專利名稱：電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車零部件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及汽車起步安全控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種電動(dòng)汽車坡道安全起步控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前全球面臨著能源短缺的危機(jī)，并且大氣污染也是急待解決的難題。這兩大問(wèn)題直接威脅著傳統(tǒng)交通工具——內(nèi)燃機(jī)汽車的可持續(xù)發(fā)展。而以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車是人類解決這一危機(jī)的主要途徑。在此形勢(shì)下，世界各國(guó)的汽車制造商都投入了大量資金開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車，并且已經(jīng)制造出一批樣車。但從目前的使用情況看，電動(dòng)汽車在坡道上啟動(dòng)時(shí)，駕駛員在踩油門的同時(shí)還要進(jìn)行制動(dòng)操縱，而且需要良好的協(xié)調(diào)，否則電動(dòng)汽車極易發(fā)生溜坡現(xiàn)象，對(duì)車輛行駛安全造成極大的危害。根據(jù)相關(guān)市場(chǎng)調(diào)查表明，電動(dòng)汽車在坡道啟動(dòng)時(shí)，有超過(guò)60%的駕駛員發(fā)生過(guò)溜坡現(xiàn)象，溜坡距離可達(dá)Im左右，這對(duì)駕駛員心理造·成極大的恐慌，也阻礙電動(dòng)汽車得到消費(fèi)者的廣泛認(rèn)可。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決電動(dòng)汽車坡道啟動(dòng)時(shí)極易發(fā)生的溜坡問(wèn)題，提供一種電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)，該電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，有效避免電動(dòng)車輛在坡道上起步時(shí)發(fā)生的溜坡現(xiàn)象，大大提高行車安全性，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，包括整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、自動(dòng)變速器控制器和手柄擋位采集系統(tǒng)，所述整車控制器通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器電路連接所述自動(dòng)變速器控制器，所述自動(dòng)變速器控制器還直接電路連接所述整車控制器，所述手柄擋位采集系統(tǒng)電路連接所述自動(dòng)變速器控制器。較佳地，所述整車控制器通過(guò)CAN總線經(jīng)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器電路連接所述自動(dòng)變速器控制器。較佳地，所述自動(dòng)變速器控制器還通過(guò)CAN總線直接電路連接所述整車控制器。較佳地，所述手柄擋位采集系統(tǒng)通過(guò)CAN總線電路連接所述自動(dòng)變速器控制器。較佳地，所述電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)還包括加速度傳感器，所述加速度傳感器電路連接所述整車控制器。本系統(tǒng)不單對(duì)電動(dòng)汽車適用,對(duì)所有動(dòng)力系統(tǒng)采用了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的車輛均適用。本實(shí)用新型提供的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)包括整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、自動(dòng)變速器控制器、手柄擋位采集系統(tǒng)。其中，整車控制器采集油門開(kāi)度信號(hào)。自動(dòng)變速器控制器用于采集車速信號(hào)、撥叉I擋位置信號(hào)、撥叉空擋位置信號(hào)和撥叉2擋位置信號(hào)。手柄擋位采集系統(tǒng)用于采集駐車擋位置信號(hào)、倒車擋位置信號(hào)、空擋位置信號(hào)和行駛擋位置信號(hào)。整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、自動(dòng)變速器控制器、手柄擋位采集系統(tǒng)之間通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)信息交換。其中，自動(dòng)變速器控制器把采集到的車速信號(hào)和當(dāng)前手柄擋位信號(hào)發(fā)給整車控制器。當(dāng)電動(dòng)汽車起步時(shí)，駕駛員把手柄位置切換到行駛擋(D擋)，自動(dòng)變速器控制器發(fā)出指令，把撥叉位置調(diào)到I擋。駕駛員踩下油門時(shí)，整車控制器根據(jù)油門開(kāi)度信號(hào)和車速信號(hào)，利用制定好的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制策略，計(jì)算出當(dāng)前需要的轉(zhuǎn)矩，并把轉(zhuǎn)矩信號(hào)發(fā)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器根據(jù)得到的轉(zhuǎn)矩信號(hào)發(fā)出所需的轉(zhuǎn)矩。于是電動(dòng)汽車開(kāi)始啟動(dòng)行駛。如果需要怠速時(shí)，駕駛員把手柄位置調(diào)到空擋(N擋)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器發(fā)出指令，讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入自由模式，不輸出轉(zhuǎn)矩，然后自動(dòng)變速器控制器發(fā)出指令，把撥叉位置調(diào)到空擋，于是電動(dòng)汽車進(jìn)入怠速狀態(tài)。當(dāng)需要換擋時(shí)，自動(dòng)變速器控制器根據(jù)油門開(kāi)度信號(hào)和車速信號(hào)判斷目標(biāo)擋位，然后通過(guò)CAN總線向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器發(fā)出指令，讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入自由模式，不輸出轉(zhuǎn)矩，并調(diào)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，讓撥叉進(jìn)入到目標(biāo)擋位，然后驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器給電機(jī)發(fā)出指令，讓電機(jī)進(jìn)入轉(zhuǎn)矩模式，對(duì)外輸出轉(zhuǎn)矩，于是完成整個(gè)換擋過(guò)程。 當(dāng)電動(dòng)汽車在坡道上啟動(dòng)時(shí)，駕駛員把手柄由駐車擋(P擋)切換到行駛擋(D擋)，撥叉就運(yùn)行到I擋，于是動(dòng)力系統(tǒng)與車輛傳動(dòng)系統(tǒng)連為一體。整車控制器根據(jù)當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器輸出的轉(zhuǎn)矩，利用撥叉擋位信號(hào)得到的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比參數(shù)以及存儲(chǔ)在整車控制器中的整車質(zhì)量及道路摩擦系數(shù)等相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算出車輛在平坦道路上行駛時(shí)應(yīng)有的車輛加速度。同時(shí)整車控制器不斷根據(jù)車速信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得出當(dāng)前的車輛實(shí)際加速度。車輛的實(shí)際加速度也可以直接由加速度傳感器采集得出。整車控制器再對(duì)計(jì)算所得的車輛在平坦道路上行駛時(shí)應(yīng)有的車輛加速度與當(dāng)前車輛實(shí)際加速度進(jìn)行比較，計(jì)算出當(dāng)前的道路坡度值。整車控制器再根據(jù)計(jì)算所得的道路坡度值計(jì)算出為克服電動(dòng)車輛溜坡所需的轉(zhuǎn)矩，并把此轉(zhuǎn)矩信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器。當(dāng)駕駛員踩下油門時(shí)，整車控制器根據(jù)油門開(kāi)度信號(hào)和車速信號(hào)計(jì)算出驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。如果計(jì)算所得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于為克服電動(dòng)車輛溜坡所需的轉(zhuǎn)矩，則整車控制器認(rèn)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)當(dāng)輸出為克服電動(dòng)車輛溜坡所需的轉(zhuǎn)矩；如果整車控制器根據(jù)油門開(kāi)度信號(hào)和車速信號(hào)計(jì)算所得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩大于為克服電動(dòng)車輛溜坡所需的轉(zhuǎn)矩，那么整車控制器認(rèn)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)當(dāng)輸出根據(jù)油門開(kāi)度計(jì)算所得到的轉(zhuǎn)矩。整車控制器再把輸出轉(zhuǎn)矩指令通過(guò)CAN總線發(fā)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，于是驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。從而達(dá)到避免車輛在上坡路面啟動(dòng)時(shí)發(fā)生溜坡現(xiàn)象的效果。

圖I是根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)的組成示意圖。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)的控制算法流程圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)DI和圖2，所述電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)包括整車控制器3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5、自動(dòng)變速器控制器6、手柄擋位采集系統(tǒng)11。整車控制器3用于采集油門開(kāi)度信號(hào)I。自動(dòng)變速器控制器6用于采集車速信號(hào)2、撥叉I擋位置信號(hào)12、撥叉空擋位置信號(hào)13和撥叉2擋位置信號(hào)14。手柄擋位采集系統(tǒng)11用于采集駐車擋(P擋)位置信號(hào)7、倒車擋(R擋)位置信號(hào)8、空擋(N擋)位置信號(hào)9和行駛擋(D擋)位置信號(hào)10。 所述的整車控制器3用于采集的油門開(kāi)度信號(hào)I，并接收由自動(dòng)變速器控制器6采集，經(jīng)CAN總線發(fā)送的當(dāng)前車速信號(hào)2。整車控制器3包含相關(guān)控制算法，能根據(jù)車速信號(hào)2和油門開(kāi)度信號(hào)I計(jì)算得出車輛在平坦路面行駛時(shí)應(yīng)有的車輛加速度和車輛當(dāng)前的實(shí)際加速度，通過(guò)比較這兩個(gè)加速度能計(jì)算出當(dāng)前坡度值。整車控制器3再根據(jù)當(dāng)前坡度值計(jì)算出防止車輛溜坡所需的轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)CAN總線把上述轉(zhuǎn)矩信息發(fā)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5。所述自動(dòng)變速器控制器6用于采集車速信號(hào)2和撥叉位置信號(hào)，并接收由手柄擋位采集系統(tǒng)11采集，經(jīng)CAN總線發(fā)送的手柄擋位信號(hào)。當(dāng)車輛需要換擋時(shí)，自動(dòng)變速器控制器6通過(guò)CAN總線發(fā)出指令給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5，讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入自由模式，協(xié)助自動(dòng)變速器進(jìn)行換擋。所述手柄擋位采集系統(tǒng)11采集當(dāng)前手柄位置信號(hào)，并通過(guò)CAN總線發(fā)給自動(dòng)變速·器控制器6和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5。所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5接受自動(dòng)變速器控制器6，整車控制器3和手柄擋位采集系統(tǒng)11的信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)在發(fā)出轉(zhuǎn)矩，或者在自由模式，轉(zhuǎn)矩模式乃至停止工作模式間切換，并實(shí)時(shí)發(fā)出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號(hào)。當(dāng)電動(dòng)車輛起步時(shí)，駕駛員把換擋手柄從駐車擋(P擋)移到行駛擋(D擋)，于是自動(dòng)變速器控制器發(fā)出指令，把自動(dòng)變速器擋位切換到I擋。駕駛員踩下油門時(shí)，整車控制器根據(jù)油門開(kāi)度信號(hào)I和車速信號(hào)2，利用制定好的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制策略，計(jì)算出當(dāng)前需要的轉(zhuǎn)矩，并把轉(zhuǎn)矩信號(hào)4發(fā)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5根據(jù)得到的轉(zhuǎn)矩信號(hào)4發(fā)出所需的轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)始輸出轉(zhuǎn)矩，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩大于阻力矩時(shí)電動(dòng)車輛開(kāi)始起步。但是當(dāng)駕駛員在坡道向上起步時(shí)，開(kāi)始驅(qū)動(dòng)力小于坡道阻力和摩擦阻力，車輛會(huì)向后滑動(dòng)，發(fā)生溜坡現(xiàn)象，直到驅(qū)動(dòng)力足夠大時(shí)，溜坡現(xiàn)象才會(huì)消失。為了消除電動(dòng)車輛在坡道上起步溜車的現(xiàn)象，所述的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)引入一種坡道識(shí)別系統(tǒng)，利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)比較容易控制轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，讓整車控制器計(jì)算出當(dāng)前坡度并計(jì)算出為防止溜坡所需的轉(zhuǎn)矩，最后電機(jī)控制器發(fā)出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩指令，使車輛在坡道條件下能平穩(wěn)起步。整車控制器3根據(jù)當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5輸出的轉(zhuǎn)矩，利用撥叉擋位信號(hào)得到的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比參數(shù)以及存儲(chǔ)在整車控制器3中的整車質(zhì)量及道路摩擦系數(shù)等相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算出車輛在平坦道路上行駛時(shí)應(yīng)有的車輛加速度。同時(shí)整車控制器3利用自動(dòng)變速器控制器采集的車速信號(hào)2，不斷進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，得出當(dāng)前的車輛實(shí)際加速度。車輛的實(shí)際加速度也可以直接由加速度傳感器采集得出。為了識(shí)別道路坡道，整車控制器3把車輛在平坦道路上行駛時(shí)應(yīng)有的車輛加速度與當(dāng)前的車輛實(shí)際加速度進(jìn)行比較。當(dāng)兩者相等時(shí)，認(rèn)為此時(shí)車輛處于平坦道路上。如果前者大于后者，那么認(rèn)為車輛在上坡路面。如果前者小于后者，那么認(rèn)為車輛在下坡路面。為了避免車輛在坡道上發(fā)生溜坡現(xiàn)象，當(dāng)整車控制器3判定車輛處于平坦道路或是下坡路面上時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩完全由油門開(kāi)度信號(hào)I和車速信號(hào)2決定，駕駛員正常起步即可。當(dāng)整車控制器3判定車輛在上坡路面上時(shí)，整車控制器3根據(jù)兩個(gè)加速度及電機(jī)轉(zhuǎn)矩信息和車輛信息，計(jì)算出當(dāng)前的坡度，再根據(jù)此坡度信息，計(jì)算出避免車輛在此坡道上溜坡所需的轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，當(dāng)由駕駛員踩下的油門開(kāi)度信號(hào)I和車速信號(hào)2計(jì)算所得的電機(jī)轉(zhuǎn)矩大于避免溜坡所需的電機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，整車控制器3向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5發(fā)出的電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令即為由駕駛員踩下的油門開(kāi)度信號(hào)I和車速信號(hào)2計(jì)算所得的電機(jī)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)由駕駛員踩下的油門開(kāi)度信號(hào)I和車速信號(hào)2計(jì)算所得的電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于避免溜坡所需的電機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，整車控制器3向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5發(fā)出的電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令即為為避免溜坡所需的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。任何車輛加速度計(jì)算算法、坡道計(jì)算算法和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算算法包含在整車控制器3中或者在驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器5中或者在自動(dòng)變速器控制器6中，或者這三個(gè)算法分散開(kāi)來(lái)在三個(gè)控制器中的做法均在本權(quán)利范圍內(nèi)。綜上，本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，有效避免電動(dòng)車輛在坡道上起步時(shí)發(fā)生的溜坡現(xiàn)象，大大提高行車安全性，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。而且，該系統(tǒng)采用相關(guān)控制算法即可解決問(wèn)題，不需額外增加硬件及機(jī)械系統(tǒng)，有利于控制成本。 在此說(shuō)明書(shū)中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)，其特征在于，包括整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、自動(dòng)變速器控制器和手柄擋位采集系統(tǒng)，所述整車控制器通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器電路連接所述自動(dòng)變速器控制器，所述自動(dòng)變速器控制器還直接電路連接所述整車控制器，所述手柄擋位采集系統(tǒng)電路連接所述自動(dòng)變速器控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述整車控制器通過(guò)CAN總線經(jīng)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器電路連接所述自動(dòng)變速器控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)變速器控制器還通過(guò)CAN總線直接電路連接所述整車控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述手柄擋位采集系統(tǒng)通過(guò)CAN總線電路連接所述自動(dòng)變速器控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)還包括加速度傳感器，所述加速度傳感器電路連接所述整車控制器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)車輛坡道安全起步控制系統(tǒng)，包括整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、自動(dòng)變速器控制器和手柄擋位采集系統(tǒng)，整車控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器電路連接自動(dòng)變速器控制器，自動(dòng)變速器控制器還直接電路連接整車控制器，手柄擋位采集系統(tǒng)電路連接自動(dòng)變速器控制器。較佳地，整車控制器通過(guò)CAN總線經(jīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器電路連接自動(dòng)變速器控制器。自動(dòng)變速器控制器還通過(guò)CAN總線直接電路連接整車控制器。手柄擋位采集系統(tǒng)通過(guò)CAN總線電路連接自動(dòng)變速器控制器。還包括加速度傳感器，電路連接整車控制器。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，有效避免電動(dòng)車輛在坡道上起步時(shí)發(fā)生的溜坡現(xiàn)象，大大提高行車安全性，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B60W30/18GK202728222SQ20122040547
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者孫江明, 羅建, 袁一卿 申請(qǐng)人:上海中科深江電動(dòng)車輛有限公司