CN106004520B - 一种车速控制方法、控制系统及电动汽车 - Google Patents

一种车速控制方法、控制系统及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种车速控制方法、控制系统及电动汽车，其中，所述控制方法通过引入所述限制系数，将所述输出扭矩限制为所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积，而所述限制系数当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变，即当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数由1开始减小，当所述当前车速等于或超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0，达到限制所述电动汽车车速的目的，保证所述电动汽车不会出现车速过高而使得所述驱动电机损坏的情况出现。

Description

一种车速控制方法、控制系统及电动汽车
技术领域
本发明涉及机动车辆控制领域，更具体地说，涉及一种车速控制方法、控制系统及电动汽车。
背景技术
近年来，随着机动车辆的普及，机动车辆的尾气排放对环境造成了很大影响，雾霾成为了许多城市常见的天气现象，而雾霾会对人们的身体健康状况产生非常不利的影响。因此开发更加节能、环保的机动车辆已经成为社会各界的共识。在这种趋势下，电动汽车以较低的废气排放成为取代传动汽车的选择。
电动汽车的动力系统主要包括动力电池、驱动电机，所述动力电池与所述驱动电机连接，为其提供动力来源；所述驱动电机通过减速器、差速器与传动系统中的车轮连接；当所述电动汽车行驶时，其整车控制器通过加速踏板状态、制动踏板状态和挡位状态计算需求扭矩系数，然后将所述需求扭矩系数与基准扭矩的乘积作为输出扭矩并传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩通过变速箱及传动系统向所述车轮输出驱动扭矩，所述传动系统包括与所述变速箱连接的减速器，以及与所述减速器连接的差速器，所述差速器与所述车轮连接。由于所述驱动电机与所述车轮之间并不存在传动汽车中常见的离合器，因此所述驱动电机与所述车轮之间并不能够断开，所述驱动电机转速与所述车轮转速之间为正比关系。因此当所述电动汽车的车速过高时，所述电动汽车的驱动电机会出现超速的情况，容易给所述驱动电机造成损坏；特别是低速电动车，出现车速过高而导致驱动电机超速的情况更为常见。
因此，亟需一种电动汽车车速的控制方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种车速控制方法，所述控制方法可以有效的控制所述电动汽车的最高车速，从而避免了电动汽车的驱动电机超速的情况出现。
为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种车速控制方法，应用于电动汽车，所述电动汽车包括驱动电机，所述驱动电机的最大输出扭矩为基准扭矩；所述控制方法包括：
获取需求扭矩系数与当前车速；
根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数，所述第一预设车速大于第二预设车速，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变；
获取输出扭矩，所述输出扭矩等于所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积；
将所述输出扭矩传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩输出驱动扭矩。
优选的，获取需求扭矩系数与当前车速包括：
获取加速踏板状态、制动踏板状态、挡位状态和当前车速；
根据所述加速踏板状态、制动踏板状态和挡位状态计算所述需求扭矩系数。
优选的，所述限制系数计算公式包括：
其中，Tq表示所述限制系数；Vm1表示所述第一预设车速；Vm2表示所述第二预设车速；V0表示所述当前车速。
优选的，所述第一预设车速的取值范围为80km/h-180km/h，包括端点值。
优选的，所述第二预设车速的取值范围为60km/h-170km/h，包括端点值。
一种车速控制系统，应用于电动汽车，所述电动汽车包括驱动电机，所述驱动电机的最大输出扭矩为基础扭矩；所述控制系统包括：
获取单元，用于获取需求扭矩系数与当前车速；
第一计算单元，用于根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数，所述第一预设车速大于第二预设车速，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变；
第二计算单元，用于获取输出扭矩，所述输出扭矩等于所述扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积；
传送单元，用于将所述输出扭矩传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩输出驱动扭矩。
优选的，所述获取单元用于获取加速踏板状态、制动踏板状态、挡位状态和当前车速，并根据所述加速踏板状态、制动踏板状态和挡位状态计算所述需求扭矩系数。
优选的，所述第一计算单元根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数的公式包括：
其中，Tq表示所述限制系数；Vm1表示所述第一预设车速；Vm2表示所述第二预设车速；V0表示所述当前车速。
优选的，所述第一预设车速的取值范围为80km/h-180km/h，包括端点值。
优选的，所述第二预设车速的取值范围为60km/h-170km/h，包括端点值。
一种电动汽车，所述电动汽车包括至少一个如上述任一实施例所述的控制系统。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种车速控制方法、控制系统及电动汽车；其中，所述控制方法通过引入所述限制系数，将所述输出扭矩限制为所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积，而所述限制系数当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变，即当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数由1开始减小，当所述当前车速等于或超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0；通过上述分析可以发现，当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数的减小会对所述输出扭矩进行调节；当所述当前车速超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0，所述电动汽车不再得到驱动扭矩从而不再加速，达到限制所述电动汽车车速的目的，保证所述电动汽车不会出现车速过高而使得所述驱动电机损坏的情况出现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种车速控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种车速控制系统的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，当现有技术中的电动汽车的车速超速时，所述电动汽车的驱动电机会出现超速的情况，容易给所述驱动电机造成损坏。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种车速控制方法，应用于电动汽车，所述电动汽车包括驱动电机，所述驱动电机的最大输出扭矩为基准扭矩；其特征在于，所述控制方法包括：
获取需求扭矩系数与当前车速；
根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数，所述第一预设车速大于第二预设车速，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变；
获取输出扭矩，所述输出扭矩等于所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积；
将所述输出扭矩传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩输出驱动扭矩。
相应的，本发明实施例还提供了一种车速控制系统，应用于电动汽车，所述电动汽车包括驱动电机，所述驱动电机的最大输出扭矩为基准扭矩；所述控制系统包括：
获取单元，用于获取需求扭矩系数与当前车速；
第一计算单元，用于根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数，所述第一预设车速大于第二预设车速，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变；
第二计算单元，用于获取输出扭矩，所述输出扭矩等于所述扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积；
传送单元，用于将所述输出扭矩传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩输出驱动扭矩。
相应的，本发明实施例还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括至少一个如上述实施例所述的控制系统。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种车速控制方法、控制系统及电动汽车；其中，所述控制方法通过引入所述限制系数，将所述输出扭矩限制为所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积，而所述限制系数当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变，即当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数由1开始减小，当所述当前车速等于或超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0；通过上述分析可以发现，当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数的减小会对所述输出扭矩进行调节；当所述当前车速超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0，所述电动汽车不再得到驱动扭矩从而不再加速，达到限制所述电动汽车车速的目的，保证所述电动汽车不会出现车速超速而使得所述驱动电机损坏的情况出现。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种车速控制方法，应用于电动汽车，所述电动汽车包括驱动电机，所述驱动电机的最大输出扭矩为基准扭矩；如图1所示，所述控制方法包括：
S101：获取需求扭矩系数与当前车速。
需要说明的是，在本发明的一个实施例中，获取当前车速的方法为通过所述电动汽车的整车控制器获取当前车速；在本发明的另一个实施例中，获取当前车速的方法为通过所述电动汽车的电机控制获取当前车速。本发明对获取所述当前车速的方法并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，获取需求扭矩系数与当前车速包括：
S1011：获取加速踏板状态、制动踏板状态、档位状态和当前车速；
S1012：根据所述加速踏板状态、制动踏板状态和挡位状态计算所述需求扭矩系数。
需要说明的是，在本发明的一个实施例中，获取加速踏板状态、制动踏板状态、挡位状态和当前车速都通过所述电动汽车的整车控制器实现；在本发明的另一个实施例中，获取加速踏板状态、制动踏板状态、挡位状态通过所述电动汽车的整车控制器实现，获取所述当前车速通过所述电机控制器实现。本发明对此并不做限定，具体视实际情况而定。
还需要说明的是，由于根据所述加速踏板状态、制动踏板状态和挡位状态计算所述需求扭矩系数的方法已为本领域技术人员所熟知，本发明在此不做赘述。
S102：根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数，所述第一预设车速大于第二预设车速，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变。
需要说明的是，在本发明的一个实施例中，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变的方式为线性渐变；在本发明的另一个实施例中，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变的方式为高斯渐变；在本发明的又一个实施例中，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变的方式为余误差渐变。本发明对此并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本发明的另一个实施例中，所述第一预设车速的取值范围为80km/h-180km/h，包括端点值。
在上述实施例的基础上，在本发明的又一个实施例中，所述第二预设车速的取值范围为60km/h-170km/h，包括端点值。
需要说明的是，在本发明的一个实施例中，所述第一预设车速的取值为180km/h，所述第二预设车速的取值为170km/h；在本发明的另一个实施例中，所述第一预设车速的取值为120km/h，所述第二预设车速的取值为100km/h。本发明对所述第一预设车速和第二预设车速的具体取值并不做限定，只要保证所述第一预设车速大于所述第二预设车速即可，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个优选实施例中，所述限制系数计算公式包括：
其中，Tq表示所述限制系数；Vm1表示所述第一预设车速；Vm2表示所述第二预设车速；V0表示所述当前车速。
需要说明的是，max表示取最大值函数，max(a，b)表示取a和b中的最大值；由上述公式可以发现，当所述当前车速小于所述第二预设车速时，所述限制系数等于1；当所述当前车速大于所述第二预设车速，小于所述第一预设车速时，所述限制系数小于1且大于0；当所述当前车速等于所述第一预设车速时，所述限制系数等于0。
S103：获取输出扭矩，所述输出扭矩等于所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积。
需要说明的是，以一般路况为例，一个输出扭矩值对应于一个该路况下的最高车速，当所述当前车速小于所述输出扭矩值对应的最高车速时，所述电动汽车一直处于加速状态。当电动汽车处于下坡或者全油门加速等状态时，很容易出现车速过高的情况，由于所述驱动电机的转速与车速转速成正比，因此当车速过高时，所述驱动电机的转速也可能出现超过所述驱动电机负荷的情况，从而对所述驱动电机造成损坏。因此，在本实施例中，所述输出扭矩等于所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积，而所述限制系数当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变，即当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数由1开始减小，当所述当前车速等于所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0；通过上述分析可以发现，当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数的减小会对所述输出扭矩进行调节；当所述当前车速超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0，所述电动汽车不再得到驱动扭矩从而不再加速，达到限制所述电动汽车车速的目的，保证所述电动汽车不会出现车速过高而使得所述驱动电机损坏的情况出现。
S104：将所述输出扭矩传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩输出驱动扭矩。
需要说明的是，在本实施例中，所述输出扭矩通过所述电动汽车的整车控制器传送给电机控制器，所述电机控制器将所述输出扭矩传送给所述驱动电机；但在本发明的其他实施例中，所述输出扭矩通过所述电动汽车的电机控制器直接传送给所述驱动电机。本发明对此并不做限定，具体视实际情况而定。
相应的，本发明实施例还提供了一种车速控制系统，应用于电动汽车，所述电动汽车包括驱动电机，所述驱动电机的最大输出扭矩为基础扭矩；如图2所示，所述控制系统包括：
获取单元11，用于获取需求扭矩系数与当前车速；
第一计算单元12，用于根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数，所述第一预设车速大于第二预设车速，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变；
第二计算单元13，用于获取输出扭矩，所述输出扭矩等于所述扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积；
传送单元14，用于将所述输出扭矩传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩输出驱动扭矩。
需要说明的是，以一般路况为例，一个输出扭矩值对应于一个该路况下的最高车速，当所述当前车速小于所述输出扭矩值对应的最高车速时，所述电动汽车一直处于加速状态。当电动汽车处于下坡或者全油门加速等状态时，很容易出现车速过高的情况，由于所述驱动电机的转速与车速转速成正比，因此当车速过高时，所述驱动电机的转速也可能出现超过所述驱动电机负荷的情况，从而对所述驱动电机造成损坏。因此，在本实施例中，所述输出扭矩等于所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积，而所述限制系数当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变，即当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数由1开始减小，当所述当前车速等于或超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0；通过上述分析可以发现，当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数的减小会对所述输出扭矩进行调节；当所述当前车速超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0，所述电动汽车不再得到驱动扭矩从而不再加速，达到限制所述电动汽车车速的目的，保证所述电动汽车不会出现车速过高而使得所述驱动电机损坏的情况出现。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述限制系数计算公式包括：
其中，Tq表示所述限制系数；Vm1表示所述第一预设车速；Vm2表示所述第二预设车速；V0表示所述当前车速。
需要说明的是，max表示取最大值函数，max(a，b)表示取a和b中的最大值；由上述公式可以发现，当所述当前车速小于所述第二预设车速时，所述限制系数等于1；当所述当前车速大于所述第二预设车速，小于所述第一预设车速时，所述限制系数小于1且大于0；当所述当前车速等于所述第一预设车速时，所述限制系数等于0。
在上述实施例的基础上，在本发明的另一个实施例中，所述第一预设车速的取值范围为80km/h-180km/h，包括端点值。
在上述实施例的基础上，在本发明的又一个实施例中，所述第二预设车速的取值范围为60km/h-170km/h，包括端点值。
需要说明的是，在本发明的一个实施例中，所述第一预设车速的取值为180km/h，所述第二预设车速的取值为170km/h；在本发明的另一个实施例中，所述第一预设车速的取值为120km/h，所述第二预设车速的取值为100km/h。本发明对所述第一预设车速和第二预设车速的具体取值并不做限定，只要保证所述第一预设车速大于所述第二预设车速即可，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个具体实施例中，所述获取单元11、第一计算单元12、第二计算单元13和传送单元14集成于所述电动汽车的整车控制器中；在本发明的另一个具体实施例中，所述获取单元11、第一计算单元12、第二计算单元13和传送单元14还可以集成于所述电动汽车的电机控制器中；在本发明的其他实施例中，所述获取单元11、第一计算单元12、第二计算单元13和传送单元14还可以单独设置于所述电动汽车中，本发明对此并不做限定，具体视实际情况而定。
所述获取单元11、第一计算单元12、第二计算单元13和传送单元14还可以单独设置于所述混合动力汽车中。本发明对此并不做限定，具体视实际情况而定。
相应的，本发明实施例还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括至少一个如上述任一实施例所述的控制系统。
综上所述，本发明实施例提供了一种车速控制方法、控制系统及电动汽车；其中，所述控制方法通过引入所述限制系数，将所述输出扭矩限制为所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积，而所述限制系数当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变，即当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数由1开始减小，当所述当前车速等于或超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0；通过上述分析可以发现，当所述当前车速超过所述第二预设车速时，所述限制系数的减小会对所述输出扭矩进行调节；当所述当前车速超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0，所述电动汽车不再得到驱动扭矩从而不再加速，达到限制所述电动汽车车速的目的，保证所述电动汽车不会出现车速超速而使得所述驱动电机损坏的情况出现。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种车速控制方法，应用于电动汽车，所述电动汽车包括驱动电机，所述驱动电机的最大输出扭矩为基准扭矩；其特征在于，所述控制方法包括：
获取需求扭矩系数与当前车速；
根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数，所述第一预设车速大于第二预设车速，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变；
获取输出扭矩，所述输出扭矩等于所述需求扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积，其中，所述限制系数的减小会对所述输出扭矩进行调节；当所述当前车速超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0，所述电动汽车不再得到驱动扭矩从而不再加速；
将所述输出扭矩传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩输出驱动扭矩。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取需求扭矩系数与当前车速包括：
获取加速踏板状态、制动踏板状态、挡位状态和当前车速；
根据所述加速踏板状态、制动踏板状态和挡位状态计算所述需求扭矩系数。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述限制系数计算公式包括：
其中，Tq表示所述限制系数；Vm1表示所述第一预设车速；Vm2表示所述第二预设车速；V0表示所述当前车速。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设车速的取值范围为80km/h-180km/h，包括端点值。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第二预设车速的取值范围为60km/h-170km/h，包括端点值。
6.一种车速控制系统，应用于电动汽车，所述电动汽车包括驱动电机，所述驱动电机的最大输出扭矩为基础扭矩；其特征在于，所述控制系统包括：
获取单元，用于获取需求扭矩系数与当前车速；
第一计算单元，用于根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数，所述第一预设车速大于第二预设车速，当所述当前车速从所述第二预设车速向所述第一预设车速变化时，所述限制系数由1向0渐变；
第二计算单元，用于获取输出扭矩，所述输出扭矩等于所述扭矩系数、限制系数与基准扭矩的乘积，其中，所述限制系数的减小会对所述输出扭矩进行调节；当所述当前车速超过所述第一预设车速时，所述限制系数等于0，进而将所述输出扭矩限制为0，所述电动汽车不再得到驱动扭矩从而不再加速；
传送单元，用于将所述输出扭矩传送给所述驱动电机，所述驱动电机根据所述输出扭矩输出驱动扭矩。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述获取单元用于获取加速踏板状态、制动踏板状态、挡位状态和当前车速，并根据所述加速踏板状态、制动踏板状态和挡位状态计算所述需求扭矩系数。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第一计算单元根据第一预设车速、第二预设车速、所述当前车速和基准扭矩计算限制系数的公式包括：
其中，Tq表示所述限制系数；Vm1表示所述第一预设车速；Vm2表示所述第二预设车速；V0表示所述当前车速。
9.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第一预设车速的取值范围为80km/h-180km/h，包括端点值。
10.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第二预设车速的取值范围为60km/h-170km/h，包括端点值。
11.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括至少一个如权利要求6-10任一项所述的控制系统。
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