驻坡监控方法、车辆以及可读存储介质

技术领域

本发明涉及车辆领域，特别涉及一种驻坡监控方法、车辆以及可读存储介质。

背景技术

随着新能源汽车技术的快速发展，核心零部件电机控制器的功能，也从单一的响应扭矩请求，变得更加多元。相比传统发动机，电机具有更易控制、响应更快、可制动能量回收等特点，因此越来越多的主机厂要求在电机控制器中加入驻坡和单踏板功能。

驻坡功能，是指车辆在坡上从静止状态准备启动时，驾驶员的右脚从踩刹车踏板切换到踩油门踏板，为了避免在切换过程中车辆溜坡，需要电机输出一定的制动扭矩，通常该制动扭矩维持几秒钟即可。单踏板功能，是指仅通过油门踏板实现加减速。仅讨论减速情况：1)抬起油门踏板到一定行程，整车控制器会请求电机控制器输出制动扭矩，此时电机处于发电模式，可以实现能量回收。这种情况仍然属于响应需求扭矩的扭矩控制模式；2)完全松开油门踏板的情况下，电机控制器没有明确的扭矩指令，会进入目标转速为0(或非常小的转速)的转速控制模式，使车辆静止(或车速很慢)，这种情况等效于驻坡功能，只是维持的时间要更长。

因为功能的相似性，下面把用于坡上车辆启动的“驻坡功能”和完全松开油门踏板的“单踏板功能”，统称为“驻坡模式”。从控制的角度，驻坡模式可以看作目标转速为0(或非常小的转速)的转速控制模式。对目标转速为0的情况，在转速接近于0的时候，可以切换为以转子目标“位置变化”为0的位置控制模式，以加快响应。这部分控制功能是比较常见和成熟的。

图1展示了现有车辆中转速/位置控制相比扭矩控制，在系统架构层面的变化。实线和点划线所示为常规的扭矩控制和监控路径，即功能层从CAN接收需求扭矩，通过电流闭环和转速闭环，输出PWM占空比到逆变器以驱动电机；功能监控层通过回读三相电流和转子位置，计算实际扭矩，与CAN上传递的需求扭矩作比较，以判断是否产生非期望扭矩。

对于转速/位置控制，没有点划线所示的外部CAN信号，需求扭矩来自对转速或位置变化的比例积分调节，该需求扭矩也会传递到功能监控层进行扭矩比较(见图1中虚线)。可以看出，“转速/位置控制”模块的输入/输出或内部的异常，都会导致计算的需求扭矩异常，进而产生扭矩安全风险。“转速/位置控制”模块运用的比例积分调节，是一种工程领域广泛应用的闭环控制算法，但它没有像电机扭矩计算公式这样明确的物理背景，存在无法快速收敛、超调和振荡等风险，因此该算法的有效性无法得到保证，参照常规扭矩监控策略，在功能监控层冗余这部分算法，无法提高系统的功能安全等级。

对驻坡模式，避免非期望扭矩导致的非期望加速或非期望移动的安全目标，需要按照ASIL B来进行监控开发。如何实现这一安全目标，目前还没有完整、可靠的功能安全监控策略。

也就是说，现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驻坡监控方法、车辆以及可读存储介质，以解决现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题，另外，本发明还具有不依赖驻坡模式的控制策略和实现控制策略的控制算法的优势。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种驻坡监控方法，所述驻坡监控方法用于监控车辆的驻坡模式是否正常工作，所述驻坡监控方法进行判断的依据包括第一监控逻辑的输出结果，所述第一监控逻辑包括：若电机转速小于安全转速，则所述第一监控逻辑输出正常；若所述电机转速大于或者等于所述安全转速，所述第一监控逻辑根据预设逻辑输出故障或者正常。

可选的，所述预设逻辑包括：若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相反，则输出正常。

可选的，所述预设逻辑还包括：若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相同或者为零，所述电机的输出扭矩与所述电机的转速方向相反，且所述电机的输出扭矩大于预设扭矩，则输出正常。

可选的，所述预设逻辑还包括：若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相同或者为零，所述电机的输出扭矩与所述电机的转速方向相同或者为零，则输出故障；若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相同或者为零，所述电机的输出扭矩与所述电机的转速方向相反，且所述电机的输出扭矩小于或者等于所述预设扭矩，则输出故障。

可选的，所述驻坡监控方法进行判断的依据还包括第二监控逻辑的输出结果，所述第二监控逻辑包括：若所述电机转速小于安全转速，则输出正常；若所述电机转速大于或者等于所述安全转速，则输出故障。

可选的，所述驻坡监控方法进行判断的依据还包括第三监控逻辑的输出结果，所述第三监控逻辑包括：若所述电机的需求扭矩在限定范围内，则输出正常；若所述电机的需求扭矩不在限定范围内，则输出故障。

可选的，所述驻坡监控方法包括：若判断得到的监控结果为故障，则切断所述电机的扭矩输出。

可选的，所述驻坡监控方法包括：若判断得到的监控结果为故障，则输出请求信号驱使所述车辆退出所述驻坡模式；若在输出所述请求信号后预设时长内所述车辆未退出驻坡模式，则切断所述电机的扭矩输出。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，提供了一种车辆，所述车辆包括电机控制器，所述电机控制器用于监控所述车辆的驻坡模式是否正常工作，所述电机控制器用于依据第一监控逻辑的输出结果进行判断，所述第一监控逻辑包括：若电机转速小于安全转速，则所述第一监控逻辑输出正常；若所述电机转速大于或者等于所述安全转速，所述第一监控逻辑根据预设逻辑输出故障或者正常。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第三个方面，提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序运行时，执行上述的驻坡监控方法。

与现有技术相比，本发明提供的驻坡监控方法、车辆以及可读存储介质中，所述驻坡监控方法进行判断的依据包括第一监控逻辑的输出结果，所述第一监控逻辑包括：若电机转速小于安全转速，则所述第一监控逻辑输出正常；若所述电机转速大于或者等于所述安全转速，所述第一监控逻辑根据预设逻辑输出故障或者正常。如此配置，既通过电机转速对大部分的工况进行了快速判断，又通过预设逻辑对电机转速较大的工况进行了细致、全面的判断，兼顾了判断的完整性和可靠性，解决了现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题。另外，本发明还具有不依赖驻坡模式的控制策略和实现控制策略的控制算法的优势。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是一车辆的控制系统架构示意图；

图2是本发明一实施例的车辆的控制系统架构示意图；

图3是本发明一实施例的第一监控逻辑的示意图；

图4是本发明一实施例的第二监控逻辑的示意图；

图5是本发明一实施例的第三监控逻辑的示意图。

附图中：

1-驻坡监控模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种驻坡监控方法、车辆以及可读存储介质，以解决现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题。

以下参考附图进行描述。

【实施例一】

请参考图2至图3，其中，图2是本发明一实施例的车辆的控制系统架构示意图；图3是本发明一实施例的第一监控逻辑的示意图。

如图2所示，在本实施例中，车辆的控制系统架构中增设了驻坡监控模块1，所述驻坡监控模块1中采用驻坡监控方法对所述车辆的驻坡模式是否正常工作进行监控。如背景技术中介绍地，所述驻坡模式包括驻坡功能和单踏板功能。

所述驻坡监控方法包括：

运行第一监控逻辑，得到所述第一监控逻辑的输出结果；

将所述第一监控逻辑的输出结果直接作为监控结果。

所述第一监控逻辑包括：若电机转速小于安全转速，则所述第一监控逻辑输出正常；若所述电机转速大于或者等于所述安全转速，所述第一监控逻辑根据预设逻辑输出故障或者正常。所述电机为车辆驱动轮的驱动电机。在本实施例中，所述安全转速为200rpm，在其他的实施例中，也可以选择其他的转速作为安全转速。

所述第一监控逻辑充分考虑了驻坡模式发生故障的可能性。首先，大部分的故障可以直接与所述电机转速是否超出了所述安全转速相匹配；其次，也不能仅仅是考虑所述电机转速小于所述安全转速的情况，这样会导致误报警或者误响应，因此，需要对所述电机转速大于所述安全转速的情况进行细致分析，尽可能多地把正常运行的情况包含在内。由于所述驻坡监控方法配置了上述的所述第一监控逻辑，解决了现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题。

所述驻坡监控方法利用了驻坡模式时车速较低的特性进行了设计。具体来说，在驻坡模式下，车速很低时，即使发生了扭矩异常，如果车速仍然在限定区间内，驾驶员也可以及时踩刹车踏板制动。也就是说，在这种情况下的扭矩异常，也可以视为正常。这里车速的“限定区间”反馈到电机控制器就是电机转速不超过所述安全转速，如200rpm(对不同项目，所述安全转速的值是不同的)；而“及时”是指，从“扭矩异常发生”到“驾驶员踩刹车踏板制动”为止，车辆的移动距离小于给定安全距离(如0.5米)。如果在驻坡模式下，电机转速一定小于所述安全转速那么当扭矩的异常导致电机转速超过所述安全转速时，所述驻坡监控方法应当判断所述驻坡模式当前存在故障。

然而实际在驻坡模式下，电机的正常转速也可能超过所述安全转速，此时不能简单的根据所述电机转速是否超过所述安全转速来决定是否进行故障响应。驻坡模式下，所述电机转速超过所述安全转速，可能的安全风险分三种情况考虑：1)车辆在减速过程，电机输出扭矩异常；2)车辆在加速过程(驻坡模式下的加速，通常指坡度较大的情况下，电机给出的制动扭矩不足以维持静止状态导致车辆溜坡)，电机输出扭矩异常；3)车辆加减速未知，其他控制器异常或道路环境异常。1)和2)是电机控制器失效导致的，需要纳入功能安全设计考量；3)不是电机控制器的失效，需要其他控制器进行故障响应或驾驶员自行处理。

结合以上分析，针对所述电机转速超过所述安全转速的情况，在本实施例中对驻坡模式的监控策略分两种情况考虑。

1)电机转速绝对值大于或者等于所述安全转速，车辆在减速过程：这种情况下，需要关注“角加速度”是否小于0，即所述电机转速是否维持减小的趋势(最终电机转速会小于所述安全转速)。如果此时扭矩异常(与转速同向，且幅值增大或与转速反向，且幅值减小)，会导致角加速度大于0，电机控制器应触发故障响应。

2)电机转速绝对值大于或者等于所述安全转速，车辆在加速过程(溜坡)：当道路坡度较大(载重、道路摩擦系数等也有一定影响)，车辆出现溜坡(根据车头方向分前溜和后溜)时，虽然车速逐渐增大，但电机会维持输出与转速方向相反的给定扭矩(在最大设计坡度，最大设计载重，常见道路路面等情况下，可以较长时间，如等红绿灯等，维持车辆静止的制动扭矩T)。这种情况下，只需要监控电机转速超出所述安全转速时，电机的输出扭矩与转速方向相反，且绝对值大于预设扭矩(出于鲁棒性的考虑，该值要略小于T)即可。此时，驾驶员可以通过踩油门踏板退出驻坡模式并增大与转速反向的扭矩，或者踩刹车踏板制动车辆的方式，达到控制溜坡的目的。

如果溜车过程中道路坡度变缓，制动扭矩T足以使车辆静止，但此时电机转速仍然大于所述安全转速，但此时情况2)转变为情况1)。

对2)中的溜坡情况，把不满足ASIL B的内部需求扭矩，转化为预定义的制动扭矩监控问题。转速(角加速度)信号和实际扭矩在常规扭矩监控中满足ASIL C/D要求，因此综合来看，该监控策略可以满足“驻坡模式下避免非期望扭矩”的ASIL B的功能安全需求。

基于上述分析，本实施例中的所述预设逻辑包括：

若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相反，则输出正常。

若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相同或者为零，所述电机的输出扭矩与所述电机的转速方向相反，且所述电机的输出扭矩大于预设扭矩，则输出正常。

若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相同或者为零，所述电机的输出扭矩与所述电机的转速方向相同或者为零，则输出故障；以及，若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相同或者为零，所述电机的输出扭矩与所述电机的转速方向相反，且所述电机的输出扭矩小于或者等于所述预设扭矩，则输出故障。

所述预设扭矩可以根据车辆的实际运行需求进行设置，取值可以是接近但不超过所述驻坡模式能够提供的最大制动扭矩，例如，为0.95倍的最大制动扭矩。

所述第一监控逻辑的完整判断流程可以参考图3进行理解。在其他的实施例中，所述第一监控逻辑也可以仅包括上述的部分逻辑，然后将剩余的情况判断为故障。例如：

若所述电机的角加速度与所述电机的转速方向相反，则输出正常；否则，输出故障等。

上述方案可能存在将一些特殊的正常工况误判为故障的情况，但是综合考虑该方案的准确程度和响应速度，也能够解决背景技术中所提出的问题。当然，图3所示的方案是更优的方案。

在本实施例中，所述驻坡监控方法还包括：若判断得到的监控结果为故障，则切断所述电机的扭矩输出。

在本实施例中，所述驻坡监控方法考虑了所述电机转速大于所述安全转速的情况下仍然可能存在的正常的情况，并使用所述第一监控逻辑对驻坡模式进行监控，解决了现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题。

【实施例二】

请参考图4，图4是本发明一实施例的第二监控逻辑的示意图。

在一些驻坡的功能设计要求中，电机转速绝对值一定小于所述安全转矩，此时，仅进行转速监控即可。当电机转速绝对值大于或者等于所述安全转矩时，电机控制器应退出驻坡模式，回到扭矩模式，否则应触发故障响应。

因此，在本实施例中，所述驻坡监控方法包括：

根据所述车辆所采取的驻坡控制逻辑，选择运行第一监控逻辑或者选择运行第二监控逻辑；当所述驻坡控制逻辑允许电机转速绝对值大于或者等于所述安全转矩时，选择所述第一监控逻辑，当所述驻坡控制逻辑允许电机转速绝对值小于所述安全转矩时，选择所述第二监控逻辑。

将所述第一监控逻辑或者所述第二监控逻辑的输出结果直接作为监控结果。

关于所述第一监控逻辑的相关细节以及设计思路，请参考【实施例一】的相关内容进行理解。

所述第二监控逻辑包括：若所述电机转速小于安全转速，则输出正常；若所述电机转速大于或者等于所述安全转速，则输出故障。所述第二监控逻辑可以参考图4进行理解。

在本实施例中，所述驻坡监控方法还包括：若判断得到的监控结果为故障，则输出请求信号驱使所述车辆退出所述驻坡模式；若在输出所述请求信号后预设时长内所述车辆未退出驻坡模式，则切断所述电机的扭矩输出。

需理解，在【实施例一】和【实施例二】中，当判断得到的监控结果为故障时，所述驻坡监控方法采用了不同的处理方式；这两种不同的处理方式并非需要跟前面的判断过程进行绑定。例如，在一个其他的实施例中，可以采用【实施例一】的判断逻辑得到监控结果，再使用【实施例二】的处理方式进行处理；或者采用【实施例二】的判断逻辑得到监控结果，再使用【实施例一】的处理方式进行处理。

在本实施例中，考虑了所述车辆所采取的驻坡控制逻辑，采用所述第一监控逻辑和所述第二监控逻辑综合判断，在一些情况下，简化了判断逻辑，解决了现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题。

【实施例三】

请参考图5，图5是本发明一实施例的第三监控逻辑的示意图。

由于本发明的基本思路是，把基于“无法确保功能安全等级的内部需求扭矩”的扭矩监控，转化为转速监控和实际扭矩监控。

如果可以把这个“内部通过比例积分调节得到的需求扭矩”或“基于该需求扭矩输出的实际扭矩”限定在足够安全的区间内，即使无法确认比例积分调节的过程没有失效，也可以通过对“内部需求扭矩”或“实际输出扭矩”的范围校验，来实现“驻坡模式下避免非期望扭矩”的ASIL B的功能安全目标。这里的“足够安全”是指，在驻坡模式下，在设计约束范畴内(最大设计坡度，最大设计载重等)，“内部需求扭矩”或“实际输出扭矩”在给定区间内的任何值都不会导致安全风险(驾驶员都有足够的时间反应，通过踩刹车踏板来制动车辆)。通常，这个给定区间会比较小，而且需要大量仿真和实车测试来证明安全性。

基于上述的设计思路，在本实施例中，所述驻坡监控方法包括：

根据所述车辆所采取的驻坡控制逻辑，选择运行第一监控逻辑或者选择运行第二监控逻辑；当所述驻坡控制逻辑允许电机转速绝对值大于或者等于所述安全转矩时，选择所述第一监控逻辑，当所述驻坡控制逻辑允许电机转速绝对值小于所述安全转矩时，选择所述第二监控逻辑。

将所述第一监控逻辑或者所述第二监控逻辑的输出结果直接作为第一结果。

根据第三监控逻辑得到第二结果。

将所述第一结果和所述第二结果进行逻辑运算，得到监控结果。所述逻辑运算的具体实现方式为，若所述第一结果和所述第二结果中有任何一个为故障，则输出故障；否则输出正常。在其他的实施例中，也可以采取其他形式的逻辑运算方式，例如，若所述第一结果和所述第二结果中有任何一个为正常，则输出正常；否则输出故障。

关于所述第一监控逻辑的相关细节以及设计思路，请参考【实施例一】的相关内容进行理解。

关于所述第二监控逻辑的相关细节以及设计思路，请参考【实施例二】的相关内容进行理解。

所述第三监控逻辑包括：若所述电机的需求扭矩在限定范围内，则输出正常；若所述电机的需求扭矩不在限定范围内，则输出故障。所述第三监控逻辑可以参考图5进行理解。所述限定范围可以根据车辆的运行需求结合实车试验进行设置。

所述驻坡监控方法包括：若判断得到的监控结果为故障，则采用【实施例一】或者【实施例二】中的处理方式进行处理。

在本实施例中，将所述第一监控逻辑、所述第二监控逻辑以及所述第三监控逻辑进行综合判断，结果较为精确和全面，也解决了现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题。

【实施例四】

本实施例中，提供了一种车辆，所述车辆包括电机控制器，所述电机控制器用于监控所述车辆的驻坡模式是否正常工作，所述电机控制器用于依据第一监控逻辑的输出结果进行判断，所述第一监控逻辑包括：若电机转速小于安全转速，则所述第一监控逻辑输出正常；若所述电机转速大于或者等于所述安全转速，所述第一监控逻辑根据预设逻辑输出故障或者正常。

所述电机控制器还用于依据第二监控逻辑的输出结果进行判断以及依据第三监控逻辑的输出结果进行判断。所述电机控制器还用于当判断结果为故障时，采用【实施例一】或者【实施例二】中的处理方式进行处理。

所述车辆的其他部件以及相关连接关系，本领域技术人员可以根据实际需求进行配置，在此不进行详细的说明。

本实施例还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序运行时，执行【实施例一】、【实施例二】或【实施例三】中所述驻坡监控方法；或者执行其他的实施例中的所述驻坡监控方法。

由于上述的车辆以及可读存储介质均采用了所述驻坡监控方法，因此也解决了现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题。

综上所述，上述的实施例中提供的驻坡监控方法、车辆以及可读存储介质中，所述驻坡监控方法进行判断的依据包括第一监控逻辑的输出结果，所述第一监控逻辑包括：若电机转速小于安全转速，则所述第一监控逻辑输出正常；若所述电机转速大于或者等于所述安全转速，所述第一监控逻辑根据预设逻辑输出故障或者正常。如此配置，既通过电机转速对大部分的工况进行了快速判断，又通过预设逻辑对电机转速较大的工况进行了细致、全面的判断，兼顾了判断的完整性和可靠性，解决了现有技术中缺乏完整可靠的驻坡监控方法的问题。另外，上述实施例还具有不依赖驻坡模式的控制策略和实现控制策略的控制算法的优势。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。