CN115534698A - 一种纯电动客车防溜坡控制方法及系统 - Google Patents

一种纯电动客车防溜坡控制方法及系统 Download PDF

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韩经鲁
杨继群
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Abstract

本发明公开了一种纯电动客车防溜坡控制方法及系统，涉及电动客车控制技术领域，整车控制器根据电机转速的数值控制整车的扭矩变化率，包括：车辆在平坦路况起步，且整车控制器检测到电机转速在正常行车范围内时，加扭梯度进入正常行车加扭模式；车辆在陡坡起步，且整车控制器检测到电机转速在设定溜坡范围内时，加扭梯度进入防溜坡快速加扭模式。本发明通过在坡度上加大扭矩变化率来降低后溜距离，通过电机转速向量数值作为坡度有无的一种判断条件，整车控制器根据电机转速的具体数值控制整车的扭矩变化率，提高防溜坡的控制效果。

Description

一种纯电动客车防溜坡控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电动客车控制技术领域，尤其涉及一种纯电动客车防溜坡控制方法及系统。
背景技术
纯电动客车相较于传统燃油车，驱动结构一般为直驱电机，取代了发动机加变速箱的形式，在扭矩的快速响应上尤为重要。在一些坡度较大的地方，扭矩的响应的不及时，会出现溜坡距离较长的情况发生，尤其对于景区，一般上车的乘客比较多，车重较大，出现溜坡对车内乘客及车辆周围尤其是后方车辆的安全造成隐患。
现有技术中已有一些电动客车防溜坡控制方案，例如：CN113306556B公开了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。该方案激活防溜坡系统时，而没有参考油门的状态。在司机轻踩油门，但也出现非常小数值与档位相反的电机转速，防溜坡系统可能会产生非常大的防溜坡扭矩，与驾驶意图没有完全贴合。
CN112590561A公开了一种基于扭矩前馈的电动汽车防溜坡控制方法，包括以下步骤：当电机控制器接收到整车控制器发送的控制模式指令后，进入转速控制模式；当车辆冲坡并松油门的情况下，记录当前扭矩作为前馈扭矩；在前馈扭矩基础上，附加PI控制扭矩，得到电机目标转矩；将得到的电机目标转矩进行梯度变化处理，得到驻坡转矩；通过电机矢量控制SVPWM算法控制逆变器开关时间，控制电机输出驻坡转矩。该方案需求一种车辆冲坡并松油门的情况下的当前实际扭矩作为前馈扭矩，适用场景非常有限，未包含原地起步溜车的情况，同时，在取值上，其定义的前馈扭矩与车辆驻坡0转速需求的扭矩可能会有偏差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种纯电动客车防溜坡控制方法及系统，通过在坡度上加大扭矩变化率来降低后溜距离，通过电机转速向量数值作为坡度有无的一种判断条件，整车控制器根据电机转速的具体数值控制整车的扭矩变化率，提高防溜坡的控制效果。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种纯电动客车防溜坡控制方法，整车控制器根据电机转速的数值控制整车的扭矩变化率，将包括：
车辆在平坦路况起步，且整车控制器检测到电机转速在正常行车范围内时，加扭梯度进入正常行车加扭模式；
车辆在陡坡起步，且整车控制器检测到电机转速在设定溜坡范围内时，加扭梯度进入防溜坡快速加扭模式。
作为进一步的实现方式，当电机转速与车辆行驶趋势相反并超出设定阈值，整车进入防溜坡快速加扭模式。
作为进一步的实现方式，根据扭矩加扭模式设置三个加扭区间，其中，正常加扭起步小于设定阈值增加扭矩区间，属于正常行车加扭模式；随电机转速变化的线性控制区间，属于防溜坡快速加扭模式；最大扭矩属于防溜坡快速加扭模式。
作为进一步的实现方式，D档情况下：n≤-a为防溜坡快速加扭模式，n＞-a为正常行车加扭模式；
R档情况下：n≥a为防溜坡快速加扭模式，n＜a为正常行车加扭模式；
其中，a为整数。
作为进一步的实现方式，在不同加扭梯度模式下，扭矩梯度与电机转速的对应关系式为：
D档情况下：
Figure BDA0003927056950000031
R档情况下：
Figure BDA0003927056950000032
其中，n为电机转速，f(n)为扭矩梯度；C1、C2、C3、C4均为常数，且C1＜C2＜C3＜C4；b为整数，且b＞a。
作为进一步的实现方式，整车控制器根据油门及转速获取目标扭矩，实际请求扭矩按照设定变化梯度贴合目标扭矩。
第二方面，本发明的实施例还提供了一种纯电动客车防溜坡控制系统，包括油门踏板、整车控制器、电机控制器，油门踏板用于为整车控制器提供模拟量电压输入信号；整车控制器用于对油门踏板输入的模拟输入电压信号进行处理，得到油门开度；电机控制器用于控制电机输出整车控制器的请求扭矩，同时将采集的电机转速信号发送到整车CAN网络中。
作为进一步的实现方式，所述整车控制器能够在整车CAN网络发出驱动系统维持车辆的动力扭矩请求信息及油门开度信息。
作为进一步的实现方式，所述整车控制器根据电机转速的数值控制整车的扭矩变化率。
作为进一步的实现方式，通过在坡度上加大扭矩变化率降低后溜距离。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提取一种因坡度过大导致电机转速出现与行车方向出现相反的转速数值，并将电机转速的向量数值作为坡度有无的一种判断条件，根据电机转速数值进行适当的变化扭矩变化率，避免因坡度较大导致起步时溜坡距离长现象的发生；并且甄别出的正常行驶的电机转速进行小扭矩变化率控制，满足正常的舒适性及经济性运行。
(2)本发明通过在坡度上加大扭矩变化率来降低后溜距离，整车控制器根据电机转速的具体数值控制整车的扭矩变化率；并设置三个加扭区间，通过电机转速的变化决定整车扭矩输出动力变化快慢，在简化控制过程的前提下提高防溜坡效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的控制方法原理图。
具体实施方式
实施例一：
车辆正常启动处于’ready’的情况下，正常操作时，整车控制器请求电机扭矩变化相对柔和，整车控制器按照当前油门开度去请求电机控制器输出相应的扭矩。当在较大的坡度上起步时，虽然驾驶员踩得油门很大，但整车为了考虑经济性，其加扭速率并不是很快，表现为实际驱动扭矩并不大。当前实际驱动扭矩小于客车行车趋势的阻力，就会出现后溜。
为了解决上述问题，本实施例提供了一种纯电动客车防溜坡控制方法，通过在坡度上加大扭矩变化率(由于扭矩变化率按照一定的梯度方式进行变化，以下称为加扭梯度)来降低后溜距离，通过电机转速向量数值作为坡度有无的一种判断条件，整车控制器根据电机转速的具体数值去控制整车的扭矩变化率。
如图1所示，本实施例防溜坡的控制原理为：
整车控制器根据油门及转速，查出当前一个扭矩值，这个扭矩值作为目标扭矩，整车控制器在报文中发送的扭矩作为当前请求扭矩，实际请求扭矩按照一定的变化梯度去贴合目标扭矩。
车辆在平坦路况起步时，整车控制器检测到电机转速在正常行车范围内时，加扭梯度进入正常行车加扭模式。整车按照一定的梯度缓慢增扭，符合整车的起步舒适性和整车工况的经济性。
车辆在陡坡上起步时，整车控制器检测到电机转速在认为的溜坡范围内时，加扭梯度进入防溜坡快速加扭模式。整车控制器请求扭矩加快，整车的驱动力快速达到车辆在坡上的阻力，驱动力与阻力平衡，车辆不再出现溜车趋势。
本实施例根据扭矩加扭模式设置三个加扭区间，即：经济性增加扭矩区间，属于正常行车加扭模式；随电机转速变化的线性控制区间，属于防溜坡快速加扭模式；最大扭矩值，属于防溜坡快速加扭模式。在不同加扭梯度模式下，其加扭梯度与转速的对应关系式如下所示：
D档情况下：
Figure BDA0003927056950000051
R档情况下：
Figure BDA0003927056950000061
其中，n为电机转速，单位为r/min；f(n)为扭矩梯度，单位为N.m/s；C1、C2、C3、C4均为常数，且C1＜C2＜C3＜C4；a、b为整数，且b＞a。
D档情况下：n≤-a为防溜坡快速加扭模式，n＞-a为正常行车加扭模式；
R档情况下：n≥a为防溜坡快速加扭模式，n＜a为正常行车加扭模式。
相对于现有的防溜坡技术，本实施例通过设置三个加扭区间，不更改电机控制模式，加快请求扭矩增加速率到计算扭矩，一是贴合司机驾驶意图，二是扭矩控制平稳，不会出现突变等情况。
例如：
D档情况下：
Figure BDA0003927056950000062
R档情况下：
Figure BDA0003927056950000063
D档情况下：n≤-5为动力防溜坡快速加扭模式，n＞-5为正常行车加扭模式。
R档情况下：n≥5为动力防溜坡快速加扭模式，n＜5为正常行车加扭模式。
本实施例在满足起步柔顺性的基础上，增加了防溜功能；当电机转速与车辆行驶趋势相反并超出一个设定阈值，整车进入防溜坡快速加扭模式；通过以上电机扭矩控制逻辑，确保了整车因坡度过大导致溜坡过长引起危险事故的发生。
实施例二：
本实施例提供了一种纯电动客车防溜坡控制系统，包括油门踏板、整车控制器、电机控制器等，油门踏板的作用是为整车控制器提供模拟量电压输入信号；整车控制器的作用一是对读取的油门踏板输入的模拟输入电压信号进行处理，将模拟量电压信号转化为油门开度，同时在整车CAN网络上发出驱动系统维持车辆的动力扭矩请求信息及油门开度信息；电机控制器的作用是控制电机输出整车控制器的请求扭矩，同时将采集的电机转速信号发送到整车CAN网络中。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯电动客车防溜坡控制方法，其特征在于，整车控制器根据电机转速的数值控制整车的扭矩变化率，包括：
车辆在平坦路况起步，且整车控制器检测到电机转速在正常行车范围内时，加扭梯度进入正常行车加扭模式；
车辆在陡坡起步，且整车控制器检测到电机转速在设定溜坡范围内时，加扭梯度进入防溜坡快速加扭模式。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动客车防溜坡控制方法，其特征在于，当电机转速与车辆行驶趋势相反并超出设定阈值，整车进入防溜坡快速加扭模式。
3.根据权利要求1或2所述的一种纯电动客车防溜坡控制方法，其特征在于，根据扭矩加扭模式设置三个加扭区间，其中，正常加扭起步小于设定阈值增加扭矩区间，属于正常行车加扭模式；随电机转速变化的线性控制区间，属于防溜坡快速加扭模式；最大扭矩属于防溜坡快速加扭模式。
4.根据权利要求3所述的一种纯电动客车防溜坡控制方法，其特征在于，D档情况下：n≤-a为防溜坡快速加扭模式，n＞-a为正常行车加扭模式；
R档情况下：n≥a为防溜坡快速加扭模式，n＜a为正常行车加扭模式；
其中，a为整数。
5.根据权利要求4所述的一种纯电动客车防溜坡控制方法，其特征在于，在不同加扭梯度模式下，扭矩梯度与电机转速的对应关系式为：
D档情况下：
Figure FDA0003927056940000011
R档情况下：
Figure FDA0003927056940000021
其中，n为电机转速，f(n)为扭矩梯度；C1、C2、C3、C4均为常数，且C1＜C2＜C3＜C4；b为整数，且b＞a。
6.根据权利要求1所述的一种纯电动客车防溜坡控制方法，其特征在于，整车控制器根据油门及转速获取目标扭矩，实际请求扭矩按照设定变化梯度贴合目标扭矩。
7.一种纯电动客车防溜坡控制系统，其特征在于，包括油门踏板、整车控制器、电机控制器，油门踏板用于为整车控制器提供模拟量电压输入信号；整车控制器用于对油门踏板输入的模拟输入电压信号进行处理，得到油门开度；电机控制器用于控制电机输出整车控制器的请求扭矩，同时将采集的电机转速信号发送到整车CAN网络中。
8.根据权利要求7所述的一种纯电动客车防溜坡控制系统，其特征在于，所述整车控制器能够在整车CAN网络发出驱动系统维持车辆的动力扭矩请求信息及油门开度信息。
9.根据权利要求7或8所述的一种纯电动客车防溜坡控制系统，其特征在于，所述整车控制器根据电机转速的数值控制整车的扭矩变化率。
10.根据权利要求9所述的一种纯电动客车防溜坡控制系统，其特征在于，通过在坡度上加大扭矩变化率降低后溜距离。
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