CN106080582A - 一种电动车上坡换挡策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车上坡换挡策略，实时检测计算的坡道角度，提前预测车辆上坡所需动力，调整变速箱挡位，保证电动车上坡时行驶平顺、避免换挡不及时导致的车辆动力不足或滞留，并且提高了电动机的运转效率。

Description

一种电动车上坡换挡策略

技术领域

本发明涉及电动车换挡，具体涉及电动车在上坡时的换挡策略。

背景技术

电动车上设置电动机来驱动车辆行驶，为了提高电动车的动力性以及经济性，现在的电动车往往也加入了变速箱来实现电动机的高效运转，而传统的变速箱设定为根据发动机转速来变换挡位，因而现有的电动车变速箱换挡方式多参考传统的发动机变速箱，将电机转速作为变速箱挡位变换的决定因素，对于平路上行驶的电动车来说无可厚非，然而对于处于坡道行驶的电动车而言，特别是上坡工况下的电动车，如果采用电机转速决定变速箱挡位，则会出现档位选取问题产生车辆行驶平顺性变差的结果，甚至更有可能因为换挡不合适，导致车辆驱动力不足而产生溜车的严重安全问题。

发明内容

出于解决上述问题，本发明提出一种电动车上坡换挡策略，实时检测计算的坡道角度，提前预测车辆上坡所需动力，调整变速箱挡位，保证电动车上坡时行驶平顺、避免换挡不及时导致的车辆动力不足或滞留，并且提高了电动机的运转效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电动车上坡换挡策略，根据实时计算的坡道角度θ调整变速箱挡位。

所述坡道角度θ的计算方式为：根据主轴转矩T-阻力f-车重G*sinθ＝整车质量m*加速度a，实时计算所述坡道角度θ。

所述主轴转矩T由电机主轴处设置的传感器测得，并将测得的扭矩数据传送给车辆控制器。

所述阻力f由滑行法测得，所述滑行法为根据车辆在某个车速自然滑行的加速度计算出阻力。

所述阻力f为以整车质量m、车速v为影响因素的变量。

所述加速的a由当前车速求导得到。

相比现有的电动车上坡换挡策略，本发明有显著优点和有益效果，具体体现为：

使用本发明的电动车上坡换挡策略，根据坡度提前调整变速箱挡位，保证了车辆的平稳性、动力性，而且有利于电动机的高效运行。

附图说明

图1为本发明电动车上坡行驶时的受力图；

图2为本发明电动车上坡换挡策略流程图；

图3为本发明电动车所受阻力与车速对应关系图。

具体实施方式

本发明的具体实施方法如下：

电动车是以电动机为驱动机构的一种新型车辆，本文所述的电动车可以是纯电驱动汽车，也可以是包含纯电驱动的其他混合动力汽车；有些电动汽车为了提高动力性，会在电动机与车桥之间加入变速箱，以提高电动汽车的动力性与电动机的高效区范围，然而随着变速箱的加入，变速箱的换挡时机就成了一个新的问题，何时换挡、换哪个变比的挡位，才能真正满足车辆的行驶要求，同时提高整车的效率。

电动车在平路上行驶时可以参考传统发动机变速箱的换挡模式，但是对于坡道行驶的电动车，由于其车速减小很快，而且坡度越大，车速减小越快，如果仅考虑电动机转速来选取换挡挡位，则很可能出现换挡不平顺、抖动，甚至出现车辆动力不足而停滞的现象。

出于解决这一问题，本发明提出一种电动车上坡换挡策略，根据电动车所处坡道的角度大小来选取合适的挡位，做到提前换挡，保证车辆的平稳行驶，提供整车的动力性与经济性。

下面结合附图具体说明本发明的换挡策略：

图1为电动车上坡时的受力分析图，电动车在上坡过程中主要受力有驱动力，有电动机主轴给出，以供电动车正常行驶；重力，由电动车自身产生，而且在上坡过程中重力产生一个与驱动力方向相反的分量；阻力，与车辆行驶方向相反的阻碍车辆行驶的力，主要包括空气阻力、滚动阻力。

针对处于上坡行驶过程中的电动车进行受力分析，可以得出电动车在行驶方向上的受力关系式为：T-f-G*sinθ＝m*a，其中T为车辆驱动力，即电动机输出转矩；f为阻力，主要包括空气阻力和滚动阻力；G为整车重力，G＝m*g，m为整车质量；θ为电动车当前所处坡道角度；a为车辆行驶加速度。

电动车在行驶过程中，车辆控制机构实时监测当前车辆行驶路段的坡度，以时刻调整变速箱变比来满足车辆行驶的平顺度，根据车辆电动机的输出转矩最大值和车身重量等数据计算出电动机的高效区范围以及相应的变速箱变比与坡度之间的对应关系，得出不同坡度值对应的变比，即选择挡位调整的临界坡度值，并将所述临界值存入车辆控制机构，由车辆控制机构监控并控制变速箱挡位的调整。

为了实时有效控制变速箱挡位调整，就需要实时检测当前车辆所处路面的坡度，图2为本发明电动车上坡换挡策略流程图，开始监控后，第一步，检测电机主轴转矩T，所述电机主轴处设置扭矩传感器，由所述扭矩传感器实时检测所述电机主轴转矩T并发送至车辆控制机构；第二步，监测车速V，所述车速V可以由所述电机转速转换得到，也可以由车速表数据直接得到，监测到的所述车速V发送至车辆控制机构；第三步，计算阻力f，根据整车质量m与所述车速V计算出阻力f；第四步，计算坡度θ，根据T-f-G*sinθ＝m*a公式计算出当前电动车所处路面的坡度θ，其中加速的a由所述车速V求导可得；第五步，根据计算得出的坡度θ选取适合当前坡度的挡位，并控制变速箱换挡，结束换挡后转第一步，继续监测，重复上述过程。

所述整车质量m可以设定为一个固定值，但是对于公交车等载客量较大的车辆，由于乘客人数变动较大，对于整车质量的影响也较大，可以根据乘客人数的平均数量计算一个平均质量，或者进一步监控，可以监控乘客人数继而估算当前整车质量，或者通过车轮及车身减震形变等计算当前整车质量。

所述阻力f主要包括空气阻力(即风阻)和滚动阻力，所述空气阻力主要与车辆行驶速度相关，所述滚动阻力与整车质量相关，因而在检测阻力f时主要考虑当前的车速V与整车质量m，车辆在坡道行驶与在平路上行驶时的空气阻力基本只受车速影响，而车辆在坡道行驶与在平路上行驶时的滚动阻力会因为驱动力方向与重力方向不垂直而有所增加，因此可以适当根据整车质量m给出一定比例的补偿(该比例与坡度相关)；所述阻力f可以事先测量得出其与车速、整车质量的关系并存储与车辆控制机构内，以供计算车辆实时阻力时查表，所述阻力f的测量方式为滑行法，即将一定质量的车辆加速至某一速度后松开油门，任车辆自由滑行，根据每一个速度时的加速度与整车质量计算得出当前车速与当下整车质量下的阻力值，以同样的方法测量出不同车速与质量所对应的阻力，如图3所示为车辆阻力与车速之间的对应关系，由图中实测数据可以得出，所述阻力f与车速V正相关，且随着车速的上升，阻力f的增加比例有所降低。

在根据上述公式计算坡道角度时，可以使用多项式拟合的方法拟合三角函数sinθ，并由解析多项式得出当前车辆所处坡道的角度值θ，并根据该角度值θ调整变速箱挡位，以保证车辆行驶的动力性，并且能够尽可能保持电动机处于高效区运转。

对于为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。

Claims (6)

1.一种电动车上坡换挡策略，其特征在于，根据实时计算的坡道角度θ调整变速箱挡位。

2.根据权利要求1所述的电动车上坡换挡策略，其特征在于，所述坡道角度θ的计算方式为：根据主轴转矩T-阻力f-车重G*sinθ＝整车质量m*加速度a，实时计算所述坡道角度θ。

3.根据权利要求2所述的电动车上坡换挡策略，其特征在于，所述主轴转矩T由电机主轴处设置的传感器测得，并将测得的扭矩数据传送给车辆控制器。

4.根据权利要求2所述的电动车上坡换挡策略，其特征在于，所述阻力f由滑行法测得，所述滑行法为根据车辆在某个车速自然滑行的加速度计算出阻力。

5.根据权利要求4所述的电动车上坡换挡策略，其特征在于，所述阻力f为以整车质量m、车速v为影响因素的变量。

6.根据权利要求2所述的电动车上坡换挡策略，其特征在于，所述加速的a由当前车速求导得到。