专利名称：电动车辆坡道安全起步控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车零部件技术领域，特别涉及汽车起步安全控制系统技术领域，具体是指一种电动汽车坡道安全起步控制系统。
背景技术：
当前全球面临着能源短缺的危机，并且大气污染也是急待解决的难题。这两大问题直接威胁着传统交通工具——内燃机汽车的可持续发展。而以电动汽车为代表的新能源汽车是人类解决这一危机的主要途径。在此形势下，世界各国的汽车制造商都投入了大量资金开发电动汽车，并且已经制造出一批样车。但从目前的使用情况看，电动汽车在坡道上启动时，驾驶员在踩油门的同时还要进行制动操纵，而且需要良好的协调，否则电动汽车极易发生溜坡现象，对车辆行驶安全造成极大的危害。根据相关市场调查表明，电动汽车在坡道启动时，有超过60%的驾驶员发生过溜坡现象，溜坡距离可达Im左右，这对驾驶员心理造·成极大的恐慌，也阻碍电动汽车得到消费者的广泛认可。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决电动汽车坡道启动时极易发生的溜坡问题，提供一种电动车辆坡道安全起步控制系统，该电动车辆坡道安全起步控制系统设计巧妙，结构简洁，有效避免电动车辆在坡道上起步时发生的溜坡现象，大大提高行车安全性，适于大规模推广应用。为了实现上述目的，本实用新型的电动车辆坡道安全起步控制系统，其特点是，包括整车控制器、驱动电机控制器、自动变速器控制器和手柄挡位采集系统，所述整车控制器通过所述驱动电机控制器电路连接所述自动变速器控制器，所述自动变速器控制器还直接电路连接所述整车控制器，所述手柄挡位采集系统电路连接所述自动变速器控制器。较佳地，所述整车控制器通过CAN总线经所述驱动电机控制器电路连接所述自动变速器控制器。较佳地，所述自动变速器控制器还通过CAN总线直接电路连接所述整车控制器。较佳地，所述手柄挡位采集系统通过CAN总线电路连接所述自动变速器控制器。较佳地，所述电动车辆坡道安全起步控制系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器电路连接所述整车控制器。本系统不单对电动汽车适用,对所有动力系统采用了驱动电机的车辆均适用。本实用新型提供的电动车辆坡道安全起步控制系统包括整车控制器、驱动电机控制器、自动变速器控制器、手柄挡位采集系统。其中，整车控制器采集油门开度信号。自动变速器控制器用于采集车速信号、拨叉I挡位置信号、拨叉空挡位置信号和拨叉2挡位置信号。手柄挡位采集系统用于采集驻车挡位置信号、倒车挡位置信号、空挡位置信号和行驶挡位置信号。整车控制器、驱动电机控制器、自动变速器控制器、手柄挡位采集系统之间通过CAN总线实现信息交换。其中，自动变速器控制器把采集到的车速信号和当前手柄挡位信号发给整车控制器。当电动汽车起步时，驾驶员把手柄位置切换到行驶挡(D挡)，自动变速器控制器发出指令，把拨叉位置调到I挡。驾驶员踩下油门时，整车控制器根据油门开度信号和车速信号，利用制定好的驱动电机控制策略，计算出当前需要的转矩，并把转矩信号发给驱动电机控制器，驱动电机控制器根据得到的转矩信号发出所需的转矩。于是电动汽车开始启动行驶。如果需要怠速时，驾驶员把手柄位置调到空挡(N挡)，驱动电机控制器发出指令，让驱动电机进入自由模式，不输出转矩，然后自动变速器控制器发出指令，把拨叉位置调到空挡，于是电动汽车进入怠速状态。当需要换挡时，自动变速器控制器根据油门开度信号和车速信号判断目标挡位，然后通过CAN总线向驱动电机控制器发出指令，让驱动电机进入自由模式，不输出转矩，并调到目标转速，换挡执行机构开始工作，让拨叉进入到目标挡位，然后驱动电机控制器给电机发出指令，让电机进入转矩模式，对外输出转矩，于是完成整个换挡过程。 当电动汽车在坡道上启动时，驾驶员把手柄由驻车挡(P挡)切换到行驶挡(D挡)，拨叉就运行到I挡，于是动力系统与车辆传动系统连为一体。整车控制器根据当前驱动电机控制器输出的转矩，利用拨叉挡位信号得到的传动系统传动比参数以及存储在整车控制器中的整车质量及道路摩擦系数等相关参数实时计算出车辆在平坦道路上行驶时应有的车辆加速度。同时整车控制器不断根据车速信号进行计算，得出当前的车辆实际加速度。车辆的实际加速度也可以直接由加速度传感器采集得出。整车控制器再对计算所得的车辆在平坦道路上行驶时应有的车辆加速度与当前车辆实际加速度进行比较，计算出当前的道路坡度值。整车控制器再根据计算所得的道路坡度值计算出为克服电动车辆溜坡所需的转矩，并把此转矩信号发送给驱动电机控制器。当驾驶员踩下油门时，整车控制器根据油门开度信号和车速信号计算出驱动电机转矩。如果计算所得的驱动电机转矩小于为克服电动车辆溜坡所需的转矩，则整车控制器认为驱动电机应当输出为克服电动车辆溜坡所需的转矩；如果整车控制器根据油门开度信号和车速信号计算所得的驱动电机转矩大于为克服电动车辆溜坡所需的转矩，那么整车控制器认为驱动电机应当输出根据油门开度计算所得到的转矩。整车控制器再把输出转矩指令通过CAN总线发给驱动电机控制器，于是驱动电机输出相应的转矩。从而达到避免车辆在上坡路面启动时发生溜坡现象的效果。
图I是根据本实用新型的电动车辆坡道安全起步控制系统的组成示意图。图2是根据本实用新型的电动车辆坡道安全起步控制系统的控制算法流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。参照图I和图2，所述电动车辆坡道安全起步控制系统包括整车控制器3、驱动电机控制器5、自动变速器控制器6、手柄挡位采集系统11。整车控制器3用于采集油门开度信号I。自动变速器控制器6用于采集车速信号2、拨叉I挡位置信号12、拨叉空挡位置信号13和拨叉2挡位置信号14。手柄挡位采集系统11用于采集驻车挡(P挡)位置信号7、倒车挡(R挡)位置信号8、空挡(N挡)位置信号9和行驶挡(D挡)位置信号10。 所述的整车控制器3用于采集的油门开度信号I，并接收由自动变速器控制器6采集，经CAN总线发送的当前车速信号2。整车控制器3包含相关控制算法，能根据车速信号2和油门开度信号I计算得出车辆在平坦路面行驶时应有的车辆加速度和车辆当前的实际加速度，通过比较这两个加速度能计算出当前坡度值。整车控制器3再根据当前坡度值计算出防止车辆溜坡所需的转矩，并通过CAN总线把上述转矩信息发给驱动电机控制器5。所述自动变速器控制器6用于采集车速信号2和拨叉位置信号，并接收由手柄挡位采集系统11采集，经CAN总线发送的手柄挡位信号。当车辆需要换挡时，自动变速器控制器6通过CAN总线发出指令给驱动电机控制器5，让驱动电机进入自由模式，协助自动变速器进行换挡。所述手柄挡位采集系统11采集当前手柄位置信号，并通过CAN总线发给自动变速·器控制器6和驱动电机控制器5。所述的驱动电机控制器5接受自动变速器控制器6，整车控制器3和手柄挡位采集系统11的信号，使驱动电机在发出转矩，或者在自由模式，转矩模式乃至停止工作模式间切换，并实时发出转速和转矩信号。当电动车辆起步时，驾驶员把换挡手柄从驻车挡(P挡)移到行驶挡(D挡)，于是自动变速器控制器发出指令，把自动变速器挡位切换到I挡。驾驶员踩下油门时，整车控制器根据油门开度信号I和车速信号2，利用制定好的驱动电机控制策略，计算出当前需要的转矩，并把转矩信号4发给驱动电机控制器5，驱动电机控制器5根据得到的转矩信号4发出所需的转矩。驱动电机开始输出转矩，当驱动力矩大于阻力矩时电动车辆开始起步。但是当驾驶员在坡道向上起步时，开始驱动力小于坡道阻力和摩擦阻力，车辆会向后滑动，发生溜坡现象，直到驱动力足够大时，溜坡现象才会消失。为了消除电动车辆在坡道上起步溜车的现象，所述的电动车辆坡道安全起步控制系统引入一种坡道识别系统，利用驱动电机比较容易控制转矩的特点，让整车控制器计算出当前坡度并计算出为防止溜坡所需的转矩，最后电机控制器发出相应转矩指令，使车辆在坡道条件下能平稳起步。整车控制器3根据当前驱动电机控制器5输出的转矩，利用拨叉挡位信号得到的传动系统传动比参数以及存储在整车控制器3中的整车质量及道路摩擦系数等相关参数实时计算出车辆在平坦道路上行驶时应有的车辆加速度。同时整车控制器3利用自动变速器控制器采集的车速信号2，不断进行实时计算，得出当前的车辆实际加速度。车辆的实际加速度也可以直接由加速度传感器采集得出。为了识别道路坡道，整车控制器3把车辆在平坦道路上行驶时应有的车辆加速度与当前的车辆实际加速度进行比较。当两者相等时，认为此时车辆处于平坦道路上。如果前者大于后者，那么认为车辆在上坡路面。如果前者小于后者，那么认为车辆在下坡路面。为了避免车辆在坡道上发生溜坡现象，当整车控制器3判定车辆处于平坦道路或是下坡路面上时，驱动电机发出的转矩完全由油门开度信号I和车速信号2决定，驾驶员正常起步即可。当整车控制器3判定车辆在上坡路面上时，整车控制器3根据两个加速度及电机转矩信息和车辆信息，计算出当前的坡度，再根据此坡度信息，计算出避免车辆在此坡道上溜坡所需的转矩。此时，当由驾驶员踩下的油门开度信号I和车速信号2计算所得的电机转矩大于避免溜坡所需的电机转矩时，整车控制器3向驱动电机控制器5发出的电机转矩指令即为由驾驶员踩下的油门开度信号I和车速信号2计算所得的电机转矩；当由驾驶员踩下的油门开度信号I和车速信号2计算所得的电机转矩小于避免溜坡所需的电机转矩时，整车控制器3向驱动电机控制器5发出的电机转矩指令即为为避免溜坡所需的电机转矩。任何车辆加速度计算算法、坡道计算算法和电机输出转矩计算算法包含在整车控制器3中或者在驱动电机控制器5中或者在自动变速器控制器6中，或者这三个算法分散开来在三个控制器中的做法均在本权利范围内。综上，本实用新型的电动车辆坡道安全起步控制系统设计巧妙，结构简洁，有效避免电动车辆在坡道上起步时发生的溜坡现象，大大提高行车安全性，适于大规模推广应用。而且，该系统采用相关控制算法即可解决问题，不需额外增加硬件及机械系统，有利于控制成本。 在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求1.一种电动车辆坡道安全起步控制系统，其特征在于，包括整车控制器、驱动电机控制器、自动变速器控制器和手柄挡位采集系统，所述整车控制器通过所述驱动电机控制器电路连接所述自动变速器控制器，所述自动变速器控制器还直接电路连接所述整车控制器，所述手柄挡位采集系统电路连接所述自动变速器控制器。
2.根据权利要求I所述的电动车辆坡道安全起步控制系统，其特征在于，所述整车控制器通过CAN总线经所述驱动电机控制器电路连接所述自动变速器控制器。
3.根据权利要求I所述的电动车辆坡道安全起步控制系统，其特征在于，所述自动变速器控制器还通过CAN总线直接电路连接所述整车控制器。
4.根据权利要求I所述的电动车辆坡道安全起步控制系统，其特征在于，所述手柄挡位采集系统通过CAN总线电路连接所述自动变速器控制器。
5.根据权利要求I所述的电动车辆坡道安全起步控制系统，其特征在于，所述电动车辆坡道安全起步控制系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器电路连接所述整车控制器。
专利摘要本实用新型涉及一种电动车辆坡道安全起步控制系统，包括整车控制器、驱动电机控制器、自动变速器控制器和手柄挡位采集系统，整车控制器通过驱动电机控制器电路连接自动变速器控制器，自动变速器控制器还直接电路连接整车控制器，手柄挡位采集系统电路连接自动变速器控制器。较佳地，整车控制器通过CAN总线经驱动电机控制器电路连接自动变速器控制器。自动变速器控制器还通过CAN总线直接电路连接整车控制器。手柄挡位采集系统通过CAN总线电路连接自动变速器控制器。还包括加速度传感器，电路连接整车控制器。本实用新型设计巧妙，结构简洁，有效避免电动车辆在坡道上起步时发生的溜坡现象，大大提高行车安全性，适于大规模推广应用。
文档编号B60W30/18GK202728222SQ20122040547
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者孙江明, 罗建, 袁一卿 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司