一种纯电驱动汽车自适应滑行控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种纯电驱动汽车自适应滑行控制方法，其系统包括整车控制器、电机及其控制器以及动力电池及其控制器。整车控制器负责上层协调控制，用于向电机控制器发送命令，并接受电机控制器和动力电池控制器上传的信号。本发明可保持原有车辆的驾乘感受，无需改变驾驶员的驾驶习惯；本发明可根据车辆状态参数和驾驶员的操作实现自动控制，并且可以使车辆在坡道工况下以稳定的速度滑行，可减轻驾驶员的疲劳程度；本发明在坡道工况下可减少驾驶员踩下制动踏板的次数，有效地降低制动器发生热衰退的几率；本发明可实现坡道工况下车辆制动能量的最大化回收，提高了整车经济性；本发明在动力电池荷电状态SOC过高时设置了退出条件，以保护动力电池。
【专利说明】
一种纯电驱动汽车自适应滑行控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电动汽车的智能控制技术，特别涉及一种纯电驱动汽车自适应滑 行控制方法。
【背景技术】
[0002] 当前市场上的电动汽车在滑行状态下，均采用电机发电产生的制动转矩模拟发动 机反拖制动转矩，同时进行制动能量回收。其中宝马i3考虑了坡道工况的安全问题，将车辆 滑行时电机的制动转矩调整到较大的数值，方便驾驶员在坡道上保持车速的稳定。特斯拉 也考虑了以上问题，并设置了标准回收模式和强回收模式的切换开关，其中标准回收模式 下的电机制动转矩是在模拟发动机反拖制动转矩，用于平路工况下的滑行;强回收模式下 的电机制动转矩调整到较大的数值，用于坡道工况下的滑行，方便驾驶员保持车速的稳定。
[0003] 由于宝马i3在滑行时电机制动转矩大小无法调整，车辆在平路上滑行时制动减速 度很大，会造成驾乘感受的改变，进而强迫驾驶员改变驾驶习惯;特斯拉虽然通过开关可以 调整滑行时电机的制动转矩，但需要驾驶员对回收模式进行手动选择，增加了驾驶员的工 作量，易导致驾驶疲劳;另外，宝马i3以及特斯拉在强回收模式下的电机制动转矩是提前设 定好的，驾驶员无法根据坡道大小实时调整制动转矩，当车辆在坡道上滑行时，若驾驶员想 保持车速稳定，仍需对加速踏板或制动踏板进行操作，即该技术仍未降低驾驶员的工作量。 由此可见，在本技术领域，车辆的滑行技术，尤其是在坡道工况下的滑行技术需进行改进。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种纯电驱动汽车自适应滑行控制方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种纯电驱动汽车自适应滑行控 制方法，其系统包括整车控制器、电机及其控制器以及动力电池及其控制器。整车控制器负 责上层协调控制，用于向电机控制器发送命令，并接受电机控制器和动力电池控制器上传 的信号。整车控制器实时采集的信号有整车纵向加速度a、电机转速η、电机驱动转矩T d、电 机制动转矩Tb和动力电池荷电状态S0C等车辆状态参数信号，以及加速踏板开度APS、制动 踏板开度BPS和自适应滑行控制程序开关通断状态等驾驶员的操作信号。电机和动力电池 则由各自的控制器内部控制逻辑控制。
[0006] 本发明自适应滑行控制程序的控制方法包括以下步骤：
[0007] 1、当整车处于滑行模式时，若驾驶员打开自适应滑行控制程序开关，自适应滑行 控制程序则处于可启动状态;否则，自适应滑行控制程序不可启动。
[0008] 2、若整车纵向加速度a>0，表示车辆在加速，可断定车辆处于坡道工况，且车辆重 力沿坡道方向的分力大于行驶阻力与电机反拖阻力之和。为使车速保持稳定，应增大电机 制动转矩T b。因此自适应滑行控制程序启动，整车进入自适应滑行模式。
[0009] 3、待自适应滑行控制程序启动后，整车控制器记忆当前电机转速η，并向电机控制 器发送"发电状态""转速模式"和"转速为η"的命令。此时，车速得到稳定控制。
[0010] 4、整车控制器实时采集车辆状态参数信号和驾驶员的操作信号，当整车状态满足 加速踏板退出条件、制动踏板退出条件、滑行退出条件以及高荷电状态退出条件其中之一 时，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模式。
[0011] 本发明加速踏板退出子程序的控制方法包括以下步骤：
[0012] 1、当整车处于自适应滑行模式时，若加速踏板开度APS>0，则根据下式计算车辆 在平直路面上的理论车速：
[0013]
[0014]式中，Vi为根据加速踏板开度APS计算的平直路面理论车速;Td为电机驱动转矩；i 为传动系统传动比；r为车轮半径;m为整车整备质量;f为滚动阻力系数;CD为空气阻力系 数;A为迎风面积。
[0015] 2、当根据加速踏板开度APS计算的平直路面理论车速h大于当前车速Vo时，整车控 制器向电机控制器发送"发电状态""转速模式"和"转速为的命令。其中，％为根据加 3πΓ 速踏板开度APS计算的平直路面理论车速;i为传动系统传动比;r为车轮半径。
[0016] 3、由于此时电机处于"转速模式"，制动转矩自适应。随着车速的增加，电机制动转 矩T b在不断减小。当电机制动转矩Tb = 0时，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行 模式，进入驱动模式。
[0017] 本发明制动踏板退出子程序的控制方法包括以下步骤：
[0018] 1、当整车处于自适应滑行模式时，若制动踏板开度BPS>0,由于电机处于"转速模 式"，制动转矩自适应，会随着制动器制动转矩的增大而自动减小。
[0019] 2、随着电机制动转矩Tb的减小，当Tb等于根据制动踏板开度BPS计算的理论电机制 动转矩时，若驾驶员继续踩下制动踏板，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模 式，进入制动模式。
[0020]本发明滑行退出子程序的控制方法包括以下步骤：
[0021 ] 1、当整车处于自适应滑行模式时，若电机制动转矩Tb小于等于在当前车速下滑行 时的理论电机制动转矩，可断定车辆处于平路工况或者坡度很小的坡道工况。
[0022] 2、当断定车辆处于平路工况或者坡度很小的坡道工况下时，滑行模式下的电机制 动转矩Tb即可保持车速稳定。因此自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模式，进 入滑行模式。
[0023 ]本发明高荷电状态退出子程序的控制方法包括以下步骤：
[0024] 1、当整车处于自适应滑行模式时，若动力电池荷电状态S0C高于荷电状态上限 S0CH时，为了保护动力电池，自适应滑行控制程序应该退出。
[0025] 2、为了保证车辆安全，此时整车控制器报警，提醒驾驶员踩下制动踏板，并且在2s 后退出自适应滑行模式，为驾驶员介入操作提供充足的反应时间。
[0026] 与现有技术相比本发明的有益效果是：
[0027] 1.本发明可保持原有车辆的驾乘感受，驾驶员亦可根据自身习惯选择自适应滑行 控制程序是否可以启动，因此无需改变驾驶员的驾驶习惯；
[0028] 2.本发明可根据车辆状态参数和驾驶员的操作实现自动控制，并且可以使车辆在 坡道工况下以稳定的速度滑行，在识别驾驶员意图的同时，减少了驾驶员对加速踏板和制 动踏板的操作，可减轻驾驶员的疲劳程度；
[0029] 3.本发明在坡道工况下可减少驾驶员踩下制动踏板的次数，有效降低了制动器发 生热衰退的几率，在提高行车安全的同时，也减少了制动器的磨损；
[0030] 4.本发明可实现坡道工况下车辆制动能量的最大化回收，提高了整车经济性；
[0031] 5 ·本发明在动力电池荷电状态S0C过高时设置了退出条件，在保护动力电池的同 时，也为驾驶员介入操作提供了反应时间，可保证车辆安全。
【附图说明】
[0032] 下面结合附图对本发明作进一步的说明：
[0033] 图1是本发明自适应滑行控制程序的控制方法流程图。
[0034] 图2是本发明加速踏板退出子程序的控制方法流程图。
[0035] 图3是本发明制动踏板退出子程序的控制方法流程图。
[0036] 图4是本发明滑行退出子程序的控制方法流程图。
[0037] 图5是本发明高荷电状态退出子程序的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图对本发明作详细的描述：
[0039] 本发明的自适应滑行控制系统包括整车控制器、电机及其控制器以及动力电池及 其控制器。整车控制器负责上层协调控制，用于向电机控制器发送命令，并接受电机控制器 和动力电池控制器上传的信号。整车控制器实时采集的信号有整车纵向加速度a、电机转速 n、电机驱动转矩Td、电机制动转矩Tb和动力电池荷电状态S0C等车辆状态参数信号，以及加 速踏板开度APS、制动踏板开度BPS和自适应滑行控制程序开关通断状态等驾驶员的操作信 号。电机和动力电池则由各自的控制器内部控制逻辑控制。
[0040] 如图1所示，本发明自适应滑行控制程序的控制方法包括以下步骤：
[0041 ] 1、当整车处于滑行模式时，若驾驶员打开自适应滑行控制程序开关，自适应滑行 控制程序则处于可启动状态;否则，自适应滑行控制程序不可启动。
[0042] 2、若整车纵向加速度a>0，表示车辆在加速，可断定车辆处于坡道工况，且车辆重 力沿坡道方向的分力大于行驶阻力与电机反拖阻力之和。为使车速保持稳定，应增大电机 制动转矩Tb。因此自适应滑行控制程序启动，整车进入自适应滑行模式。
[0043] 3、待自适应滑行控制程序启动后，整车控制器记忆当前电机转速η，并向电机控制 器发送"发电状态""转速模式"和"转速为η"的命令。此时，车速得到稳定控制。
[0044] 4、整车控制器实时采集车辆状态参数信号和驾驶员的操作信号，当整车状态满足 加速踏板退出条件、制动踏板退出条件、滑行退出条件以及高荷电状态退出条件其中之一 时，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模式。
[0045] 如图2所示，本发明加速踏板退出子程序的控制方法包括以下步骤：
[0046] 1、当整车处于自适应滑行模式时，若加速踏板开度APS>0，则根据式（1)计算车辆 在平直路面上的理论车速：
[0047]
(1)
[0048] 式中，Vi为根据加速踏板开度APS计算的平直路面理论车速，单位为km/h;Td为电机 驱动转矩，单位为N · m; i为传动系统传动比;r为车轮半径，单位为m;m为整车整备质量，单 位为kg; f为滚动阻力系数;CD为空气阻力系数;A为迎风面积，单位为m2。
[0049] 2、当根据加速踏板开度APS计算的平直路面理论车速h大于当前车速Vo时，整车控 制器向电机控制器发送"发电状态""转速模式"和"转速为的命令。其中，％为根据加 inr 速踏板开度APS计算的平直路面理论车速，单位为km/h;i为传动系统传动比;r为车轮半径， 单位为m;转速命令的单位为r/min。
[0050] 3、由于此时电机处于"转速模式"，制动转矩自适应。随着车速的增加，电机制动转 矩T b在不断减小。当电机制动转矩Tb = 0时，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行 模式，进入驱动模式。
[0051] 如图3所示，本发明制动踏板退出子程序的控制方法包括以下步骤：
[0052] 1、当整车处于自适应滑行模式时，若制动踏板开度BPS>0，由于电机处于"转速模 式"，制动转矩自适应，会随着制动器制动转矩的增大而自动减小。
[0053] 2、随着电机制动转矩Tb的减小，当Tb等于根据制动踏板开度BPS计算的理论电机制 动转矩时，若驾驶员继续踩下制动踏板，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模 式，进入制动模式。
[0054] 如图4所示，本发明滑行退出子程序的控制方法包括以下步骤：
[0055] 1、当整车处于自适应滑行模式时，若电机制动转矩Tb小于等于在当前车速下滑行 时的理论电机制动转矩，可断定车辆处于平路工况或者坡度很小的坡道工况。
[0056] 2、当断定车辆处于平路工况或者坡度很小的坡道工况下时，滑行模式下的电机制 动转矩T b即可保持车速稳定。因此自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模式，进 入滑行模式。
[0057]如图5所示，本发明高荷电状态退出子程序的控制方法包括以下步骤：
[0058] 1、当整车处于自适应滑行模式时，若动力电池荷电状态S0C高于荷电状态上限 S0CH时，为了保护动力电池，自适应滑行控制程序应该退出。
[0059] 2、为了保证车辆安全，此时整车控制器报警，提醒驾驶员踩下制动踏板，并且在2s 后退出自适应滑行模式，为驾驶员介入操作提供充足的反应时间。
[0060]需要指出的是，本发明适用于所有纯电驱动的汽车，包括纯电动汽车、增程式电动 汽车、串联式混合动力汽车和燃料电池汽车。本领域的技术人员应该知道，以上实施例并不 是对本发明技术方案的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换 或改动，都应视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种纯电驱动汽车自适应滑行控制方法，其特征包括以下步骤： 1) 设置一个自适应滑行控制系统，包括整车控制器、电机及其控制器以及动力电池及 其控制器； 2) 整车控制器实时采集整车纵向加速度a、电机转速n、电机驱动转矩Td、电机制动转矩 Tb、动力电池荷电状态SOC、加速踏板开度APS、制动踏板开度BPS和自适应滑行程序开关通 断状态等信号，当整车处于滑行模式，且自适应滑行控制程序开关打开时，若整车纵向加速 度a>0，启动自适应滑行控制程序； 3) 整车控制器记忆当前电机转速n，并向电机控制器发送"发电状态" "转速模式"和"转 速为η"的命令，车速得到稳定控制； 4) 整车状态满足加速踏板退出条件、制动踏板退出条件、滑行退出条件以及高荷电状 态退出条件其中之一时，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模式。2. 如权利要求1所述的一种纯电驱动汽车自适应滑行控制方法，其特征在于:在执行步 骤4)时，包括以下内容： 1) 加速踏板退出子程序的控制方法包括内容： a、 当整车处于自适应滑行模式时，若加速踏板开度APS>0，则根据下式计算车辆在平 直路面上的理论车速：式中，Vi为根据加速踏板开度APS计算的平直路面理论车速;Td为电机驱动转矩；i为传 动系统传动比;r为车轮半径;m为整车整备质量;f为滚动阻力系数;CD为空气阻力系数;A为 迎风面积； b、 当根据加速踏板开度APS计算的平直路面理论车速h大于当前车速Vo时，整车控制器 向电机控制器发送"发电状态""转速模式"和"转速为的命令，其中％为根据加速踏板 3πΓ 开度APS计算的平直路面理论车速;i为传动系统传动比;r为车轮半径； c、 当电机制动转矩Tb = 0时，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模式，进入 驱动模式； 2) 制动踏板退出子程序的控制方法包括以下内容： 当整车处于自适应滑行模式时，若制动踏板开度BPS>0，且电机制动转矩Tb等于根据制 动踏板开度BPS计算的理论电机制动转矩时，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑 行模式，进入制动模式； 3) 滑行退出子程序的控制方法包括以下内容： 当整车处于自适应滑行模式时，若电机制动转矩Tb小于等于在当前车速下滑行时的理 论电机制动转矩，自适应滑行控制程序退出，整车退出自适应滑行模式，进入滑行模式； 4) 高荷电状态退出子程序的控制方法包括以下内容： 当整车处于自适应滑行模式时，若动力电池荷电状态S0C高于荷电状态上限SOCh时，此 时整车控制器报警，提醒驾驶员踩下制动踏板，并且在2s后退出自适应滑行模式。
【文档编号】B60W30/182GK105946856SQ201610430469
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】王继新, 柳少康, 韩燊睿, 杨永海, 范久臣
【申请人】吉林大学