CN110605971A - 电动汽车坡道驻车控制方法、控制系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，公开了一种电动汽车坡道驻车控制方法、控制系统及电动汽车。电动汽车坡道驻车控制方法包括以下步骤：根据汽车档位修正电机转速信号；对修正的电机转速信号进行低通滤波，获取电机转速信号的低频信号；将电机转速的所述低频信号与设定的电机转速0区间范围值进行比较，获取不在电机转速0区间范围内的第一电机转速；通过第一电机转速获取转速偏差和加速度偏差；判断汽车防溜车功能是否能启动，若能，则根据转速偏差和加速度偏差获取防溜坡扭矩；将防溜坡扭矩与汽车当前制动扭矩进行比较，输出补偿扭矩以使汽车驻停。本发明提供的电动汽车坡道驻车控制方法有效避免了车辆在坡道上后溜，提升了驾驶安全性。

Description

电动汽车坡道驻车控制方法、控制系统及电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车坡道驻车控制方法、控制系统及电动汽车。

背景技术

对于电动汽车而言，由于电机既可以提供正扭矩驱动车辆前进，也可以提供负扭矩以使车辆减速制动，因此，在车辆运行过程中，可以通过油门踏板的开度和当前的车速，来控制电机产生不同大小的正扭矩或负扭矩，即所谓的“单踏板”驾驶模式。在单踏板驾驶模式下，日常驾驶的大部分工况，驾驶员仅使用油门踏板就可以控制车辆前进或减速制动，避免了以往需要踩制动踏板来使车辆减速，省去了频繁的从油门踏板切换到制动踏板的操作，使得驾驶便利性提升。

当驾驶员习惯使用“单踏板”驾驶模式后，当车辆在坡道上减速停车时，为避免驾驶员需要踩制动才能避免车辆后溜，扩大“单踏板”模式的使用工况，需要开发一种坡道驻车的控制方法。在坡道上，当驾驶员松开油门踏板后，电机能够提供一个与坡度和车辆重量相匹配的驱动力，使得车辆当车速降至0后，在经历一个小距离后溜后就能能够静止在坡道上，当驾驶员需要再次前进时，只需要再次踩下油门，当电机的驱动力克服当前坡道下的摩擦力和重力分力后，车辆即可前进。

现有技术中针对坡道减速停车的坡道驻车的控制方法虽然都述及通过电机提供一定的扭矩来平衡车辆在坡道上的重力分量来使车辆静止，但是对于如何计算这个用于平衡车辆坡道上的重力分量的电机力矩，却都未明确说明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车坡道驻车控制方法、控制系统及电动汽车，扩展了单踏板驾驶模式的使用工况，有效避免车辆在坡道上后溜，提升了驾驶安全性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动汽车坡道驻车控制方法，包括以下步骤：

根据汽车档位修正电机转速信号；

对修正的所述电机转速信号进行低通滤波，获取所述电机转速信号的低频信号；

将所述电机转速的所述低频信号与设定的电机转速0区间范围值进行比较，获取不在电机转速0区间范围内的第一电机转速；

通过第一电机转速获取车速以及车辆加速度，将所述车速与所述第一电机转速比较得出转速偏差，将车辆加速度与目标加速度比较得出加速度偏差；

判断汽车防溜车功能是否能启动，若能，则根据所述转速偏差和所述加速度偏差获取防溜坡扭矩；

将所述防溜坡扭矩与汽车当前制动扭矩进行比较，输出补偿扭矩以使汽车驻停。

优选地，根据汽车档位修正电机转速信号具体包括：所述汽车档位包括D档和R档，

所述汽车处于D档时，将当前的电机转速信号作为修正后的电机转速信号输出；

所述汽车处于R档时，将当前的电机转速信号乘以-1作为修正后的电机转速信号输出。

优选地，所述通过第一电机转速获取车速以及车辆加速度具体包括：

所述第一电机转速结合主减速器减速比和车轮半径信息获取所述车速，将所述车速求导获取所述车辆加速度。

优选地，所述防溜车功能启动的条件需同时满足油门踏板的开度为0、制动主缸压力小于压力预设值、电机转速小于转速预设值、车辆爬行功能未开启以及汽车档位为D档或R档。

优选地，所述防溜坡扭矩为闭环比例扭矩、闭环积分扭矩以及车辆状态修正扭矩三者之和；

所述闭环比例扭矩由闭环比例系数乘以所述转速偏差得出；

所述闭环积分扭矩由闭环积分系数乘以所述转速偏差，然后将乘积累加得出；

所述车辆状态修正扭矩由修正系数乘以加速度偏差，然后将乘积累加得出。

优选地，若汽车防溜车功能没有启动或者防溜车功能关闭，则防溜坡扭矩为0。

优选地，所述防溜车功能关闭的条件需满足汽车当前的档位为N档或P档、汽车当前档位切入到D档或R档、车辆爬行功能开启、油门踏板被踩下且需求扭矩大于驻车扭矩、自动驻车功能激活或防后溜车辆监控启动中的一项或者多项。

一种电动汽车坡道驻车的控制系统，采用上述的电动汽车坡道驻车控制方法，所述控制系统包括：

整车控制器；

电机，与所述整车控制器电连接；

电机控制器，与所述电机电连接，用于检测所述电机的转速，并将检测的转速发送至所述整车控制器，以及将整车控制器发送的扭矩请求值转换为电流值发送至电机。

优选地，还包括：

油门踏板，所述油门踏板上设有油门踏板位置传感器，所述油门踏板位置传感器与所述整车控制器电连接；

制动踏板，所述制动踏板上设有制动踏板位置传感器，所述制动踏板位置传感器与所述整车控制器电连接；

ABS控制器，用于采集与所述制动踏板连接的制动系统的制动主缸内的制动压力；

ESP控制器，用于在所述制动踏板被踩下时实现自动驻车功能。

一种电动汽车，包括上述的电动汽车坡道驻车的控制系统。

本发明的有益效果：通过在单踏板驾驶模式下使用防溜车功能，驾驶员在日常驾驶时，不用担心车辆在坡道上发生后溜的情况，省去了在油门踏板和刹车踏板间来回切换的操作，提升了驾驶便利性，扩展了单踏板驾驶模式的使用工况；同时，本发明通过驾驶员松开油门踏板且未踩制动踏板时发生后溜进行控制，简化了控制功能的进入条件，使得控制功能的适应性更高，有效避免车辆在坡道上后溜，提升了驾驶安全性；此外，本发明提出的转速闭环控制加车辆状态修正的防后溜控制算法，控制一致性和稳定性好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电动汽车坡道驻车控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供了一种电动汽车坡道驻车的控制系统，该控制系统包括整车控制器、电机、电机控制器、油门踏板、制动踏板、ABS控制器和ESP控制器。电机与整车控制器电连接，电机控制器与电机电连接，用于检测电机的转速，并将检测的转速发送至整车控制器，以及将整车控制器发送的扭矩请求值转换为电流值发送至电机。油门踏板上设有油门踏板位置传感器，油门踏板位置传感器与整车控制器电连接；制动踏板上设有制动踏板位置传感器，制动踏板位置传感器与整车控制器电连接；ABS控制器用于采集与制动踏板连接的制动系统的制动主缸内的制动压力；ESP控制器，用于在制动踏板被踩下时实现自动驻车功能。

具体地，油门踏板位置传感器安装于油门踏板上，当驾驶员踩下或松开油门踏板时，油门踏板位置传感器输出油门踏板当前的位置，油门踏板位置传感器与整车控制器电连接。整车控制器通过油门踏板位置传感器以一定的周期(10-50ms)采集油门踏板的开度，并结合当前车速计算驾驶员的需求驾驶扭矩。

制动踏板位置传感器安装于制动踏板上，制动踏板位置传感器输出信号为1表示制动踏板已被踩下，制动踏板位置传感器输出信号为0表示制动踏板未被踩下。制动踏板位置传感器与整车控制器电连接；整车控制器通制动踏板位置传感器以一定的周期(10-50ms)采集制动踏板状态。

当制动踏板被踩下后，与制动踏板相连的制动系统制动主缸压力会升高，ABS控制器通过制动主缸压力传感器采集制动主缸压力，通过制动主缸压力可反映制动踏板踩下的深度，制动主缸压力也反映驾驶员踩制动踏板时的制动强度。

ESP控制器具有自动驻车功能，车辆停稳后，当驾驶员踩下制动踏板后，自动驻车功能会激活，ESP控制器会通过自动驻车机构持续给车轮制动盘施加一定的制动力，保证车辆可稳定停在坡上，当自动驻车功能激活后，ESP控制器会输出自动驻车功能已激活标志位；ESP控制器将自动驻车功能是否激活标志通过CAN线发送至整车控制器。

当自动驻车功能被激活时，自动驻车功能的工作状态为1，当自动驻车功能未被激活时，自动驻车功能的工作状态为0。自动驻车功能为目前车辆上已有的功能，当其激活时，通过给制动管路中的制动液建压或是通过自动驻车电机来驱动车轮上的制动卡钳来使车辆停止。

电机控制器通过CAN线与整车控制器相连，整车控制器将请求的电机扭矩发送至电机控制器，电机控制器将整车控制器的请求扭矩转换为适当的电压/电流用以驱动电机。同时，电机控制器采集电机的实际转速，并通过CAN线发送至整车控制器。

该控制系统还包括换挡杆档位传感器，该传感器向整车控制器输出换挡操作信号，整车控制器根据换挡操作信号，同时根据其他输出信号计算出最终的车辆档位信息；同时，整车控制器需要根据档位信号对电机转速信号进行转速方向的判断。当D档时，后溜为车头向上车辆向车尾方向移动，而当R档时，后溜为车头向下车辆向车头方向移动；如果定义电机朝车头方向旋转为正，则D档后溜时电机转速为负，R档后溜时电机转速为正。为保证电机转速输入信号的一致性，当R档时，对电机转速方向进行修正，即将电机转速乘以-1，保证R档后溜时电机转速为负。

实施例二

如图1所示，本实施例提供了一种电动汽车坡道驻车控制方法，该控制方法用于实施例一提供的电动汽车坡道驻车控制系统中，主要包括以下步骤：

步骤一、根据汽车档位修正电机转速信号。

具体地，整车控制器对收到的电机转速信号进行修正，当车辆向车头方向移动时，电机转速为正，当车辆向车尾方向移动时，电机转速为负。为保证在D档或R档溜坡时，电机转速的正负具有一致性，当R档时，将当前的电机转速信号乘以-1作为修正后的电机转速信号输出，D档时，将当前的电机转速信号作为修正后的电机转速信号输出。

步骤二、对修正的所述电机转速信号进行低通滤波，获取电机转速信号的低频信号。

具体地，采用平均值滤波的算法对修正后的电机转速信号进行低通滤波，过滤掉高频信号，使得通过电机转速能更真实的反映车辆移动的速度；同时滤波后的信号相较滤波前的信号，信号延迟还能满足要求。

在本实施例中，整车控制器将连续20个周期的电机转速信号值做平均值计算得出电机转速，使用平均值滤波，可以很好地兼顾滤波效果和滤波带来的滤波后信号延迟的情况。

步骤三、将电机转速的低频信号与设定的电机转速0区间范围值进行比较，获取不在电机转速0区间范围内的第一电机转速。

由于检测电机转速的传感器精度等问题，在车辆完全静止时，电机转速往往会有很小的值输出，为避免因为转速非0导致依据电机转速进行扭矩计算时的扭矩持续累加，当电机转速在0转速附近一个小范围内时，例如电机转速小于等于±2rmp时，认为电机转速仍然为0，只有当电机转速超过此范围，才将当前电机转速输出，即该电机转速为第一电机转速。

步骤四、通过第一电机转速获取车速以及车辆加速度，将车速与第一电机转速比较得出转速偏差，将车辆加速度与标准目标加速度比较得出加速度偏差。

将第一电机转速结合主减速器减速比和车轮半径信息获取所述车速，将车速求导便得到车辆加速度，但是为了消除加速度信号中的高频部分，仅保留低频部分就得到滤波前车辆加速度，然后将滤波前的车辆加速度，进行10个周期的取平均滤波操作，得到经过滤波后的车辆加速度。将车速与第一电机转速比较得出转速偏差，将车辆加速度与标准目标加速度比较得出加速度偏差。

步骤五、判断汽车防溜车功能是否能启动，若能，则根据转速偏差和加速度偏差获取防溜坡扭矩。

具体地，防溜车功能启动的条件需同时满足油门踏板的开度为0、制动主缸压力小于压力预设值、电机转速小于转速预设值、车辆爬行功能未开启以及汽车档位为D档或R档。

防溜坡扭矩为闭环比例扭矩、闭环积分扭矩以及车辆状态修正扭矩三者之和。

具体地，闭环比例扭矩由闭环比例系数乘以所述转速偏差得出。闭环比例扭矩与电机的转速偏差有关，车辆静止后，闭环比例扭矩为0，主要是靠闭环积分扭矩和车辆状态修正扭矩之和来使车辆静止于坡道上。闭环比例系数通过查二维表得到，二维表的横轴输入为车辆加速度，纵轴输入为转速偏差，在闭环比例系数的设置上，为了使得车辆在溜车后转速再次回0趋于静止的过程中，能够识别到闭环积分扭矩和车辆状态修正扭矩是否合适，因此此时的闭环比例扭矩应该小一些，即在电机转速再次回0过程中，主要是靠闭环积分扭矩和车辆状态修正扭矩来使车辆趋于静止，因此此阶段的闭环比例系数应该稍小一些。

闭环积分扭矩由闭环积分系数乘以所述转速偏差，然后将乘积累加得出，只要电机的转速偏差不为0，则闭环积分扭矩会一直计算。闭环比例系数通过查二维表得到，二维表的横轴为车辆加速度，纵轴为转速偏差。在闭环比例系数的设置上，车辆后溜后转速再次回0的过程中，车辆加速度为正值，当车辆加速度较大值，闭环比例系数应该适当减小，避免比例积分扭矩过大导致车辆又出现前冲震荡。

车辆状态修正扭矩由修正系数乘以加速度偏差，然后将乘积累加得到车辆状态修正扭矩，车辆状态修正扭矩主要是为了防止闭环积分扭矩的过积分，导致车辆在转速回0后又出现前冲震荡。设置一个车辆在后溜过程中的目标标准加速度，用标准目标加速度减去实际车辆加速度，然后将相减的结果与0取小(即只将负偏差用于扭矩计算)得到后溜过程中的加速度偏差。修正系数通过查二维表得到，横轴输入为后溜最小电机转速(因为是后溜，转速为负，所以是最小电机转速)，后溜最小电机转速反映的是坡道大小，坡道越大，则后溜最小转速越小，纵轴输入为转速偏差，为了保证后溜过程中加速度的连续性，同一个转速偏差下，后溜最小转速越小，则目标加速度越大。目标加速度通过试验获取，在某一个坡道下，进行多次防后溜试验，选择一组后溜过程中加速度主观感受可接受时的加速度，作为当前坡道(后溜最小转速)下的目标加速度。

在汽车防溜车功能启动后，如果电机转速大于限值且车辆加速度也大于某个限值，或是电机转速小于限值且车辆加速度也小于某个限值，则防后溜车辆监控条件触发；防后溜车辆监控条件成立后，只有整车控制器断电，防后溜车辆监控条件才能关闭。若汽车防溜车功能没有启动或者防溜车功能关闭，则防溜坡扭矩为0。

防溜车功能关闭的条件需满足汽车当前的档位为N档或P档、汽车当前档位切入到D档或R档的瞬间、车辆爬行功能开启、油门踏板被踩下且需求扭矩大于驻车扭矩、自动驻车功能激活或防后溜车辆监控启动中的一项或者多项。防溜车功能关闭条件的优先级高于启动条件的优先级，即当二者同时满足时，防溜车功能关闭，当防溜车功能启动条件满足后后，除非防溜车功能关闭条件满足，则防溜车功能一直处于启动状态。

步骤六、将防溜坡扭矩与汽车当前制动扭矩进行比较，输出补偿扭矩以使汽车驻停。

具体的，在防溜车功能启动后，如果驾驶员踩下刹车踏板，则根据制动踏板踩下后在车轮上产生的液压制动力对防驻停扭矩进行修正，即根据车辆制动主缸压力与液压制动力关系表，得到当前制动主缸压力下的液压制动力，然后用制动修正前的防溜坡扭矩减去当前液压制动力，得到修正后的驻车扭矩，制动修正后的驻车坡扭矩最小限值为0，即不会因为制动修正导致防溜坡扭矩出现负扭矩值。

驾驶员通过油门踏板得到的需求扭矩，整车控制器通过油门踏板开度和当前车速查表得到当前驾驶员需求，将驾驶员需求扭矩与坡道驻车扭矩进行比较，二者取较大值输出。如果需求扭矩大于驻车扭矩，则汽车防溜功能关闭，汽车向前行驶，反正，汽车继续驻停在坡道上。

本实施例通过在单踏板驾驶模式下使用防溜车功能，驾驶员在日常驾驶时，不用担心车辆在坡道上发生后溜情况，省去了在油门踏板和刹车踏板间来回切换的操作，提升了驾驶便利性。同时，使用电机来进行防溜后控制，相较通过ESP控制器来进行防后溜控制的方案，节省了开发成本。

另外，本实施例仅仅在驾驶员松开油门踏板且未踩制动时发生后溜进行控制，简化了控制功能的进入条件，使得控制功能的适应性更高；同时，本控制功能与通过油门踏板得到的驾驶员需求扭矩取较大值输出，不影响驾驶员的日常驾驶。通过本实施例提出的转速闭环控制加车辆状态修正的防后溜控制算法，控制一致性和稳定性都很好。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车坡道驻车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据汽车档位修正电机转速信号；

对修正的所述电机转速信号进行低通滤波，获取所述电机转速信号的低频信号；

将所述电机转速的所述低频信号与设定的电机转速0区间范围值进行比较，获取不在电机转速0区间范围内的第一电机转速；

通过第一电机转速获取车速以及车辆加速度，将所述车速与所述第一电机转速比较得出转速偏差，将车辆加速度与目标加速度比较得出加速度偏差；

判断汽车防溜车功能是否能启动，若能，则根据所述转速偏差和所述加速度偏差获取防溜坡扭矩；

将所述防溜坡扭矩与汽车当前制动扭矩进行比较，输出补偿扭矩以使汽车驻停。

2.根据权利要求1所述的电动汽车坡道驻车控制方法，其特征在于，根据汽车档位修正电机转速信号具体包括：所述汽车档位包括D档和R档，

所述汽车处于D档时，将当前的电机转速信号作为修正后的电机转速信号输出；

所述汽车处于R档时，将当前的电机转速信号乘以-1作为修正后的电机转速信号输出。

3.根据权利要求1所述的电动汽车坡道驻车控制方法，其特征在于，所述通过第一电机转速获取车速以及车辆加速度具体包括：

所述第一电机转速结合主减速器减速比和车轮半径信息获取所述车速，将所述车速求导获取所述车辆加速度。

4.根据权利要求1所述的电动汽车坡道驻车控制方法，其特征在于，所述防溜车功能启动的条件需同时满足油门踏板的开度为0、制动主缸压力小于压力预设值、电机转速小于转速预设值、车辆爬行功能未开启以及汽车档位为D档或R档。

5.根据权利要求1所述的电动汽车坡道驻车控制方法，其特征在于，所述防溜坡扭矩为闭环比例扭矩、闭环积分扭矩以及车辆状态修正扭矩三者之和；

所述闭环比例扭矩由闭环比例系数乘以所述转速偏差得出；

所述闭环积分扭矩由闭环积分系数乘以所述转速偏差，然后将乘积累加得出；

所述车辆状态修正扭矩由修正系数乘以加速度偏差，然后将乘积累加得出。

6.根据权利要求1所述的电动汽车坡道驻车控制方法，其特征在于，若汽车防溜车功能没有启动或者防溜车功能关闭，则防溜坡扭矩为0。

7.根据权利要求6所述的电动汽车坡道驻车控制方法，其特征在于，所述防溜车功能关闭的条件需满足汽车当前的档位为N档或P档、汽车当前档位切入到D档或R档、车辆爬行功能开启、油门踏板被踩下且需求扭矩大于驻车扭矩、自动驻车功能激活或防后溜车辆监控启动中的一项或者多项。

8.一种电动汽车坡道驻车的控制系统，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的电动汽车坡道驻车控制方法，所述控制系统包括：

整车控制器；

电机，与所述整车控制器电连接；

电机控制器，与所述电机电连接，用于检测所述电机的转速，并将检测的转速发送至所述整车控制器，以及将整车控制器发送的扭矩请求值转换为电流值发送至电机。

9.根据权利要求8所述的电动汽车坡道驻车的控制系统，其特征在于，还包括：

油门踏板，所述油门踏板上设有油门踏板位置传感器，所述油门踏板位置传感器与所述整车控制器电连接；

制动踏板，所述制动踏板上设有制动踏板位置传感器，所述制动踏板位置传感器与所述整车控制器电连接；

ABS控制器，用于采集与所述制动踏板连接的制动系统的制动主缸内的制动压力；

ESP控制器，用于在所述制动踏板被踩下时实现自动驻车功能。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求8-9任一项所述的电动汽车坡道驻车的控制系统。