解决上述技术问题：

一种电动汽车近距离跟车控制方法，其包括以下步骤：

在电动汽车控制器内预存在近距离跟车模式下刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线；以及多条电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线，令刹车踏板开度为S,同时S1<S2<S3<S4；

令S1～S2为电子油门特性起作用的刹车踏板开度范围，根据刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线，从S1到S2，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车驱动电机的起始转矩给定值逐渐减小；同时电动汽车驱动电机的实时转矩给定值按驱动电机转速N-转矩T关系曲线随转速升高而降低；

令S3～S4为机械刹车特性起作用的刹车踏板开度范围，根据刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线，从S3到S4，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车机械刹车产生的制动力逐渐增大。

本发明所述电动汽车近距离跟车控制方法，通过在近距离跟车模式下，使刹车踏板同时具有电子油门和机械刹车特性，在电子油门特性起作用下，电动汽车驱动电机的起始转矩给定值与刹车踏板开度的变化成反比；在机械刹车特性起作用下，电动汽车机械刹车产生的制动力与刹车踏板开度的变化成正比；以使电动汽车在复杂路况下，包括平地、下坡、上坡、凹凸路况，具备安全可靠的近距离跟车功能的方法，从而克服现有电动汽车控制技术由于操作繁杂与困难而导致的使电动汽车难以在复杂路况条件下实现安全可靠的近距离跟车功能的缺陷。

附图说明

图1是近距离跟车模式刹车踏板开度与电动汽车驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线示意图；

图2是在电动汽车控制器内预存的近距离跟车模式下不同刹车踏板开度值对应的电动汽车驱动电机实时转矩给定值T随实时转速N变化的关系曲线示意图；

图1中曲线1表示近距离跟车模式电动汽车驱动电机起始转矩给定曲线；

曲线2表示近距离跟车模式电动汽车机械刹车制动力作用曲线；

图1中横坐标S1～S2表示近距离跟车模式电动汽车电子油门特性起作用的刹车踏板开度范围；横坐标S3～S4表示近距离跟车模式电动汽车机械刹车特性起作用的刹车踏板开度范围；

图2中曲线1～5表示在电动汽车控制器内预存的近距离跟车模式下不同刹车踏板开度值对应的电动汽车驱动电机实时转矩给定值T随实时转速N变化的关系曲线；其中，曲线3表示电动汽车近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线；

曲线9表示电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

公共定义

1)电动汽车刹车踏板开度方向定义：刹车踏板处于全部抬起状态时对应的刹车踏板开度为0％，刹车踏板处于踩到底状态时对应的刹车踏板开度为100％；刹车踏板开度进入机械刹车的作用范围时，刹车踏板开度越大，对应的行车制动力越大。

2)电动汽车油门踏板开度方向定义：油门踏板处于全部抬起状态时对应的油门踏板开度为0％，油门踏板处于踩到底状态时对应的油门踏板开度为100％；油门踏板开度进入加减速的作用范围时，油门踏板开度越大，对应的驱动电机转矩设定值的绝对值越大。

3)电动汽车手刹状态定义：手刹处于全部放下状态时对应驻车制动器处于非制动状态，手刹处于全部拉起状态时对应驻车制动器处于全制动状态。

4)电动汽车驱动电机转速方向定义：为了对本发明所揭示的控制原理和方法进行普适性的阐述，在此定义：在前进档时，我们将车辆前进时对应的驱动电机转速方向定义为正向，而在倒车档时，我们将车辆后退时对应的驱动电机转速方向定义为正向。这样，无论车辆的换档机构本身有没有使车辆切换行驶方向的机械构件，也无论车辆是处于前进档还是倒车档，除了设置的具体控制参数的数值有不同之外，本发明所揭示的控制原理和方法都是适用的。

模式定义

1)零设定转矩模式：电动汽车驱动电机的转矩设定值被设为零时的模式称为零设定转矩模式。

2)机械刹车自动保持模式：电动汽车机械刹车处于自动制动状态的模式称为机械刹车自动保持模式。

3)缺省设定转矩模式：电动汽车驱动电机的转矩设定值按缺省的转矩给定曲线设置时的模式称为缺省设定转矩模式。

4)近距离跟车模式：电动汽车驱动电机的转速小于或等于某一指定值，如图1所示，电动汽车刹车踏板开度处于的[S1，S2]或[S3，S4]范围内，此时油门踏板处于全部抬起状态的模式称为近距离跟车模式。

5)前进档：电动汽车处于前进档状态。

6)倒车档：电动汽车处于倒车档状态。

模式激活条件

1)激活零设定转矩模式的条件:

电动汽车刹车踏板踩到底。

2)激活机械刹车自动保持模式的条件:

电动汽车原车速为零，电动汽车处于刚离开零设定转矩模式的X秒内(例如2～3秒内)。

3)激活缺省设定转矩模式的条件:

电动汽车刹车踏板处于全部抬起状态，电动汽车油门踏板处于全部抬起状态。

4)进入近距离跟车模式的条件:

如图2所示，进入近距离跟车模式需要同时满足以下条件：

(1)电动汽车驱动电机的转速N<＝Ns，其中，Ns为进入近距离跟车模式下电动汽车驱动电机的最大转速(例如Ns为对应车速为8km/h的转速值)；

(2)电动汽车刹车踏板开度处于如图1所示的[S1，S2]或[S3，S4]范围内；

(3)电动汽车油门踏板处于全部抬起状态。

5)离开近距离跟车模式的条件:

如图2所示，离开近距离跟车模式需要满足以下条件之一：

(1)电动汽车驱动电机的转速N>Ne，其中，Ne为离开近距离跟车模式下电动汽车驱动电机的最小转速(例如Ne为对应车速为10km/h的转速值)；

(2)电动汽车刹车踏板开度不处于如图1所示的[S1，S2]及[S3，S4]范围内；

(3)电动汽车油门踏板处于非全部抬起状态。

6)激活前进档的条件:

电动汽车换档机构挂入前进档。

7)激活倒车档的条件:

电动汽车换档机构挂入倒车档。

为了克服现有电动汽车控制技术在近距离跟车模式需要司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏才能实现对车辆的制动与加速操作而导致的操作困难与安全隐患，本发明提供一种电动汽车近距离跟车控制方法，其包括以下步骤：

在电动汽车控制器内预存在近距离跟车模式下刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线；以及多条电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线，令刹车踏板开度为S,同时S1<S2<S3<S4；

令S1～S2为电子油门特性起作用的刹车踏板开度范围，根据刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线，从S1到S2，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车驱动电机的起始转矩给定值逐渐减小；同时电动汽车驱动电机的实时转矩给定值按驱动电机转速N-转矩T关系曲线随转速升高而降低；

令S3～S4为机械刹车特性起作用的刹车踏板开度范围，根据刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线，从S3到S4，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车机械刹车产生的制动力逐渐增大。

通过在近距离跟车模式下，使刹车踏板同时具有电子油门和机械刹车特性，在电子油门特性起作用下，电动汽车驱动电机的起始转矩给定值与刹车踏板开度的变化成反比；在机械刹车特性起作用下，电动汽车机械刹车产生的制动力与刹车踏板开度的变化成正比；以使电动汽车在复杂路况下，包括平地、下坡、上坡、凹凸路况，具备安全可靠的近距离跟车功能的方法，从而克服现有电动汽车控制技术由于操作繁杂与困难而导致的使电动汽车难以在复杂路况条件下实现安全可靠的近距离跟车功能的缺陷。

如图1的曲线1所示：在近距离跟车模式下，令S1～S2为电子油门特性起作用的刹车踏板开度范围，且从S1到S2，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车驱动电机的起始转矩给定值逐渐减小。

如图1的曲线2所示：在近距离跟车模式下，令S3～S4为机械刹车特性起作用的刹车踏板开度范围，且从S3到S4，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车机械刹车产生的制动力逐渐增大。

如图2的曲线1～5中的任意曲线所示：在近距离跟车模式下，使电动汽车驱动电机的实时转矩给定值按电动汽车控制器内预存的优化曲线(例如图2的曲线1～5中的任意曲线)随转速升高而降低。

如图1的曲线1所示，在本发明中，在近距离跟车模式下，当电动汽车刹车踏板实时开度值Sri处于[S1，S2]范围内时，电动汽车驱动电机初始转矩给定值Tri与电动汽车刹车踏板实时开度值Sri按预存刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性关系一一对应，且Tri随着Sri的增大而减小。其中ri为下标，ri＝1,r1,rb,r2,2。

如图1的曲线1和图2所示，在本发明中，在近距离跟车模式下，当电动汽车刹车踏板实时开度值Sri处于[S1，S2]范围内时，由于电动汽车驱动电机初始转矩给定值Tri与Sri存在如图1的曲线1所示的一一对应的关系，因此当已知Tri与Sri的任何一个值时，可以计算出与其对应的另外一个值，其中ri为下标，ri＝1,r1,rb,r2,2。

如图2的曲线1～5所示，在本发明中，在近距离跟车模式下，当电动汽车刹车踏板实时开度值为Sri且S2>＝Sri>＝S1时，电动汽车驱动电机的实时转矩给定值T在驱动电机转速N-转矩T关系平面内，从点(转速N＝0，转矩T＝Tri)开始，随着转速N的逐渐增加而逐渐减小，其中ri为下标，ri＝1,r1,rb,r2,2。

根据预存的刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性对应关系，通过电动汽车刹车踏板实时开度值Sri得到初始转矩给定值Tri，进而确定得到实时电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线的起点(转速N＝0，转矩T＝Tri)。

在起点(转速N＝0，转矩T＝Tri)未落在任意一条关系曲线上时，先在预存的若干条在近距离跟车模式下电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线中取出两条在转速N＝0的坐标线上与点(转速N＝0，转矩T＝Tri)距离最近的关系曲线作为基础曲线；

再在两条基础曲线上取出两个与起始转速N＝0对应的基础起始转矩给定值TBS1、TBS2，并在两条基础曲线上另取出两个与实时转速N所对应的基础实时转矩给定值TBT1、TBT2；

最后按下列步骤来设置电动汽车驱动电机随实时转速N变化的实时转矩给定值T：

1)根据电动汽车起始转矩给定值TBS1按刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性对应关系计算出与其对应的刹车踏板开度值SBS1；

2)根据电动汽车起始转矩给定值TBS2按刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性对应关系计算出与其对应的刹车踏板开度值SBS2；

3)令：

T＝TBT1+(TBT2-TBT1)/(SBS2-SBS1)*(Sri-SBS1)(1)

所述多条驱动电机转速N-转矩T关系曲线中具有一条近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线，另刹车踏板的基准开度为Srb，其对应的平衡目标点为(Ntrb，Ttrb)。

具体的，如图1为刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线；图2为电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线。因此，根据图1的曲线1所示的刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性，得到电动汽车刹车踏板实时开度值Sri相对应的驱动电机初始转矩给定值Tri，进而确定出需要使用的电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线的起点(转速N＝0，转矩T＝Tri)。

如果起点(转速N＝0，转矩T＝Tri)正好落在图2中所示的曲线1～5中的任一条上，如图2中起点A(转速N＝0，转矩T＝Tri＝Tr1)正好落在图2的曲线4上时，则直接按该条关系曲线(图2的曲线4)来设置电动汽车驱动电机随实时转速N变化的实时转矩给定值T。

如果起点(转速N＝0，转矩T＝Tri)没有落在图2中所示的曲线1～5中的任一条上，如图2中的起点B没有落在任何一条预存的转矩转速关系曲线上，在电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系平面内，先在预存的若干条在近距离跟车模式下电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线中(图2的曲线1～5中)取出两条在转速N＝0处与点(转速N＝0，转矩T＝Tri)距离最近的关系曲线作为基础曲线，例如在图2中先在预存的曲线1～5中取出在转速N＝0处与起点B距离最近的两条的曲线，即曲线3和曲线4作为基础曲线，再在曲线3和曲线4上取出在转速N＝0处对应的两个基础起始转矩给定值TBS1(即为Trb)、TBS2(即为Tr1)，并在曲线3和曲线4上取出在电动汽车驱动电机实时转速N＝Ndc处对应的两个基础实时转矩给定值TBT1(即C点处的转矩给定值)、TBT2(即D点处的转矩给定值)，最后按下列步骤来设置电动汽车驱动电机随实时转速N变化的实时转矩给定值T：

1)根据电动汽车起始转矩给定值TBS1按图1的曲线1所示刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性关系计算出与其对应的刹车踏板开度值SBS1；

2)根据电动汽车起始转矩给定值TBS2按图1的曲线1所示刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性关系计算出与其对应的刹车踏板开度值SBS2；

3)令：

T＝TBT1+(TBT2-TBT1)/(SBS2-SBS1)*(Sri-SBS1)(1)

如图2所示，在近距离跟车模式下，当任意刹车踏板开度Sri(其中ri为下标，ri＝1,r1,rb,r2,2)在范围[S1,S2]内时，电动汽车控制器内预存的电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线(例如图2中所示的曲线1～5)确定方法如下：

1)当S1＝<Sri<Srb时(此时下标ri＝1,r1)，

当S1＝<Sri<Srb时(此时下标ri＝1,r1)，在电动汽车控制器内预存的电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线为如图2的任意曲线4～5所示，以任意曲线4为例，其具体确定方法见后文。

2)当Sri＝Srb时(此时下标ri＝rb)，

在电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线为近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线。

3)当Srb<Sri<S2时(此时下标ri＝r2)，

当Srb<Sri<S2时(此时下标ri＝r2)，如图2的任意曲线2所示，其中，

近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线是针对电动汽车在相应行车档位下承受的负载工况并达到不同稳速状态时近距离跟车模式驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线上的平衡目标点(Ntrb，Ttrb)做计算；

驱动电机转速N-转矩T关系曲线是针对电动汽车在相应行车档位下承受的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线上的平衡目标点(Ntri，Ttri)做计算；

除上述平衡目标点之外，电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线的确定方法与近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线的确定方法相同；

例如曲线3针对电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线9上的平衡目标点(Ntrb，Ttrb)做计算，而任意曲线2针对电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线9上的平衡目标点(Ntri，Ttri)做计算，此时下标ri＝r2。

具体的，如图2中的曲线9所表示，对于电动汽车的每个行车档位，例如前进档或倒车档，电动汽车在相应行车档位下承受相应的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线是电动汽车的硬件配置、行车档位与负载工况的固有属性，一旦确定了电动汽车的硬件配置与行车档位，那么电动汽车在相应行车档位下承受相应的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线就与电动汽车承受的负载工况之间存在一一对应的关系。

通常，在进行电动汽车硬件设计时，会设计电动汽车在各个行车档位下承受的负载工况，并设计电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线。而在电动汽车硬件设计完成后，由于电动汽车的硬件配置及电动汽车在相应行车档位下承受的设计负载工况都已确定，则电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的最终平衡关系曲线也随之确定。我们在各种行车档位下对电动汽车实施的控制方案也是基于把电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线作为已知前提条件作出的。

为了进一步阐明本发明的近距离跟车控制方案，如图2中的曲线9所表示，在本发明中，我们假设电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线为一条转矩随转速逐渐上升的曲线，这一假设具有普遍适用性，是符合绝大多数电动汽车的实际普遍情况的。

4)当Sri＝S2时(此时下标ri＝2)，

在电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线为驱动电机转矩给定值恒为零的曲线(例如图2的曲线1)。

如图2所示，在近距离跟车模式下，在电动汽车控制器内预存的近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线(例如图2的曲线3,此时下标ri＝rb)的确定方法如下：

1)在电动汽车在相应行车档位下承受的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转速N-转矩T关系曲线上取驱动电机的平衡目标点(Ntri，Ttri)，例如令(Ntri，Ttri)为对应车速为5km/h的(转速，转矩)值；

2)令:

Nbri＝f_Nbri*Ntri(f_Nbri>＝0且f_Nbri<＝1)(2)

3)根据与驱动电机的平衡目标点(Ntri，Ttri)输出功率相等原则，求得:

Tbri＝Ttri*Ntri/Nbri(3)

4)令:

Ndri＝f_Ndri*Ntri(f_Ndri>＝0且f_Ndri<＝1且Ndri<＝Nbri)(4)

5)令:

Tdri＝f_Tdri*Ttri(f_Tdri>＝1且Tdri>＝Tbri)(5)

6)令:

Nari＝f_Nari*Ntri(f_Nari>＝0且f_Nari<＝1且Nari<＝Ndri)(6)

7)令:

Tri＝f_Tri*Ttri(f_Tri>＝1且Tri>＝Tdri)(7)

8)至此，如图2的曲线3所示，近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线由4部分曲线构成：

(1)第1部分为以(0，Tri)，(Nari，Tdri)这两点为端点的直线构成，其中Tri按公式(7)确定，Nari按公式(6)确定，Tdri按公式(5)确定；

(2)第2部分为以(Nari，Tdri)，(Ndri，Tdri)这两点为端点的直线构成，其中Ndri按公式(4)确定；

(3)第3部分为以(Ndri，Tdri)，(Nbri，Tbri)这两点为端点的直线构成，其中Nbri按公式(2)确定，Tbri按公式(3)确定；

(4)第4部分为驱动电机转速Nxri>＝Nbri时的任意曲线点(Nxri，Txri)，这部分的曲线点按与驱动电机的平衡目标点(Ntri，Ttri)输出功率相等原则求得，具体为:

Txri＝Ttri*Ntri/Nxri(8)

式中，Nxri为驱动电机转速>＝Nbri的任意转速值，Txri为近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线上与驱动电机转速值Nxri对应的驱动电机实时转矩给定值。

如图2所示，在近距离跟车模式下，当S1＝<Sri<Srb时(此时下标ri＝1,r1)，如图2的曲线4～5所示，以任意曲线4为例，在电动汽车控制器内预存的任意驱动电机转矩给定值随转速值变化关系曲线(例如图2的曲线4)的确定方法如下：

1)令:

Nbri＝f_Nbri*Ntrb(f_Nbri>＝0且f_Nbri<＝1且Nbri<＝Ndrb)(9)

例如令Nbri＝0.4*Ntrb，那么当Ntrb对应车速为5km/h时，Nbri对应的车速为2km/h。

2)令:

Tbri＝f_Tbri*Ttrb(f_Tbri>＝1且Tbri>＝Tdrb)(10)

3)令:

Tri＝f_Tri*Ttrb(f_Tri>＝1且Tri>＝Tbri且Tri>Trb)(11)

4)至此，如图2所示，在本发明中，在近距离跟车模式下，当S1＝<Sri<Srb时(此时下标ri＝1,r1)，以任意曲线4为例，在电动汽车控制器内预存的任意驱动电机转矩给定值随转速值变化关系曲线(例如图2的曲线4)由4部分曲线构成：

(1)第1部分为以(0，Tri)，(Nbri，Tbri)这两点为端点的直线构成，其中Tri按公式(11)确定，Nbri按公式(9)确定，Tbri按公式(10)确定；

(2)第2部分为以(Nbri，Tbri)，(Ndrb，Tdrb)这两点为端点的直线构成，其中(Ndrb，Tdrb)为近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线上的已知点；

(3)第3部分为以(Ndrb，Tdrb)，(Nbrb，Tbrb)这两点为端点的直线构成，其中(Nbrb，Tbrb)为近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线上的已知点；

(4)第4部分为驱动电机转速Nxri>＝Nbrb时的任意曲线点(Nxri，Txri)，这部分的曲线点与近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线上驱动电机转速Nxrb>＝Nbrb的任意曲线点(Nxrb，Txrb)完全重合，即有：Nxri＝Nxrb，Txri＝Txrb。

本发明所述电动汽车近距离跟车控制方法相较现有技术具有以下进步：

其一.能够使电动汽车的近距离跟车驾驶操作更人性化。

近距离跟车的特点是车速低，车辆之间的距离小，车辆的速度变化、起步与停车操作十分频繁，因此在此条件下，需要司机在制动和加速之间频繁地来回操作车辆；而现有电动汽车控制技术采用的制动与加速由刹车踏板和油门踏板完全分开控制的方法，需要司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏才能实现对车辆的制动与加速操作，在近距离跟车的条件下，大大增加了司机实现制动与加速平衡的操作难度，因为司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏的过程中，是很难在短时间内找准实际需要的车速所对应的刹车踏板或油门踏板开度的；而通过使用本发明提出的令刹车踏板在跟车条件下同时具有刹车和油门控制特性的控制方法，在近距离跟车条件下，司机只要专注于控制刹车踏板的开度大小就可以轻松地根据需要实现对车辆的精准制动与加速操作，省去了司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏而导致的难以在短时间内找准实际需要的车速所对应的刹车踏板或油门踏板开度的操作麻烦，将更符合人的操作习惯，也将更容易让司机掌握。

其二.能够使电动汽车实现更安全的近距离跟车功能。

近距离跟车的特点是车速低，车辆之间的距离小，车辆的速度变化、起步与停车操作十分频繁，因此在此条件下，需要司机在制动和加速之间频繁地来回操作车辆；而现有电动汽车控制技术采用的制动与加速由刹车踏板和油门踏板完全分开控制的方法，需要司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏才能实现对车辆的制动与加速操作，在近距离跟车的条件下，由于车辆之间的距离小，将十分容易导致与前车的追尾或与后车的相撞事故，因为司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏的过程中，是很难在短时间内找准实际需要的车速所对应的刹车踏板或油门踏板开度的，而车速的控制不当在近距离跟车条件下将十分容易导致与前车的追尾或与后车的相撞事故；而通过使用本发明提出的上述令刹车踏板在跟车条件下同时具有刹车和油门控制特性的控制方法，在跟车条件下，司机只要专注于控制刹车踏板的开度大小就可以轻松地根据需要实现对车辆的精准制动与加速操作，省去了司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏而导致的难以在短时间内找准实际需要的车速所对应的刹车踏板或油门踏板开度而带来的与前车的追尾或与后车的相撞事故隐患，将更安全。

其三.能够使电动汽车在近距离跟车条件下实现对大变化角度坡道的爬坡功能。

近距离跟车的特点是车速低，车辆之间的距离小，车辆的速度变化、起步与停车操作十分频繁，因此在此条件下，需要司机在制动和加速之间频繁地来回操作车辆；而现有电动汽车控制技术采用的当刹车踏板和油门踏板全部抬起时使电动汽车处于某一恒定的转矩给定值控制模式的方法，在大变化角度爬坡及近距离跟车条件下，将需要司机在刹车踏板和油门踏板之间来回踩踏才能实现对车辆的制动与加速操作，因为在大变化角度爬坡及近距离跟车条件下，如果仅使电动汽车处于某一恒定的转矩给定值控制模式而不踩油门踏板时，当遇到大角度坡道时，车辆的转矩动力将不足，车辆将会后溜，从而容易导致与后车的相撞事故；而如果需要司机在近距离跟车条件下在刹车踏板和油门踏板之间频繁地来回踩踏来实现对车辆的制动与加速操作，将会导致上述第一、二点指出的操作复杂与不安全隐患，同样是不太合理的；而通过使用本发明提出的令刹车踏板在跟车条件下同时具有刹车和油门控制特性，同时从S3到S4，随着刹车踏板开度的逐渐增大，车辆机械刹车产生的制动力逐渐增大，车辆实现的减速效果也逐渐增大，而从S2到S1，随着刹车踏板开度的逐渐减小，驱动电机的起始转矩给定值逐渐增大，车辆实现的加速效果也逐渐增大的控制方法，将使得在大变化角度爬坡及近距离跟车条件下，司机只要专注于控制刹车踏板的开度大小就可以轻松地根据需要实现对车辆的精准制动与加速操作，而这种在近距离跟车条件下实现的大变化角度爬坡与精准制动与加速功能，是现有电动汽车控制技术采用的当刹车踏板和油门踏板全部抬起时使电动汽车处于某一恒定的转矩给定值控制模式的方法所难以具备的。

其四.进一步采用本发明提出的使电动汽车驱动电机的实时转矩给定值在近距离跟车条件下按电动汽车控制器内预存的优化曲线随转速升高而降低的控制方法，可以避免电动汽车在近距离跟车条件下由于司机操作不当而导致的持续大转矩输出而可能引起的车速过快而可能带来的安全隐患。

因此，与现有技术相比，由本发明提供的电动汽车跟车控制方法无疑将具有现实的技术应用价值和很好的社会经济意义。

另外，以上实施例仅用于说明本发明的控制原理和方法，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、方法所作的等同变化或修饰，例如将图1的曲线1～2的直线段改为曲线段或曲线段改为直线段或单一直线段改为多条折线段或多条折线段改为单一直线段，或将图2的曲线1～5的直线段改为曲线段或曲线段改为直线段，或将图2的曲线1～5的重合部分的曲线段改为非重合的曲线段等，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车近距离跟车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

在电动汽车控制器内预存在近距离跟车模式下刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线；以及多条电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线，令刹车踏板开度为S,同时S1<S2<S3<S4；

令S1～S2为电子油门特性起作用的刹车踏板开度范围，根据刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线，从S1到S2，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车驱动电机的起始转矩给定值逐渐减小；同时电动汽车驱动电机的实时转矩给定值按驱动电机转速N-转矩T关系曲线随转速升高而降低；

令S3～S4为机械刹车特性起作用的刹车踏板开度范围，根据刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线，从S3到S4，随着刹车踏板开度的逐渐增大，电动汽车机械刹车产生的制动力逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的电动汽车近距离跟车控制方法，其特征在于，在近距离跟车模式下，当电动汽车刹车踏板实时开度值Sri处于[S1，S2]范围内时，电动汽车驱动电机初始转矩给定值Tri与电动汽车刹车踏板实时开度值Sri按预存刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性关系一一对应，且Tri随着Sri的增大而减小。

3.根据权利要求1所述的电动汽车近距离跟车控制方法，其特征在于，在近距离跟车模式下，当电动汽车刹车踏板实时开度值为Sri且S2>＝Sri>＝S1时，电动汽车驱动电机的实时转矩给定值T在驱动电机转速N-转矩T关系曲线内随着转速N的逐渐增加而逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的电动汽车近距离跟车控制方法，其特征在于，

根据预存的刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性对应关系，通过电动汽车刹车踏板实时开度值Sri得到初始转矩给定值Tri，进而确定得到实时电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线的起点(转速N＝0，转矩T＝Tri)。

5.根据权利要求4所述的电动汽车近距离跟车控制方法，其特征在于，

在起点(转速N＝0，转矩T＝Tri)未落在任意一条关系曲线上时，先在预存的若干条在近距离跟车模式下电动汽车驱动电机转速N-转矩T关系曲线中取出两条在转速N＝0的坐标线上与点(转速N＝0，转矩T＝Tri)距离最近的关系曲线作为基础曲线；

再在两条基础曲线上取出两个与起始转速N＝0对应的基础起始转矩给定值TBS1、TBS2，并在两条基础曲线上另取出两个与实时转速N所对应的基础实时转矩给定值TBT1、TBT2；

最后按下列步骤来设置电动汽车驱动电机随实时转速N变化的实时转矩给定值T：

1)根据电动汽车起始转矩给定值TBS1按刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性对应关系计算出与其对应的刹车踏板开度值SBS1；

2)根据电动汽车起始转矩给定值TBS2按刹车踏板开度与驱动电机起始转矩给定值、机械刹车制动力关系曲线的分段线性对应关系计算出与其对应的刹车踏板开度值SBS2；

3)令：

T＝TBT1+(TBT2-TBT1)/(SBS2-SBS1)*(Sri-SBS1)(1)。

6.根据权利要求5所述的电动汽车近距离跟车控制方法，其特征在于，所述多条驱动电机转速N-转矩T关系曲线中具有一条近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线，另刹车踏板的基准开度为Srb，其对应的平衡目标点为(Ntrb，Ttrb)。

7.根据权利要求6所述的电动汽车近距离跟车控制方法，其特征是，在近距离跟车模式下，当任意刹车踏板开度Sri在范围[S1,S2]内时，电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线确定方法如下：

1)当S1＝<Sri<Srb时，

电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线为S1＝<Sri<Srb时的转矩转速关系曲线；

2)当Sri＝Srb时，

电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线为近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线；

3)当Srb<Sri<S2时，

近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线是针对电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线上的平衡目标点(Ntrb，Ttrb)做计算；

电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线是针对电动汽车在相应行车档位下承受设计的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转矩与转速之间的平衡关系曲线上的平衡目标点(Ntri，Ttri)做计算；

除上述平衡目标点之外，电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线的确定方法与近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线的确定方法相同；

4)当Sri＝S2时(此时下标ri＝2)，

电动汽车控制器内预存的驱动电机转速N-转矩T关系曲线为驱动电机转矩给定值恒为零的曲线。

8.根据权利要求7所述的电动汽车近距离跟车控制方法，其特征是，在电动汽车控制器内预存的近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线的确定方法如下：

1)在电动汽车在相应行车档位下承受的负载工况并达到不同稳速状态时驱动电机转速N-转矩T关系曲线上取驱动电机的平衡目标点(Ntri，Ttri)；

2)令:

Nbri＝f_Nbri*Ntri(f_Nbri>＝0且f_Nbri<＝1)(2)

3)根据与驱动电机的平衡目标点(Ntri，Ttri)输出功率相等原则，求得:

Tbri＝Ttri*Ntri/Nbri(3)

4)令:

Ndri＝f_Ndri*Ntri(f_Ndri>＝0且f_Ndri<＝1且Ndri<＝Nbri)(4)

5)令:

Tdri＝f_Tdri*Ttri(f_Tdri>＝1且Tdri>＝Tbri)(5)

6)令:

Nari＝f_Nari*Ntri(f_Nari>＝0且f_Nari<＝1且Nari<＝Ndri)(6)

7)令:

Tri＝f_Tri*Ttri(f_Tri>＝1且Tri>＝Tdri)(7)

8)至此，近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线由4部分曲线构成：

(1)第1部分为以(0，Tri)，(Nari，Tdri)这两点为端点的直线构成，其中Tri按公式(7)确定，Nari按公式(6)确定，Tdri按公式(5)确定；

(2)第2部分为以(Nari，Tdri)，(Ndri，Tdri)这两点为端点的直线构成，其中Ndri按公式(4)确定；

(3)第3部分为以(Ndri，Tdri)，(Nbri，Tbri)这两点为端点的直线构成，其中Nbri按公式(2)确定，Tbri按公式(3)确定；

(4)第4部分为驱动电机转速Nxri>＝Nbri时的任意曲线点(Nxri，Txri)，这部分的曲线点按与驱动电机的平衡目标点(Ntri，Ttri)输出功率相等原则求得，具体为:

Txri＝Ttri*Ntri/Nxri(8)

式中，Nxri为驱动电机转速>＝Nbri的任意转速值，Txri为近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线上与驱动电机转速值Nxri对应的驱动电机实时转矩给定值。

9.根据权利要求7所述的电动汽车近距离跟车控制方法，其特征是，在近距离跟车模式下，当S1＝<Sri<Srb时，在电动汽车控制器内预存的任意驱动电机转速N-转矩T关系曲线的确定方法如下：

1)令:

Nbri＝f_Nbri*Ntrb(f_Nbri>＝0且f_Nbri<＝1且Nbri<＝Ndrb)(9)

2)令:

Tbri＝f_Tbri*Ttrb(f_Tbri>＝1且Tbri>＝Tdrb)(10)

3)令:

Tri＝f_Tri*Ttrb(f_Tri>＝1且Tri>＝Tbri且Tri>Trb)(11)

4)至此，在近距离跟车模式下，当S1＝<Sri<Srb时(此时下标ri＝1,r1)，在电动汽车控制器内预存的任意驱动电机转矩给定值随转速值变化关系曲线由4部分曲线构成：

(1)第1部分为以(0，Tri)，(Nbri，Tbri)这两点为端点的直线构成，其中Tri按公式(11)确定，Nbri按公式(9)确定，Tbri按公式(10)确定；

(2)第2部分为以(Nbri，Tbri)，(Ndrb，Tdrb)这两点为端点的直线构成，其中(Ndrb，Tdrb)为近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线上的已知点；

(3)第3部分为以(Ndrb，Tdrb)，(Nbrb，Tbrb)这两点为端点的直线构成，其中(Nbrb，Tbrb)为近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线上的已知点；

(4)第4部分为驱动电机转速Nxri>＝Nbrb时的任意曲线点(Nxri，Txri)，这部分的曲线点与近距离跟车模式基准转矩转速关系曲线上驱动电机转速Nxrb>＝Nbrb的任意曲线点(Nxrb，Txrb)完全重合，即有：Nxri＝Nxrb，Txri＝Txrb。