CN107187446A - 电动车辆的巡航控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出电动车辆的巡航控制方法及装置。方法包括：接收到针对电动车辆的定速巡航请求，该请求携带巡航设定车速v_stp；计算巡航设定车速v_stp与当前车速v的差值△v＝v‑v_stp；计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t；根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩，使用该巡航需求扭矩驱动车辆行驶。本申请提高了巡航控制过程中车辆的稳定性和舒适性，且减轻了定速巡航开发标定工作量，使得电动车辆定速巡航控制响应更迅速、鲁棒性更高。

Description

电动车辆的巡航控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电动车辆行驶控制技术领域，尤其涉及电动车辆的巡航控制方法及装置。

背景技术

车辆的定速巡航控制功能可以使驾驶员在长时间驾驶中不必踩加速踏板就可以让车辆按照所设定的速度行驶，大大减轻驾驶疲劳感。目前对新能源汽车的普及力度逐渐加大。除了普通代步之外，人们对电动车辆的舒适性及便利性也提出更高的要求。

配备有定速巡航功能的车辆，当驾驶员启动巡航功能后，巡航控制通常通过速度检测单元采集的实际车速与驾驶员设定巡航车速的偏差作为巡航控制信号，来调节电机驱动功率大小以保证车辆按照设定巡航速度行驶。

对于电动车辆而言，定速巡航控制扭矩处于不断的车速跟随调整中，当实际车速小于巡航设定车速时电机扭矩增大，反之减小。目前多数定速巡航控制系统通过PI(Proportional Integral，比例积分)调节电机扭矩来控制车辆行驶速度，此方法应用方便但是为适应广为的巡航车速设定点例如30～120Km/h，其参数标定匹配工作量很大，同时由于实际驾驶应用场景中，由于不同行驶工况下如上下坡、断续坏路等引起车辆速度急剧波动，上述控制方法无法满足稳定舒适性的巡航控制需求。

发明内容

本发明提供电动车辆的巡航控制方法及装置，以提高巡航控制过程中车辆的稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种电动车辆的巡航控制方法，该方法包括：

接收到针对电动车辆的定速巡航请求，该请求携带巡航设定车速v_stp；

计算巡航设定车速v_stp与当前车速v的差值△v＝v-v_stp；

计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t；

根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩，使用该巡航需求扭矩驱动车辆行驶。

所述根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩为：

计算T_cruise＝(T_Motor·k-M·a_Vehic+M·a_m)/k

其中，T_cruise为巡航需求扭矩，T_Motor为当前电机扭矩；k为电机扭矩通过机械传动转换为车辆驱动力的转换系数；M为电动车辆的质量；a_Vehic为电动车辆的当前加速度。

所述根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之后进一步包括：

在所述巡航需求扭矩和加速踏板扭矩之间取较大值，将该较大值作为本次使用的巡航需求扭矩。

所述计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后、根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之前进一步包括：

判断驾驶员是否设定了加速或者减速需求，若是，根据预设修正加速度修正a_m；否则，保持a_m不变。

所述计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后、根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之前进一步包括：

判断a_m>a_max或a_m<a_min是否成立，若前者成立，令a_m＝a_max；若后者成立，令a_m＝a_min；若二者都不成立，保持a_m不变，其中，a_min、a_max为预设值，且，a_min<0，a_max>0。

一种电动车辆的巡航控制装置，该装置包括：

加速度计算模块，用于接收针对电动车辆的定速巡航请求，该请求携带巡航设定车速v_stp，计算巡航设定车速v_stp与当前车速v的差值△v＝v-v_stp，计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t；

巡航需求扭矩计算模块，用于根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩，使用该巡航需求扭矩驱动车辆行驶。

所述巡航需求扭矩计算模块根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩为：

计算T_cruise＝(T_Motor·k-M·a_Vehic+M·a_m)/k

其中，T_cruise为巡航需求扭矩，T_Motor为当前电机扭矩；k为电机扭矩通过机械传动转换为车辆驱动力的转换系数；M为电动车辆的质量；a_Vehic为电动车辆的当前加速度。

所述巡航需求扭矩计算模块根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之后进一步包括：

在所述巡航需求扭矩和加速踏板扭矩之间取较大值，将该较大值作为本次使用的巡航需求扭矩。

所述加速度计算模块计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后进一步包括：

判断驾驶员是否设定了加速或者减速需求，若是，根据预设修正加速度修正a_m；否则，保持a_m不变。

所述加速度计算模块计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后进一步包括：

判断a_m>a_max或a_m<a_min是否成立，若前者成立，令a_m＝a_max；若后者成立，令a_m＝a_min；若二者都不成立，保持a_m不变，其中，a_min、a_max为预设值，且，a_min<0，a_max>0。

本申请借助加速度在定速巡航过程中调整巡航需求扭矩，由于加速度波动范围小且可控性高，因此提高了巡航控制过程中车辆的稳定性和舒适性，且减轻了定速巡航开发标定工作量，使得电动车辆定速巡航控制响应更迅速、鲁棒性更高；

进一步地，本申请通过在巡航需求扭矩和加速踏板扭矩之间取较大值来作为最终使用的电机扭矩，进一步提高了用户体验；

进一步地，本申请通过将平均修正加速度a_m限制在一定范围内，使得巡航需求扭矩T_cruise对△v的敏感性降低，增强对不同路面的适应能力，保证了车辆的稳定性；

进一步地，本申请中通过在检测到驾驶员的加/减速需求时，在当前a_m基础上加上/减去一个修正加速度，增强了巡航控制的响应速度，从而提升瞬时车辆加速/减速的用户体验。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的电动车辆的巡航控制方法流程图；

图2为本申请另一实施例提供的电动车辆的巡航控制方法流程图；

图3为本申请应用示例中△v与a_m的关系示意图；

图4为本申请实施例提供的电动车辆的巡航控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

发明人经过分析发现：现有的巡航设定车速范围较广，同时车辆在行驶过程中的瞬时车速会受路面影响产生不同程度的波动，基于实际车速与巡航设定车速的差值来控制电驱动扭矩的方式控制难度较大。

图1为本申请一实施例提供的电动车辆的巡航控制方法流程图，其具体步骤如下：

步骤101：接收到针对电动车辆的定速巡航请求，该请求携带巡航设定车速v_stp。

步骤102：计算巡航设定车速v_stp与当前车速v的差值△v＝v-v_stp。

步骤103：计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t。

△t为预先设定的修正周期。

步骤104：根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩，使用该巡航需求扭矩驱动车辆行驶。

在实际应用中，步骤104中，根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩为：

计算T_cruise＝(T_Motor·k-M·a_Vehic+M·a_m)/k

其中，T_cruise为巡航需求扭矩，T_Motor为当前电机扭矩；k为电机扭矩通过机械传动转换为车辆驱动力的转换系数；M为电动车辆的质量；a_Vehic为电动车辆的当前加速度。

在实际应用中，步骤104中，根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之后进一步包括：

在所述巡航需求扭矩和加速踏板扭矩之间取较大值，将该较大值作为本次使用的巡航需求扭矩。

在实际应用中，步骤104中，根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之前进一步包括：

判断驾驶员是否设定了加速或者减速需求，若是，根据预设修正加速度修正a_m；否则，保持a_m不变。

在实际应用中，步骤104中，根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之前进一步包括：

判断a_m>a_max或a_m<a_min是否成立，若前者成立，令a_m＝a_max；若后者成立，令a_m＝a_min；若二者都不成立，保持a_m不变，其中，a_min、a_max为预设值，且，a_min<0，a_max>0。

图2为本申请另一实施例提供的电动车辆的巡航控制方法流程图，其主要步骤如下：

步骤201：电动车辆的整车控制单元接收到驾驶员输入的定速巡航请求，该请求携带巡航设定车速v_stp。

步骤202：整车控制单元从速度检测单元获取车辆当前车速v，计算巡航设定车速v_stp与当前车速v的差值△v：△v＝v_stp-v。

步骤203：整车控制单元判断|△v|≤△v_th是否成立，若是，返回步骤202；否则，执行步骤204。

△v_th为预先设定的△v的阈值，其取值例如：2km/h(公里/小时)。

步骤204：整车控制单元计算车辆在修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t。

其中，修正周期△t为预先设定的值，例如：其取值可为0.2s(秒)。

步骤205：整车控制单元判断驾驶员是否设定了加速或者减速需求，若是，执行步骤206；否则，执行步骤207。

一般地，在车辆的巡航控制面板上有一个加速开关和一个减速开关。当整车控制单元检测到加速开关被打开时，确认驾驶员有加速需求；当整车控制单元检测到减速开关被打开时，确认驾驶员有减速需求。

步骤206：整车控制单元根据预设修正加速度修正a_m。

修正加速度为预先设定的值，如：可设定为0.2m/s²(米/秒²)。当有加速需求时，a_m＝a_m+修正加速度，当有减速需求时，a_m＝a_m–修正加速度。

步骤207：整车控制单元根据如下公式(1)和(2)，计算巡航需求扭矩T_cruise：

T_cruise＝F_DriveReq/k (1)

F_DriveReq＝T_Motor·k-M·a_Vehic+M·a_m (2)

其中，T_Motor为当前电机扭矩；k为电机扭矩通过机械传动转换为车辆驱动力的转换系数，该转换系数受电机效率、轮胎半径等因素的影响；M为电动车辆的质量；a_Vehic为电动车辆的当前加速度。

进一步地，可预先设置a_m的取值范围：a_min≤a_m≤a_max。在步骤207计算巡航需求扭矩T_cruise前，判断a_m>a_max或a_m<a_min是否成立，若前者成立，令a_m＝a_max；若后者成立，则令a_m＝a_min；若两者都不成立，保持a_m不变。

其中，a_min、a_max可预先设定，且，a_min<0，a_max>0。通常，a_max的取值范围为0≤a_max≤0.8m/s²，a_min的取值范围为-0.8m/s²≤a_min<0。

步骤208：整车控制单元在当前巡航需求扭矩T_cruise和加速踏板扭矩之间取较大值，将该较大值输出到电驱动单元，电驱动单元根据该较大值通过机械传动装置来驱动车辆行驶，返回步骤202。

其中，本申请的巡航需求扭矩T_cruise是通过如下过程推导得到的：

首先，电动车辆的驱动也就是当前电机扭矩T_Motor经过一定的机械传动转换后的车辆驱动力来牵引车辆，令k表示转换系数，该系数受电机效率以及机械传动效率、轮胎半径等因素影响，因此车辆驱动力F_Drive可表示为：

F_Drive＝T_Motor·k (3)

进而，依据汽车理论，车辆行驶过程中满足如下驱动方程：

F_Drive-F_Resist＝M·a_Vehic (4)

其中，F_Drive为车辆当前驱动力，F_Resist为车辆行驶过程等效阻力，M为车辆质量，a_Vehic为车辆当前加速度；

因此，由式(4)可得出车辆行驶过程等效阻力F_Resist：

F_Resist＝F_Drive-M·a_Vehic (5)

若车辆当前行驶速度为v，如果使车辆经过时间t过渡并维持到一个用户巡航设定车速v_stp，则根据牛顿力学可知，在此段时间内需要的修正力F_Modify为：

F_Modify＝M·(v_stp-v)/t (6)

其中，令a_m＝(v_stp-v)/t，即a_m为该段时间t内的平均修正加速度。

至此结合式(3)～(6)可以得出定速巡航功能激活后任意时刻车辆需求驱动力F_DriveReq：

F_DriveReq＝F_Resist+F_Modify＝T_Motor·k-M·a_Vehic+M·a_m (7)

可以看出，式(7)即式(2)

相应地，根据车辆机械传动关系可得出当前时刻巡航需求扭矩T_cruise：

T_cruise＝F_DriveReq/k (1)

需要说明的是，理论上a_m是可以任意取值的，不过考虑到|a_m|取值过大时，车辆的稳定性和舒适性会变差，因此，最好将|a_m|的取值限定在一定范围内，具体取值可以根据驾驶体验给出。

从式(6)可以得出a_m为巡航设定车速v_stp与实际车速v差值△v的函数。

图3为本申请应用示例中△v与a_m的关系示意图，其中，a_m取值范围限定为[-0.5，0.5]。

定速巡航功能激活后，若当前实际车速v小于巡航设定车速v_stp，即△v为正值，可得到a_m>0，也就是车辆需要额外的a_m加速前进，随着实际车速的提高，△v逐渐减小，因此额外需求的加速度a_m相应减小，直至△v达到预设精度范围，比如±2km/h。在调整过程中a_m变化幅值被限定在一定范围[-0.5，0.5]内，因此巡航需求扭矩T_cruise对△v的敏感性降低，增强对不同路面的适应能力，保证了系统的稳定性。

如图3所示，当△v>25或者△v<-25后，车辆额外需求加速度a_m保持为固定的值，是为了保证驾驶员的舒适感，例如巡航过程中驾驶员踩加速踏板使车速提高超过了巡航设定车速，从而使△v<-25，当驾驶员再次松开踏板后，继续恢复原先巡航扭矩控制，此时a_m如果过大，电机扭矩会发生突变，驾驶员会感受到顿挫感。

本申请的有益技术效果如下：

本申请借助加速度在定速巡航过程中调整巡航需求扭矩，由于加速度波动范围小且可控性高，因此提高了巡航控制过程中车辆的稳定性和舒适性，且减轻了定速巡航开发标定工作量，使得电动车辆定速巡航控制响应更迅速、鲁棒性更高；

进一步地，本申请通过在巡航需求扭矩和加速踏板扭矩之间取较大值来作为最终使用的电机扭矩，进一步提高了用户体验；

进一步地，本申请通过将平均修正加速度a_m限制在一定范围内，使得巡航需求扭矩T_cruise对△v的敏感性降低，增强对不同路面的适应能力，保证了车辆的稳定性；

进一步地，本申请中通过在检测到驾驶员的加/减速需求时，在当前a_m基础上加上/减去一个修正加速度，增强了巡航控制的响应速度，从而提升瞬时车辆加速/减速的用户体验。

图4为本申请实施例提供的电动车辆的巡航控制装置的结构示意图，其主要包括：加速度计算模块41和巡航需求扭矩计算模块42，其中：

加速度计算模块41，用于接收针对电动车辆的定速巡航请求，该请求携带巡航设定车速v_stp，计算巡航设定车速v_stp与当前车速v的差值△v＝v-v_stp，计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t，将a_m发送给巡航需求扭矩计算模块42。

巡航需求扭矩计算模块42，用于根据加速度计算模块41发来的a_m计算巡航需求扭矩，以使用该巡航需求扭矩驱动车辆行驶。

在实际应用中，巡航需求扭矩计算模块42根据a_m计算巡航需求扭矩为：

计算T_cruise＝(T_Motor·k-M·a_Vehic+M·a_m)/k

其中，T_cruise为巡航需求扭矩，T_Motor为当前电机扭矩；k为电机扭矩通过机械传动转换为车辆驱动力的转换系数；M为电动车辆的质量；a_Vehic为电动车辆的当前加速度。

在实际应用中，巡航需求扭矩计算模块42根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之后进一步包括：

在所述巡航需求扭矩和加速踏板扭矩之间取较大值，将该较大值作为本次使用的巡航需求扭矩。

在实际应用中，加速度计算模块41计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后进一步包括：

判断驾驶员是否设定了加速或者减速需求，若是，令a_m＝a_m+预设修正加速度；否则，保持a_m不变。

在实际应用中，加速度计算模块41计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后进一步包括：

判断a_m>a_max或a_m<a_min是否成立，若前者成立，令a_m＝a_max；若后者成立，令a_m＝a_min；若二者都不成立，保持a_m不变，其中，a_min、a_max为预设值，且，a_min<0，a_max>0。

在实际应用中，上述电动车辆的巡航控制装置可位于电动车辆的整车控制单元内。电动车辆可为电动汽车。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车辆的巡航控制方法，其特征在于，该方法包括：

接收到针对电动车辆的定速巡航请求，该请求携带巡航设定车速v_stp；

计算巡航设定车速v_stp与当前车速v的差值△v＝v-v_stp；

计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t；

根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩，使用该巡航需求扭矩驱动车辆行驶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩为：

计算T_cruise＝(T_Motor·k-M·a_Vehic+M·a_m)/k

其中，T_cruise为巡航需求扭矩，T_Motor为当前电机扭矩；k为电机扭矩通过机械传动转换为车辆驱动力的转换系数；M为电动车辆的质量；a_Vehic为电动车辆的当前加速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之后进一步包括：

在所述巡航需求扭矩和加速踏板扭矩之间取较大值，将该较大值作为本次使用的巡航需求扭矩。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后、根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之前进一步包括：

判断驾驶员是否设定了加速或者减速需求，若是，根据预设修正加速度修正a_m；否则，保持a_m不变。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后、根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之前进一步包括：

判断a_m>a_max或a_m<a_min是否成立，若前者成立，令a_m＝a_max；若后者成立，令a_m＝a_min；若二者都不成立，保持a_m不变，其中，a_min、a_max为预设值，且，a_min<0，a_max>0。

6.一种电动车辆的巡航控制装置，其特征在于，该装置包括：

加速度计算模块，用于接收针对电动车辆的定速巡航请求，该请求携带巡航设定车速v_stp，计算巡航设定车速v_stp与当前车速v的差值△v＝v-v_stp，计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t；

巡航需求扭矩计算模块，用于根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩，使用该巡航需求扭矩驱动车辆行驶。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述巡航需求扭矩计算模块根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩为：

计算T_cruise＝(T_Motor·k-M·a_Vehic+M·a_m)/k

其中，T_cruise为巡航需求扭矩，T_Motor为当前电机扭矩；k为电机扭矩通过机械传动转换为车辆驱动力的转换系数；M为电动车辆的质量；a_Vehic为电动车辆的当前加速度。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述巡航需求扭矩计算模块根据平均修正加速度a_m计算巡航需求扭矩之后进一步包括：

在所述巡航需求扭矩和加速踏板扭矩之间取较大值，将该较大值作为本次使用的巡航需求扭矩。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加速度计算模块计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后进一步包括：

判断驾驶员是否设定了加速或者减速需求，若是，根据预设修正加速度修正a_m；否则，保持a_m不变。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加速度计算模块计算车辆在预设修正周期△t内所需的平均修正加速度a_m＝△v/△t之后进一步包括：

判断a_m>a_max或a_m<a_min是否成立，若前者成立，令a_m＝a_max；若后者成立，令a_m＝a_min；若二者都不成立，保持a_m不变，其中，a_min、a_max为预设值，且，a_min<0，a_max>0。