CN113246746B - 实现电动汽车整车的驻坡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现电动汽车整车的驻坡控制方法，包括读取倾角传感器采集整车水平倾斜度，判断倾斜度是否大于0，如果否，则步骤结束；如果是，则根据倾角传感器倾斜角计算整车驻坡扭矩；根据制动踏板深度，计算机械制动力矩；判断驻坡力矩是否大于机械制动力矩，如果是，则计算驱动补偿力矩；否则，步骤结束；输出驱动补偿力矩。采用了本发明的实现电动汽车整车的驻坡控制方法，通过倾角传感器的角度，得到一个基础需求扭矩，该基础需求扭矩与制动设备的制动力协同作用，起到无缝对接，并同时结合电控精准速度环控制能将电动汽车后溜控制最小，驾驶感和舒适感达到最优状态。

Description

实现电动汽车整车的驻坡控制方法

技术领域

本发明涉及汽车控制控制领域，具体是指一种实现电动汽车整车的驻坡控制方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对交通工具的安全性要求越来越高，纯电动汽车的动力来源于电池组的电能，通过电机系统驱动车辆运行，但电机驱动系统没有锁止机构，故车辆在坡道上驻车或者起步时，需要驾驶员在踩油门的同时还要进行制动操作，否则容易发生溜坡，提高了驾驶难度，安全性差。

现市面上提出了很多驻坡方法，第一种方法是利用倾角传感器，根据倾角传感器的角度获得需求扭矩，从而请求电机控制器输出需求扭矩来一直防溜。

第二种方法是一种比较经济的处理方法，它通过电机旋转方向与档位背离，从而触发电机控制器自身速度环控制，维持静止状态。

以上两种方法都有缺陷：第一种方法，没有提出详细控制策略以及扭矩计算与控制方法，所以实施难度大。第二种方法，由于需要在后溜即成事实后才能响应速度环控制来抑制后溜，且电机旋转方向采集以及容错处理都会导致触发延迟，当驻坡与较大坡度上时，由于刹车失效瞬间整车惯性较大，会导致明显抖动，舒适感和驾驶感比较差。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足驾驶感好、舒适感好、适用范围较为广泛的实现电动汽车整车的驻坡控制方法。

为了实现上述目的，本发明的实现电动汽车整车的驻坡控制方法如下：

该实现电动汽车整车的驻坡控制方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)读取倾角传感器采集整车水平倾斜度，判断倾斜度是否大于0，如果是，则继续步骤(2)；否则，步骤结束；

(2)根据倾角传感器倾斜角计算整车驻坡扭矩；

(3)根据制动踏板深度，计算机械制动力矩；

(4)判断驻坡力矩是否大于机械制动力矩，如果是，则计算驱动补偿力矩；否则，步骤结束；

(5)输出驱动补偿力矩。

较佳地，所述的方法还包括监控电机转速的步骤，具体包括以下步骤：

(6)判断电机转速是否不为零，如果是，则继续步骤(7)；否则，继续步骤(8)；

(7)进入速度闭环控制，判断扭矩指令是否大于转速闭环输出扭矩，如果是，则退出转速闭环控制，执行扭矩指令，退出步骤；否则，继续步骤(7)；

(8)判断扭矩指令是否大于驻波补偿力矩，如果是，则执行扭矩指令，并推出驻波控制状态，退出步骤；否则，继续步骤(6)。

较佳地，所述的方法还包括以下步骤：

(9)判断是否有档位变化，如果是，则撤掉驱动力矩；否则，继续步骤(1)。

较佳地，所述的步骤(2)中计算整车驻坡扭矩，具体为：

根据以下公式计算整车驻坡扭矩：

T_b＝cosA×M×G×Q+sinA×M×G；

其中，A为是倾角，M为整车质量，G为重力加速度，Q为附着系数。

较佳地，所述的步骤(3)中计算机械制动力矩，具体为：

根据以下公式计算机械制动力矩：

T_m＝P_b×T_mmax；

其中，P_b为制动踏板开度，T_mmax为标准安装规格下最大机械制动力矩。

较佳地，所述的步骤(4)中计算驱动补偿力矩，具体为：

根据以下公式计算驱动补偿力矩：

T_f＝T_b－T_m；

其中，T_b为整车驻坡扭矩，T_m为机械制动力矩。

采用了本发明的实现电动汽车整车的驻坡控制方法，通过倾角传感器的角度，得到一个基础需求扭矩，该基础需求扭矩与制动设备的制动力协同作用，起到无缝对接，并同时结合电控精准速度环控制能将电动汽车后溜控制最小，驾驶感和舒适感达到最优状态。

附图说明

图1为本发明的实现电动汽车整车的驻坡控制方法的流程图。

图2为本发明的实现电动汽车整车的驻坡控制方法的监控电机转速的流程图。

图3为本发明的实现电动汽车整车的驻坡控制方法的档位变化的流程图。

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。

本发明的该实现电动汽车整车的驻坡控制方法，其中包括以下步骤：

(1)读取倾角传感器采集整车水平倾斜度，判断倾斜度是否大于0，如果是，则继续步骤(2)；否则，步骤结束；

(2)根据倾角传感器倾斜角计算整车驻坡扭矩；

(3)根据制动踏板深度，计算机械制动力矩；

(4)判断驻坡力矩是否大于机械制动力矩，如果是，则计算驱动补偿力矩；否则，步骤结束；

(5)输出驱动补偿力矩；

(6)判断电机转速是否不为零，如果是，则继续步骤(7)；否则，继续步骤(8)；

(7)进入速度闭环控制，判断扭矩指令是否大于转速闭环输出扭矩，如果是，则退出转速闭环控制，执行扭矩指令，退出步骤；否则，继续步骤(7)；

(8)判断扭矩指令是否大于驻波补偿力矩，如果是，则执行扭矩指令，并推出驻波控制状态，退出步骤；否则，继续步骤(6)；

(9)判断是否有档位变化，如果是，则撤掉驱动力矩；否则，继续步骤(1)。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2)中计算整车驻坡扭矩，具体为：

根据以下公式计算整车驻坡扭矩：

T_b＝cosA×M×G×Q+sinA×M×G；

其中，A为是倾角，M为整车质量，G为重力加速度，Q为附着系数。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)中计算机械制动力矩，具体为：

根据以下公式计算机械制动力矩：

T_m＝P_b×T_mmax；

其中，P_b为制动踏板开度，T_mmax为标准安装规格下最大机械制动力矩。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(4)中计算驱动补偿力矩，具体为：

根据以下公式计算驱动补偿力矩：

T_f＝T_b－T_m；

其中，T_b为整车驻坡扭矩，T_m为机械制动力矩。

本发明的具体实施方式中，为纯电动汽车提供一种实用的驻坡控制方法。通过流程控制，实现扭矩的无缝切换，应对驻坡起步性能达到最优化设计。

通过本发明首先达到驻坡防溜的作用，并且坡道起步切换工作模式转换输出力矩无缝对接，达到平稳起步驾驶的方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

步骤1，车辆静止状态下，根据倾角传感器获得倾斜角，并根据倾斜角得到驻坡制动力矩T_b；最大驻坡补偿力矩T_fmax；

步骤2，根据制动踏板深度P_b，得到机械制动力矩T_m；

步骤3，比较驻坡制动力矩T_b与机械制动力矩T_m；

步骤4，当机械制动力矩T_m>比较驻坡制动力矩T_b，则无须电动驻坡补偿力矩T_f，所以T_f＝0；当机械制动力矩T_m<比较驻坡制动力矩T_b，则需要电动驻坡补偿力矩T_f＝T_b-T_m；

步骤5，把驱动驻坡补偿力矩T_f作为输入指令，电控执行并输出该扭矩；

步骤6，设定一个刹车深度阈值，当大于该阈值时，电控不自动进入速度环控制，除非监测转速后溜则强行切入速度环。当小于该阈值时则认为该机械制动不足以达到驻坡力矩，则自动切入速度环。切入速度环控制的初始力矩是驻坡补偿力矩T_f，使力矩不是从零开始，提高相应速度和输出稳定性。

步骤7，当行驶时，根据加速踏板深度得到扭矩指令T_c，当扭矩指令T_c大于转速环输出T_s时，则退出防溜控制，执行扭矩指令T_c。

本发明提出了基于倾角传感器以及机械制动作用力实现力矩补偿并结合速度闭环控制的方式实现防溜坡控制策略。提高了驻坡力矩响应速度以及输出稳定性。

1、如图1所示，首先读取倾角传感器采集整车水平倾斜度(S1流程)，之后进入S2流程根据倾角传感器倾斜角计算整车驻坡扭矩，影响该扭矩因素主要有两个：一个是整车质量M，另一个是路面附着系数Q；由于整车负载情况不太好检测，所以M是在整车净重基础上附加值，并不能确定。同样路面附着系数也是不确定的。所以我们根据整车净重质量M，以及一般路面附着系数Q。以此基础上计算驻坡力矩T_b。

T_b＝cosA×M×G×Q+sinA×M×G

其中A为是倾角；M为整车质量；G为重力加速度；Q为附着系数；

2、然后进入图1所示S3流程，根据制动踏板深度，计算机械制动力大小，常规来说踏板深度与机械制动力成线性比例关系。只要测得机械制动最大制动力矩后，对应不同开度的制动踏板的机械制动力矩T_b得

T_m＝P_b×T_mmax

其中：P_b：制动踏板开度，T_mmax：标准安装规格下最大机械制动力矩；

3、计算驱动补偿力矩，如图1中所示流程S4，当T_m>＝T_b，说明机械制动力足以满足整车驻坡，所以T_f＝0；当T_m<T_b，说明机械制动力矩不足以满足整车驻坡需要驱动系统补偿，而补偿力矩T_f＝T_b-T_m；而由于制动踏板的开度不是保持不变的，所以机械制动力T_m也是在变化的，从而导致驻坡补偿力矩也相应T_f相应变化。由于倾角采集速度以及驱动输出扭矩响应速度远高于整车惯性力。所以整车从驻坡状态中解除机械制动力的同时，驱动补偿力矩无缝衔接补上，在没有顿挫感的基础上满足防溜坡功能。

由于整车质量是不会保持不变的，当整车负载情况的改变整车质量也是变化的，况且路面附着系数也是随路面情况改变而改变。所以完全依赖倾角计算驱动补偿力矩来实现整车防溜坡是有偏差的。所以当补偿力矩大小下偏整车驻坡力矩偏小，最终还是会后溜而上偏，则有可能推动整车前进。这都是不允许的，要解决该问题，要通过转速闭环控制来实现。

如图2，在整个驻坡控制流程要时刻监控电机转速，如图中流程S5，当电机转速不为零时，说明整车移动了，此时马上进入速度闭环控制，能迅速让整车静止实现驻坡。而由于速度闭环控制速度快，且由于之前的补偿扭矩作用加上整车惯量大，所以整车移动距离非常有限，且给人的顿挫感也是很小的。

上述是对如何控制整车防溜坡功能的实现，当然从驻坡解除到正常行驶也是很重要的，不然前面所有努力都白费了。而从驻坡到整车行驶关键就是扭矩连续。如图2中S6和S7所示，要切换到正常行驶模式的必要条件是输出目标扭矩要大于驱动驻坡力矩，S6是速度闭环切换行驶状态，所以目标扭矩T_c要大于速度闭环输出力矩T_s；S7是驱动补偿力矩，所以目标扭矩T_c要大于驱动补偿力矩T_f；

最后要考虑的是在驻坡实现后，什么时候不要驻坡的情况，如图3，一般就是档位变化导致，要么档位切换至空档，要么档位切换到相反的档位。这种情况下，要从防溜坡控制撤出，驱动力矩下降至零。如考虑扭矩突然清零整车顿挫感太强，可以考虑在流程S8做一个缓斜坡下降减小扭矩清零的顿挫感。

采用了本发明的实现电动汽车整车的驻坡控制方法，通过倾角传感器的角度，得到一个基础需求扭矩，该基础需求扭矩与制动设备的制动力协同作用，起到无缝对接，并同时结合电控精准速度环控制能将电动汽车后溜控制最小，驾驶感和舒适感达到最优状态。

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 (4)

1.一种实现电动汽车整车的驻坡控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

（1）读取倾角传感器采集整车水平倾斜度，判断倾斜度是否大于0，如果是，则继续步骤（2）；否则，步骤结束；

（2）根据倾角传感器倾斜角计算整车驻坡扭矩；

（3）根据制动踏板深度，计算机械制动力矩；

（4）判断驻坡力矩是否大于机械制动力矩，如果是，则计算驱动补偿力矩；否则，步骤结束；

（5）输出驱动补偿力矩；

所述的方法还包括监控电机转速的步骤，具体包括以下步骤：

（6）判断电机转速是否不为零，如果是，则继续步骤（7）；否则，继续步骤（8）；

（7）进入速度闭环控制，判断扭矩指令是否大于转速闭环输出扭矩，如果是，则退出转速闭环控制，执行扭矩指令，退出步骤；否则，继续步骤（7）；

（8）判断扭矩指令是否大于驻坡补偿力矩，如果是，则执行扭矩指令，并退出驻坡控制状态，退出步骤；否则，继续步骤（6）；

步骤（4）中计算驱动补偿力矩，具体为：

根据以下公式计算驱动补偿力矩：

；

其中，

为整车驻坡扭矩，

为机械制动力矩。

2.根据权利要求1所述的实现电动汽车整车的驻坡控制方法，其特征在于，所述的方法还包括以下步骤：

（9）判断是否有档位变化，如果是，则撤掉驱动力矩；否则，继续步骤（1）。

3.根据权利要求1所述的实现电动汽车整车的驻坡控制方法，其特征在于，步骤（2）中计算整车驻坡扭矩，具体为：

根据以下公式计算整车驻坡扭矩：

；

其中，A为是倾角，M为整车质量，G为重力加速度，Q为附着系数。

4.根据权利要求1所述的实现电动汽车整车的驻坡控制方法，其特征在于，步骤（3）中计算机械制动力矩，具体为：

根据以下公式计算机械制动力矩：

；

其中，

为制动踏板开度，

为标准安装规格下最大机械制动力矩。

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