CN109278750A - 纯电动汽车坡道起步辅助控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纯电动汽车坡道起步辅助控制方法，包括如下步骤：(10)驻车检测：车辆制动时，检测加速度、车辆质量，计算驻车所在坡道的坡度；(20)辅助模式判断；(30)车辆坡道辅助启动：踩下加速踏板，根据加速踏板开度大小确定驾驶员需求力矩，同时驾驶员需求力矩、液压制动力矩之和与坡道等效阻力矩始终保持平衡；(40)加力启动：持续增加加速踏板开度，驾驶员需求力矩增加，同步控制电机输出扭矩增加，同时控制液压制动力矩逐步减少。(50)车辆平稳起步：当电机驱动扭矩大于坡道等效阻力矩但小于电机堵转扭矩时，车辆平稳起步，否则，进入堵转起步模式，之后再平稳起步。本发明的控制方法，车辆起步平稳，电机寿命长。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车坡道起步控制技术领域，特别是一种能使车辆平稳起步，避免电机堵转的纯电动汽车坡道起步辅助控制方法。
背景技术
关于纯电动汽车坡道起步辅助控制方法，目前主要采用的方法包括：在松开制动踏板后制动器施加制动防溜车力矩，在踩下加速踏板后，制动器制动一定时间之后去掉制动力矩。上述的方法会出现二种情况，如果控制不当会出现异常情况：第一种，如果在一定时间之后去掉制动力矩，如果驱动力矩过大会出现窜车，造成安全隐患；第二种，如果踩下的加速踏板开度不够大，会出现驱动力矩不足，出现溜坡的现象；第三种，如果加速踏板开度过大，驱动力矩超过电机堵转力矩制动器制动力还没变为0，会损坏电机。
中国发明专利申请“一种电动汽车坡路起步辅助控制方法”(申请号：201710120871.0公开日：2017-06-30，公开号：(CN106904158A)公开了一处纯电动汽车坡道辅助起步控制方法，包括如下策略：在松开制动器后到踩下制动器之前，使用制动力矩驻车，当踩下加速踏板之后，制动力矩变为0，利用驱动力矩在坡道上起步，同时加入了驱动电机转矩超过堵转转矩时，电机控制器限制转矩，直到加速踏板对应的转矩大于坡道等效力矩时，电机控制器取消转矩限制，让车辆起步，解决了电机转矩超过堵转转矩时损坏电机的问题。
然而，上述纯电动汽车坡道辅助起步控制方法由于没有控制制动力逐渐变为0，就是说这个专利在控制车辆起步时对于制动器制动力的控制不是逐渐变为0的是有一个瞬间从某个值变为0,所以制动器制动力突然变为0还是会出现驱动力不足而出现溜车的情况。
总之，现有技术存在的问题是：纯电动汽车坡道辅助起步控制的起步阶段坡道坡度大小通过坡度传感器来识别，成本大，同时在起步阶段依靠电机扭矩来平衡坡道等效阻力，制动力直接变为0还是会出现溜坡问题，而且没有解决电机出现赌转的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动汽车坡道起步辅助控制方法，能使车辆平稳起步，同时避免电机堵转，提高电机的使用寿命。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种纯电动汽车坡道起步辅助控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)驻车检测：车辆制动时，检测车辆停车前最后一次制动减速时的加速度大小、车辆质量，计算出车辆驻车所在坡道的坡度；
(20)辅助模式进入判断：判断挡位是否为D挡，判断坡度是否大于零，判断车速是否为零，判断加速踏板是否踩下，如果上述一个条件同时成立，则进入坡道辅助起步模式，否则，不进入坡道辅助起步模式；
(30)车辆坡道辅助启动：踩下加速踏板，检测加速踏板开度，根据加速踏板开度大小确定驾驶员需求力矩，同时驾驶员需求力矩、液压制动力矩之和与坡道等效阻力矩始终保持平衡；
(40)加力启动：持续增加加速踏板开度，驾驶员需求力矩增加，同步控制电机输出扭矩增加，同时控制液压制动力矩逐步减少。
(50)车辆平稳起步：当电机驱动扭矩大于坡道等效阻力矩但小于电机堵转扭矩时，车辆平稳起步，否则，进入堵转起步模式，之后再平稳起步。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
起步平稳、提高电机的使用寿命：相比于现有的技术，本发明依靠闭环控制，实现制动力矩，驱动力矩以及坡道等效阻力矩三者的平衡，能够实现车辆平稳起步，同时加入电机防赌转措施，提高了电机的使用寿命。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明纯电动汽车道起步辅助控制方法的主流程图。
图2是本发明纯电动汽车坡道起步辅助控制方法的各控制参数变化过程示例图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种纯电动汽车坡道起步辅助控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)驻车检测：车辆制动时，检测车辆停车前最后一次制动减速时的加速度大小、车辆质量，计算出车辆驻车所在坡道的坡度；
所述(10)驻车检测步骤中，车辆驻车所在坡道的坡度按下式计算得到：
Ft＝Ff+Fw+Fj+Fi
式中，Ft为电机驱动力，Ff为摩擦阻力，Fw为空气阻力，Fj加速阻力，Fi坡道阻力。(20)辅助模式进入判断：判断挡位是否为D挡，判断坡度是否大于零，判断车速是否为零，判断加速踏板是否踩下，如果上述一个条件同时成立，则进入坡道辅助起步模式，否则，不进入坡道辅助起步模式；
(30)车辆坡道辅助启动：踩下加速踏板，检测加速踏板开度，根据加速踏板开度大小确定驾驶员需求力矩，同时驾驶员需求力矩、液压制动力矩之和与坡道等效阻力矩始终保持平衡；
(40)加力启动：持续增加加速踏板开度，驾驶员需求力矩增加，同步控制电机输出扭矩增加，同时控制液压制动力矩逐步减少。
(50)车辆平稳起步：当电机驱动扭矩大于坡道等效阻力矩但小于电机堵转扭矩时，车辆平稳起步，否则，进入堵转起步模式，之后再平稳起步。
所述(50)车辆平稳起步步骤包括：
(51)持续增加加速踏板开度，电机输出扭矩增加，同时控制液压制动力矩逐步减少，若液压制动力矩减少为零时，电机输出扭矩依旧小于电机堵转扭矩，车辆平稳起步；
(52)如果液压制动力矩减少为零之前，出现电机输出扭矩大于电机堵转扭矩，进入堵转起步模式。
(53)堵转起步模式下，随着加速踏板开度的增加，电机控制中心控制电机实际输出扭矩始终为电机堵转扭矩的大小，液压制动力矩同时不变，直到加速踏板开度大小线性对应电机需求输出扭矩大于坡道等效阻力矩时，电机控制中心控制电机输出加速踏板开度对应的电机扭矩，液压制动力矩变为零，车辆平稳起步。
所述车辆速度通过速度传感器测得，制动器制动力矩Tz和液压制动系统主缸压力成正比，制动器制动力矩通过控制液压主缸压力来调节，始终维持Tt+TZ＝Tp，式中，Tt为电机驱动力矩，TZ为制动器制动力矩，Tp为坡道等效阻力矩。
车辆加速度通过加速度传感器测得，车身质量通过弹簧悬架位移传感器测得。
具体地，在使用本发明的纯电动汽车坡道起步辅助控制方法对电动汽车坡道起步进行辅助控制时，可将汽车坡道起步过程分成以下4个阶段进行控制：制动坡度获取阶段、制动防溜车阶段、驱动防溜车阶段和驱动前进阶段，其中，制动坡度获取阶段是停车前制动阶段，制动防溜车阶段是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到车辆起步之前的阶段，驱动前进阶段是继续踩下加速踏板车辆起步后阶段。以下，结合图1，图2对上述4个阶段的控制进行详细说明。
1)制动坡度获取阶段：
在车辆起步阶段之前的车辆从制动到停止这个阶段，可以通过关系式 Ft＝Ff+Fw+Fj+FI，计算出停车位置是否在坡道上，其中考虑到安全因素，去车辆滚动摩擦系数f＝0.01，可以让FI取得大一些，让之后坡道起步阶段一开始的制动力矩尽量大一些，增加坡道起步的安全性。
2)制动防溜车阶段：
此阶段为坡道起步开始阶段，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之前的制动压力，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，电动汽车依靠制动器制动力在坡道上保持静止。
3)驱动防溜车阶段：
坡道起步在松开制动踏板之后，踩下加速踏板。在加速踏板踩下后将加速踏板位置信号发送给VCU，同时对坡道，车速，挡位进行逻辑判断，是否进入坡道驻车辅助起步模式。进入坡道驻车辅助起步模式之后，VCU控制制动器制动力平衡坡道阻力，之后随着加速踏板开度的增大，驾驶员需求力矩也同步增大，制动器制动力矩也同步减少，但两者的和始终等于坡道等效阻力矩，维持车辆在坡道上的平衡。如果加速度踏板开度对应的驱动电机驱动力矩等于电机的堵转转矩TA，制动器制动力矩还不为0，则电机控制器控制驱动电机的驱动力矩不随加速踏板开度的增加而增加，而驾驶员需求力矩还是跟随加速踏板开度的增加而增加。
4)驱动前进阶段：
在驱动防溜车阶段之后，随着加速踏板开度的继续增加，驾驶员需求转矩同步增加，直到驾驶员需求力矩大于坡道等效阻力矩时，电机控制器控制驱动力矩跟驾驶员需求力矩同步，制动器制动力矩变为0，之后随着加速踏板开度的继续增加，车辆平稳的在坡道上起步。
即，根据上述描述可知，在纯电动汽车坡道起步辅助控制中，加速踏板开度，汽车行驶速度，驱动电机力矩和制动器制动力矩随着时间变化如图2所示。如图2所示，在坡道起步过程中，在踩下制动踏板之后，进入坡道起步辅助控制模式之后，车辆先是依靠制动器制动力来保持静止，之后随着加速踏板开度的增加，驱动电机的驱动力矩也同步增加，制动器制动力矩同步减少，直到驱动力矩等于电机的堵转力矩之后，驱动力矩不随加速踏板开度的继续增加而增加，制动器制动力也维持不变，直到加速踏板开度对应的驱动力矩大于坡道等效力矩时，电机的驱动力矩跟加速踏板开度同步，制动器制动力变为0，继续增大加速踏板开度，车辆在坡道上平稳起步。
本发明的纯电动汽车坡道起步辅助控制方法可在踩下加速踏板之后，是电机驱动力矩，制动力矩和坡道等效力矩这三者处于平衡，制动力矩会随着加速踏板开度的增加自动控制，从而避免电机堵转又不会出现起步窜车和溜车的情况，最终达到平稳起步的目的。
Claims (5)
1.一种纯电动汽车坡道起步辅助控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)驻车检测：车辆制动时，检测车辆停车前最后一次制动减速时的加速度大小、车辆质量，计算出车辆驻车所在坡道的坡度；
(20)辅助模式进入判断：判断挡位是否为D挡，判断坡度是否大于零，判断车速是否为零，判断加速踏板是否踩下，如果上述一个条件同时成立，则进入坡道辅助起步模式，否则，不进入坡道辅助起步模式；
(30)车辆坡道辅助启动：踩下加速踏板，检测加速踏板开度，根据加速踏板开度大小确定驾驶员需求力矩，同时驾驶员需求力矩、液压制动力矩之和与坡道等效阻力矩始终保持平衡；
(40)加力启动：持续增加加速踏板开度，驾驶员需求力矩增加，同步控制电机输出扭矩增加，同时控制液压制动力矩逐步减少。
(50)车辆平稳起步：当电机驱动扭矩大于坡道等效阻力矩但小于电机堵转扭矩时，车辆平稳起步，否则，进入堵转起步模式，之后再平稳起步。
2.根据权利要求1所述的坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述(50)车辆平稳起步步骤包括：
(51)持续增加加速踏板开度，电机输出扭矩增加，同时控制液压制动力矩逐步减少，若液压制动力矩减少为零时，电机输出扭矩依旧小于电机堵转扭矩，车辆平稳起步；
(52)如果液压制动力矩减少为零之前，出现电机输出扭矩大于电机堵转扭矩，进入堵转起步模式。
(53)堵转起步模式下，随着加速踏板开度的增加，电机控制中心控制电机实际输出扭矩始终为电机堵转扭矩的大小，液压制动力矩同时不变，直到加速踏板开度大小线性对应电机需求输出扭矩大于坡道等效阻力矩时，电机控制中心控制电机输出加速踏板开度对应的电机扭矩，液压制动力矩变为零，车辆平稳起步。
3.根据权利要求1或2所述的坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述车辆速度通过速度传感器测得，制动器制动力矩TZ和液压制动系统主缸压力成正比，制动器制动力矩通过控制液压主缸压力来调节，始终维持Tt+TZ＝Tp，式中，Tt为电机驱动力矩，TZ为制动器制动力矩，Tp为坡道等效阻力矩。
4.根据权利要求1或2所述的坡道起步辅助控制方法，其特征在于车辆加速度通过加速度传感器测得，车身质量通过弹簧悬架位移传感器测得。
5.根据权利要求1所述的坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述(10)驻车检测步骤中，车辆驻车所在坡道的坡度按下式计算得到：
Ft＝Ff+Fw+Ff+Ft
式中，Ft为电机驱动力，Ff为摩擦阻力，Fw为空气阻力，Fj加速阻力，Fi坡道阻力。
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