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CN107444192A - 基于mcu驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法 - Google Patents

基于mcu驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法 Download PDF

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CN107444192A
CN107444192A CN201710690182.3A CN201710690182A CN107444192A CN 107444192 A CN107444192 A CN 107444192A CN 201710690182 A CN201710690182 A CN 201710690182A CN 107444192 A CN107444192 A CN 107444192A
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Abstract

本发明涉及一种基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法，根据整车控制信号以及电机转速进行实时判断是否进入驻坡模式，无需接受VCU整车运行模式判断，进入驻坡状态后，在MCU的控制下由转矩模式切换至转速模式，处于转速模式下的MCU可以控制转速给定为零速实现驻坡，该模式下驱动电机为实现零速恒定，可以根据不同坡度角对应的不同重力分量自己调节输出转矩。整个驻坡流程完全由MCU自主识别与控制，转矩控制精度高，实时性强。

Description

基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法
技术领域
本发明涉及电力传动技术领域，尤其涉及纯电动汽车基于电机控制器(MCU)的驻坡和半坡起步转矩控制与电动汽车用永磁同步电机的堵转保护领域，具体是指一种基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法。
背景技术
应用于新能源汽车场合的驻坡和半坡起步辅助控制，一般是基于整车控制器(VCU)的编程来实现，然而，一些常见的低速电动车、老年代步电动车等纯电动汽车中均未集成VCU，恰恰是这些电动汽车由于其驾驶人员的特殊性，驻坡和半坡起步辅助控制成为其安全保障的一种必然状态。
考虑到纯电动汽车不一定全都集成了VCU的情况，若能够从电机控制器(MCU)编程的角度开发纯电动汽车的驻坡和半坡起步辅助控制程序，不仅可以解决驻坡和半坡起步状态通用性问题，而且基于MCU的驻坡和半坡起步辅助控制在不同坡度的坡道上对转矩的调节更加精确，实时性高，半坡起步更是能够平滑切换，杜绝因驾驶人员操作习惯不同，导致的半坡启动出现溜车、延迟动作以及状态冲击等不良现象；而在考虑堵转保护后，更能对长时间处于驻坡和半坡起步辅助状态下的MCU的功率开关IGBT模块作出保护。
MCU的正常工作状态为转矩状态，电动汽车行驶在不同路况和不同工况下，VCU根据反馈回来的实际转速、油门的开度等给MCU发送指令转矩，MCU在转矩状态下将从VCU接受过来的指令转矩作为控制系统的给定目标值，进而输出转矩驱动电机使电动汽车正常行驶。驻坡和半坡起步辅助控制的实际路况是在具有一定坡度角的坡道之上，这便存在一个问题，如图1中所示，实际中的坡道坡度角各不相同，在坡道之上，电动汽车驻坡以及上坡主要克服其自身重力在坡道平行方向上的分量。不同的坡度角下，电动汽车要达到驻坡的效果，所要克服的重力分量不同，MCU需要输出的转矩大小自然不同，如果MCU仍然工作于转矩状态之下，那么在不同坡度角的坡度上MCU的指令转矩大小无法确定。这一情况当然也可以通过对不同坡度角进行转矩标定来进行弥补，但是电动汽车上同样需要安装判断坡度角的装置，这方面同样增加了硬件成本，同样不予考虑。
实际驾驶中，不同驾驶人员的操作习惯不同，往往会在松手刹与踩油门的先后顺序上存在差异，因此很容易出现半坡起步时溜车、延迟以及状态冲击的现象。
纯电动汽车进入驻坡状态后，驱动电机维持零速的状态与电机堵转效果类似，众所周知电机长时间处于堵转状态会维持较大的电流，驻坡状态下为克服整车在坡道方向的重力分量同样需要维持较大的电流，坡度角度越大，需要克服的重力分量就越大，自然需要维持的电流给定量也越大，电机会在短时间内发热，同样MCU中IGBT或者其他功率器件也会发热，对硬件损耗巨大。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供了一种无延时、无溜车、无冲击、工程实用、尽可能减少长时间处于驻坡辅助状态下MCU功率模块IGBT过温烧毁的现象的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法。
为了实现上述的目的，本发明的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法具体如下：
该基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统，其主要特点是，所述的辅助控制系统对电动车在坡面上的工作状态进行划分，并使所述的电动车工作在预设的工作状态中，所述的工作状态包括预驻坡状态和退出驻坡状态，所述的MCU根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对所述的预驻坡状态和退出驻坡状态进行选通，并控制所述的电动车进入所述的预驻坡状态或退出驻坡状态；
所述的预驻坡状态下包括三种分状态，分别为驻坡状态、退出驻波保持预驻坡状态以及半坡起步状态，其中所述的电动车在退出驻坡保持预驻坡状态和预驻坡状态下具有相同的工作状态，所述的退出驻坡状态下包括两种分状态，即自由溜坡状态和半坡起步状态，所述的MCU在所述的预驻坡状态或退出驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择；
驻坡状态下所述的电动车的电机工作在零转速状态下，非驻坡状态下所述的电动车的电机工作在转矩状态下。
较佳地，所述的预驻坡状态和退出驻坡状态由所述的MCU根据其检测到的当前车辆行驶状态信息进行选通为：
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、有刹车且转速小于5rpm，或当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、无P挡且转速小于5rpm，则所述的MCU控制该电动车进入所述的预驻坡状态；
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有N档、P档、R档、转速大于第一预设转速阈值四种情况之一，且该行驶状态信息的维持时间大于第一预设时间阈值，则所述的MCU控制该电动车进入所述的退出驻坡状态。
较佳地，所述的MCU在所述的预驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择为：
所述的MCU在预驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有无刹车且电机转速小于一溜坡预设转速，或挂P挡且电机转速小于所述的溜坡预设转速时，所述的电动车在MCU的控制下进入驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有刹车或挂P挡时，所述的电动车在MCU的控制下进入所述的退出驻坡保持预驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态。
较佳地，所述的MCU检测到所述的电动车工作在驻坡状态的时间达到第二预设时间阈值后，所述的MCU向该电动车的电机发送转速指令，以第一预设转速运转，使所述的电动车以一预设指令速度上爬，并通过第一电流限制值限制转速环输出的电流。
较佳地，所述的MCU在所述的退出驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择为：
所述的MCU在退出驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于第一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态；
否则所述的电动车在MCU的控制下进入自由溜坡状态。
较佳地，所述的MCU将被选通的状态和分状态对应的标志位置1。
上述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统实现驻坡与半坡起步的辅助控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的MCU检测当前电动车行驶状态信息，并根据所述的行驶状态信息选择该电动车当前的工作状态；
(2)所述的MCU根据选定的工作状态控制所述的电动车进入相应的工作状态。
较佳地，所述的步骤(1)包括以下步骤：
(1.1)所述的MCU检测当前电动车行驶状态信息，对预驻坡状态和退出驻坡状态进行选通，若选通所述的预驻坡状态，则进入步骤(1.2)，若选通所述的退出驻坡状态，则进入步骤(1.3)；
(1.2)所述的MCU根据检测到的当前电动车行驶状态信息，对所述的预驻坡状态下的三种分状态进行选择，并在选择后进入步骤(2)；
(1.3)所述的MCU根据检测到的当前电动车行驶状态信息，对所述的退出驻坡状态下的两种分状态进行选择，并在选择后进入步骤(2)。
更佳地，所述的步骤(1.1)为：
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、有刹车且转速小于5rpm，或当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、无P挡且转速小于5rpm，则所述的MCU控制该电动车进入所述的预驻坡状态；
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有N档、P档、R档、转速大于第一预设转速阈值四种情况之一，且该行驶状态信息的维持时间大于第一预设时间阈值，则所述的MCU控制该电动车进入所述的退出驻坡状态。
更佳地，所述的步骤(1.2)为：
所述的MCU在预驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有无刹车且电机转速小于一溜坡预设转速，或挂P挡且电机转速小于所述的溜坡预设转速时，所述的电动车在MCU的控制下进入驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有刹车或挂P挡时，所述的电动车在MCU的控制下进入所述的退出驻坡保持预驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态。
更佳地，所述的步骤(1.3)为：
所述的MCU在退出驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于第一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态；
否则所述的电动车在MCU的控制下进入自由溜坡状态。
较佳地，所述的步骤(2)为：
所述的MCU将被选通的状态和分状态对应的标志位置1，控制所述的电动车进入相应的工作状态。
采用本发明的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法，基于MCU编程来实现纯电动汽车的驻坡和半坡起步辅助控制，不依赖VCU实现坡道驻车与半坡起步辅助控制，驻坡与半坡启动过程中对转矩控制精度高、实时性强，并且可以在不同坡度下保证驻坡时转矩控制平滑无冲击，在该驻坡和半坡起步辅助控制策略下的能对车用永磁同步电机进行坡道上的堵转保护，可以有效保护驻坡状态下功率器件，避免驱动电机长时间堵转造成的MCU功率模块过温损毁，且半坡起步控制无延时、无溜车、无冲击，解决因驾驶人员操作习惯不同，导致的半坡启动出现溜车、延迟动作以及状态冲击等不良现象。
附图说明
图1为电动汽车整车上坡受力分析图。
图2为本发明的基于MCU的纯电动汽车的驻坡和半坡起步辅助系统的控制流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用技术内容，特举以下实施例详细说明。
该基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统，基于MCU实现，对电动车在坡面上的工作状态进行划分，并使所述的电动车工作在预设的工作状态中，所述的工作状态包括预驻坡状态和退出驻坡状态，所述的MCU根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对所述的预驻坡状态和退出驻坡状态进行选通，并控制所述的电动车进入所述的预驻坡状态或退出驻坡状态；所述的预驻坡状态下包括三种分状态，分别为驻坡状态、退出驻波保持预驻坡状态以及半坡起步状态，其中所述的电动车在退出驻坡保持预驻坡状态和预驻坡状态下具有相同的工作状态，所述的退出驻坡状态下包括两种分状态，即自由溜坡状态和半坡起步状态，所述的MCU在所述的预驻坡状态或退出驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择；且驻坡状态下所述的电动车的电机工作在零转速状态下，非驻坡状态下所述的电动车的电机工作在转矩状态下。
在一种较佳的实施方式中，所述的行驶状态信息包括整车控制信号及电机转速，所述的预驻坡状态和退出驻坡状态由所述的MCU根据其检测到的当前车辆行驶状态信息进行选通为：
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、有刹车且转速小于5rpm，或当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、无P挡且转速小于5rpm，则所述的MCU控制该电动车进入所述的预驻坡状态；或所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有N档、P档、R档、转速大于第一预设转速阈值四种情况之一，且该行驶状态信息的维持时间大于第一预设时间阈值，则所述的MCU控制该电动车进入所述的退出驻坡状态。
在一种较佳的实施方式中，所述的MCU在所述的预驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择为：
所述的MCU在预驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有无刹车且电机转速小于一溜坡预设转速，或挂P挡且电机转速小于所述的溜坡预设转速时，所述的电动车在MCU的控制下进入驻坡状态；或所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有刹车或挂P挡时，所述的电动车在MCU的控制下进入所述的退出驻坡保持预驻坡状态；或所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态。
在一种较佳的实施方式中，所述的MCU检测到所述的电动车工作在驻坡状态的时间达到第二预设时间阈值后，所述的MCU向该电动车的电机发送转速指令，以第一预设转速运转，使所述的电动车以一预设指令速度上爬，并通过第一电流限制值限制转速环输出的电流。
在一种较佳的实施方式中，所述的MCU在所述的退出驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择为：
所述的MCU在退出驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于第一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态；或否则所述的电动车在MCU的控制下进入自由溜坡状态。
在一种较佳的实施方式中，所述的MCU将被选通的状态和分状态对应的标志位置1。
基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统实现驻坡与半坡起步的辅助控制的方法包括以下步骤：
(1)所述的MCU检测当前电动车行驶状态信息，并根据所述的行驶状态信息选择该电动车当前的工作状态；
在一种较佳的实施例中，所述的步骤(1)包括以下步骤：
(1.1)所述的MCU检测当前电动车行驶状态信息，对预驻坡状态和退出驻坡状态进行选通，若选通所述的预驻坡状态，则进入步骤(1.2)，若选通所述的退出驻坡状态，则进入步骤(1.3)；
在一种更佳的实施例中，所述的步骤(1.1)为：所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、有刹车且转速小于5rpm，或当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、无P挡且转速小于5rpm，则所述的MCU控制该电动车进入所述的预驻坡状态；
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有N档、P档、R档、转速大于第一预设转速阈值四种情况之一，且该行驶状态信息的维持时间大于第一预设时间阈值，则所述的MCU控制该电动车进入所述的退出驻坡状态。
(1.2)所述的MCU根据检测到的当前电动车行驶状态信息，对所述的预驻坡状态下的三种分状态进行选择，并在选择后进入步骤(2)；
在一种更佳的实施例中，所述的步骤(1.2)为：所述的MCU在预驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有无刹车且电机转速小于一溜坡预设转速，或挂P挡且电机转速小于所述的溜坡预设转速时，所述的电动车在MCU的控制下进入驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有刹车或挂P挡时，所述的电动车在MCU的控制下进入所述的退出驻坡保持预驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态；
(1.3)所述的MCU根据检测到的当前电动车行驶状态信息，对所述的退出驻坡状态下的两种分状态进行选择，并在选择后进入步骤(2)。
在一种更佳的实施例中，所述的步骤(1.3)为：所述的MCU在退出驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于第一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态；
否则所述的电动车在MCU的控制下进入自由溜坡状态；
(2)所述的MCU根据选定的工作状态控制所述的电动车进入相应的工作状态；
所述的步骤(2)为：所述的MCU将被选通的状态和分状态对应的标志位置1，控制所述的电动车进入相应的工作状态。
在一种具体实施方式中，本发明的实现流程如图2所示。根据整车控制信号以及电机转速进行实时判断是否进入驻坡状态，无需接受VCU整车运行状态判断，进入驻坡状态后MCU同样不需要受VCU转矩节制，由原有转矩状态切换至转速状态，处于转速状态下的MCU可以控制转速给定为零速实现驻坡，该转速状态下驱动电机为实现零速恒定，可以根据不同坡度角对应的不同重力分量自己调节输出转矩。
进入驻坡状态后，车速维持零速一段时间(即第二预设时间阈值，可根据车型等具体信息设定为2～5s)，MCU给转速状态下的电机给定很小的正向转速指令，使整车缓慢上坡，该转速指令可以根据驾驶人员的感官进行调节。这样使驱动电机退出堵转状态。为了进一步保证电机进入驻坡状态后功率模块IGBT不被过温烧毁，根据不同车型整车装备质量，以及实际路况中常见的坡度角度范围，对转速状态下，所述的MCU还通过一转速PI控制器对输出电流幅值的限定值进行标定。标定的电流极限幅值都是经过大量实验验证过的数据，只要电流在该范围内便能保证MCU冷却系统的及时散热，进而达到驻坡保护的目的。
本发明基于MCU编程实现的驻坡状态可在不对油门、刹车以及手刹进行任何操作的状态下维持，半坡起步时，通过对电流的逻辑判断，MCU进行裁决是否响应油门并切换至转矩状态，同时受VCU控制进入上坡状态。此种半坡启动控制，在驻坡状态下只要踩下油门便开始执行，由于该种驻坡辅助控制不需要拉上手刹便能实现驻坡，因此半坡起步时，不存在松手刹与踩油门的操作顺序问题，不会出现状态冲击；同时电流逻辑判断为：油门给定查表所得电流大于驻坡状态维持电流时响应油门，两个状态切换时电流不会发生突变，因此同样不会出现延迟与冲击。MCU对电流进行判断、响应油门之前一直处于驻坡状态，并且切换时没有伴随电流突变，因此两状态之间切换时不会出现溜车现象。
在一种具体实施例中，以一款装备了额定功率为40kw，峰值功率为80kw永磁同步电机，并且整车装备质量为1.8吨的纯电动汽车(纯电动汽车装备电池组，相对传统车较重)为例，请参阅图1，为该车在坡面上的整车受力分析图。
如图1中所示，Fx为切向力；Tf为滚动阻力偶；Fw为空气阻力；Fi＝mgsinθ为坡道阻力；Fj＝m(du/dt)为加速阻力；Tj为传动惯性力矩；θ为坡度角；Fz地面法向反力；m为电动汽车总质量；g为重力加速度；hg为汽车质心高度；L为轴距；a、b分别为质心到前后轴轴距；Ua为电动汽车车速；du/dt为加速度。
图1中详细地描述了电动汽车上坡过程中的受力情况，相对于平地行驶时，上坡过程除了要克服滚动摩擦阻力和空气阻力之外，还需要克服上坡阻力，即电动汽车自身重力沿坡道方向的分力。驻坡过程所需克服的最主要的力同样也是坡道阻力，并且坡道阻力Fi＝mgsinθ其大小直接受坡度角的影响。电动汽车正常行驶状态下，工作于转矩状态，在此状态下想要克服不同坡度角对应的不同坡度阻力，操作起来不太方便，甚至会增加装置成本。经过对坡上的电动汽车的整车受力分析，最终确定驻坡状态下MCU工作状态由转矩状态切换至转速状态。
所述的MCU独立的采集该电动汽车的档位、油门、刹车、驱动电机转速等行驶状态信息，供MCU独立判断当前电动汽车的运行状态。
进一步的，基于MCU的纯电动汽车驻坡和半坡起步辅助系统包括三个主要的状态：预驻坡状态、驻坡状态和退出驻坡状态。其中退出驻坡状态中又分为“自由溜坡状态”和“半坡起步状态”两种状态，所述的驻坡状态是判断为预驻坡状态之后的分状态。
程序结构确定后，先根据采集的硬件信号进行逻辑判断，图2中预先判断的是“预驻坡状态”和“退出驻坡状态”，这样设计程序是为了防止发生控制状态干涉。驻坡状态与正常行驶状态MCU分别工作于转速和转矩状态，两种状态如果因为逻辑判断错误发生干涉会造成严重的事故。
当MCU检测到当前行驶状态为D档并且无油门并且(有刹车或者无P档)并且转速小于5rpm(零速左右即可)进入预驻坡状态，此时所述的MCU还将预驻坡标志位置1；
当MCU检测到当前行驶状态为N档或者P档或者R档或者转速大于1000rpm(该转速为第一转速阈值，可由开发人员自定，可以设置更小)，并且维持该状态0.05s退出驻坡状态，将预驻坡和驻坡标志位均置0；当预驻坡状态下如果发生了档位信号的改变或者加速并保持高速行驶，也同样会退出驻坡状态，这同样是一种防止发生控制状态干涉的有效措施。
进入预驻坡状态后，存在三种分状态需要判断，分别是：驻坡状态、退出驻坡状态保持预驻坡状态和半坡起步状态。在驻坡状态下踩下刹车或者挂上P档会退出驻坡状态，但仍然保持在预驻坡状态。
预驻坡状态下，无刹车并且电机转速小于-15rpm，或者无P档并且电机转速小于-15rpm(该转速为溜坡预设转速，可通过调节该值大小调节溜坡距离)时，电动汽车处于前进档位，但是电机转向与档位方向相反，认定为发生溜坡，此时启动所述的MCU控制电机进入转速状态克服坡道阻力，进入驻坡状态。指令转速设为零速可将电动汽车在不拉手刹的前提下驻停于坡道之上。驻坡效果便达到了。
在驻坡状态下，检测到油门开度大于10％(即预设油门开度阈值)，实际上该值可根据驾驶人员感官可以适当调节，并进一步判断油门响应电流是否大于当前驻坡电流，若大于则响应油门进入半坡起步状态，所述的MCU启动转矩状态上坡；否则继续保持驻坡状态。
驻坡状态下，为保证驻坡效果可将转速状态下指令转速设置为零速，但是驱动电机长时间处于堵转状态，温升快，损耗大，同样易损MCU功率器件，因此，达到驻坡效果一段时间之后可以适当给定极小的指令转速(即第一预设转速)，使电动汽车以缓慢的车速上坡(根据驾驶人员感官可以适当调节)；同时所述的MCU还对转速环的电流输出进行限制，该限制值可以通过大量极限实验进行标定，标定时可以根据不同车型的整车装备质量和一定步长的角度对应标定，可对标定数据进行插值运算，增加标定结果的连续性和精度。同样考虑到驻坡时，驾驶人员的舒适性，对转速环输出的电流还需要做斜坡限制，避免电流发生突变使车身产生冲击。
在具体实施过程中，还包括对驻坡和半坡起步进行实车调试。实车调试过程中可以通过上位机实时观测不同状态下标志位的变化判断进入何种状态。基本功能实现后，通过修改转速环的PI参数与驻坡判断逻辑中溜坡预设转速的大小调节进入驻坡状态前的溜车距离，并修改转速环给定指令转速的大小，可调节进入驻坡时的舒适性等。
电动车进入驻坡状态后，其运行状态和转矩的调节不依赖于VCU，MCU以转速状态自动调节驱动电机的输出转矩，克服电动汽车在不同坡度角下对应的坡道平行方向的整车重力分量，这里的“实时调节”是指：能够在考虑复杂多变的路况导致坡度角实时变化情况下的调节，有别于将坡度角按照一定的步长对角度和转矩进行一一采样标定而来的转矩控制，本发明的转矩控制实时性与转矩控制精度更高，在判断进入驻坡之后，无需对刹车、油门、手刹等进行相关操作，并且其转矩控制为一种实时调节，控制精度高的控制方法。且驻坡状态下通过转速状态给定极小转速上坡缓行，以及转速环输出极限电流标定的方法，防止驱动电机堵转，保护MCU功率器件过温受损；从驻坡状态切换至半坡起步状态时无延时、无溜车和无冲击，不存在因操作顺序导致的行驶状态冲突；半坡起步只需踩下油门，程序中有油门动作后的电流逻辑判断与防止电流突变保护，不会发生转矩响应迟滞或者冲突的现象，更不会在进入半坡启动状态后发生溜车的现象。整个驻坡流程完全由MCU自主识别与控制，转矩控制精度高，实时性强。
采用本发明的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统及其方法，基于MCU编程来实现纯电动汽车的驻坡和半坡起步辅助控制，不依赖VCU实现坡道驻车与半坡起步辅助控制，驻坡与半坡启动过程中对转矩控制精度高、实时性强，并且可以在不同坡度下保证驻坡时转矩控制平滑无冲击，在该驻坡和半坡起步辅助控制策略下的能对车用永磁同步电机进行坡道上的堵转保护，可以有效保护驻坡状态下功率器件，避免驱动电机长时间堵转造成的MCU功率模块过温损毁，且半坡起步控制无延时、无溜车、无冲击，解决因驾驶人员操作习惯不同，导致的半坡启动出现溜车、延迟动作以及状态冲击等不良现象。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统，其特征在于，所述的辅助控制系统对电动车在坡面上的工作状态进行划分，并使所述的电动车工作在预设的工作状态中，所述的工作状态包括预驻坡状态和退出驻坡状态，所述的MCU根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对所述的预驻坡状态和退出驻坡状态进行选通，并控制所述的电动车进入所述的预驻坡状态或退出驻坡状态；
所述的预驻坡状态下包括三种分状态，分别为驻坡状态、退出驻波保持预驻坡状态以及半坡起步状态，其中所述的电动车在退出驻坡保持预驻坡状态和预驻坡状态下具有相同的工作状态，所述的退出驻坡状态下包括两种分状态，即自由溜坡状态和半坡起步状态，所述的MCU在所述的预驻坡状态或退出驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择；
驻坡状态下所述的电动车的电机工作在零转速状态下，非驻坡状态下所述的电动车的电机工作在转矩状态下。
2.根据权利要求1所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统，其特征在于，所述的预驻坡状态和退出驻坡状态由所述的MCU根据其检测到的当前车辆行驶状态信息进行选通为：
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、有刹车且转速小于5rpm，或当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、无P挡且转速小于5rpm，则所述的MCU控制该电动车进入所述的预驻坡状态；
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有N档、P档、R档、转速大于第一预设转速阈值四种情况之一，且该行驶状态信息的维持时间大于第一预设时间阈值，则所述的MCU控制该电动车进入所述的退出驻坡状态。
3.根据权利要求1所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统，其特征在于，所述的MCU在所述的预驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择为：
所述的MCU在预驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有无刹车且电机转速小于一溜坡预设转速，或挂P挡且电机转速小于所述的溜坡预设转速时，所述的电动车在MCU的控制下进入驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有刹车或挂P挡时，所述的电动车在MCU的控制下进入所述的退出驻坡保持预驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态。
4.根据权利要求1所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统，其特征在于，所述的MCU检测到所述的电动车工作在驻坡状态的时间达到第二预设时间阈值后，所述的MCU向该电动车的电机发送转速指令，以第一预设转速运转，使所述的电动车以一预设指令速度上爬，并通过第一电流限制值限制转速环输出的电流。
5.根据权利要求1所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统，其特征在于，所述的MCU在所述的退出驻坡状态下根据其检测到的当前车辆行驶状态信息对分状态进行选择为：
所述的MCU在退出驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于第一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态；
否则所述的电动车在MCU的控制下进入自由溜坡状态。
6.根据权利要求1所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统，其特征在于，所述的MCU将被选通的状态和分状态对应的标志位置1。
7.一种基于权利要求1至5中任一项所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统实现驻坡与半坡起步的辅助控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的MCU检测当前电动车行驶状态信息，并根据所述的行驶状态信息选择该电动车当前的工作状态；
(2)所述的MCU根据选定的工作状态控制所述的电动车进入相应的工作状态。
8.根据权利要求7所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统实现驻坡与半坡起步的辅助控制的方法，其特征在于，所述的步骤(1)包括以下步骤：
(1.1)所述的MCU检测当前电动车行驶状态信息，对预驻坡状态和退出驻坡状态进行选通，若选通所述的预驻坡状态，则进入步骤(1.2)，若选通所述的退出驻坡状态，则进入步骤(1.3)；
(1.2)所述的MCU根据检测到的当前电动车行驶状态信息，对所述的预驻坡状态下的三种分状态进行选择，并在选择后进入步骤(2)；
(1.3)所述的MCU根据检测到的当前电动车行驶状态信息，对所述的退出驻坡状态下的两种分状态进行选择，并在选择后进入步骤(2)。
9.根据权利要求8所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统实现驻坡与半坡起步的辅助控制的方法，其特征在于，所述的步骤(1.1)为：
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、有刹车且转速小于5rpm，或当前电动车行驶状态信息有D挡、无油门、无P挡且转速小于5rpm，则所述的MCU控制该电动车进入所述的预驻坡状态；
所述的MCU检测到当前电动车行驶状态信息有N档、P档、R档、转速大于第一预设转速阈值四种情况之一，且该行驶状态信息的维持时间大于第一预设时间阈值，则所述的MCU控制该电动车进入所述的退出驻坡状态。
10.根据权利要求8所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统实现驻坡与半坡起步的辅助控制的方法，其特征在于，所述的步骤(1.2)为：
所述的MCU在预驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有无刹车且电机转速小于一溜坡预设转速，或挂P挡且电机转速小于所述的溜坡预设转速时，所述的电动车在MCU的控制下进入驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有刹车或挂P挡时，所述的电动车在MCU的控制下进入所述的退出驻坡保持预驻坡状态；
所述的MCU在驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态。
11.根据权利要求8所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统实现驻坡与半坡起步的辅助控制的方法，其特征在于，所述的步骤(1.3)为：
所述的MCU在退出驻坡状态下检测到当前电动车行驶状态信息有油门的开度大于第一预设油门开度阈值，且进一步的检测到当前油门响应电流大于当前驻坡电流时，所述的电动车在MCU的控制下进入半坡起步状态；
否则所述的电动车在MCU的控制下进入自由溜坡状态。
12.根据权利要求7所述的基于MCU驻坡与半坡起步的辅助控制系统实现驻坡与半坡起步的辅助控制的方法，其特征在于，所述的步骤(2)为：
所述的MCU将被选通的状态和分状态对应的标志位置1，控制所述的电动车进入相应的工作状态。
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