CN111674268A - 实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，包括整车控制器获取整车状态信息；判断整车档位信息是否为前进挡；判断转速是否为负且大于阈值；触发电机控制器进入电流环固定转子位置角堵转防溜坡策略；等待1秒，判断转速绝对值是否大于阈值，如果是，则进入转速指令为零的转速环堵转防溜坡策略；否则，继续判断是否到达退出溜坡模式条件；等待1秒，判断是否到达退出溜坡模式条件；判断是否为后退档；判断转速是否为正且大于阈值。采用了本发明的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，能够在不增加硬件成本的前提下，改变传统溜坡模式控制策略，结合转速环堵转以及电流环固定转子位置角堵转的优点，能够最大程度上减小溜坡模式下溜坡距离，保证整车行驶安全。

Description

实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车领域，尤其涉及防溜坡保护控制领域，具体是指一种实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法。
背景技术
电动汽车在坡道上启动时，需要驾驶员对油门踏板和刹车踏板进行切换操作，由于驾驶员习惯不同，操作不当可能会出现向后溜坡的现象，影响驾驶安全。
传统溜坡保护控制策略有：增加倾角传感器、转速环堵转法：
增加倾角传感器实现溜坡保护是通过获取目前车辆仰角信息、车辆档位信息、油门踏板信息、制动踏板信息来实现溜坡控制，当倾角传感器获取车身倾角超过设定阈值，车辆档位不处于空挡，油门踏板信号低于设定阈值且刹车踏板信号和手刹信号无效时触发溜坡保护策略，该方法精度高但需要额外增加硬件设备，提高了硬件成本；
另外一种溜坡保护策略为转速环堵转法，与增加倾角传感器实现相比，将仰角信息变成了转速信息，当前转速方向与档位需求方向不一致且转速超过阈值时触发溜坡保护策略，该方法属于双闭环控制，虽省去了倾角传感器，但延长了稳定时间，导致溜坡距离增大，且控制稳定性受到转速环和电流环PI参数双重影响，增加了控制难度。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足控制难度小、操作简便、适用范围较为广泛的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法。
为了实现上述目的，本发明的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法如下：
该实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)整车控制器获取整车状态信息，并通过can总线反馈至电机控制器，电机控制器获取当前时刻电机转速信息和当前电机转子位置信息；
(2)判断整车档位信息是否为前进挡，如果是，则继续步骤(3)；否则，继续步骤(7)；
(3)判断转速是否为负且大于阈值，如果是，则继续步骤(4)；否则，继续步骤(9)；
(4)触发电机控制器进入电流环固定转子位置角堵转防溜坡策略，并进入步骤(5)；
(5)等待1秒，判断转速绝对值是否大于阈值，如果是，则进入转速指令为零的转速环堵转防溜策略，继续步骤(6)；否则，继续判断是否到达退出溜坡模式条件，如果是，则继续步骤(9)；否则，继续步骤(5)；
(6)等待1秒，判断是否到达退出溜坡模式条件，如果是，则继续步骤(9)；否则，继续步骤(6)；
(7)判断是否为后退档，如果是，则继续步骤(8)；否则，继续步骤(9)；
(8)判断转速是否为正且大于阈值，如果是，则继续步骤(4)；否则，继续步骤(9)；
(9)按照当前整车指令执行，退出步骤。
较佳地，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)电机控制器通过旋转变压器获取此刻电机转子位置信息，并找寻到最接近的位置角度信息保证堵转单相电流最小，该角度信息用于Abc_dq坐标变换以及SVPWM发波输入的位置信息；
(4.2)电机控制器由转矩环输出切换到电流环输出，给定合适固定的d轴电流，使整车有足够的力矩进入堵转工况，以使车身保持固定。
较佳地，所述的检测是否到达退出溜坡模式条件为整车输出命令扭矩大于当前电流输出的最大扭矩，或手刹信号有效，或制动信号有效，或档位信息改变。
较佳地，所述的步骤(4.1)中最接近的位置信息为30度、90度、150度、210度、270度、330度。
较佳地，所述的步骤(4.2)中d轴电流为电机峰值电流的30％。
较佳地，所述的步骤(1)中的整车状态信息包括油门踏板信息、档位信息、手刹和制动踏板信息。
采用了本发明的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，能够在不增加硬件成本的前提下，改变传统溜坡模式控制策略，结合转速指令为零的转速环堵转以及电流环固定转子位置角堵转的优点，能够最大程度上减小溜坡模式下溜坡距离，保证整车行驶安全。
附图说明
图1为本发明的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法的溜坡模式控制流程图。
图2为本发明的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法的溜坡信号输入框图。
图3为本发明的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法的溜坡堵转控制框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其中包括以下步骤：
(1)整车控制器获取整车状态信息，并通过can总线反馈至电机控制器，电机控制器获取当前时刻电机转速信息和当前电机转子位置信息；
(2)判断整车档位信息是否为前进挡，如果是，则继续步骤(3)；否则，继续步骤(7)；
(3)判断转速是否为负且大于阈值，如果是，则继续步骤(4)；否则，继续步骤(9)；
(4)触发电机控制器进入电流环固定转子位置角堵转防溜坡策略，并进入步骤(5)；
(4.1)电机控制器通过旋转变压器获取此刻电机转子位置信息，并找寻到最接近的位置角度信息保证堵转单相电流最小，该角度信息用于Abc_dq坐标变换以及SVPWM发波输入的位置信息，如图(3)所示；
(4.2)电机控制器由转矩环输出切换到电流环输出，给定合适固定的d轴电流，使整车有足够的力矩进入堵转工况，以使车身保持固定
(5)等待1秒，判断转速绝对值是否大于阈值，如果是，则进入转速指令为零的转速环堵转防溜策略，继续步骤(6)；否则，继续判断是否到达退出溜坡模式条件，如果是，则继续步骤(9)；否则，继续步骤(5)；
(6)等待1秒，判断是否到达退出溜坡模式条件，如果是，则继续步骤(9)；否则，继续步骤(6)；
(7)判断是否为后退档，如果是，则继续步骤(8)；否则，继续步骤(9)；
(8)判断转速是否为正且大于阈值，如果是，则继续步骤(4)；否则，继续步骤(9)；
(9)按照当前整车指令执行，退出步骤。
作为本发明的优选实施方式，所述的检测是否到达退出溜坡模式条件为整车输出命令扭矩大于当前电流输出的最大扭矩或手刹信号有效或制动信号有效，或档位信息改变。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(4.1)中最接近的位置信息为30度、90度、150度、210度、270度、330度。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(4.2)中d轴电流为电机峰值电流的30％。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1)中的整车状态信息包括油门踏板信息、档位信息、手刹和制动踏板信息。
本发明的具体实施方式中，本发明提出了一种新式的溜坡保控制方法，在转速指令为零的转速环堵转策略的基础上提出改进策略，能够在不增加硬件成本的前提下提最大程度上降低溜坡距离，提高溜坡安全性。
溜坡保护控制难点是在非空档位下，如何保证在油门踏板深度不够、制动踏板和手刹信号无效的情况下，不出现溜坡现象或尽量缩短溜坡距离。传统溜坡控制策略采用转速指令为零的转速环控制方式，当进入溜坡模式后，转速环控制电机零转速输出，相当于转速环堵转输出，该方法属于双闭环控制，稳定性好但存在响应较慢，溜坡距离长等缺点。
堵转模式有转速指令为零的转速环堵转和电流环固定转子位置角堵转，转速指令为零的转速环模式堵转输出扭矩准确、能够最大程度上保证堵转效果，但由于车身属于大惯性系统，且转速环控制系统属于双闭环调节(内环是电流环)，导致转速环响应较慢，延长了溜坡距离，电流环堵转具有响应时间短，控制简单的优点，但电流环固定转子位置角堵转属于开环堵转，堵转输出扭矩不仅受到度转输入电流大小的影响还受到转子实际位置的影响，如果车辆负载较大或坡度较陡，输入堵转电流不够的情况下会存在堵转失败的情况，
基于此，本发明结合两者优点，溜坡模式下首先启动电流环固定转子位置角堵转，一段时间后如果堵转失败(坡度过大或者车身过重)则进入转速指令为零的转速环堵转，既能避免传统防溜坡控制方法响应慢的缺点，又能确保不因电流环输出力矩相对较小而出现溜车的现象发生。
如下图2所示，本发明改变控制策略，当进入溜坡模式后，控制器首先进入电流环固定转子位置角堵转策略，只给固定d轴电流Id_l以及固定转子位置角Theta_l，该角度使得在该d轴输出电流下，相电流最大值最小，例如100A的d轴给定电流，q轴电流给0，根据电流矢量关系，0度到360度给定位置信息下，相电流最小输出86.6A，这些位置信息为：30度、90度、150度、210度、270度、330度，保证堵转发热量最低，一段时间后例如1s后检测此时电机转速，如果小于10rpm则电流环堵转成功，不启动转速指令为零的转速环堵转策略，如果此时转速为负且大于设定阈值10rpm，则进入转速指令为零的转速环堵转策略。
本发明的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其中，包括以下步骤：
整车控制器获取整车状态信息，包括：油门踏板信息、档位信息、手刹和制动踏板信息，并通过can总线反馈给电机控制器，电机控制器获取当前时刻电机转速信息、当前电机转子位置信息；
当整车档位信息为前进挡，电机转速为负且超过设定阈值时，触发电机控制器进入溜坡模式，或者整车档位信息为后退挡电机转速为正且超过设定阈值时触发电机控制器进入溜坡模式；
进入溜坡模式后，电机控制器通过旋转变压器获取此刻电机转子位置信息，并找寻到最接近的位置信息保证堵转单相电流最小，例如此刻获取得到转子位置为20度，则固定Theta_ref为30度。
电机控制器由转矩环输出切换到电流环输出，给定合适固定的d轴电流，为了保证整车有足够的力矩进入堵转，给定的d轴电流设置为电机峰值电流的30％，例如输出最大转矩下给定电流幅值为500A，则此时堵转给定d轴电流为150A，让电机进入堵转工况，让车身保持固定。
间隔1s监测转子转速，如果转速绝对值大于阈值则立马切换到转速环堵转控制，进入第6步，如果转速绝对值小于阈值则维持在第5步，并检测是否到达退出溜坡模式条件。
输入零转速参考值，使得电机进入转速环堵转模式，并间隔1s检测是否到达退出溜坡模式条件；
如果此刻油门踏板深度超过当前电流输出下的最大扭矩值，或制动信号有效，或手刹信号有效，或档位信息改变，则退出溜坡模式，控制器按照vcu指令输出扭矩。
本发明的新能源电动汽车溜坡保护控制方法，包括步骤：A、溜坡模式进入条件信号采集；B、电流环与结合的溜坡控制策略；C、溜坡控制模式退出。
本发明结合转速环以及电流环两种堵转控制方法的优点，能避免传统溜坡控制方法响应慢的缺点。不增加任何硬件成本的前提下，实现新型的溜坡模式控制策略，达到溜坡控制相应快，溜车距离小的行车效果。
本发明的具体实施例如下：
以一台峰值转速8000rpm，峰值扭矩200Nm，输出峰值扭矩下电流幅值500A的永磁同步电机为例，假如150A相电流输出下最大输出扭矩为70N。
首先根据档位信息和转速信息判断是否需要进入溜坡模式，如果此刻为前进挡，且电机转速为-15rpm，此刻触发溜坡模式。
进入溜坡模式后获取当前转子位置角度为20度，则首先进入电流环固定转子位置角度堵转策略，给定d轴输出电流150A，给定转子位置角30度，此时电机输出固定矢量电流，并吸住转子，1秒后检测转子转速，假如1秒后转子转速为-2rpm，则认为堵转成功，并检测vcu发送输出扭矩命令以及档位信息、手刹和制动踏板信号，如果vcu输出转矩大于70Nm或者档位信息更改或手刹信号有效或制动踏板信号有效，则退出溜坡模式，按照整车命令输出，否则继续电流环固定转子位置角度堵转，并不断检测转子转速；
如果转子转速大于-10rpm，则进入转速环堵转策略，控制转速为0，并不断检测vcu发送输出扭矩命令以及档位信息，如果vcu输出转矩大于转速环堵转输出转矩或者档位信息更改或手刹信号有效或制动踏板信号有效，则退出溜坡模式，按照整车命令输出，否则继续维持在转速环。
采用了本发明的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，能够在不增加硬件成本的前提下，改变传统溜坡模式控制策略，结合转速指令为零的转速环堵转以及电流环固定转子位置角堵转的优点，能够最大程度上减小溜坡模式下溜坡距离，保证整车行驶安全。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)整车控制器获取整车状态信息，并通过can总线反馈至电机控制器，电机控制器获取当前时刻电机转速信息和当前电机转子位置信息；
(2)判断整车档位信息是否为前进挡，如果是，则继续步骤(3)；否则，继续步骤(7)；
(3)判断转速是否为负且大于阈值，如果是，则继续步骤(4)；否则，继续步骤(9)；
(4)触发电机控制器进入电流环固定转子位置角堵转防溜坡策略，并进入步骤(5)；
(5)等待1秒，判断转速绝对值是否大于阈值，如果是，则进入转速指令为零的转速环堵转防溜策略，继续步骤(6)；否则，继续判断是否到达退出溜坡模式条件，如果是，则继续步骤(9)；否则，继续步骤(5)；
(6)等待1秒，判断是否到达退出溜坡模式条件，如果是，则继续步骤(9)；否则，继续步骤(6)；
(7)判断是否为后退档，如果是，则继续步骤(8)；否则，继续步骤(9)；
(8)判断转速是否为正且大于阈值，如果是，则继续步骤(4)；否则，继续步骤(9)；
(9)按照当前整车指令执行，退出步骤。
2.根据权利要求1所述的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)电机控制器通过旋转变压器获取此刻电机转子位置信息，并找寻到最接近的位置角度信息保证堵转单相电流最小，该角度信息用于Abc_dq坐标变换以及SVPWM发波输入的位置信息；
(4.2)电机控制器由转矩环输出切换到电流环输出，给定合适固定的d轴电流，使整车有足够的力矩进入堵转工况，以使车身保持固定。
3.根据权利要求1所述的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其特征在于，所述的检测是否到达退出溜坡模式条件为整车输出命令扭矩大于当前电流输出的最大扭矩，或手刹信号有效，或制动信号有效，或档位信息改变。
4.根据权利要求2所述的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其特征在于，所述的步骤(4.1)中最接近的位置信息为30度、90度、150度、210度、270度、330度。
5.根据权利要求2所述的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其特征在于，所述的步骤(4.2)中d轴电流为电机峰值电流的30％。
6.根据权利要求1所述的实现新能源电动汽车防溜坡保护控制的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的整车状态信息包括油门踏板信息、档位信息、手刹和制动踏板信息。
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