CN115107529A - 一种电动车辆的坡道行驶控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动车辆控制技术领域，具体涉及一种电动车辆的坡道行驶控制方法及装置。该方法在确定车辆出现溜车现象且当前溜车电机转速大于设定慢溜转速时，对电机施加反向扭矩，最终使车辆以低于设定低车速的状态下持续慢溜；施加的反向扭矩与当前溜车电机转速呈正相关关系；若当前溜车电机转速大于等于设定极限转速，施加的反向扭矩为电机峰值扭矩；设定极限转速为设定低车速对应的电机转速。本发明施加的反向扭矩并非使车辆直接停在坡道上，而是最终使车辆以极小速度持续缓慢溜车，既可以一定程度缓解坡道停车起步(或油门与刹车踏板切换)阶段车辆后溜程度，又可以避免传统驻坡功能电机持续堵转对电机或电机控制器产生的损坏风险。

Description

一种电动车辆的坡道行驶控制方法及装置

技术领域

本发明属于电动车辆控制技术领域，具体涉及一种电动车辆的坡道行驶控制方法及装置。

背景技术

车辆在上坡路段停车时，因车辆自重会产生一个平行坡面向下的分力，即坡道阻力。该阻力会使车辆顺坡向后溜动，该种现象为溜车现象。当车辆爬坡过程中停下后又重新起步时，驾驶员送刹车后需立即踩油门，否则就会出现该溜车现象，特别是对于不熟练的驾驶员往往会手忙脚乱，容易发生事故。

为了解决该问题，现有技术中常用的方法是通过电机堵转，对电机施加平衡车辆坡道阻力的驱动力，使车辆能够静止在坡道上。但是，通过电机堵转保持车辆在坡道上静止的时间不能太长，否则可能出现温升过高并导致电机或者电机控制器损害。

发明内容

本发明提供了一种电动车辆的坡道行驶控制方法及装置，用以解决现有技术的方法对电机或电机控制器造成损害的问题。

为解决上述技术问题，本发明所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本发明提供了一种电动车辆的坡道行驶控制方法，包括如下步骤：

1)判断车辆是否出现溜车现象；

2)若车辆出现溜车现象，则判断当前溜车电机转速是否大于设定慢溜转速；

3)若当前溜车电机转速大于设定慢溜转速，则对电机施加反向扭矩，最终使车辆以低于设定低车速的状态下持续慢溜；

其中，施加的反向扭矩与当前溜车电机转速呈正相关关系；若当前溜车电机转速为所述设定慢溜转速，施加的反向扭矩为零；若当前溜车电机转速大于等于设定极限转速，施加的反向扭矩为电机峰值扭矩；所述设定极限转速为所述设定低车速对应的电机转速，且所述设定极限转速大于所述设定慢溜转速。

上述技术方案的有益效果为：本发明针对车辆在坡道上可能产生的溜坡现象，开启慢溜控制模式，该慢溜控制模式在发现车辆出现溜车且当前溜车电机转速是否大于设定慢溜转速的情况下，对电机施加反向扭矩，且当前溜车电机转速越大，施加的反向扭矩越大，最终使车辆维持低于设定低车速的状态下持续慢溜。该方法施加的反向扭矩并非使车辆直接停在坡道上，而是最终使车辆以极小速度持续缓慢溜车，既可以一定程度缓解坡道停车起步(或油门与刹车踏板切换)阶段车辆后溜程度，又可以避免传统驻坡功能电机持续堵转对电机或电机控制器产生的损坏风险。

进一步的，步骤2)中，在确定车辆出现溜车现象后，在如下过程结束后才判断电机转速是否大于设定慢溜转速：若车辆出现溜车现象，则控制车辆进入驻坡控制模式并持续设定时间；所述驻坡控制模式为以零转速为目标控制电机输出堵转扭矩；控制车辆退出驻坡控制模式，使电机输出扭矩减小。

其有益效果为：在进入驻坡控制模式并持续设定时间后，将慢溜控制模式作为驻坡控制模式退出后的一种补充控制模式，缓解退出驻坡控制模式后直接撤扭矩带来的突然大幅度溜坡，避免单一驻坡模式退出(或失效)后车辆溜车速度快速上升带来的不适感。

进一步的，施加的反向扭矩与当前溜车电机转速、设定慢溜转速、以及设定极限转速之间的关系为：

T_e＝K*Δn＝K*(n-n₁)

其中，T_e为施加的反向扭矩，K为设定比例系数，T_max为电机峰值扭矩，n₂为设定极限转速，n₁为设定慢溜转速，n为当前溜车电机转速。

其有益效果为：施加的反向扭矩与当前溜车电机转速呈线性正相关关系，可简单快速计算出施加的反向扭矩。

进一步的，步骤1)中，根据如下条件判断车辆是否出现溜车现象：若车辆挡位处于N挡、D挡或者R挡，制动踏板和油门踏板开度均为零，且电机旋转方向发生变化，则确定车辆出现溜车现象；其中，所述电机旋转方向发生变化包括：电机旋转方向由正转变为反转、电机旋转方向由反转变为正转、或者电机转速由零变为非零。

其有益效果为：将N挡也纳入判断车辆是否出现溜车现象的条件，扩大车辆坡道起步或短时驻坡停车的应用范围，提高车辆操作方便性，降低因误操作(挂入N挡)引起快速溜车导致的安全风险。

进一步的，所述设定慢溜转速为30r/min。

进一步的，所述设定极限转速为200r/min。

本发明还提供了一种电动车辆的坡道行驶控制装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现上述介绍的电动车辆的坡道行驶控制方法，并达到与该方法相同的有益效果。

附图说明

图1是本发明的仅有慢溜控制模式的电动车辆的坡道行驶控制方法的流程图；

图2是本发明的慢溜控制模式中施加的反向扭矩与当前溜车电机转速、设定慢溜转速、以及设定极限转速之间的关系示意图；

图3是本发明的驻坡控制模式与慢溜控制模式相结合后的电动车辆的坡道行驶控制方法的流程图；

图4是本发明的电动车辆的坡道行驶控制装置的结构示意图。

具体实施方式

方法实施例1：

本发明的一种电动车辆的坡道行驶控制方法实施例，其流程如图1所示。采用本实施介绍的控制方法对车辆进行控制时，仅有慢溜控制模式而没有驻坡控制模式。

步骤一，首先判断车辆是否出现溜车现象，若车辆出现如下状态(以下三个状态为与的关系)，则判定车辆出现溜车现象：

1)车辆处于N挡、R挡或N挡；

2)没有踩刹车也没有踩油门；

3)结合电机上一状态下电机的旋转方向，如果电机旋转方向发生变化，例如从原来的正转变为反转、从原来的反转变为正转、或者电机转速由零(静止)变为非零。

步骤二，在确定车辆出现溜车现象时，对当前溜车电机转速n进行判断，判断当前溜车电机转速n是否大于设定慢溜转速n₁(＝30r/min)：如果n＜n₁，则不做处理；如果n≥n₁，则车辆进入慢溜控制模式，执行步骤三。

步骤三，在n≥n₁的情况下，此时需要根据车辆所在坡道情况，在电机系统能力范围内，对电机施加反向扭矩T_e以阻止溜车电机转速进一步加大，该过程中使车辆在n₁～n₂之间的转速持续缓慢溜车。n₂为设定极限转速，需根据车辆动力系统参数设置，一般可设置为车速1～2km/h对应的电机转速，例如为200r/min。

而且，施加的反向扭矩T_e与当前溜车电机转速n需呈正相关关系，且n＝n₁时，T_e＝0，n≥n₂时，T_e＝T_max，T_max为电机系统输出的电机峰值扭矩(单位N.m)。例如，施加的反向扭矩T_e与当前溜车电机转速n可为线性关系，其关系图如图2中的曲线①所示，曲线①的斜率为设定比例系数K，设定比例系数为：

因而，施加的反向扭矩T_e的大小为：T_e＝K*Δn＝K*(n-n₁)，且n＞n₂时，T_e＝T_max。又比如，施加的反向扭矩T_e与当前溜车电机转速n可为非线性关系，其关系图如图2中的曲线②所示，此时需要根据车辆实际运行工况，结合几个不同角度的坡道，标定出一组施加的反向扭矩T_e与当前溜车电机转速n的对应关系曲线，以提高驾驶的平顺性。

本发明的电动车辆的坡道行驶控制方法，施加的反向扭矩并非使车辆直接停在坡道上，而是最终使车辆以极小速度持续缓慢溜车，既可以一定程度缓解坡道停车起步(或油门与刹车踏板切换)阶段车辆后溜程度，又可以避免传统驻坡功能电机持续堵转对电机或电机控制器产生的损坏风险。而且，在判断车辆是否出现溜车现象时，将N挡的情况也考虑在内，扩大车辆坡道起步的应用范围，提高车辆操作方便性，降低因误操作(挂入N挡)引起快速溜车导致的安全风险。

方法实施例2：

本发明的一种电动车辆的坡道行驶控制方法实施例，其流程如图3所示。采用本实施介绍的控制方法对车辆进行控制时，结合慢溜控制模式和驻坡控制模式。

步骤一，首先判断车辆是否出现溜车现象，若车辆出现如下状态(以下三个状态为与的关系)，则判定车辆出现溜车现象：

1)车辆处于N挡、R挡或N挡；

2)没有踩刹车也没有踩油门；

3)结合电机上一状态下电机的旋转方向，如果电机旋转方向发生变化，例如从原来的正转变为反转、从原来的反转变为正转、或者电机转速由零(静止)变为非零。

步骤二，在确定车辆出现溜车现象时，控制车辆进入驻坡控制模式并持续设定时间(3～5s)，车辆进入驻坡控制模式期间，以零转速为目标控制电机输出堵转扭矩。设定时间到达后，控制车辆退出驻坡控制模式，电机控制器减小扭矩输出。

步骤三，在车辆退出驻坡控制模式后，对当前溜车电机转速n进行判断，判断当前溜车电机转速n是否大于设定慢溜转速n₁(例如n₁＝30r/min，可根据实际需求设置)：如果n＜n₁，则不做处理；如果n≥n₁，则车辆进入慢溜控制模式，执行步骤四。

步骤四，在n≥n₁的情况下，此时需要根据车辆所在坡道情况，在电机系统能力范围内，对电机施加反向扭矩T_e以阻止溜车电机转速进一步加大，最终使车辆在n₁～n₂之间的转速持续缓慢溜车。n₂为设定极限转速，需根据车辆动力系统参数设置，一般可设置为车速1～2km/h对应的电机转速，例如为200r/min。

而且，施加的反向扭矩T_e与当前溜车电机转速n需呈正相关关系，且n＝n₁时，T_e＝0，n≥n₂时，T_e＝T_max，T_max为电机系统施加的电机峰值扭矩(单位N.m)。例如，施加的反向扭矩T_e与当前溜车电机转速n可为线性关系，其关系图如图2中的曲线①所示，曲线①的斜率为设定比例系数K，设定比例系数为：

因而，施加的反向扭矩T_e的大小为：T_e＝K*Δn＝K*(n-n₁)，且n＞n₂时，T_e＝T_max。又比如，施加的反向扭矩T_e与当前溜车电机转速n可为非线性关系，其关系图如图2中的曲线②所示，此时需要根据车辆实际运行工况，结合几个不同角度的坡道，标定出一组施加的反向扭矩T_e与当前溜车电机转速n的对应关系曲线，以提高驾驶的平顺性。

本发明的电动车辆的坡道行驶控制方法，将驻坡控制模式与慢溜控制模式相结合，在出现溜坡现象后，先使车辆进入驻坡控制模式，但该控制模式仅持续很小一段时间(3～5s)，退出驻坡控制模式后进入慢溜控制模式，将慢溜控制模式作为驻坡控制模式退出后的一种补充控制模式，缓解退出驻坡控制模式后直接撤扭矩带来的突然大幅度溜坡，避免单一驻坡模式退出(或失效)后车辆溜车速度快速上升带来的不适感。

装置实施例：

本发明的一种电动车辆的坡道行驶控制装置实施例，如图4所示，包括存储器、处理器和内部总线，处理器、存储器之间通过内部总线完成相互间的通信和数据交互。存储器包括至少一个存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器中的软件程序以及模块，执行各种功能应用以及数据处理，实现本发明的方法实施例1和方法实施例2中介绍的一种电动车辆的坡道行驶控制方法。

其中，处理器可以为微处理器MCU、可编程逻辑器件FPGA等处理装置。

存储器可为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如RAM、ROM等；也可为利用磁能方式存储信息的各式存储器，例如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘等；还可为利用光学方式存储信息的各式存储器，例如CD、DVD等；当然，还可为其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等。

Claims (7)

1.一种电动车辆的坡道行驶控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)判断车辆是否出现溜车现象；

2)若车辆出现溜车现象，则判断当前溜车电机转速是否大于设定慢溜转速；

3)若当前溜车电机转速大于设定慢溜转速，则对电机施加反向扭矩，最终使车辆以低于设定低车速的状态下持续慢溜；

其中，施加的反向扭矩与当前溜车电机转速呈正相关关系；若当前溜车电机转速为所述设定慢溜转速，施加的反向扭矩为零；若当前溜车电机转速大于等于设定极限转速，施加的反向扭矩为电机峰值扭矩；所述设定极限转速为所述设定低车速对应的电机转速，且所述设定极限转速大于所述设定慢溜转速。

2.根据权利要求1所述的电动车辆的坡道行驶控制方法，其特征在于，步骤2)中，在确定车辆出现溜车现象后，在如下过程结束后才判断电机转速是否大于设定慢溜转速：

若车辆出现溜车现象，则控制车辆进入驻坡控制模式并持续设定时间；所述驻坡控制模式为以零转速为目标控制电机输出堵转扭矩；

控制车辆退出驻坡控制模式，使电机输出扭矩减小。

3.根据权利要求1或2所述的电动车辆的坡道行驶控制方法，其特征在于，施加的反向扭矩与当前溜车电机转速、设定慢溜转速、以及设定极限转速之间的关系为：

T_e＝K*Δn＝K*(n-n₁)

其中，T_e为施加的反向扭矩，K为设定比例系数，T_max为电机峰值扭矩，n₂为设定极限转速，n₁为设定慢溜转速，n为当前溜车电机转速。

4.根据权利要求1或2所述的电动车辆的坡道行驶控制方法，其特征在于，步骤1)中，根据如下条件判断车辆是否出现溜车现象：若车辆挡位处于N挡、D挡或者R挡，制动踏板和油门踏板开度均为零，且电机旋转方向发生变化，则确定车辆出现溜车现象；其中，所述电机旋转方向发生变化包括：电机旋转方向由正转变为反转、电机旋转方向由反转变为正转、或者电机转速由零变为非零。

5.根据权利要求1或2所述的电动车辆的坡道行驶控制方法，其特征在于，所述设定慢溜转速为30r/min。

6.根据权利要求1或2所述的电动车辆的坡道行驶控制方法，其特征在于，所述设定极限转速为200r/min。

7.一种电动车辆的坡道行驶控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如权利要求1～6任一项所述的电动车辆的坡道行驶控制方法。

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