CN106427600A - 一种用于电驱动汽车的下坡辅助驾驶装置及控制方法 - Google Patents

一种用于电驱动汽车的下坡辅助驾驶装置及控制方法 Download PDF

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杨亚娟
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Abstract

一种用于电驱动汽车的下坡辅助驾驶装置和控制方法，包括开关模块，目标速度模块，速度控制模块以及制动力分配模块，开关模块根据驾驶人的操作和车辆的行驶状况开启或关闭下坡辅助驾驶装置；目标速度模块用于记录当开关模块开启下坡辅助驾驶装置时的瞬时速度，作为目标速度；速度控制模块用于根据当前实时速度和目标速度的差值计算保持目标速度所需要的目标制动扭矩；制动力分配模块用于控制驱动电机的动力回收，以提供与目标制动扭矩相同的制动扭矩。利用驱动电机的动能回收功能产生下滑过程中的制动扭矩，减少通过摩擦制动被耗散的能量，并且驾驶者能够方便地通过与普通驾驶习惯相同的操作控制和更改下坡滑行过程中的速度。

Description

一种用于电驱动汽车的下坡辅助驾驶装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆的辅助驾驶装置及控制方法，尤其涉及一种电驱动车辆的辅助驾驶装置及控制方法。
背景技术
汽车辅助驾驶装置在汽车控制技术中的应用越来越多，给予驾驶者更多的便利和安全。
自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control，简称ACC)是一种现有的自动控制系统，它是在巡航控制技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器(雷达)持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。当与前车之间的距离增加到安全距离时，ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。
陡坡缓降控制系统(Hill Descent Control，简称HDC)是另一种现有的自动控制系统，是结合引擎刹车与ABS防锁刹车系统共同作用。HDC必须在变速箱档位位于1档或是倒档(下陡坡有行进下坡和倒车下坡两种)时作用，系统根本不会设定车速下限，HDC系统必须在进入陡坡路况前就设定好，所以HDC在按钮设定后，驾驶者必须放开一切踏板，包括油门、刹车以及手排车的离合器时才会有效作动。
上述两种现有的汽车辅助驾驶装置在启动之前，都需要比较精确的预先设置，并且在启动之后，驾驶员不容易再根据实际情况的需要方便地作出调整，或者一旦根据实际路况调整了行驶状态之后，比如加快速度，ACC便不能继续运行，必须重新设置，而HDC则更是不允许驾驶员进行除方向盘之外的调整。
同时，传统内燃机汽车中的控制车速的方法往往依靠内燃机的控制和刹车制动系统。而在电动汽车领域，用于动力输出的电动机不能像传统的内燃机一样提供制动力，用于控制车速，因此现有的辅助驾驶装置无法适用于电驱动汽车。并且采用刹车制动系统进行控制也将能量白白转化成热能耗散掉，对于节能环保来说是很不利的，尤其在长距离的下坡路段。
因此，需要提供一种具有适合于电驱动汽车的，灵活方便的下坡辅助驾驶装置。
发明内容
本发明解决的问题是提供适用于电驱动汽车的下坡辅助驾驶装置。
为解决上述问题，本发明提供一种用于电驱动汽车的下坡辅助驾驶装置，所述下坡辅助驾驶装置包括开关模块，目标速度模块，速度控制模块以及制动力分配模块，所述开关模块根据驾驶人的操作和车辆的行驶状况开启或关闭所述下坡辅助驾驶装置；所述目标速度模块用于记录当所述开关模块开启所述下坡辅助驾驶装置时的瞬时速度，作为目标速度；所述速度控制模块用于根据当前实时速度和目标速度的差值计算保持目标速度所需要的目标制动扭矩；所述制动力分配模块用于控制驱动电机的动力回收，以提供与所述目标制动扭矩相同的制动扭矩，当所述驱动电机提供的制动扭矩达不到所述目标制动扭矩时，所述制动力分配模块控制刹车系统提供制动扭矩进行补偿。
可选地，所述开关模块在满足下列全部条件时开启所述下坡辅助驾驶装置，从人机交互接口直接获得驾驶员的指示；并且油门踏板和刹车踏板无位移；并且车辆向前行驶且向前的加速度大于0。
可选地，所述开关模块在满足下列条件之一时关闭所述下坡辅助驾驶装置，当驾驶面板上的开关被关闭；或油门踏板产生位移；或刹车踏板产生位移。
可选地，当刹车踏板产生位移，并且该位移预期产生的制动扭矩大于当前刹车装置提供的制动扭矩时，所述开关模块关闭所述下坡辅助驾驶装置。
同时，本发明还提供了上述下坡辅助驾驶装置用于电驱动汽车的控制方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：充分利用驱动电机的动能回收功能产生下滑过程中的制动扭矩，减少通过摩擦制动被耗散的能量，延长电驱动汽车的续航能力，并且驾驶者能够方便快捷地通过与普通驾驶习惯几乎相同的操作控制和更改下坡滑行过程中的速度，而不需要复杂的设置。
附图说明
图1是本发明下坡辅助驾驶装置的模块示意图。
具体实施方式
本发明的下坡辅助驾驶装置的一个优选实施例如图1所示，下坡辅助驾驶装置1包括开关模块2、目标速度模块3、速度控制模块4以及制动力分配模块5。
开关模块2用于根据当前驾驶人的操作和车辆的状况判断是否启动下坡辅助驾驶装置1。当以下4个条件均满足时，开关模块2启动所述下坡辅助驾驶装置1：
●从人机交互接口直接获得驾驶员的指示，即：驾驶面板上的开关处于打开状态。说明此时驾驶人已经做好了启动下坡辅助驾驶装置的准备；
●油门踏板无位移，说明驾驶人不再进行加速操作；
●刹车踏板无位移，说明驾驶人不再进行制动操作；
●车辆的向前行驶且向前的加速度大于0，说明车辆处于下坡行驶状况中。
当以下条件中任一满足时，开关模块2关闭所述下坡辅助驾驶装置1：
●当驾驶面板上的开关被关闭；
●油门踏板产生位移，即驾驶人主动进行加速；
●刹车踏板产生位移，即驾驶人主动进行减速。
其中，在因为刹车踏板产生位移而关闭下坡辅助驾驶装置1之前，还需根据刹车踏板的位移状况计算根据驾驶人的操作所产生的制动扭矩，与当前分配给刹车装置来补偿的制动扭矩进行对比，如果大于后者，则关闭下坡辅助驾驶装置1，否则不关闭下坡辅助驾驶装置，如此可以避免因为例如下坡过程中出现突然的加速，导致驾驶人下意识地轻踩刹车以控制车速而关闭下坡辅助驾驶装置1。
目标速度模块3用于确定所述下坡辅助驾驶装置1所维持的行车速度，当开关模块2启动下坡辅助驾驶装置1的时候，目标速度模块3记录当时的瞬时速度，并作为此次运行下坡辅助驾驶装置1的目标速度。
速度控制模块4采用PID控制器(Proportion Integration Differentiation，比例-积分-微分控制器)实时测算当前实时速度与目标速度的差值，同时根据差值的测算结果计算为了保持当前速度所需要的目标制动扭矩。
制动力分配模块5在所述开关模块2启动所述下坡辅助驾驶装置1之后，实时测算驱动电机进行动力回收所产生的制动扭矩，并将其与目标制动扭矩进行比较，根据目标制动扭矩调整电机动力回收的功率，使电机产生匹配的制动扭矩，当电机已经达到最大的动力回收功率，则不足的部分分配给刹车装置来补偿。从而最大程度地利用电机的动力回收功能，尽可能少地使用刹车制动这种不利于环保的制动方式。
本发明的电驱动汽车的控制方法的优选实施例如下，当下坡辅助驾驶装置的开关被开启，且油门和刹车踏板均处于无操作的状态，而车辆存在向前的速度及加速度时，下坡辅助驾驶装置启动。
下坡辅助驾驶装置启动时的车辆行驶速度被设定为目标速度，下坡辅助驾驶装置实时地测量当前速度，并根据当前速度与目标速度的差值计算得到控制速度需要的制动扭矩。
所述制动扭矩由驱动电机的动力回收模式提供，当动力回收所产生的制动扭矩不足的时候，刹车装置也提供制动力对制动扭矩进行补偿。
当驾驶人踩踏油门，进行加速，则下坡辅助驾驶装置被关闭，直到驾驶人放开油门的操作，下坡辅助驾驶装置再度被启动。如此当驾驶人认为车辆下坡速度过慢时，可以踩油门进行加速，随后下坡辅助驾驶装置可以以加速后的速度作为目标速度再次启动。
当驾驶人踩踏刹车，进行减速，则下坡辅助驾驶装置被关闭，直到驾驶人放开刹车的操作，下坡辅助驾驶装置再度被启动。如此当驾驶人认为车辆下坡速度过快时，可以踩刹车进行减速，随后下坡辅助驾驶装置可以以减速后的速度作为目标速度再次启动。
在驾驶人踩踏刹车踏板时，可选地，如果踩踏刹车预计造成的制动扭矩小于当时刹车装置实际正在提供的扭矩，则此踩踏刹车的操作被忽略。
当下坡辅助驾驶装置的开关被关闭，则下坡辅助驾驶装置关闭，电驱动汽车进入完全手动操作的状态。
虽然本发明仅就某些示范性实施方式进行描述，这些描述应该仅作为示例而不构成限制。在所附权利要求书记载的范围内，在不脱离本发明精神和范围情况下，各种变化均是可能的。

Claims (9)

1.一种用于电驱动汽车的下坡辅助驾驶装置(1)，其特征在于：所述下坡辅助驾驶装置包括开关模块(2)，目标速度模块(3)，速度控制模块(4)以及制动力分配模块(5)，所述开关模块(2)根据驾驶人的操作和车辆的行驶状况开启或关闭所述下坡辅助驾驶装置(1)；所述目标速度模块(3)用于记录当所述开关模块(2)开启所述下坡辅助驾驶装置(1)时的瞬时速度，作为目标速度；所述速度控制模块(4)用于根据当前实时速度和目标速度的差值计算保持目标速度所需要的目标制动扭矩；所述制动力分配模块(5)用于控制驱动电机的动力回收，以提供与所述目标制动扭矩相同的制动扭矩，当所述驱动电机提供的制动扭矩达不到所述目标制动扭矩时，所述制动力分配模块(5)控制刹车装置提供制动扭矩进行补偿。
2.如权利要求1所述的下坡辅助驾驶装置(1)，其特征在于：所述开关模块(2)在满足下列全部条件时开启所述下坡辅助驾驶装置(1)，
从人机交互接口直接获得驾驶员的指示；和
油门踏板无位移；和
刹车踏板无位移；和
车辆向前行驶且向前的加速度大于0。
3.如权利要求2所述的下坡辅助驾驶装置(1)，其特征在于：所述开关模块(2)在满足下列条件之一时关闭所述下坡辅助驾驶装置(1)，
当驾驶面板上的开关被关闭；或
油门踏板产生位移；或
刹车踏板产生位移。
4.如权利要求3所述的下坡辅助驾驶装置(1)，其特征在于：当刹车踏板产生位移，并且该位移预期产生的制动扭矩大于当前刹车装置提供的制动扭矩时，所述开关模块(2)关闭所述下坡辅助驾驶装置(1)。
5.如权利要求1至4中任一所述的下坡辅助驾驶装置(1)，其特征在于：所述速度控制模块(4)采用PID控制器实时测算当前实时速度与目标速度的差。
6.一种电驱动汽车的控制方法，用于电驱动汽车下坡过程，其特征在于：测量并记录汽车的瞬时速度，以作为目标速度；在汽车下坡行驶过程中测量实时速度，根据所测实时速度与目标速度的差值计算得到所需要的制动扭矩；利用驱动电机的动力回收模式所产生的制动扭矩进行速度控制，当动力回收所产生的制动扭矩不足以满足所需要的制动扭矩时，刹车装置也提供制动扭矩进行补偿。
7.如权利要求6所述的电驱动汽车的控制方法，其特征在于：在满足如下条件时测量并记录汽车的瞬时速度：
从人机交互接口直接获得驾驶员的指示；和
油门踏板无位移；和
刹车踏板无位移；和
汽车向前行驶且向前的加速度大于0。
8.如权利要求7所述的电驱动汽车的控制方法，其特征在于：所述控制方法在满足下列条件之一时结束控制，
当驾驶面板上的开关被关闭；或
油门踏板产生位移；或
刹车踏板产生位移。
9.如权利要求8所述的电驱动汽车的控制方法，其特征在于：所述控制方法在满足下列条件时结束控制：当刹车踏板产生位移，并且该位移预期产生的制动扭矩大于当前刹车装置提供的制动扭矩。
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