一種電動汽車車速控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電動汽車車速控制方法，其包括以下步驟：1)霍爾式輪速信號傳感器測得的實際車速信號輸入整車控制器，由控制芯片判斷是否啟動車速閉環(huán)控制；2)駕駛員根據(jù)當前道路狀況，在駕駛模式選擇模塊上選擇駕駛模式，同時踩下電子式加速踏板到某一位置；3)駕駛模式信號、加速踏板位置信號、實際車速信號通過相應(yīng)通道輸入整車控制器；4)低通濾波器模塊對輸入的加速踏板位置信號進行濾波；5)PID控制器對處理后的加速踏板位置信號和實際車速信號進行計算，得到驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩命令，并通過CAN通信通道輸入到驅(qū)動電機控制器；6)驅(qū)動電機控制器根據(jù)驅(qū)動電機命令控制驅(qū)動電機動作。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各種電動汽車的車速控制中。
【專利說明】一種電動汽車車速控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車速控制方法，特別是關(guān)于一種油門踏板位置對應(yīng)電動汽車車速的電動汽車車速控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]截止到2013年底，中國汽車保有量已經(jīng)突破1.3億輛，全國有31個城市的汽車保有量超過100萬輛，其中北京、天津、成都、深圳、上海、廣州、蘇州、杭州等8個城市汽車保有量超過200萬輛。而目前中國市場保有的和市場在售的絕大多數(shù)汽車仍然以傳統(tǒng)內(nèi)燃機作為動力,給節(jié)能與環(huán)保帶來巨大的壓力。與內(nèi)燃機汽車相比，電動汽車存在諸多優(yōu)勢，例如能量轉(zhuǎn)化效率高，低速轉(zhuǎn)矩大等。隨著油耗和排放法規(guī)的不斷加嚴，有理由相信電動汽車(例如混合動力汽車和純電動汽車)的市場份額會逐步增加，進而占據(jù)一部分傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的市場，甚至最終會令內(nèi)燃機汽車退出歷史舞臺。
[0003]另一方面，在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車中，駕駛員需要參與車速的負反饋閉環(huán)控制，其控制流程為:1、駕駛員心里產(chǎn)生一個期望車速，這個期望車速與很多因素相關(guān)，例如道路限速，與前車距離或超車意圖等。2、儀表板將實際車速通過視覺反饋給駕駛員，駕駛員判斷實際車速與期望車速之間的關(guān)系，也即實際車速是大于小于或者等于期望車速。3、實際車速小于期望車速時，駕駛員大腦輸出加速的信號，控制右腳踩下油門踏板，增大油門開度；實際車速等于期望車速時，駕駛員大腦輸出保持現(xiàn)狀的信號，右腳不做動作；實際車速大于期望車速時，駕駛員大腦輸出減速的信號，控制右腳上抬，減小油門開度，甚至將右腳從油門踏板移至制動踏板，踩下制動踏板。4、儀表板再次將實際車速通過視覺反饋給駕駛員，然后重復步驟2和步驟3，最終實現(xiàn)車速的閉環(huán)控制。
[0004]傳統(tǒng)內(nèi)燃機的車速負反饋閉環(huán)控制中，駕駛員的眼睛負責反饋信號輸入，大腦負責閉環(huán)控制，手和腳負責執(zhí)行大腦的輸出信號，駕駛員承擔了主要的控制任務(wù)。在車速較低時，特別是在大城市的擁堵路況下，兩個問題顯現(xiàn)出來:其一，走走停停的工況下，駕駛員工作強度大大增加，駕駛員需要不斷地切換油門和剎車踏板，若是在手動變速器的車型中，駕駛員還需要操作離合器踏板和變速器操縱桿，這樣十分容易產(chǎn)生駕駛疲勞，不利于駕駛舒適性和安全性；其二，每個駕駛員都是獨立的個體，上述控制方法的控制周期，響應(yīng)速度，超調(diào)和動態(tài)誤差對于每個駕駛員都不可能是完全一樣的。通俗的說法就是駕駛習慣，有人喜歡溫柔駕駛，響應(yīng)速度和超調(diào)比較小，這樣不利于車流速度；而也有人喜歡激烈駕駛，響應(yīng)速度和超調(diào)比較大，這樣又不利于節(jié)能減排。
[0005]動力系統(tǒng)的變革為車速控制方法的改變創(chuàng)造了可能，電動汽車的構(gòu)型為上述兩個問題的解決提供了可能性。電動汽車的電動機能產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩，且響應(yīng)速度高，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩能精確控制。但是在傳統(tǒng)的車速控制方法下，電動汽車有可能產(chǎn)生過大的加速度和減速度，導致電動機不能工作在優(yōu)化的效率區(qū)，而且還會丟失一部分制動能量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在電動汽車低速行駛的過程中，利用油門踏板位置對應(yīng)電動汽車車速的電動汽車車速控制方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種電動汽車車速控制方法，其包括以下步驟:1)在整車控制器中設(shè)置模擬量輸入通道、頻率量采集通道、CAN通信通道及控制芯片；在所述控制芯片中設(shè)置低通濾波器模塊和PID控制器；2)霍爾式輪速信號傳感器測得的實際車速信號通過頻率量采集通道輸入整車控制器，由控制芯片判斷是否啟動車速閉環(huán)控制；當實際車速小于臨界車速時，啟動車速閉環(huán)控制；當實際車速大于或等于臨界車速時，不啟動車速閉環(huán)控制；3)駕駛員根據(jù)當前道路狀況，在駕駛模式選擇模塊上選擇舒適、正?；蜻\動中的一種駕駛模式，同時踩下電子式加速油門踏板到某一位置；4)駕駛模式選擇模塊的駕駛模式信號和電子式加速油門踏板的加速踏板位置信號通過模擬量輸入通道輸入整車控制器；霍爾式輪速傳感器的實際車速信號通過頻率量采集通道輸入整車控制器；5)低通濾波器模塊對輸入的加速踏板位置信號進行濾波，濾除加速踏板位置信號中的高頻波動和噪聲信號；6)PID控制器對處理后的加速踏板位置信號和實際車速信號進行計算，得到驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩命令，并通過CAN通信通道輸入到驅(qū)動電機控制器；7)驅(qū)動電機控制器根據(jù)驅(qū)動電機命令增大或減小驅(qū)動電機的需求轉(zhuǎn)矩，使整車按照相應(yīng)的加速或減速速度響應(yīng)曲線進行加速或減速。
[0008]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于在車速較低時，駕駛員僅需選擇期望的駕駛模式并根據(jù)期望車速踩下油門踏板位置，即可由整車控制器根據(jù)油門踏板位置信號對車速進行閉環(huán)控制，極大的減輕了駕駛員的工作強度。2、本發(fā)明由于引進了 PID控制律，因此通過合理地選擇控制參數(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)實際車速對期望車速的快速和準確響應(yīng)，精確地控制車速。3、本發(fā)明由于根據(jù)驅(qū)動電機的萬有特性曲線優(yōu)化了響應(yīng)曲線，整車的加速和減速按照預先設(shè)計的加速速度響應(yīng)曲線或減速速度響應(yīng)曲線進行，優(yōu)化了驅(qū)動電機的驅(qū)動效率和制動能量回收效率，能夠回收盡可能多的能量，有效地提高了能量使用效率。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于純電動客車、插電式混合動力客車、純電動轎車、插電式混合動力轎車等各種電動汽車的車速控制中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明控制原理框圖
[0010]圖2是本發(fā)明的控制流程示意圖

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明整車控制器中設(shè)置有模擬量輸入通道1、頻率量采集通道2、CAN通信通道3及控制芯片4。在控制芯片4中設(shè)置有低通濾波器模塊41、PID控制器42。整車的電子式加速油門踏板5和駕駛模式選擇模塊6通過模擬量輸入通道I與整車控制器連接；霍爾式輪速傳感器7通過頻率量采集通道2與整車控制器連接；驅(qū)動電機8與驅(qū)動電機控制器9連接，且驅(qū)動電機控制器9通過CAN通信通道3與整車控制器連接。整車控制器中控制芯片4對各信號進行處理，并將得到的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩命令通過CAN通信通道3輸出到驅(qū)動電機控制器9對驅(qū)動電機8進行控制。
[0013]PID控制器42中的P(比例)、I (積分)和D(微分)控制參數(shù)，可以根據(jù)具體車型人為選擇，PID控制技術(shù)為已有技術(shù)，在此不再贅述。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明電動汽車車速控制方法，包括以下步驟:
[0015]I)霍爾式輪速信號傳感器7測得的實際車速信號通過頻率量采集通道2輸入整車控制器，由控制芯片4判斷是否啟動車速閉環(huán)控制。
[0016]當實際車速小于臨界車速時，啟動車速閉環(huán)控制；
[0017]當實際車速大于或等于臨界車速時，不啟動車速閉環(huán)控制。
[0018]上述臨界車速的具體數(shù)值可以根據(jù)不同的應(yīng)用場合確定，比如說城市公交車的平均車速普遍較低，車速閉環(huán)控制的臨界車速可以設(shè)置得低一點，例如10km/h ;而轎車的平均車速普遍較高，車速閉環(huán)控制的臨界車速可以設(shè)置得高一點，例如20km/h。
[0019]2)駕駛員根據(jù)當前道路狀況，如車流速度和車輛密集度，選擇駕駛模式選擇模塊6中舒適、正?；蜻\動三種駕駛模式中的一種，同時踩下電子式加速油門踏板5到某一位置。本發(fā)明將駕駛員選擇的駕駛模式定義為期望駕駛模式，由于電子式加速油門踏板5的不同位置是與不同速度相對應(yīng)的，因此本發(fā)明將駕駛員所設(shè)定的電子式加速油門踏板5位置對應(yīng)的車速定義為期望車速。
[0020]駕駛模式選擇模塊6對應(yīng)的駕駛模式?jīng)Q定了車速閉環(huán)控制響應(yīng)速度的快慢，三種駕駛模式對應(yīng)的響應(yīng)速度從慢到快的排序為:舒適〈正?！催\動。本發(fā)明根據(jù)三種駕駛模式，以驅(qū)動電機8的萬有特性曲線為基礎(chǔ)，設(shè)計了相應(yīng)的3種駕駛模式下整車的加速速度響應(yīng)曲線和減速速度響應(yīng)曲線，當駕駛員選擇期望駕駛模式后，整車按照該駕駛模式對應(yīng)的加速或減速速度響應(yīng)曲線進行加速或減速，使驅(qū)動電機8的工作點(如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩)在效率較高(例如大于80% )的區(qū)域。
[0021 ] 3)駕駛模式選擇模塊6的駕駛模式信號和電子式加速油門踏板5的加速踏板位置信號通過模擬量輸入通道I輸入整車控制器；霍爾式輪速傳感器7將實際車速信號通過頻率量采集通道2輸入整車控制器。
[0022]4)低通濾波器模塊41對輸入的加速踏板位置信號進行濾波，濾除加速踏板位置信號中的高頻波動和噪聲信號。
[0023]5)PID控制器42對處理后的加速踏板位置信號和實際車速信號進行計算，得到驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩命令，并通過CAN通信通道3輸入到驅(qū)動電機控制器9。
[0024]6)驅(qū)動電機控制器9根據(jù)驅(qū)動電機命令增大或減小驅(qū)動電機8的需求轉(zhuǎn)矩，使整車按照響應(yīng)的加速或減速速度響應(yīng)曲線進行加速或減速，最終實現(xiàn)整車的真實車速和期望車速在誤差允許范圍內(nèi)相等。
[0025]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種電動汽車車速控制方法，其包括以下步驟: 1)整車控制器中設(shè)置模擬量輸入通道、頻率量采集通道、CAN通信通道及控制芯片；在所述控制芯片中設(shè)置低通濾波器模塊和PID控制器； 2)霍爾式輪速信號傳感器測得的實際車速信號通過頻率量采集通道輸入整車控制器，由控制芯片判斷是否啟動車速閉環(huán)控制； 當實際車速小于臨界車速時，啟動車速閉環(huán)控制； 當實際車速大于或等于臨界車速時，不啟動車速閉環(huán)控制； 3)駕駛員根據(jù)當前道路狀況，在駕駛模式選擇模塊上選擇舒適、正?；蜻\動中的一種駕駛模式，同時踩下電子式加速油門踏板到某一位置； 4)駕駛模式選擇模塊的駕駛模式信號和電子式加速油門踏板的加速踏板位置信號通過模擬量輸入通道輸入整車控制器；霍爾式輪速傳感器的實際車速信號通過頻率量采集通道輸入整車控制器； 5)低通濾波器模塊對輸入的加速踏板位置信號進行濾波，濾除加速踏板位置信號中的高頻波動和噪聲信號； 6)PID控制器對處理后的加速踏板位置信號和實際車速信號進行計算，得到驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩命令，并通過CAN通信通道輸入到驅(qū)動電機控制器； 7)驅(qū)動電機控制器根據(jù)驅(qū)動電機命令增大或減小驅(qū)動電機的需求轉(zhuǎn)矩，使整車按照相應(yīng)的加速或減速速度響應(yīng)曲線進行加速或減速。
【文檔編號】B60K31/02GK104129305SQ201410408955
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】杜磊, 楊福源, 歐陽明高, 余平, 葉曉 申請人:清華大學, 精進電動科技（北京）有限公司