CN112776793A - 电动车辆的坡道辅助控制方法、装置和系统 - Google Patents

电动车辆的坡道辅助控制方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

提供了电动车辆的坡道辅助控制方法、装置和系统，该坡道辅助控制方法应用于对电动车辆的电机的输出扭矩进行控制的控制器，该坡道辅助控制方法包括：获取满足电动车辆的车速为0、挡位为行车挡、油门踏板未被压下、车身倾斜角度大于第一角度以及制动踏板未被压下的持续时间；判断所述持续时间是否小于或等于第一设定时间；在判断为所述持续时间等于或小于所述第一设定时间的情况下，对所述电机进行控制以使所述电机持续输出用于抵消所述电动车辆的滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述电动车辆暂停于坡道。本发明采用静态扭矩传感器直接测量车辆的滑动扭矩，使电机扭矩与滑动扭矩相抵消而实现暂时停车，反应速度快，实时准确，成本低。

Description

电动车辆的坡道辅助控制方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及电动车辆的坡道辅助控制，更具体地涉及电动车辆的坡道辅助控制方法、装置和系统。
背景技术
传统的坡道辅助控制系统(HAC)基于车辆ESP系统(车身电子稳定系统)，车辆ESP系统具有压力稳定系统，当在坡道上释放制动踏板(或称“松开刹车踏板”)时，压力稳定系统能够允许车辆停止1至2秒，然后车辆将滑行。
但是，该传统的坡道辅助控制系统具有如下问题：
(i)其仅能使车辆在坡道上停止1至2秒，停车时间短；
(ii)其必须依赖于ESP系统的一些结构，不能单独工作；
(iii)其结构复杂，密封困难；
(iv)即使具有坡道辅助控制系统，有些车辆仍会在坡道上滑行一小段距离，其原因是，传统车辆使用机械液压阀，有些建立油压需要短暂时间，从松开刹车踏板到建立油压这段时间会有滑移。
发明内容
鉴于上述现有技术的状态而做出本发明。本发明的目的在于提供一种电动车辆的坡道辅助控制方法、装置和系统，其允许车辆在没有压下制动踏板的情况下停在坡道上。
提供一种电动车辆的坡道辅助控制方法，应用于对所述电动车辆的电机的输出扭矩进行控制的控制器，所述坡道辅助控制方法包括：
获取满足所述电动车辆的车速为0、所述电动车辆的挡位为行车挡、所述电动车辆的油门踏板未被压下、所述电动车辆的车身倾斜角度大于第一角度以及所述电动车辆的制动踏板未被压下的持续时间；
判断所述持续时间是否小于或等于第一设定时间；
在判断为所述持续时间等于或小于所述第一设定时间的情况下，对所述电机进行控制以使所述电机持续输出用于抵消所述电动车辆的滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述电动车辆暂停于坡道。
在至少一个实施方式中，所述坡道辅助控制方法可以还包括：在判断为所述持续时间大于所述第一设定时间的情况下，启动所述电动车辆的电子驻车制动系统以使所述电动车辆暂停于坡道，并且对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩减小至0。
在至少一个实施方式中，所述坡道辅助控制方法可以还包括：
在通过所述电子驻车制动系统使所述电动车辆暂停于坡道的情况下，检测所述油门踏板是否被压下；
若检测到所述油门踏板压下，则关闭所述电子驻车制动系统，并且对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩等于基于油门踏板信号所得到的驱动扭矩，从而使所述电动车辆行进。
在至少一个实施方式中，所述坡道辅助控制方法可以还包括：
在通过所述电机扭矩使所述电动车辆暂停于坡道的情况下，检测所述油门踏板是否被压下；
若检测到所述油门踏板压下，则对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩等于基于油门踏板信号所得到的驱动扭矩，从而使所述电动车辆行进。
在至少一个实施方式中，所述坡道辅助控制方法可以还包括：从用于测量车身倾斜角度的倾角传感器获取所述车身倾斜角度。
在至少一个实施方式中，所述的坡道辅助控制方法可以还包括：从安装至所述电动车辆的轮轴的静态扭矩传感器获取所述滑动扭矩。
在至少一个实施方式中，所述第一设定时间小于或等于5秒。
在至少一个实施方式中，所述第一角度为5度。
在至少一个实施方式中，所述行车挡包括前进挡和倒挡。
提供一种电动车辆的坡道辅助控制装置，其包括：
获取模块，用于获取满足所述电动车辆的车速为0、所述电动车辆的挡位为行车挡、所述电动车辆的油门踏板未被压下、所述电动车辆的车身倾斜角度大于第一角度以及所述电动车辆的制动踏板未被压下的持续时间；
判断模块，用于判断所述持续时间是否小于或等于第一设定时间；
控制模块，用于在判断为所述持续时间等于或小于所述第一设定时间的情况下，对所述电机进行控制以使所述电机持续输出用于抵消所述电动车辆的滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述电动车辆暂停于坡道。
在至少一个实施方式中，所述电动车辆为混合动力电动汽车，所述控制装置为混动模块控制单元；或者所述电动车辆为纯电动汽车，所述控制装置为电机控制单元。
提供一种电动车辆的坡道辅助控制系统，其包括：
用于驱动车辆行驶的电机；
用于测量车身倾斜角度的倾角传感器；
至少能够控制所述电机的输出扭矩的控制器；以及
安装到所述车辆的轮轴的静态扭矩传感器，其用于测量所述车辆的滑动扭矩，
其中，在所述控制器判断满足如下条件(i)至(v)起的第一设定时间内，所述控制器控制所述电机持续输出用于抵消所述滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述车辆暂停于坡道，
(i)车速＝0；
(ii)挡位为行车挡；
(iii)油门踏板信号＝0；
(iv)倾角传感器信号>第一角度；以及
(v)制动踏板信号＝0。
提供一种电动车辆的坡道辅助控制方法，所述车辆包括：
用于驱动所述车辆行驶的电机；
用于测量车身倾斜角度的倾角传感器；
至少能够控制所述电机的输出扭矩的控制器；以及
安装到所述车辆的轮轴的静态扭矩传感器，其测量所述车辆的滑动扭矩，
其中，所述坡道辅助控制方法包括：
在所述控制器判断满足如下条件(i)至(v)起的第一设定时间内，所述控制器控制所述电机持续输出用于抵消所述滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述车辆暂停于坡道，
(i)车速＝0；
(ii)挡位为行车挡；
(iii)油门踏板信号＝0；
(iv)倾角传感器信号>第一角度；以及
(v)制动踏板信号＝0。
本发明采用静态扭矩传感器直接测量车辆的滑动扭矩，使电机扭矩与滑动扭矩相抵消，反应速度快，实时准确，成本低。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施方式的电动车辆停在坡道上的示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的电动车辆的坡道辅助控制方法的流程图。
图3示出了根据本发明的一个实施方式的电动车辆的坡道辅助控制系统的示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施方式的电动车辆的坡道辅助控制装置的示意图。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的电动车辆100停在坡道上的示意图。如图1所示，电动车辆100可以由例如车轮内装电机/轮毂电机驱动，当车辆停在坡道上时，可以使用车轮内装电机输出与滑动扭矩大小相等方向相反的电机扭矩来防止车辆在坡道上滑行。
为了获得上述滑动扭矩，可以在例如轮轴上安装静态扭矩传感器10。静态扭矩传感器10可以利用例如内置电阻应变装置把扭转力矩产生的应变转换成与其成线性关系的电信号，从而获得车辆的滑动扭矩。应当理解，车轮不必实际上产生滑动，可以用微观形变来计算上述滑动扭矩。
参照图2和图3，本发明提供了电动车辆的坡道辅助控制方法和系统。该坡道辅助控制系统200包括：用于驱动车辆行驶的电机；用于测量车身倾斜角度的倾角传感器；至少能够控制所述电机的输出扭矩的控制器；以及安装到车辆的轮轴的静态扭矩传感器，其用于测量车辆的滑动扭矩。
在控制器判断满足如下条件(i)至(v)起的第一设定时间内，控制器控制所述电机持续输出用于抵消所述滑动扭矩的电机扭矩，从而使车辆暂停于坡道，
(i)车速＝0；
(ii)挡位为行车挡；
(iii)油门踏板信号＝0；
(iv)倾角传感器信号>第一角度；以及
(v)制动踏板信号＝0。
应当理解，本发明的电动车辆可以是混合动力电动汽车和纯电动汽车，特别是轮内驱动/轮毂电机驱动车辆或轮边驱动车辆，只要电动车辆具有所述电机即可。
所述倾角传感器可以安装在例如后备箱下面对应的车身上。
在所述车辆为混合动力电动汽车的情况下，所述控制器可以为混动模块控制单元(HCU)。在所述电动车辆为纯电动汽车的情况下，所述控制器可以为电机控制单元(MCU)。
静态扭矩传感器可以安装于前轮轴或后轮轴。
用于抵消滑动扭矩的电机扭矩是指与滑动扭矩大小相等方向相反的扭矩。可以通过对电机的定子线圈通电来使转子相对于定子固定，从而电机的转子可以输出扭矩但不转动以保持车辆静止。
为防止电机的转子输出扭矩但不转动的状态过长而可能导致电机温度过高对电机造成损伤，所述第一设定时间优选小于或等于5秒，特别地，所述第一设定时间可以为2秒至5秒中的任意时间。
所述车速可以由车速传感器测得。车速传感器可以例如装在轮端，可以根据车轮转速计算车速。
所述行车挡包括前进挡(D挡)和倒挡(R挡)，可以由挡位传感器或相应的控制器来提供挡位信息。
所述油门踏板信号可以由油门踏板位置传感器测得，油门踏板信号＝0表示松开油门踏板，或者说油门踏板未被压下。
所述第一角度可以为车辆能够通过车轮摩擦力自动静止时的路面(坡道)最大倾角，该第一角度可以根据不同车辆而不同，并且可以容易地实际测得。对于许多车辆来说，在倾角小于5度的路面上，车辆可以通过车轮摩擦力自动静止。因而，上述第一角度优选为大约5度。
所述制动踏板信号可以由制动踏板位置传感器测得。制动踏板位置传感器一般只有两个信号0和1，0代表制动踏板未被压下(没踩刹车)，1代表制动踏板被压下(踩刹车)。
应当理解，上述车速传感器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器为几乎所有汽车上都具有的传感器。另外，现在的大多数汽车都装有倾角传感器，越野车几乎都有，用来测量不同爬坡角度以提供不同动力。
可以认为，本发明的坡道辅助控制系统200或使用本发明的坡道辅助控制系统200的车辆还包括上述车速传感器、挡位传感器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器和倾角传感器。
应当理解，上述传感器的信号可以由上述控制器直接读取或从其它控制器获得。例如，在一个示例中，和电机有关的一些信号可以从HCU或MCU直接读取，其余信号可以从VCU(整车控制单元)传递给HCU或MCU。
静态扭矩传感器可以在满足坡道辅助工作时，即控制器判断满足上述条件(i)至(v)时，才开始供电反馈信号。
本发明的坡道辅助控制系统200和方法调用了现有传感器的信号，对车辆的结构改变小，成本低。而且，本发明的坡道辅助控制系统200和方法无需使用压力稳定系统，因而本发明的车辆可以没有压力稳定系统。
与一些现有技术中的通过路面倾角/坡度、车辆重量和车轮直径等计算车辆的滑动扭矩的方案相比，本发明采用静态扭矩传感器直接测量车辆的滑动扭矩，反应速度快，测量实时准确，不易出现因计算不准确而导致的车辆滑行。
所述车辆或系统可以还包括电子驻车制动系统(EPB)，当控制器判断满足上述条件(i)至(v)的时间大于所述第一设定时间时，启动电子驻车制动系统，并且使所述电机扭矩在例如2秒内减小至0。
在上述通过所述电机扭矩使车辆暂停于坡道的情况下，如果油门踏板信号>0(即，油门踏板被压下)，则使所述电机扭矩等于基于油门踏板信号得到的驱动扭矩，从而使车辆行进。
驱动扭矩可以通过读取油门踏板深度(油门踏板位置传感器信号)来获得，不同油门踏板深度代表不同扭矩。
在通过电子驻车制动系统使车辆暂停于坡道的情况下，如果油门踏板信号>0，则关闭电子驻车制动系统并使所述电机扭矩等于基于油门踏板信号得到的驱动扭矩，从而使车辆行进。由于电子驻车制动系统是电子控制，因而，该(先)关闭电子驻车制动系统和使电机扭矩等于驱动扭矩可以实现无缝衔接。
应当理解，本发明可以用于上坡和下坡两种情况，例如在D挡上坡的情况下，在未压下制动踏板的情况下，车辆可能发生溜车(后退)，因而，电机可以产生使车辆趋于前进(并不实际上使车辆前进)的电机扭矩作用于车轴，从而抵消车辆的滑动扭矩。例如，在D挡下坡的情况下，在未压下制动踏板的情况下，车辆可能发生溜车(前进)，因而，电机可以产生使车辆趋于后退(并不实际上使车辆后退)的电机扭矩作用于车轴，从而抵消车辆的滑动扭矩。
如图2所示，本发明的电动车辆的坡道辅助控制方法可应用于对所述电动车辆的电机的输出扭矩进行控制的控制器，所述坡道辅助控制方法可以包括：
获取满足所述电动车辆的车速为0、所述电动车辆的挡位为行车挡、所述电动车辆的油门踏板未被压下、所述电动车辆的车身倾斜角度大于第一角度以及所述电动车辆的制动踏板未被压下的持续时间；
判断所述持续时间是否小于或等于第一设定时间；
在判断为所述持续时间等于或小于所述第一设定时间的情况下，对所述电机进行控制以使所述电机持续输出用于抵消所述电动车辆的滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述电动车辆暂停于坡道。
所述坡道辅助控制方法可以还包括：在判断为所述持续时间大于所述第一设定时间的情况下，启动所述电动车辆的电子驻车制动系统以使所述电动车辆暂停于坡道，并且对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩减小至0。
所述坡道辅助控制方法可以还包括：
在通过所述电子驻车制动系统使所述电动车辆暂停于坡道的情况下，检测所述油门踏板是否被压下；
若检测到所述油门踏板压下，则关闭所述电子驻车制动系统，并且对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩等于基于油门踏板信号所得到的驱动扭矩，从而使所述电动车辆行进。
所述坡道辅助控制方法可以还包括：
在通过所述电机扭矩使所述电动车辆暂停于坡道的情况下，检测所述油门踏板是否被压下；
若检测到所述油门踏板压下，则对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩等于基于油门踏板信号所得到的驱动扭矩，从而使所述电动车辆行进。
所述坡道辅助控制方法可以还包括：从用于测量车身倾斜角度的倾角传感器获取所述车身倾斜角度。
所述坡道辅助控制方法可以还包括：从安装至所述电动车辆的轮轴的静态扭矩传感器获取所述滑动扭矩。
如图4所示，本发明提供一种电动车辆的坡道辅助控制装置300，其包括：
获取模块，用于获取满足所述电动车辆的车速为0、所述电动车辆的挡位为行车挡、所述电动车辆的油门踏板未被压下、所述电动车辆的车身倾斜角度大于第一角度以及所述电动车辆的制动踏板未被压下的持续时间；
判断模块，用于判断所述持续时间是否小于或等于第一设定时间；
控制模块，用于在判断为所述持续时间等于或小于所述第一设定时间的情况下，对所述电机进行控制以使所述电机持续输出用于抵消所述电动车辆的滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述电动车辆暂停于坡道。
应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本发明。本领域技术人员可以在本发明的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种电动车辆的坡道辅助控制方法，应用于对所述电动车辆的电机的输出扭矩进行控制的控制器，所述坡道辅助控制方法包括：
获取满足所述电动车辆的车速为0、所述电动车辆的挡位为行车挡、所述电动车辆的油门踏板未被压下、所述电动车辆的车身倾斜角度大于第一角度以及所述电动车辆的制动踏板未被压下的持续时间；
判断所述持续时间是否小于或等于第一设定时间；
在判断为所述持续时间等于或小于所述第一设定时间的情况下，对所述电机进行控制以使所述电机持续输出用于抵消所述电动车辆的滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述电动车辆暂停于坡道。
2.根据权利要求1所述的坡道辅助控制方法，还包括：
在判断为所述持续时间大于所述第一设定时间的情况下，启动所述电动车辆的电子驻车制动系统以使所述电动车辆暂停于坡道，并且对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩减小至0。
3.根据权利要求2所述的坡道辅助控制方法，还包括：
在通过所述电子驻车制动系统使所述电动车辆暂停于坡道的情况下，检测所述油门踏板是否被压下；
若检测到所述油门踏板压下，则关闭所述电子驻车制动系统，并且对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩等于基于油门踏板信号所得到的驱动扭矩，从而使所述电动车辆行进。
4.根据权利要求1所述的坡道辅助控制方法，还包括：
在通过所述电机扭矩使所述电动车辆暂停于坡道的情况下，检测所述油门踏板是否被压下；
若检测到所述油门踏板压下，则对所述电机进行控制以使所述电机所输出的电机扭矩等于基于油门踏板信号所得到的驱动扭矩，从而使所述电动车辆行进。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的坡道辅助控制方法，还包括：
从用于测量车身倾斜角度的倾角传感器获取所述车身倾斜角度。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的坡道辅助控制方法，还包括：
从安装至所述电动车辆的轮轴的静态扭矩传感器获取所述滑动扭矩。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的坡道辅助控制方法，还包括：
所述第一设定时间小于或等于5秒。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的坡道辅助控制方法，还包括：
所述第一角度为5度。
9.一种电动车辆的坡道辅助控制装置，其包括：
获取模块，用于获取满足所述电动车辆的车速为0、所述电动车辆的挡位为行车挡、所述电动车辆的油门踏板未被压下、所述电动车辆的车身倾斜角度大于第一角度以及所述电动车辆的制动踏板未被压下的持续时间；
判断模块，用于判断所述持续时间是否小于或等于第一设定时间；
控制模块，用于在判断为所述持续时间等于或小于所述第一设定时间的情况下，对电机进行控制以使所述电机持续输出用于抵消所述电动车辆的滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述电动车辆暂停于坡道。
10.一种电动车辆的坡道辅助控制系统，其包括：
用于驱动车辆行驶的电机；
用于测量车身倾斜角度的倾角传感器；
至少能够控制所述电机的输出扭矩的控制器；以及
安装到所述车辆的轮轴的静态扭矩传感器，其用于测量所述车辆的滑动扭矩，
其中，在所述控制器判断满足如下条件(i)至(v)起的第一设定时间内，所述控制器控制所述电机持续输出用于抵消所述滑动扭矩的电机扭矩，从而使所述车辆暂停于坡道，
(i)车速＝0；
(ii)挡位为行车挡；
(iii)油门踏板信号＝0；
(iv)倾角传感器信号>第一角度；以及
(v)制动踏板信号＝0。
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