[发明专利]一种汽车坡道辅助系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及纯电动汽车控制领域，特别涉及使用永磁同步电机为驱动电机的纯电动汽车的坡道辅助控制，防止车辆发生溜坡，以达到坡道起步及坡道行驶的辅助。

背景技术

在特定的场合如停车场坡道、山路坡道时，可能需要频繁起停，为了防止车辆倒溜，所以需要一种坡道辅助系统。纯电动汽车完全由车载动力电池为动力源，并利用整车控制器、电机控制器、电池管理系统等控制器。通过驱动电机将电能转化为机械能，驱动车轮前进。目前驱动电机主要有直流电机、永磁同步电机、开关磁阻电机、感应电机等。永磁电机具有效率高、输出转矩稳定、功率体积比大等优点。

在坡道工况时，普通手动挡燃油车，从踩下离合器、松开制动踏板到松开离合器并踩下油门的过程中，汽车在一段时间内完全丧失动力，此时会发生车辆溜坡。普通自动挡燃油车，在D档松开制动踏板时有可能因为动力输出不足而发生车辆溜坡。某些中高档燃油车配备了坡道辅助功能按键，当车辆处于坡道工况及该功能下，在松开制动踏板后，车辆制动仍会保持1-2秒，从而给驾驶员提供了充裕的操控时间，防止车辆溜坡。

纯电动汽车由于电机特性与发动机特性截然不同，并且无怠速运转。所以纯电动汽车在坡道运行时与传统燃油车存在一些不同。发动机在停机时没有扭转输出，而电机可以在转子静止的状态下输出扭矩。因此只需控制动力系统输出扭矩与负载转矩平衡，即可实现纯电动汽车在坡道上静止起步辅助。但考虑到坡度与电机自身性能，为了防止电机堵转烧毁控制器，将维持时间等设定在一定范围内。

纯电动汽车的坡道工况，主要分为上坡、下坡两个状态。同时每个状态又存在起步和正常驾驶两种情况。由于下坡不存在溜坡，所以不做赘述。上坡起步时又会遇到松开制动踏板到踩油门的时间内车辆后溜、油门反应滞后等问题。在上坡正常驾驶过程中可能会出现动力不足而导致车辆后溜、一直处于大功率放电而导致电机堵转烧毁电机控制器等。

未来的纯电动汽车将大量采用永磁同步电机，其矢量控制方式可以精确控制电机的输出扭矩，从而提供极佳的操控性能，包括加速、制动、巡航及驻车等功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车坡道辅助系统及其控制方法，提高整车坡道行驶的安全性和舒适性。通过驾驶员请求坡道辅助功能，同时采集整车倾角、当前车速、目标车速、档位、驻车、油门、制动、电机等信息判断上坡起步状态或上坡行驶状态，确定当前状态后调整起步蠕行扭矩和上坡扭矩，在坡道起步无驻车的情况下，松开制动踏板到加油门的时间内，至少维持车辆平衡，防止车辆在坡道溜车。

具体技术方案如下：

一种汽车坡道辅助系统，包括整车控制器，电机控制器和电机，所述整车控制器与电机控制器通讯连接并可对其进行控制，所述电机控制器与电机通讯连接并可对其进行控制，整车控制器包括蠕行控制模块，用于调用定义的坡道辅助起步蠕行扭矩；整车控制器包括扭矩仲裁模块，用于对扭矩信号进行处理并传送至电机控制器。

进一步地，整车控制器还包括油门踏板解析模块，用于进入和调整坡道行驶油门踏板MAP。

上述汽车坡道辅助系统的辅助方法，包括如下步骤：

（1）驾驶员请求坡道辅助功能；

（2）判断当前整车状态是否为上坡状态；

（3）当步骤（2）中判断整车状态为上坡状态时，判断当前整车运行状态是上坡起步/倒溜状态或是上坡行驶状态：

（3-1）当判断为上坡起步/倒溜状态时，汽车坡道辅助系统计算出要调整的蠕行扭矩；

（3-2）当判断为上坡行驶状态时，汽车坡道辅助系统计算出当前上坡扭矩；（4）电机控制器根据步骤（3-1）或（3-2）的扭矩信号控制电机输出相应扭矩。

进一步地，步骤（1）中通过外部按键发送坡道辅助请求。

进一步地，步骤（2）中通过整车控制器接收请求后，通过整车状态信息判断整车是否处于上坡状态。

进一步地，步骤（3）中通过比较当前车速与目标车速来判断当前整车运行状态是上坡起步/倒溜状态或是上坡行驶状态。

进一步地，步骤（3-1）中通过计算整车状态信息，蠕行控制模块调整蠕行扭矩值，使在驾驶员松开制动踏板后一定时间内输出相应电机扭矩维持车辆静止，防止车辆倒溜。

进一步地，步骤（3-2）中通过油门踏板解析模块进入一新油门MAP，通过新油门踏板MAP计算出当前上坡扭矩，使油门踏板在低开度时有较高的扭矩响应，通过比较当前车速与目标车速，计算出上坡扭矩。