CN110920413A - 一种电动汽车坡道起步辅助控制系统及其方法 - Google Patents

一种电动汽车坡道起步辅助控制系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，包括：整车控制器、传感器模块、计算模块、判断模块和PID控制器。本发明还提供了一种电动汽车坡道起步辅助控制方法，包括如下步骤：S1.实时检测计算速度、加速度和扭矩；S2.计算出实时道路阻力；S3.检测方向是否相反；S4.根据实际车速与目标车速的差值并将S2中计算的实时道路阻力作为前馈通过PID控制器进行PID闭环调节，使车辆驻坡。本发明提供的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统及其方法，不需增加硬件设备，可实时计算道路阻力，将道路阻力作为坡道起步辅助功能中零车速闭环调节的前馈扭矩指令，提高响应速度，减小车辆溜坡距离，从而降低车辆因溜坡带来的完全隐患，大大提高了安全性。

Description

一种电动汽车坡道起步辅助控制系统及其方法
技术领域
本发明属于新能源车型技术领域，更具体地说，尤其涉及一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，同时还涉及一种电动汽车坡道起步辅助控制方法。
背景技术
随着人们对电动汽车驾驶性要求越来越高，一般电动汽车都开始增加了坡道起步辅助功能，目前常用的坡道起步辅助方法是：整车控制器通过电机转速来判断车辆是否溜坡，当检测到车辆溜坡时，开始进行0车速闭环控制，扭矩指令从0开始往上调，直至车辆驻停。由于一般纯电动车辆未配置坡道传感器，整车控制器无法准确获取坡道信息，所以0车速闭环调节时间较长，导致车辆溜坡距离较大，带来一定的安全隐患。
因此，我们提出一种电动汽车坡道起步辅助控制系统及其方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，不需增加硬件设备，可实时计算道路阻力，将道路阻力作为坡道起步辅助功能中零车速闭环调节的前馈扭矩指令，提高响应速度，减小车辆溜坡距离，从而降低车辆因溜坡带来的完全隐患，大大提高了安全性，而提出的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统及其方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，包括：整车控制器、传感器模块、计算模块、判断模块和PID控制器；
所述传感器模块包括速度传感器、加速度传感器和扭矩传感器，所述速度传感器、加速度传感器和扭矩传感器分别用于实时检测车辆的速度、加速度和扭矩，并通过电信号传递给整车控制器；
所述计算模块用于根据传感器模块检测的实时数据计算出道路的实时道路阻力；
所述判断模块用于检测车辆实际车速方向与目标档位方向是否相反，如若相反则判断车辆正行驶在坡道上，且有溜坡趋势；
所述PID控制器根据实际车速与目标车速的差值，并将计算的实时道路阻力作为前馈进行PID闭环调节，使车辆驻坡，等待驾驶员踩下加速踏板实现坡道起步。
优选的，还包括车辆蠕动激活模块，所述车辆蠕动激活模块用于根据计算模块计算出的道路的实时道路阻力判断车辆是否处于大角度坡道上，然后选择是否激活或关闭蠕动功能。
优选的，所述车辆蠕动激活模块包括坡道参数获取单元、大角度坡道判定单元和蠕动模式判定单元；
所述坡道参数获取单元用于获取计算模块计算出的道路的实时道路阻力；
所述大角度坡道判定单元用于根据坡道参数获取单元获取的实时道路阻力判断车辆是否处于大角度坡道上；
所述蠕动模式判定单元用于根据大角度坡道判定单元的判定结果判定车辆是否进入蠕动模式。
优选的，还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块用于监测该控制系统是否正常，如出现故障则提醒驾驶员。
优选的，所述故障诊断模块的具体操作步骤如下：
S1.电动汽车在正常运行时，整车控制器的输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围；
S2.当某一信号的电压值超出这一范围，并且这一现象在一段时间内不会消失，整车控制器便判断为这一部分出现故障，点亮故障指示灯。
优选的，还包括自动点火模块，所述自动点火模块用于电动汽车在坡道上熄火时进行自动点火。
本发明还提供了一种电动汽车坡道起步辅助控制方法，包括如下步骤：
S1.通过传感器模块实时检测计算速度、加速度和扭矩，并通过电信号传递给整车控制器；
S2.依据车辆纵向动力学方程通过计算模块中的阻力计算方程计算出实时道路阻力；
S3.判断模块检测车辆实际车速方向与目标档位方向是否相反，如若相反则判断车辆正行驶在坡道上，且有溜坡趋势；
S4.整车控制器启动该控制系统，根据实际车速与目标车速的差值并将S2中计算的实时道路阻力作为前馈通过PID控制器进行PID闭环调节，使车辆驻坡，等待驾驶员踩下加速踏板实现坡道起步。
优选的，所述S2中的车辆纵向动力学方程为：
Figure BDA0002288483160000031
优选的，所述S2中的阻力计算方程为：
Figure BDA0002288483160000032
式中转动质量转换系数δ，风阻系数CD，正投影面积A，整车总质量m均为已知常量。
本发明的技术效果和优点：
本发明提供的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统及其方法，不需增加硬件设备，可实时计算道路阻力，将道路阻力作为坡道起步辅助功能中零车速闭环调节的前馈扭矩指令，提高响应速度，减小车辆溜坡距离，从而降低车辆因溜坡带来的完全隐患，大大提高了安全性。
附图说明
图1为本发明的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统的模块示意图；
图2为本发明的一种电动汽车坡道起步辅助控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
请参阅图1，本发明提供一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，包括：整车控制器、传感器模块、计算模块、判断模块和PID控制器；
传感器模块包括速度传感器、加速度传感器和扭矩传感器，速度传感器、加速度传感器和扭矩传感器分别用于实时检测车辆的速度、加速度和扭矩，并通过电信号传递给整车控制器；
计算模块用于根据传感器模块检测的实时数据计算出道路的实时道路阻力；
判断模块用于检测车辆实际车速方向与目标档位方向是否相反，如若相反则判断车辆正行驶在坡道上，且有溜坡趋势；
PID控制器根据实际车速与目标车速的差值，并将计算的实时道路阻力作为前馈进行PID闭环调节，使车辆驻坡，等待驾驶员踩下加速踏板实现坡道起步。
还包括车辆蠕动激活模块，车辆蠕动激活模块用于根据计算模块计算出的道路的实时道路阻力判断车辆是否处于大角度坡道上，然后选择是否激活或关闭蠕动功能，车辆蠕动激活模块包括坡道参数获取单元、大角度坡道判定单元和蠕动模式判定单元；
坡道参数获取单元用于获取计算模块计算出的道路的实时道路阻力；
大角度坡道判定单元用于根据坡道参数获取单元获取的实时道路阻力判断车辆是否处于大角度坡道上；
蠕动模式判定单元用于根据大角度坡道判定单元的判定结果判定车辆是否进入蠕动模式。
还包括故障诊断模块，故障诊断模块用于监测该控制系统是否正常，如出现故障则提醒驾驶员，故障诊断模块的具体操作步骤如下：
S1.电动汽车在正常运行时，整车控制器的输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围；
S2.当某一信号的电压值超出这一范围，并且这一现象在一段时间内不会消失，整车控制器便判断为这一部分出现故障，点亮故障指示灯。
优选的，还包括自动点火模块，自动点火模块用于电动汽车在坡道上熄火时进行自动点火。
请参阅图2，本发明还提供了一种电动汽车坡道起步辅助控制方法，包括如下步骤：
S1.通过传感器模块实时检测计算速度、加速度和扭矩，并通过电信号传递给整车控制器；
S2.依据车辆纵向动力学方程通过计算模块中的阻力计算方程计算出实时道路阻力；
S3.判断模块检测车辆实际车速方向与目标档位方向是否相反，如若相反则判断车辆正行驶在坡道上，且有溜坡趋势；
S4.整车控制器启动该控制系统，根据实际车速与目标车速的差值并将S2中计算的实时道路阻力作为前馈通过PID控制器进行PID闭环调节，使车辆驻坡，等待驾驶员踩下加速踏板实现坡道起步。
S2中的车辆纵向动力学方程为：
Figure BDA0002288483160000061
S2中的阻力计算方程为：
Figure BDA0002288483160000062
综上所述：本发明提供的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统及其方法，不需增加硬件设备，可实时计算道路阻力，将道路阻力作为坡道起步辅助功能中零车速闭环调节的前馈扭矩指令，提高响应速度，减小车辆溜坡距离，从而降低车辆因溜坡带来的完全隐患，大大提高了安全性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，其特征在于，包括：整车控制器、传感器模块、计算模块、判断模块和PID控制器；
所述传感器模块包括速度传感器、加速度传感器和扭矩传感器，所述速度传感器、加速度传感器和扭矩传感器分别用于实时检测车辆的速度、加速度和扭矩，并通过电信号传递给整车控制器；
所述计算模块用于根据传感器模块检测的实时数据计算出道路的实时道路阻力；
所述判断模块用于检测车辆实际车速方向与目标档位方向是否相反，如若相反则判断车辆正行驶在坡道上，且有溜坡趋势；
所述PID控制器根据实际车速与目标车速的差值，并将计算的实时道路阻力作为前馈进行PID闭环调节，使车辆驻坡，等待驾驶员踩下加速踏板实现坡道起步。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，其特征在于：还包括车辆蠕动激活模块，所述车辆蠕动激活模块用于根据计算模块计算出的道路的实时道路阻力判断车辆是否处于大角度坡道上，然后选择是否激活或关闭蠕动功能。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，其特征在于：所述车辆蠕动激活模块包括坡道参数获取单元、大角度坡道判定单元和蠕动模式判定单元；
所述坡道参数获取单元用于获取计算模块计算出的道路的实时道路阻力；
所述大角度坡道判定单元用于根据坡道参数获取单元获取的实时道路阻力判断车辆是否处于大角度坡道上；
所述蠕动模式判定单元用于根据大角度坡道判定单元的判定结果判定车辆是否进入蠕动模式。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，其特征在于：还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块用于监测该控制系统是否正常，如出现故障则提醒驾驶员。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，其特征在于：所述故障诊断模块的具体操作步骤如下：
S1.电动汽车在正常运行时，整车控制器的输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围；
S2.当某一信号的电压值超出这一范围，并且这一现象在一段时间内不会消失，整车控制器便判断为这一部分出现故障，点亮故障指示灯。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，其特征在于：还包括自动点火模块，所述自动点火模块用于电动汽车在坡道上熄火时进行自动点火。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的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：
S1.通过传感器模块实时检测计算速度、加速度和扭矩，并通过电信号传递给整车控制器；
S2.依据车辆纵向动力学方程通过计算模块中的阻力计算方程计算出实时道路阻力；
S3.判断模块检测车辆实际车速方向与目标档位方向是否相反，如若相反则判断车辆正行驶在坡道上，且有溜坡趋势；
S4.整车控制器启动该控制系统，根据实际车速与目标车速的差值并将S2中计算的实时道路阻力作为前馈通过PID控制器进行PID闭环调节，使车辆驻坡，等待驾驶员踩下加速踏板实现坡道起步。
8.根据权利要求1所述的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，其特征在于：所述S2中的车辆纵向动力学方程为：
Figure FDA0002288483150000031
9.根据权利要求1所述的一种电动汽车坡道起步辅助控制系统，其特征在于：所述S2中的阻力计算方程为：
Figure FDA0002288483150000032
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