CN106904158A - 一种电动汽车坡路起步辅助控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车坡路起步辅助控制方法，该方法包括：在坡路起步过程中，踩下加速踏板前，车辆在液压制动力作用下保持静止；踩下加速踏板后，驾驶员需求力矩随着加速踏板开度增加而增加，当驾驶员需求力矩大于电机允许的长时间堵转力矩车辆仍然无法前进时，电机驱动力矩不跟随驾驶员需求力矩增长，而是保持力矩不变，与此同时液压制动力进行动态补偿控制，车辆在电机驱动力矩和液压制动力的联合作用下保持静止；当驾驶员需求力矩大于车辆行驶阻力时，电机驱动力矩增加至与驾驶员需求力矩相同，以驱动车辆行驶。本发明的控制方法确保了汽车在起步过程既不会有冲击，又防止对电机产生不良影响。

Description

一种电动汽车坡路起步辅助控制方法

技术领域

本发明涉及一种坡路起步辅助控制方法，具体涉及一种电动汽车坡路起步辅助控制方法。

背景技术

关于电动汽车坡路起步辅助控制方法，目前主要采用的方法包括：在松开制动踏板后施加防溜车力矩，在踩下加速踏板后，在防溜车力矩基础上叠加附加电机驱动力矩。上述的附加电机驱动力矩为根据加速踏板开度计算所得。但如果坡路过大会出现两种异常状况：第一种，电机驱动力矩施加速率过快，带来起步冲击，造成安全隐患；第二种，电机驱动力矩施加速率过慢，出现低转速、大扭矩的堵转现象，此时会对电机造成不良影响。

专利文献1(CN103223936A)中公开了混合动力汽车下坡辅助电、液复合制动控制方法，包括如下策略：制动力矩优先分配给电机，其次发动机，最后液压制动系统。下坡行驶安全、经济、舒适为目的，提出了并联式电、液辅助制动控制方法，尤其提出了电机和液压的协调制动方法，既弥补了液压制动系统启动延时的缺陷，又能够在液压系统启动后使电机的制动能量回馈最大化。

专利文献2(CN102167032A)公开了一种深度混合动力汽车的上坡辅助控制方法，包括以下步骤1)车辆坡路起步的检测；2)车辆坡路起步过程中力矩的分配及起步控制策略。根据电池荷电状态、电机所能提供的最大驱动力矩、发动机状态、液压制动主缸状态统一动态协调电机、发动机、离合器及液压制动装置保证车辆坡路起步过程中不后退，并辅助驾驶员实现车辆的平稳起步。

专利文献3(CN101559772A)公开了一种混合动力汽车的下坡辅助控制方法，其包括以下步骤：1)设置一个坡路辅助控制系统其包括整车控制器、电机及其控制器、发动机及其控制器和液压制动装置及其控制器；2)整车控制器通过实时采集车辆的加速踏板位置、制动踏板位置、档位位置及车速的信息判断车辆是否进入坡路辅助程序；3)整车控制器通过车速的变化量计算出相应的制动扭矩，再根据电池SOC、电机的制动力矩、车速、离合器的状态和变速器的档位统一动态协调电机、发动机反拖及液压制动系统的制动力矩，使车速保持相对稳定，从而提高了驾驶的安全性和车辆燃油的经济性。

然而，对于专利文献1、专利文献3公开的系统，主要涉及的是混合动力汽车下坡情况下的坡路辅助，主要考虑增加滑行能量回收，提高经济性降低油耗。而专利文献2公开的系统，涉及混合动力汽车上坡情况下的坡路辅助控制方法，但主要内容为通过SOC和起步需求扭矩判断起步所需动力源是由电机提供还是由发动机提供，并未涉及电机起步控制情况下的过程控制，对电机如果出现堵转没有应对措施。

因此，亟待出现一种既能避免电机堵转又不会出现起步冲击的电动汽车坡路起步辅助控制方法。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提供一种既能避免电机堵转又不会出现起步冲击的电动汽车坡路起步辅助控制方法。

本发明采用的技术方案为：

本发明的实施例提供一种电动汽车坡路起步辅助控制方法，所述方法包括：当检测到松开制动踏板后至踩下加速踏板前时，则使电动汽车进入制动防溜车阶段，在此阶段，使得液压制动力保持在松开制动踏板前的大小，所述电动汽车在所述液压制动力的作用下保持静止；当检测到踩下加速踏板后，驾驶员需求力矩小于驱动电机允许的长时间堵转力矩T_A时，则使所述电动汽车进入驱动防溜车阶段，在此阶段，液压制动力减少为零，当检测到电机转速与电动汽车的前进方向相反时，使得电机驱动力矩增加至防止电动汽车溜车的力矩T_防，随后驾驶员需求力矩随着加速踏板开度的增加而增加，电机驱动力矩与驾驶员需求力矩保持相同；当检测到驾驶员需求力矩增加至位于长时间堵转力矩T_A和使汽车在坡路上前进的电机驱动力矩T_B之间，而电动汽车仍无法前进时，则使电动汽车进入联合防溜车阶段，在此阶段，施加液压制动力，驾驶员需求力矩随加速踏板开度的增加而继续增加，而电机驱动力矩保持为T_A不变，所述电动汽车在电机驱动力矩和施加的液压制动力的联合作用下保持静止；

当检测到驾驶员需求力矩增加至大于T_B时，则使电动汽车进入驱动前进阶段，在此阶段，使得在联合防溜车阶段施加的液压制动力减少为零，并使得电机驱动力矩迅速增大至与驾驶员需求力矩相等，使得电动汽车在电机驱动力矩的作用下前进。

与现有技术相比，本发明通过协调制动系统和驱动系统来实现电动汽车坡路起步辅助，达到既避免电机堵转又不会出现起步冲击，最终达到平稳起步的目的

附图说明

图1是本发明利用的控制系统的拓扑图。

图2为本发明的电动汽车坡路起步辅助控制方法的流程示意图。

图3是本发明的电动汽车坡路起步辅助控制方法的过程控制图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1是本发明利用的控制系统的拓扑图。图2为本发明的电动汽车坡路起步辅助控制方法的流程示意图。图3是本发明的电动汽车坡路起步辅助控制方法的过程控制图。

本发明的电动汽车坡路起步辅助控制方法可通过部署在电动汽车上的坡路起步辅助系统来实现，如图1所示，该电动汽车坡路起步辅助系统可包括加速踏板1、制动踏板2、电机控制器3、整车控制器4、制动控制器5、驱动电机6和液压制动单元7。加速踏板1和制动踏板2都包含位置传感器器。加速踏板1、制动踏板2、电机控制器3、整车控制器4、制动控制器5、驱动电机6和制动执行机构(液压制动单元7)通过CAN总线连接，加速踏板1和制动踏板2通过CAN信号与电机控制器3、整车控制器4、制动控制器5进行数据连接，驱动电机2通过机械连接与车轮连接，液压制动单元7通过液压管路与车轮连接。整车控制器4根据位置传感器检测加速踏板位置信号、制动踏板行程信号计算起步时所需的驱动力、液压制动力。实现了电机驱动力、液压制动力与加速踏板、制动踏板的完全解耦，即电机驱动力和液压制动力不会即时响应加速踏板和制动踏板的位置而变化。本发明的电动汽车坡路起步辅助系统的结构与现有技术类似，在此省略对它们的详细介绍。也就是说，本发明实施例提供的电动汽车坡路起步辅助控制方法，不需要对汽车的传统制动系统进行改造，只利用现有的制动系统就可实现。

在本发明的电动汽车坡路起步辅助控制方法的控制过程中，涉及的控制信号主要包括：液压制动系统主缸压力信号、驾驶员需求力矩信号、电机驱动力矩信号、加速踏板位置信号、制动踏板行程信号。其中：液压制动系统主缸压力信号反应制动系统实际施加的制动力大小；加速踏板位置信号反应加速踏板开度大小；制动踏板行程信号反应制动踏板行程大小；驾驶员需求力矩信号为整车控制器根据加速踏板位置和电机转速计算出的驱动需求力矩，可通过它们之间的对应关系通过查表法来获得；电机驱动力矩信号为以驾驶员需求力矩为基础，综合液压制动系统主缸压力信号后由整车控制器计算出的驱动电机实际输出用于驱动的力矩。

如图2所示，本发明实施例提供的电动汽车坡路起步辅助控制方法在坡路起步过程中，控制过程可包括以下步骤：

S1：释放制动踏板；

S2：使液压制动力保持在松开制动踏板前的大小；

S3：判断是否踩下加速踏板，如果检测到加速踏板开度信号，则执行下述步骤S4，否则，则继续保持液压制动力；

S4：使液压制动力减少至0，驾驶员需求力矩随加速踏板开度的增加而增加，电机驱动力矩也随驾驶员需求力矩的增加而增加，并与驾驶员需求力矩保持相同；

S5：判断随增加的驾驶员需求力矩是否大于驱动电机允许的长时间堵转力矩T_A，如果大于，则进入下述步骤S6，否则返回步骤S5；

S6：施加液压制动力，此阶段，驾驶员需求力矩继续随加速踏板开度的增加而增加，电机驱动力矩保持为T_A不变；

S7：判断增加的驾驶员需求力矩是否大于可以驱动车辆前进的力矩T_B，如果大于，则进入下述步骤S8，否则，返回步骤S6；

S8：使得液压制动力减少至0，驾驶员需求力矩随加速踏板开度的增加而继续增加，同时电机驱动力矩也随驾驶员需求力矩的增加而增加，并与驾驶员需求力矩相等。

具体地，在使用本发明的电动汽车坡路起步辅助控制方法对电动汽车坡路起步进行辅助控制时，可将汽车坡路起步过程分成以下4个阶段来进行控制：制动防溜车阶段、驱动防溜车阶段、联合防溜车阶段和驱动前进阶段，其中，制动防溜车阶段为松开制动踏板后至踩下加速踏板前的阶段，驱动防溜车阶段为踩下加速踏板后驾驶员需求力矩在小于T_A前的阶段，联合防溜车阶段为继续踩下加速踏板后，驾驶员需求力矩持续增加(但是在T_A～T_B之间)，电机驱动力矩保持T_A不变的阶段，驱动前进阶段为继续踩下加速踏板，驾驶员需求力矩大于T_B，汽车在电机驱动力矩的作用下前进的阶段。以下，结合图2和图3对上述4个阶段的控制进行详细说明。

在电动汽车的起步过程中，当检测到松开制动踏板后至踩下加速踏板前时，则使电动汽车进入制动防溜车阶段，在此阶段，使得液压制动力保持在松开制动踏板前的大小，所述电动汽车在所述液压制动力的作用下保持静止(对应步骤S1和S2)；当检测到踩下加速踏板后，驾驶员需求力矩小于驱动电机允许的长时间堵转力矩T_A时，则使所述电动汽车进入驱动防溜车阶段，在此阶段，液压制动力减少为零，当检测到电机转速与电动汽车的前进方向相反时，使得驾驶员需求力矩增加至防止电动汽车溜车的力矩T_防，随后驾驶员需求力矩随着加速踏板开度的增加而增加，电机驱动力矩与驾驶员需求力矩保持相同(对应步骤S3至S4)，此时汽车在电机驱动力矩作用下行驶；当检测到驾驶员需求力矩增加至位于长时间堵转力矩T_A和使汽车在坡路上前进的电机驱动力矩T_B之间，而电动汽车仍无法前进时，则使电动汽车进入联合防溜车阶段，在此阶段，施加液压制动力，驾驶员需求力矩随加速踏板开度的增加而继续增加，而电机驱动力矩保持为T_A不变，所述电动汽车在电机驱动力矩和施加的液压制动力的联合作用下保持静止(对应步骤S5至S6)；当检测到驾驶员需求力矩增加至大于T_B时，则使电动汽车进入驱动前进阶段，在此阶段，使得在联合防溜车阶段施加的液压制动力减少为零，并使得电机驱动力矩迅速增大至与驾驶员需求力矩相等，使得电动汽车在电机驱动力矩的作用下前进(对应步骤S7至S8)。

也就是说，在本发明中，电动汽车在起步过程中的控制方法具体可包括：

1)制动防溜车阶段

此阶段为坡路起步开始阶段，首先松开制动踏板且没有踩下加速踏板。此时，制动控制器记录松开制动踏板前的制动压力，并通过CAN总线将控制信号发送给制动执行机构，制动执行机构在踩下加速踏板前保持工作，使制动压力在此过程中保持不变。此阶段，汽车在制动力的作用下在坡路上保持静止。

2)驱动防溜车阶段

坡路起步在松开制动踏板后，踩下加速踏板。在加速踏板踩下后将加速踏板位置信号通过CAN信号发送给整车控制器。其中，制动控制器接收到加速踏板位置信号后通过CAN信号控制液压制动单元，液压制动单元将液压制动力减小到零。此时车辆可能出现瞬间溜车趋势，当整车控制器检测到电机转速与前进方向相反时，整车控制器通过电机转速和加速踏板位置信号计算出驾驶员需求力矩为防止溜车的力矩T_防，则发送指令控制电机驱动力矩增加至防止溜车的力矩T_防，随后驾驶员需求力矩随着加速踏板开度的增加而增加，电机驱动力矩与驾驶员需求力矩保持相同。此后加速踏板开度进一步增大，整车控制器会根据电机转速和加速踏板位置信号计算得到相应的驾驶员需求力矩。当驾驶员需求力矩小于整车控制器内存储的电机允许的长时间堵转力矩T_A时，电机驱动力矩保持与驾驶员需求力矩相同。

3)联合防溜车阶段

在驱动防溜车阶段后，加速踏板开度进一步增大，驾驶员需求力矩随着加速踏板开度的增加而增大。当驾驶员需求力矩增加至大于T_A汽车仍然无法前进时，电机驱动力矩保持T_A不变。此时加速踏板位置信号通过CAN信号发送整车控制器，整车控制器根据电机转速和加速踏板位置信号计算得出驾驶员需求力矩。与此同时制动控制器会发送控制信号给液压制动单元，液压制动单元会施加液压制动力，电机驱动力矩和液压制动力的施加与驾驶员需求力矩相对应。从而在此阶段，驾驶员需求力矩随着加速踏板开度增加而增加，而电机驱动力矩保持不变，汽车会在电机驱动力矩和液压制动力的联合作用下保持静止。这样就可以确保汽车既不会出现溜车现象，又不会因电机堵转力矩过大而造成不良影响。

4)驱动前进阶段。

在联合防溜车阶段后，加速踏板开度继续增加，加速踏板位置信号通过CAN信号发送给整车控制器。整车控制器根据加速踏板位置信号计算驾驶员需求力矩。整车控制器根据松开制动踏板前的液压制动压力计算出能够使汽车在坡路上前进的电机驱动力矩T_B。随着加速踏板开度的持续增大，整车控制器根据电机转速和加速踏板位置信号计算得到的驾驶员需求力矩大于T_B时，制动控制器发送控制信号制动执行机构将液压制动压力减小到零。同时电机控制器发送信号给电机，电机驱动力矩迅速增大至与驾驶员需求力矩相等。汽车在电机驱动力矩的作用下前进。

即，根据上述描述可知，在电动汽车坡路起步辅助控制过程中，制动踏板行程、加速踏板开度、液压制动力、驾驶员需求力矩和电机驱动力矩随着行驶时间的变化可如图3所示。如图3所示，在坡路起步过程中，在释放制动踏板至踩下加速踏板前，车辆在释放制动踏板前的液压制动力作用下保持静止；在踩下加速踏板后，驾驶员需求力矩小于T_A之前，液压制动力减少为零，电机驱动力矩增加至T_防，驾驶员需求力矩随着加速踏板开度增加而增加，电机驱动力力矩与驾驶员需求力矩保持相同；当驾驶员需求力矩增加至位于(T_A，T_B)时，施加液压制动力进行动态补偿控制，电机驱动力矩保持T_A不变，驾驶员需求力矩随着加速踏板开度增加而继续增加，车辆在电机驱动力矩和液压制动力的联合作用下保持静止；当驾驶员需求力矩继续增加至大于T_B时，液压制动力减少为零，电机驱动力矩迅速增大至与驾驶员需求力矩相同，汽车在电机驱动力矩的作用下前进。也就是说，在电动汽车坡路起步辅助控制过程中，加速踏板开度一直在增大，驾驶员需求力矩也一直在随之增加，液压制动力根据情况来进行施加，电机驱动力矩根据情况来赋予不同的值，以对电动汽车坡路起步进行辅助控制。

综上可知，本发明的电动汽车坡路起步辅助控制方法可在制动踏板不被踩下的情况下自动协调制动系统和驱动系统来施加制动力，从而既避免电机堵转又不会出现起步冲击，最终达到平稳起步的目的。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电动汽车坡路起步辅助控制方法，其特征在于，所述方法包括：

当检测到松开制动踏板后至踩下加速踏板前时，则使电动汽车进入制动防溜车阶段，在此阶段，使得液压制动力保持在松开制动踏板前的大小，所述电动汽车在所述液压制动力的作用下保持静止；

当检测到踩下加速踏板后，驾驶员需求力矩小于驱动电机允许的长时间堵转力矩T_A时，则使所述电动汽车进入驱动防溜车阶段，在此阶段，液压制动力减少为零，当检测到电机转速与电动汽车的前进方向相反时，使得电机驱动力矩增加至防止电动汽车溜车的力矩T_防，随后驾驶员需求力矩随着加速踏板开度的增加而增加，电机驱动力矩与驾驶员需求力矩保持相同；

当检测到驾驶员需求力矩增加至位于长时间堵转力矩T_A和使汽车在坡路上前进的电机驱动力矩T_B之间，而电动汽车仍无法前进时，则使电动汽车进入联合防溜车阶段，在此阶段，施加液压制动力，驾驶员需求力矩随加速踏板开度的增加而继续增加，而电机驱动力矩保持为T_A不变，所述电动汽车在电机驱动力矩和施加的液压制动力的联合作用下保持静止；

当检测到驾驶员需求力矩增加至大于T_B时，则使电动汽车进入驱动前进阶段，在此阶段，使得在联合防溜车阶段施加的液压制动力减少为零，并使得电机驱动力矩迅速增大至与驾驶员需求力矩相等，使得电动汽车在电机驱动力矩的作用下前进。