CN102874257B - 电动汽车坡道起步辅助系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开电动汽车坡道起步辅助系统，包括整车控制器，该整车控制器分别与档位信号模块、车速信号模块、脚刹信号模块、油门信号模块以及电机控制模块相连，档位信号模块输出的信号包括D档信号和R档信号，其特征在于：在整车控制器上还连接有坡道传感器，该坡道传感器将感应的坡道角度信号传送至整车控制器，整车控制器根据接收的坡道角度信号、档位信号、车速信号、脚刹信号以及油门信号确定所述电机控制模块的控制信号。其显著效果是：不需对原有制动系统的控制策略及机械内容进行改动，控制简单，改装成本低，防止在坡道上松刹车到踩油门的过程中车辆出现起步后溜或前溜现象，能有效避免溜车擦挂及碰撞事故的发生。

Description

电动汽车坡道起步辅助系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及到汽车控制系统，具体地说，是一种电动汽车坡道起步辅助系统及其控制方法。

背景技术

随着我国近年来汽车工业的飞速发展，各大城市汽车保有量迅速增加，导致堵车情况时有发生，尤其在上下班高峰期更加明显。对于像重庆等坡道较多城市，坡道上面堵车在所难免，许多驾驶员由于经验不足或技术不佳，经常出现坡道起步溜车，容易造成交通事故。

坡道起步辅助系统作为一个成熟的技术在传统汽油车上已经得到广泛的应用，其核心思想为松刹车后制动力延时切断，确保驾驶员在松刹车到踩油门的过程中汽车始终保持一定的制动力，即使松开刹车不踩油门，制动力也会保持一定时间，从而防止溜车。

近年来，电动汽车产品化的发展迅猛，大部分电动汽车采用以自动档为主的变速器系统，包括机械式两档自动变速器、固定档位变速器等，基于传统汽油车的坡道起步辅助系统在自动档电动汽车上得到推广应用，形成了多个以坡道起步制动力延时切断为核心的各种结构形式的专利。

但现有技术的缺陷是：传统汽油车需要对制动油路进行机械改制，增加电磁阀、坡道起步开关等零部件，机械改装成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种电动汽车坡道起步辅助系统，不需对原有制动系统的控制策略及机械内容进行改动，只需设置坡道传感器即可，控制简单，成本低。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种电动汽车坡道起步辅助系统，包括整车控制器，该整车控制器分别与档位信号模块、车速信号模块、脚刹信号模块、油门信号模块以及电机控制模块相连，所述档位信号模块输出的信号包括D（Drive,前进档）档信号和R（Reverse倒车档）档信号，其关键在于：在所述整车控制器上还连接有坡道传感器，该坡道传感器将感应的坡道角度信号传送至整车控制器，整车控制器根据接收的坡道角度信号、档位信号、车速信号、脚刹信号以及油门信号确定所述电机控制模块的控制信号。

本发明不需要对无坡道起步辅助系统的电动汽车进行机械上的任何改动，只需将坡道传感器固定在前机舱，保证单轴角度传感器标签箭头所指方向与车轮无转角情况下前进方向一致，同时保证箭头方向与水平面平行即可，通过程序编程改变整车控制器的内部控制方式本，只需额外花费几十元钱即可实现坡道起步防溜功能。

作为进一步描述，所述坡道传感器为单轴倾斜角度传感器，测量角度范围为-90度～+90度，输出坡道角度信号为0～5V的电压信号。

上述电动汽车坡道起步辅助系统的控制方法按照以下步骤进行：

步骤1：整车控制器关闭防溜控制信号；

步骤2：整车控制器判断车速信号模块上传的车速信号是否为0；

如果当前车速为0，则返回步骤1；

如果当前车速不为0，则进入步骤3；

步骤3：整车控制器判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果没有刹车信号，则返回步骤1；

如果有刹车信号，则进入步骤4；

步骤4：整车控制器判断档位信号模块是否输出为D档信号；

如果不是，则进入步骤4’；

如果是，则进入步骤5；

步骤5：整车控制器判断坡道传感器所感应的坡道角度是否≥上坡阈值；

如果是，则进入步骤6；

如果不是，则返回步骤1；

步骤6：整车控制器判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果有刹车信号，则返回步骤1；

如果没有刹车信号，则进入步骤7；

步骤7：整车控制器输出正向防溜信号，并进入步骤8；

步骤8：整车控制器判断油门信号模块是否输出油门信号；

如果有油门信号，则返回步骤1；

如果没有油门信号，则返回步骤7；

步骤4’：整车控制器判断档位信号模块是否输出为R档信号；

如果是，则进入步骤5’；

如果不是，则返回步骤1；

步骤5’：整车控制器判断坡道传感器所感应的坡道角度是否≤下坡阈值；

如果是，则进入步骤6’；

如果不是，则返回步骤1；

步骤6’：整车控制器判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果有刹车信号，则返回步骤1；

如果没有刹车信号，则进入步骤7’；

步骤7’：整车控制器输出反向防溜信号，并进入步骤8’；

步骤8’：整车控制器判断油门信号模块是否输出油门信号；

如果有油门信号，则返回步骤1；

如果没有油门信号，则返回步骤7’。

作为优选，所述坡道角度的上坡阈值为+5%，下坡阈值为-5%。

本发明的显著效果是：不需对原有制动系统的控制策略及机械内容进行改动，只需设置坡道传感器并改变整车控制器的内部控制算法即可，控制简单，改装成本低，防止在坡道上松刹车到踩油门的过程中车辆出现起步后溜或前溜现象，能有效避免溜车擦挂及碰撞事故的发生。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图；

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种电动汽车坡道起步辅助系统，包括整车控制器1，该整车控制器1分别与档位信号模块、车速信号模块、脚刹信号模块、油门信号模块以及电机控制模块相连，所述档位信号模块输出的信号包括D档信号和R档信号，在整车控制器1上还连接有坡道传感器2，该坡道传感器2将感应的坡道角度信号传送至整车控制器1，整车控制器1根据接收的坡道角度信号、档位信号、车速信号、脚刹信号以及油门信号确定所述电机控制模块的控制信号。

所述坡道传感器2采用型号为SCA610-CA1H1G，为单轴倾斜角度传感器，测量角度范围为-90度～+90度，输出坡道角度信号为0～5V的电压信号，且测量角度值与输出电压信号呈线性关系，整车控制器1采用芯片型号为MC9S12DG128B的微处理器，能准确接收各个功能模块输出的检测信号，并能将角度传感器输出的电压信号处理为道路坡度值。

在实施过程中，整车控制器MC9S12DG128B供电后，其引脚1与坡道传感器SCA610-CA1H1G引脚4之间形成常态5V供电电压，即坡道传感器引脚8与4之间形成5V。

整车控制器1供电后，其引脚7与13之间形成常态5V输出电压，当档位切换至D档时，整车控制器引脚7与5连通，即引脚5与13之间形成12V电压，如档位未切换至D档，则引脚5与13之间形成0V；当档位切换至R档时，整车控制器1的引脚7与6连通，即引脚6与13之间形成12V电，如档位未切换至R档，则引脚6与13之间形成0V，通过判断引脚5和引脚6的电压值，即可获得档位信号。

整车控制器1通过引脚8接收车速信号，当接收到车速信号后，整车控制器1的引脚8与13之间形成5V脉冲信号，反之，形成0V脉冲信号。

整车控制器1通过引脚9接收脚刹信号，当踩下制动踏板时，整车控制器1的引脚9与13之间形成12V信号，反之，形成0V信号。

整车控制器1通过CAN总线与电机控制模块连接，向电机控制模块发送正转及反转扭矩信号。

结合上述电路结构，本发明还对所述电动汽车坡道起步辅助系统的控制方法做了进一步描述。

如图2所示，其具体控制步骤如下：

步骤1：整车控制器1关闭防溜控制信号；

步骤2：整车控制器1判断车速信号模块上传的车速信号是否为0；

如果当前车速为0，则返回步骤1；

如果当前车速不为0，则进入步骤3；

步骤3：整车控制器1判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果没有刹车信号，则返回步骤1；

如果有刹车信号，则进入步骤4；

步骤4：整车控制器1判断档位信号模块是否输出为D档信号；

如果不是，则进入步骤4’；

如果是，则进入步骤5；

步骤5：整车控制器1判断坡道传感器2所感应的坡道角度是否≥上坡阈值；

如果是，则进入步骤6；

如果不是，则返回步骤1；

步骤6：整车控制器1判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果有刹车信号，则返回步骤1；

如果没有刹车信号，则进入步骤7；

步骤7：整车控制器1输出正向防溜信号，并进入步骤8；

步骤8：整车控制器1判断油门信号模块是否输出油门信号；

如果有油门信号，则返回步骤1；

如果没有油门信号，则返回步骤7；

步骤4’:整车控制器1判断档位信号模块是否输出为R档信号；

如果是，则进入步骤5’；

如果不是，则返回步骤1；

步骤5’：整车控制器1判断坡道传感器2所感应的坡道角度是否≤下坡阈值；

如果是，则进入步骤6’；

如果不是，则返回步骤1；

步骤6’：整车控制器1判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果有刹车信号，则返回步骤1；

如果没有刹车信号，则进入步骤7’；

步骤7’：整车控制器1输出反向防溜信号，并进入步骤8’；

步骤8’：整车控制器1判断油门信号模块是否输出油门信号；

如果有油门信号，则返回步骤1；

如果没有油门信号，则返回步骤7’。

作为优选，所述坡道角度的上坡阈值为+5%，下坡阈值为-5%。

本发明的工作原理是：

本发明主要考虑上坡起步前进及下坡起步倒车两种工况，因此防溜控制按照两种工况进行算法制定，与无坡道起步辅助系统的传统电动汽车相比，本系统只需增加一个角度传感器，并将坡道角度信号以电压模拟量信号的形式发送给整车控制器，由整车控制器1根据坡道角度大小的模拟电压信号、车速信号、脚刹信号、前进（D档）及后退（R档）档位信号等，分析计算是否需求启动坡道起步辅助系统。

坡道角度为正表示上坡，坡道角度为负表示下坡，当上坡停车后再起步前进时，档位切换D档后，如果刹车信号消失，则启动坡道起步辅助系统，输出正向防溜信号，即整车控制器1发出正转的扭矩信号到电机控制模块；

当下坡停车后再起步倒车时，档位切换R档后，如果刹车信号消失，则启动坡道起步辅助系统，输出反向防溜信号，即整车控制器1发出反转的扭矩信号到电机控制模块；

除上述两种坡道起步工况外，其他工况均不启动坡道起步辅助系统。

坡道起步辅助系统将会根据坡道角度大小计算所需的预加驱动力并由整车控制器1输出相应的正转或反转扭矩信号。坡道起步辅助系统启动后两秒内，如果整车控制器1仍未采集到油门信号，则该辅助系统自动停止工作。

Claims (3)

1.一种电动汽车坡道起步辅助系统的控制方法，所述电动汽车坡道起步辅助系统，包括整车控制器(1)，该整车控制器(1)分别与档位信号模块、车速信号模块、脚刹信号模块、油门信号模块以及电机控制模块相连，所述档位信号模块输出的信号包括D档信号和R档信号，在所述整车控制器(1)上还连接有坡道传感器(2)，该坡道传感器(2)将感应的坡道角度信号传送至整车控制器(1)，整车控制器(1)根据接收的坡道角度信号、档位信号、车速信号、脚刹信号以及油门信号确定所述电机控制模块的控制信号，其特征在于，所述电动汽车坡道起步辅助系统的控制方法按照以下步骤进行：

步骤1：整车控制器(1)关闭防溜控制信号；

步骤2：整车控制器(1)判断车速信号模块上传的车速信号是否为0；

如果当前车速为0，则返回步骤1；

如果当前车速不为0，则进入步骤3；

步骤3：整车控制器(1)判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果没有刹车信号，则返回步骤1；

如果有刹车信号，则进入步骤4；

步骤4：整车控制器(1)判断档位信号模块是否输出为D档信号；

如果不是，则进入步骤4’；

如果是，则进入步骤5；

步骤5：整车控制器(1)判断坡道传感器(2)所感应的坡道角度是否≥上坡阈值；

如果是，则进入步骤6；

如果不是，则返回步骤1；

步骤6：整车控制器(1)判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果有刹车信号，则返回步骤1；

如果没有刹车信号，则进入步骤7；

步骤7：整车控制器(1)输出正向防溜信号，并进入步骤8；

步骤8：整车控制器(1)判断油门信号模块是否输出油门信号；

如果有油门信号，则返回步骤1；

如果没有油门信号，则返回步骤7；

步骤4’:整车控制器(1)判断档位信号模块是否输出为R档信号；

如果是，则进入步骤5’；

如果不是，则返回步骤1；

步骤5’：整车控制器(1)判断坡道传感器(2)所感应的坡道角度是否≤下坡阈值；

如果是，则进入步骤6’；

如果不是，则返回步骤1；

步骤6’：整车控制器(1)判断脚刹信号模块是否输出有刹车信号；

如果有刹车信号，则返回步骤1；

如果没有刹车信号，则进入步骤7’；

步骤7’：整车控制器(1)输出反向防溜信号，并进入步骤8’；

步骤8’：整车控制器(1)判断油门信号模块是否输出油门信号；

如果有油门信号，则返回步骤1；

如果没有油门信号，则返回步骤7’。

2.根据权利要求1所述的电动汽车坡道起步辅助系统的控制方法，其特征在于：所述坡道传感器(2)为单轴倾斜角度传感器，测量角度范围为-90度～+90度，输出坡道角度信号为0～5V的电压信号。

3.根据权利要求1所述的电动汽车坡道起步辅助系统的控制方法，其特征在于：所述坡道角度的上坡阈值为+5％，下坡阈值为-5％。