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CN111976502B - 一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法 - Google Patents

一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体是一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，S3：所述微控制单元检测车辆是否有故障，若有，则进入S4，若无，则进入S5，S4：判断汽车车速是否小于故障车速V3，若是，则返回S3，若否，则进入S6，S5：判断汽车车速是否小于低段限速值V1，若是，则返回S3，若否，则进入S6，S6：通过车载通信装置发送降低扭矩信号给微控制单元，降低PID调节中的kp值和增大ki值，减小扭矩降低速度并进入S7，S7：采用动态调节的方式，使整车车速维持在目标车速±3km/h的区间内，本发明可以平稳控制车辆最高车速，能够显著提高整车的平顺性，解决了系统惯性带来的抖动和异响。

Description

一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体是一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法。
背景技术
随着新能源汽车的发展，车辆的质量问题越来越受到重视，安全性要求也大大增加，目前的限速策略一般较为简单，实际运行时传动系统的抖动和打齿等现象也较为明显、另外对电网冲击也大、容易造成IGBT等模块的损坏、也未考虑整车机械惯性和机械间隙等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：
一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，包括有以下步骤：
步骤S1：预设低段限速值V1、故障车速V3、高段限速值V2和故障车速V4。
步骤S2：所述微控制单元分别采集车速信号、制动踏板开度和开关量和加速踏板的开度和开关量；
步骤S3：所述微控制单元检测车辆是否有故障，若有，则进入步骤S4，若无，则进入步骤S5；
步骤S4：判断汽车车速是否小于故障车速V3，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S6；
步骤S5：判断汽车车速是否小于低段限速值V1，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S6；
步骤S6：通过车载通信装置发送降低扭矩信号给微控制单元，微控制单元控制汽车动力电机功率和转速降低，降低PID调节中的kp值且增大ki值，减小扭矩降低速度并进入步骤S7；
步骤S7：采用动态调节的方式，通过车载通信装置发送扭矩信号给微控制单元，先将扭矩控制在原先方向相同，迅速转换为另一方向，反复调节正负扭矩，使整车车速维持在目标车速±3km/h的区间内。
进一步的，还包括有步骤S8，所述步骤S8：判断汽车动力电池电量SOC是否大于95％，若是，微控制单元发送制动信号给ESC系统控制车速降低，若否，车载通信装置增加负扭矩的需求给微控制单元发送负扭矩信号给电机控制器，所述电机控制器通过接触器改变动力电机和动力电池的电流方向进行能量回收。
进一步的，所述步骤S7包括有：
正扭矩动态调节步骤：判断到扭矩大于﹢3NM时，先将扭矩降低到﹢3NM，停留5个报文周期，然后迅速将扭矩变为-3NM，经过零扭矩状态，然后停留5个报文周期，再按照正常速度调节到需求的负扭矩大小。
负扭矩动态调节步骤：判断到扭矩大于-3NM时，先将扭矩降低到-3NM，停留5个报文周期，然后迅速将扭矩变为+3NM，经过零扭矩状态，然后停留5个报文周期，再按照正常速度调节到需求的正扭矩大小。
进一步的，还包括有步骤S9：
步骤S3：所述微控制单元检测车辆是否有故障，若有，则进入步骤S10，若无，则进入步骤S11；
步骤S10：判断汽车车速是否小于故障车速V4，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S12；
步骤S11：判断汽车车速是否小于高段限速值V2，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S12；
步骤S12：通过车载通信装置发送降低扭矩信号给微控制单元，微控制单元控制汽车动力电机调整到最大负扭矩；
进一步的，所述步骤S3和步骤S4的低段限速值V1大于故障车速V3，所述步骤S10和步骤S11的高段限速值V2大于故障车速V4，故障车速V4大于故障车速V3。
进一步的，当车速降低到低段限速值V1-5km/h的时候，在仪表上取消显示超速提示，当车速降低到高段限速值V2-5km/h的时候，在仪表上取消严重超速显示。
本发明通过改进在此提供一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明可以平稳控制车辆最高车速，将电机、减速箱、传动系统等控制在合理的运行范围之类，大大降低损坏的几率，能够显著提高整车的平顺性。
其二：本发明利用能量回收功能增加车辆续航里程，同时提醒驾驶员及时进行车辆控制，该系统很好地限制了整车车速，大大降低了超速给驾驶员和乘员带来的风险，在车辆条件允许的情况下，降低扭矩的同时可以辅以电制动更加有效降低整车车速。
其三：本发明可以动态计算车辆载荷和加速度更好地实现动态调节，利用设置目标车速±3km/h的区间，可以让车辆在零扭矩左右快速过渡，很好地消除机械间隙，防止齿轮接触面的反复变化，并解决了系统惯性带来的抖动和异响。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明信号采集的逻辑判断示意图；
图2是本发明车速动态调节的逻辑判断示意图；
图3是本发明步骤S9的逻辑判断示意图；
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，如图1-图3所示，包括有以下步骤：
步骤S1：预设低段限速值V1、故障车速V3、高段限速值V2和故障车速V4，可以将以下量预先写到车载通信装置的内部存储器里：车轮半径、电机外特性曲线、最高车速限制值(分高低档)和传动系统速比。
车载通信装置通过CAN线分别与ABS系统、微控制单元、动力电池和电机控制器电性连接。
步骤S2：所述微控制单元分别采集车速信号、制动踏板开度和开关量和加速踏板的开度和开关量，微控制单元从ABS系统获取车速信号；微控制单元从车载通信装置获取制动踏板开度和开关量、加速踏板的开度和开关量以及驾驶模式切换；
步骤S3：所述微控制单元检测车辆是否有故障，若有，则进入步骤S4，若无，则进入步骤S5；当微控制单元检测到一般故障(例如车内用电设备故障情况)非动力故障时，对车速进行进一步限速，避免车速过快因为故障造成一定安全影响。
步骤S4：判断汽车车速是否小于故障车速V3，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S6，如果汽车车速小于故障车速V3，则汽车在安全行驶速度内行驶，如果汽车车速大于故障车速V3，则需要对汽车行驶速度进行限速。
步骤S5：判断汽车车速是否小于低段限速值V1，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S6，如果汽车车速小于低段限速值V1，则汽车在行驶速度正常，如果汽车车速大于低段限速值V1，则需要对汽车行驶速度进行限速。
步骤S6：通过车载通信装置发送降低扭矩信号给微控制单元，微控制单元控制汽车动力电机功率和转速降低，降低PID调节中的kp值且增大ki值，减小扭矩降低速度并进入步骤S7，适当降低PID调节中的kp值，避免调节速度过快造成超调，增大ki，从而调高动态响应的速度，更快得接近目标值。
步骤S7：采用动态调节的方式，通过车载通信装置发送扭矩信号给微控制单元，先将扭矩控制在原先方向相同，迅速转换为另一方向，反复调节正负扭矩，使整车车速维持在目标车速±3km/h的区间内，因为调节车速在一个区间内(±3km/h)，所以没必要追求绝对目标的控制，而要控制整车调节的速度和驾驶员的感受。
还包括有步骤S8，所述步骤S8：判断汽车动力电池电量SOC是否大于95％，若是，微控制单元发送制动信号给ESC系统控制车速降低，若否，车载通信装置增加负扭矩的需求给微控制单元发送负扭矩信号给电机控制器，所述电机控制器通过接触器改变动力电机和动力电池的电流方向进行能量回收，当车辆的输出扭矩为零时仍不能使车速降低，并且动力电池SOC小于95％，适当增加负扭矩的需求，反向给动力电池充电，使用能量回收的方式来降低车速。
如果车辆的输出扭矩为零时仍不能使车速降低，并且电池SOC大于95％，不可以能量回收的方式给电池充电来限制车速，如果能量回收的电量大于5％的话，会对电池形成过载，超负荷激活会影响电路电流使电池短路爆炸，存在安全隐患。
所述步骤S7包括有：
正扭矩动态调节步骤：判断到扭矩大于﹢3NM时，先将扭矩降低到﹢3NM，停留5个报文周期，然后迅速将扭矩变为-3NM，经过零扭矩状态，然后停留5个报文周期，再按照正常速度调节到需求的负扭矩大小，当判断到扭矩大于﹢3NM时，先将扭矩降低到﹢3NM，停留5个报文周期(一般为10ms)，然后迅速将扭矩变为-3NM，经过零扭矩状态，然后停留5个报文周期，再按照正常速度调节到需求的负扭矩大小。从+3NM快速编导-3NM是为了防止齿轮在间隙内摆动，从而带来抖动，停留时间主要为了防止变化过大导致齿轮冲击，方向过程相同，另外3NM和5个报文周期需要实际测试和标定确定。
负扭矩动态调节步骤：判断到扭矩大于-3NM时，先将扭矩降低到-3NM，停留5个报文周期，然后迅速将扭矩变为+3NM，经过零扭矩状态，然后停留5个报文周期，再按照正常速度调节到需求的正扭矩大小，当判断到扭矩大于-3NM时，先将扭矩降低到-3NM，停留5个报文周期(一般为10ms)，然后迅速将扭矩变为+3NM，经过零扭矩状态，然后停留5个报文周期，再按照正常速度调节到需求的负扭矩大小。从-3NM快速编导+3NM是为了防止齿轮在间隙内摆动，从而带来抖动，停留时间主要为了防止变化过大导致齿轮冲击，方向过程相同，另外3NM和5个报文周期需要实际测试和标定确定。
还包括有步骤S9：
步骤S3：所述微控制单元检测车辆是否有故障，若有，则进入步骤S10，若无，则进入步骤S11，如果经过动态调节之后，继续对车辆进行检测。
步骤S10：判断汽车车速是否小于故障车速V4，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S12，汽车车速小于故障车速V4，返回步骤S3，进行判断汽车车速是否小于故障车速V4。
步骤S11：判断汽车车速是否小于高段限速值V2，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S12，汽车车速小于高段限速值V2，返回步骤S3，进行判断汽车车速是否小于低段限速值V2。
步骤S12：通过车载通信装置发送降低扭矩信号给微控制单元，微控制单元控制汽车动力电机调整到最大负扭矩，当汽车车速大于高段限速值V2，或者高于故障车速V4，则汽车已经严重超速，具有安全隐患，急需降低车速，将微控制单元控制汽车动力电机调整到最大负扭矩，加快降低速率的效率。
所述步骤S3和步骤S4的低段限速值V1大于故障车速V3，所述步骤S10和步骤S11的高段限速值V2大于故障车速V4，故障车速V4大于故障车速V3。
其中所述高段限速值V2等于低段限速值V1减5km/h，其中所述故障车速V4等于故障车速V3减5km/h。
当车速降低到低段限速值V1-5km/h的时候，在仪表上取消显示超速提示，当车速降低到高段限速值V2-5km/h的时候，在仪表上取消严重超速显示。
当车速超过低段限速值V1的时候，在仪表上显示“您已超速”。
当车速超过高段限速值V2的时候，在仪表上显示“您已严重超速，请立即减速”。
当车速降低到低段限速值V1-5km/h的时候，在仪表上取消显示超速提示。
当车速降低到高段限速值V2-5km/h的时候，在仪表上取消显示“您已严重超速，请立即减速”。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，其特征在于：包括有以下步骤：
步骤S1：预设低段限速值V1、故障车速V3、高段限速值V2和故障车速V4；
步骤S2：采用微控制单元分别采集车速信号、制动踏板开度和加速踏板的开度；
步骤S3：采用微控制单元检测车辆是否有故障，若有，则进入步骤S4，若无，则进入步骤S5；
步骤S4：判断汽车车速是否小于故障车速V3，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S6；
步骤S5：判断汽车车速是否小于低段限速值V1，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S6；
步骤S6：通过车载通信装置发送降低扭矩信号给微控制单元，微控制单元控制动力电机功率和转速降低，降低PID调节中的kp值且增大ki值，减小扭矩降低速度并进入步骤S7；
步骤S7：采用动态调节的方式，通过车载通信装置发送扭矩信号给微控制单元，先将扭矩控制在原先方向相同，迅速转换为另一方向，反复调节正负扭矩，使整车车速维持在目标车速±3km/h的区间内。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，其特征在于：还包括有步骤S8，所述步骤S8：判断汽车动力电池电量SOC是否大于95%，若是，微控制单元发送制动信号给ESC系统控制车速降低，若否，车载通信装置增加负扭矩的需求给微控制单元发送负扭矩信号给电机控制器，所述电机控制器通过接触器改变动力电机和动力电池的电流方向进行能量回收。
3.根据权利要求1所述的一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，其特征在于：所述步骤S7包括有：
正扭矩动态调节步骤：判断到扭矩大于﹢3NM时，先将扭矩降低到﹢3NM，停留5个报文周期，然后迅速将扭矩变为-3NM，经过零扭矩状态，然后停留5个报文周期，再按照正常速度调节到需求的负扭矩大小；
负扭矩动态调节步骤：判断到扭矩大于-3NM时，先将扭矩降低到-3NM，停留5个报文周期，然后迅速将扭矩变为+3NM，经过零扭矩状态，然后停留5个报文周期，再按照正常速度调节到需求的正扭矩大小。
4.根据权利要求1所述的一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，其特征在于：还包括有步骤S9：
步骤S3：所述微控制单元检测车辆是否有故障，若有，则进入步骤S10，若无，则进入步骤S11；
步骤S10：判断汽车车速是否小于故障车速V4，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S12；
步骤S11：判断汽车车速是否小于高段限速值V2，若是，则返回步骤S3，若否，则进入步骤S12；
步骤S12：通过车载通信装置发送降低扭矩信号给微控制单元，微控制单元控制动力电机调整到最大负扭矩。
5.根据权利要求4所述的一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，其特征在于：所述步骤S3和步骤S4的低段限速值V1大于故障车速V3，所述步骤S10和步骤S11的高段限速值V2大于故障车速V4，故障车速V4大于故障车速V3。
6.根据权利要求5所述的一种基于动态计算的纯电动汽车的车速限制方法，其特征在于：当车速降低到低段限速值V1-5km/h的时候，在仪表上取消显示超速提示，当车速降低到高段限速值V2-5km/h的时候，在仪表上取消严重超速显示。
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