本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于電動(dòng)汽車坡停起步的控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

目前，電動(dòng)汽車坡停起步的功能主要由其控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)主要包括換檔手柄信號(hào)采集裝置、油門踏板信號(hào)采集裝置、制動(dòng)踏板信號(hào)采集裝置、整車控制器、電機(jī)控制器、電機(jī)，及電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測裝置。換檔手柄、油門踏板及制動(dòng)踏板信號(hào)采集裝置與整車控制器通過低壓線束連接，電機(jī)控制器與整車控制器通過can總線連接，電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測裝置與電機(jī)通過機(jī)械方式安裝固定，電機(jī)控制器與電機(jī)通過高壓線束連接，電機(jī)控制器與電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測裝置通過低壓線束連接。

在坡道駐車時(shí)，整車控制器通過給定零速目標(biāo)指令，使電機(jī)控制器控制電機(jī)工作在零轉(zhuǎn)速狀態(tài)，即間接地通過轉(zhuǎn)速模式來實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)扭矩輸出，以平衡車輛在平行于坡面向下的重力分量，保持車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)檢測到前進(jìn)檔位信號(hào)且油門踏板信號(hào)有效時(shí)，電機(jī)控制器控制電機(jī)從轉(zhuǎn)速模式切換到轉(zhuǎn)矩模式，并退出坡道駐車狀態(tài)，進(jìn)入坡停起步狀態(tài)。即，現(xiàn)有電動(dòng)汽車坡停起步的控制系統(tǒng)框圖，如圖1所示。不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有電動(dòng)汽車坡停起步的控制系統(tǒng)存在以下弊端：

(1)現(xiàn)有技術(shù)方案的控制系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)電機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器或電機(jī)控制器故障，都將導(dǎo)致電機(jī)驅(qū)動(dòng)力減小或消失，從而引起電機(jī)坡停起步功能的失效，甚至由于突然的失效或失控引發(fā)危險(xiǎn)。

(2)現(xiàn)有技術(shù)方案的控制方法，對(duì)電機(jī)控制器控制電機(jī)從轉(zhuǎn)速模式切換到轉(zhuǎn)矩模式的邏輯條件并不充分和準(zhǔn)確，若僅考慮前進(jìn)檔位和油門踏門信號(hào)有效的控制邏輯，而不考慮油門踏板踩下的具體深度，在切換過程中可能出現(xiàn)由于驅(qū)動(dòng)力輸出的非線性、動(dòng)力不足和不匹配，而出現(xiàn)車輛坡停起步時(shí)的不平順、溜坡和抖動(dòng)等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種既簡單實(shí)用，又安全可靠的用于電動(dòng)汽車坡停起步的控制系統(tǒng)及控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于電動(dòng)汽車坡停起步的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、手剎、檔位開關(guān)、油門踏板、制動(dòng)踏板、整車控制器、電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、手剎、檔位開關(guān)、油門踏板、制動(dòng)踏板和電機(jī)控制器分別用于檢測車輛的車速信號(hào)、手剎信號(hào)、檔位信號(hào)、油門踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)，及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度和轉(zhuǎn)速信號(hào)，并分別將信號(hào)發(fā)送給整車控制器，整車控制器控制車輛是否進(jìn)入坡停起步狀態(tài)。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，該系統(tǒng)還包括冷卻系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括溫度傳感器，整車控制器根據(jù)溫度傳感器的信號(hào)控制冷卻系統(tǒng)對(duì)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行散熱。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，該系統(tǒng)還包括主動(dòng)制動(dòng)單元，整車控制器控制主動(dòng)制動(dòng)單元制動(dòng)，維持車輛的靜止?fàn)顟B(tài)。

一種用于電動(dòng)汽車坡停起步的控制方法，在駐車狀態(tài)下，當(dāng)整車控制器檢測到當(dāng)前油門踏板開度大于0％，整車控制器從轉(zhuǎn)速模式切換到轉(zhuǎn)矩模式，并關(guān)閉主動(dòng)制動(dòng)單元制動(dòng)輸出，由電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成車輛的坡停起步功能。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述駐車狀態(tài)包括上坡駐車和下坡駐車，若為上坡駐車，則整車控制器從轉(zhuǎn)速模式切換到轉(zhuǎn)矩模式的條件為：整車控制器檢測到當(dāng)前油門踏板開度大于0％，且此開度對(duì)應(yīng)輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩與駐車時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、主動(dòng)制動(dòng)單元的制動(dòng)扭矩之和相同。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，上坡駐車的判定條件為：堵轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為正且檔位開關(guān)為前進(jìn)檔；下坡駐車的判定條件為：堵轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為負(fù)且檔位開關(guān)為倒退檔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過優(yōu)化坡停起步功能的控制邏輯，避免了電機(jī)轉(zhuǎn)速模式切換到轉(zhuǎn)矩模式時(shí)，可能由于驅(qū)動(dòng)力輸出的非線性、動(dòng)力不足和不匹配，而出現(xiàn)車輛坡停起步時(shí)的不平順、溜坡和抖動(dòng)等問題，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。

2、通過增加主動(dòng)制動(dòng)單元，避免了可能由于電機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器或電機(jī)控制器故障，導(dǎo)致電機(jī)驅(qū)動(dòng)力減小或消失，從而引起電機(jī)坡停起步功能的失效，甚至由于突然的失效或失控引發(fā)的危險(xiǎn)。

3、提出了一種無坡度和無傾角傳感器的電動(dòng)汽車坡停起步控制系統(tǒng)及控制方法，簡單實(shí)用，提高了控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有電動(dòng)汽車坡停起步的控制系統(tǒng)框圖；

圖2為本發(fā)明的電動(dòng)汽車坡停起步的控制系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例

本發(fā)明重新定義了有關(guān)電動(dòng)汽車坡停起步的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即，電動(dòng)汽車坡停起步的控制系統(tǒng)框圖，如圖2所示。該系統(tǒng)主要包括制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、手剎、檔位開關(guān)、油門踏板、制動(dòng)踏板、動(dòng)力電池、整車控制器、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、冷卻系統(tǒng)和主動(dòng)制動(dòng)單元。電機(jī)控制器主要由主控制板、電源板、驅(qū)動(dòng)板、相電流傳感器及功率單元構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要由電機(jī)、電機(jī)位置傳感器及電機(jī)溫度傳感器構(gòu)成。冷卻系統(tǒng)主要由水泵、管路、散熱器，及冷卻風(fēng)扇構(gòu)成。主動(dòng)制動(dòng)單元主要由制動(dòng)推桿輔助電機(jī)、制動(dòng)推桿、制動(dòng)主缸及制動(dòng)器依次串聯(lián)構(gòu)成。

制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、手剎、檔位開關(guān)、油門踏板及制動(dòng)踏板分別用于檢測車輛的車速信號(hào)、手剎信號(hào)、檔位信號(hào)、油門踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)，整車控制器通過連接的低壓線束實(shí)時(shí)采集對(duì)應(yīng)的傳感信號(hào)。

動(dòng)力電池通過高壓線束與電機(jī)控制器相連，為電機(jī)控制器的功率單元提供直流電源。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)位置傳感器、溫度傳感器分別用于檢測驅(qū)動(dòng)電機(jī)的位置信號(hào)和溫度信號(hào)，電機(jī)控制器通過低壓線束與傳感器相連，并實(shí)時(shí)采集對(duì)應(yīng)的傳感信號(hào)；電機(jī)控制器可以依據(jù)檢測的電機(jī)位置信號(hào)，通過實(shí)時(shí)計(jì)算得到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)；電機(jī)控制器還通過三根高壓線束與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供三相電流。

冷卻系統(tǒng)的水泵、散熱器通過管路與電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)串聯(lián)組成，并通過管路中的冷卻液輔助電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)散熱，冷卻系統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇通過機(jī)械方式與散熱器安裝固定，強(qiáng)制并加快散熱器散熱。

整車控制器通過can總線與電機(jī)控制器連接，會(huì)向電機(jī)控制器發(fā)送控制模式、速度和轉(zhuǎn)矩目標(biāo)指令，同樣，電機(jī)控制器也會(huì)向整車控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際控制速度、轉(zhuǎn)矩，及溫度等信號(hào)。

整車控制器通過線束與冷卻系統(tǒng)的水泵和冷卻風(fēng)扇連接，以控制水泵和冷卻風(fēng)扇工作。

整車控制器通過線束與制動(dòng)推桿輔助電機(jī)連接，以控制主動(dòng)制動(dòng)單元工作，并輔助驅(qū)動(dòng)電機(jī)坡停起步的控制。

本發(fā)明坡停起步的控制過程具體如下：

在上坡駐車(即堵轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為正且檔位開關(guān)為前進(jìn)檔)狀態(tài)下，當(dāng)整車控制器檢測到當(dāng)前油門踏板開度大于0％，且此開度在轉(zhuǎn)矩模式下對(duì)應(yīng)輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩與駐車時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，及主動(dòng)制動(dòng)單元的制動(dòng)扭矩之和相同時(shí)，整車控制器從轉(zhuǎn)速模式切換到轉(zhuǎn)矩模式，并關(guān)閉主動(dòng)制動(dòng)單元制動(dòng)輸出，且通過can總線向電機(jī)控制器發(fā)送轉(zhuǎn)矩模式和轉(zhuǎn)矩目標(biāo)指令，從而由電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)線性地、平順地完成車輛的坡停起步功能。

在下坡駐車(即堵轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為負(fù)且檔位開關(guān)為倒退檔)狀態(tài)下，當(dāng)整車控制器檢測到當(dāng)前油門踏板開度大于0％時(shí)，整車控制器從轉(zhuǎn)速模式切換到轉(zhuǎn)矩模式，并以與上坡駐車相同的方法，由電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)線性地、平順地完成車輛的坡停起步功能。

采用這樣的坡停起步方法，可以避免在切換過程中出現(xiàn)由于驅(qū)動(dòng)力輸出的非線性、動(dòng)力不足和不匹配，而出現(xiàn)車輛坡停起步時(shí)的不平順、溜坡和抖動(dòng)等問題，提高控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。

基于坡停起步控制的基礎(chǔ)上還可以增加坡道駐車控制，具體如下：

坡道駐車的狀態(tài)是由整車控制器結(jié)合當(dāng)前車輛的車速信號(hào)、手剎信號(hào)、檔位信號(hào)、油門踏板信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)及制動(dòng)踏板信號(hào)共同確定的。當(dāng)整車控制器檢測到手剎信號(hào)有效或其它不滿足坡道駐車條件時(shí)，會(huì)退出轉(zhuǎn)速模式并停止向電機(jī)控制器發(fā)送零轉(zhuǎn)速目標(biāo)指定。

當(dāng)電動(dòng)汽車正常爬坡時(shí)，手剎應(yīng)為無效狀態(tài)，制動(dòng)踏板開度為0％，且檔位開關(guān)應(yīng)處于前進(jìn)檔位，油門踏板開度大于0％，同時(shí)，當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速大于0轉(zhuǎn)/分鐘、車速大于0千米/時(shí)；即，判斷滿足前進(jìn)檔位駕駛狀態(tài)，整車控制器處于轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)模式，且通過電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出正向轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)需要坡道駐車時(shí)，司機(jī)會(huì)在保持當(dāng)前檔位的前提下，松掉油門踏板，接著踩下制動(dòng)踩板，直至車輛減速并停止，然后松掉制動(dòng)踏板；此時(shí)，整車控制器檢測到手剎為無效狀態(tài)，制動(dòng)踏板開度為0％，且檔位開關(guān)處于前進(jìn)檔位，油門踏板開度為0％，同時(shí)，當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速和車速都為零；即，判斷滿足坡道駐車條件，整車控制器進(jìn)入坡道駐車狀態(tài)，否則，不進(jìn)入。

當(dāng)進(jìn)入坡道駐車狀態(tài)時(shí)，整車控制器從轉(zhuǎn)矩模式切換到轉(zhuǎn)速模式，并通過can總線向電機(jī)控制器發(fā)送轉(zhuǎn)速模式和零轉(zhuǎn)速目標(biāo)指令。當(dāng)電機(jī)控制器接收到此指令時(shí)，會(huì)控制功率單元向電機(jī)輸入相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流，使電機(jī)可以平衡平行于坡面向下的重力分量，并根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算的電機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)地調(diào)整電流，通過轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，保證電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定的目標(biāo)零轉(zhuǎn)速相同，即維持車輛的靜止?fàn)顟B(tài)，從而達(dá)到坡道駐車的功能。

當(dāng)遇到坡度較大和車輛重載的情況且持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，電機(jī)控制器或驅(qū)動(dòng)電機(jī)由于一直處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，會(huì)持續(xù)發(fā)熱；整個(gè)運(yùn)行過程中，為防止由于過溫導(dǎo)致故障的發(fā)生，整車控制器會(huì)依據(jù)電機(jī)控制器通過can總線向其發(fā)送的控制器與電機(jī)實(shí)時(shí)溫度，動(dòng)態(tài)地打開和關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，控制并確保電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度處于安全的范圍內(nèi)。

當(dāng)遇到冷卻系統(tǒng)開啟時(shí)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度不在安全范圍內(nèi)、電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功能失效，或整車控制器檢測到零轉(zhuǎn)速控制時(shí)電機(jī)控制器反饋的電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(一般地，電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小于電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩)仍不能平衡重力分量(即坡道駐車時(shí)仍有微小的、持續(xù)的電機(jī)反向轉(zhuǎn)速，及制動(dòng)防抱死系統(tǒng)檢測的持續(xù)負(fù)向車速信號(hào))時(shí)，則整車控制器會(huì)依據(jù)零速目標(biāo)值與實(shí)際車速值，在當(dāng)前基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)地控制主動(dòng)制動(dòng)單元制動(dòng)，以平衡扭矩差值導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速偏差，通過車速閉環(huán)控制，維持車輛的坡道駐車功能，從而進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。