一種電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，實(shí)時(shí)檢測(cè)計(jì)算的坡道角度，提前預(yù)測(cè)車輛上坡所需動(dòng)力，調(diào)整變速箱擋位，保證電動(dòng)車上坡時(shí)行駛平順、避免換擋不及時(shí)導(dǎo)致的車輛動(dòng)力不足或滯留，并且提高了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
【專利說明】
一種電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)車換擋，具體涉及電動(dòng)車在上坡時(shí)的換擋策略。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)車上設(shè)置電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛行駛，為了提高電動(dòng)車的動(dòng)力性以及經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)在的電動(dòng)車往往也加入了變速箱來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，而傳統(tǒng)的變速箱設(shè)定為根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來變換擋位，因而現(xiàn)有的電動(dòng)車變速箱換擋方式多參考傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱，將電機(jī)轉(zhuǎn)速作為變速箱擋位變換的決定因素，對(duì)于平路上行駛的電動(dòng)車來說無可厚非，然而對(duì)于處于坡道行駛的電動(dòng)車而言，特別是上坡工況下的電動(dòng)車，如果采用電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定變速箱擋位，則會(huì)出現(xiàn)檔位選取問題產(chǎn)生車輛行駛平順性變差的結(jié)果，甚至更有可能因?yàn)閾Q擋不合適，導(dǎo)致車輛驅(qū)動(dòng)力不足而產(chǎn)生溜車的嚴(yán)重安全問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]出于解決上述問題，本發(fā)明提出一種電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，實(shí)時(shí)檢測(cè)計(jì)算的坡道角度，提前預(yù)測(cè)車輛上坡所需動(dòng)力，調(diào)整變速箱擋位，保證電動(dòng)車上坡時(shí)行駛平順、避免換擋不及時(shí)導(dǎo)致的車輛動(dòng)力不足或滯留，并且提高了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]—種電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算的坡道角度Θ調(diào)整變速箱擋位。
[0006]所述坡道角度Θ的計(jì)算方式為:根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T-阻力f-車重G*sin0=整車質(zhì)量m*加速度a，實(shí)時(shí)計(jì)算所述坡道角度Θ。
[0007]所述主軸轉(zhuǎn)矩T由電機(jī)主軸處設(shè)置的傳感器測(cè)得，并將測(cè)得的扭矩?cái)?shù)據(jù)傳送給車輛控制器。
[0008]所述阻力f由滑行法測(cè)得，所述滑行法為根據(jù)車輛在某個(gè)車速自然滑行的加速度計(jì)算出阻力。
[0009]所述阻力f為以整車質(zhì)量m、車速V為影響因素的變量。
[0010]所述加速的a由當(dāng)前車速求導(dǎo)得到。
[0011 ]相比現(xiàn)有的電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，本發(fā)明有顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)為:
[0012]使用本發(fā)明的電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，根據(jù)坡度提前調(diào)整變速箱擋位，保證了車輛的平穩(wěn)性、動(dòng)力性，而且有利于電動(dòng)機(jī)的高效運(yùn)行。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明電動(dòng)車上坡行駛時(shí)的受力圖；
[0014]圖2為本發(fā)明電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略流程圖；
[0015]圖3為本發(fā)明電動(dòng)車所受阻力與車速對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明的具體實(shí)施方法如下:
[0017]電動(dòng)車是以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一種新型車輛，本文所述的電動(dòng)車可以是純電驅(qū)動(dòng)汽車，也可以是包含純電驅(qū)動(dòng)的其他混合動(dòng)力汽車;有些電動(dòng)汽車為了提高動(dòng)力性，會(huì)在電動(dòng)機(jī)與車橋之間加入變速箱，以提高電動(dòng)汽車的動(dòng)力性與電動(dòng)機(jī)的高效區(qū)范圍，然而隨著變速箱的加入，變速箱的換擋時(shí)機(jī)就成了一個(gè)新的問題，何時(shí)換擋、換哪個(gè)變比的擋位，才能真正滿足車輛的行駛要求，同時(shí)提高整車的效率。
[0018]電動(dòng)車在平路上行駛時(shí)可以參考傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱的換擋模式，但是對(duì)于坡道行駛的電動(dòng)車，由于其車速減小很快，而且坡度越大，車速減小越快，如果僅考慮電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來選取換擋擋位，則很可能出現(xiàn)換擋不平順、抖動(dòng)，甚至出現(xiàn)車輛動(dòng)力不足而停滯的現(xiàn)象。
[0019]出于解決這一問題，本發(fā)明提出一種電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，根據(jù)電動(dòng)車所處坡道的角度大小來選取合適的擋位，做到提前換擋，保證車輛的平穩(wěn)行駛，提供整車的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。
[0020]下面結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的換擋策略:
[0021 ]圖1為電動(dòng)車上坡時(shí)的受力分析圖，電動(dòng)車在上坡過程中主要受力有驅(qū)動(dòng)力，有電動(dòng)機(jī)主軸給出，以供電動(dòng)車正常行駛;重力，由電動(dòng)車自身產(chǎn)生，而且在上坡過程中重力產(chǎn)生一個(gè)與驅(qū)動(dòng)力方向相反的分量;阻力，與車輛行駛方向相反的阻礙車輛行駛的力，主要包括空氣阻力、滾動(dòng)阻力。
[0022]針對(duì)處于上坡行駛過程中的電動(dòng)車進(jìn)行受力分析，可以得出電動(dòng)車在行駛方向上的受力關(guān)系式為:T-f-G*sin0=m*a，其中T為車輛驅(qū)動(dòng)力，即電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩;f為阻力，主要包括空氣阻力和滾動(dòng)阻力;G為整車重力，G=m*g，m為整車質(zhì)量;Θ為電動(dòng)車當(dāng)前所處坡道角度;a為車輛行駛加速度。
[0023]電動(dòng)車在行駛過程中，車輛控制機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前車輛行駛路段的坡度，以時(shí)刻調(diào)整變速箱變比來滿足車輛行駛的平順度，根據(jù)車輛電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩最大值和車身重量等數(shù)據(jù)計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的高效區(qū)范圍以及相應(yīng)的變速箱變比與坡度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出不同坡度值對(duì)應(yīng)的變比，即選擇擋位調(diào)整的臨界坡度值，并將所述臨界值存入車輛控制機(jī)構(gòu)，由車輛控制機(jī)構(gòu)監(jiān)控并控制變速箱擋位的調(diào)整。
[0024]為了實(shí)時(shí)有效控制變速箱擋位調(diào)整，就需要實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前車輛所處路面的坡度，圖2為本發(fā)明電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略流程圖，開始監(jiān)控后，第一步，檢測(cè)電機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩T，所述電機(jī)主軸處設(shè)置扭矩傳感器，由所述扭矩傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述電機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩T并發(fā)送至車輛控制機(jī)構(gòu);第二步，監(jiān)測(cè)車速V，所述車速V可以由所述電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換得到，也可以由車速表數(shù)據(jù)直接得到，監(jiān)測(cè)到的所述車速V發(fā)送至車輛控制機(jī)構(gòu);第三步，計(jì)算阻力f，根據(jù)整車質(zhì)量m與所述車速V計(jì)算出阻力f;第四步，計(jì)算坡度Θ，根據(jù)T-f_G*sin0=m*a公式計(jì)算出當(dāng)前電動(dòng)車所處路面的坡度Θ，其中加速的a由所述車速V求導(dǎo)可得;第五步，根據(jù)計(jì)算得出的坡度Θ選取適合當(dāng)前坡度的擋位，并控制變速箱換擋，結(jié)束換擋后轉(zhuǎn)第一步，繼續(xù)監(jiān)測(cè)，重復(fù)上述過程。
[0025]所述整車質(zhì)量m可以設(shè)定為一個(gè)固定值，但是對(duì)于公交車等載客量較大的車輛，由于乘客人數(shù)變動(dòng)較大，對(duì)于整車質(zhì)量的影響也較大，可以根據(jù)乘客人數(shù)的平均數(shù)量計(jì)算一個(gè)平均質(zhì)量，或者進(jìn)一步監(jiān)控，可以監(jiān)控乘客人數(shù)繼而估算當(dāng)前整車質(zhì)量，或者通過車輪及車身減震形變等計(jì)算當(dāng)前整車質(zhì)量。
[0026]所述阻力f主要包括空氣阻力(即風(fēng)阻)和滾動(dòng)阻力，所述空氣阻力主要與車輛行駛速度相關(guān)，所述滾動(dòng)阻力與整車質(zhì)量相關(guān)，因而在檢測(cè)阻力f時(shí)主要考慮當(dāng)前的車速V與整車質(zhì)量m，車輛在坡道行駛與在平路上行駛時(shí)的空氣阻力基本只受車速影響，而車輛在坡道行駛與在平路上行駛時(shí)的滾動(dòng)阻力會(huì)因?yàn)轵?qū)動(dòng)力方向與重力方向不垂直而有所增加，因此可以適當(dāng)根據(jù)整車質(zhì)量m給出一定比例的補(bǔ)償(該比例與坡度相關(guān))；所述阻力f可以事先測(cè)量得出其與車速、整車質(zhì)量的關(guān)系并存儲(chǔ)與車輛控制機(jī)構(gòu)內(nèi)，以供計(jì)算車輛實(shí)時(shí)阻力時(shí)查表，所述阻力f的測(cè)量方式為滑行法，即將一定質(zhì)量的車輛加速至某一速度后松開油門，任車輛自由滑行，根據(jù)每一個(gè)速度時(shí)的加速度與整車質(zhì)量計(jì)算得出當(dāng)前車速與當(dāng)下整車質(zhì)量下的阻力值，以同樣的方法測(cè)量出不同車速與質(zhì)量所對(duì)應(yīng)的阻力，如圖3所示為車輛阻力與車速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由圖中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出，所述阻力f與車速V正相關(guān)，且隨著車速的上升，阻力f的增加比例有所降低。
[0027]在根據(jù)上述公式計(jì)算坡道角度時(shí)，可以使用多項(xiàng)式擬合的方法擬合三角函數(shù)sinΘ，并由解析多項(xiàng)式得出當(dāng)前車輛所處坡道的角度值Θ，并根據(jù)該角度值Θ調(diào)整變速箱擋位，以保證車輛行駛的動(dòng)力性，并且能夠盡可能保持電動(dòng)機(jī)處于高效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0028]對(duì)于為本發(fā)明的示范性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解為是本發(fā)明的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)其中的某一種示范性示例，具有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)方案的指導(dǎo)性作用，而非對(duì)本發(fā)明的限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，其特征在于，根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算的坡道角度Θ調(diào)整變速箱擋位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，其特征在于，所述坡道角度Θ的計(jì)算方式為:根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T-阻力f-車重G*sin0 =整車質(zhì)量m*加速度a，實(shí)時(shí)計(jì)算所述坡道角度Θ。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，其特征在于，所述主軸轉(zhuǎn)矩T由電機(jī)主軸處設(shè)置的傳感器測(cè)得，并將測(cè)得的扭矩?cái)?shù)據(jù)傳送給車輛控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，其特征在于，所述阻力f由滑行法測(cè)得，所述滑行法為根據(jù)車輛在某個(gè)車速自然滑行的加速度計(jì)算出阻力。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，其特征在于，所述阻力f為以整車質(zhì)量m、車速V為影響因素的變量。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)車上坡?lián)Q擋策略，其特征在于，所述加速的a由當(dāng)前車速求導(dǎo)得到。
【文檔編號(hào)】B60W30/18GK106080582SQ201610631344
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月3日 公開號(hào)201610631344.1, CN 106080582 A, CN 106080582A, CN 201610631344, CN-A-106080582, CN106080582 A, CN106080582A, CN201610631344, CN201610631344.1
【發(fā)明人】張輝
【申請(qǐng)人】天津市松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司