专利名称：一种纯电动汽车的坡道控制方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车控制技术领域，特别涉及一种纯电动汽车的坡道控制方法。
背景技术：
纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，利用电机控制系统及高压电池系统替代原有发动机动力系统，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。从外形上看，电动汽车与日常见到的汽车并没有什么区别，区别主要在于动力源及其驱动系统。纯电动汽车由于电机本身不存在怠速功能，在纯电动汽车处于坡道上运行时，某些条件下会为驾驶员带来驾驶上的不便。因此，纯电动汽车在坡道上的控制就显的尤为重要。纯电动汽车处于坡道运行时，主要分为上坡状态、下坡状态，在每个状态中又分为起步、正常驾驶两种情况。传统的纯电动汽车，在上坡起步过程中会遇到起步后溜、油门反应滞后等问题。在上坡正常驾驶过程中会遇到动力不足而导致车辆后溜、一直处于大功率放电但车辆不动而导致电机由于堵转烧毁等问题。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别提出一种纯电动汽车的坡道控制方法，该方法可以提高整车运行于坡道上时的安全可靠性和舒适性。为实现上述目的，本发明的实施例提出一种纯电动汽车的坡道控制方法，包括如下步骤:采集整车的角度信息，根据所述角度信息判断所述整车的运行状态；当判断所述整车的运行状态为上坡状态时，获取所述整车的状态信息，根据所述整车的状态信息判断所述整车是否处于上坡起步状态，其中，所述整车的状态信息包括所述整车的当前车速；和当判断所述整车处于上坡起步状态时，将所述整车的当前车速和目标车速进行比较并计算所述整车的上坡起步扭矩，将所述整车的上坡起步扭矩发送给所述整车的电机控制系统以驱动所述整车输出对应的扭矩。根据本发明实施例的纯电动汽车的坡道控制方法，通过根据整车的当前状态，计算出车辆运行在坡道上时的扭矩请求数值，进而由电机控制系统输出对应的扭矩，以确保整车运行在坡道上时的安全可靠性和舒适性。在本发明的一个实施例中，进一步包括:根据采集到的所述整车的角度信息获取所述整车的倾角；将所述整车的倾角与上坡设定区间进行比较；当所述整车的倾角位于所述上坡设定区间时，判断所述整车的运行状态为上坡状态。在本发明的一个实施例中，所述整车的状态信息包括:所述整车的当前档位信息、油门踏板信息、制动踏板信息、当前车速、驻车信息、倾角信息、电机转速信息、关键零部件信息和系统故障状态信息。在本发明的一个实施例中，当所述整车满足以下条件时，判断所述整车处于上坡起步状态:根据所述整车的当前档位信息判断所述整车的档位处于前进挡；根据所述整车的制动踏板信息判断所述整车的制动踏板松开；根据所述整车的驻车信息判断所述整车的驻车档位松开；根据所述整车的油门踏板信息判断所述整车的油门踏板小于油门踏板阈值；根据所述整车的当前车速判断所述整车的当前车速位于预设车速区间内；根据所述整车的关键零部件信息判断所述整车的零部件正常工作；根据所述整车的系统故障状态信息判断所述整车无故障发生。在本发明的一个实施例中，所述计算所述整车的上坡起步扭矩还包括:将所述整车的当前车速和目标车速进行比较，得到所述整车的初始上坡起步扭矩；将所述初始上坡起步扭矩与所述整车的其他运行状态的扭矩进行耦合；对耦合后的扭矩进行平滑处理和滤波处理，生成所述整车的上坡起步扭矩。在本发明的一个实施例中，根据所述整车的状态信息判断所述整车处于坡道正常控制状态；当判断所述整车处于坡道正常控制状态时，分别计算所述整车的坡道阻力扭矩和驾驶员请求扭矩，其中，所述坡道阻力扭矩为由所述整车的重力而产生的阻力转换得到的扭矩，并对所述坡道阻力扭矩和所述驾驶员请求扭矩进行加权计算，得到所述整车的坡道正常控制扭矩，将所述整车的坡道正常控制扭矩发送给所述整车的电机控制系统以驱动所述整车输出对应的扭矩。在本发明的一个实施例中，当所述整车满足以下条件时，判断所述整车处于坡道正常控制状态:根据所述整车的当前档位信息判断所述整车的档位处于前进挡；根据所述整车的油门踏板信息判断所述整车的油门踏板大于所述油门踏板阈值；根据所述整车的当前车速判断所述整车的当前车速超过所述预设车速区间；根据所述整车的关键零部件信息判断所述整车的零部件正常工作；根据所述整车的系统故障状态信息判断所述整车无故障发生。在本发明的一个实施例中，根据所述整车的倾角信息计算所述整车沿坡道的自身阻力，其中，所述自身阻力为由所述整车的重力而产生的阻力，并将所述自身阻力转换为坡道阻力扭矩；根据所述整车的油门踏板信息和所述当前车速计算所述整车的驾驶员的请求扭矩。在本发明的一个实施例中，所述计算所述整车的坡道正常控制扭矩还包括:对所述坡道阻力扭矩和所述请求扭矩进行加权计算，得到所述整车的初始坡道正常控制扭矩；将所述初始坡道正常控制扭矩与所述整车的其他运行状态的扭矩进行耦合；对耦合后的扭矩进行平滑处理和滤波处理，生成所述整车的坡道正常控制扭矩。在本发明的一个实施例中，在整车处于坡道正常控制状态时，根据所述整车的电机转速信息判断所述整车的电机处于大功率放电状态，且根据所述整车的当前车速判断所述整车的车速在预设时间段内未增加预设速度值，则判断所述整车的电机处于堵转状态，降低所述坡道正常控制扭矩。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1为根据本发明实施例的纯电动汽车的坡道控制方法的流程图；图2为根据考本发明实施例的纯电动汽车的上坡起步控制流程图；和图3为根据本发明实施例的纯电动汽车的坡道正常控制流程图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。如图1所示，本发明实施例提供的纯电动汽车的坡道控制方法，包括如下步骤:步骤S101，采集整车的角度信息，根据角度信息判断整车的运行状态。在本发明的实施例中，利用整车的倾角传感器采集整车的角度信息。将该角度信息经过处理后得到角度模拟信号，以模拟量信号形似发送给VMS (Vehicle ManagementSystem,整车控制器)，整车控制器VMS根据该角度模拟信号以及当前整车信息判断整车的运行状态。整车控制器VMS根据角度模拟信号可以获取整车的倾角，将整车的倾角与上坡设定区间进行比较。当整车的倾角位于上坡设定区间内时，可以判断整车的运行状态为上坡状态。步骤S102，当判断整车的运行状态为上坡状态时，获取整车的状态信息，根据整车的状态信息判断整车是否处于上坡起步状态。其中，整车的状态信息整车的当前档位信息、油门踏板信息、制动踏板信息、当前车速、驻车信息、倾角信息、电机转速信息、关键零部件信息和系统故障状态信息。在本发明的实施例中，整车的当前档位信息可以由整车控制器VMS调用当前档位信号获取；油门踏板信息可以由整车控制器VMS调用油门踏板信号获取；制动踏板信息可以由整车控制器VMS调用制动踏板信号获取；当前车速可以由整车控制器VMS调用车速信号获取；驻车信息可以由整车控制器VMS调用驻车信号获取；倾角信息可以由整车控制器VMS调用整车倾角信号获取；电机转速信息可以由整车控制器VMS调用电机转速信号获取；关键零部件信息可以由整车控制器VMS调用整车及其他关键零部件状态信号获取；系统故障状态信息可以由整车控制器VMS调用系统故障状态信号获取。步骤S103，当判断整车处于上坡起步状态时，将整车的当前车速和目标车速进行比较并计算整车的上坡起步扭矩，将整车的上坡起步扭矩发送给整车的电机控制系统以驱动整车输出对应的扭矩。根据本发明实施例的纯电动汽车的坡道控制方法，通过根据整车的当前状态，计算出车辆运行在坡道上时的扭矩请求数值，进而由电机控制系统输出对应的扭矩，以确保整车运行在坡道上时的安全可靠性和舒适性。
在坡道运行控制过车中，需要对驾驶员的意图进行判断。具体地，当判断出整车处于坡道运行状态且处于上坡状态时，整车控制器VMS控制整车进入到坡道控制模式中。在坡道控制模式下，根据整车在坡道上的运行状态的不同，包括两种坡道控制:上坡起步控制和坡道正常控制。当整车满足以下条件时，整车控制器可以判断整车处于上坡起步状态:整车的档位处于前进挡、制动踏板松开、驻车档位松开、油门踏板小于油门踏板阈值、当前车速位于预设车速区间内、整车的其他关键零部件正常工作且无故障发生。如图2所示，坡道上坡启动控制流程，包括如下步骤:步骤S201，判断倾角是否处于上坡设定区间。当整车的倾角位于上坡设定区间内时，可以判断整车的运行状态为上坡状态，执行步骤S203，否则执行步骤S202。步骤S202，退出坡道起步控制模式。步骤S203，判断档位是否处于前进挡。根据整车的当前档位信息判断整车的档位是否处于前进挡，如果是，则执行步骤S204，否则执行步骤S202。步骤S204，判断制动踏板是否松开。根据整车的制动踏板信息判断整车的制动踏板是否松开，即判断驾驶员是否刚刚松开制动踏板，如果是，则执行步骤S205，否则执行步骤S202。步骤S205，判断驻车档位是否松开。根据整车的驻车信息判断整车的驻车档位是否松开，如果是，则执行步骤S206，否则执行步骤S202。步骤S206，判断油门踏板是否小于油门踏板阈值。根据整车的油门踏板信息判断整车的油门踏板是否小于油门踏板阈值，如果是，则可以确定驾驶员未踩下油门踏板，执行步骤S207，否则执行步骤S202。步骤S207，判断车速是否位于预设车速区间内。根据整车的当前车速判断整车的当前车速是否位于预设车速区间内，如果是，则执行步骤S208，否则执行步骤S202。步骤S208，判断整车的其他零部件状态是否良好。根据整车的关键零部件信息判断整车的零部件是否正常工作，即判断整车的其他零部件是否状态良好。如果是，则执行步骤S209，否则执行步骤S202。步骤S209，判断是否有系统故障信号。根据整车的系统故障状态信息判断整车是否有故障信号，即判断整车有无故障发生，如果判断无故障发生，则执行步骤S210，否则执行步骤S202。通过上述步骤S201至步骤S209，可以判断整车处于上坡起步状态。步骤S210，计算初始上坡起步扭矩。当判断整车处于上坡起步状态时，根据当前车速或电机转速信息，如果发现当前车速或电机转速出现负向运动且超出了预设速度区间，则可以判断整车未按照驾驶员的意图前景，发生后溜。将整车的当前车速和目标车速进行比较，将当前车速和目标车速的速度值进行PID控制，计算整车的初始上坡起步扭矩。其中，初始上坡起步扭矩为能够将车速稳定在目标速度的一定范围内波动的扭矩。步骤S211，扭矩处理及输出。在计算出初始上坡起步扭矩后，将该扭矩与整车的其他运行状态的计算出的扭矩进行耦合，并对耦合后的扭矩进行平滑处理和滤波处理，得到整车的上坡起步扭矩。将整车的上坡起步扭矩发送给整车的MCU(Motor Control Unit，电机控制系统)，由电机控制系统控制电机控制系统实际输出该扭矩，从而驱动整车输出对应的扭矩，以到达按照驾驶员的意图运行的目的。在本发明的实施例中，也可以通过将整车的当前电机转速与目标电机转速进行比较，将当前电机转速和目标电机转速的速度值进行PID控制，计算整车的初始上坡起步扭矩。可以理解的是，采用整车的车速和电机转速作为控制目标，均可以计算出上坡起步扭矩。当整车满足以下条件时，可以判断整车处于坡道正常控制状态:整车的档位处于前进挡、油门踏板大于油门踏板阈值、当前车速超过预设车速区间、整车的其他关键零部件正常工作且无故障发生。如图3所示，坡道正常控制流程，包括如下步骤:步骤S301，判断倾角是否处于上坡设定区间。当整车的倾角位于上坡设定区间内时，可以判断整车的运行状态为上坡状态，执行步骤S303，否则执行步骤S302。步骤S302，退出坡道正常控制模式。步骤S303，判断档位是否处于前进挡。根据整车的当前档位信息判断整车的档位是否处于前进挡，如果是，则执行步骤S304，否则执行步骤S302。步骤S304，判断油门踏板是否大于油门踏板阈值。根据整车的油门踏板信息判断整车的油门踏板是否大于油门踏板阈值，如果是，则可以确定驾驶员踩下油门踏板，执行步骤S305，否则执行步骤S302。步骤S305，判断车速是否超过预设车速区间。根据整车的当前车速判断整车的当前车速是否超过预设车速区间内，如果是，则执行步骤S306，否则执行步骤S302。步骤S306，判断整车的其他零部件状态是否良好。根据整车的关键零部件信息判断整车的零部件是否正常工作，即判断整车的其他零部件是否状态良好。如果是，则执行步骤S307，否则执行步骤S302。步骤S307，判断是否有系统故障信号。根据整车的系统故障状态信息判断整车是否有故障信号，即判断整车有无故障发生，如果判断无故障发生，则执行步骤S308，否则执行步骤S302。通过上述步骤S301至步骤S307，可以判断整车处于坡道正常控制状态。步骤S308，计算驾驶员的请求扭矩。根据整车的倾角信息计算整车沿坡道的自身阻力。其中，自身阻力为由整车的重力而产生的阻力，并将该自身阻力转换为电机驱动端扭矩值，记为坡道阻力扭矩。
步骤S309，计算坡道阻力扭矩。根据整车的油门踏板信息和当前车速计算整车的驾驶员的请求扭矩。步骤S310，计算初始坡道正常控制扭矩。对坡道阻力扭矩和请求扭矩进行加权计算，得到整车的初始坡道正常控制扭矩。步骤S311，扭矩处理及输出。在计算出初始坡道正常控制扭矩后，将该扭矩与整车的其他运行状态的计算出的扭矩进行耦合，并对耦合后的扭矩进行平滑处理和滤波处理，得到整车的上坡道正常控制扭矩。将整车的坡道正常控制扭矩发送给整车的电机控制系统，由电机控制系统实际输出该扭矩，从而驱动整车输出对应的扭矩，以到达按照驾驶员的意图运行的目的。在整车处于坡道正常控制状态时，根据整车的电机转速信息，如果判断整车的电机处于大功率放电状态，且根据整车的当前车速判断整车的车速在预设时间段内未增加预设速度值，则可以判断整车的电机处于堵转状态。在该状态下需要按照设定规律逐渐降低当前坡道正常控制扭矩，然后将该状态发送给其他功能模块以供判定。如果此状态出现一定时间后未得到解决，则需要取消当前扭矩计算请求，使电机处于低功率输出或空转状态，从而保护电机不被烧毁。根据本发明实施例的纯电动汽车的坡道控制方法，整车控制器在进行扭矩解析时将车辆处于坡道状态进行单独区分。在判断出车辆处于坡道状态时，准确判断驾驶员意图，单独解析车辆运行的扭矩，并将此扭矩同常规的驾驶员意图解析扭矩进行耦合，最终得出适合当前车辆运行的扭矩并将其发送给电机控制系统，确保车辆在坡道上时的安全、合理、舒适的运行。本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
权利要求
1.一种纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，包括如下步骤: 采集整车的角度信息，根据所述角度信息判断所述整车的运行状态； 当判断所述整车的运行状态为上坡状态时，获取所述整车的状态信息，根据所述整车的状态信息判断所述整车是否处于上坡起步状态，其中，所述整车的状态信息包括所述整车的当前车速；和 当判断所述整车处于上坡起步状态时，将所述整车的当前车速和目标车速进行比较并计算所述整车的上坡起步扭矩，将所述整车的上坡起步扭矩发送给所述整车的电机控制系统以驱动所述整车输出对应的扭矩。
2.如权利要求1所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，进一步包括: 根据采集到的所述整车的角度信息获取所述整车的倾角； 将所述整车的倾角与上坡设定区间进行比较； 当所述整车的倾角位于所述上坡设定区间时，判断所述整车的运行状态为上坡状态。
3.如权利要求1所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，所述整车的状态信息包括: 所述整车的当前档位信息、油门踏板信息、制动踏板信息、当前车速、驻车信息、倾角信息、电机转速信息、关键零部件信息和系统故障状态信息。
4.如权利要求3所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，当所述整车满足以下条件时，判断所述整车处于上坡起步状态: 根据所述整车的当前档位 信息判断所述整车的档位处于前进挡； 根据所述整车的制动踏板信息判断所述整车的制动踏板松开； 根据所述整车的驻车信息判断所述整车的驻车档位松开； 根据所述整车的油门踏板信息判断所述整车的油门踏板小于油门踏板阈值； 根据所述整车的当前车速判断所述整车的当前车速位于预设车速区间内； 根据所述整车的关键零部件信息判断所述整车的零部件正常工作； 根据所述整车的系统故障状态信息判断所述整车无故障发生。
5.如权利要求1所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，所述计算所述整车的上坡起步扭矩还包括: 将所述整车的当前车速和目标车速进行比较，得到所述整车的初始上坡起步扭矩； 将所述初始上坡起步扭矩与所述整车的其他运行状态的扭矩进行耦合； 对耦合后的扭矩进行平滑处理和滤波处理，生成所述整车的上坡起步扭矩。
6.如权利要求3所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，还包括:根据所述整车的状态信息判断所述整车处于坡道正常控制状态； 当判断所述整车处于坡道正常控制状态时，分别计算所述整车的坡道阻力扭矩和驾驶员请求扭矩，其中，所述坡道阻力扭矩为由所述整车的重力而产生的阻力转换得到的扭矩，并对所述坡道阻力扭矩和所述驾驶员请求扭矩进行加权计算，得到所述整车的坡道正常控制扭矩，将所述整车的坡道正常控制扭矩发送给所述整车的电机控制系统以驱动所述整车输出对应的扭矩。
7.如权利要求6所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，当所述整车满足以下条件时，判断所述整车处于坡道正常控制状态:根据所述整车的当前档位信息判断所述整车的档位处于前进挡； 根据所述整车的油门踏板信息判断所述整车的油门踏板大于所述油门踏板阈值； 根据所述整车的当前车速判断所述整车的当前车速超过所述预设车速区间； 根据所述整车的关键零部件信息判断所述整车的零部件正常工作； 根据所述整车的系统故障状态信息判断所述整车无故障发生。
8.如权利要求7所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于， 根据所述整车的倾角信息计算所述整车沿坡道的自身阻力，其中，所述自身阻力为由所述整车的重力而产生的阻力，并将所述自身阻力转换为坡道阻力扭矩； 根据所述整车的油门踏板信息和所述当前车速计算所述整车的驾驶员的请求扭矩。
9.如权利要求8所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，所述计算所述整车的坡道正常控制扭矩还包括: 对所述坡道阻力扭矩和所述请求扭矩进行加权计算，得到所述整车的初始坡道正常控制扭矩； 将所述初始坡道正常控制扭矩与所述整车的其他运行状态的扭矩进行耦合； 对耦合后的扭矩进行平滑处理和滤波处理，生成所述整车的坡道正常控制扭矩。
10.如权利要求9所述的纯电动汽车的坡道控制方法，其特征在于，在整车处于坡道正常控制状态时，根据所述整车的电机转速信息判断所述整车的电机处于大功率放电状态，且根据所述整车的当前车速 判断所述整车的车速在预设时间段内未增加预设速度值，则判断所述整车的电机处于堵转状态，降低所述坡道正常控制扭矩。
全文摘要
本发明公开了一种纯电动汽车的坡道控制方法，包括如下步骤采集整车的角度信息，根据所述角度信息判断整车的运行状态；当判断整车的运行状态为上坡状态时，获取整车的状态信息，根据整车的状态信息判断整车是否处于上坡起步状态，其中，整车的状态信息包括所述整车的当前车速；和当判断所述整车处于上坡起步状态时，将所述整车的当前车速和目标车速进行比较并计算所述整车的上坡起步扭矩，将所述整车的上坡起步扭矩发送给所述整车的电机控制系统以驱动所述整车输出对应的扭矩。本发明通过根据整车的当前状态，计算出车辆运行在坡道上时的扭矩请求数值，进而由电机控制系统输出对应的扭矩，以确保整车运行在坡道上时的安全可靠性和舒适性。
文档编号B60W30/18GK103121450SQ20111037019
公开日2013年5月29日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者刘义强, 刘波, 秦兴权 申请人:北汽福田汽车股份有限公司