CN202879486U - 一种防止电动汽车溜坡的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防止电动汽车溜坡的系统，根据电动汽车当前的状态判断是否需要进入防溜坡模式，如果需要进入防溜坡模式，则启动防溜坡模式；在防溜坡模式中，根据目标车速得到目标加速度，在调整电机驱动转矩的过程中，实时检测车辆的实际速度和目标加速度，控制电机输出驱动转矩，直到实际速度达到了目标车速，整车控制器便能确认已经实现了防溜坡的功能；采用本实用新型的上述技术方案，可以完全根据电动汽车的行驶速度来获得防止电动汽车溜坡的驱动转矩，以目标车速为控制目的，不会受其他因素的影响，可以获得更加准确的电机的驱动转矩，完全可以做到防止电动汽车溜坡。

Description

一种防止电动汽车溜坡的系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车制造技术领域，具体涉及一种防止电动汽车溜坡的系统。 

背景技术

随着能源的紧张和环境污染的日益加剧，使传统汽车产业发展面临着巨大的挑战，因此电动汽车的出现为广大汽车生产厂商和消费者所看好，成为汽车发展的热点。顾名思义，电动汽车是以电能为动力的汽车，通过电机驱动电动汽车前进或者后退。在电动汽车的实际应用中，电动汽车经常会经过坡道。而电动汽车在坡道上行驶时，驾驶员在踩油门的同时还要进行制动操作，需要驾驶员具有良好的协调能力，否则电动汽车极易出现溜坡的现象，对车辆的安全行驶造成危害。 

现有专利文献CN101817313A公开了一种电动车辆坡道安全起步控制系统，包括整车控制器，驱动电机控制器，自动变速器控制器和手柄挡位采集系统，其中整车控制器计算车辆加速度，然后计算出坡道信息，进而计算出转矩信息，并将计算所得的转矩信息发给驱动电机控制器，驱动电机控制器向驱动电机发出转矩指令，驱动电机输出相应转矩。 

上述技术方案的工作过程如下，当电动汽车在坡道上启动时，驾驶员把手柄由驻车挡位切换到行驶挡位，拨叉就运行到1挡，于是动力系统与车辆传动系统连为一体。整车控制器根据当前驱动电机控制器输出的转矩，利用拨叉挡位信号得到的传动系统传动比参数以及存储在整车控制器中整车质量以及道路摩擦系数等相关参数，实时计算车辆在平坦道路上行驶时应有的加速度。同时整车控制器不断根据车辆加速度与当前车辆实际加速度进行比较，计算出当前的道路坡度值。整车控制器再根据计算得到的道路坡度值计算出为克服电动车溜坡所需要的转矩，并把此转矩信号发送给驱动电机控制器。 

采用上述技术方案，以计算坡度信息为核心，按照坡度信息获得电机转矩，然而本领域技术人员可知，要获得准确的坡度信息非常困难。虽然在上述技术方案中公开了获得坡度信息的方法，即先计算车辆在平坦路面上的理论加速度、车辆在坡道上的实际加速度，然后根据这两个加速度值的比较得到坡度信息。上述方案中只给出了采用两个加速度可以获取坡度信息，只是说在整车控制器中包含相关控制算法，然而具体采用何种运算并没有给出，而如何运算得到坡度信息并不是现有技术，而这也是本领域技术人员一直以来不能够解决的技术难题。 

而且在上述方案中，获得平坦路面上的理论加速度的过程也存在不合理的地方。本领域技术人员可知，当驾驶员把手柄由驻车挡位切换到行驶挡位时，拨叉运行到1挡，这个时候如果没有发生溜坡现象则驱动电机控制器是没有转矩输出的。因此上述方案中是假设已经发生溜坡了，因此驱动电机控制器才会有转矩输出。而上述方案中，并没给出该转矩是如何得到的，如果发生了溜坡现象，则这一转矩的大小很关键，因为根据这一转矩得到平坦路面的加速度进而得到的克服溜坡所需的转矩，如果最初的这个转矩是不准确的那么就不会得到准确的克服溜坡所需的转矩就不会实现防溜坡的功能。 

再者，上述技术方案中，整车控制器判定车辆在上坡路面上时，根据两个加速度、电机转矩信息和车辆信息，计算出当前的坡度，再根据此坡度信息，计算出避免车辆在此坡道上溜坡所需的转矩，然而由于系统中并没有设定当电动汽车处于何种状态时为实现了防溜坡的功能，没有给出电动汽车的目标状态，因此这一转矩信息是否能够防止电动汽车溜坡系统是不得而知的。如果这一转矩信息不能满足防溜坡的功能，上述系统也没有给出会如何进行下一步的动作。因此，上述技术方案是否能够实现电动汽车防溜坡功能不得而知。 

实用新型内容

本实用新型所要解决是现有技术中的防止电动汽车溜坡的系统/方法不能准确实现防溜坡的功能，进而提供一种根据电动汽车目标速度获得防溜坡驱动转矩的防止电动汽车溜坡的系统。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种防止电动汽车溜坡的系统，包括整车控制器以及挡位传感器，设置于电动汽车换挡器上，检测电动汽车换挡杆的位置得到电动汽车的挡位状态，发送至所述整车控制器； 

制动踏板感应器，设置于制动踏板上，用于感应制动踏板是否被踩下，发送至所述整车控制器；

油门踏板感应器，设置于油门踏板上，用于感应油门踏板是否被踩下以及获得油门踏板被踩下后的开度信号，发送至所述整车控制器；

电机传感器，设置于电机上，用于检测电动汽车电机的旋转方向，进而获得电动汽车的速度方向，发送至所述整车控制器；

速度传感器，用于检测电动汽车当前的实际速度，发送至所述整车控制器；

所述整车控制器，与所述挡位传感器、所述制动踏板感应器、所述油门踏板感应器、所述电机传感器和所述速度传感器相连；根据接收到的挡位状态信号、油门踏板是否被踩下的信号以及速度方向是否与行驶挡位一致的信号判断是否执行防溜坡模式；根据油门踏板开度信号和其内置的目标车速获取第三驱动转矩；根据电动汽车实际速度的变化获得加速度得到防止电动汽车溜坡所需的第二驱动转矩；输出所述第三驱动转矩和第二驱动转矩中较大的一个作为电机的输出驱动转矩；

电机控制器，与所述整车控制器连接，控制电机输出所述整车控制器发送的输出驱动转矩。

所述挡位传感器为霍尔传感器。 

所述整车控制器内设置有比较器，所述比较器比较所述第三驱动转矩和所述第二驱动转矩，输出较大的一个作为电机的输出驱动转矩。 

本实用新型的上述技术方案具有如下优点： 

（1）本实用新型防止电动汽车溜坡的系统，首先根据电动汽车当前的状态判断是否需要进入防溜坡模式，如果需要进入防溜坡模式，则启动防溜坡模式，而不是预先假设已经溜坡；在防溜坡模式中，根据目标车速得到目标加速度，在调整电机驱动转矩的过程中，实时检测车辆的实际速度和目标速度，控制电机输出驱动转矩，直到实际速度达到了目标车速，整车控制器便能确认已经实现了防溜坡的功能；通过比较防溜坡的驱动转矩和采用油门开度计算得到的驱动转矩的大小，控制电机输出较大的驱动转矩，以保证电动汽车的正常运行而不会溜坡。采用本实用新型的上述技术方案，可以完全根据电动汽车的行驶速度来获得防止电动汽车溜坡的驱动转矩，以目标车速为控制目标，不会受其他因素的影响，可以获得更加准确的电机的驱动转矩，完全可以做到防止电动汽车溜坡。

（2）本实用新型防止电动汽车溜坡的系统，目标车速可以优选为零。即认为电动汽车在坡上静止的情况下实现了防溜坡的功能。 

（3）本实用新型防止电动汽车溜坡的系统，所述目标车速V_B的方向与行驶挡位的要求相一致。这样就可以既包括当电动汽车的行驶挡位向前而其向下溜坡（车头朝着上坡的方向）的情况又包括当电动汽车的行驶挡位为倒挡而其向下溜坡（车头方向朝着下坡的方向）的情况。因此只要电动汽车在坡上，采用本实用新型的方案就能有效实现防止电动汽车溜坡。 

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中， 

图1是本实用新型所述防止电动汽车溜坡系统的系统框图。

图2是本实用新型所述防止电动汽车溜坡的方法的流程图； 

图3是本实用新型所述判断是否启动防溜坡模式的工作流程图；

图4是本实用新型所述防溜坡模式的工作流程图；

具体实施方式

本实施例所述的防止电动汽车溜坡的系统，如图1所示，包括整车控制器以及挡位传感器，设置于电动汽车换挡器上，检测电动汽车换挡杆的位置得到电动汽车的挡位状态，发送至所述整车控制器；制动踏板感应器，设置于制动踏板上，用于感应制动踏板是否被踩下，发送至所述整车控制器；油门踏板感应器，设置于油门踏板上，用于感应油门踏板是否被踩下以及获得油门踏板被踩下后的开度信号，发送至所述整车控制器；电机传感器，设置于电机上，用于检测电动汽车电机的旋转方向，进而获得电动汽车的速度方向，发送至所述整车控制器；速度传感器，用于检测电动汽车当前的实际速度，发送至所述整车控制器；所述整车控制器，与所述挡位传感器、所述制动踏板感应器、所述油门踏板感应器、所述电机传感器和所述速度传感器相连；根据接收到的挡位状态信号、油门踏板是否被踩下的信号以及速度方向是否与行驶挡位一致的信号判断是否执行防溜坡模式；根据油门踏板开度信号和其内置的目标车速获取第三驱动转矩；根据电动汽车实际速度的变化获得加速度得到防止电动汽车溜坡所需的第二驱动转矩；输出所述第三驱动转矩和第二驱动转矩中较大的一个作为电机的输出驱动转矩；电机控制器，与所述整车控制器连接，控制电机输出所述整车控制器发送的输出驱动转矩。 

作为优选的实施方式，所述挡位传感器为霍尔传感器。 

作为优选的实施方式，所述整车控制器内设置有比较器，所述比较器比较所述第三驱动转矩和所述第二驱动转矩，输出较大的一个作为电机的输出驱动转矩。 

本实施例的防止电动汽车溜坡的系统的工作流程如图2至图4所示，包括如下步骤： 

S1、判断电动汽车状态是否需要启动防溜坡模式，包括如下步骤：

1a、整车控制器判断电动汽车当前的挡位状态，如果是行驶挡位则进入下一步判断，否则重复本步骤；

其中，行驶挡位包括两种情况，一种是前进挡，一种是倒挡；即有可能电动汽车在坡上的状态为车头朝着上坡的方向，行驶挡位为前进挡，如果电动汽车此时向下坡方向走，则说明了发生溜坡现象；或者电动汽车在坡上的状态为车头朝着下坡的方向，行驶挡位为倒挡，如果电动汽车此时向着下坡方向走，则说明发生了溜坡现象；

1b、整车控制器判断电动汽车的制动踏板是否被踩下，如果电动汽车的制动踏板未被踩下，则进入下一步判断，否则执行制动动作；

1c、整车控制器判断电动汽车油门踏板是否被踩下，如果电动汽车的油门踏板未被踩下，则进入下一步判断，否则执行步骤S3；

1d、整车控制器获取电动汽车的速度方向，判断电动汽车的运动方向与行驶挡位是否一致，如果不一致则执行步骤S2，否则重复本步骤；

所谓的电动汽车速度方向与行驶挡位一致，是指当电动汽车目前挡位状态为前进挡时，电动汽车的速度方向为前进的方向，当电动汽车目前挡位状态为倒挡时，电动汽车的速度方向为后退的方向；

S2、启动防溜坡模式，包括如下步骤：

2a、整车控制器内存储当前挡位状态的目标速度V_B及达到该目标速度所需的目标时间T_B；整车控制器采集电动汽车当前的实际速度V₁，分析得到加速度 a₁=（V_B- V₁）/ T_B，根据加速度a₁与电动汽车整车质量的乘积得到第一驱动转矩M₁，整车控制器控制电机输出第一驱动转矩M₁;

在本步骤中，目标车速V_B和目标时间T_B是在整车标定的过程中获取的最佳值。电动汽车的整车控制器从研发原型到形成产品都需要经过标定这一过程，以确定其运行参数和控制参数，通过对整车控制器的控制参数进行相应的修改和优化，使电动汽车各部件协调工作，并达到最佳的综合性能。由于电动汽车整车控制器的标定过程是本领域技术人员惯用的技术手段，在此不再详述。

另外，本实施例中所述电动汽车整车质量，是由车体质量加乘员质量并考虑车辆在坡道运动的系数后所得到的整车质量值，该参数也是在整车标定的过程中获取的最佳值。由于本实用新型中，是以目标车速对电动汽车防溜坡驱动转矩进行调整的。因此，虽然在实际过程中，电动汽车内的乘员数量和位置会有所变化，而坡道云从的系数也会有所变化，其整车质量可能会有一定程度的误差，通过整车质量获得的第一驱动转矩M₁可能不能实现防止电动汽车溜坡的效果，但是后续调整过程中，会根据电动汽车的实际车速与目标车速来进行驱动转矩的调整，因此即使电动汽车的整车质量并不准确，对于以后的电动汽车防溜坡驱动转矩并没有影响。 

在本实施例中，我们优选所述目标速度V_B为零，所述目标车速V_B的方向与行驶挡位的要求相一致，也可以选择比零稍大的值，根据标定结果确定。 

2b、经过时间t，整车控制器采集电动汽车的实际速度V₂，分析得到加速度a₂=（V₂- V₁）/ t； 

2c、比较加速度a₂与加速度a₁，整车控制器控制电机输出第二驱动转矩M₂=（A-a₂/a₁） M₁，其中A为转矩变化率系数，A>1；作为优选的实施方式，其中A可以选择略大于1的数，例如A=1.1或者A=1.2都可以，但在实际过程中以标定结果为准。

2d、重复步骤2a至2c，直到整车控制器采集到的电动汽车当前的实际速度与目标速度V_B相等； 

假设上坡方向为正方向，则目标车速V_B方向为正，发生溜坡后的速度V₁方向为负，得到的加速度a₁方向为正，当输出第一驱动转矩M₁之后，电动汽车的运行状态有以下三种可能：

（1）电动汽车已经发生了溜坡，并且溜坡后的速度没有发生变化，即V₂与V₁相等，且都是下坡方向，则a₂=0，此时的M₂=（A-a₂/a₁） M₁，即为M₂=A*M₁；由于A为大于1的数，因此第二驱动转矩相会略大于第一驱动转矩，例如当A=1.1时，M₂=1.1*M₁；当A=1.2时，M₂=1.2*M₁；即调大驱动转矩，防止电动汽车溜坡；

（2）电动汽车已经发生了溜坡，但是溜坡的速度有所减小，即V₂<V₁且都是下坡方向，则电动汽车加速度a₂大于零且方向为正，得到的第二驱动转矩M₂=（A-a₂/a₁）M₁；例如当A为1.2时，M₂=0.2M₁，第二驱动转矩小于第一驱动转矩；即可以略降低驱动转矩；

（3）电动汽车已经发生了溜坡，但是溜坡的速度减小的太快了，即V₂<V₁且都是下坡方向，同时电动汽车加速度a₂大于a₁且方向为正，得到的第二驱动转矩M₂=（A-a₂/a₁）M₁；当a₂/a₁>A时，A-a₂/a₁为负值，即第二驱动转矩为负驱动转矩，即加速度超过预设值，可以输出部分制动转矩； 

（4）电动汽车已经发生了溜坡，但是溜坡的速度有所增大，即V₂>V₁且都是下坡方向，则电动汽车加速度 a₂大于零的数且方向为负，得到的第二驱动转矩M₂=（A-a₂/a₁）M₁；由于此时a₂与a₁ 方向相反，则a₂/a₁为负值，因此A-a₂/a₁>A，则第二驱动转矩大于第一驱动转矩，即调大驱动转矩，防止电动汽车溜坡。

在本步骤中，转矩变化率系数，A>1（例如1.1或1.2），可以在整车标定的过程中获取的最佳值。 

上述在整车标定的过程中获取的目标车速V_B、目标时间T_B、整车质量、转矩变化率系数A的最佳值在电动汽车整车控制器开发完成后固化在运行程序中，电动汽车在实际运行过程中能达到设计预设的效果； 

S3 、整车控制器根据电动汽车油门踏板开度信号计算电机的第三驱动转矩M ₃ ;

S4、比较所述第二驱动转矩M ₂ 和所述第三驱动转矩M ₃ ：

若第二驱动转矩M₂≥第三驱动转矩M₃则整车控制器控制电机输出第二驱动转矩M₂；

若第二驱动转矩M₂<第三驱动转矩M₃则整车控制器控制电机输出第三驱动转矩M₃。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。 

Claims (3)

1.一种防止电动汽车溜坡的系统，其特征在于：包括整车控制器以及

挡位传感器，设置于电动汽车换挡器上，检测电动汽车换挡杆的位置得到电动汽车的挡位状态，发送至所述整车控制器；

制动踏板感应器，设置于制动踏板上，用于感应制动踏板是否被踩下，发送至所述整车控制器；

油门踏板感应器，设置于油门踏板上，用于感应油门踏板是否被踩下以及获得油门踏板被踩下后的开度信号，发送至所述整车控制器；

电机传感器，设置于电机上，用于检测电动汽车电机的旋转方向，进而获得电动汽车的速度方向，发送至所述整车控制器；

速度传感器，用于检测电动汽车当前的实际速度，发送至所述整车控制器；

所述整车控制器，与所述挡位传感器、所述制动踏板感应器、所述油门踏板感应器、所述电机传感器和所述速度传感器相连；判断是否执行防溜坡模式；根据油门踏板开度信号和其内置的目标车速获取第三驱动转矩；根据电动汽车实际速度的变化获得加速度得到防止电动汽车溜坡所需的第二驱动转矩；输出所述第三驱动转矩和第二驱动转矩中较大的一个作为电机的输出驱动转矩；

电机控制器，与所述整车控制器连接，控制电机输出所述整车控制器发送的输出驱动转矩。

2.根据权利要求1所述的防止电动汽车溜坡的系统，其特征在于：

所述挡位传感器为霍尔传感器。

3.根据权利要求1或2所述的防止电动汽车溜坡的系统，其特征在于：

所述整车控制器内设置有比较器，所述比较器比较所述第三驱动转矩和所述第二驱动转矩，输出较大的一个作为电机的输出驱动转矩。

Images