CN106394254A - 一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法和装置，对车速进行求导得到加速度，监测加速踏板信号和加速度信号，在加速踏板信号小于第一阈值且加速度信号大于第二阈值时，判断电动汽车处于陡坡的路况，然后根据加速度和车速不断调整反向扭矩输出，使得电动汽车在陡坡上以较低车速稳定行驶。由于本方案无需依靠坡度传感器等装置，降低了整车成本；且电机转速的采样时间小于坡度传感器的采样时间，采样精度高、以及响应灵敏；同时反向扭矩还可以用于能量回收，提高了能量的利用率，减少刹车系统的磨损。

Description

一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法和装置

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法和装置。

背景技术

目前，大部分纯电动汽车采用永磁同步电机进行驱动，未配备变速箱，无法通过变档来控制下坡车速，因此在下陡坡时，容易发生高速失控的情况。因此，主要设计安全保护策略，使电动汽车在下陡坡时能够低速稳定行驶，避免出现高速失控的现象，提高车辆的安全性。现有的安全保护策略是通过坡度传感器检测坡度数值，根据不同坡度控制电动汽车在不同的车速区间行驶。但是，现有的安全保护策略由于需要依靠坡度传感器检测坡度数值，增加了零部件成本，且由于坡度传感器的采样时间较长，以及容易受到外部环境干扰，造成现有的安全保护策略安全性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法和装置，欲实现在不额外增加零部件的情况下，快速实现低速稳定行驶，提高行驶安全性目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法，包括：

获取电机转速信号和加速踏板信号；

根据所述电机转速信号计算得到车速信号，对所述车速信号求导得到加速度信号；

监测所述加速踏板信号是否小于预设第一阈值，以及所述加速度信号是否大于预设第二阈值；

若所述加速踏板信号是小于预设第一阈值，且所述加速度信号大于预设第二阈值，则输出反向扭矩进行电机制动；

监测所述加速度信号和所述速度信号，调节所述反向扭矩，以使所述电动汽车稳定行驶。

优选的，所述监测所述加速度信号和所述速度信号，调节所述反向扭矩，包括：

监测所述加速度信号是否大于预设第三阈值，所述第三阈值小于所述第二阈值；

若所述加速度信号大于所述第三阈值，则增加所述反向扭矩；

若所述加速度信号不大于所述第三阈值，则判断所述车速信号是否大于预设第四阈值且小于预设第五阈值，所述第五阈值大于所述第四阈值；

若所述车速信号大于所述第四阈值且小于所述第五阈值，则保持所述反向扭矩不变；

若所述车速信号不小于所述第五阈值，则增加所述反向扭矩；

若所述车速信号不大于所述第四阈值，则减小所述反向扭矩。

优选的，所述第五阈值为第一固定值与第二固定值之和，所述第四阈值为所述第一固定值减去所述第二固定值的差值。

优选的，在所述获取电机转速信号和加速踏板信号前，还包括：

确定制动踏板信号小于预设第六阈值，以及档位信号为前进挡。

优选的，在所述获取电机转速信号和加速踏板信号前，还包括：

确定制动踏板信号小于预设第六阈值，档位信号为前进挡，以及陡坡缓降开关信号为开启。

一种应用于电动汽车的陡坡缓降装置，包括：

获取单元，用于获取电机转速信号和加速踏板信号；

处理单元，用于根据所述电机转速信号计算得到车速信号，对所述车速信号求导得到加速度信号；

第一判断单元，用于监测所述加速踏板信号是否小于预设第一阈值，以及所述加速度信号是否大于预设第二阈值；

第一扭矩设定单元，用于若所述加速踏板信号是小于预设第一阈值，且所述加速度信号大于预设第二阈值，则输出反向扭矩进行电机制动；

调节单元，用于监测所述加速度信号和所述速度信号，调节所述反向扭矩，以使所述电动汽车稳定行驶。

优选的，所述调节单元，包括：

第二判断单元，用于监测所述加速度信号是否大于预设第三阈值，所述第三阈值小于所述第二阈值；

第二扭矩设定单元，用于在所述加速度信号大于所述第三阈值时，增加所述反向扭矩；

第三判断单元，用于在所述加速度信号不大于所述第三阈值时，判断所述车速信号是否大于预设第四阈值且小于预设第五阈值，所述第五阈值大于所述第四阈值；

第三扭矩设定单元，用于在所述车速信号大于所述第四阈值且小于所述第五阈值时，保持所述反向扭矩不变；

第四扭矩设定单元，用于在所述车速信号不小于所述第五阈值时，增加所述反向扭矩；

第五扭矩设定单元，用于在所述车速信号不大于所述第四阈值时，减小所述反向扭矩。

优选的，所述第五阈值为第一固定值与第二固定值之和，所述第四阈值为所述第一固定值减去所述第二固定值的差值。

优选的，所述装置，还包括：

第一条件确定单元，用于在获取单元获取电机转速信号和加速踏板信号前，确定制动踏板信号小于预设第六阈值，以及档位信号为前进挡。

优选的，所述装置，还包括：

第二条件确定单元，用于在获取单元获取电机转速信号和加速踏板信号前，确定制动踏板信号小于预设第六阈值、陡坡缓降开关信号为开启以及档位信号为前进挡。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法和装置，对车速进行求导得到加速度，监测加速踏板信号和加速度信号，在加速踏板信号小于第一阈值且加速度信号大于第二阈值时，判断电动汽车处于陡坡的路况，然后根据加速度和车速不断调整反向扭矩输出，使得电动汽车在陡坡上以较低车速稳定行驶。由于本方案无需依靠坡度传感器等装置，降低了整车成本；且电机转速的采样时间小于坡度传感器的采样时间，采样精度高、以及响应灵敏；同时反向扭矩还可以用于能量回收，提高了能量的利用率，减少刹车系统的磨损。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例提供的一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法的流程图；

图2为本实施例提供的一种加速踏板信号与电机的驱动扭矩的关系图；

图3为本实施例提供的一种调节反向扭矩的方法的流程图；

图4为本实施例提供的另一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法的流程图；

图5为本实施例提供的一种应用于电动汽车的陡坡缓降装置的示意图；

图6为本实施例提供的一种调节单元的示意图。

具体实施方式

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。

电动汽车的整车控制器，是电动汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号、档位信号、电机信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作。本发明的核心思想即通过对车速进行求导，得到电动汽车的加速度，根据加速度和车速，不断调节输出的反向扭矩，来达到减缓车速，保持车辆在陡坡上以较低车速稳定行驶。

本实施例提供一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法，参见图1，该方法包括：

步骤S11：获取电机转速信号和加速踏板信号；

整车控制器实时采集电机转速信号和加速踏板信号，通过获取的电机转速信号和加速踏板信号判断车辆目前行驶状况。

步骤S12：根据所述电机转速信号计算得到车速信号，对所述车速信号求导得到加速度信号；

步骤S13：监测所述加速踏板信号是否小于预设第一阈值，以及所述加速度信号是否大于预设第二阈值；

参见图2，横坐标为加速踏板信号，纵坐标为电机的驱动扭矩。可以看出在正常行驶过程中，刚开始轻微踩踏板是没有驱动扭矩输出的，即设置加速踏板轻微开度不产生扭矩，只有当油门开度大于标定值后才开始产生扭矩。这样做的目的是考虑到人们的驾驶习惯，开车的时候，脚会习惯性放在加速踏板上，如车辆在行驶过程中遇到红灯停下来，这时车还在抖动，脚也随着抖动，连带着加速踏板也会抖动，这时如果产生扭矩就会出现电机空转，电机所做的功是无用的。因此，可以通过监测加速踏板信号与第一阈值的关系，来判断驾驶员是否具有加速的意图。

步骤S14：若所述加速踏板信号小于预设第一阈值，且所述加速度信号大于预设第二阈值，则输出反向扭矩进行电机制动；

加速踏板信号小于第一阈值且加速度信号大于第二阈值时，判断电动汽车处于陡坡的路况，因此，输出反向扭矩进行电机制动。加速踏板信号与电机的驱动扭矩成正比关系。而电机的驱动扭矩与车辆的加速度也成正比关系，因此，加速踏板信号与车辆的加速度也成正比关系。在加速踏板信号小于第一阈值且加速度信号大于第二阈值时，说明驾驶员没有进行加速操作，电动车辆受到重力影响处于加速状态，因此，车辆处于陡坡路况。需要说明的是，通过设置合适的第二阈值，可以排除风力等其他因素造成的加速情况。

初始反向扭矩的具体取值，根据加速度和车速的具体情况而定。预先设置车速、加速度与反向扭矩的对应关系，当加速踏板信号小于第一阈值且加速度信号大于第二阈值时，通过根据车速和加速度值得到对应的反向扭矩进行输出。下表为预先设置的车速、加速度与反向扭矩的一种对应关系，例如0m/s≤车速＜0.5m/s，加速度≤-5m/s²时，反向扭矩取值为-40。

加速度a/车速V	0≤V＜0.5	0.5≤V＜1	1≤V＜1.5	1.5≤V＜2	2≤V＜2.5	2.5≤V＜3	3≤V
								a≤-5	-40	-41	-42	-43	-44	-45	-47
-5＜a≤-2	-40	-41	-42	-43	-44	-45	-47
								-2＜a≤-1.5	-35	-36	-37	-38	-39	-40	-42
-1.5＜a≤-1	-30	-31	-32	-33	-34	-35	-37
								-1＜a≤-0.5	-27	-28	-29	-30	-31	-32	-34
-0.5＜a≤0	-26	-27	-28	-29	-30	-31	-33
								0＜a≤0.5	-25	-26	-27	-28	-29	-30	-32
0.5＜a≤1	-20	-21	-22	-23	-24	-25	-27
								1＜a≤1.5	-15	-16	-17	-18	-19	-20	-22
1.5＜a≤2	-10	-11	-12	-13	-14	-15	-17
								2＜a≤5	-10	-11	-12	-13	-14	-15	-17

步骤S15：监测所述加速度信号和所述速度信号，调节所述反向扭矩，以使所述电动汽车稳定行驶。

在判断出电动汽车处于陡坡时，先根据加速度、车速和电机的驱动扭矩输出相应的反向扭矩，即实现不同坡度的自适应功能。然后再根据加速度和车速不断调整反向扭矩输出，即进行小范围的调整，使得电动汽车在陡坡上以较低车速稳定(即近似匀速)行驶。由于本实施例提供一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法，无需依靠坡度传感器等装置，降低了整车成本；且电机转速的采样时间小于坡度传感器的采样时间，采样精度高、以及响应灵敏；同时反向扭矩还可以用于能量回收，提高了能量的利用率，减少刹车系统的磨损。

本实施例提供了一种调节反向扭矩的方法，参见图3，该方法包括：

步骤S51：监测所述加速度信号是否大于预设第三阈值，所述第三阈值小于所述第二阈值；若所述加速度信号大于所述第三阈值，则转入步骤S52；若所述加速度信号不大于所述第三阈值，则转入步骤S53。

电动汽车的速度很难保持一个完全匀速的状态，即加速度很难保持在零值，仅此通过设置第三阈值，即一个误差值，避免扭矩的反复震荡。

步骤S52：增大所述反向扭矩；

若加速度信号大于第三阈值，说明电动汽车当前的加速度还太大，增大反向扭矩，以使电动汽车的加速度处于误差范围内。

步骤S53：判断所述车速信号是否大于预设第四阈值且小于预设第五阈值，所述第五阈值大于所述第四阈值；若所述车速信号大于所述第四阈值且小于所述第五阈值，则转入步骤S54；若所述车速信号不小于所述第五阈值，则转入步骤S52；若所述车速信号不大于所述第四阈值，则转入步骤S55。

步骤S54：保持所述反向扭矩不变；

步骤S55：减小所述反向扭矩。

所述第五阈值为第一固定值与第二固定值之和，所述第四阈值为所述第一固定值减去所述第二固定值的差值。第一固定值为目标速度值，第二固定值为误差值，通过判断车速信号与第四阈值和第五阈值的关系，确定电动汽车是否稳定在目标车速附近。

本实施例提供另一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法，参见图4，该方法在所述获取电机转速信号和加速踏板信号前，还包括：

步骤S10：确定制动踏板信号小于预设第六阈值，以及档位信号为前进挡。即确定驾驶员未进行制动操作，且电动汽车处于前进状态。

或者，确定制动踏板信号小于预设第六阈值，陡坡缓降开关信号为开启，以及档位信号为前进挡。即电动汽车还设置有陡坡缓降开关按钮，便于驾驶员的控制。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

本实施例还提供一种应用于电动汽车的陡坡缓降装置，参见图5，该装置包括：

获取单元11，用于获取电机转速信号和加速踏板信号；

处理单元12，用于根据所述电机转速信号计算得到车速信号，对所述车速信号求导得到加速度信号；

第一判断单元13，用于监测所述加速踏板信号是否小于预设第一阈值，以及所述加速度信号是否大于预设第二阈值；

第一扭矩设定单元14，用于若所述加速踏板信号是小于预设第一阈值，且所述加速度信号大于预设第二阈值，则输出反向扭矩进行电机制动；

调节单元15，用于监测所述加速度信号和所述速度信号，调节所述反向扭矩，以使所述电动汽车稳定行驶。

本实施例提供一种调节单元15，参见图6，改调节单元15包括：

第二判断单元151，用于监测所述加速度信号是否大于预设第三阈值，所述第三阈值小于所述第二阈值；

第二扭矩设定单元152，用于在所述加速度信号大于所述第三阈值时，增加所述反向扭矩；

第三判断单元153，用于在所述加速度信号不大于所述第三阈值时，判断所述车速信号是否大于预设第四阈值且小于预设第五阈值，所述第五阈值大于所述第四阈值；

第三扭矩设定单元154，用于在所述车速信号大于所述第四阈值且小于所述第五阈值时，保持所述反向扭矩不变；

第四扭矩设定单元155，用于在所述车速信号不小于所述第五阈值时，增加所述反向扭矩；

第五扭矩设定单元156，用于在所述车速信号不大于所述第四阈值时，减小所述反向扭矩。

优选的，所述第五阈值为第一固定值与第二固定值之和，所述第四阈值为所述第一固定值减去所述第二固定值的差值。

本实施例还提供一种应用于电动汽车的陡坡缓降装置，该装置还包括：

第一条件确定单元，用于在获取单元获取电机转速信号和加速踏板信号前，确定制动踏板信号小于预设第六阈值，以及档位信号为前进挡；

或者，

第二条件确定单元，用于在获取单元获取电机转速信号和加速踏板信号前，确定制动踏板信号小于预设第六阈值、陡坡缓降开关信号为开启以及档位信号为前进挡。

对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (10)

1.一种应用于电动汽车的陡坡缓降方法，其特征在于，包括：

获取电机转速信号和加速踏板信号；

根据所述电机转速信号计算得到车速信号，对所述车速信号求导得到加速度信号；

监测所述加速踏板信号是否小于预设第一阈值，以及所述加速度信号是否大于预设第二阈值；

若所述加速踏板信号是小于预设第一阈值，且所述加速度信号大于预设第二阈值，则输出反向扭矩进行电机制动；

监测所述加速度信号和所述速度信号，调节所述反向扭矩，以使所述电动汽车稳定行驶。

2.根据所述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测所述加速度信号和所述速度信号，调节所述反向扭矩，包括：

监测所述加速度信号是否大于预设第三阈值，所述第三阈值小于所述第二阈值；

若所述加速度信号大于所述第三阈值，则增加所述反向扭矩；

若所述加速度信号不大于所述第三阈值，则判断所述车速信号是否大于预设第四阈值且小于预设第五阈值，所述第五阈值大于所述第四阈值；

若所述车速信号大于所述第四阈值且小于所述第五阈值，则保持所述反向扭矩不变；

若所述车速信号不小于所述第五阈值，则增加所述反向扭矩；

若所述车速信号不大于所述第四阈值，则减小所述反向扭矩。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第五阈值为第一固定值与第二固定值之和，所述第四阈值为所述第一固定值减去所述第二固定值的差值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取电机转速信号和加速踏板信号前，还包括：

确定制动踏板信号小于预设第六阈值，以及档位信号为前进挡。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述获取电机转速信号和加速踏板信号前，还包括：

确定陡坡缓降开关信号为开启。

6.一种应用于电动汽车的陡坡缓降装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取电机转速信号和加速踏板信号；

处理单元，用于根据所述电机转速信号计算得到车速信号，对所述车速信号求导得到加速度信号；

第一判断单元，用于监测所述加速踏板信号是否小于预设第一阈值，以及所述加速度信号是否大于预设第二阈值；

第一扭矩设定单元，用于若所述加速踏板信号是小于预设第一阈值，且所述加速度信号大于预设第二阈值，则输出反向扭矩进行电机制动；

调节单元，用于监测所述加速度信号和所述速度信号，调节所述反向扭矩，以使所述电动汽车稳定行驶。

7.根据所述权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调节单元，包括：

第二判断单元，用于监测所述加速度信号是否大于预设第三阈值，所述第三阈值小于所述第二阈值；

第二扭矩设定单元，用于在所述加速度信号大于所述第三阈值时，增加所述反向扭矩；

第三判断单元，用于在所述加速度信号不大于所述第三阈值时，判断所述车速信号是否大于预设第四阈值且小于预设第五阈值，所述第五阈值大于所述第四阈值；

第三扭矩设定单元，用于在所述车速信号大于所述第四阈值且小于所述第五阈值时，保持所述反向扭矩不变；

第四扭矩设定单元，用于在所述车速信号不小于所述第五阈值时，增加所述反向扭矩；

第五扭矩设定单元，用于在所述车速信号不大于所述第四阈值时，减小所述反向扭矩。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第五阈值为第一固定值与第二固定值之和，所述第四阈值为所述第一固定值减去所述第二固定值的差值。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

第一条件确定单元，用于在获取单元获取电机转速信号和加速踏板信号前，确定制动踏板信号小于预设第六阈值，以及档位信号为前进挡。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

第二条件确定单元，用于在获取单元获取电机转速信号和加速踏板信号前，确定制动踏板信号小于预设第六阈值、陡坡缓降开关信号为开启以及档位信号为前进挡。