CN116022001A - 一种电动客车防溜坡和起步控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电动客车防溜坡和起步控制方法及系统，涉及电动电机控制技术领域，包括整车控制器及电机控制器；所述整车控制器接收检测车辆状态信息后并根据CAN总线协议将所述车辆状态信息及控制指令发送至所述电机控制器，所述电机控制器接收处理整车控制器发送的控制指令和状态信息后驱动电机进行运行，进入防溜坡控制模式或者起步控制模式；所述车辆状态信息由油门踏板、制动踏板、换档面板以及手刹部件进行采集获取后按照CAN总线协议各自发送至所述整车控制器。本公开实现坡上快速防溜坡和快速起步操作，有利于增强安全性和操作舒适度。同时，在不增加额外的车辆硬件前提下实现防溜坡和起步精准控制。

Description

一种电动客车防溜坡和起步控制方法及系统

技术领域

本公开涉及电动电机控制技术领域，具体涉及一种电动客车防溜坡和起步控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着电动客车日益普及，人们对其安全性和操作舒适度的要求越来越高，其中在坡上防溜坡及在起步中如何平稳起步是重点关注的项目。车辆防溜坡功能作为一项辅助功能，最早是应用在传统的车型上，是一种通过机械制动系统参与实现的功能，而这些功能是大量增加汽车的成本。

对于电动客车来说，客车所采用的电机为大扭矩电机，可以承受一定的堵转成本，对于电动客车来说，一般电机防溜坡控制方法实现效果较弱，甚至在松动制动踏板后无法及时防溜坡导致车辆长距离后溜或踩油门起步时反应慢，严重影响驾驶安全性及舒适性。

现有的对电动汽车的防溜坡控制方法中，大多采用电机控制器输出一个防溜坡力矩完成对防溜坡的控制，但是这种方式无法精准控制防溜坡力矩；且无法与整车状态结合起来，在轻度踩制动踏板但车辆仍后溜的状态下无法实现防溜坡功能，对车辆安全性有一定影响。或者一般对在车辆的控制中，额外的增加硬件进行外在的控制，这无非增加了电动客车的成本，不利于电动客车的经济运行。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种电动客车防溜坡和起步控制方法及系统，在电动客车基本动力硬件以及原理的基础上，将整车控制器与电机控制器相结合实现及时且持续控制动力传动系统输出扭矩与后溜扭矩平衡，实现坡上快速防溜坡和快速起步操作，增强安全性和提高操作舒适度。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种电动客车防溜坡和起步控制系统，包括：

整车控制器及电机控制器；

所述整车控制器接收检测车辆状态信息后并根据CAN总线协议将所述车辆状态信息及控制指令发送至所述电机控制器，所述电机控制器接收处理整车控制器发送的控制指令和状态信息后驱动电机进行运行，进入防溜坡控制模式或者起步控制模式；

所述车辆状态信息由油门踏板、制动踏板、换档面板以及手刹部件进行采集获取后按照CAN总线协议各自发送至所述整车控制器。

进一步的，所述整车控制器通过接收换档面板状态信息，经过对换挡面板信息进行分析处理后，向电机控制器发送前进或者后退的控制指令。

进一步的，所述整车控制器通过接收油门踏板、制动踏板以及手刹各部件的状态信息，并对状态信息进行分析处理后，向电机控制器发送目标扭矩以及制动信号。

进一步的，所述目标扭矩能利用油门踏板发送的状态信息获取，所述油门踏板的信号电压值能够换算成对应的目标扭矩。

进一步的，所述电机控制器能够实时监测电机转速，若油门踏板开度为0，手刹松开及刹车踏板开度小于30％且电机运行方向与当前整车控制器发送的控制指令中前进或者后退指令相反，则进入防溜坡模式。

进一步的，在防溜坡模式中，电机控制器采集并保存电机实时运行信息，通过算法利用转速变化大小来计算输出扭矩变化率和大小并根据扭矩值控制电机输出，完成防溜坡功能。

进一步的，同时，电机控制器将电机实时运行信息、扭矩变化率以及防溜坡扭矩值根据CAN总线协议发送给整车控制器。

当坡上起步操作时，整车控制器根据油门踏步开度变化，结合接收的电机控制器发送的扭矩变化率和大小，计算出目标扭矩并根据CAN总线协议发送至电机控制器中，根据电机控制器发送的扭矩值大小判断此时坡道所需要的扭矩大小以满足不后溜，在此扭矩基础上结合扭矩变化率对应计算扭矩值，使得计算扭矩值大于防溜坡扭矩值，实现披上起步操作。

据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种电动客车防溜坡和起步控制方法，包括：

当此时车辆在坡道上为前进方向，司机踩下制动踏板在坡道上停止后，在松开制动踏板但未踩油门踏板时，整车控制器采集车辆档位状态、制动踏板开度值、油门踏板开度值以及手刹状态发送至电机控制器；

当电机控制器接收状态信息为档位状态为前进档、制动踏板开度小于30％、油门踏板开度为0以及手刹为松开状态时，此时检测到电机负转速小于-10转，则进入防溜坡模式；

所述电机控制器采集保存电机实时运行信息，根据电机转速数值计算出车速值，计算电机转速为负值与计算时的相对时间，利用车速值计算出相对时间后溜距离及时后溜车速加速度，通过车辆信息计算出防溜坡扭矩，利用力矩与相对时间计算出扭矩变化率；电机控制器根据防溜坡扭矩及扭矩变化率控制电机输出对应防溜坡扭矩，完成防溜坡模式。

同时，电机控制器将防溜坡扭矩及扭矩变化率根据CAN总线协议发送给整车控制器，在电机控制器操控防溜坡模式时，司机此时踩踏油门踏板要起步，整车控制器根据油门踏板开度结合电机控制器发送的防溜坡扭矩及扭矩变化率计算出目标扭矩，将此目标扭矩根据CAN总线协议发送给电机控制器；

电机控制器接收到大于防溜坡扭矩值的目标扭矩值时，退出防溜坡模式并控制电机根据目标扭矩值运行，此时完成防溜坡和起步操作。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开根据电动客车基本动力原理基础上，在不增加电动客车额外硬件、成本的基础上，将整车控制器与电机控制器相结合实现及时且持续控制动力传动系统输出扭矩与后溜扭矩相平衡，可使客车在坡道上静止，给予驾驶员充分的时间进行起步操作；整车控制器与电机控制器的及时交互也可以实现驾驶员轻踩油门踏板即可在坡上及时起步；本发明让司机简单实现坡上快速防溜坡和快速起步操作，也有利于增强安全性和提高操作舒适度。同时，在不增加额外的车辆硬件(例如坡度传感器、陀螺仪、电子驻车系统等)前提下实现防溜坡和起步精准控制，有利于节约成本。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例的控制系统连接示意图；

图2为本公开实施例的防溜坡模式下的控制逻辑示意图；

图3为本公开实施例的起步模式控制判断逻辑示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

本公开的一种实施例中提供了一种电动客车防溜坡和起步控制系统，如图1所示，包括：

整车控制器及电机控制器；

整车控制器接收检测车辆状态信息后并根据CAN总线协议将所述车辆状态信息及控制指令发送至所述电机控制器，所述电机控制器接收处理整车控制器发送的控制指令和状态信息后驱动电机进行运行，进入防溜坡控制模式或者起步控制模式；

车辆状态信息由油门踏板、制动踏板、换档面板以及手刹部件进行采集获取后按照CAN总线协议各自发送至所述整车控制器。

作为一种实施例，在该系统中，油门踏板、制动踏板、换档面板、手刹各个部件都将各自的状态信息按照CAN总线协议发送给整车控制器，由整车控制器对该状态信息进行分析处理后，将控制命令以及状态信息按照CAN总线协议发送至电机控制器，电机控制器处理状态信息后驱动电机运行。

其中，整车控制器通过接收换档面板状态信息，经过对换挡面板信息进行分析处理后，向电机控制器发送前进或者后退的控制指令。

另外，整车控制器通过接收油门踏板、制动踏板以及手刹各部件的状态信息，并对状态信息进行分析处理后，向电机控制器发送目标扭矩以及制动信号。上述的目标扭矩能利用油门踏板发送的状态信息获取，所述油门踏板的信号电压值能够换算成对应的目标扭矩。

整车控制器以及电机控制器功能与原理如下：

整车控制器检测车辆状态并根据CAN总线协议发送至电机控制器：整控通过接收换挡面板信息，用于给电机控制器发送前进或后退指令。整控通过收到油门、制动踏板、手刹信息，用于给电机控制器发送目标扭矩(利用油门踏板信号电压值换算成对应目标扭矩)及制动信号。

进一步的，电机控制器接收整车控制器发送的指令和状态信息，并且电机控制器能够实时监测电机转速，若油门踏板开度为0，手刹松开及刹车踏板开度小于30％且电机运行方向与当前整车控制器发送的控制指令中前进或者后退指令相反，则进入防溜坡模式。

在防溜坡模式中，电机控制器采集并保存电机实时运行信息，通过算法利用转速变化大小来计算输出扭矩变化率和大小并根据扭矩值控制电机输出，完成防溜坡功能。

作为一种实施例，所述通过算法利用转速变化大小来计算输出扭矩变化率和大小并根据扭矩值控制电机输出的过程为：

防溜坡扭矩值通过以下算法得出：

V＝2πrN_转/k

其中，V为车速，r为车轮半径，N_转为电机转速，k为主减速比。

其中，a_溜t为溜坡时实时加速度，t为时间。

其中，T_溜坡力为防溜坡中电控计算出的扭矩值，m为当前车辆质量，μ为滚动摩擦系数，g为重力加速度。

其中，a_T为扭矩变化率。

然后，电机控制器将电机实时运行信息及扭矩变化率和防溜坡扭矩值根据CAN总线协议发送给整车控制器。

需要坡上起步操作时，整车控制器根据油门踏板开度变化，结合收到的电机控制器发送的扭矩变化率和大小，计算出目标扭矩并根据CAN总线协议发送至电机控制器中；根据电机控制器发送的扭矩值大小可以判断此时坡道需要多大扭矩可以满足不后溜，在此扭矩基础上结合扭矩变化率对应计算扭矩值，此计算扭矩值为大于防溜坡扭矩值，故可以实现坡上快速起步操作。

电机控制器根据CAN总线协议接收到整车控制器发送的目标扭矩，控制电机按照该扭矩值运行，此时完成防溜坡及起步控制操作。

实施例2

本公开的一种实施例中提供了一种电动客车防溜坡和起步控制方法，包括防溜坡模式和起步模式，利用实施例1中所述控制系统实现所述控制方法，控制系统中：

油门踏板、制动踏板、换挡面板、手刹各部件将各自状态信息按照CAN总线协议发送给整控，由整车控制器对该状态信息进行处理后，将命令及状态信息按照CAN总线协议发送至电机控制器，电机控制器处理状态信息后驱动电机运行，电机控制从而控制车辆车轮实现驱动运行。

作为一种实施例，所述一种电动客车防溜坡和起步控制方法如下：

如图2所示，当此时车辆在坡道上为前进方向，司机踩下制动踏板在坡道上停止后，在松开制动踏板但未踩油门踏板时，整车控制器采集车辆档位状态、制动踏板开度值、油门踏板开度值以及手刹状态发送至电机控制器；

当电机控制器接收状态信息为档位状态为前进档、制动踏板开度小于30％、油门踏板开度为0以及手刹为松开状态时，此时检测到电机负转速小于-10转，则进入防溜坡模式；当档位状态为前进档、制动踏板开度小于30％、油门踏板开度为0以及手刹为松开状态时，此时检测到电机负转速小于-10转的所有条件同时满足时，才将会进入防溜坡模式。上述条件有一个不满足，则不进入防溜坡模式。

所述电机控制器采集保存电机实时运行信息，根据电机转速数值计算出车速值，计算电机转速为负值与计算时的相对时间，利用车速值计算出相对时间后溜距离及时后溜车速加速度，通过车辆信息计算出防溜坡扭矩，利用力矩与相对时间计算出扭矩变化率；电机控制器根据防溜坡扭矩及扭矩变化率控制电机输出对应防溜坡扭矩，完成防溜坡模式。

如图3所示，同时，电机控制器将防溜坡扭矩及扭矩变化率根据CAN总线协议发送给整车控制器，在电机控制器操控防溜坡模式时，司机此时踩踏油门踏板要起步，整车控制器根据油门踏板开度结合电机控制器发送的防溜坡扭矩及扭矩变化率计算出目标扭矩，将此目标扭矩根据CAN总线协议发送给电机控制器；

电机控制器接收到大于防溜坡扭矩值的目标扭矩值时，退出防溜坡模式并控制电机根据目标扭矩值运行，此时完成防溜坡和起步操作。

具体的，作为一种实施例，上述控制方法具体实施的过程为：

一辆电动客车此时在坡道上为前进方向，司机踩制动踏板在坡道上停住后，在松开制动踏板但还未踩油门踏板时，整车控制器采集到车辆挡位状态为前进挡、制动踏板开度值、油门踏板开度值及手刹松开状态发送至电机控制器。

当电机控制器收到信息为挡位状态为前进挡、制动踏板开度小于30％、油门踏板开度为0及手刹松开状态时，此时检测到电机负转速小于-10转，则进入防溜坡模式。

电机控制器采集并保存电机实时运行信息，根据电机转速数值计算出车速值，相对时间采用电机转速为负值与计算时的时间差，利用车速值计算出相对时间后溜距离及时后溜车速加速度，通过车辆信息计算出防溜坡扭矩，利用力矩与相对时间计算出扭矩变化率。

防溜坡扭矩值通过以下算法得出：

V＝2πrN_转/k

其中，V为车速，r为车轮半径，N_转为电机转速，k为主减速比。

其中，a_溜t为溜坡时实时加速度，t为时间。

其中，T_溜坡力为防溜坡中电控计算出的扭矩值，m为当前车辆质量，μ为滚动摩擦系数，g为重力加速度。

其中，a_T为扭矩变化率。

电机控制器根据防溜坡扭矩及扭矩变化率控制电机输出对应防溜坡扭矩，完成防溜坡模式。

同时，电机控制器将防溜坡扭矩及扭矩变化率根据CAN总线协议发送给整车控制器。在电机控制器操控防溜坡模式时，司机此时踩踏油门踏板要起步，整车控制器根据油门踏板开度结合电机控制器发送的防溜坡扭矩及扭矩变化率计算出目标扭矩(在防溜坡扭矩基础上增加油门开度与扭矩变化率结合计算的扭矩值)，将此目标扭矩根据CAN总线协议发送给电机控制器。

该方式下是利用上述公式计算的结果，即当前防溜坡扭矩值T_溜坡力和计算出的扭矩变化率aT，用油门踏板开度百分比乘扭矩变化率再加上当前T_溜坡力，得出目标扭矩，该目标扭矩值大于T_溜坡力，即可保证车辆稳定上坡。

电机控制器接收到大于防溜坡扭矩值的目标扭矩值时，退出防溜坡模式并控制电机根据目标扭矩值向前运行，此时完成起步操作。

上述实施例1的系统也可用于倒车上坡时；前进上坡与倒车上坡两种情况实施策略相同，只是防溜坡进入判断条件中档位状态和电机转速值有所不同。

一种实施例中，当电机控制器接收状态信息为档位状态为后退档、制动踏板开度小于30％、油门踏板开度为0以及手刹为松开状态时，此时检测到电机正转速大于10转，则进入防溜坡模式；当档位状态为后退档、制动踏板开度小于30％、油门踏板开度为0以及手刹为松开状态时，此时检测到电机正转速大于10转的所有条件同时满足时，才将会进入防溜坡模式。上述条件有一个不满足，则不进入防溜坡模式。

电机控制器进行的判断条件与计算出的扭矩值和扭矩变化率也可由整车控制器判断及计算得出，从而电机控制器通过整车控制器的目标扭矩进行控制电机防溜坡状态。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电动客车防溜坡和起步控制系统，其特征在于，包括：

整车控制器及电机控制器；

所述整车控制器接收检测车辆状态信息后并根据CAN总线协议将所述车辆状态信息及控制指令发送至所述电机控制器，所述电机控制器接收处理整车控制器发送的控制指令和状态信息后驱动电机进行运行，进入防溜坡控制模式或者起步控制模式；

所述车辆状态信息由油门踏板、制动踏板、换档面板以及手刹部件进行采集获取后按照CAN总线协议各自发送至所述整车控制器。

2.如权利要求1所述的一种电动客车防溜坡和起步控制系统，其特征在于，所述整车控制器通过接收换档面板状态信息，经过对换档面板信息进行分析处理后，向电机控制器发送前进或者后退的控制指令。

3.如权利要求1所述的一种电动客车防溜坡和起步控制系统，其特征在于，所述整车控制器通过接收油门踏板、制动踏板以及手刹各部件的状态信息，并对状态信息进行分析处理后，向电机控制器发送目标扭矩以及制动信号。

4.如权利要求1所述的一种电动客车防溜坡和起步控制系统，其特征在于，所述目标扭矩能利用油门踏板发送的状态信息获取，所述油门踏板的信号电压值能够换算成对应的目标扭矩。

5.如权利要求1所述的一种电动客车防溜坡和起步控制系统，其特征在于，所述电机控制器能够实时监测电机转速，若油门踏板开度为0，手刹松开及刹车踏板开度小于30％且电机运行方向与当前整车控制器发送的控制指令中前进或者后退指令相反，则进入防溜坡模式。

6.如权利要求5所述的一种电动客车防溜坡和起步控制系统，其特征在于，在防溜坡模式中，电机控制器采集并保存电机实时运行信息，通过算法利用转速变化大小来计算输出扭矩变化率和大小并根据扭矩值控制电机输出，完成防溜坡功能。

7.如权利要求6所述的一种电动客车防溜坡和起步控制系统，其特征在于，同时，电机控制器将电机实时运行信息、扭矩变化率以及防溜坡扭矩值根据CAN总线协议发送给整车控制器。

8.如权利要求6所述的一种电动客车防溜坡和起步控制系统，其特征在于，当坡上起步操作时，整车控制器根据油门踏步开度变化，结合接收的电机控制器发送的扭矩变化率和大小，计算出目标扭矩并根据CAN总线协议发送至电机控制器中，根据电机控制器发送的扭矩值大小判断此时坡道所需要的扭矩大小以满足不后溜，在此扭矩基础上结合扭矩变化率对应计算扭矩值，使得计算扭矩值大于防溜坡扭矩值，实现披上起步操作。

9.基于如权利要求1-8任一项所述的一种电动客车防溜坡和起步控制方法，其特征在于，包括：

当此时车辆在坡道上为前进方向，司机踩下制动踏板在坡道上停止后，在松开制动踏板但未踩油门踏板时，整车控制器采集车辆档位状态、制动踏板开度值、油门踏板开度值以及手刹状态发送至电机控制器；

当电机控制器接收状态信息为档位状态为前进档、制动踏板开度小于30％、油门踏板开度为0以及手刹为松开状态时，此时检测到电机负转速小于-10转，则进入防溜坡模式；

所述电机控制器采集保存电机实时运行信息，根据电机转速数值计算出车速值，计算电机转速为负值与计算时的相对时间，利用车速值计算出相对时间后溜距离及时后溜车速加速度，通过车辆信息计算出防溜坡扭矩，利用力矩与相对时间计算出扭矩变化率；电机控制器根据防溜坡扭矩及扭矩变化率控制电机输出对应防溜坡扭矩，完成防溜坡模式。

10.如权利要求9所述的一种电动客车防溜坡和起步控制方法，其特征在于，同时，电机控制器将防溜坡扭矩及扭矩变化率根据CAN总线协议发送给整车控制器，在电机控制器操控防溜坡模式时，司机此时踩踏油门踏板要起步，整车控制器根据油门踏板开度结合电机控制器发送的防溜坡扭矩及扭矩变化率计算出目标扭矩，将此目标扭矩根据CAN总线协议发送给电机控制器；

电机控制器接收到大于防溜坡扭矩值的目标扭矩值时，退出防溜坡模式并控制电机根据目标扭矩值运行，此时完成防溜坡和起步操作。

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