專利名稱：汽車爬坡控制方法和汽車爬坡控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種汽車的爬坡控制方法和 爬坡控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著能源的緊張和環(huán)境污染的日益加劇，使傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨著 眾多的困難，因此電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車的出現(xiàn)為廣大汽車生產(chǎn)廠商和 消費(fèi)者所看好，成為汽車發(fā)展的熱點(diǎn)。電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車是指以電 能為動(dòng)力的汽車， 一般采用高效率充電電池、或燃料電池做為動(dòng)力源。由 于電能是二次能源，它可以來源于風(fēng)能、水能、核能、熱能、太陽(yáng)能等多 種方式，因此電動(dòng)汽車屬于零排放汽車，能夠有效解決能源緊張和汽車尾 氣污染所帶來的環(huán)境問題。
然而由于電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)汽車的結(jié)構(gòu)不同，如電動(dòng)汽 車采用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而非傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，因此電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力 汽車也存在一些傳統(tǒng)汽車所未遇到的問題。由于電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車 的技術(shù)還并不是非常成熟，因此這些問題將嚴(yán)重影響電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力 汽車的發(fā)展，并且由于其與傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)和原理不同，也很難從傳統(tǒng)汽車 技術(shù)中得到借鑒。
目前現(xiàn)有技術(shù)中遇到的問題包括電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車的爬坡問 題。對(duì)于傳統(tǒng)汽車來說，在爬坡時(shí)特別是坡起時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火， 甚至溜車的現(xiàn)象，但這對(duì)于傳統(tǒng)汽車來說并不是特別嚴(yán)重，由于傳統(tǒng)汽車 中的內(nèi)燃機(jī)慣性大，因此在爬坡動(dòng)力不足時(shí)，最多是將內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)迫熄火。 然而對(duì)于純電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車來說，其采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如果爬坡動(dòng) 力不足時(shí)，則轉(zhuǎn)子近似停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)定子磁場(chǎng)將會(huì)被鎖定，如果駕駛員
按照操作習(xí)慣加大油門的話，就會(huì)加大IGBT ( Insulated Gate BipolarTransistor,絕緣4冊(cè)雙極晶體管)的開通占空比，從而將會(huì)將定子電壓(三 百多伏)加到了定子電阻兩端，并且由于定子電阻很小(約為幾歐)，因 此會(huì)產(chǎn)生幾百安的電流，如果這樣情況持續(xù)十幾秒就會(huì)燒毀電機(jī)、 一些功 率器件或電路模塊。并且此時(shí)如果駕駛員缺乏經(jīng)驗(yàn)，松油門過快，則電機(jī) 將會(huì)減小力矩輸出，同傳統(tǒng)汽車 一樣電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車也會(huì)因?yàn)榕?坡力不夠而迅速倒退下滑而產(chǎn)生交通事故。從上述描述中可以看出電動(dòng)汽 車及混合動(dòng)力汽車在爬坡時(shí)遇到比傳統(tǒng)汽車更嚴(yán)重的問題，并且目前未得 到解決，因此現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是亟需一種簡(jiǎn)單、有效的方法及裝置解決電 動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車爬坡時(shí)遇到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之 一 ，特別是解決現(xiàn)有技術(shù) 中電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車爬坡時(shí)遇到的技術(shù)缺陷。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面提出一種汽車爬坡控制裝置，包括傾 角傳感器、與所述傾角傳感器相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連 的控制器、以及與所述控制器相連的信號(hào)鎖存器和驅(qū)動(dòng)核；所述傾角傳感 器，用于檢測(cè)汽車爬坡時(shí)的傾角信號(hào)和動(dòng)力加速度；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用 于將所述傾角傳感器檢測(cè)到的所述傾角信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字傾角信號(hào)后，發(fā)送 給所述控制器；所述控制器，用于根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的數(shù)字傾角信 號(hào)計(jì)算相應(yīng)的控制電流值并輸出給所述信號(hào)鎖存器；所述信號(hào)鎖存器，用 于對(duì)所述控制器輸出的控制電流值進(jìn)行鎖存并提供給所述驅(qū)動(dòng)核；所述驅(qū) 動(dòng)核，用于根據(jù)所述信號(hào)鎖存器鎖存的控制電流值控制所述汽車的電機(jī)， 以使所述電機(jī)在爬坡時(shí)保持最大電機(jī)輸出扭矩。
本發(fā)明另一方面還提出一種汽車爬坡控制方法，包括以下步驟檢測(cè) 汽車爬坡時(shí)的傾角信號(hào)；根據(jù)所述傾角信號(hào)計(jì)算相應(yīng)的控制電流值；根據(jù) 所述控制電流值控制所述汽車的電機(jī)，以使所述電機(jī)在爬坡時(shí)保持最大電 才/UlT出4丑矩。
本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)單、有效的汽車爬坡控制方法和相應(yīng)裝置，以解 決電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車爬坡時(shí)遇到的問題，使其能夠平穩(wěn)爬坡，并且避免因?yàn)榕榔铝Σ蛔愣雇讼禄募夹g(shù)缺陷，從而提高了車輛的安全性。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面 的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描
述中將變得明顯和容易理解，其中
圖1為本發(fā)明實(shí)施例永磁同步電機(jī)工作特性曲線；
圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的汽車爬坡控制裝置結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例控制器的結(jié)構(gòu)圖4為本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例汽車爬坡控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其
能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā) 明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
本發(fā)明發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)所輸出的扭 矩并不是與油門深度呈線性關(guān)系，而是與電機(jī)的當(dāng)前速度有關(guān)，如圖l所 示，為本發(fā)明實(shí)施例永^茲同步電機(jī)工作特性曲線，從圖1中可以看出不同 的電機(jī)轉(zhuǎn)速下，并不是油門越深電機(jī)輸出扭矩越大，爬坡能力越強(qiáng)。因此 在車輛倒退或爬坡能力不足時(shí)，司機(jī)往往會(huì)加大油門，而此時(shí)未必能夠有 效地提高電機(jī)輸出扭矩，提升爬坡能力，并且還會(huì)由于油門過大導(dǎo)致IGBT 開通占空比加大，致使電機(jī)燒毀。根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)和相應(yīng)的試驗(yàn)，本發(fā)明給 出了圖1中的粗線作為爬坡策略，使其能夠始終保持最大電機(jī)輸出扭矩， 直至爬坡完畢。
本發(fā)明主要在于在檢測(cè)到汽車爬坡時(shí)，由控制器(如數(shù)字信號(hào)處理 DSP)根據(jù)坡度和圖1中的爬坡策略(如粗線所示)生成相應(yīng)的電流值， 如果此時(shí)汽車的油門深度值生成的電流值小于控制器生成的電流值，那么就選用控制器生成的電流值作為最終的電流值，也就是說即使此時(shí)司機(jī)松 開油門，車輛也不會(huì)快速倒退，而是以控制器生成的控制電流值慢慢爬坡。 當(dāng)然根據(jù)坡度的不同，如坡度較大，其也可能會(huì)穩(wěn)在坡上，或者慢慢下滑。 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，是指電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車，然而并不是僅 能用于電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車，今后發(fā)展的其他能源的汽車也可采用本 發(fā)明，同樣也應(yīng)為本發(fā)明保護(hù)范圍所涵蓋。
如圖2所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的汽車爬坡控制裝置結(jié)構(gòu)圖，該汽 車爬坡控制裝置包括傾角傳感器1、與傾角傳感器l相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、
和與模數(shù)轉(zhuǎn)換器2相連的控制器3、以及與控制器3相連的信號(hào)鎖存器4 和驅(qū)動(dòng)核5。其中，傾角傳感器1用于檢測(cè)汽車爬坡時(shí)的傾角信號(hào)；模數(shù) 轉(zhuǎn)換器2用于將傾角傳感器1檢測(cè)到的傾角信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字傾角信號(hào)后， 發(fā)送給控制器3，其中該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)可根據(jù)所需精度進(jìn)行選擇；控 制器3用于根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器2發(fā)送的數(shù)字傾角信號(hào)及爬坡策略(如圖1粗 線所示)計(jì)算相應(yīng)的控制電流值并輸出給信號(hào)鎖存器4;信號(hào)鎖存器4用 于對(duì)控制器3輸出的控制電流值進(jìn)行鎖存并提供給驅(qū)動(dòng)核5;驅(qū)動(dòng)核5用 于根據(jù)信號(hào)鎖存器4鎖存的控制電流值控制汽車的電機(jī)，將控制電流值轉(zhuǎn) 換為驅(qū)動(dòng)信號(hào)以使電機(jī)在爬坡時(shí)保持最大電機(jī)輸出扭矩，并且驅(qū)動(dòng)核5還 要將驅(qū)動(dòng)信號(hào)反饋給控制器3。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在上例中所述 電機(jī)為永,茲同步電動(dòng)機(jī)。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例控制器 的結(jié)構(gòu)圖，該控制器3包括保存模塊31和計(jì)算模塊32，保存模塊31用于 保存根據(jù)數(shù)字傾角信號(hào)計(jì)算控制電流值的公式，該公式是圖1中粗線所指 爬坡策略的體現(xiàn)，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該公式可為
iq=M[a+g x (sin(e)+u x cos (e))] x j /K, ( 1 )
其中，iq為控制給定電流，K為iq與轉(zhuǎn)矩的比例系數(shù)，其通過試驗(yàn)標(biāo) 定；M為整車的質(zhì)量，a為所述傾角傳感器讀的車輛加速度，e為所述傾角 傳感器讀的車輛爬坡角度，在平坦路面行駛時(shí)6=0， j為車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸和 車輪系統(tǒng)的傳動(dòng)比，g為重力加速度，u為滾動(dòng)摩擦系數(shù)。計(jì)算模塊32用 于根據(jù)數(shù)字傾角信號(hào)和保存模塊31保存的公式(1 )計(jì)算控制電流值。在上述實(shí)施例中，計(jì)算模塊32包括正常電流值計(jì)算子模塊321、公式 計(jì)算子模塊322和判斷模塊323，正常電流值計(jì)算子模塊321用于根據(jù)汽 車正常行駛的規(guī)則根據(jù)當(dāng)前油門值計(jì)算正常電流值，如可根據(jù)汽車在平坦 路面上行駛的規(guī)則計(jì)算正常電流值，公式計(jì)算子模塊322用于根據(jù)數(shù)字傾 角信號(hào)和保存模塊31保存的公式計(jì)算公式電流值；判斷模塊323用于比較 正常電流值計(jì)算子模塊321計(jì)算的正常電流值和公式計(jì)算子模塊322計(jì)算 的公式電流值，選擇電流值大的作為控制電流值。如果正常電流值計(jì)算子 模塊321計(jì)算的正常電流值大于公式計(jì)算子模塊322計(jì)算的公式電流值， 則選擇正常電流值作為控制電流值；如過正常電流值計(jì)算子模塊321計(jì)算 的正常電流值小于公式計(jì)算子模塊322計(jì)算的公式電流值，則說明選擇公 式電流^L作為控制電流值。
為了硬件電路的保護(hù)，電機(jī)控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)為了保護(hù)IPM( Intelligent Power Module,智能功率模塊)，避免IPM上下橋臂在切換狀態(tài)時(shí)同時(shí)導(dǎo) 通從而出現(xiàn)短路現(xiàn)象，因此電機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)在上下橋臂狀態(tài)切換的時(shí)候加 入了死區(qū)。并且在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，IPM的上下橋臂會(huì)同時(shí)關(guān)閉。由于加入了 死區(qū)時(shí)間，PWM ( Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制)有效占空比將會(huì)減 少，這將與電機(jī)控制系統(tǒng)的期望值不符，特別是在低速PWM有效占空比 比較小的時(shí)候，死區(qū)時(shí)間在占空比中占的比例將大大增加，從而對(duì)電機(jī)的 低速控制造成了極大的影響，甚至可能由于啟動(dòng)力矩不夠而無法正常啟動(dòng) 電機(jī)。因此作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還需要對(duì)死區(qū)進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償，所以 該控制器3還包括死區(qū)判斷模塊33和死區(qū)補(bǔ)償模塊34,其中，死區(qū)判斷 模塊33于判斷是否在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可通過判斷 電機(jī)的當(dāng)前速度絕對(duì)值V是否大于死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度值Vo來判斷是否在 死區(qū)時(shí)間內(nèi)，如果檢測(cè)到電機(jī)的當(dāng)前速度絕對(duì)值V大于死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速 度值Vo，則判斷未在死區(qū)時(shí)間內(nèi)；如果4企測(cè)到電機(jī)的當(dāng)前速度絕對(duì)值V小 于死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度值Vo,則判斷在死區(qū)時(shí)間內(nèi)。死區(qū)補(bǔ)償模塊34用 于在死區(qū)判斷模塊33判斷在死區(qū)時(shí)間內(nèi)時(shí)，對(duì)脈寬調(diào)制PWM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)
償。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，死區(qū)補(bǔ)償模塊34對(duì)PWM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)?br> "V
到的死區(qū)補(bǔ)償值為 V。 °，其中，T。為設(shè)定的死區(qū)時(shí)間，V為所述電機(jī)當(dāng)前速度絕對(duì)值，Vo為死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度值。如果當(dāng)前電機(jī)速度
絕對(duì)值大于等于Vo,則死區(qū)補(bǔ)償值為0。根據(jù)上式來看，速度越小，死區(qū) 補(bǔ)償值越大，當(dāng)速度為0時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)補(bǔ)償了全部的死區(qū)時(shí)間，經(jīng)過實(shí)踐 證明，此時(shí)已經(jīng)能啟動(dòng)電機(jī)。而在死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度Vo附近，死區(qū)補(bǔ)償 值過渡平滑，沒有階躍現(xiàn)象存在，從而保證了電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
本發(fā)明發(fā)明人在進(jìn)行車輛實(shí)驗(yàn)時(shí)，還發(fā)現(xiàn)從車輛靜止?fàn)顟B(tài)開始急加速 時(shí)，由于電機(jī)的起動(dòng)需要較大扭矩，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度不夠大， 此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)超調(diào)，電機(jī)會(huì)因?yàn)殡娏鞒隹刂葡到y(tǒng)的控制范圍而出現(xiàn)失控 現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題主要有以下兩個(gè)途徑， 一是增加控制系統(tǒng)的響應(yīng) 速度，二是降低油門的響應(yīng)速度。上述兩種方法都是為了使油門的響應(yīng)速 度與控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度同步，由于增加控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度勢(shì)必會(huì)降低 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以為了不影響整個(gè)控制系統(tǒng)，只能采用第二種方法， 降低油門的響應(yīng)速度。因此控制器3還包括低速檢測(cè)模塊35和同步模塊 36，低速檢測(cè)模塊35用于根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值檢測(cè)所述電機(jī)是否處于低速狀 態(tài)，即可預(yù)先設(shè)置速度闞值Vp當(dāng)電機(jī)速度小于速度閾值V,時(shí)認(rèn)為其處 于低速狀態(tài)；同步模塊36用于在低速檢測(cè)模塊35檢測(cè)電機(jī)處于低速狀態(tài) 時(shí)，在低速狀態(tài)時(shí)每100us周期根據(jù)實(shí)際油門值和控制系統(tǒng)采用的油門值 得到新的油門值，以限制所述油門的響應(yīng)速度使油門的響應(yīng)速度和控制系 統(tǒng)的響應(yīng)速度同步。例如計(jì)算采集的實(shí)際油門值與目前系統(tǒng)采用的油門 值的差值，如果差值小于某一常數(shù)值B,則控制系統(tǒng)直接采用采集進(jìn)來的 實(shí)際油門值作為新的油門值供控制系統(tǒng)使用，如果差值大于B,則控制系 統(tǒng)把目前采用的油門值加上某一常數(shù)值C,作為新的油門值供控制系統(tǒng)使 用。
在上述實(shí)施例中，汽車爬坡控制裝置還包括連接在傾角傳感器1和模 數(shù)轉(zhuǎn)換器2之間的濾波模塊6和放大模塊7，濾波模塊6用于對(duì)傾角傳感 器1檢測(cè)到的傾角信號(hào)進(jìn)行濾波；放大模塊7用于對(duì)濾波模塊6濾波后的 傾角信號(hào)進(jìn)行放大。在信號(hào)鎖存器4和驅(qū)動(dòng)核5之間還設(shè)置有光耦8，該 光耦8用于信號(hào)隔離，增加DSP系統(tǒng)的可靠性。
如圖4所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例汽車爬坡控制方法的流程圖，同樣該方法也結(jié)合圖1中所示出的爬坡策略(結(jié)合圖1中粗線)，由控制器(如
數(shù)字信號(hào)處理DSP)根據(jù)坡度和圖1中的爬坡策略生成相應(yīng)的電流值，在 汽車的油門深度值生成的電流值小于控制器生成的電流值時(shí)，選用控制器 生成的電流值作為最終的電流值，即使此時(shí)司機(jī)松開油門，車輛也不會(huì)快 速倒退，而是以控制器生成的電流值慢慢爬坡。并且該方法還考慮了死區(qū) 對(duì)電機(jī)低速控制的影響，在電機(jī)當(dāng)前速度絕對(duì)值小于死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度 值時(shí)進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償。另外該方法還可防止車輛靜止?fàn)顟B(tài)急加速時(shí)出現(xiàn)的超 調(diào)現(xiàn)象，使油門的響應(yīng)速度與控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度同步。該方法包括以下 步驟
步驟S401,檢測(cè)汽車爬坡時(shí)的傾角信號(hào)和加速度信號(hào)。作為本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例，可通過在汽車上設(shè)置傾角傳感器實(shí)現(xiàn)在汽車爬坡時(shí)對(duì)坡度傾 角和加速度的4全測(cè)。
步驟S402，通過濾波器和放大器對(duì)檢測(cè)到的傾角信號(hào)和加速度進(jìn)行濾 波和放大，去除噪聲和干擾。
步驟S403,對(duì)濾波和放大的傾角和加速度信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)， 轉(zhuǎn)換為數(shù)字傾角信號(hào)，以供后續(xù)的控制器進(jìn)行處理，如DSP、單片機(jī)、CPU 等控制器。
步驟S404，根據(jù)數(shù)字傾角信號(hào)及爬坡策略(如圖l粗線所示)計(jì)算相 應(yīng)的控制電流值。其中可根據(jù)上述公式(1)實(shí)現(xiàn)。
步驟S405,將控制電流值與按照正常行駛規(guī)則根據(jù)當(dāng)前油門值計(jì)算的 電流值進(jìn)行比較，選擇電流值大的作為最終的控制電流值。如果控制電流 值大于根據(jù)當(dāng)前油門值計(jì)算的電流值，則選擇控制電流值作為最終的控制 電流值；如果根據(jù)當(dāng)前油門值計(jì)算的電流值大于控制電流值，則選擇根據(jù) 當(dāng)前油門值計(jì)算的電流值作為最終的控制電流值。
步驟S406，根據(jù)最終的控制電流值控制汽車的電機(jī)，以使電機(jī)在爬坡 時(shí)保持最大電機(jī)輸出扭矩。
步驟S407,同樣，為了避免死區(qū)對(duì)電機(jī)的低速控制的影響，還需對(duì)其 進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償。因此首先判斷是否在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例，可通過判斷電機(jī)的當(dāng)前速度絕對(duì)值V是否大于死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度值Vo來判斷是否在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，如果檢測(cè)到電機(jī)的當(dāng)前速度絕對(duì)值V大于死
區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度值Vo,則判斷未在死區(qū)時(shí)間內(nèi)；如果檢測(cè)到電機(jī)的當(dāng)前 速度絕對(duì)值V小于死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度值V0，則判斷在死區(qū)時(shí)間內(nèi)。如果 不在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，則繼續(xù)進(jìn)行步驟S409。
步驟S408，如果判斷在死區(qū)時(shí)間內(nèi)時(shí)，則對(duì)PWM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償。作 為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)PWM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)玫降乃绤^(qū)補(bǔ)償值為 T = (l-》T。
V。 ，其中，To為設(shè)定的死區(qū)時(shí)間，V為所述電機(jī)當(dāng)前速度絕對(duì) 值，Vo為死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度值。如果當(dāng)前電機(jī)速度絕對(duì)值大于等于V0， 則死區(qū)補(bǔ)償值為0。根據(jù)上式來看，速度越小，死區(qū)補(bǔ)償值越大，當(dāng)速度 為0時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)補(bǔ)償了全部的死區(qū)時(shí)間，經(jīng)過實(shí)踐證明，此時(shí)已經(jīng)能啟 動(dòng)電機(jī)。而在死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度Vo附近，死區(qū)補(bǔ)償值過渡平滑，沒有階 躍現(xiàn)象存在，從而保證了電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
步驟S409,根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值判斷所述電機(jī)是否處于低速狀態(tài)。本 發(fā)明實(shí)施例為了避免出現(xiàn)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度不夠大而使電流超出控制系 統(tǒng)的控制范圍而出現(xiàn)失控現(xiàn)象，需要保持油門的響應(yīng)速度與控制系統(tǒng)的響 應(yīng)速度同步。并且由于上述現(xiàn)象只存在車輛靜止?fàn)顟B(tài)急加速時(shí)才出現(xiàn)，因 此控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定了一個(gè)低速區(qū)，小于速度閾值V,時(shí)，則認(rèn)為其在低速 區(qū)，處于低速狀態(tài)，因此需要保持油門的響應(yīng)速度與控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度 同步。
步驟S410，如果判斷電機(jī)處于低速狀態(tài)，則在低速狀態(tài)時(shí)每A個(gè)周期 根據(jù)實(shí)際油門值和控制系統(tǒng)采用的油門值得到新的油門值，以限制油門的 響應(yīng)速度使油門的響應(yīng)速度和所述控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度同步。例如計(jì)算 采集的實(shí)際油門值與目前系統(tǒng)采用的油門值的差值，如果差值小于某一常 數(shù)值B，則控制系統(tǒng)直接采用采集進(jìn)來的實(shí)際油門值作為新的油門值供控 制系統(tǒng)使用，如果差值大于B，則控制系統(tǒng)把目前采用的油門值加上某一 常數(shù)值C ，作為新的油門值供控制系統(tǒng)使用。
本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)單、有效的汽車爬坡控制方法和相應(yīng)裝置，以解 決電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車爬坡時(shí)遇到的問題，使其能夠平穩(wěn)爬坡，并且 避免因?yàn)榕榔铝Σ蛔愣雇讼禄募夹g(shù)缺陷，從而提高了車輛的安全性。并且通過本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)死區(qū)的補(bǔ)償，使電機(jī)不僅能夠正常啟動(dòng)，并且 在死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度V()附近，死區(qū)補(bǔ)償值過渡平滑，沒有階躍現(xiàn)象存在， 保證了電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。另外本發(fā)明實(shí)施例，還能夠避免在車輛從靜止?fàn)?態(tài)急加速時(shí)電機(jī)因?yàn)殡娏鞒隹刂葡到y(tǒng)的控制范圍而出現(xiàn)的失控現(xiàn)象。本 發(fā)明不僅消除了現(xiàn)有技術(shù)中存在的汽車爬坡時(shí)存在的弊端，提高了車輛的 安全性，并且結(jié)構(gòu)緊湊，與電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力系統(tǒng)具有良好的兼容性， 能夠輕松實(shí)現(xiàn)純無級(jí)變速和混合無級(jí)變速工作模式，從而提高車輛的動(dòng)力 性。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例 進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等 同限定。
權(quán)利要求
1、一種汽車爬坡控制裝置，其特征在于，包括傾角傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制器、信號(hào)鎖存器和驅(qū)動(dòng)核；所述傾角傳感器，用于檢測(cè)汽車爬坡時(shí)的傾角信號(hào)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述傾角傳感器檢測(cè)到的所述傾角信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字傾角信號(hào)后，發(fā)送給所述控制器；所述控制器，用于根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的數(shù)字傾角信號(hào)計(jì)算相應(yīng)的控制電流值并輸出給所述信號(hào)鎖存器；所述信號(hào)鎖存器，用于對(duì)所述控制器輸出的控制電流值進(jìn)行鎖存并提供給所述驅(qū)動(dòng)核；所述驅(qū)動(dòng)核，用于根據(jù)所述信號(hào)鎖存器鎖存的控制電流值控制所述汽車的電機(jī)，以使所述電機(jī)在爬坡時(shí)保持最大電機(jī)輸出扭矩。
2、 如權(quán)利要求1所述的汽車爬坡控制裝置，其特征在于，所述控制器 包括保存模塊和計(jì)算模塊，所述保存模塊，用于保存根據(jù)所述數(shù)字傾角信號(hào)計(jì)算所述控制電流值 的7>式，所述7>式為iq=M[a+g x (sin(e)+u x cos (e))] x j /K,其中，iq為控制給定電流，K為iq與轉(zhuǎn)矩的比例系數(shù)，其通過試驗(yàn)標(biāo)定；M為整車的質(zhì)量，a為所述傾角傳感器讀的車輛加速度，e為所述傾角傳感器讀的車輛爬坡角度，j為車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸和車輪系統(tǒng)的傳動(dòng)比，g為重力加速度，u為滾動(dòng)摩擦系數(shù)；所述計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述數(shù)字傾角信號(hào)和所述保存模塊保存的所述公式計(jì)算所述控制電流值。
3、 如權(quán)利要求2所述的汽車爬坡控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算模 塊包括正常電流值計(jì)算子模塊、公式計(jì)算子模塊和判斷模塊，所述正常電流值計(jì)算子模塊，用于根據(jù)汽車正常行駛的規(guī)則根據(jù)當(dāng)前 油門值計(jì)算正常電流值；所述公式計(jì)算子模塊，用于根據(jù)所述數(shù)字傾角信號(hào)和所述保存模塊保 存的所述公式計(jì)算公式電流值；所述判斷模塊，用于比較所述正常電流值計(jì)算子模塊計(jì)算的正常電流 值和所述公式計(jì)算子模塊計(jì)算的公式電流值，選擇電流值大的作為所述控 制電流值。
4、 如權(quán)利要求1所述的汽車爬坡控制裝置，其特征在于，所述控制器 還包括死區(qū)判斷模塊和死區(qū)補(bǔ)償模塊，所述死區(qū)判斷模塊，用于判斷是否在死區(qū)時(shí)間內(nèi)；所述死區(qū)補(bǔ)償模塊，用于在所述死區(qū)判斷模塊判斷在死區(qū)時(shí)間內(nèi)時(shí)，對(duì)脈寬調(diào)制PWM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償。
5、 如權(quán)利要求4所述的汽車爬坡控制裝置，其特征在于，所述死區(qū)補(bǔ)償模塊對(duì)PWM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)玫降乃绤^(qū)補(bǔ)償值為<formula>formula see original document page 3</formula>其中，v。To為設(shè)定的死區(qū)時(shí)間，V為所述電機(jī)當(dāng)前速度絕對(duì)值，Vo為死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R 界速度值。
6、 如權(quán)利要求1所述的汽車爬坡控制裝置，其特征在于，所述控制器 還包括低速檢測(cè)模塊和同步模塊，所述低速檢測(cè)模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值檢測(cè)所述電機(jī)是否處于 低速狀態(tài)；所述同步模塊，用于在所述低速檢測(cè)模塊檢測(cè)所述電機(jī)處于低速狀態(tài) 時(shí)，根據(jù)實(shí)際油門值和控制系統(tǒng)采用的油門值得到新的油門值，以限制所 述油門的響應(yīng)速度使油門的響應(yīng)速度和所述控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度同步。
7、 一種汽車爬坡控制方法，其特征在于，包括以下步驟 檢測(cè)汽車爬坡時(shí)的傾角信號(hào)；根據(jù)所述傾角信號(hào)計(jì)算相應(yīng)的控制電流值；根據(jù)所述控制電流值控制所述汽車的電機(jī)，以使所述電機(jī)在爬坡時(shí)保 持最大電機(jī)輸出扭矩。
8、 如權(quán)利要求7所述汽車爬坡控制方法，其特征在于，所述根據(jù)傾角 信號(hào)計(jì)算相應(yīng)的控制電流值具體通過以下公式實(shí)現(xiàn)<formula>formula see original document page 3</formula> 其中，iq為控制給定電流，K為iq與轉(zhuǎn)矩的比例系數(shù)，其通過試驗(yàn)標(biāo) 定；M為整車的質(zhì)量，a為所述傾角傳感器讀的車輛加速度，e為所述傾角傳感器讀的車輛爬坡角度，j為車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸和車輪系統(tǒng)的傳動(dòng)比，g為 重力加速度，U為滾動(dòng)摩擦系數(shù)。
9、 如權(quán)利要求8所述汽車爬坡控制方法，其特征在于，在所述根據(jù)傾 角信號(hào)計(jì)算相應(yīng)的控制電流值之后，還包括將所述控制電流值與按照正常行駛規(guī)則根據(jù)當(dāng)前油門值計(jì)算的電流值 進(jìn)行比較；選擇電流值大的作為最終的控制電流值。
10、 如權(quán)利要求7所述汽車爬坡控制方法，其特征在于，還包括 判斷是否在死區(qū)時(shí)間內(nèi)；如果判斷在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，則對(duì)脈寬調(diào)制PWM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償。
11、 如權(quán)利要求IO所述汽車爬坡控制方法，其特征在于，所述判斷是 否在死區(qū)時(shí)間內(nèi)具體為判斷所述電機(jī)的當(dāng)前速度絕對(duì)值V是否小于死區(qū)補(bǔ)償?shù)呐R界速度值Vo;所述對(duì)PWM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)玫降乃绤^(qū)補(bǔ)償值為T = (1 -工)xT。，其中，v。To為i殳定的死區(qū)時(shí)間。
12、 如權(quán)利要求7或11所述汽車爬坡控制方法，其特征在于，還包括 以下步驟根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值判斷所述電機(jī)是否處于低速狀態(tài)；如果判斷所述電機(jī)處于低速狀態(tài)，則根據(jù)實(shí)際油門值和控制系統(tǒng)采用的油門值得到新的油門值，以限制所述油門的響應(yīng)速度使油門的響應(yīng)速度和所述控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度同步。
全文摘要
本發(fā)明提出一種汽車爬坡控制方法，包括以下步驟檢測(cè)汽車爬坡時(shí)的傾角信號(hào)；根據(jù)所述傾角信號(hào)計(jì)算相應(yīng)的控制電流值；根據(jù)所述控制電流值控制所述汽車的電機(jī)，以使所述電機(jī)在爬坡時(shí)保持最大電機(jī)輸出扭矩。本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)單、有效的汽車爬坡控制方法和相應(yīng)裝置，以解決電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車爬坡時(shí)遇到的問題，使其能夠平穩(wěn)爬坡，并且避免出現(xiàn)因?yàn)橛烷T過大而燒毀電機(jī)，或因?yàn)榕榔铝Σ蛔愣雇讼禄募夹g(shù)缺陷，從而提高了車輛的安全性。
文檔編號(hào)B60W40/11GK101638062SQ20081011746
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者張賀軍, 楊廣明 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司