一种车辆防溜坡控制方法、装置及车辆

技术领域

本发明涉及一种车辆防溜坡控制方法、装置及车辆，属于新能源汽车技术领域。

背景技术

目前新能源汽车已成为现今汽车的发展趋势，特别是在商用车领域，电动汽车应用广泛。在车辆运行过程中，坡道起步工况要求驾驶员频繁切换刹车及油门踏板，容易造成驾驶疲劳，且无法避免车辆后溜，特别在商用车领域，因车辆载重大，后溜明显，因此需要进行防溜坡控制。

目前新能源行业中防溜坡控制大多数采用电机零转速控或整车控制器根据速差进行PID扭矩调节，因电机响应问题，不可避免车辆后溜，特别是在车辆载重较大的情况下后溜明显，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆防溜坡控制方法、装置及车辆，用以解决现有技术中，因电机响应慢导致车辆后溜的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明提供了一种车辆防溜坡控制方法，包括如下步骤：

1)在车辆处于驻坡状态时，若车辆满足扭矩补偿条件，将基础扭矩和滚阻加权扭矩相加得到电机目标补偿扭矩，进行扭矩控制；所述滚阻加权扭矩的更新方式为：设定滚阻加权扭矩初始值并进行存储，获取电机由扭矩控制切换为转速控制时的电机扭矩T_g1，在电机转速保持为零时，计算电机转速保持为零时和电机由扭矩控制切换为转速控制时的时间差t_diff，并获取电机转速保持为零时电机扭矩T_g2，当电机转速保持为零时和电机由扭矩控制切换为转速控制时的时间差大于预设时间差t_diff1时，按照下式计算滚阻加权扭矩：

(t_diff-t_diff1)/t_diff1*(T_g2-T_g1)，若计算得到的滚阻加权扭矩与存储的滚阻加权扭矩的差值绝对值大于等于滚阻加权扭矩差值预设阈值，则依据计算的滚阻加权扭矩更新滚阻加权扭矩，反之，不更新；

2)进行扭矩控制后，若当前车辆满足转速控制条件，进行转速控制，以控制电机零转速。

有益效果：本发明在对电机进行转速控制之前，先进行扭矩控制，以提高了电机切换为零转速的时间；而且具体的在进行扭矩控制时，电机目标补偿扭矩为基础扭矩和滚阻加权扭矩之和，且实时更新滚阻加权扭矩，从而使得电机目标补偿扭矩跟随车辆的变化而变化，保证了扭矩补偿的有效性，且当满足转速控制条件时，完成电机零转速控制，避免了车辆的后滞，保障了车辆的安全。

进一步地，进行扭矩控制时，按照设定的扭矩补偿上升梯度使电机目标扭矩逐步达到所述电机目标补偿扭矩；扭矩补偿上升梯度的计算方法为：扭矩补偿上升梯度基础值和电机补偿扭矩Ramp加权系数的乘积。

有益效果：通过扭矩补偿上升梯度基础值和电机补偿扭矩Ramp加权系数完成扭矩补偿上升梯度的计算，从而使电机目标扭矩逐步稳定达到电机目标补偿扭矩，保障了车辆的安全、可靠和稳定运行。

进一步地，电机补偿扭矩Ramp加权系数的更新方式为：设定电机补偿扭矩Ramp加权系数初始值，获取开始时刻的电机转速和电机扭矩补偿后的电机转速，当电机扭矩补偿后的电机转速与开始时刻的电机转速的差值大于等于电机转速预设阈值时，新电机补偿扭矩Ramp加权系数＝当前电机补偿扭矩Ramp加权系数*(1+电机转速差值/电机转速预设阈值)；否则，新电机补偿扭矩Ramp加权系数＝当前电机补偿扭矩Ramp加权系数*(1-电机转速差值/电机转速预设阈值)。

有益效果：电机补偿扭矩Ramp加权系数根据车辆当前电机转速的实际情况实时更新、变化，与车辆实际情况相符，实现了对电机扭矩的有效补偿。

进一步地，扭矩补偿条件包括：制动踏板开度小于等于第二制动踏板开度预设阈值，手刹为松开状态，且油门踏板开度小于油门踏板开度预设阈值。

有益效果：综合考虑制动踏板开度和油门踏板开度两个因素进行扭矩补偿判断，更准确的判断是否进行扭矩补偿。

进一步地，车辆自检通过时，若当前坡度大于等于坡度预设阈值，车辆处于非空挡，拉手刹或制动踏板开度大于第一制动踏板开度预设阈值，电机转速小于等于第一转速预设阈值，油门踏板开度小于等于油门踏板开度预设阈值且电机旋转方向满足预设方向，则判定当前车辆处于驻坡状态。

有益效果：综合考虑了当前坡度、车辆档位状态、手刹状态或制动踏板开度、电机转速油门踏板开度以及电机旋转方向多个条件，对于车辆是否处于驻坡状态考虑的更全面、更准确。

进一步地，转速控制条件包括：电机实际扭矩与电机补偿扭矩差值的绝对值在设定范围内，或制动踏板开度小于等于第二制动踏板开度预设阈值，或电机旋转方向与预设方向相反且电机转速与目标转速的差值大于等于第二转速预设阈值。

有益效果：综合考虑车辆电机旋转方向，电机转速，电机实际扭矩以及制动踏板开度信息多个因素，更全面的对车辆是否进行转速控制进行判断，保障了车辆的防后溜，从而保障了车辆的安全。

进一步地，基础扭矩通过坡道、车重以及坡道车重与基础扭矩之间的关系确定。

有益效果：依据坡道、车重以及坡道车重与基础扭矩之间的关系，解决因车辆载重问题和车辆所面对的坡道工况不同导致基础扭矩需求不同的问题，保证得到的基础扭矩更准确。

进一步地，当车辆处于驻坡状态，制动踏板开度为零且松手刹，则车辆进入转速控制以控制电机零转速。

有益效果：当车辆为驻坡状态，考虑制动踏板开度和手刹状态，若制动踏板开度为零且松手刹，则无需进行扭矩调节，直接进行转速调节即可完成防溜坡控制。

本发明还提供一种车辆防溜坡控制装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述车辆防溜坡控制方法，并达到与该方法相同的有益效果。

本发明还提供了一种车辆，包括上述介绍的车辆防溜坡控制装置，并达到与该装置相同的有益效果。

附图说明

图1为本发明的车辆防溜坡控制方法流程图。

具体实施方式

本发明的构思在于：当车辆满足驻坡状态且满足扭矩补偿条件时，根据基础扭矩和滚阻加权扭矩计算电机补偿扭矩，并对滚阻加权扭矩不断更新，并按照设定的扭矩补偿上升梯度使电机目标扭矩逐步达到电机目标补偿扭矩，完成扭矩补偿，当车辆满足转速控制条件，进行转速控制，控制电机零转速，提高了切换为转速控制时，转速零控制的时间，避免了车辆的后溜，保障了车辆的安全。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。

方法实施例：

本方法实施例的车辆防溜坡控制方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤一、判断车辆是否满足驻坡条件。

1)初始化，整车控制器根据钥匙开关信号判断车辆处于上电状态，判断整车控制器与电机控制器通讯状态，若通信异常，则自检不通过，禁止进入防溜坡状态。

2)自检通过且整车控制器通过坡度传感器获取的当前坡度大于等于设定阈值p1、车辆挡位为非空挡、拉手刹或者制动踏板开度超过设定阈值U1、电机转速小于等于设定转速阈值n1、电机旋转方向与期望旋转方向相同、油门踏板开度小于等于设定阈值A1，判断车辆当前处于驻坡状态，此时需要提前计算电机补偿扭矩。

步骤二、若车辆满足驻坡条件，则判断车辆是否满足扭矩补偿条件。

当车辆处于驻坡状态且制动踏板开度小于等于设定阈值U2、手刹为松开状态、油门踏板开度小于设定阈值A1，即车辆为驻坡松刹车，进入扭矩补偿阶段，此时输出电机补偿扭矩。

若车辆处于驻坡状态，制动踏板开度为零且松手刹，则无需进行扭矩补偿，直接进入转速控。

步骤三、若车辆满足扭矩补偿条件，则计算电机补偿扭矩，并对电机扭矩进行调节控制。

车辆处于驻坡状态下，电机扭矩补偿计算根据坡度信息、车重信息、车辆滚阻系数、滚阻加权扭矩进行补偿扭矩计算；在进入防溜坡状态后，根据制动踏板开度变化，输出电机补偿扭矩T。补偿扭矩为根据坡道及车重进行二维查表获取基础扭矩T1+滚阻加权扭矩T2，基础扭矩查表需要进行严格标定。

在计算补偿扭矩时，需计算滚阻加权扭矩，滚阻加权扭矩主要考虑随着车辆使用，车辆状态较出厂状态会发生变化，特别是轮胎磨损或者更换轮胎，会导致轮胎滚阻发生较大变化，影响防溜坡效果。

其中，滚阻加权扭矩的更新过程为：

1.设定滚阻加权扭矩初始值：0。

2.上电后读取存储的滚阻加权扭矩，当前循环使用。

3.转速控阶段，电机由扭矩控切换为转速控开始计时，同时记录当前电机扭矩值T_g1，待电机维持住0转速控后，计算时间差t_diff，同时记录当前电机扭矩值T_g2。若时间差t_diff大于等于预设时间差t_diff1，则滚阻加权扭矩＝(t_diff-t_diff1)/t_diff1*(T_g2-T_g1)。

4.滚阻加权扭矩更新规则：若计算滚阻加权扭矩与存储滚阻加权扭矩差值绝对值大于等于T_mean，则更新，否则不更新。

5.滚阻加权扭矩需要下电存储，下次上电时读取使用。

在扭矩补偿阶段，扭矩补偿计算模块向电机控制器发送目标扭矩，目标扭矩上升梯度Ramp为根据坡度及车重查表获取基础值，同时结合电机补偿扭矩Ramp加权系数获取最终的扭矩补偿上升梯度，最终扭矩补偿上升梯度＝扭矩补偿上升梯度基础值*电机补偿扭矩Ramp加权系数。

其中，电机补偿扭矩Ramp加权系数更新步骤如下：

1.设定电机扭矩补偿变化系数初始值：1。

2.上电后读取存储的电机扭矩补偿变化系数，当前循环使用。

3.松手刹进入防溜坡，电机扭矩补偿变化系数不更新。

4.松刹车进入防溜坡，电机扭矩补偿变化系数需根据电机转速差进行更新。电机扭矩补偿开始时刻t1记录当前电机转速值n_t1，电机扭矩补偿结束后根据当前电机转速值n_t2与n_t1的差值n_diff判断是需要更新。若n_diff大于等于设定阈值n_3，则认为扭矩补偿过程中电机扭矩上升梯度需增大，新的电机扭矩补偿变化系数＝当前电机扭矩补偿变化系数*(1+n_diff/n_3)；若n_diff小于等于设定阈值-(n_3)，则当前电机扭矩补偿变化系数*(1-n_diff/n_3)，此处需考虑电机旋转方向进行符号处理。此数值需要下电存储，下次上电时读取。

步骤四、在对电机进行扭矩补偿后，判断是否满足转速控制条件，若满足则控制电机零转速。

电机实际扭矩与补偿扭矩差值绝对值在设定范围内(滞环，上限T_max，下限T_min)或者制动踏板开度小于等于设定阈值U2(U2需小于U1)或者电机旋转方向与设定旋转方向相反且电机转速与期望转速差大于等于设定阈值n2，进入转速控阶段控制电机0转速，进行防溜坡控制。

本方法完成当车辆处于驻坡状态且满足扭矩补偿条件时，通过电机扭矩补偿调节当前车辆的扭矩，当前车辆满足转速控制条件时，进行转速控制，控制电机零转速。提前给定补偿扭矩，提高切换为0转速控电机调节时间。避免了车辆的后溜，保障了车辆的安全。

装置实施例：

本发明的一种车辆防溜坡控制装置，包括存储器、处理器和内部总线，处理器、存储器之间通过内部总线完成相互间的通信和数据交互。其中，处理器可以为微处理器MCU、可编程逻辑器件FPGA等处理装置；存储器可以为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如RAM、ROM等。处理器用于执行存储在存储器中的程序指令以实现本发明的方法实施例中介绍的一种车辆防溜坡控制方法。且该方法已在方法实施例中做了详细的叙述，此处不再赘述。

车辆实施例：

本实施例的车辆，包括系统实施例中介绍的一种车辆防溜坡控制装置，使用本发明的车辆防溜坡控制装置的车辆，，能够更好的实现车辆的防溜坡控制，避免了因电机响应问题导致的车辆溜坡，保障了车辆的安全，且该装置已在上述实施例中做了详细叙述，此处不再赘述。