CN111559252A - 一种电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置 - Google Patents

一种电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置，该方法包括：检测是否符合进入怠速条件，若符合，则执行怠速控制；点火成功，未踩油门时，根据负载情况，控制电机扭矩还原燃油发动机工作状态，在转矩控制模式下，控制电机转速稳定在预设怠速值，通过转矩的变化，实现电动汽车窜动和/或抖动；在电动汽车抖动过程中，检测到符合退出怠速条件时，退出怠速控制。该系统包括：检测模块、怠速控制模块及怠速控制退出模块。本发明通过扭矩控制来实现半坡起步抖动，抖动效果好，学员易识别，对离合器片的磨损少。

Description

一种电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置。
背景技术
传统的燃油驾校车，燃油费用高，尾气排放污染空气，如果改为电动汽车就能很好地解决这些问题。但是，电动汽车应用在驾照考试中存在一定的问题：电动汽车没有手动挡燃油车的怠速抖动这一驾驶体验，因此，在C1驾照科目二练习或者考试中，车辆半坡起步松离合半联动状态不明显，不易识别，导致学员练习或者考试失败。
申请号为：201910889251.2，名称为：一种手动挡燃油车怠速抖动的模拟方法、系统及装置，公开了一种在转速控制模式下对电动汽车的目标转速进行抖动调整的方式实现手动挡燃油车的怠速抖动的模拟。但是，其存在一定的缺点：其抖动实现是通过转速控制模式，该控制方式电机响应速度慢，扭矩变化不明显，导致车辆半坡起步抖动声音沉闷，半联动扭矩偏大，半联动的寻找时间偏长，半联动状态不易识别，同时加速了离合器片的磨损。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置，通过转矩控制电机抖动，电机转速稳定，扭矩控制精准，半坡起步半联动状态接近燃油车状态，抖动效果好，学员易识别，对离合器片的磨损少。
为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种电动汽车的怠速模拟控制方法，其包括以下步骤：
S11：检测是否符合进入怠速条件，若符合，则执行怠速控制；
S12：点火成功，未踩油门时，根据负载情况控制电机扭矩模拟燃油发动机工作状态，在转矩控制模式下，控制电机转速稳定在预设怠速值，通过转矩的周期性变化，实现电动汽车窜动和/或抖动；
S13：在所述电动汽车窜动和/或抖动过程中，检测到符合退出怠速条件时，退出怠速控制。
较佳地，所述S11进一步包括：
S111：插入钥匙后，车钥匙从LOCK打到ON挡；
S112：电动汽车的整车设备进入初始化并自检；
S113：自检无故障时，所述电动汽车进入预充状态，预充完毕后，整车高压上电；
S114：车钥匙转到START，所述电动汽车点火。
较佳地，所述S12进一步包括：
S121：收到START信号后，控制电机扭矩，使电机转速上升至预设怠速值并稳定在预设怠速值；
S122：在挂空挡的情况下，电机纯怠速轻微抖动；
S123：半坡起步时，控制电机扭矩周期性变化，实现电动汽车窜动和/或抖动。
较佳地，所述S121进一步包括：
S1211：收到START信号后，将预设扭矩值指令发送到MCU(电机控制单元)，MCU收到预设扭矩值指令后转换成相应的电压电流，通过PWM波控制电机扭矩；
S1212：电机在电流的驱动下，内部线圈会交替产生N/S磁场，与转子产生相斥或相吸的作用力，使得电机转速随之不断提高；
S1213：电机转速提升至预设值时，点火成功；
S1214：电机转速提升至所述预设怠速值时稳定在所述预设怠速值。
较佳地，所述S123进一步包括：
S1231：半坡起步时，电机负载会增大，跟踪电机转速并维持在所述预设怠速值附近，计算电机转速的差值：
Err＝SpeedSet-motor_speed,
其中，SpeedSet为预设怠速值，motor_speed为电机转速实际值；
S1232：将Err值进行累加，得到积分项内容：
Integral′＝Integral+Err,
S1233：计算电机扭矩自动控制的增量：
Delta＝x1+x2,
其中，x1＝P*Err，x2＝I*Integral′，P代表比例系数，I代表积分系数；
S1234：电机需要执行的扭矩为：
OutputTorque′＝OutputTorque+Delta,
S1235：重复S1231～S1234，重复M个周期后，对电机需要执行的扭矩做OutputTorque′/n处理，其中n为标定值，该处理执行N个周期；
S1236：重复执行S1235，实现电机抖动控制。
较佳地，所述S13之后还包括：
S51：油门踩下或刹车踩下时，进入正常加速、减速模式，在多个反复操作行为发生时，电机始终工作在转矩模式。
较佳地，所述S51中油门踩下时，根据油门的开度大小，增加对应的扭矩值，电机扭矩的增加按照预设斜率增加；由于电机本身的特性，单纯的根据开度增加扭矩会导致电机转速上升过快，从而对机械部分产生冲击，为了避免这一问题，电机扭矩按照一定斜率增加；
油门松开时，控制电机扭矩的下降按照预设斜率下降，当车辆滑行至所述S12中的预设怠速值时，进入怠速执行程序；松开油门后，如果电机扭矩下降过快，会造成动力突然消失，人员出现不适感，为了避免这一问题，电机扭矩按照一定斜率下降。
刹车踩下时，控制电机扭矩为零。
较佳地，所述S12和S13之间还包括：
S21：达到预设条件时，控制电机熄火，进一步保证了驾驶安全。
较佳地，所述S21进一步包括：
S211：电机转速低于预设值时，控制电机熄火；或，
S212：起步时，离合器松开速率大于预设值时，控制电机熄火；或，
S213：启动开关从ON转变为ACC时，控制电机熄火；或，
S214：所述电动汽车有三级故障或更高级故障发生时，控制电机熄火。
本发明还提供一种电动汽车的怠速模拟控制系统，其包括：检测模块、怠速控制模块以及怠速控制退出模块；其中，
所述检测模块，检测是否符合进入怠速条件，若符合，则执行怠速控制；
所述怠速控制模块，在点火成功且未踩油门时，根据负载情况，控制电机扭矩还原燃油发动机工作状态，在转矩控制模式下，控制电机转速稳定在预设怠速值，通过转矩的周期性变化，实现电动汽车窜动和/或抖动；
所述怠速控制退出模块，在所述电动汽车抖动过程中，检测到符合退出怠速条件时，退出怠速控制。
本发明还提供一种电动汽车的怠速模拟控制装置，其包括：存储器以及处理器；其中，
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述计算机程序以实现所述权利要求1-5任一项所述的电动汽车的TMCU控制方法的步骤。
相较于现有技术，本发明实施例具有以下至少一种优点：
(1)本发明提供的电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置，通过转矩模式控制进行怠速控制，实现电机窜动和/或抖动，实现了精准的扭矩控制，在模拟发动机的周期性扭矩变化上仿真度更高，半坡起步半联动状态接近燃油车状态，抖动效果好，学员易识别；
(2)本发明的提供的电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置，通过转矩模式控制进行怠速控制，实现了精准的扭矩控制，使得半联动时车辆获得恰到好处的力量输出，减小了对离合器片的损伤，延长了其使用寿命。
(3)本发明的提供的电动汽车的怠速模拟控制方法、系统及装置，通过转矩模式控制进行怠速控制，在怠速时电机转速稳定在预设怠速值，由于发动机转速是确定的，所以在怠速时稳定在预设怠速值可以更好地模拟发动机转速，仿真度更高。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1为本发明的一实施例的电动汽车的TMCU控制方法的流程图；
图2为本发明的一较佳实施例的电动汽车的TMCU控制方法的控制流程图；
图3为本发明的一实施例的电动汽车的TMCU控制系统的结构示意图。
标号说明：1-检测模块，2-怠速控制模块，3-怠速控制退出模块。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，为本发明一实施例的电动汽车的怠速模拟控制方法的流程图。
请参考图1，本实施例的电动汽车的怠速模拟控制方法包括以下步骤：
S11：检测是否符合进入怠速条件，若符合，则执行怠速控制；具体检测可以在电动汽车插入钥匙后，怠速条件参照现有技术进行；
S12：点火成功，未踩油门时，根据负载情况控制电机扭矩还原燃油发动机工作状态，在转矩控制模式下，控制电机转速稳定在预设怠速值，通过转矩的变化，实现电动汽车窜动和/或抖动；
S13：在电动汽车抖动过程中，检测到符合退出怠速条件时，退出怠速控制。
因电动汽车没有手动挡燃油车的怠速抖动这一驾驶体验，现有驾照科目二练习或者考试中，车辆半坡起步松离合半联动状态不明显，不易识别，导致学员练习或者考试失败。本发明部分实施例中，可以通过在整车网络的VCU(整车控制器)和MCU(电机控制单元)之间增加一个控制单元即TMCU(变速箱-电机控制单元，Transimission-Motor ControlUnit)，通过该控制单元按照上述的步骤来还原燃油车的发动机工作状态。为了更好地说明本发明上述方法的具体实施细节，以下实施例中结合上述的TMCU来说明电动汽车的怠速模拟控制方法。应当理解的是，在其他实施例中，以下步骤也可以通过其他的方式来实现，并不绝限于采用TMCU。
在一较佳实施例中，S11进一步包括：
S111：车钥匙插入钥匙孔，驾驶员从LOCK打到ON挡；
S112：电动汽车的整车设备BMS(电池管理系统)、VCU(整车控制器)、MCU、TMCU等设备进入初始化并自检；
S113：自检无故障时，电动汽车进入预充状态，预充完毕后，整车高压上电；
S114：驾驶员车钥匙点START，电动汽车点火，执行怠速控制。
在一较佳实施例中，S12进一步包括：
S121：TCMU收到START信号后，控制电机扭矩，使电机转速上升至预设怠速值并稳定在预设怠速值；
S122：在挂空挡的情况下，电机纯怠速轻微抖动，实现电动汽车窜动；
S123：半坡起步时，控制电机扭矩变化，实现电动汽车抖动。
在一较佳实施例中，S121进一步包括：
S1211：驾驶员的操作通过VCU发送到总线上，TCMU接收操作信息，并分析识别驾驶员意图，当TMCU收到START信号后，将预设扭矩值指令发送到MCU，MCU收到预设扭矩值指令后转换成相应的电压电流，通过PWM波控制电机扭矩，扭矩控制更精准；
S1212：电机在电流的驱动下，内部线圈会交替产生N/S磁场，与转子产生相斥或相吸的作用力，使得电机转速随之不断提高；
S1213：MCU将电机转矩、电机转速信息实时传输给TMCU；
S1214：电机转速提升至预设值时，点火成功；
S1215：电机转速提升至所述预设怠速值时稳定在预设怠速值，至此，发动机的稳态怠速已经完成。
在一较佳实施例中，S123进一步包括：
S1231：半坡起步时，电机负载会增大，TCMU跟踪电机转速维持在预设怠速值附近，计算电机转速的差值：
Err＝SpeedSet-motor_speed,
其中，SpeedSet为预设怠速值，motor_speed为电机转速实际值；
S1232：将Err值进行累加，得到积分项内容：
Integral′＝Integral+Err,
S1233：计算电机扭矩自动控制的增量：
Delta＝x1+x2,
其中，x1＝P*Err，x2＝I*Integral′，P代表比例系数，I代表积分系数；
S1234：TMCU为了跟踪预设怠速值需要发送的指令，电机需要执行的扭矩为：
OutputTorque′＝OutputTorque+Delta,
S1235：重复S1231～S1234，重复M个周期后，TMCU对电机需要执行的扭矩做OutputTorque′/n处理，该处理执行N个周期；其中n值可能是2,3,4,5等，该参数值可标定，n值标定完成之后为一个确定的值；
S1236：重复执行S1235，实现电机抖动控制，能够达到更好地控制效果，该控制算法抖动更明显，学员易识别。
在一较佳实施例中，S13之后还包括：
S51：油门踩下或刹车踩下时，TCMU进入正常加速、减速模式，在多个反复操作行为发生时，电机始终工作在转矩模式。
进一步地，S51中油门踩下时，TCMU根据油门的开度大小，增加对应的扭矩值，电机扭矩的增加按照预设斜率增加；由于电机本身的特性，单纯的根据开度增加扭矩会导致电机转速上升过快，从而对机械部分产生冲击，为了避免这一问题，电机扭矩按照一定斜率增加；
油门松开时，TCMU控制电机扭矩的下降按照预设斜率下降，当车辆滑行至所述S12中的预设怠速值时，进入怠速执行程序；松开油门后，如果电机扭矩下降过快，会造成动力突然消失，人员出现不适感，为了避免这一问题，电机扭矩按照一定斜率下降。
刹车踩下时，TCMU控制电机扭矩为零。
如图2所示为本发明一较佳实施例的电动汽车的TMCU控制方法的控制流程图，其包括了以上所有实施例，TMCU会接收VCU发送的钥匙、油门、制动、离合以及档位信号，来计算需要的扭矩和转速指令，从而对电机进行控制。
在一较佳实施例中，S12和S13之间还包括：
S21：达到预设条件时，控制电机熄火，进一步保证了驾驶安全。
进一步地，S21包括达到以下任一条件时，TMCU控制电机熄火：
S211：电机转速低于预设值时，控制电机熄火；或，
S212：起步时，离合器松开速率大于预设值时，控制电机熄火；或，
S213：钥匙从ON转变为ACC时，控制电机熄火；或，
S214：所述电动汽车有三级故障或更高级故障发生时，控制电机熄火。
当车辆熄火，如果要驾驶车辆，需要重新点火。
如图3所示为本发明一实施例的电动汽车的TMCU控制系统的结构示意图。
请参考图3，本实施例的控制系统包括：检测模块1、怠速控制模块2以及怠速控制退出模块3；其中，
检测模块1用于插入钥匙后，检测是否符合进入怠速条件，若符合，则执行怠速控制；
怠速控制模块2用于点火成功，未踩油门时，根据负载情况，控制电机扭矩还原燃油发动机工作状态，在转矩控制模式下，控制电机转速稳定在预设怠速值，通过转矩的变化，实现电动汽车窜动和/或抖动；
怠速控制退出模块3用于在电动汽车抖动过程中，检测到符合退出怠速条件时，退出怠速控制。
在另一实施例，还提供一种电动汽车的TMCU控制装置，其包括：存储器以及处理器；其中，
存储器用于存储计算机程序；
处理器用于执行所述计算机程序以实现所述权利要求1-5任一项所述的电动汽车的TMCU控制方法的步骤。
本发明上述实施例有助于学员学车时掌握技术要点，快速轻松上手；减轻了对离合器片的损伤，延长离合器片寿命；同时节省驾校大量的燃油成本，节能减排。
需要说明的是，本发明提供的所述方法中的步骤，可以利用所述系统中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照所述系统的技术方案实现所述方法的步骤流程，即，所述系统中的实施例可理解为实现所述方法的优选例，在此不予赘述。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的怠速模拟控制方法，其特征在于，包括：
S11：检测电动汽车是否符合进入怠速条件，若符合，则执行怠速控制；
S12：点火成功，未踩油门时，根据负载情况控制电机扭矩模拟燃油发动机工作状态，在转矩控制模式下，控制电机转速稳定在预设怠速值，通过转矩的周期性变化，实现电动汽车窜动和/或抖动；
S13：在所述电动汽车窜动和/或抖动过程中，检测到符合退出怠速条件时，退出怠速控制。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的怠速模拟控制方法，其特征在于，所述S12进一步包括：
S121：收到START信号后，控制电机扭矩，使电机转速上升至预设怠速值并稳定在预设怠速值；
S122：在挂空挡的情况下，电机纯怠速轻微抖动；
S123：半坡起步时，控制电机扭矩周期性变化，实现电动汽车窜动和/或抖动。
3.根据权利要求1所述的电动汽车的怠速模拟控制方法，其特征在于，所述S121进一步包括：
S1211：收到START信号后，将预设扭矩值指令发送到MCU，MCU收到所述预设扭矩值指令后转换成相应的电压电流，通过PWM波控制电机扭矩；
S1212：电机在电流的驱动下，内部线圈会交替产生N/S磁场，与转子产生相斥或相吸的作用力，使得电机转速随之不断提高；
S1213：电机转速提升至预设值时，点火成功；
S1214：电机转速提升至所述预设怠速值时稳定在所述预设怠速值。
4.根据权利要求3所述的电动汽车的怠速模拟控制方法，其特征在于，所述S123进一步包括：
S1231：半坡起步时，电机负载会增大，跟踪电机转速并维持在所述预设怠速值附近，计算电机转速的差值：
Err＝SpeedSet-motor_speed,
其中，SpeedSet为预设怠速值，motor_speed为电机转速实际值；
S1232：将Err值进行累加，得到积分项内容：
Integral′＝Integral+Err,
S1233：计算电机扭矩自动控制的增量：
Delta＝x1+x2,
其中，x1＝P*Err，x2＝I*Integral′，P代表比例系数，I代表积分系数；
S1234：电机需要执行的扭矩为：
OutputTorque′＝OutputTorque+Delta,
S1235：重复S1231～S1234，重复M个周期后，对电机需要执行的扭矩做OutputTorque′/n处理，其中n为标定值，该处理执行N个周期；
S1236：重复执行S1235，实现电机抖动控制。
5.根据权利要求1所述的电动汽车的怠速模拟控制方法，其特征在于，所述S13之后还包括：
S51：油门踩下或刹车踩下时，进入正常加速、减速模式，在多个反复操作行为发生时，电机始终工作在转矩模式。
6.根据权利要求5所述的电动汽车的怠速模拟控制方法，其特征在于，所述S51中油门踩下时，根据油门的开度大小，增加对应的扭矩值，电机扭矩的增加按照预设斜率增加；
油门松开时，控制电机扭矩的下降按照预设斜率下降，当车辆滑行至所述S12中的预设怠速值时，进入怠速执行程序；
刹车踩下时，控制电机扭矩为零。
7.据权利要求1所述的电动汽车的怠速模拟控制方法，其特征在于，所述S12和S13之间还包括：
S21：达到预设条件时，控制电机熄火。
8.根据权利要求7所述的电动汽车的怠速模拟控制方法，其特征在于，所述S21进一步包括：
S211：电机转速低于预设值时，控制电机熄火；或，
S212：起步时，离合器松开速率大于预设值时，控制电机熄火；或，
S213：启动开关从ON转变为ACC时，控制电机熄火；或，
S214：所述电动汽车有三级故障或更高级故障发生时，控制电机熄火。
9.一种电动汽车的怠速模拟控制系统，其特征在于，包括：检测模块、怠速控制模块以及怠速控制退出模块；其中，
所述检测模块，检测是否符合进入怠速条件，若符合，则执行怠速控制；
所述怠速控制模块，在点火成功且未踩油门时，根据负载情况控制电机扭矩还原燃油发动机工作状态，在转矩控制模式下，控制电机转速稳定在预设怠速值，通过转矩的周期性变化，实现电动汽车窜动和/或抖动；
所述怠速控制退出模块，在所述电动汽车窜动和/或抖动过程中，检测到符合退出怠速条件时，退出怠速控制。
10.一种电动汽车的怠速模拟控制装置，其特征在于，包括：存储器以及处理器；其中，
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述计算机程序以实现所述权利要求1-5任一项所述的电动汽车的怠速模拟控制方法。
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