CN113306556A - 纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法 - Google Patents

纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，包括车辆状态监测装置和防溜坡辅助控制装置；当车速低于标定值时VCU通过监测档位方向、电机转动方向、转速及转速变化率判断车辆是否存在溜坡风险；当车辆无溜坡风险时该辅助控制系统处于实时监测状态；当检测到车辆发生溜坡或出现溜坡趋势时VCU会向MCU发送扭矩请求，请求扭矩方向与溜坡方向相反；当检测到电机转速归零后扭矩上升斜率归零并维持当前扭矩。本发明纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，当检测到车辆有后溜趋势时可通过电机施加与溜坡方向相反方向的力矩使车辆静止在半坡，不需要额外增加硬件，可有效降低成本，故障率大幅降低，可提升整车安全性。

Description

纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车控制系统，具体的说，是涉及一种纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法。
背景技术
车辆在行驶过程中会经常遇到驻坡或半坡起步的实际工况，该工况下若踩下制动踏板力度不足或松开制动踏板后未及时踩下油门踏板极易造成车辆溜坡，可能导致与反向物体发生碰撞，严重威胁驾驶安全。
现有技术通常采用加入AUTOHOLD功能，该功能在硬件要求上首先需要配备电子驻车系统。当车辆趋于静止时深踩制动，电子驻车系统即会激活对车辆后轴施加制动力，从而使车辆静止在半坡。当驾驶员踩下油门踏板至一定开度时电子制动系统退出解除后轴制动力使车辆继续上坡行驶。
该方案需增加电子驻车系统硬件，增加制造成本且电子驻车系统实际工作过程中有发生卡滞及失效的风险，增加整车安全风险。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种通过监测电机转动方向、转速及转速变化率判断车辆是否存在溜坡风险，当存在风险则通过电机施加与溜坡方向相反的力矩使电机转速下降直至归零的纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种纯电动汽车防溜坡辅助控制方法，包括如下步骤：
步骤100、VCU采集车速数值；
步骤101、判断车速是否低于标定值；
车速低于标定值时， VCU通过采集档位方向、电机转动方向、转速及转速变化率，判断当前车辆状态；
车速高于标定值时，返回步骤100；
步骤102、判断电机转动方向与档位方向是否一致，
电机转动方向与档位方向一致，VCU仅监测溜坡状态，不对电机扭矩进行干预，执行步骤100；
电机转动方向与档位方向相反执行步骤103；
步骤103，激活防溜坡系统；
步骤104，VCU请求MCU施加与溜坡方向相反方向的扭矩，扭矩由0开始增加，扭矩上升斜率根据采集的电机转速查表得到；
步骤105，扭矩上升的同时，实时采集电机转速；
步骤106，判断电机转速是否下降为0，电机转速下降为0，执行步骤107；电机转速未下降为0，执行步骤104；
步骤107，车辆维持当前扭矩保持驻坡状态；
步骤108，判断监测电机及MCU温度是否正常，电机及MCU温度不正常，执行步骤109；电机及MCU温度正常，执行步骤110；
步骤109，仪表报过温故障，退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤110，采集油门踏板开度及对应扭矩；
步骤111，判断油门踏板开度对应扭矩值是否大于当前扭矩，油门踏板开度对应扭矩大于当前扭矩，执行步骤100，否则执行步骤107；
步骤112，响应油门踏板开度对应扭矩退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤200，判断电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相反，电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相反，执行步骤201，电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相同，返回步骤100；
步骤202，VCU请求MCU施加与当前档位方向相反方向的扭矩，扭矩上升斜率根据电机转速变化率查表得到；
步骤203，扭矩上升的同时实时采集电机转速；
步骤204，判断电机转速是否下降为0，电机转速下降为0，执行步骤205；电机转速未下降为0，执行步骤202；
步骤205，车辆维持当前扭矩保持驻坡状态；
步骤206，判断监测电机及MCU温度是否正常，不正常，执行步骤207，正常，执行步骤208；
步骤207，仪表报过温故障，退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤208，采集油门踏板开度及对应扭矩；
步骤209，判断油门踏板开度对应扭矩值是否大于当前扭矩，油门踏板开度对应扭矩大于当前扭矩，执行步骤210，否则执行步骤205；
步骤210，响应油门踏板开度对应扭矩退出防溜坡系统，然后返回步骤100。
优选的，步骤104，扭矩上升斜率与电机转速MAP根据车辆自身情况经标定得出。
优选的，步骤202，扭矩上升斜率与电机转速变化率MAP根据车辆自身情况经标定得出。
一种纯电动汽车防溜坡辅助控制系统，
包括车辆状态监测装置和防溜坡辅助控制装置；
车辆状态监测装置包括：档位信号传感器和电机转速传感器；
防溜坡辅助控制装置包括：整车控制器VCU、电机控制器MCU和档位控制器SCU；
当车速低于标定值时VCU通过监测档位方向、电机转动方向、转速及转速变化率判断车辆是否存在溜坡风险；
当车辆无溜坡风险时该辅助控制系统处于实时监测状态，但不会对电机扭矩进行干预；
当检测到车辆发生溜坡或出现溜坡趋势时VCU会向MCU发送扭矩请求，请求扭矩方向与溜坡方向相反；
当检测到电机转速归零后扭矩上升斜率归零并维持当前扭矩。
优选的，所述扭矩上升斜率与电机转速与转速变化率相关，通过查表方式确定；在请求扭矩的同时持续监测电机转速。
优选的，在施加扭矩的同时监测电机控制器及电机温度，当电机控制器及电机出现过温故障时仪表提示过温故障并退出防溜坡系统。
优选的，驻坡后对油门踏板信号及对应的请求扭矩值进行监控，当油门踏板开度对应的请求扭矩小于满足当前驻坡条件所施加的扭矩时维持驻坡扭矩；
当油门踏板开度对应的请求扭矩大于满足当前驻坡条件所施加的扭矩时即退出该辅助控制系统对电机扭矩的干预，响应油门踏板开度对应的请求扭矩。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，首先通过电机转速传感器、SCU(档位控制器)及油门踏板开度传感器采集信号，通过对数据计算识别车辆当前有无溜坡趋势，当检测到车辆发生溜坡或出现溜坡趋势时VCU会向电机控制器发送扭矩请求，请求扭矩方向与溜坡方向相反，从而抑制车辆的溜坡现象；在请求扭矩的同时持续监测电机转速；当检测到电机转速归零后扭矩上升斜率归零并维持当前扭矩使车辆完成驻坡。
本发明纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，在不增加额外硬件的情况下实现车辆防溜坡功能，相较传统AUTOHOLD功能更为稳定且成本更低，提高车辆在驻坡及半坡起步工况下的安全性。
本发明纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，当检测到车辆有后溜趋势时可通过电机施加与溜坡方向相反方向的力矩使车辆静止在半坡，此方案不需要额外增加硬件，可有效降低成本。同时由于该方案仅通过软件控制即可完成，发出故障几率大幅降低，可提升整车安全性。
附图说明
图1是纯电动汽车防溜坡辅助控制方法的控制流程图一；
图2是纯电动汽车防溜坡辅助控制方法的控制流程图二。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
VCU—整车控制器；
MCU—电机控制器；
SCU—档位控制器；
附图1和2可知，一种纯电动汽车防溜坡辅助控制方法，包括如下步骤：
步骤100、VCU采集车速数值；
步骤101、判断车速是否低于标定值；
车速低于标定值时， VCU通过采集档位方向、电机转动方向、转速及转速变化率，判断当前车辆状态；
车速高于标定值时，返回步骤100；
步骤102、判断电机转动方向与档位方向是否一致，
电机转动方向与档位方向一致，VCU仅监测溜坡状态，不对电机扭矩进行干预，执行步骤100；
电机转动方向与档位方向相反执行步骤103；
步骤103，激活防溜坡系统；
步骤104，VCU请求MCU施加与溜坡方向相反方向的扭矩，扭矩由0开始增加，扭矩上升斜率根据采集的电机转速查表得到；
步骤105，扭矩上升的同时，实时采集电机转速；
步骤106，判断电机转速是否下降为0，电机转速下降为0，执行步骤107；电机转速未下降为0，执行步骤104；
步骤107，车辆维持当前扭矩保持驻坡状态；
步骤108，判断监测电机及MCU温度是否正常，电机及MCU温度不正常，执行步骤109；电机及MCU温度正常，执行步骤110；
步骤109，仪表报过温故障，退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤110，采集油门踏板开度及对应扭矩；
步骤111，判断油门踏板开度对应扭矩值是否大于当前扭矩，油门踏板开度对应扭矩大于当前扭矩，执行步骤100，否则执行步骤107；
步骤112，响应油门踏板开度对应扭矩退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤200，判断电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相反，电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相反，执行步骤201，电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相同，返回步骤100；
步骤202，VCU请求MCU施加与当前档位方向相反方向的扭矩，扭矩上升斜率根据电机转速变化率查表得到；
步骤203，扭矩上升的同时实时采集电机转速；
步骤204，判断电机转速是否下降为0，电机转速下降为0，执行步骤205；电机转速未下降为0，执行步骤202；
步骤205，车辆维持当前扭矩保持驻坡状态；
步骤206，判断监测电机及MCU温度是否正常，不正常，执行步骤207，正常，执行步骤208；
步骤207，仪表报过温故障，退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤208，采集油门踏板开度及对应扭矩；
步骤209，判断油门踏板开度对应扭矩值是否大于当前扭矩，油门踏板开度对应扭矩大于当前扭矩，执行步骤210，否则执行步骤205；
步骤210，响应油门踏板开度对应扭矩退出防溜坡系统，然后返回步骤100。
优选的，步骤104，扭矩上升斜率与电机转速MAP根据车辆自身情况经标定得出。
优选的，步骤202，扭矩上升斜率与电机转速变化率MAP根据车辆自身情况经标定得出。
一种纯电动汽车防溜坡辅助控制系统，
包括车辆状态监测装置和防溜坡辅助控制装置；
车辆状态监测装置包括：档位信号传感器和电机转速传感器；
防溜坡辅助控制装置包括：整车控制器VCU、电机控制器MCU和档位控制器SCU；
当车速低于标定值时VCU通过监测档位方向、电机转动方向、转速及转速变化率判断车辆是否存在溜坡风险；
当车辆无溜坡风险时该辅助控制系统处于实时监测状态，但不会对电机扭矩进行干预；
当检测到车辆发生溜坡或出现溜坡趋势时VCU会向MCU发送扭矩请求，请求扭矩方向与溜坡方向相反；
当检测到电机转速归零后扭矩上升斜率归零并维持当前扭矩。
优选的，所述扭矩上升斜率与电机转速与转速变化率相关，通过查表方式确定；在请求扭矩的同时持续监测电机转速。
优选的，在施加扭矩的同时监测电机控制器及电机温度，当电机控制器及电机出现过温故障时仪表提示过温故障并退出防溜坡系统。
优选的，驻坡后对油门踏板信号及对应的请求扭矩值进行监控，当油门踏板开度对应的请求扭矩小于满足当前驻坡条件所施加的扭矩时维持驻坡扭矩；
当油门踏板开度对应的请求扭矩大于满足当前驻坡条件所施加的扭矩时即退出该辅助控制系统对电机扭矩的干预，响应油门踏板开度对应的请求扭矩。
本发明纯电动汽车防溜坡辅助控制方法，首先当车速低于标定值时VCU(整车控制器)通过监测档位方向、电机转动方向、转速及转速变化率判断车辆是否存在溜坡风险。
当车辆无溜坡风险时该辅助控制系统处于实时监测状态，但不会对电机扭矩进行干预。
当检测到车辆发生溜坡或出现溜坡趋势时VCU会向MCU(电机控制器)发送扭矩请求，请求扭矩方向与溜坡方向相反，扭矩上升斜率与电机转速与转速变化率相关，通过查表方式确定。在请求扭矩的同时持续监测电机转速。
当检测到电机转速归零后扭矩上升斜率归零并维持当前扭矩。
在施加扭矩的同时监测电机控制器及电机温度，当电机控制器及电机出现过温故障时仪表提示过温故障并退出防溜坡系统。
驻坡后对油门踏板信号及对应的请求扭矩值进行监控，若油门踏板开度对应的请求扭矩小于满足当前驻坡条件所施加的扭矩时维持驻坡扭矩，当油门踏板开度对应的请求扭矩大于满足当前驻坡条件所施加的扭矩时即退出该辅助控制系统对电机扭矩的干预，响应油门踏板开度对应的请求扭矩。
本发明纯电动汽车防溜坡辅助控制方法控制过程如下：
①、首先车速低于标定值时防溜坡系统通过采集SCU档位信号、电机转速传感器信号判断当前车辆状态。当电机转动方向与档位方向一致时系统仅监测溜坡状态，不对电机扭矩进行干预。当电机转速变化率方向与档位方向一致或电机转速变化率方向与档位方向不一致但变化率小于标定值时也不对电机扭矩进行干预，仅保持实时监测溜坡状态。
②、当电机转动方向与档位方向相反时防溜坡功能激活。VCU请求MCU施加与溜坡方向相反方向的扭矩，扭矩由0开始增加，其上升斜率根据采集的电机转速查表得到（扭矩上升斜率与电机转速MAP根据车辆自身情况经标定得出）。扭矩上升的同时实时采集电机转速，当电机转速下降为0后上升扭矩斜率归零，即车辆维持当前扭矩保持驻坡状态。
③、当电机转速变化率方向与档位方向相反且变化率大于标定值时防溜坡功能激活。VCU请求MCU施加与当前档位方向相反的扭矩，扭矩由0开始增加，其上升斜率根据电机转速变化率查表得出（扭矩上升斜率与电机转速变化率MAP根据车辆自身情况经标定得出）。扭矩上升的同时实施采集电机转速，当电机转速下降为0后上升扭矩斜率归零，即车辆维持当前扭矩保持驻坡状态。
④、当②与③两个条件同时满足时条件②拥有更高优先级，即VCU请求MCU施加条件②所计算出的扭矩。
⑤、防溜坡功能激活，扭矩维持不变后实时监测电机及MCU温度，温度正常时不做任何操作，温度异常时仪表提示温度异常故障并退出防溜坡功能。
⑥、对油门踏板开度及该开度下对应的电机扭矩进行监控，当油门踏板开度所对应的扭矩值小于等于驻坡状态扭矩值时维持驻坡扭矩不变，当油门踏板开度所对应的扭矩值大于驻坡状态扭矩值时响应油门踏板开度对应扭矩并退出防溜坡功能，退出后实时监控溜坡状态。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (7)

1.一种纯电动汽车防溜坡辅助控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、VCU采集车速数值；
步骤101、判断车速是否低于标定值；
车速低于标定值时， VCU通过采集档位方向、电机转动方向、转速及转速变化率，判断当前车辆状态；
车速高于标定值时，返回步骤100；
步骤102、判断电机转动方向与档位方向是否一致，
电机转动方向与档位方向一致，VCU仅监测溜坡状态，不对电机扭矩进行干预，执行步骤100；
电机转动方向与档位方向相反执行步骤103；
步骤103，激活防溜坡系统；
步骤104，VCU请求MCU施加与溜坡方向相反方向的扭矩，扭矩由0开始增加，扭矩上升斜率根据采集的电机转速查表得到；
步骤105，扭矩上升的同时，实时采集电机转速；
步骤106，判断电机转速是否下降为0，电机转速下降为0，执行步骤107；电机转速未下降为0，执行步骤104；
步骤107，车辆维持当前扭矩保持驻坡状态；
步骤108，判断监测电机及MCU温度是否正常，电机及MCU温度不正常，执行步骤109；电机及MCU温度正常，执行步骤110；
步骤109，仪表报过温故障，退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤110，采集油门踏板开度及对应扭矩；
步骤111，判断油门踏板开度对应扭矩值是否大于当前扭矩，油门踏板开度对应扭矩大于当前扭矩，执行步骤100，否则执行步骤107；
步骤112，响应油门踏板开度对应扭矩退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤200，判断电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相反，电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相反，执行步骤201，电机转速变化率超过标定值且方向与档位方向相同，返回步骤100；
步骤202，VCU请求MCU施加与当前档位方向相反方向的扭矩，扭矩上升斜率根据电机转速变化率查表得到；
步骤203，扭矩上升的同时实时采集电机转速；
步骤204，判断电机转速是否下降为0，电机转速下降为0，执行步骤205；电机转速未下降为0，执行步骤202；
步骤205，车辆维持当前扭矩保持驻坡状态；
步骤206，判断监测电机及MCU温度是否正常，不正常，执行步骤207，正常，执行步骤208；
步骤207，仪表报过温故障，退出防溜坡系统，然后返回步骤100；
步骤208，采集油门踏板开度及对应扭矩；
步骤209，判断油门踏板开度对应扭矩值是否大于当前扭矩，油门踏板开度对应扭矩大于当前扭矩，执行步骤210，否则执行步骤205；
步骤210，响应油门踏板开度对应扭矩退出防溜坡系统，然后返回步骤100。
2.根据权利要求1所述纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，其特征在于：
步骤104，扭矩上升斜率与电机转速MAP根据车辆自身情况经标定得出。
3.根据权利要求1所述纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，其特征在于：
步骤202，扭矩上升斜率与电机转速变化率MAP根据车辆自身情况经标定得出。
4.一种纯电动汽车防溜坡辅助控制系统，其特征在于：
包括车辆状态监测装置和防溜坡辅助控制装置；
车辆状态监测装置包括：档位信号传感器和电机转速传感器；
防溜坡辅助控制装置包括：整车控制器VCU、电机控制器MCU和档位控制器SCU；
当车速低于标定值时VCU通过监测档位方向、电机转动方向、转速及转速变化率判断车辆是否存在溜坡风险；
当车辆无溜坡风险时该辅助控制系统处于实时监测状态，但不会对电机扭矩进行干预；
当检测到车辆发生溜坡或出现溜坡趋势时VCU会向MCU发送扭矩请求，请求扭矩方向与溜坡方向相反；
当检测到电机转速归零后扭矩上升斜率归零并维持当前扭矩。
5.根据权利要求4所述纯电动汽车防溜坡辅助控制方法，其特征在于：所述扭矩上升斜率与电机转速与转速变化率相关，通过查表方式确定；在请求扭矩的同时持续监测电机转速。
6.根据权利要求4所述纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，其特征在于：
在施加扭矩的同时监测电机控制器及电机温度，当电机控制器及电机出现过温故障时仪表提示过温故障并退出防溜坡系统。
7.根据权利要求4所述纯电动汽车防溜坡辅助控制系统及控制方法，其特征在于：
驻坡后对油门踏板信号及对应的请求扭矩值进行监控，当油门踏板开度对应的请求扭矩小于满足当前驻坡条件所施加的扭矩时维持驻坡扭矩；
当油门踏板开度对应的请求扭矩大于满足当前驻坡条件所施加的扭矩时即退出该辅助控制系统对电机扭矩的干预，响应油门踏板开度对应的请求扭矩。
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