專利名稱：汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車的電機輸出轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)及控制方法，尤其涉及汽車在 上坡狀態(tài)下的電機輸出轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的燃油汽車采用發(fā)動機作為動力輸出源，為了保證發(fā)動機不熄火， 發(fā)動機運轉(zhuǎn)的車速必須在怠速以上。當(dāng)汽車處在斜坡路段上時，即使駕駛員 不踩油門，發(fā)動機也會因為要運行在怠速以上而有一個向前的力矩，保證車 輛不會倒退下滑。而電動汽車和混合動力汽車多是采用電機作為動力輸出
源，由CPU根據(jù)電流給定值，控制電機以響應(yīng)轉(zhuǎn)矩帶動車輪，使汽車達(dá)到
所要求的車速。電機本身不需要怠速來保證汽車運行，所以當(dāng)駕駛員不踩加 速踏板時，電機是沒有力矩輸出的。但是當(dāng)汽車處在上坡路段上時，如果駕 駛員松開加速踏板，由于電機沒有力矩輸出，車輛可能發(fā)生倒退下滑，這樣 則可能會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，所以希望能夠抑制車輛在上坡過程中不希望發(fā)生的 倒退下滑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是為了解決上述問題，提出一種能夠抑制車輛在上坡 過程中出現(xiàn)不希望發(fā)生的倒退下滑情況的汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控 制系統(tǒng)及控制方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制方
法，包括以下步驟
Sl)檢測車輛檔位Rank和車速V;
652) 根據(jù)檔位Rank和車速V判斷車輛是否處于上坡下滑狀態(tài)，并且如 果車輛處于上坡下滑狀態(tài)，則執(zhí)行以下步驟
53) 對車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，得到使車輛不下滑的電機所需電流
值I;
54) 控制電機運轉(zhuǎn)在所需電流值I。
一種汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括-檔位傳感器，用于檢測車輛的檔位Rank; 車速傳感器，用于檢測車輛的車速V;以及
電機ECU，用于接收檢測到的檔位Rank和車速V，根據(jù)檔位Rank和 車速V判斷車輛是否處于上坡下滑狀態(tài)，若車輛處于上坡下滑狀態(tài)，則對車 速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，得到使車輛不下滑的電機所需電流值I，控制電機 運轉(zhuǎn)在所需電流值I。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明根據(jù)檔位傳感器和車速傳感器的輸出判 斷出車輛處于上坡狀態(tài)時，對車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)即PI調(diào)節(jié)，得到使 車輛不下滑的電機所需電流值I，控制車速使其為0，從而可以抑制車輛在 上坡時倒退下滑，增強車輛駕駛的安全性和舒適性。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的包含有汽車上坡狀態(tài)下電機輸
出轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的汽車的電氣驅(qū)動系統(tǒng)簡化結(jié)構(gòu)圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制方法的流程圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制
方法的流程圖4是實現(xiàn)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖對優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，表示作為本發(fā)明的一個實施方式的汽車的電氣驅(qū)動系統(tǒng)簡 化結(jié)構(gòu)圖。實施方式中的汽車電氣驅(qū)動系統(tǒng)100包括電池組l、車速傳感 器2、剎車踏板11、檔位傳感器3、電容組4、電機電子控制單元(ECU) 5、 逆變器6、驅(qū)動隔離單元7、電機8、旋轉(zhuǎn)變壓器9。
其中，所述電池組l采用大功率的電池組，電壓200V 330V，是整個電 氣驅(qū)動系統(tǒng)的能量源；所述剎車踏板11固定在與傳統(tǒng)汽車相同的地方，用 于向電機ECU5傳遞剎車深度信號；所述車速傳感器2與車速表相連，用于 向電機ECU 5傳遞車速信號；所述檔位傳感器與汽車的換檔執(zhí)行機構(gòu)相連， 用于向電機ECU5傳遞車輛的檔位信號；所述電容組4正極與所述電池組1 的正極母線相連接，負(fù)極與所述電池組1的負(fù)極母線相連接，用于吸收高頻 沖擊電壓，平滑直流電壓波形；所述電機ECU5用于計算PWM信號，通過 驅(qū)動隔離單元送入逆變器6;所述逆變器6由三個IPM (智能功率模塊，也 可用IGBT，晶體管等功率器件)組成，IPM分為上下橋臂，所述三個IPM 的上橋臂的輸入端與電池組1的正極母線相連接，下橋臂與電池組1的負(fù)極 母線相連接，各IPM之間的各個連接點分別與所述電機8的三相線圈(U相、 V相、W相)相連接；所述電機8是永磁型同步電動機，作為汽車的動力輸 出源；所述旋轉(zhuǎn)變壓器9與所述電機8的轉(zhuǎn)子相連接，用于檢測所述電機8 的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度位置，并傳遞給所述電機ECU5。
本發(fā)明基于檔位傳感器輸出的檔位信號和車速傳感器輸出的車速信號 來判斷車輛是否處于上坡狀態(tài)，若處于上坡狀態(tài)則對車速V進(jìn)行比例積分調(diào) 節(jié)，得到使車輛不下滑的電機所需電流值I，然后控制電機8運轉(zhuǎn)在所需電 流值I，從而使電機8輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩而抑止車輛倒退下滑。如圖2所示，為本發(fā)明的汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制方法的流程
圖，包括以下步驟
在步驟S1，檔位傳感器檢測車輛檔位Rank,車速傳感器檢測車輛的車 速V。
在步驟S2，電機ECU根據(jù)檔位Rank和車速V判斷車輛是否處于上坡 下滑狀態(tài)。如果判斷為車輛處于上坡下滑狀態(tài)，則執(zhí)行步驟3;若判斷為車 輛不處于上坡下滑狀態(tài)，則按照現(xiàn)有技術(shù)中的控制方式控制電機輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
其中，根據(jù)檔位Rank和車速V判斷車輛是否處于上坡狀態(tài)包括接收 檔位傳感器輸出的檔位信號以及車速傳感器輸出的車速信號，若檔位Rank 為前進(jìn)檔，但車速V為負(fù)，則判斷出車輛處于上坡下滑狀態(tài)。
在步驟S3，電機ECU對車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，即PI調(diào)節(jié)，得到 使車輛不下滑的電機所需電流值I。比例積分調(diào)節(jié)按如下公式進(jìn)行比例積分 調(diào)節(jié)
其中速度V以m/s為單位；t為以s為單位的積分時間；^,.為比例放
大系數(shù)；T為積分時間常數(shù)。
其中，比例積分調(diào)節(jié)的參數(shù)根據(jù)由于具體車型的質(zhì)量，車輪大小，車輛 變速比等的不同而有所不同，Kpi優(yōu)選的范圍是5000-10000， r的優(yōu)選范圍 是0.001s到0.005s。
如圖3所示，優(yōu)選地，步驟Sl還利用剎車深度傳感器檢測剎車踏板被 踩壓深度所對應(yīng)的剎車深度Brake,在步驟S3中，電機ECU再基于比例積 分調(diào)節(jié)的結(jié)果，根據(jù)步驟Sl得到的剎車深度Brake計算電機的所需電流I。
所需電流值I隨著剎車深度Brake的增大而線性減小。 一般情況下，當(dāng)剎車深度增大到40%時，該剎車深度已經(jīng)可以使得汽車制動停止，而不會倒 退下滑，因而優(yōu)選為當(dāng)剎車深度為O時，所需電流值I等于對車速V進(jìn)行比 例積分調(diào)節(jié)得到的結(jié)果值，當(dāng)剎車深度增大到40%時，所需電流值I為0。
在步驟S4，電機ECU通過控制電機運轉(zhuǎn)在所需電流值I，從而控制電 機輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩T。
實現(xiàn)以上控制方法的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括檔位傳感器3、車速 傳感器2、電機ECU5，優(yōu)選的，還包括剎車深度傳感器12。檔位傳感器3 用于檢測車輛的檔位Rank;車速傳感器2用于檢測車輛的車速V;剎車深 度傳感器12用于檢測剎車被踩壓深度所對應(yīng)的剎車深度Brake;電機ECU 5 用于接收檢測到的檔位Rank、車速V和剎車深度Brake,根據(jù)檔位Rank和 車速V判斷車輛是否處于上坡下滑狀態(tài)，若車輛處于上坡下滑狀態(tài)，則對車 速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，即PI調(diào)節(jié)，得到使車輛不下滑的電機所需電流值 I，優(yōu)選的，再基于比例積分調(diào)節(jié)的結(jié)果，根據(jù)剎車深度Brake計算電機的所 需電流I，從而控制電機輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩T。
其中電機ECU中優(yōu)選包括判斷單元51，用于根據(jù)檔位Rank和車速V 判斷車輛是否處于上坡狀態(tài)，如果判斷為車輛處于上坡狀態(tài)，則輸出向PI 調(diào)節(jié)單元發(fā)出開始調(diào)節(jié)信號；計算單元52，用于對車速V進(jìn)行比例積分調(diào) 節(jié)，得到使車輛不下滑的電機所需電流值I，優(yōu)選的，該計算單元基于比例 積分調(diào)節(jié)的結(jié)果，根據(jù)剎車深度Brake計算電機的所需電流I;電機控制單 元53，用于控制電機的所需電流值I。
根據(jù)以上說明，采用電機作為動力輸出源的汽車當(dāng)掛著前進(jìn)檔處于坡上時，即使駕駛員 完全松掉加速踏板，此時系統(tǒng)根據(jù)車速對電機輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到車速為0，即抑止 汽車下滑。
權(quán)利要求
1、一種汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制方法，該控制方法包括以下步驟S1)檢測車輛檔位Rank和車速V；S2)根據(jù)檔位Rank和車速V判斷車輛是否處于上坡下滑狀態(tài)，并且如果車輛處于上坡下滑狀態(tài)，則執(zhí)行以下步驟S3)對車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，得到使車輛不下滑的電機所需電流值I；S4)控制電機運轉(zhuǎn)在所需電流值I。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中步驟S2包括 若檔位Rank為前進(jìn)檔，且車速V為負(fù)，則判斷出車輛處于上坡下滑狀態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中步驟S3中的比例積分調(diào)節(jié)按 照如下公式進(jìn)行其中速度V以m/s為單位；t為以S為單位的積分時間；《p,為比例放 大系數(shù)；r為積分時間常數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其中所述比例積分調(diào)節(jié)公式中《p, 的優(yōu)選范圍是5000到10000， r的優(yōu)選范圍是0.001s到0.005s。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中步驟Sl還包括檢測剎車深 度Brake;步驟S3還包括基于比例積分調(diào)節(jié)的結(jié)果，根據(jù)剎車深度Brake計算 電機的所需電流I。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其中所需電流值I隨著剎車深度 Brake的增大而線性減小。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其中當(dāng)剎車深度為0時，所需電流值I等于對車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)得到 的結(jié)果值；當(dāng)剎車深度增大到40%時，所需電流值I等于O。
8、 一種汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 檔位傳感器(3)，用于檢測車輛的檔位Rank; 車速傳感器(2)，用于檢測車速V;以及電機ECU(5)，用于接收檢測到的檔位Rank和車速V，根據(jù)檔位Rank 和車速V判斷車輛是否處于上坡下滑狀態(tài)，若車輛處于上坡下滑狀態(tài)，則對 車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，得到使車輛不下滑的電機所需電流值I，控制電 機運轉(zhuǎn)在所需電流值I。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括-剎車深度傳感器(12)，用于檢測剎車深度Brake;電機ECU (5)還用于接收檢測到的剎車深度Brake,并基于比例積分 調(diào)節(jié)的結(jié)果，根據(jù)剎車深度Brake計算電機的所需電流I。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中所述電機ECU包括-判斷單元(51)，用于根據(jù)檔位Rank和車速V判斷車輛是否處于上坡下滑狀態(tài)，并且如果判斷為車輛處于上坡下滑狀態(tài)，則輸出向比例積分調(diào)節(jié) 單元發(fā)出開始調(diào)節(jié)的信號；計算單元(52)，用于對車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，得到使車輛不下滑 的電機所需電流值I;電機控制單元(53)，用于控制電機運轉(zhuǎn)在所需電流值I。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括 剎車深度傳感器(12)，用于檢測剎車深度Brake;所述計算單元(52)還用于接收檢測到的剎車深度Brake,并基于比例 積分調(diào)節(jié)的結(jié)果，根據(jù)剎車深度Brake計算電機的所需電流I。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，其中所述判斷單元按如下步驟判斷車輛是否處于上坡下滑狀態(tài)若檔位Rank為前進(jìn)檔，且車速V為負(fù)，則判斷出車輛處于上坡下滑狀態(tài)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的控制系統(tǒng)，其中所述計算單元按如下公式 進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)-.其中速度V以m/s為單位；t為以s為單位的積分時間；《p,為比例放 大系數(shù)；r為積分時間常數(shù)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制系統(tǒng)，其中所述比例積分調(diào)節(jié)公式中 《p,的優(yōu)選范圍是5000到10000， T的優(yōu)選范圍是0.001s到0.005s。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)，其中所述計算單元按如下步驟 基于比例積分調(diào)節(jié)的結(jié)果，根據(jù)剎車深度Brake計算電機的所需電流I:所需電流值I隨著剎車深度Brake的增大而線性減小。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其中所述計算單元按如下步驟 基于比例積分調(diào)節(jié)的結(jié)果，根據(jù)剎車深度Brake計算電機的所需電流I:當(dāng)剎車深度為0時，所需電流值I等于對車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)得到 的結(jié)果值；當(dāng)剎車深度增大到40%時，所需電流值I等于O。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車上坡狀態(tài)下電機輸出轉(zhuǎn)矩控制方法，該控制方法包括以下步驟檢測車輛檔位Rank和車速V；根據(jù)檔位Rank和車速V判斷車輛是否處于上坡下滑狀態(tài)，并且如果車輛處于上坡下滑狀態(tài)，則執(zhí)行以下步驟對車速V進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，得到使車輛不下滑的電機所需電流值I；控制電機運轉(zhuǎn)在所需電流值I。通過該控制方法，使汽車在上坡時根據(jù)當(dāng)時的車況控制電機輸出轉(zhuǎn)矩，抑制車輛在上坡過程中出現(xiàn)不希望發(fā)生的倒退下滑，從而增強車輛駕駛的安全性和舒適性。
文檔編號B60L15/20GK101659219SQ20081021016
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者張鑫鑫 申請人:比亞迪股份有限公司