一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统及控制方法，控制系统由信息采集处理模块、巡航状态机模块和巡航控制模块三部分组成：信息采集处理模块负责巡航按键信号及各种信号的识别处理；巡航状态机模块负责以定速巡航按键和车辆的一些信息作为信号输入，通过状态机的转移条件和限定条件，输出车辆的需求信号；巡航控制模块负责通过定速巡航需求车速和采集的当前车速作闭环控制，进而得到加速或减速信号，最后通过转换得到定速巡航需求扭矩。本发明专利技术提高了车辆的可操纵性、舒适性和安全性。本发明专利技术可稳定有效的设定巡航车速，巡航车速响应迅速；扭矩切换平滑，车速稳定；巡航减速时，可回收能量，提高车辆能量的利用率，增加续驶里程。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统及控制方法
本专利技术属于纯电动汽车的整车控制
，具体的说是涉及一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统及控制方法。
技术介绍
近些年来，随着电动汽车行业的迅速发展，以及用户对电动汽车功能需求的提升，车辆辅助驾驶系统越来越多地被应用到纯电动车辆中，用以减轻驾驶人员的驾驶强度，提高驾驶的舒适性、多样性和实用性。在车辆辅助驾驶系统中，定速巡航系统是较为具有代表性的。但目前应用于电动车辆的控制方法多移植于传统汽车，没有考虑到电动汽车的结构特性、坡度变化、负载变化对车辆的影响，致使电动车辆设定车速响应慢、跟随性差、能量利用率下降等问题的出现。在这样的技术背景下，亟需设计出一种合适的控制系统及控制方法，来解决目前所面临的问题。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术存在的不足，提供一种根据车速闭环来调节驱动电机扭矩的应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统及控制方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统，该控制系统由信息采集处理模块、巡航状态机模块和巡航控制模块三部分组成：信息采集处理模块负责巡航按键信号及各种信号的识别处理，具体处理方式如下：（1）组合按键的处理：定速巡航按键有两个组合按键，分别是巡航恢复/加速组合键CSW_StResIncSwitch和巡航设定与减速组合键CSW_StSetDecSwitch，将两个组合键通过当前巡航所处状态，分为四个按键信号：巡航设定按键、巡航恢复按键、巡航加速按键和巡航减速按键，以便后续的逻辑处理。具体有：①满足巡航设定按键CSW_StSetSwitch条件：有巡航设定与减速组合键信号CSW_StResIncSwitch=1，同时巡航状态处于巡航关闭状态或巡航待命状态0.5<ccs_CurrentStateOutput<11.5。②满足巡航减速按键CSW_StDecreaseSwitch条件：有巡航设定与减速组合键信号CSW_StResIncSwitch=1，同时巡航状态处于巡航功能开启状态ccs_CurrentStateOutput>11.5。③满足巡航恢复按键CSW_StResumeSwitch条件：有巡航恢复/加速组合键信号CSW_StResIncSwitch=1，同时巡航状态处于巡航关闭状态或巡航待命状态0.5<ccs_CurrentStateOutput<11.5。④满足巡航加速按键CSW_StIncreaseSwitch条件：有巡航恢复/加速组合键信号CSW_StResIncSwitch=1，同时巡航状态处于巡航功能开启状态ccs_CurrentStateOutput_gs_V>11.5。（2）主开关按键的处理：主开关信号CSW_StMainSwitch，其所对应的按键为回复式按键，对该信号进行锁存处理，即按一次按键锁存为一种状态，状态有两种：一是ON状态，ccs_StMainSwitch=1，表示巡航主开关处于开启状态；另一种是OFF状态，ccs_StMainSwitch=0，表示巡航主开关处于关闭状态。（3）其他信号的识别处理：主要包含传感器设备采集的挡位信号、加速踏板信号、制动踏板信号，总线上报的当前车速信号，通过ABS车速和电机转速冗余算的，以及整车控制器发送的驾驶员原始扭矩命令信号、及计算的车辆加速度信号等。巡航状态机模块负责以定速巡航按键和车辆的一些信息（如加速踏板、制动踏板、当前车速等）作为信号输入，通过状态机的转移条件和限定条件，输出车辆的需求信号；其中车辆需求车速是最为重要的输出信号，即车辆最终设定的巡航车速；巡航控制模块负责通过定速巡航需求车速和采集的当前车速作闭环控制，进而得到加速或减速信号，最后通过转换得到定速巡航需求扭矩。控制系统最终得到巡航需求扭矩根据实际情况是否满足切换条件与原始驾驶员扭矩进行切换，再将切换得到的扭矩进行梯度和滤波处理，最终由整车控制器发出扭矩控制命令给驱动电机。本专利技术中的定速巡航控制系统适用于纯电动汽车，可接收/发送定速巡航按键信号、其他传感器信号（挡位、加速踏板、制动踏板等）、总线信号（车速信号、扭矩信号灯）的整车控制器。定速巡航控制系统与整车控制器连接，可发送给整车控制器的巡航主开关按键、巡航恢复/加速组合键、巡航设定与减速组合键、巡航取消按键；可发送给整车控制器接收驾驶员基本操作（不包含巡航按键）各类硬件，包括挡位、加速踏板、制动踏板等；可接收整车控制器发送的扭矩命令信号（驾驶员扭矩或巡航扭矩）的电机控制器。本专利技术还公开了一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统的控制方法，该控制方法具体包括如下步骤：（1）车辆整车控制器采集各传感器信息及总线信息；（2）整车控制器进一步处理巡航按键及车辆信息；（3）根据按键信息和车辆信息确定是否进入巡航状态：若车辆满足进入巡航条件，进入巡航状态并确定巡航车速；否则不允许进入巡航或退出巡航，进入驾驶员操作模式；（4）当车辆满足巡航条件时，巡航控制模块根据巡航状态命令，将巡航需求车速和当前车速作PID闭环调节，输出给电机扭矩命令，使车辆按照期望的巡航车速匀速行驶；（5）车辆巡航激活状态过程中，若按加速键或减速键，短按按键或长按按键，车辆依据不同速率加速或减速到期望车速；（6）车辆巡航激活状态过程中，若按主开关按键，巡航退出，退出状态后，需再按一次巡航主开关，才能进入巡航开启状态；（7）车辆巡航激活状态过程中，若有取消巡航按键信号，或有制动踏板信号，或实际车速大于最大允许巡航车速，或实际车速小于最小允许巡航车速，或处于非D档（档位挂至P档，或档位挂至N档，或档位挂至R档，或者档位处于无效档位），或有因车速突变（车辆急出现急加速或急减速情况）的情况时，取消巡航，取消巡航状态即车辆进入巡航待命状态；（8）车辆处于巡航待命状态时，若要进入车辆巡航激活状态，需以下条件同时满足：①主开关锁存信号处于开启状态（ccs_MainSwitch=1）；②有恢复按键信号或设定按键信号；③当前车速小于等于最大允许巡航车速且大于等于最小允许巡航车速；④无制动踏板信号；（9）车辆处于巡航状态，当有加速踏板（加速踏板开度大于等于1%，同时加速踏板扭矩大于等于0，并且加速踏板扭矩命令大于巡航扭矩）信号时，驾驶员状态使能，即车辆需求扭矩由驾驶员直接控制得到，车辆表现为加速；当加速踏板松开后，车速下降至上一次巡航车速继续匀速行驶；（10）车辆仪表屏幕上显示车辆巡航状态和巡航车速，使驾驶员能够更有效的对车辆进行巡航控制。纯电动汽车采集处理巡航按键信号、挡位信号、加速踏板信号、制动踏板信号和车速信号，通过状态机判断车辆是否进入巡航状态；若满足进入巡航条件，根据巡航状态机给出的巡航车速和实际车速，作车速闭环调节，最终输出巡航扭矩命令，来实现车辆巡航匀速行驶；若不满足进入巡航条件，则按驾驶员意图扭矩驱动车辆行驶。巡航状态机包括：车辆在关闭状态和巡航功能开启状态，其中开启状态包含巡航待命状态和巡航激活状态；在巡航激活状态包含有五个状态：分别是巡航常规激活状态、巡航设定状态、巡航减速状态、巡航恢复状态和巡航加速状态。巡航状态机中各个状态根据不同的切换条件进行切换，切换条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统，其特征在于：所述控制系统由信息采集处理模块、巡航状态机模块和巡航控制模块三部分组成：所述信息采集处理模块负责巡航按键信号及各种信号的识别处理；所述巡航状态机模块负责以定速巡航按键和车辆的一些信息作为信号输入，通过状态机的转移条件和限定条件，输出车辆的需求信号；所述巡航控制模块负责通过定速巡航需求车速和采集的当前车速作闭环控制，进而得到加速或减速信号，最后通过转换得到定速巡航需求扭矩。

【技术特征摘要】
1.一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统，其特征在于：所述控制系统由信息采集处理模块、巡航状态机模块和巡航控制模块三部分组成：所述信息采集处理模块负责巡航按键信号及各种信号的识别处理；所述巡航状态机模块负责以定速巡航按键和车辆的一些信息作为信号输入，通过状态机的转移条件和限定条件，输出车辆的需求信号；所述巡航控制模块负责通过定速巡航需求车速和采集的当前车速作闭环控制，进而得到加速或减速信号，最后通过转换得到定速巡航需求扭矩。2.根据权利要求1所述的一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统，其特征在于：所述控制系统最终得到巡航需求扭矩根据实际情况是否满足切换条件与原始驾驶员扭矩进行切换，再将切换得到的扭矩进行梯度和滤波处理，最终由整车控制器发出扭矩控制命令给驱动电机。3.根据权利要求1或2所述的一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法具体包括如下步骤：（1）车辆整车控制器采集各传感器信息及总线信息；（2）整车控制器进一步处理巡航按键及车辆信息；（3）根据按键信息和车辆信息确定是否进入巡航状态：若车辆满足进入巡航条件，进入巡航状态并确定巡航车速；否则不允许进入巡航或退出巡航，进入驾驶员操作模式；（4）当车辆满足巡航条件时，巡航控制模块根据巡航状态命令，将巡航需求车速和当前车速作PID闭环调节，输出给电机扭矩命令，使车辆按照期望的巡航车速匀速行驶；（5）车辆巡航激活状态过程中，若按加速键或减速键，短按按键或长按按键，车辆依据不同速率加速或减速到期望车速；（6）车辆巡航激活状态过程中，若按主开关按键，巡航退出，退出状态后，需再按一次巡航主开关，才能进入巡航开启状态；（7）车辆巡航激活状态过程中，若有取消巡航按键信号，或有制动踏板信号，或实际车速大于最大允许巡航车速，或实际车速小于最小允许巡航车速，或处于非D档，或有因车速突变的情况时，取消巡航，取消巡航状态即车辆进入巡航待命状态；（8）车辆处于巡航待命状态时，若要进入车辆巡航激活状态，需以下条件同时满足：①主开关锁存信号处于开启状态；②有恢复按键信号或设定按键信号；③当前车速小于等于最大允许巡航车速且大于等于最小允许巡航车速；④无制动踏板信号；（9）车辆处于巡航状态，当有加速踏板信号时，驾驶员状态使能，即车辆需求扭矩由驾驶员直接控制得到，车辆表现为加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：白羽鹤，
申请(专利权)人：上海精虹新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31