CN111098717A - 一种电动汽车的单踏板控制方法、装置及系统 - Google Patents

一种电动汽车的单踏板控制方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车的单踏板控制方法、装置及系统。单踏板控制方法，包括接收踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度；通过踏板开度值和车速确定需求扭矩；通过踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据行驶状态确定扭矩系数；通过扭矩系数修正所述需求扭矩，得到输出扭矩。本发明提出的单踏板控制方法通过增加踏板开度值变化率和车辆加速度两个辅助输入参量，增加控制系统的冗余量，由于考虑了踏板开度和速度的变化率，因此最终输出的扭矩更加贴近当前车辆行驶状态下驾驶员的操作意图，且电动汽车的驾驶动力性能稳定。

Description

一种电动汽车的单踏板控制方法、装置及系统
技术领域
本发明实施例涉及新能源汽车技术，尤其涉及一种电动汽车的单踏板控制方法、装置及系统。
背景技术
目前部分电动汽车具备了单踏板控制模式，单踏板控制模式下，松开油门踏板时，驱动电机会以较大的功率进行动能回收，使车辆已较快的速度减速，因此在一般路况条件下，通过油门踏板可实现部分刹车功能，即驾驶员可以通过油门踏板的开度实现对车辆加速、减速的控制。
现有技术中单踏板控制系统通常包括单踏板、整车控制器、电机控制器和制动系统主缸压力调节器，其中，单踏板设有开度传感器。整车控制器根据开度传感器采集的单踏板开度信息，将踏板开度划为加速和制动两部分，并分别将驱动扭矩和制动扭矩按照对应的踏板开度成比例输出。为了提高车辆能效和驾驶员体验，可以在获取加速踏板的踏板开度后，在踏板开度大于预设阈值时，控制驱动电机输出驱动汽车前进的扭矩，在踏板开度小于预设阈值时，控制驱动电机输出控制汽车制动的扭矩，即根据加速踏板的开度进行扭矩控制，通过在制动时调节能量回收强度来保证驾驶感受。进行单踏板控制时，也可以引入驾驶员偏好，通过自适应算法将驾驶员偏好与单踏板控制测量结合起来，以提高车辆的操控性。
目前，具备单踏板模式的车辆还存在驾驶舒适性差，安全性能低，控制效率低等问题。因此亟需一种可以精确识别驾驶员意图的单踏板控制方法，以提高具备单踏板电动汽车的整体性能。
发明内容
本发明提供一种电动汽车的单踏板控制方法、装置及系统，以达到使输出扭矩更加贴近驾驶员意图的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种电动汽车的单踏板控制方法，包括：
接收踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度；通过所述踏板开度值和车速确定需求扭矩；通过所述踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据所述行驶状态确定扭矩系数；通过所述扭矩系数修正所述需求扭矩，得到输出扭矩。
进一步的，通过行驶状态关系表查询与所述行驶状态对应的扭矩系数。
进一步的，所述行驶状态关系表为多输入单输出模糊控制规则表，其中所述踏板开度值、所述踏板开度值变化率、所述车速以及所述车辆加速度分别划分两个模糊子集，所述扭矩系数划分三个模糊子集。
进一步的，将所述踏板开度值在0～100％范围内进行模糊化，构建开度模糊子集。
进一步的，将所述踏板开度值变化率在0～800％/S范围内进行模糊化，构建开度变化率模糊子集。
进一步的，将所述车速在0～160Km/h范围内进行模糊化，构建车速模糊子集。
进一步的，控制方法还包括判断所述车辆的档位、所述车辆的踏板开度以及所述车辆的启动信号，
当所述车辆的档位位于非驻车档且处于非空挡、所述踏板开度小于设定值且检测到所述启动信号时，单踏板控制功能起效。
进一步的，还包括检测所述车辆的档位是否处于前进挡或者倒挡，
当所述踏板开度小于设定值且检测到所述启动信号、检测到所述启动信号且所述车辆的档位处于前进挡或者倒挡时，所述单踏板控制功能起效。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车的单踏板控制装置，包括：
参数接收模块，用于接收踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度；扭矩计算模块，用于通过所述踏板开度值和车速确定需求扭矩；修正模块，用于通过所述踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据所述行驶状态确定扭矩系数；输出扭矩计算模块，用于通过所述扭矩系数修正所述需求扭矩，得到输出扭矩。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车的单踏板控制系统，包括车辆传感器、控制器和电机，所述控制器接收所述车辆传感器发送的踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度；所述控制器通过所述踏板开度值和车速确定需求扭矩，通过所述踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据所述行驶状态确定扭矩系数；所述控制器通过所述扭矩系数修正所述需求扭矩，得到输出扭矩，所述控制器根据所述输出扭矩驱动所述电机。
本发明提出的单踏板控制方法通过增加踏板开度值变化率和车辆加速度两个辅助输入参量，增加控制系统的冗余量，将踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度与扭矩系数建立映射关系，避免在扭矩控制策略中引入复杂的函数。单踏板控制系统系统最终的输出量为经过扭矩系数修正后的需求扭矩，由于考虑了踏板开度和速度的变化率，因此最终输出的扭矩更加贴近当前车辆行驶状态下驾驶员的操作意图，电动汽车的扭矩输出连续，驾驶动力性能稳定。
附图说明
图1是实施例一中的控制方法流程图；
图2是实施例一中的踏板开度值隶属函数图；
图3是实施例一中的踏板开度值变化率隶属函数图；
图4是实施例一中的车速隶属函数图；
图5是实施例一中的加速度隶属函数图；
图6是实施例一中的扭矩系数隶属函数图；
图7是实施例一中的另一种控制方法流程图；
图8是实施例二中的控制装置示意图；
图9是实施例三中的控制系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是实施例一中的控制方法流程图，本实施例可适用于电动汽车单踏板控制的情况，该方法可以由电动汽车的单踏板控制装置执行，该装置可以采用软件的方式实现，该装置可配置于电子设备中，例如电机控制器或者整车控制器中，参考图1，本实施例提出的电动汽车的单踏板控制方法包括：
S1.接收踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度。
S2.通过踏板开度值和车速确定需求扭矩。
本步骤中，可以通过查表的方式通过踏板开度值和车速确定需求的扭矩。示例性的，也可以采用下式进行计算：
Figure BDA0002329197680000051
式中，C为当前的踏板开度值，A为车辆进入加速状态时对应的踏板开度值，F为踏板开度的最大值，T为根据电机转速，通过电机外特性表查得的驱动峰值扭矩。
S3.通过踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据行驶状态确定扭矩系数。
示例性的，可以建立不同踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度与扭矩系数的映射关系，并建立映射关系表，通过查表的方式获取所需的扭矩系数。可选的，也可以以踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度作为输入，扭矩系数作为输出建立模糊控制规则表，利用模糊控制规则求出所需的扭矩系数。
S4.通过扭矩系数修正需求扭矩，得到输出扭矩。
示例性的，本步骤中可以将扭矩系数与需求扭矩进行数学运算得到输出扭矩。
踏板作为电动汽车的控制器件，其产生信号的变化，即踏板开度的变化直接反应了驾驶员的操作意图，本实施例中通过增加踏板开度值变化率和车辆加速度两个辅助输入参量，增加控制系统的冗余量，将踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度与扭矩系数建立映射关系，避免在扭矩控制策略中引入复杂的函数。本实施例中系统最终的输出量为经过扭矩系数修正后的需求扭矩，由于考虑了踏板开度和速度的变化率，因此最终输出的扭矩更加贴近当前车辆行驶状态下驾驶员的操作意图，电动汽车的扭矩输出连续，驾驶动力性能稳定。
示例性的，本实施例中通过行驶状态关系表查询与行驶状态对应的扭矩系数。作为一种优选方法，行驶状态关系表为多输入单输出模糊控制规则表，其中踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度分别划分两个模糊子集，扭矩系数对应三个模糊子集。
图2是实施例一中的踏板开度值隶属函数图，图3是实施例一中的踏板开度值变化率隶属函数图，图4是实施例一中的车速隶属函数图，图5是实施例一中的加速度隶属函数图，图6是实施例一中的扭矩系数隶属函数图，参考图2、图3、图4、图5和图6，具体的，将踏板开度值在0～100％范围内进行模糊化，构建开度模糊子集{AS，AB}。示例性的，AS、AB对应的的模糊语义如表1所示：
表1
踏板开度值 模糊语义 对应范围
AS 制动段 0～15％
AB 驱动段 10～100％
将踏板开度值变化率在0～800％/S范围内进行模糊化，构建开度变化率模糊子集{DS，DB}。示例性的，DS、DB对应的的模糊语义如表2所示：
表2
踏板开度值变化率 模糊语义 对应范围
DS 平稳段 0～400％/S
DB 急变段 200～800％/S
将车速在0～160Km/h范围内进行模糊化，构建车速模糊子集{VS，VB}。示例性的，VS、VB对应的的模糊语义如表3所示：
表3
车速 模糊语义 对应范围
VS 低速段 0～30Km/h
VB 高速段 20～160Km/h
将采集的加速度取绝对值，并进行模糊化，得到加速度模糊子集{TS，TB}。示例性的，TS、TB对应的的模糊语义如表4所示：
表4
加速度 模糊语义 对应范围
TS 低加速段 0～0.1g
TB 高加速段 0.1～0.8g
将扭矩系数进行模糊化，得到模糊子集{SN，ZN，JN}。示例性的，SN、ZN、JN对应的的模糊语义如表5所示：
表5
扭矩系数 模糊语义 对应范围
SN 缓变区 0.7～1
ZN 正常区 0.8～1.2
JN 急变区 1.1～1.5
具体的，模糊控制规则如表6所示：
表6
Figure BDA0002329197680000071
Figure BDA0002329197680000081
表6中，A为踏板开度值，dA为踏板开度值变化率，V为车速，T为车辆加速度，K为扭矩系数。按照表6所示的模糊控制规则得到扭矩系数对应的模糊量后，基于模糊量的模糊子集进行去模糊化，可以得到论域中精确的扭矩修正系数，再用需求扭矩乘以扭矩系数得到最终输出给电机的输出扭矩。
图7是实施例一中的另一种控制方法流程图，参考图7，控制方法还包括判断车辆的档位、车辆的踏板开度以及车辆的启动信号。当车辆的档位位于非驻车档且处于非空挡、踏板开度小于设定值且检测到启动信号时，单踏板控制功能起效。
进一步的，还包括检测车辆的档位是否处于前进挡或者倒挡，当踏板开度小于设定值且检测到启动信号、检测到启动信号且车辆的档位处于前进挡或者倒挡时，踏单板控制功能起效。
首先通过判断踏板开度，档位和钥匙信号，确定整车是否进入启动状态，若汽车已经启动，则判断档位是否处于前进挡或者倒档，若档位处于前进挡或者倒挡、踏板无故障且制动踏板未踩下，整车未禁止制动能量回收时，确定进入单踏板模式，开始单踏板控制策略的执行。
示例性的，参考表6，单踏板控制策略包括：
1.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于制动段AS，加速踏板开度变化率位于平稳段DS，车速位于低速段VS，整车加速度位于低加速段TS，则判定驾驶员需求较小制动扭矩，则将扭矩修正系数映射到缓变区。
2.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于制动段AS，加速踏板开度变化率位于平稳段DS，车速位于低速段VS，整车加速度位于高加速段TB，则判定驾驶员需求较小制动扭矩，则将扭矩修正系数映射到缓变区。
3.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于制动段AS，加速踏板开度变化率位于平稳段DS，车速位于高速段VB，整车加速度位于低加速段TS，则判定驾驶员需求较小制动扭矩，则将扭矩修正系数映射到缓变区。
4.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于制动段AS，加速踏板开度变化率位于急变段DB，车速位于低速段VS，整车加速度位于低加速段TS，则判定驾驶员需求正常制动扭矩，则将扭矩修正系数映射到正常区。
5.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于驱动段AB，加速踏板开度变化率位于平稳段DS，车速位于低速段VS，整车加速度位于低加速段TS，则判定驾驶员需求较小驱动扭矩，则将扭矩修正系数映射到缓变区。
6.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于制动段AS，加速踏板开度变化率位于平稳段DS，车速位于高速段VB，整车加速度位于高加速段TB，则判定驾驶员需求正常制动扭矩，则将扭矩修正系数映射到正常区。
7.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于制动段AS，加速踏板开度变化率位于急变段DB，车速位于低速段VS，整车加速度位于高加速段TB，则判定驾驶员需求正常制动扭矩，则将扭矩修正系数映射到正常区。
8.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于驱动段AB，加速踏板开度变化率位于平稳段DS，车速位于低速段VS，整车加速度位于高加速段TB，则判定驾驶员需求正常驱动扭矩，则将扭矩修正系数映射到正常区。
9.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于制动段AS，加速踏板开度变化率位于急变段DB，车速位于高速段VB，整车加速度位于低加速段TS，则判定驾驶员需求正常制动扭矩，则将扭矩修正系数映射到正常区。
10.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于驱动段AB，加速踏板开度变化率位于平稳段DS，车速位于高速段VB，整车加速度位于低加速段TS，则判定驾驶员需求正常驱动扭矩，则将扭矩修正系数映射到正常区。
11.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于驱动段AB，加速踏板开度变化率位于急变段DB，车速位于低速段VS，整车加速度位于低加速段TS，则判定驾驶员需求正常驱动扭矩，则将扭矩修正系数映射到正常区。
12.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于制动段AS，加速踏板开度变化率位于急变段DB，车速位于高速段VB，整车加速度位于高加速段TB，则判定驾驶员需求较大制动扭矩，则将扭矩修正系数映射到急变区。
13.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于驱动段AB，加速踏板开度变化率位于平稳段DS，车速位于高速段VB，整车加速度位于高加速段TB，则判定驾驶员需求较大驱动扭矩，则将扭矩修正系数映射到急变区。
14.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于驱动段AB，加速踏板开度变化率位于急变段DB，车速位于低速段VS，整车加速度位于高加速段TB，则判定驾驶员需求较大驱动扭矩，则将扭矩修正系数映射到急变区。
15.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于驱动段AB，加速踏板开度变化率位于急变段DB，车速位于高速段VB，整车加速度位于低加速段TS，则判定驾驶员需求较大扭矩，则将扭矩修正系数映射到急变区。
16.在车辆处于前进挡或倒挡，且加速踏板开度位于驱动段AB，加速踏板开度变化率位于急变段DB，车速位于高速段VB，整车加速度位于高加速段TB，则判定驾驶员需求较大驱动扭矩，则将扭矩修正系数映射到急变区。
实施例二
图8是实施例二中的控制装置示意图，参考图8，本实施例提出一种电动汽车的单踏板控制装置，包括：
参数接收模块1，用于接收踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度。扭矩计算模块2，用于通过踏板开度值和车速确定需求扭矩。修正模块3，用于通过踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据行驶状态确定扭矩系数。输出扭矩计算模块4，用于通过扭矩系数修正需求扭矩，得到输出扭矩。
其中，修正模块3通过行驶状态关系表查询与行驶状态对应的扭矩系数。输出扭矩计算模块4利用扭矩系数乘以所需扭矩，得到最终的输出扭矩。
具体的，修正模块3中采用的行驶状态关系表为多输入单输出模糊控制规则表，其中踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度分别对应两个模糊量，扭矩系数对应三个模糊量。构建模糊控制规则表时将踏板开度值在0～100％范围内进行模糊化，构建开度模糊子集。将踏板开度值变化率在0～800％/S范围内进行模糊化，构建开度变化率模糊子集。将车速在0～160Km/h范围内进行模糊化，构建车速模糊子集。
单踏板控制装置还包括状态检测模块，用于判断车辆的档位、车辆的踏板开度以及车辆的启动信号，当车辆的档位位于非驻车档且处于非空挡、踏板开度小于设定值且检测到启动信号时，单踏板控制功能起效。
状态检测模块还用于检测车辆的档位是否处于前进挡或者倒挡，当踏板开度小于设定值且检测到启动信号、检测到启动信号且车辆的档位处于前进挡或者倒挡时，单踏板控制功能起效。
本实施例提供的单踏板控制装置与本发明实施例一提供的单踏板控制方法属于相同的发明构思，具有相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明实施例一提供的单踏板控制方法。
实施例三
图9是实施例三中的控制系统示意图，参考图9，本实施例提出一种电动汽车的单踏板控制系统，包括车辆传感器100、控制器200和电机300，其中车辆传感器100与控制器200电连接，控制器200和电机300电连接。
控制器200接收车辆传感器100发送的踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度。控制器200通过踏板开度值和车速确定需求扭矩，通过踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据行驶状态确定扭矩系数。控制器200通过扭矩系数修正需求扭矩，得到输出扭矩，控制器200根据输出扭矩驱动电机300。
本实施例提出的单踏板控制系统可以执行实施例一种的任意单踏板控制方法，执行过程和起到的有益效果与实施例一中记载的内容相同，在此不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电动汽车的单踏板控制方法，其特征在于，包括：
接收踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度；
通过所述踏板开度值和车速确定需求扭矩；
通过所述踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据所述行驶状态确定扭矩系数；
通过所述扭矩系数修正所述需求扭矩，得到输出扭矩。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过行驶状态关系表查询与所述行驶状态对应的扭矩系数。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述行驶状态关系表为多输入单输出模糊控制规则表，其中所述踏板开度值、所述踏板开度值变化率、所述车速以及所述车辆加速度分别划分两个模糊子集，所述扭矩系数划分三个模糊子集。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，将所述踏板开度值在0～100％范围内进行模糊化，构建开度模糊子集。
5.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，将所述踏板开度值变化率在0～800％/S范围内进行模糊化，构建开度变化率模糊子集。
6.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，将所述车速在0～160Km/h范围内进行模糊化，构建车速模糊子集。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制方法还包括判断所述车辆的档位、所述车辆的踏板开度以及所述车辆的启动信号，
当所述车辆的档位位于非驻车档且处于非空挡、所述踏板开度小于设定值且检测到所述启动信号时，单踏板控制功能起效。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括检测所述车辆的档位是否处于前进挡或者倒挡，
当所述踏板开度小于设定值且检测到所述启动信号、检测到所述启动信号且所述车辆的档位处于前进挡或者倒挡时，所述单踏板控制功能起效。
9.一种电动汽车的单踏板控制装置，其特征在于，包括：
参数接收模块，用于接收踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度；
扭矩计算模块，用于通过所述踏板开度值和车速确定需求扭矩；
修正模块，用于通过所述踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据所述行驶状态确定扭矩系数；
输出扭矩计算模块，用于通过所述扭矩系数修正所述需求扭矩，得到输出扭矩。
10.一种电动汽车的单踏板控制系统，其特征在于，包括车辆传感器、控制器和电机，
所述控制器接收所述车辆传感器发送的踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度；
所述控制器通过所述踏板开度值和车速确定需求扭矩，通过所述踏板开度值、踏板开度值变化率、车速以及车辆加速度确定车辆的行驶状态，根据所述行驶状态确定扭矩系数；
所述控制器通过所述扭矩系数修正所述需求扭矩，得到输出扭矩，所述控制器根据所述输出扭矩驱动所述电机。
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