一种油门单踏板停车电机零转速控制方法与流程

本发明涉及油门单踏板停车控制领域，尤其是涉及一种油门单踏板停车电机零转速控制方法。

背景技术：

单踏板停车工况即驾驶员松油门，驱动电机输出负扭矩进行制动并回收能力，当车速低于一定值后通过驱动电机对车速进行零转速控制，从而功能上取代刹车的作用；该过程需要快速且平稳的将车速降为0。

一般情况下，车辆行驶在平稳的路面，进行0转速控制(0车速控制)，传统控制方法可以使用pid控制，良好的pid控制曲线会有2个波，满足快速响应且震荡小的条件。但是pid控制显然会使车速反向，不符合客户的预期行为(松油门踏板停车)。考虑整车感受，车速低于0.1km/h时可以认为完成停车，这是由于摩擦阻力始终与车速方向反向。若pid控制中不启用积分项或者使用很小的积分项，经过实测可以在速度较高时快速响应，在车速较低时使车速缓慢变为0；只使用比例项也可以实现车速为0，时间上为期望时间1.5s的两倍。

针对在一定坡度上的转速控制，一种方法是采用扭矩补偿，通过受力分析可知附加的载荷为重力延斜面向下的分力，为了保证0转速控制目标实现，最终稳态积分项值需要与重力延斜面向下的分力大小相等方向相反。此种工况下，使用传统pid控制，积分项ki参数的增大必会导致超调即转速反向。另一种方法是采用液压制动介入，若检测电机控制无法有效在坡度较大情况下驻坡，存在溜坡现象，此时液压制动介入，辅助车辆驻坡，该种方法的缺点是退出驻坡时不能缓慢起步且蠕行，针对车辆满载和空载坡道蠕行会表现不同，参数标定不合适会溜坡或者起步加速度较大。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种油门单踏板停车电机零转速控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种油门单踏板停车电机零转速控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤s1：获得速度-加速度理想曲线；

步骤s2：电机控制器对历史转速进行采样，得到真实加速度；

步骤s3：判断真实加速度与速度-加速度理想曲线的关系，若真实加速度位于速度-加速度理想曲线上方，电机控制器给定负方向的补偿扭矩，若真实加速度位于速度-加速度理想曲线下方，电机控制器给定正方向的补偿扭矩；

步骤s4：计算目标速度与真实速度的差值，得到比例扭矩；

步骤s5：将补偿扭矩与比例扭矩相加，得到控制扭矩；

步骤s6：电机控制器使用控制扭矩对电机进行油门单踏板停车控制。

所述的速度-加速度理想曲线为水平面速度-加速度理想曲线。

所述速度-加速度理想曲线表示为：

0＝v+c×a

其中，v为理想速度，a为理想加速度，c为滑模面系数。

所述的步骤s2包括：

步骤s21：电机控制器对历史转速进行采样，对历史转速求取对数，得到历史转速对数；

步骤s22：对历史转速对数进行拟合，得到拟合曲线；

步骤s23：计算拟合曲线斜率的指数值，得到真实加速度。

所述电机控制器对采样得到的历史转速进行带通滤波。

所述的步骤s3中得到补偿扭矩后，对补偿扭矩进行积分，通过防止积分饱和对补偿扭矩的大小进行限制。

所述的步骤s4中得到比例扭矩后，对比例扭矩进行积分，通过防止积分饱和对比例扭矩的大小进行限制。

所述的步骤s5中得到控制扭矩后，对控制扭矩进行积分，通过防止积分饱和对控制扭矩的大小进行限制。

所述的步骤s5中得到控制扭矩，对控制扭矩进行平滑。

该方法仅在速度低于设定值时使用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)使用预设的速度-加速度理想曲线进行扭矩补偿控制，只需要根据真实加速度与理想曲线的位置关系便可得到补偿扭矩，使用该方法可避免使用精度差且有延时的坡度信号，同时也避免了预设的整车质量与实际空载或者满载的质量偏差对补偿扭矩计算的影响。

(2)通过改变预设的速度-加速度理想曲线斜率参数，可以直接改变从进入0转速控制到车辆停止时间，该时间有理论计算方法，完美切合整车控制需求。

(3)与传统pid控制只使用速度作为控制对象相比，加入加速度控制量后，动态调节能力更强，可以适应更复杂工控，可以适应于更大坡度范围，可以在控制介入早期到达预设曲线，避免超调或震动。

(4)可以只使用电机控制器进行稳坡，无需液压制动系统的配合，并且可以缓慢蠕行或者平稳起步。

(5)解决传统控制中出现稳坡后溜现象。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本实施例提供一种油门单踏板停车电机零转速控制方法，包括以下步骤：

步骤s1：获得速度(或转速)-加速度理想曲线；

步骤s2：电机控制器对历史转速进行采样，得到真实加速度；

步骤s3：判断真实加速度与速度-加速度理想曲线的关系，若真实加速度位于速度-加速度理想曲线上方，电机控制器给定负方向的补偿扭矩，若真实加速度位于速度-加速度理想曲线下方，电机控制器给定正方向的补偿扭矩；

步骤s4：计算真实速度与目标速度的差值，得到比例扭矩；

步骤s5：将补偿扭矩与比例扭矩相加，得到控制扭矩；

步骤s6：电机控制器使用控制扭矩对电机进行油门单踏板停车控制。

该控制方法最终效果为在预设的速度-加速度理想曲线上滑动，以下介绍中称该曲线为滑模面；整车控制器作为零转速控制功能开启的请求方，电机控制器作为零转速控制策略的执行者，进行扭矩输出并控制整车快速停车。

下面以在上坡过程中的油门单踏板停车零转速控制为例进行阐述。

电机控制器接收请求油门单踏板停车电机零转速控制信号后使能该方法，否则电机输出0扭矩。

真实加速度的计算包括以下步骤：电机控制器对历史转速进行采样，对历史转速求取对数，得到历史转速对数；对历史转速对数进行拟合，得到拟合曲线；计算拟合曲线斜率的指数值，得到真实加速度。为了保证转速(或车的速度)控制的精度，需要对旋变传感器采集的历史转速进行带通滤波，滤除高频采样杂波和低频抖动，来尽可能的与实际车速相同。以下步骤处理都使用滤波后的历史转速。

滑模面为0＝v+c×a，其中，v为理想速度，a为理想加速度，c为滑模面系数，本实施例中c选取为-0.24。滑模面为预先在零坡度(水平面)下进行标定，考虑实际控制过程中，加速度不宜过大，所以滑模面选取为线段，仅当转速低于一定值时(根据经验得到)，决定采用滑模控制，否则使用比例控制。

在比例控制作用下，本实施例中，因是上坡过程，转速为正，目标转速与真实转速的差值为负，比例扭矩为负，车辆的重力延斜面向下的分力也分负。对于初始进入滑模控制，由于在坡道上，负方向的实际加速度大小必定大于理想水平面工况负反向加速度大小，即状态量(真实加速度)在滑模面的下方。

针对本实施例，上坡过程停车时补偿扭矩方向为正，实际物理意义为稳坡时的补偿扭矩大小与沿斜面向下的重力分力相等。

得到补偿扭矩、比例扭矩和控制扭矩后，分别对补偿扭矩、比例扭矩和控制扭矩进行积分，通过防止积分饱和对补偿扭矩的大小进行限制，一般坡度比为15％以下，整车重力在1600kg至2000kg时，饱和值给定±50nm。

得到控制扭矩，对控制扭矩进行平滑，防止扭矩进行突变。

本实施例中，若工况为15％坡度比，作用在电机端的坡度扭矩为30nm,则平滑后控制扭矩的单步扭矩可以设定为0.03，程序运行周期为0.001s，即经过1s就可以到达滑模面。实际过程中由于轮胎摩擦力和驱动过程机械损失，取值更大。