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

背景技術：

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

在坡道駐車時，整車控制器通過給定零速目標指令，使電機控制器控制電機工作在零轉速狀態(tài)，即間接地通過轉速模式來實時動態(tài)地調節(jié)扭矩輸出，以平衡車輛在平行于坡面向下的重力分量，保持車輛處于靜止狀態(tài)，當檢測到前進檔位信號且油門踏板信號有效時，電機控制器控制電機從轉速模式切換到轉矩模式，并退出坡道駐車狀態(tài)，進入坡停起步狀態(tài)。即，現(xiàn)有電動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)有電動汽車坡停起步的控制系統(tǒng)存在以下弊端：

(1)現(xiàn)有技術方案的控制系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)電機、電機轉速傳感器或電機控制器故障，都將導致電機驅動力減小或消失，從而引起電機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。

(2)現(xiàn)有技術方案的控制方法，對電機控制器控制電機從轉速模式切換到轉矩模式的邏輯條件并不充分和準確，若僅考慮前進檔位和油門踏門信號有效的控制邏輯，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)由于驅動力輸出的非線性、動力不足和不匹配，而出現(xiàn)車輛坡停起步時的不平順、溜坡和抖動等問題。

技術實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明的技術方案如下：

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

作為進一步的技術方案，該系統(tǒng)還包括冷卻系統(tǒng)，所述驅動電機包括溫度傳感器，整車控制器根據(jù)溫度傳感器的信號控制冷卻系統(tǒng)對電機控制器和驅動電機進行散熱。

作為進一步的技術方案，該系統(tǒng)還包括主動制動單元，整車控制器控制主動制動單元制動，維持車輛的靜止狀態(tài)。

一種用于電動汽車坡停起步的控制方法，在駐車狀態(tài)下，當整車控制器檢測到當前油門踏板開度大于0％，整車控制器從轉速模式切換到轉矩模式，并關閉主動制動單元制動輸出，由電機控制器控制驅動電機完成車輛的坡停起步功能。

作為進一步的技術方案，所述駐車狀態(tài)包括上坡駐車和下坡駐車，若為上坡駐車，則整車控制器從轉速模式切換到轉矩模式的條件為：整車控制器檢測到當前油門踏板開度大于0％，且此開度對應輸出的目標轉矩與駐車時驅動電機的堵轉轉矩、主動制動單元的制動扭矩之和相同。

作為進一步的技術方案，上坡駐車的判定條件為：堵轉時，驅動轉矩為正且檔位開關為前進檔；下坡駐車的判定條件為：堵轉時，驅動轉矩為負且檔位開關為倒退檔。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

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

2、通過增加主動制動單元，避免了可能由于電機、電機轉速傳感器或電機控制器故障，導致電機驅動力減小或消失，從而引起電機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。

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

附圖說明

圖1為現(xiàn)有電動汽車坡停起步的控制系統(tǒng)框圖；

圖2為本發(fā)明的電動汽車坡停起步的控制系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例

本發(fā)明重新定義了有關電動汽車坡停起步的系統(tǒng)結構，即，電動汽車坡停起步的控制系統(tǒng)框圖，如圖2所示。該系統(tǒng)主要包括制動防抱死系統(tǒng)、手剎、檔位開關、油門踏板、制動踏板、動力電池、整車控制器、電機控制器、驅動電機、冷卻系統(tǒng)和主動制動單元。電機控制器主要由主控制板、電源板、驅動板、相電流傳感器及功率單元構成。驅動電機主要由電機、電機位置傳感器及電機溫度傳感器構成。冷卻系統(tǒng)主要由水泵、管路、散熱器，及冷卻風扇構成。主動制動單元主要由制動推桿輔助電機、制動推桿、制動主缸及制動器依次串聯(lián)構成。

制動防抱死系統(tǒng)、手剎、檔位開關、油門踏板及制動踏板分別用于檢測車輛的車速信號、手剎信號、檔位信號、油門踏板信號、制動踏板信號，整車控制器通過連接的低壓線束實時采集對應的傳感信號。

動力電池通過高壓線束與電機控制器相連，為電機控制器的功率單元提供直流電源。

驅動電機的電機位置傳感器、溫度傳感器分別用于檢測驅動電機的位置信號和溫度信號，電機控制器通過低壓線束與傳感器相連，并實時采集對應的傳感信號；電機控制器可以依據(jù)檢測的電機位置信號，通過實時計算得到驅動電機的轉速信號；電機控制器還通過三根高壓線束與驅動電機相連，為驅動電機提供三相電流。

冷卻系統(tǒng)的水泵、散熱器通過管路與電機控制器和驅動電機串聯(lián)組成，并通過管路中的冷卻液輔助電機控制器和驅動電機散熱，冷卻系統(tǒng)的冷卻風扇通過機械方式與散熱器安裝固定，強制并加快散熱器散熱。

整車控制器通過can總線與電機控制器連接，會向電機控制器發(fā)送控制模式、速度和轉矩目標指令，同樣，電機控制器也會向整車控制發(fā)送驅動電機的實際控制速度、轉矩，及溫度等信號。

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

整車控制器通過線束與制動推桿輔助電機連接，以控制主動制動單元工作，并輔助驅動電機坡停起步的控制。

本發(fā)明坡停起步的控制過程具體如下：

在上坡駐車(即堵轉時，驅動轉矩為正且檔位開關為前進檔)狀態(tài)下，當整車控制器檢測到當前油門踏板開度大于0％，且此開度在轉矩模式下對應輸出的目標轉矩與駐車時驅動電機的堵轉轉矩，及主動制動單元的制動扭矩之和相同時，整車控制器從轉速模式切換到轉矩模式，并關閉主動制動單元制動輸出，且通過can總線向電機控制器發(fā)送轉矩模式和轉矩目標指令，從而由電機控制器控制驅動電機線性地、平順地完成車輛的坡停起步功能。

在下坡駐車(即堵轉時，驅動轉矩為負且檔位開關為倒退檔)狀態(tài)下，當整車控制器檢測到當前油門踏板開度大于0％時，整車控制器從轉速模式切換到轉矩模式，并以與上坡駐車相同的方法，由電機控制器控制驅動電機線性地、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)由于驅動力輸出的非線性、動力不足和不匹配，而出現(xiàn)車輛坡停起步時的不平順、溜坡和抖動等問題，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)是由整車控制器結合當前車輛的車速信號、手剎信號、檔位信號、油門踏板信號、電機轉速信號及制動踏板信號共同確定的。當整車控制器檢測到手剎信號有效或其它不滿足坡道駐車條件時，會退出轉速模式并停止向電機控制器發(fā)送零轉速目標指定。

當電動汽車正常爬坡時，手剎應為無效狀態(tài)，制動踏板開度為0％，且檔位開關應處于前進檔位，油門踏板開度大于0％，同時，當前電機轉速大于0轉/分鐘、車速大于0千米/時；即，判斷滿足前進檔位駕駛狀態(tài)，整車控制器處于轉矩驅動模式，且通過電機控制器控制驅動電機輸出正向轉矩。

當需要坡道駐車時，司機會在保持當前檔位的前提下，松掉油門踏板，接著踩下制動踩板，直至車輛減速并停止，然后松掉制動踏板；此時，整車控制器檢測到手剎為無效狀態(tài)，制動踏板開度為0％，且檔位開關處于前進檔位，油門踏板開度為0％，同時，當前電機轉速和車速都為零；即，判斷滿足坡道駐車條件，整車控制器進入坡道駐車狀態(tài)，否則，不進入。

當進入坡道駐車狀態(tài)時，整車控制器從轉矩模式切換到轉速模式，并通過can總線向電機控制器發(fā)送轉速模式和零轉速目標指令。當電機控制器接收到此指令時，會控制功率單元向電機輸入相應的驅動電流，使電機可以平衡平行于坡面向下的重力分量，并根據(jù)實時計算的電機轉速動態(tài)地調整電流，通過轉速閉環(huán)控制，保證電機的實際轉速與給定的目標零轉速相同，即維持車輛的靜止狀態(tài)，從而達到坡道駐車的功能。

當遇到坡度較大和車輛重載的情況且持續(xù)時間較長時，電機控制器或驅動電機由于一直處于堵轉狀態(tài)，會持續(xù)發(fā)熱；整個運行過程中，為防止由于過溫導致故障的發(fā)生，整車控制器會依據(jù)電機控制器通過can總線向其發(fā)送的控制器與電機實時溫度，動態(tài)地打開和關閉冷卻系統(tǒng)，控制并確保電機控制器和驅動電機的溫度處于安全的范圍內。

當遇到冷卻系統(tǒng)開啟時電機控制器和驅動電機溫度不在安全范圍內、電機控制器和驅動電機功能失效，或整車控制器檢測到零轉速控制時電機控制器反饋的電機堵轉轉矩(一般地，電機堵轉轉矩小于電機的最大輸出轉矩)仍不能平衡重力分量(即坡道駐車時仍有微小的、持續(xù)的電機反向轉速，及制動防抱死系統(tǒng)檢測的持續(xù)負向車速信號)時，則整車控制器會依據(jù)零速目標值與實際車速值，在當前基礎上動態(tài)地控制主動制動單元制動，以平衡扭矩差值導致的轉速偏差，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)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應當指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。