CN107627903B - 电动汽车的防溜坡控制方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

电动汽车的防溜坡控制方法、装置、系统和存储介质 Download PDF

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CN107627903B CN201710863782.5A CN201710863782A CN107627903B CN 107627903 B CN107627903 B CN 107627903B CN 201710863782 A CN201710863782 A CN 201710863782A CN 107627903 B CN107627903 B CN 107627903B
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Abstract

本发明涉及一种电动汽车的防溜坡控制方法、装置、系统和存储介质，通过监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、速度信号、刹车信号和档位信号；根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号；若产生防溜坡信号，则控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上；大大缩短了防溜坡调节时间，缩短了后溜距离。

Description

电动汽车的防溜坡控制方法、装置、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车的防溜坡控制方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
目前，空气污染和资源枯竭问题日益凸显，电动汽车具备噪音小、操作简单、节能环保等优点，成为了未来汽车行业的新趋势。汽车车身处于半坡停车时，由于汽车车身自身重量因素，如果司机不及时就行拉手刹操作，汽车将在重力分量作用下加速下滑，此为极不安全因素。基于上述背景，大多数电动汽车控制器均提供抑制整车半坡倒溜的功能。其中一种称为蠕行功能，在汽车油门未踩下时，控制器检测到前进或者后退档位信号时，控制汽车运行在低速度模式，汽车此时低速前进或者低速后退，这种模式可以达到防止汽车后溜的目的，但是汽车仍旧处于运动状态，可能和司机本意相悖；另外一种则是加入自动驻车功能，一般做法多使得汽车运行在速度为0的双闭环模式，但是这种模式可能会导致驻车时刻电流波动较大，汽车后溜距离过长，汽车前后摆动等现象，大大降低舒适性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电动汽车的防溜坡控制方法、装置、系统和存储介质，旨在解决现有电动汽车防溜坡调节时间长、后溜距离远等问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供一种电动汽车的防溜坡控制方法，所述方法包括：
监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的速度信号、油门信号、刹车信号和档位信号；
根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号；
若产生防溜坡信号，则控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上；
若没有产生防溜坡信号，则控制所述电机工作在转矩控制模式，根据所述油门信号和刹车信号来控制所述电机的输出力矩。
可选地，所述根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号，包括：
检测所述电动汽车的档位信号，若所述电动汽车的档位处于空档时，则不产生防溜坡信号；若所述电动汽车的档位处于前进档或后退档时，则检测所述电动汽车对应后退或前进的速度绝对值；
若所述速度绝对值超过速度阈值，则产生防溜坡信号；若所述速度绝对值没有超过速度阈值，则不产生防溜坡信号。
可选地，所述检测所述电动汽车的速度绝对值，包括：
获取所述电动汽车处于前进档或后退档时对应后退或前进的速度信号；
采用二阶低通滤波对所述速度信号进行滤波，其滤波时间为Tc，Tc为1秒，其传递函数G(s)为：
Figure BDA0001415645670000021
其中，滤波时间Tc＝1/wn；阻尼比ζ取值为0.707；s为拉氏算子；
取滤波后的速度信号的绝对值得到所述电动汽车的速度绝对值。
可选地，所述对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上，包括：
对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节，所述比例调节的比例系数KP为：当所述差值Err_Pos的绝对值小于或等于5时，所述比例系数KP为预先设定的第一比例系数KP1；当所述差值的绝对值大于Z*0.04时，所述比例系数KP为预先设定的第三比例系数KP3；当所述差值的绝对值大于5、且小于或等于Z*0.04时，所述比例系数KP为第二比例系数KP2，且KP2＝KP1+[(∣Err_Pos∣-5)/(Z*0.04-5)]*(KP3-KP1)；其中，Z为电机配备编码器线数，KP3>KP1；
根据所述比例系数调节所述差值，将得到的结果累加到速度环输出上。
可选地，所述若产生防溜坡信号，还包括：
实时锁存防溜坡过程中的状态量，被锁存的状态量包括：电动汽车的档位信号、油门信号、刹车信号、及防溜坡过程中扭矩。
可选地，所述对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上之后，还包括：
监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、刹车信号和档位信号；根据所述状态判断是否发出防溜坡失效信号，退出防溜坡状态；
若至少满足下面四个条件之一，则触发发出防溜坡失效信号，退出防溜坡状态；所述条件为：若锁存档位状态为前进档，检测到当前的档位信号变化为后退档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；若锁存档位状态为后退档，检测到当前的档位信号变化为前进档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；当检测到刹车信号有效时，发出防溜坡失效信号；当检测到油门信号对应的给定力矩大于锁存力矩时，发出防溜坡失效信号；
控制所述电机工作在转矩控制模式，平滑退出防溜坡状态。
可选地，所述平滑退出防溜坡状态，包括：
对力矩信号进行平滑化处理，具体为：Tref＝Tout*(1-K)+Tins*K，其中，Tref为给定力矩，Tout为速度环输出力矩即为锁存力矩，Tins为油门需求力矩，K为一平滑化系数，所述平滑化系数K在发出防溜坡失效信号后随着时间变化而变化，具体变化规律为：当i≤200时，K＝i/200；当i＞200时，K＝1；其中，i为发出防溜坡失效信号后的调度周期数。
本申请第二方面提供一种电动汽车的防溜坡控制装置，所述装置包括：
状态检测模块，用于监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的速度信号、油门信号、刹车信号和档位信号；
溜坡判断模块，用于根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号；
溜坡转矩补偿模块，用于若产生防溜坡信号，则控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上；
电机运行模块，用于若没有产生防溜坡信号，则控制所述电机工作在转矩控制模式，根据所述油门信号和刹车信号来控制所述电机的输出力矩。
本申请第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的防溜坡控制方法。
本申请第四方面提供一种电动汽车的防溜坡控制系统，包括存储器，处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的防溜坡控制方法。
上述电动汽车的防溜坡控制方法、装置、系统和存储介质，通过监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、速度信号、刹车信号和档位信号；根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号；若产生防溜坡信号，则控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上；大大缩短了防溜坡调节时间，具有快速稳定、后溜距离小、电流脉动小的防溜坡功能能够为驾驶者带来更强的安全感及舒适性的体验，同时大大增加了电动汽车的便利程度；通过比例环节实时调整溜坡所需转矩大小，以达到缩短防溜坡调节时间，缩短后溜距离的目的。和传统方法相比，该方法无需增加任何硬件装置，且能够进一步提升汽车安全系数和驾驶的舒适程度，具有响应快、实现简单、过渡平滑的优点。
附图说明
图1为本申请电动汽车的防溜坡控制方法的一个实施例流程示意图；
图2为本申请中电机矢量控制的示意图；
图3为本申请中防溜坡矢量控制的示意图；
图4为本申请电动汽车的防溜坡控制方法的另一实施例流程示意图；
图5为本申请中防溜坡平滑退出机制示意图；
图6为本申请电动汽车的防溜坡控制装置的结构框图；
图7为本申请电动汽车的防溜坡控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电动汽车的防溜坡控制方法，包括：
步骤100，监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、速度信号、刹车信号和档位信号。
本申请实施例采集汽车运行时的多项参数，譬如油门信号、速度信号、刹车信号和档位信号等，从而判断当前汽车所处状态，包括速度检测、油门开度情况检测、刹车开度情况检测、油门响应情况的实时监控。若满足本申请实施例预设的条件，则触发产生防溜坡信号，该电动汽车进入防溜坡模式或防溜坡信号状态；若不满足预设的条件，则不产生防溜坡信号，该电动汽车不进入防溜坡模式或防溜坡信号状态。关于汽车状态信息的获取，具体来说，可通过传感器或控制器监控汽车的刹车、油门、档位等部位从而获取对应的信号，现有技术中有多种方式获取汽车各种运行信号，此处不再详述。
在实际应用时，电动汽车的控制器，也就是处理器，作为整个控制系统的核心部分，主要实现对司机意图信号的解析，包括且不限于汽车油门信号、刹车信号、档位信号；同时控制器还要实现对电机的控制，控制方法多采用经典的矢量控制方法，控制器发出PWM波对电机进行控制，同时实时检测相应的状态信号包括且不限于电流、速度、温度信号。电机和车轮之间通过机械连接以达到同步旋转，但两者的旋转线速度存在比例关系。nfdb＝Kratio*V，其中nfdb代表电机转速，其单位为转/分，V代表汽车实际速度，单位为千米/时，Kratio代表汽车机械结构减速变比，和机械结构设计尺寸相关。可以看出，汽车车身运动状态可以直接从电机转速反馈出来，控制器通过实施检测电机转速，同时结合司机操控意图可以得到防溜坡使能信号。
步骤200，根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号。
本申请实施例中，根据汽车的状态判断是否产生防溜坡信号，进入防溜坡状态或防溜坡模式，也就是判断汽车当前状态是否符合预设的条件，符合就产生防溜坡信号，不符合，就不产生防溜坡信号。关于预设的条件，可根据实际情况进行设置和调整。
优选地，所述步骤200具体包括：
步骤201、检测所述电动汽车的档位信号，若所述电动汽车的档位处于空档时，则不产生防溜坡信号；若所述电动汽车的档位处于前进档或后退档时，则检测所述电动汽车对应后退或前进的速度绝对值；
步骤202、若所述速度绝对值超过速度阈值，则产生防溜坡信号；若所述速度绝对值没有超过速度阈值，则不产生防溜坡信号。
上述步骤201～202为预设条件的一个实施例，根据步骤100中实时监控的汽车状态，包括速度检测、油门开度情况检测、刹车开度情况检测、油门响应情况的实时监控；其具体判断逻辑为：分为两个优先级检测，第一优先级检测进行档位状态的检测，当检测到汽车档位处于前进档时，进入第二优先级检测，当检测到汽车档位处于后退档时，进入第二优先级检测，当汽车处于空挡时，则不产生防溜坡信号；处于第二优先等级的是速度状态的检测，当第一优先级状态检测到位前进档时，此时如果检测到后退的速度绝对值信号记为wrev，且其值超出某一速度门槛值(也就是速度阈值)记为wthreshold，则会产生防溜坡信号，否则则不产生溜坡信号，同样的，当第一优先级状态检测到位后退档时，此时如果检测到前进的速度绝对值信号记为wfwd，且其值超出某一速度门槛值(也就是速度阈值)记为wthreshold，则会产生防溜坡信号，否则不产生溜坡信号；当第一优先级状态检测到空挡时，不执行第二优先级检测，不产生防溜坡信号。
优选地，本申请实施例是为了减少计算复杂度，从而将档位处于前进档或后退档对应的速度阈值设置为一样，在实际应用时，可分别设置不同的速度阈值来触发产生防溜坡信号。
步骤300，若产生防溜坡信号，则控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上。
在本申请实施例中，若产生防溜坡信号，则表明电动汽车进入了防溜坡状态或模式，本申请采用矢量控制方法控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，关于矢量控制方法乃经典控制方法，这是本领域技术人员所熟知的，速度控制模式为电机的常用控制模式之一，优选地，本申请采用双闭环矢量控制方法，采用双闭环矢量控制方法控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为双闭环矢量控制的闭环反馈，同时双闭环矢量控制的闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至双闭环矢量控制的速度环输出上。本申请实施例在防溜坡过程中起作用，其核心为一闭环比例控制，当汽车监控到有防溜坡使能信号发出后，控制器实时监控单位时间内汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈值记为pfdb，另外闭环给定值取为pref＝0，两者作差得到单位时间内电机移动位移Err_Pos，Err_Pos经过比例调节后得到的值叠加至双闭环矢量控制的速度环输出上，以缩短电机转速环的调节时间。
具体来说，本申请是采用电机矢量控制，双环控制(也就是双闭环矢量控制)来控制电机，属于本领域技术人员的公知技术，但本申请在此基础上进行了改进，采用比例调节单位时间内脉冲波动量Err_Pos，然后叠加至双环控制的速度环输出上，从而使得汽车能够更快的到达速度给定0，缩短了电机转速环的调节时间。
步骤400，若没有产生防溜坡信号，则控制所述电机工作在转矩控制模式，根据所述油门信号和刹车信号来控制所述电机的输出力矩。
本申请实施例中，若防溜坡信号未被使能，则采用矢量控制方法控制电机运行在转矩控制模式，实际采用的平滑化系数K可为0，电机输出力矩完全由油门开度和刹车状态来决定，无额外的力矩补偿模块，电机同样通过矢量控制方式，实现对电机的力矩控制。
本实施例中，通过比例环节实时调整溜坡所需转矩大小，以达到缩短防溜坡调节时间，缩短后溜距离的目标。和传统方法相比，该方法无需增加任何硬件装置，实现简单，且能够进一步提升汽车安全系数和驾驶的舒适程度；具有响应快、过渡平滑的优点。
在一个实施例中，所述检测所述电动汽车的速度绝对值，包括：
获取所述电动汽车处于前进档或后退档时对应后退或前进的的速度信号；
采用二阶低通滤波对所述速度信号进行滤波，其滤波时间为Tc，Tc为1秒，其传递函数G(s)为：
Figure BDA0001415645670000081
其中，滤波时间Tc＝1/wn；阻尼比ζ取值为0.707；s为拉氏算子；
取滤波后的速度信号的绝对值得到所述电动汽车的速度绝对值。
在本实施例中，为了降低防溜坡信号误触发的几率，本实施例对电动汽车的速度信号进行滤波。优选地，为了避免防溜坡信号被误触发，导致汽车运行情况和司机意图相悖，对于求取后电机前进或者后退速度需要加入较大时间常数的滤波，本实施例中采用二阶低通滤波对速度信号进行滤波，滤波时间可根据实际需求进行设置。优选地，其滤波时间为1s，其传递函数G(s)如下所示:
Figure BDA0001415645670000082
其中，滤波时间Tc＝1/wn＝1秒，阻尼比ζ取值为0.707；s为拉氏算子。
然后取滤波后的速度信号的绝对值得到所述电动汽车的速度绝对值。优选地，选择速度门槛值wthreshold为150转/分，根据上述的公式nfdb＝Kratio*V，便可得出电动汽车对应的速度阈值。如此可以同时避免误触发且将后溜距离控制在理想范围内。
在一个实施例中，所述对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上，包括：
对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节，所述比例调节的比例系数KP为：当所述差值Err_Pos的绝对值小于或等于5时，所述比例系数KP为预先设定的第一比例系数KP1；当所述差值的绝对值大于Z*0.04时，所述比例系数KP为预先设定的第三比例系数KP3；当所述差值的绝对值大于5、且小于或等于Z*0.04时，所述比例系数KP为第二比例系数KP2，且KP2＝KP1+[(∣Err_Pos∣-5)/(Z*0.04-5)]*(KP3-KP1)；其中，Z为电机配备编码器线数，KP3>KP1；
根据所述比例系数调节所述差值，将得到的结果累加到速度环输出上。
具体来说，本申请实施例可采用多种方式对闭环反馈值与闭环给定的差值，也就是单位时间内脉冲波动量Err_Pos，进行比例调节，为了计算的方便以及较高的调节效率，本申请为了尽可能压缩防溜坡调节时间，采用防溜坡比例控制的比例系数需要实时变化，比例系数的具体变化规律如下表1所示，表1中，Z代表电机配备编码器线数，KP代表不同Err_Pos下的比例系数，单位时间内脉冲波动量Err_Pos在小于5时，比例系数KP取为预先设定的第一比例系数KP1；单位时间内脉冲波动量在大于于Z*0.04时，比例系数KP取为预先设定的第三比例系数KP3，处于两者之间值时，比例系数KP取为第二比例系数KP2，即为线性过渡，其表达式为KP2＝KP1+[(∣Err_Pos∣-5)/(Z*0.04-5)]*(KP3-KP1)，其中，KP3>KP1，这是由于KP取值越大，则响应速度越快，电机转速越快达到目标值，所以在脉冲数较大时，使用更大的KP值。
脉冲波动量绝对值∣Err_Pos∣ 比例系数KP取值
∣Err_Pos∣<＝5 KP1
5<∣Err_Pos∣<＝Z*0.04 KP2
∣Err_Pos∣>Z*0.04 KP3
表1
然后，根据所述比例系数调节所述差值，将得到的结果累加到速度环输出上。
请一并参阅图1、图2和图3，对本申请的应用实施例具体说明如下。在本实施例中，本申请的电机驱动主要为电机矢量控制双环控制模块，如图2所示。此属于本领域技术人员的公知技术，此处不再赘述，但需要强调的是，在防溜坡信号使能的情况下，电机被控制在速度+转矩环模式，在防溜坡信号失效的情况下，电机被单独控制于转矩模式。图2为异步电机的矢量控制框图，主要由内外两个环路组成，内环为电流环，一共有2个，分别为d轴电流环(图2下半部分)和q轴(图2上半部分)电流环，用来实现电机励磁和转矩的解耦控制。dq轴电流经过PI控制输出ud、uq作为空间矢量PWM算法模块的输入，通过SVPWM(space vectorpulse width modulation,空间矢量脉宽调制)算法得到每相桥壁导通百分比大小。矢量控制外环为速度环，其输出乘以K后作为q轴电流给定，但速度环只在防溜坡时刻有效，此时平滑化系数K＝1；而在防溜坡无效时，K＝0，油门给定大小决定电机q轴电流给定(即电机输出扭矩大小)。图2及图3中，符号
Figure BDA0001415645670000101
代表变量加减运算，加减取决于前面的正负号，即输出等于若干输入之和或者输入之差。
请一并参阅图2和图3，图3为防溜坡核心结构示意图，其上半部分对应图2中的速度调节器功能，下半部分对应图2的防溜坡补偿功能，速度调节器PI调节输出加上防溜坡补偿后得到力矩给定Tout，Tout经过平滑化系数K后(防溜坡时K＝1)，得到Tref作为q轴电流给定即最终iqref＝Tref。溜坡转矩补偿模块在汽车处于防溜坡过程中起作用，此时电机处于速度模式调节下，如图3所示。其核心为一闭环比例控制。当汽车状态检测模块发出防溜坡使能信号指令后，控制器实时监控单位时间内汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈值记为pfdb，另外闭环给定为pref＝0，两者作差得到单位时间内电机移动位移Err_Pos，Err_Pos经过比例调节后得到的值叠加值速度环输出上，以缩短电机转速环的调节时间。
为使得汽车静止，此时速度环给定为0，反馈为电机实际转速，主要通过M法(此乃现有技术)进行测量得到。防溜坡状态信号使能触发后，为了使得汽车能够快速稳定在0速度状态，控制上还对速度环进行了修改：在防溜坡使能瞬间，防溜坡补偿模块发生作用，其为一简单的比例控制，比例控制的输入由单位时间内的脉冲波动量Err_Pos＝pref-pfdb得到，经过比例调节，其输出量累加到速度环输出上，缩短防溜坡调节时间即缩短汽车后溜距离，提升驾驶者的舒适感和汽车的安全性能。需要注意的是，在进入防溜坡或者处于防溜坡状态时刻，为了加快响应速度，平滑化系数K直接等于1。
防溜坡信号使能后，电机运行在速度模式，平滑化系数K＝1，从图2中可以看出，此时工作在速度模式，油门给定分量为0。另外为了缩短防溜坡调节时间，将单位时间内脉冲波动值结果比例调节输入到速度闭环调节器中，速度环PI调节器离散化后最终被配置如下，其中：
Err_spd[i]＝0-nfdb[i]；
Err_Pos[i]＝0-pfdb[i]；
ASP_KP[i]＝KP*Err_spd[i]；
APOS_KP[i]＝KPi*Err_Pos[i]；
ASP_KI[i]＝ASP_KI[i-1]+KI*Err_spd[i]；
ASP_OUT[i]＝ASP_KP[i-1]+ASP_KI[i]+APOS_KP[i]；
其中，Err_spd[i]代表第i次调度的速度误差；Err_Pos[i]代表第i次调度周期的脉冲波动量；ASP_KP[i]代表第i次调度速度环比例环节输出结果；APOS_KP[i]代表第i次调度脉冲波动比例调节输出结果；KPi代表防溜坡力矩补偿比例调节系数，其值和脉冲波动数量和电机编码器线数有关；ASP_KI[i]代表第i次调度速度积分环节输出结果；KP代表速度环比例系数；KI代表速度环积分系数；ASP_OUT[i]代表第i次调度速度环最终输出结果，即为防溜坡下力矩给定量。速度闭环调节器输出量决定电机力矩大小，通过经典的矢量控制方法，实现了电机实际力矩跟随给定。
如果防溜坡信号未被使能，电机则运行在转矩控制模式，平滑化系数K＝0，电机输出力矩完全由油门开度和刹车状态来决定，无额外的力矩补偿模块，电机同样通过矢量控制方式，实现了对电机的力矩控制。
上述说明了本申请实施例的进入防溜坡状态流程，并对应采用上述方法步骤处理，从而缩短了调节时间，减少了汽车后溜距离等。进一步地，本申请还提供了防溜坡状态的退出流程。也就是说防溜坡模式有进入机制，也有对应的退出机制。
优选地，在一个实施例中，所述若产生防溜坡信号，还包括：
实时锁存防溜坡过程中的状态量，被锁存的状态量包括：电动汽车的档位信号、油门信号、刹车信号、及防溜坡过程中扭矩。
具体来说，本申请状态锁存模块主要在汽车处于防溜坡过程中起作用，用于实时锁存防溜坡过程中的状态量，被锁存的状态量主要包括：汽车档位状态Flag_gear，汽车油门状态Flag_acc，汽车刹车状态Flag_break，汽车防溜坡过程中实时扭矩大小T_latch等。锁存状态主要用于后续产生防溜坡状态失效信号。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种防溜坡状态的退出方法，具体包括以下步骤：
步骤301、监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、刹车信号和档位信号；根据所述状态判断是否发出防溜坡失效信号，退出防溜坡状态；
步骤302、若至少满足下面四个条件之一，则触发发出防溜坡失效信号，退出防溜坡状态；所述四个条件为：若锁存档位状态为前进档，检测到当前的档位信号变化为后退档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；若锁存档位状态为后退档，检测到当前的档位信号变化为前进档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；当检测到刹车信号有效时，发出防溜坡失效信号；当检测到油门信号对应的给定力矩大于锁存力矩时，发出防溜坡失效信号；
步骤303、采用矢量控制方法控制所述电机工作在转矩控制模式，平滑退出防溜坡状态。
本实施例中，在所述步骤300之后，在电动汽车进入防溜坡状态后，状态锁存模块对当前档位、油门、刹车信号以及防溜坡力矩T_latch进行进行实时锁存，同时继续检测电动汽车的状态，状态检测模块对油门开度、档位、刹车信号进行实时监控更新，如果检测到这三个信号中任一信号发生变化，则执行判断是否退出防溜坡模式的步骤。关于如何判断是否退出防溜坡模式，具体逻辑为：
1)如果锁存档位状态为前进档，如果实时监控模块检测到档位信号变化为后退档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；
2)如果锁存档位状态为后退档，如果实时监控模块检测到档位信号变化为前进档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；
3)当检测到刹车信号有效时，发出防溜坡失效信号；
4)当检测到油门信号对应的给定力矩Tins大于锁存力矩T_latch时，也要发出防溜坡失效信号。
也就是说，上述4个条件只需要至少满足其一便可退出防溜坡模式。需要注意的是，为了防止信号干扰，所有档、刹车信号均需要通过滤波处理，以防误操作。在实际应用时，为了产生防溜坡退出信号，实现防溜坡到前进的平滑切换。防溜坡退出信号的产生机制主要包括：其一，电机档位信号变更，假设防溜坡过程中档位状态信号Flag_gear为前进，则其退出机制为档位信号变为后退或者空挡，假设防溜坡过程中档位状态信号Flag_gear为后退，则其退出机制为档位信号变为前进或者空挡；其二，电机油门开度的变更，当检测到油门开度的大小对应的扭矩量超出锁存模块中汽车防溜坡过程中实时扭矩T_latch，则同样会发出防溜坡退出信号。
优选地，为了在退出防溜坡后，平滑过渡到其他状态，抑制电机抖动带来的车身抖动或者异响，影响乘客的舒适度。主要包括：档位变更的退出情况下，电机不可避免产生不同程度受重力分量影响下产生加速运动，此时油门失效，刹车有效，仅在汽车速度小于某一极小值后，油门才被设置为有效；油门大小变更的情况下，判断油门大小超出防溜坡过程中实时扭矩T_latch时，电机控制模块切换为转矩模式，同时力矩补偿输出量随着时间线性减小到0，以实现平滑过渡。
在一个实施例中，所述平滑退出防溜坡状态，包括：
对力矩信号进行平滑化处理，具体为：Tref＝Tout*(1-K)+Tins*K，其中，Tref为给定力矩，Tout为速度环输出力矩即为锁存力矩，Tins为油门需求力矩，K为一平滑化系数，所述平滑化系数K在发出防溜坡失效信号后随着时间变化而变化，具体变化规律为：当i≤200时，K＝i/200；当i＞200时，K＝1；其中，i为发出防溜坡失效信号后的调度周期数。
本实施例中，当发出防溜坡失效信号后，如果是油门开度加大导致退出防溜坡状态，为了顺畅退出防溜坡模式，则需要对力矩信号进行平滑化处理，引入平滑化系数K，具体处理方式为：Tref＝Tout*(1-K)+Tins*K；
其中Tref为给定力矩，Tout为速度环输出力矩即为锁存的T_latch，Tins为油门需求力矩，K为一平滑化系数，防溜坡失效信号后随着时间变化而变化，具体变化规律为：
Figure BDA0001415645670000141
其中i代表发出防溜坡失效信号后的调度周期数，由于调度周期Ts＝1ms，所以可以得出，结果0.2s之后，可以完成从防溜坡状态到正常前进状态的切换。示意图如图5所示，过渡开始从t1开始，t2结束。即顺畅退出防溜坡状态，这大大缩短了防溜坡模块调节时间，并且顺畅平滑退出防溜坡状态对驾驶者的舒适性更好，本申请具有快速稳定、后溜距离小、电流脉动小的防溜坡功能能够为驾驶者带来更强的安全感及舒适性的体验，同时大大增加了电动汽车的便利程度。
在一个实施例中，如图6所示，还提供了一种电动汽车的防溜坡控制装置，该装置包括：状态检测模块110、溜坡判断模块120、溜坡转矩补偿模块130及电机运行模块140。
状态检测模块110，用于监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、速度信号、刹车信号和档位信号。
溜坡判断模块120，用于根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号。
溜坡转矩补偿模块130，用于若产生防溜坡信号，则控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上。
电机运行模块140，用于若没有产生防溜坡信号，则控制所述电机工作在转矩控制模式，根据所述油门信号和刹车信号来控制所述电机的输出力矩。
优选地，所述溜坡判断模块120包括：
信号检测单元，用于检测所述电动汽车的档位信号，若所述电动汽车的档位处于空档时，则不产生防溜坡信号；若所述电动汽车的档位处于前进档或后退档时，则检测所述电动汽车对应后退或前进的速度绝对值；
速度判定单元，用于若所述速度绝对值超过速度阈值，则产生防溜坡信号；若所述速度绝对值没有超过速度阈值，则不产生防溜坡信号。
优选地，所述速度判定单元包括：
速度获取子单元，用于获取所述电动汽车处于前进档或后退档时对应后退或前进的的速度信号；
滤波子单元，用于采用二阶低通滤波对所述速度信号进行滤波，其滤波时间为Tc，Tc为1秒，其传递函数G(s)为：
Figure BDA0001415645670000151
其中，滤波时间Tc＝1/wn；阻尼比ζ取值为0.707；s为拉氏算子；
取值子单元，用于取滤波后的速度信号的绝对值得到所述电动汽车的速度绝对值。
优选地，所述溜坡转矩补偿模块130包括：
比例系数确定单元，用于对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节，所述比例调节的比例系数KP为：当所述差值Err_Pos的绝对值小于或等于5时，所述比例系数KP为预先设定的第一比例系数KP1；当所述差值的绝对值大于Z*0.04时，所述比例系数KP为预先设定的第三比例系数KP3；当所述差值的绝对值大于5、且小于或等于Z*0.04时，所述比例系数KP为第二比例系数KP2，且KP2＝KP1+[(∣Err_Pos∣-5)/(Z*0.04-5)]*(KP3-KP1)；其中，Z为电机配备编码器线数，KP3>KP1；
比例调节单元，用于根据所述比例系数调节所述差值，将得到的结果累加到速度环输出上。
优选地，所述电动汽车的防溜坡控制装置还包括：
状态锁存模块，用于实时锁存防溜坡过程中的状态量，被锁存的状态量包括：电动汽车的档位信号、油门信号、刹车信号、及防溜坡过程中扭矩。
优选地，所述状态检测模块110还用于监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、刹车信号和档位信号；根据所述状态判断是否发出防溜坡失效信号，退出防溜坡状态；所述电动汽车的防溜坡控制装置还包括：
防溜坡退出模块，用于若至少满足下面四个条件之一，则触发发出防溜坡失效信号，退出防溜坡状态；所述四个条件为：若锁存档位状态为前进档，检测到当前的档位信号变化为后退档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；若锁存档位状态为后退档，检测到当前的档位信号变化为前进档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；当检测到刹车信号有效时，发出防溜坡失效信号；当检测到油门信号对应的给定力矩大于锁存力矩时，发出防溜坡失效信号；
平滑过渡模块、用于采用矢量控制方法控制所述电机工作在转矩控制模式，平滑退出防溜坡状态
优选地，所述平滑过渡模块包括：
平滑单元，用于对力矩信号进行平滑化处理，具体为：Tref＝Tout*(1-K)+Tins*K，其中，Tref为给定力矩，Tout为速度环输出力矩即为锁存力矩，Tins为油门需求力矩，K为一平滑化系数，所述平滑化系数K在发出防溜坡失效信号后随着时间变化而变化，具体变化规律为：当i≤200时，K＝i/200；当i＞200时，K＝1；其中，i为发出防溜坡失效信号后的调度周期数。
在一个实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的电动汽车的防溜坡控制方法的步骤。
在一个实施例中，如图7所示，还提供了一种电动汽车的防溜坡控制系统，该防溜坡控制系统包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的电动汽车的防溜坡控制方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种电动汽车，如图7所示，该电动汽车包括通过系统总线连接的处理器、非易失性存储介质、内存储器和网络接口、显示屏和输入装置。其中，电动汽车的处理器用于提供计算和控制能力。该电动汽车的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该电动汽车的非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令，该电动汽车的内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。该计算机可读指令被处理器执行时以实现一种电动汽车的防溜坡控制方法。网络接口用于与服务器进行网络通信，如发送HTTP请求至服务器，接收服务器返回的列表数据等。电动汽车的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏等，输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电动汽车上设置的按键、轨迹球或触控板，也可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器执行计算机可读指令时可以执行以下步骤：监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、速度信号、刹车信号和档位信号；根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号；若产生防溜坡信号，则采用矢量控制方法控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上；若没有产生防溜坡信号，则控制所述电机工作在转矩控制模式，根据所述油门信号和刹车信号来控制所述电机的输出力矩。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电动汽车的限定，具体的电动汽车可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一非易失性的计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于电动汽车的存储介质中，并被该电动汽车中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电动汽车的防溜坡控制方法，其特征在于，所述方法包括：
监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的速度信号、油门信号、刹车信号和档位信号；
根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号；
若产生防溜坡信号，则控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上；
若没有产生防溜坡信号，则控制所述电机工作在转矩控制模式，根据所述油门信号和刹车信号来控制所述电机的输出力矩；
所述根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号，包括：
检测所述电动汽车的档位信号，若所述电动汽车的档位处于空档时，则不产生防溜坡信号；若所述电动汽车的档位处于前进档或后退档时，则检测所述电动汽车对应后退或前进的速度绝对值；
若所述速度绝对值超过速度阈值，则产生防溜坡信号；若所述速度绝对值没有超过速度阈值，则不产生防溜坡信号；
所述检测所述电动汽车的速度绝对值，包括：
获取所述电动汽车处于前进档或后退档时对应后退或前进的速度信号；
采用二阶低通滤波对所述速度信号进行滤波，其滤波时间为Tc，Tc为1秒，其传递函数G(s)为：
Figure FDA0002255486890000011
其中，滤波时间Tc＝1/wn；阻尼比ζ取值为0.707；s为拉氏算子；
取滤波后的速度信号的绝对值得到所述电动汽车的速度绝对值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上，包括：
对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节，所述比例调节的比例系数KP为：当所述差值Err_Pos的绝对值小于或等于5时，所述比例系数KP为预先设定的第一比例系数KP1；当所述差值的绝对值大于Z*0.04时，所述比例系数KP为预先设定的第三比例系数KP3；当所述差值的绝对值大于5、且小于或等于Z*0.04时，所述比例系数KP为第二比例系数KP2，且KP2＝KP1+[(∣Err_Pos∣-5)/(Z*0.04-5)]*(KP3-KP1)；其中，Z为电机配备编码器线数，KP3>KP1；
根据所述比例系数调节所述差值，将得到的结果累加到速度环输出上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若产生防溜坡信号，还包括：
实时锁存防溜坡过程中的状态量，被锁存的状态量包括：电动汽车的档位信号、油门信号、刹车信号、及防溜坡过程中扭矩。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上之后，还包括：
监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的油门信号、刹车信号和档位信号；根据所述状态判断是否发出防溜坡失效信号，退出防溜坡状态；
若至少满足下面四个条件之一，则触发发出防溜坡失效信号，退出防溜坡状态；所述四个条件为：若锁存档位状态为前进档，检测到当前的档位信号变化为后退档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；若锁存档位状态为后退档，检测到当前的档位信号变化为前进档或者空挡，则发出防溜坡失效信号；当检测到刹车信号有效时，发出防溜坡失效信号；当检测到油门信号对应的给定力矩大于锁存力矩时，发出防溜坡失效信号；
控制所述电机工作在转矩控制模式，平滑退出防溜坡状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平滑退出防溜坡状态，包括：
对力矩信号进行平滑化处理，具体为：Tref＝Tout*(1-K)+Tins*K，其中，Tref为给定力矩，Tout为速度环输出力矩即为锁存力矩，Tins为油门需求力矩，K为一平滑化系数，所述平滑化系数K在发出防溜坡失效信号后随着时间变化而变化，具体变化规律为：当i≤200时，K＝i/200；当i＞200时，K＝1；其中，i为发出防溜坡失效信号后的调度周期数。
6.根据权利要求1至5中任一项所述方法的一种电动汽车的防溜坡控制装置，其特征在于，所述装置包括：
状态检测模块，用于监控电动汽车的状态，所述状态包括电动汽车的速度信号、油门信号、刹车信号和档位信号；
溜坡判断模块，用于根据所述状态判断是否触发产生防溜坡信号；
溜坡转矩补偿模块，用于若产生防溜坡信号，则控制所述电动汽车的电机工作在速度控制模式，速度给定为0，将单位时间内电动汽车后溜的脉冲个数作为闭环反馈，同时闭环给定值取0，对所述闭环反馈值与闭环给定的差值进行比例调节后叠加至速度环输出上；
电机运行模块，用于若没有产生防溜坡信号，则控制所述电机工作在转矩控制模式，根据所述油门信号和刹车信号来控制所述电机的输出力矩。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的防溜坡控制方法。
8.一种电动汽车的防溜坡控制系统，其特征在于，包括存储器，处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的防溜坡控制方法。
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