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CN106218630A - 一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法 - Google Patents

一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法 Download PDF

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CN106218630A CN201610752743.3A CN201610752743A CN106218630A CN 106218630 A CN106218630 A CN 106218630A CN 201610752743 A CN201610752743 A CN 201610752743A CN 106218630 A CN106218630 A CN 106218630A
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vehicle
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张臻
孙永正
陶冬生
马网俊
高晓杰
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Nanjing Aotecar New Energy Technology Co., Ltd.
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Macao Tecka New Energy Technology (shanghai) Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法，不需要额外的机械结构或传感器，通过叠加一个抗坡道扭矩来避免车辆出现大的溜坡，通过整车控制策略即可实现车辆在坡道上起步辅助控制，容易实施；同时PI扭矩控制可以很好适应不同坡度，扭矩响应快，适应性强，有效的减小溜坡风险，很大的提高坡道起步的安全性。

Description

一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法
技术领域
本发明涉及车辆整车控制领域，特别是一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法。
背景技术
目前，新能源汽车不断发展，纯电动车和增程式混合动力车在汽车市场中的份额不断扩大，其中，大部分是以电机为唯一动力输出，电机通过传动轴与主减速器直接连接，驱动车辆行驶，因而整车结构上区别于带有减速器的电动汽车。对于此类车，根据其结构特点，在坡道起步的时候需要新的解决方案和策略。
如果车辆无防溜坡锁止机构，在电机驱动过程中，当车辆处于上坡挂前进挡爬坡起步，或者下坡挂倒档爬坡起步，从松开制动踏板到踩油门需要一定时间，如果驾驶员操作不熟练，时间过长，车辆有向下溜坡的危险。通过整车控制器向电机发送扭矩需求，使电机输出扭矩与车辆负载扭矩平衡，即可实现车辆在坡道上起步辅助控制，给驾驶员更多的操作时间。但电机维持时间需要在一定范围内，以防止电机堵转烧毁控制器。本坡道起步辅助功能通过软件控制，不需要额外的机械结构或传感器，有利于降低车辆成本，同时提高了坡道起步的易操作性和安全性。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法，通过叠加一个抗坡道扭矩来避免车辆出现大的溜坡，扭矩响应快，适应性强，有效的减小溜坡风险，很大的提高坡道起步的安全性。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零。
前述的一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；当制动踏板位置信号大于0.01%时，认定制动踏板踩下，当制动踏板位置信号小于0.005%时，认定制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零。
前述的一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
若档位是D档，判定方法一为：以电机转速值计算出车速，当车速为正时，车辆是前进状态，车速为负时，车辆为溜坡状态；判定以迟滞比较器来判别车辆溜坡状态，当车速小于-0.05kph时，判定为车辆溜坡，当车速大于1kph时，判定车辆退出溜坡状态，开始爬坡；
若档位是R档，判定方法一为：以迟滞比较器来判别车辆溜坡状态，当车速大于0.05kph时，判定为车辆溜坡，当车速小于-1kph时，判定车辆退出溜坡状态，开始爬坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零。
前述的一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零；D档溜坡状态下的闭环控制目标车速为0.5kph，R档溜坡状态下的闭环控制目标车速为-0.5kph，若车辆不处于溜坡状态，目标车速值为0kph；P项值根据车速误差查表而得；I项学习速率值为可标定的定值。
本发明的有益之处在于：本发明提供一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法，不需要额外的机械结构或传感器，通过叠加一个抗坡道扭矩来避免车辆出现大的溜坡，通过整车控制策略即可实现车辆在坡道上起步辅助控制，容易实施；同时PI扭矩控制可以很好适应不同坡度，扭矩响应快，适应性强，有效的减小溜坡风险，很大的提高坡道起步的安全性。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值,该标定值和电机的允许堵转时间相关；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零。
其中的步骤二，当制动踏板位置信号大于0.01%时，认定制动踏板踩下，当制动踏板位置信号小于0.005%时，认定制动踏板松开；
其中的步骤三，判定车辆是否溜坡的具体方法：
若档位是D档，判定方法一为：以电机转速值计算出车速，当车速为正时，车辆是前进状态，车速为负时，车辆为溜坡状态；判定以迟滞比较器来判别车辆溜坡状态，当车速小于-0.05kph时，判定为车辆溜坡，当车速大于1kph时，判定车辆退出溜坡状态，开始爬坡；
若档位是R档，判定方法一为：以迟滞比较器来判别车辆溜坡状态，当车速大于0.05kph时，判定为车辆溜坡，当车速小于-1kph时，判定车辆退出溜坡状态，开始爬坡；
其中的步骤五，驻坡扭矩的计算过程为：
驻坡辅助扭矩计算根据目标车速与当前车速的 PI 闭环控制计算得到，P项值根据车速误差查表而得；I项学习速率值为可标定的定值。计算出的驻坡辅助扭矩需为驱动扭矩。目标车速设为一和当前档位相匹配的较小值，即：档位为 D 档时目标车速需为正值，如0.5kph；档位为 R档时目标车速为负值，如-0.5kph。当驻坡辅助扭矩使能条件成立时，驻坡辅助扭矩等于 PI 计算值，否则等于 0驻坡辅助扭矩需为驱动扭矩需被来自于电机的最大驱动扭矩限制。
本方法通过对车辆是否处于溜坡状态，确定是否进入坡道起步辅助控制功能，通过车速闭环控制模式，可实现自动平衡负载，使车辆维持不溜坡，提高了驾驶员坡道起步的易操作性和安全性，同时也能够保护电机不受损害。本发明涉及以电机为唯一动力输出、电机通过传动轴与主减速器直接连接驱动车辆行驶的车辆，包括电动汽车和增程式混合动力汽车。
本发明提供一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法，不需要额外的机械结构或传感器，通过叠加一个抗坡道扭矩来避免车辆出现大的溜坡，通过整车控制策略即可实现车辆在坡道上起步辅助控制，容易实施；同时PI扭矩控制可以很好适应不同坡度，扭矩响应快，适应性强，有效的减小溜坡风险，很大的提高坡道起步的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零。
2.根据权利要求1所述的一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；当制动踏板位置信号大于0.01%时，认定制动踏板踩下，当制动踏板位置信号小于0.005%时，认定制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零。
3.根据权利要求1所述的一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
若档位是D档，判定方法一为：以电机转速值计算出车速，当车速为正时，车辆是前进状态，车速为负时，车辆为溜坡状态；判定以迟滞比较器来判别车辆溜坡状态，当车速小于-0.05kph时，判定为车辆溜坡，当车速大于1kph时，判定车辆退出溜坡状态，开始爬坡；
若档位是R档，判定方法一为：以迟滞比较器来判别车辆溜坡状态，当车速大于0.05kph时，判定为车辆溜坡，当车速小于-1kph时，判定车辆退出溜坡状态，开始爬坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零。
4.根据权利要求1所述的一种电机直接驱动车辆坡道起步辅助控制方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，整车控制器通过硬线和CAN总线通讯收集制动踏板位置信号、档位位置信号、电机转向信号、电机转速信号、电机扭矩信号；
步骤二，整车控制器根据硬线信号读取制动踏板位置信息，用迟滞比较器来判别踏板状态，是制动踏板踩下或是制动踏板松开；
步骤三，判定车辆是否溜坡；
步骤四，当以下四个条件同时成立时，则认为坡道起步辅助控制功能使能；条件一：车辆档位为R或者D档；条件二：车辆处于溜坡状态；条件三：驾驶员有从踩制动踏板到松制动踏板的动作；条件四：驻坡辅助扭矩使能时间未超过可标定值；
步骤五，若坡道起步辅助控制功能使能，根据当前车速和目标车速即可通过PI控制器计算坡道起步辅助扭矩；若坡道起步辅助控制功能不使能，则坡道起步辅助扭矩为零；D档溜坡状态下的闭环控制目标车速为0.5kph，R档溜坡状态下的闭环控制目标车速为-0.5kph，若车辆不处于溜坡状态，目标车速值为0kph；P项值根据车速误差查表而得；I项学习速率值为可标定的定值。
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