本發(fā)明涉及一種汽車坡道輔助起步控制方法，具體地涉及一種純電動(dòng)汽車坡道輔助起步控制方法。

背景技術(shù)：

坡道起步輔助控制功能是為簡化坡道起步操作而開發(fā)的一種控制功能，當(dāng)駕駛員右腳松開制動(dòng)踏板后，該功能可讓車輛在不使用手剎的情況下，短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)保持制動(dòng)狀態(tài)，給駕駛員留出了由制動(dòng)踏板換到加速踏板的時(shí)間，使駕駛員可以從容操作踏板，輕松駕車起步。

現(xiàn)有的電動(dòng)汽車一般有兩種：純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)功能的混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車。純電動(dòng)車取消傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)甚至變速箱，以電池為能量源，電機(jī)為動(dòng)力源，動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)械特性和控制方式不同于傳統(tǒng)燃油汽車，其中作為動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相對于內(nèi)燃機(jī)來講，具有轉(zhuǎn)矩需求響應(yīng)快、轉(zhuǎn)矩控制精度高、低轉(zhuǎn)速時(shí)能恒轉(zhuǎn)矩輸出等優(yōu)點(diǎn)。

中國專利文獻(xiàn)cn103754222公開了一種電動(dòng)汽車坡道起步輔助控制功能的實(shí)現(xiàn)方法，包括兩步驟：1、激活條件判斷，當(dāng)駕駛員踩住制動(dòng)踏板使車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)、沒有拉啟手剎且檔位在前進(jìn)檔時(shí)，進(jìn)入功能的待激活狀態(tài)；如果駕駛員松開制動(dòng)踏板后車輛開始溜坡，則激活坡道起步輔助控制功能；2、修正驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值，坡道起步功能激活后首先要迅速增加電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，使車輛不再溜坡，隨后保持該轉(zhuǎn)矩輸出以使車輛在原地靜止。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板后，坡道起步輔助控制功能自動(dòng)退出，車輛在坡道上平穩(wěn)起步。該種方法只考慮了車輛上坡發(fā)生倒溜的情況，沒有考慮車輛在下坡發(fā)生前溜的情況。很顯然，前溜的危險(xiǎn)同樣很大?，F(xiàn)有技術(shù)中雖然有一些判斷前溜情況的方法，但是并不能及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)并預(yù)防。在電機(jī)維持駐車狀態(tài)時(shí)，若一直未踩下加速踏板，電機(jī)存在長時(shí)間堵轉(zhuǎn)的可能，當(dāng)踩下加速踏板起步時(shí)不能很好的控制起步車速、起步加速度和沖擊度，起步頓挫大。此外，車重對坡道分力的影響很大，現(xiàn)有坡道輔助起步技術(shù)缺乏對車重因素的考慮。本發(fā)明因此而來。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種純電動(dòng)汽車坡道輔助起步控制方法和系統(tǒng)，利用坡道傳感器及車重傳感器信號對坡道起步過程中的車輛進(jìn)行較為精確的受力分析，確定純電動(dòng)汽車起步時(shí)的電機(jī)扭矩與制動(dòng)踏板和加速踏板的關(guān)系，控制起步過程的時(shí)間、車速和加速度，并對沖擊度和起步爬行的最大穩(wěn)定車速進(jìn)行限制。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種純電動(dòng)汽車坡道輔助起步控制方法，包括以下步驟：

s01：根據(jù)制動(dòng)踏板位置、檔位所處位置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速及手剎位置進(jìn)行判定，如果是踩下制動(dòng)踏板、檔位處于d檔，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為0rpm，手剎位置為未拉啟，則進(jìn)行坡道輔助控制；

s02：根據(jù)坡道角傳感器信號將坡道輔助模式分為上坡輔助模式、平路輔助模式、下坡輔助模式；

s03：當(dāng)處于上坡輔助模式時(shí)，實(shí)時(shí)檢測電機(jī)是否反轉(zhuǎn)，若反轉(zhuǎn)則車輛倒溜，根據(jù)電機(jī)反轉(zhuǎn)速度和加速度計(jì)算所需電機(jī)附加防溜扭矩，增加電機(jī)扭矩至電機(jī)不再反轉(zhuǎn)；

s04：當(dāng)處于平路輔助模式時(shí)，不進(jìn)行溜車判斷；

s05：當(dāng)處于下坡輔助模式時(shí)，根據(jù)坡道角設(shè)定下坡起步最高穩(wěn)定車速，根據(jù)車重傳感器計(jì)算坡道產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，計(jì)算駐車需求扭矩并求出該駐車扭矩對應(yīng)的制動(dòng)踏板開度值k，當(dāng)制動(dòng)踏板開度小于k時(shí)，通過判斷加速踏板信號將起步過程分為無油門起步模式和有油門起步模式，當(dāng)處于無油門起步模式時(shí)，由車輛按照預(yù)設(shè)加速度-時(shí)間曲線和速度-時(shí)間曲線計(jì)算制動(dòng)扭矩和電機(jī)需求起步扭矩，直至達(dá)到最高穩(wěn)定車速，當(dāng)處于有油門起步模式時(shí)，通過油門開度和變化率解析駕駛員起步動(dòng)力需求，結(jié)合坡道驅(qū)動(dòng)力計(jì)算電機(jī)需求加速扭矩，然后進(jìn)行沖擊度檢查修正加速扭矩，使車輛平穩(wěn)快速起步，當(dāng)車輛速度達(dá)到下坡起步最高穩(wěn)定車速時(shí)，退出下坡輔助模式。

優(yōu)選的，所述步驟s03中根據(jù)坡道角設(shè)定上坡起步最高穩(wěn)定車速，通過判斷加速踏板信號將起步過程分為無油門起步模式和有油門起步模式，當(dāng)處于無油門起步模式時(shí)，由車輛按照預(yù)設(shè)加速度-時(shí)間曲線和速度-時(shí)間曲線計(jì)算電機(jī)需求起步扭矩，控制電機(jī)實(shí)際扭矩實(shí)時(shí)跟隨目標(biāo)值，并采集實(shí)際車速，計(jì)算實(shí)際車速及加速度，形成閉環(huán)控制，直至車速達(dá)到上坡起步最高穩(wěn)定車速；若無油門起步過程中檢測到加速踏板信號，則切換至有油門起步模式，根據(jù)油門開度和變化率計(jì)算需求加速扭矩，計(jì)算該加速扭矩下的沖擊度，依據(jù)沖擊度限制修正需求加速扭矩，直至車輛加速至上坡起步最高穩(wěn)定車速結(jié)束，當(dāng)車速達(dá)到上坡起步最高穩(wěn)定車速時(shí)，退出坡道輔助模式，進(jìn)入正常行車驅(qū)動(dòng)模式。

優(yōu)選的，所述步驟s04中根據(jù)坡道角設(shè)定平路起步最高穩(wěn)定車速，判斷是否完全松開制動(dòng)踏板進(jìn)入起步模式，當(dāng)完全松開制動(dòng)踏板后，通過判斷加速踏板信號將起步過程分為無油門起步模式和有油門起步模式，當(dāng)處于無油門起步模式時(shí)，由車輛按照預(yù)設(shè)加速度-時(shí)間曲線和速度-時(shí)間曲線計(jì)算電機(jī)需求起步扭矩，控制電機(jī)實(shí)際扭矩實(shí)時(shí)跟隨目標(biāo)值，并采集實(shí)際車速，計(jì)算實(shí)際車速及加速度，形成閉環(huán)控制，直至車速達(dá)到平路起步最高穩(wěn)定車速；若無油門起步過程中檢測到加速踏板信號，則切換至有油門起步模式，根據(jù)油門開度和變化率計(jì)算需求加速扭矩，計(jì)算該加速扭矩下的沖擊度，依據(jù)沖擊度限制修正需求加速扭矩，直至車輛加速至平路起步最高穩(wěn)定車速結(jié)束，當(dāng)車速達(dá)到上坡起步最高穩(wěn)定車速時(shí)，退出坡道輔助模式，進(jìn)入正常行車驅(qū)動(dòng)模式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

利用坡道傳感器及車重傳感器信號對坡道起步過程中的車輛進(jìn)行較為精確的受力分析，確定純電動(dòng)汽車起步時(shí)的電機(jī)扭矩與制動(dòng)踏板和加速踏板的關(guān)系，控制起步過程的時(shí)間、車速和加速度，并對沖擊度和起步爬行的最大穩(wěn)定車速進(jìn)行限制，檢測電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向來判斷車輛的后溜狀態(tài)并不斷控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩使車輛停止后溜，既保證了起步的快捷性又兼顧了平順性和安全性。根據(jù)坡道角將起步模式分為上坡起步模式、平路起步模式、下坡起步模式，根據(jù)加速踏板開度又將起步過程分為無油門起步和有油門起步兩種模式，結(jié)合油門開度的變化率識(shí)別駕駛員慢起步、急起步等起步意圖，覆蓋了大多數(shù)道路狀況以及駕駛模式，對外部行駛環(huán)境以及駕駛員操作具有更好的適應(yīng)性。此外，無油門起步過程縮短了駐坡時(shí)間，低速爬行可減小電機(jī)堵轉(zhuǎn)的發(fā)熱量，避免電機(jī)和控制器燒壞。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為純電動(dòng)汽車的整車控制原理圖；

圖2為本發(fā)明前期是否進(jìn)行坡道輔助控制的流程圖；

圖3為本發(fā)明上坡輔助模式的輔助起步控制方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明平路輔助模式的輔助起步控制方法的流程圖；

圖5為本發(fā)明下坡輔助模式的輔助起步控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

實(shí)施例：

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，該方案的整車控制系統(tǒng)包括整車控制器10，用于對整個(gè)車輛的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制，本發(fā)明的坡道輔助起步控制方法作為坡道起步輔助系統(tǒng)11集成于整車控制器10中。本發(fā)明主要描述整車控制器的坡道輔助起步控制方法，整車控制器連接有加速踏板1，制動(dòng)踏板2，手剎3，檔位4，坡道傳感器5，車重傳感器6，車速信號7，電機(jī)轉(zhuǎn)速信號8，電機(jī)9，由電機(jī)控制器12，其中1-8提供坡道起步輔助系統(tǒng)11所需信號。下面對坡道輔助起步控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖2所示，首先檢測d檔信號，檢測行車意圖，判斷車速是否為0，判斷車輛是否靜止，直到踩下剎車松手剎后開始激活坡道輔助系統(tǒng)。處于起步輔助當(dāng)電機(jī)控制器檢測到放電指令或者因?yàn)樽陨砉收隙蠓烹姇r(shí)，通過檢查主接觸器的狀態(tài)判斷是否激活放電功能。只有在主接觸器斷開的情況下,才容許激活放電功能。根據(jù)坡道角傳感器信號可將坡道輔助模式分為上坡輔助模式、平路輔助模式、下坡輔助模式。

如圖3所示，當(dāng)處于上坡輔助模式時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)坡道角設(shè)定上坡起步最高穩(wěn)定車速。當(dāng)開始松制動(dòng)踏板時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)坡道角和制動(dòng)踏板開度實(shí)時(shí)計(jì)算坡道阻力和制動(dòng)力，最終計(jì)算得到坡道駐車狀態(tài)電機(jī)需求駐車扭矩，然后轉(zhuǎn)矩需求從整車控制器中的坡道輔助起步模塊傳遞至電機(jī)控制器，使電機(jī)實(shí)際扭矩增加至目標(biāo)值。與此同時(shí)轉(zhuǎn)速傳感器檢測電機(jī)是否反轉(zhuǎn)，若反轉(zhuǎn)則車輛倒溜?？捎呻姍C(jī)反轉(zhuǎn)速度和加速度計(jì)算得到所需電機(jī)附加防溜扭矩，控制器使電機(jī)增扭直至電機(jī)不再反轉(zhuǎn)。當(dāng)完全松開制動(dòng)踏板時(shí)，表明駕駛員意圖從駐車模式開始切換至起步模式。此時(shí)依然檢測電機(jī)反轉(zhuǎn)狀態(tài)阻止倒溜。當(dāng)車輛不倒溜時(shí)，通過判斷油門信號把起步過程分為無油門起步和有油門起步兩種模式。無油門起步模式模擬自動(dòng)擋汽車低速爬行過程，通過預(yù)設(shè)的速度-時(shí)間v-t，加速度-時(shí)間a-t曲線計(jì)算電機(jī)需求起步扭矩，控制電機(jī)實(shí)際扭矩實(shí)時(shí)跟隨目標(biāo)值，并采集實(shí)際車速，計(jì)算實(shí)際車速及加速度，形成閉環(huán)控制，直至車速到達(dá)上坡起步最高穩(wěn)定車速，退出坡道輔助模式，進(jìn)入正常行車驅(qū)動(dòng)模式。若無油門起步過程中檢測到油門踏板信號，則切換至有油門起步模式，系統(tǒng)根據(jù)油門開度和變化率計(jì)算駕駛員需求加速扭矩，并根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算該加速扭矩下的沖擊度，依據(jù)沖擊度限制修正需求加速扭矩，然后控制電機(jī)扭矩增至目標(biāo)值，直至車輛加速至上坡起步最高穩(wěn)定車速結(jié)束，進(jìn)入正常行車驅(qū)動(dòng)模式。

如圖4所示，當(dāng)處于平路輔助模式時(shí)，不用考慮倒溜的風(fēng)險(xiǎn)，控制邏輯更為簡單。系統(tǒng)設(shè)定平路起步最高穩(wěn)定車速。當(dāng)開始松制動(dòng)踏板時(shí)，系統(tǒng)不必計(jì)算及施加駐車扭矩，而是直接判斷是否完全松開制動(dòng)踏板來進(jìn)入起步程序。完全松開制動(dòng)踏板后，表明起步意圖，根據(jù)有無油門信號決定起步模式。無油門時(shí)依然根據(jù)預(yù)設(shè)的v-t、a-t曲線計(jì)算電機(jī)需求起步扭矩，然后控制電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩跟隨目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，并在車輛加速運(yùn)動(dòng)中采集實(shí)際車速信號并計(jì)算加速度，反饋至需求扭矩計(jì)算環(huán)節(jié)，重新計(jì)算需求扭矩，形成對車速和加速度的閉環(huán)控制，直至達(dá)到平路起步最高穩(wěn)定車速后退出起步輔助模式。若檢測到油門信號則進(jìn)入有油門起步模式，根據(jù)油門開度和變化率計(jì)算需求扭矩，經(jīng)沖擊度檢查后輸出修正后需求扭矩。控制電機(jī)實(shí)際扭矩使車輛加速至平路起步最高穩(wěn)定車速后退出起步輔助模式。

如圖5所示，當(dāng)處于下坡輔助模式時(shí)，沒有倒溜的可能，但要考慮前溜的風(fēng)險(xiǎn)。首先根據(jù)坡道角設(shè)定下坡起步最高穩(wěn)定車速，再根據(jù)車重傳感器計(jì)算坡道產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，計(jì)算駐車需求的扭矩并求解出該駐車扭矩所對應(yīng)的制動(dòng)踏板開度值k。當(dāng)制動(dòng)踏板開度小于k時(shí)，制動(dòng)力小于坡道驅(qū)動(dòng)力，理論上車輛開始向前溜車起步。以制動(dòng)踏板開度小于k表明起步意圖。無油門起步時(shí)，依然要求車輛按照預(yù)設(shè)的v-t、a-t曲線起步。當(dāng)坡道驅(qū)動(dòng)力滿足預(yù)設(shè)起步需求時(shí)，電機(jī)需求扭矩為0，實(shí)時(shí)調(diào)整制動(dòng)力使車輛按照預(yù)設(shè)v-t、a-t曲線起步，直至達(dá)到下坡起步最高穩(wěn)定車速；當(dāng)坡道驅(qū)動(dòng)力小于起步驅(qū)動(dòng)力需求，此時(shí)需要電機(jī)提供額外的驅(qū)動(dòng)力，使車輛按預(yù)設(shè)v-t、a-t曲線起步。在無油門起步過程中，一旦獲取油門信號，立即進(jìn)入有油門起步模式，通過油門開度和變化率解析駕駛員起步動(dòng)力需求，結(jié)合坡道驅(qū)動(dòng)力計(jì)算電機(jī)需求加速扭矩，然后進(jìn)行沖擊度檢查修正加速扭矩，使車輛平穩(wěn)快速起步。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。