发明内容
本公开要解决的一个技术问题是,提供一种车辆控制方法、系统、整车控制器、车辆和存储介质,能够提高在不同坡道下的车速控制的稳定性。
根据本公开一方面,提出一种车辆控制方法,包括:根据车辆状态,确定车辆是否满足进入下坡恒速模式条件;在车辆满足进入下坡恒速模式条件的情况下,基于车速变化率,计算车辆的第一电机制动回馈扭矩;根据车辆的实时车速与目标车速的速度差,以及第一电机制动回馈扭矩,进行比例积分控制,得到调节后的第二电机制动回馈扭矩;以及将第二电机制动回馈扭矩发送至电机控制器以控制车辆恒速运行。
在一些实施例中,计算车辆的实时车速与目标车速之差满足速度阈值的时间;以及根据速度阈值与时间的比值,确定车速变化率。
在一些实施例中,计算车辆的第一电机制动回馈扭矩包括:根据车速变化率,计算车辆的驱动轮扭矩;以及根据驱动轮扭矩、车辆的后桥最大反拖力矩和动力电池信息,确定车辆的第一电机制动回馈扭矩。
在一些实施例中,计算车辆的驱动轮扭矩包括:根据车速变化率与车辆的质量,得到作用到驱动轮上的力;以及根据作用到驱动轮上的力,得到驱动轮扭矩。
在一些实施例中,确定车辆的第一电机制动回馈扭矩包括:根据驱动轮扭矩,得到第一回馈扭矩;根据后桥最大反拖力矩,得到第二回馈扭矩;根据动力电池信息,得到第三回馈扭矩;以及以第一回馈扭矩、第二回馈扭矩和第三回馈扭矩中的最小值,作为第一电机制动回馈扭矩。
在一些实施例中,第一回馈扭矩,基于驱动轮扭矩与变速箱挡位速比和主减速器速比的比值确定;第二回馈扭矩,基于后桥最大反拖力矩与变速箱挡位速比的比值确定;以及第三回馈扭矩,基于动力电池信息中的总电压和最大回充电流,以及驱动电机转速和驱动电机发电效率确定。
在一些实施例中,车辆状态包括:车辆的挡位信号、油门踏板信号、制动踏板信号、实时车速以及车辆的油门踏板的外力作用消失时刻的车速信号。
在一些实施例中,确定车辆是否满足进入下坡恒速模式条件包括:在挡位信号为前进挡、油门踏板信号为油门踏板的外力作用消失且制动踏板信号为制动踏板没有外力作用的情况下,若实时车速与油门踏板的外力作用消失时刻的车速之差满足速度阈值,则确定车辆进入下坡恒速模式条件。
在一些实施例中,目标车速为车辆的油门踏板的外力作用消失时刻的车速。
根据本公开的另一方面,还提出一种整车控制器,包括:模式判断模块,被配置为根据车辆状态,确定车辆是否满足进入下坡恒速模式条件;扭矩计算模块,被配置为在车辆满足进入下坡恒速模式条件的情况下,基于车速变化率,计算车辆的第一电机制动回馈扭矩;PI控制模块,被配置为根据车辆的实时车速与目标车速的速度差,以及第一电机制动回馈扭矩,进行比例积分控制,得到调节后的第二电机制动回馈扭矩;输出模块,被配置为将第二电机制动回馈扭矩发送至电机控制器以控制车辆恒速运行。
根据本公开的另一方面,还提出一种整车控制器,包括:存储器;以及耦接至存储器的处理器,处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的车辆控制方法。
根据本公开的另一方面,还提出一种车辆控制系统,包括:上述的整车控制器;电机控制器,被配置为接收整车控制器发送的第二电机制动回馈扭矩,基于第二电机制动回馈扭矩控制驱动电机。
在一些实施例中,变速箱控制器,被配置为向整车控制器发送变速箱挡位信号,以及控制变速箱换挡。
在一些实施例中,电池管理系统,被配置为向整车控制器发送动力电池总电压和最大回充电流。
根据本公开的另一方面,还提出一种车辆,包括:上述的整车控制器;或者上述的车辆控制系统。
根据本公开的另一方面,还提出一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,该指令被处理器执行时实现上述的车辆控制方法。
本公开实施例中,车辆满足进入下坡恒速模式条件后,通过车速变化率,来实现分级调节电机制动回馈扭矩,进而来控制车辆恒速下坡,由于无需采集坡度信息,因此,能够提高在不同坡道下的车速控制的稳定性。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述,本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开进一步详细说明。
图1为本公开的车辆控制方法的一些实施例的流程示意图,该车辆控制方法由VCU(Vehicle Control Unit,整车控制器)执行。
在步骤110,根据车辆状态,确定车辆是否满足进入下坡恒速模式条件。
在一些实施例中,车辆状态包括车辆的挡位信号、油门踏板信号、制动踏板信号、实时车速以及油门踏板的外力作用消失时刻的车速信号。
例如,整车控制器通过TCU(Transmission Control Unit,变速箱控制器)获取变速箱挡位信号。该整车控制器通过硬线连接油门踏板和制动踏板,通过检测油门踏板的开度,来确定油门踏板是否被踩下或者是否被松开,油门踏板被松开即油门踏板的外力作用消失。通过检测制动踏板的开度,确定制动踏板是否被踩下或者是否被松开。整车控制器通过MCU(Moter Control Unit,电机控制器)获取电机转速信号,进而能够计算出车速。
在一些实施例中,在挡位信号为前进挡、油门踏板信号为油门踏板的外力作用消失且制动踏板信号为制动踏板没有外力作用的情况下,若实时车速与油门踏板的外力作用消失时刻的车速之差满足速度阈值,则确定车辆进入下坡恒速模式条件。
例如,行车过程中挡位为前进挡,驾驶员松开加速踏板,且未踩下制动踏板,在车辆实时车速与驾驶员松开油门踏板瞬间的车速之间的差值大于预设阈值时,整车控制器确定车辆进入下坡恒速模式。当车辆进入下坡恒速模式后,驾驶员踩下加速踏板或制动踏板,或切换挡位为非前进挡,则退出下坡恒速模式。该实施例中,无需坡度传感器的接入,即可判断出车辆是否进入下坡恒速模式。
在步骤120,在车辆满足进入下坡恒速模式条件的情况下,基于车速变化率,计算车辆的第一电机制动回馈扭矩。
在一些实施例中,计算车辆的实时车速与目标车速之差,满足速度阈值的时间;根据速度阈值与时间的比值,确定车速变化率。
在一些实施例中,该目标车速为车辆的油门踏板的外力作用消失时刻的车速。该实施例由整车控制器自动识别并将驾驶员松开油门踏板瞬间的车速作为下坡目标车速,而无需人工操作开关来确定目标车速,提高了车辆的自动化程度。
例如,从驾驶员松开油门踏板的那一刻开始计时,到满足车速差设定阈值条件的时间记为T0,该时间T0即为加速时间,该加速时间可反映出坡道的陡缓程度。计算该速度阈值与加速时间的比值得到车速变化率。本领域的技术人员应该理解,车速的单位可以为km/h,也可以为m/s。例如,若速度阈值单位为km/h,加速时间为s,则车速变化率单位为m/s²时,车速变化率X=V1/(3.6*T0),其中,V1为速度阈值。
在一些实施例中,该目标车速为设定的车速,例如,根据操作人员的操作习惯设定的车速。
在步骤130,根据车辆的实时车速与目标车速的速度差,以及第一电机制动回馈扭矩,进行比例积分控制,得到调节后的第二电机制动回馈扭矩。
在一些实施例中,以速度差值为PI(Proportional Integral,比例积分)控制算法的输入参数,第一电机制动回馈扭矩为基准值,得到PI控制算法的输出参数,即第二电机制动回馈扭矩。
在步骤140,将第二电机制动回馈扭矩发送至电机控制器以控制车辆恒速运行。
在一些实施例中,整车控制器将该第二电机制动回馈扭矩发送至电机控制器,电机控制器控制驱动电机输出该第二电机制动回馈扭矩,从而实现车辆的恒速下坡。
在上述实施例中,车辆满足进入下坡恒速模式条件后,通过车速变化率,来实现分级调节电机制动回馈扭矩,进而来控制车辆恒速下坡,由于无需采集坡度信息,因此,提高了车速控制的稳定性,并且提高了车速控制应用的坡道范围。
图2为本公开的车辆控制方法的一些实施例的流程示意图。
在步骤210,采集挡位信号、加速踏板信号和制动踏板信号。
车辆处于正常行车状态,实时采集挡位信号、加速踏板信号和制动踏板信号。
在步骤220,在车辆挡位为前进挡,驾驶员松开加速踏板,且未踩下制动踏板时,记录目标车速。
在步骤230,在实时车速与该目标车速的差值大于速度阈值时,确定车辆进入下坡恒速模式。
在步骤240,计算车速变化率。该车速变化率反映出坡道的陡缓程度。
在步骤250,根据车速变化率,计算车辆的驱动轮扭矩。
在一些实施例中,根据车速变化率与车辆的质量,得到作用到驱动轮上的力,根据作用到驱动轮上的力,得到驱动轮扭矩。
例如,为实现车辆恒速下坡,由电机驱动系统施加制动力,经传动系的变速箱、传动轴、主减速器作用到驱动轮上,来满足车辆受力平衡。车辆的质量为m,车速变化率为X,电机驱动系统经传动系统作用到驱动轮上的力为F4,则F4=m*X。车辆的驱动轮扭矩T1=F4*r=m*X*r,其中,r表示驱动轮半径。
相关技术中,在计算驱动轮上的力时,需要对车辆进行受力分析,即F1-F2-F3= m*X,其中,F1表示车辆所受重力沿坡道向下的分力,F2表示车辆滚动阻力,F3表示空气阻力,该F1=mgsinθ,F2=mgfcosθ,F3=C*A * u²/21.15,θ表示坡道角度,f表示滚动阻力系数,C表示空气阻力系数,A表示迎风面积,u表示车速。而该实施例中,在计算驱动轮扭矩时,无需再检测坡道角度,而是将驾驶员松开油门踏板瞬间的车速作为下坡目标车速,进而计算出车速变化率,采用车速变化率来计算驱动轮扭矩,从而能够实现更小的坡道下的车辆速度的精确控制。
在步骤260,根据驱动轮扭矩、车辆的后桥最大反拖力矩和动力电池信息,确定车辆的第一电机制动回馈扭矩。
在一些实施例中,根据驱动轮扭矩,得到第一回馈扭矩;根据后桥最大反拖力矩,得到第二回馈扭矩;根据动力电池信息,得到第三回馈扭矩;以及以第一回馈扭矩、第二回馈扭矩和第三回馈扭矩中的最小值,作为第一电机制动回馈扭矩。在该实施例中,选择三个回馈扭矩中的最小值作为电机制动回馈扭矩的限制条件,该电机制动回馈扭矩不能超过车辆后桥所能承受的最大反拖力矩,也不能超过动力电池的最大允许回充电流所计算的扭矩,避免车辆出现故障。
在一些实施例中,第一回馈扭矩,基于驱动轮扭矩与变速箱挡位速比和主减速器速比的比值确定。例如,通过变速箱挡位信号,能够确定变速箱挡位速比ig,通过安装的主减速器得到主减速器速比i0,通过计算T1/(i0*ig)可以得到第一回馈扭矩。
在一些实施例中,第二回馈扭矩,基于后桥最大反拖力矩与变速箱挡位速比的比值确定。例如,后桥最大反拖力矩为T2,则计算T2/ ig,得到第二回馈扭矩。
在一些实施例中,第三回馈扭矩,基于动力电池信息中的总电压和最大回充电流,以及驱动电机转速和驱动电机发电效率确定。例如,动力电池总电压为U,动力电池最大回充电流为I,驱动电机转速为n,驱动电机发电效率为η,则计算U*I*9550/(n*η)得到该第三回馈扭矩。
在步骤270,将车辆实时车速与下坡目标车速的速度差作为输入,将该第一电机制动回馈扭矩作为基础值,通过PI控制算法调节第一电机制动回馈扭矩,得到第二电机制动回馈扭矩。
例如,T4=Kp*ΔV+Ki*∫ΔVdt+T3,其中,Kp表示比例系数,Ki表示积分系数,ΔV表示车辆实时车速与下坡目标车速的速度差,T4表示PI调节后的第二电机制动回馈扭矩。
一般情况下,车速变化率越大,电机制动回馈扭矩越大,即T3的取值发生变化,从而实现了分级调节电机制动回馈扭矩。
在步骤280,将第二电机制动回馈扭矩发送至电机控制器以控制车辆恒速运行。
在一些实施例中,通过仪表观察车速变化。
在上述实施例中,无需坡度传感器介入,即可根据车速差判断车辆是否满足进入下坡恒速模式的条件,并通过车速变化率分级调节电机制动回馈扭矩来控制车辆恒速下坡,可适用的坡道范围更大,另外,由于驾驶员无需通过控制油门踏板和制动踏板调节车速,从而减少疲劳感,带来更好的行车体验。
图3为本公开的整车控制器的一些实施例的结构示意图,该整车控制器包括模式判断模块310、扭矩计算模块320、PI控制模块330和输出模块340。
模式判断模块310被配置为根据车辆状态,确定车辆是否满足进入下坡恒速模式条件。
在一些实施例中,该车辆状态包括车辆的挡位信号、油门踏板信号、制动踏板信号、实时车速以及车辆的油门踏板的外力作用消失时刻的车速信号。
在一些实施例中,在挡位信号为前进挡、油门踏板信号为油门踏板的外力作用消失且制动踏板信号为制动踏板没有外力作用的情况下,若实时车速与油门踏板的外力作用消失时刻的车速之差满足速度阈值,则确定车辆进入下坡恒速模式条件。
在一些实施例中,该整车控制器通过硬线连接油门踏板和制动踏板,模式判断模块310计算油门踏板和制动踏板开度,并通过CAN总线接收变速箱控制器发送的挡位信号以及接收电机控制器发送的电机转速信号,来计算出车速,从而判断车辆是否满足进入下坡恒速模式的条件。
扭矩计算模块320被配置为在车辆满足进入下坡恒速模式条件的情况下,基于车速变化率,计算车辆的第一电机制动回馈扭矩。
在一些实施例中,计算车辆的实时车速与目标车速之差满足速度阈值的时间;以及根据速度阈值与时间的比值,确定车速变化率。该目标车速例如为车辆的油门踏板的外力作用消失时刻的车速。即有油门踏板被松开时的车速,将驾驶员松开油门踏板瞬间的车速作为下坡目标车速,无需人工操作开关来确定目标车速,提高了车辆自动化程度,并且降低了器件成本。
在一些实施例中,根据车速变化率,计算车辆的驱动轮扭矩;以及根据驱动轮扭矩、车辆的后桥最大反拖力矩和动力电池信息,确定车辆的第一电机制动回馈扭矩。
例如,根据车速变化率与车辆的质量,得到作用到驱动轮上的力;以及根据作用到驱动轮上的力,得到驱动轮扭矩。根据驱动轮扭矩,得到第一回馈扭矩,例如,该第一回馈扭矩,基于驱动轮扭矩与变速箱挡位速比和主减速器速比的比值确定。根据后桥最大反拖力矩,得到第二回馈扭矩,该第二回馈扭矩,基于后桥最大反拖力矩与变速箱挡位速比的比值确定。根据动力电池信息,得到第三回馈扭矩,该第三回馈扭矩,基于动力电池信息中的总电压和最大回充电流,以及驱动电机转速和驱动电机发电效率确定。以第一回馈扭矩、第二回馈扭矩和第三回馈扭矩中的最小值,作为第一电机制动回馈扭矩。
PI控制模块330被配置为根据车辆的实时车速与目标车速的速度差,以及第一电机制动回馈扭矩,进行比例积分控制,得到调节后的第二电机制动回馈扭矩。
在一些实施例中,将车辆实时车速与下坡目标车速的速度差作为输入,通过PI控制算法,输出第二电机制动回馈扭矩。
输出模块340被配置为将第二电机制动回馈扭矩发送至电机控制器以控制车辆恒速运行。
在上述实施例中,无需坡度传感器的接入,可根据车速变化率,分级调节电机制动回馈扭矩来控制车辆恒速下坡,由于无需通过控制油门踏板和制动踏板调节车速,从而减少了驾驶员的疲劳感,能够带来更好的行车体验。
图4为本公开的整车控制器的另一些实施例的结构示意图,该整车控制器400包括存储器410和处理器420。其中:存储器410可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器410用于存储上述实施例中的指令。处理器420耦接至存储器410,可以作为一个或多个集成电路来实施,例如微处理器或微控制器。该处理器420用于执行存储器中存储的指令。
在一些实施例中,处理器420通过BUS总线430耦合至存储器410。该整车控制器400还可以通过存储接口440连接至外部存储装置450以便调用外部数据,还可以通过网络接口460连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出),此处不再进行详细介绍。
在该实施例中,通过存储器存储数据指令,再通过处理器处理上述指令,能够在不同的坡道实现车辆的下坡恒速控制。
图5为本公开的车辆控制系统的一些实施例的结构示意图,该车辆控制系统包括整车控制器400和电机控制器510。该整车控制器400已在上述实施例中进行了详细描述,此处不再进一步阐述。
电机控制器510被配置为接收整车控制器发送的第二电机制动回馈扭矩,基于第二电机制动回馈扭矩控制驱动电机。
在一些实施例中,电机控制器510能够发送驱动电机转速信号,例如,在接收到整车控制器发送的请求扭矩,即第二电机制动回馈扭矩后,控制驱动电机输出相应扭矩,使车辆恒速下坡。该电机控制器还将电机转速信号通过CAN总线发送至整车控制器,有整车控制器计算车速。
如图6所示,驱动电机610、主正继电器620、主负继电器630和动力电池640构成高压回路。在车辆运行前完成高压上电,其中,动力电池640为车辆提供动力源,并能存储电机能量回馈提供的电量。主正继电器620被配置为收到电机控制器的主正继电器闭合指令后,由PDU(Power Distribution Unit,电源分配单元)控制主正继电器闭合。主负继电器630被配置为收到电机控制器的高压上电指令后由电池管理系统控制主负继电器闭合。
在本公开的另一些实施例中,如图7所示,该车辆控制系统还包括变速箱控制器710,被配置为向整车控制器发送变速箱挡位信号,以及控制变速箱换挡,便于整车控制器判断车辆是否满足进入下坡恒速模式的条件。
在一些实施例中,该车辆控制系统还包括电池管理系统720,被配置为向整车控制器发送动力电池总电压和最大回充电流。该BMS(Battery Management System,电池管理系统)将动力电池总电压和最大回充电流发送至整车控制器,以便整车控制器计算车辆所允许的电机制动回馈扭矩。
在一些实施例中,该车辆控制系统还包括IC(Instrumentation Controller,仪表控制器)730,被配置为显示车辆当前挡位、车速、动力电池电流、加速踏板和制动踏板状态等信息,以便驾驶员及时获取车辆信息。
该车辆控制系统还包括制动踏板740以及加速踏板750,该制动踏板740以及加速踏板750与整车控制器连接。
在本公开的另一些实施例中,保护一种车辆,该车辆包括上述实施例中的整车控制器或者车辆控制系统。该车辆例如为新能源车辆,该车辆能够给驾驶员带来更好的行车体验。
在另一些实施例中,一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,该指令被处理器执行时实现上述实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白,本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此,本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
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存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置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。
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。
至此,已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本公开的方法以及装置。例如,可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明,本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序,除非以其它方式特别说明。此外,在一些实施例中,还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序,这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而,本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本公开的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。