CN108790937A - 一种电动汽车的陡坡缓降方法及系统 - Google Patents

一种电动汽车的陡坡缓降方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车的陡坡缓降方法及系统，陡坡缓降方法包括自动陡坡缓降步骤，包括数据获取步骤、累计时间判断步骤、车速或加速度判断步骤、安全目标速度计算步骤、电机输出扭矩计算步骤、电机输出扭矩调整步骤。本发明的电动汽车陡坡缓降方法及系统，避免了高车速下坡时造成的安全隐患；有效提高了电动汽车陡坡行驶时的安全性，降低了安全风险。

Description

一种电动汽车的陡坡缓降方法及系统
技术领域
本发明涉及电动汽车等领域，具体为一种电动汽车的陡坡缓降方法。
背景技术
目前常见的作用于传统燃油汽车上的陡坡缓降系统（HDC）一般由用户通过控制面板按钮介入，结合发动机制动力与ESC系统共同作用，当整车运行在较高车速时用户无需主动介入刹车踏板，整车能够通过发动机制动力配合点刹来实现车速缓降并控制在一个安全范围，防止车辆在高速下坡时带来的安全隐患。
然而纯电动汽车区别于传统燃油汽车的一大重要部分在于电机制动功能的存在，多种工况下可以通过电机进行制动实现能量回收与车辆减速。这一特性意味着纯电动汽车可以通过特定的控制方法来实现与传统HDC相似的功能。
发明内容
本发明的目的是：提供一种电动汽车的陡坡缓降方法，以实现电动汽车在陡坡环境下，快速降低车速并将该车速稳定在一个安全范围。
实现上述目的的技术方案是：一种电动汽车的陡坡缓降方法，包括自动陡坡缓降步骤，包括数据获取步骤，实时获取电动汽车的当前车速和当前加速度，并累计获取当前车速和当前加速度的累计时间；累计时间判断步骤，判断所述累计时间是否达到预设值，若否，则返回数据获取步骤，若是，则进入车速或加速度判断步骤；车速或加速度判断步骤，判断所述当前车速或当前加速度是否超出预设值，若是，则进入安全目标速度计算步骤，若否，则返回数据获取步骤；安全目标速度计算步骤，根据当前车速、当前加速度、累计时间计算出安全目标速度；电机输出扭矩计算步骤，根据当前车速、当前加速度、安全目标速度以及预设的恒定加速度计算出电机所需输出扭矩；电机输出扭矩调整步骤，根据计算出的电机所需输出扭矩对电机输出扭矩进行调整，返回数据获取步骤，直至当前车速达到安全目标速度，或电动汽车达到目的地。
在本发明一较佳的实施例中，所述电机输出扭矩调整步骤中还包括，根据所述电机所需输出扭矩将实际的电机输出扭矩调整至电机最大输出扭矩的范围内。
在本发明一较佳的实施例中，所述电机输出扭矩调整步骤中还包括，控制所述电机输出扭矩的增减斜率在预设范围内。
在本发明一较佳的实施例中，所述的电动汽车的陡坡缓降方法还包括干预信号获取步骤，用以获取干预信号；干预信号处理步骤，当在任一时刻接收到所述干预信号，退出自动陡坡缓降步骤。
在本发明一较佳的实施例中，所述干预信号包括人工干预信号和故障信号。
在本发明一较佳的实施例中，所述人工干预信号包括刹车信号、油门信号。
本发明还提供一种电动汽车陡坡缓降系统，包括电机以及与电机连接的车轮；车速获取单元，用以实时获取当前车速；加速度获取单元，用以实时获取当前加速度；时间累计单元，用以累计获取当前车速和当前加速度的累计时间；安全目标速度计算单元，用以根据当前车速、当前加速度和累计时间计算安全目标车速；电机输出扭矩计算单元，根据当前车速、当前加速度、安全目标速度以及预设的恒定加速度计算出电机所需输出扭矩；控制单元，用以根据计算出电机所需输出扭矩对电机输出扭矩进行调整。
在本发明一较佳的实施例中，所述控制单元还用以根据所述电机最大输出扭矩对所述电机所需输出扭矩进行限制以及控制所述电机输出扭矩的增减斜率在预设范围。
在本发明一较佳的实施例中，所述的电动汽车陡坡缓降系统还包括干预信号获取单元，用以获取干预信号；所述控制单元还用以根据所述干预信号停止对电机输出扭矩进行调整。
在本发明一较佳的实施例中，所述干预信号包括人工干预信号和故障信号，所述人工干预信号包括刹车信号、油门信号。
本发明的优点是：本发明的电动汽车陡坡缓降方法及系统，能够通过识别用户对于陡坡缓降的需求，并在条件满足的情况下对车辆扭矩需求进行实时调整，让用户通过中控台进行设置，激活电动汽车陡坡缓降系统，当车速较高或加速度较高时整车能够实现主动减速至安全车速范围，避免高车速下坡时造成的安全隐患；有效提高了电动汽车陡坡行驶时的安全性，降低了安全风险。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。
图1是本发明实施例的电动汽车陡坡缓降系统示意图。
图2是本发明实施例的自动陡坡缓降步骤部分流程图一。
图3是本发明实施例的自动陡坡缓降步骤部分流程图二。
其中，
1车速获取单元， 2加速度获取单元；
3干预信号获取单元； 4 PID控制器；
41时间累计单元； 42安全目标速度计算单元；
43电机输出扭矩计算单元； 44控制单元。
具体实施方式
以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施例，如图1所示，一种电动汽车陡坡缓降系统，包括电动汽车、车速获取单元1、加速度获取单元2，整车控制器，整车控制器中设有，PID控制器4。该电动汽车包括动力机构，该动力机构包括电机以及与电机连接的车轮。本电动汽车陡坡缓降系统是基于PID控制器4实现的，PID控制器4（是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。该PID控制器4连接至电机。该PID控制器4包括时间累计单元41、安全目标速度计算单元42、电机输出扭矩计算单元43以及控制单元44。其中，车速获取单元1采用速度传感器，加速度获取单元2采用加速度传感器来实现，速度传感器、加速度传感器连接至PID控制器4。
其中，车速获取单元1用以实时获取电动汽车的当前车速；加速度获取单元2用以实时获取电动汽车的当前加速度。时间累计单元41用以累计获取当前车速和当前加速度的累计时间。安全目标速度计算单元42用以根据当前车速、当前加速度和累计时间计算安全目标车速。电机输出扭矩计算单元43根据当前车速、当前加速度、安全目标速度以及预设的恒定加速度计算出电机所需输出扭矩；控制单元44用以根据计算出电机所需输出扭矩对电机输出扭矩进行调整。
在本实施例中，当电动汽车出现故障或者人工进行干预时，则需要退出电动汽车陡坡缓降系统。因此，电动汽车陡坡缓降系统还设有干预信号获取单元3。干预信号获取单元3中的信号来源各异，如刹车信号、油门信号、车门未关好的故障信号等等，因此，信号采集时，通过各个部件或者机构相应的数据线，如CAN总线传输或连接，此为现有技术，对此不再赘述。当干预信号获取单元3获取到干预信号，控制单元44还用以根据所述干预信号停止对电机输出扭矩进行调整。
所述控制单元44还用以根据所述电机最大输出扭矩对所述电机所需输出扭矩进行限制以及控制所述电机输出扭矩的增减斜率在预设范围。
一种电动汽车的陡坡缓降方法，包括自动陡坡缓降步骤，如图2所示，自动陡坡缓降步骤包括步骤S11）-步骤S16）。
步骤S11）数据获取步骤，实时获取电动汽车的当前车速和当前加速度，并累计获取当前车速和当前加速度的累计时间。
步骤S12）累计时间判断步骤，判断所述累计时间是否达到预设值，若否，则返回数据获取步骤，若是，则进入车速或加速度判断步骤。
步骤S13）车速或加速度判断步骤，判断所述当前车速或当前加速度是否超出预设值，若是，则进入安全目标速度计算步骤，若否，则返回数据获取步骤。
步骤S14）安全目标速度计算步骤，根据当前车速、当前加速度、累计时间计算出安全目标速度。目标安全车速可以使用查表法计算，预先根据安全车速需求以及实车标定结果将表格插值设置好，软件会根据这些插值拟合出多条曲线，当车辆运行时输入当前车速，加速度即可计算出当前实时安全车速。插值设置的思路是：当车速越大，加速度越大，算出的安全车速应该越低；车速越低加速度越低，算出的安全车速应该越高。例如当前车速80kph，加速度0.2m/s2, 计算出安全车速为75kph;如果当前车速80kph，加速度0m/s2, 计算出安全车速为90kph。当车速超过安全车速时，软件开始对超限行为进行计时，当计时超过标定门限则进入陡坡缓降扭矩干预。
步骤S15）电机输出扭矩计算步骤，根据当前车速、当前加速度、安全目标速度以及预设的恒定加速度计算出电机所需输出扭矩。具体的，首先根据车速与目标安全车速的差值做一个PID算法，计算出需要执行的目标扭矩，这个目标扭矩用于调节车速，当车速超出安全车速越多，该扭矩越大，减速调节效果越明显。同时对加速度与目标安全加速的的差值也做一个PID算法，计算出一个修正因素用于对目标扭矩大小进行调节。当加速度超出安全超速度越多，味着需要对目标扭矩做出更大的修正。最后经过目标扭矩仲裁模块综合目标扭矩与目标扭矩修正因素，计算出实际发送给电机执行的目标扭矩。
步骤S16）电机输出扭矩调整步骤，根据计算出的电机所需输出扭矩对电机输出扭矩进行调整，返回数据获取步骤，直至当前车速达到安全目标速度，或电动汽车达到目的地。对电机输出扭矩进行调整时，根据所述电机所需输出扭矩将实际的电机输出扭矩调整至电机最大输出扭矩的范围内，根据所述电机最大输出扭矩对所述电机所需输出扭矩进行限制，并控制电机输出扭矩的增减斜率在预设范围内，以防止电机输出扭矩阶跃过大而出现抖动现象。
如果减速过程中用户有对于油门或刹车的主动介入，系统需要平稳的让缓降功能退出并使整车扭矩计算满足用户需求。当有整车存在高级别的故障情况下应避免响应陡坡缓降功能，如图3所示，具体包括步骤S21）-步骤S22）。
步骤S21）干预信号获取步骤，在步骤S11）-步骤S16）任一步骤中，用以获取干预信号；
步骤S22）干预信号处理步骤，当在任一时刻接收到所述干预信号，退出自动陡坡缓降步骤。
以上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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的陡坡缓降方法，其特征在于，包括自动陡坡缓降步骤，包括
数据获取步骤，实时获取电动汽车的当前车速和当前加速度，并累计获取当前车速和当前加速度的累计时间；
累计时间判断步骤，判断所述累计时间是否达到预设值，若否，则返回数据获取步骤，若是，则进入车速或加速度判断步骤；
车速或加速度判断步骤，判断所述当前车速或当前加速度是否超出预设值，若是，则进入安全目标速度计算步骤，若否，则返回数据获取步骤；
安全目标速度计算步骤，根据当前车速、当前加速度、累计时间计算出安全目标速度；
电机输出扭矩计算步骤，根据当前车速、当前加速度、安全目标速度以及预设的恒定加速度计算出电机所需输出扭矩；
电机输出扭矩调整步骤，根据计算出的电机所需输出扭矩对电机输出扭矩进行调整，返回数据获取步骤，直至当前车速达到安全目标速度，或电动汽车达到目的地。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的陡坡缓降方法，其特征在于，所述电机输出扭矩调整步骤中还包括，根据所述电机所需输出扭矩将实际的电机输出扭矩调整至电机最大输出扭矩的范围内。
3.根据权利要求2所述的电动汽车的陡坡缓降方法，其特征在于，所述电机输出扭矩调整步骤中还包括，控制所述电机输出扭矩的增减斜率在预设范围内。
4.根据权利要求1所述的电动汽车的陡坡缓降方法，其特征在于，还包括
干预信号获取步骤，用以获取干预信号；
干预信号处理步骤，当在任一时刻接收到所述干预信号，退出自动陡坡缓降步骤。
5.根据权利要求4所述的电动汽车的陡坡缓降方法，其特征在于，所述干预信号包括人工干预信号和故障信号。
6.根据权利要求5所述的电动汽车的陡坡缓降方法，其特征在于，所述人工干预信号包括刹车信号、油门信号。
7.一种电动汽车陡坡缓降系统，其特征在于，包括电机以及与电机连接的车轮；
车速获取单元，用以实时获取电动汽车的当前车速；
加速度获取单元，用以实时获取电动汽车的当前加速度；
时间累计单元，用以累计获取当前车速和当前加速度的累计时间；
安全目标速度计算单元，用以根据当前车速、当前加速度和累计时间计算安全目标车速；
电机输出扭矩计算单元，根据当前车速、当前加速度、安全目标速度以及预设的恒定加速度计算出电机所需输出扭矩；
控制单元，用以根据计算出电机所需输出扭矩对电机输出扭矩进行调整。
8.根据权利要求7所述的电动汽车陡坡缓降系统，其特征在于，所述控制单元还用以根据所述电机最大输出扭矩对所述电机所需输出扭矩进行限制以及控制所述电机输出扭矩的增减斜率在预设范围。
9.根据权利要求7所述的电动汽车陡坡缓降系统，其特征在于，还包括干预信号获取单元，用以获取干预信号；所述控制单元还用以根据所述干预信号停止对电机输出扭矩进行调整。
10.根据权利要求9所述的电动汽车陡坡缓降系统，其特征在于，所述干预信号包括人工干预信号和故障信号，所述人工干预信号包括刹车信号、油门信号。
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