CN103248281A - 一种电动汽车超速保护控制方法、系统以及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车超速保护控制方法、系统及电动汽车，该电动汽车超速保护控制方法包括以下步骤：1)监测电机当前转速N和当前车速V；2)判断电机当前转速N是否大于预设的保护转速N₁，若否，则返回步骤1)；若是，则转到步骤3)；3)根据电机当前转速N和当前车速V得到超速保护扭矩Tq_regens，并基于Tq_regens控制电机减速。该方法在当前电机转速过快时为其提供反向扭矩以减小电机转速，从而有效避免车辆在下坡时(尤其在长下坡或踩加速踏板下坡时)由于重力作用所导致的电机转速随车速增快而增加的问题，进而确保电动车正常行驶。

Description

一种电动汽车超速保护控制方法、系统以及电动汽车

技术领域

本发明属于电动汽车控制领域，具体涉及一种电动汽车超速保护控制方法、系统以及电动汽车。

背景技术

能源危机和环境恶化的进一步加剧，导致由驱动电机参与的新能源汽车取代传统内燃机汽车成为促进社会发展的重要手段之一，而电动汽车作为新能源汽车中节能环保的典范，更是成为各大汽车厂商研发的重点。一般来说，电动汽车分为纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)以及燃料电池汽车(FCEV)，均采用动力电池组作为动力源，并由驱动电机驱动整车行驶。由于现有电动汽车中的驱动电机自身没有阻力矩，因而在电动汽车，尤其是中低速电动汽车在长下坡或踩加速踏板下坡的过程中，往往使得电机转速随整车的车速的增加而达到或超过系统设定的最高转速，进而带来诸如击穿电机控制器的功率管致使电动汽车不能正常行驶等超速故障。

为防止因车速过快而出现的超速故障，申请号为201110279871.8的中国专利申请公开了一种用于电动车的电机超速保护方法、保护装置及电动车。借助于该保护方法和保护装置，可以在电机转速超过一定转速时，立即使电机控制器MCU(Motor ControlUnit)和电机的连接断开，以避免电机的反电势超过电机控制器的功率管的电压限值，导致功率管因被电压击穿而损坏，从而保证电动汽车安全行驶。

尽管采用上述专利申请提供的保护方法和保护装置能够在一定程度上避免因车速过快而出现的超速故障，但是其在实际应用中仍然不可避免地存在下述问题：其一，由于现有技术中没有主动地为整车提供使其减速的阻力，使得在长下坡或踩加速踏板下坡的过程中，当驾驶员没有采取相应的减速动作时，由于重力的作用，电机转速依然会随着车速的增快而增加；其二，在因电机转速过快而使电机控制器MCU和电机的连接断开的情况下，还必须对整车进行重新上下电，才能恢复车辆的驾驶性；其三，当超速故障发生时，系统在没有任何报警指示的情况下切断整车动力连接，容易引起驾驶员心里恐慌，导致交通事故的发生。

发明内容

为解决上述问题之一，本发明提供一种电动汽车超速保护控制方法、系统及电动汽车，其能够主动为整车提供使其减速的阻力，从而保证电动汽车安全行驶。

为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车超速保护控制方法，其包括以下步骤：

1)监测电机当前转速N和当前车速V；

2)判断电机当前转速N是否大于预设的保护转速N₁，若否，则返回步骤1)；若是，则转到步骤3)；

3)根据电机当前转速N和当前车速V得到超速保护扭矩Tq_regens，并基于Tq_regens控制电机减速。

其中，在步骤3)中，判断加速踏板是否处于被踩下的状态，若否，则进入加速踏板未被踩下的处理进程；若是，则进入加速踏板被踩下的处理进程。

其中，加速踏板未被踩下的处理进程包括：

311)基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩，即：

基于电机当前转速N和恢复驱动转速N₂，得到第二转速差N_diff2；根据电机当前转速N得到第一扭矩系数s1；根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；

基于电机当前转速N、s1和s2得到常规再生制动输出扭矩Tq_regen；

根据第二转速差N_diff2和当前车速V得到第三扭矩系数s3；

基于电机当前转速N和第三扭矩系数s3得到修正扭矩Tq_corr；

基于常规再生制动输出扭矩Tq_regen和修正扭矩Tq_corr而得到所述超速保护扭矩Tq_regens，其中所述超速保护扭矩Tq_regens＝Tq_regen+Tq_corr；

312)根据Tq_regens控制电机减速；

313)检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则返回步骤311)。

其中，加速踏板未被踩下的处理进程包括：

321)基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩，即：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；

根据N_diff1和N_diff2得到第四扭矩系数s4；

根据当前车速V得到第五扭矩系数s5；

基于电机当前转速N、第四扭矩系数s4和第五扭矩系数s5得到超速保护扭矩Tq_regens；

322)根据Tq_regens控制电机减速；

323)检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则返回步骤321)。

其中，在加速踏板被踩下的处理进程中，先将驱动扭矩卸载为0，而后进行下述步骤：

331)基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩，即：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；

根据N_diff1和N_diff2得到第六扭矩系数s6；

根据当前车速V得到第七扭矩系数s7；

基于电机当前转速N、第六扭矩系数s6和第七扭矩系数s7得到超速保护扭矩Tq_regens；

332)根据Tq_regens控制电机减速；

333)判断加速踏板是否仍处于被踩下的状态，若否，则检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则进入加速踏板未被踩下的处理进程；

若是，则检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于保护转速N₁，若是，则对减速后的电机当前转速N进行PID控制以将电机当前转速N维持在保护转速N₁附近，直至加速踏板处于未被踩下的状态；若否，则返回步骤331)。

为此，本发明提供一种电动汽车超速保护控制系统，其包括监测单元、控制单元和执行单元，其中：

监测单元用于监测电机当前转速N和当前车速V，并将电机当前转速N和当前车速V发送至控制单元；

控制单元包括判断模块和控制及处理模块，其中：

判断模块用于判断电机当前转速N是否大于预设的保护转速N₁，并将判断结果发送至控制及处理模块；

控制及处理模块用于当电机当前转速N大于保护转速N₁时，基于电机当前转速N和当前车速V而确定超速保护扭矩Tq_regens，并将包含有超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元；

执行单元用于根据所述执行信号控制电机减速。

其中，判断模块还用于判断加速踏板是否被踩下，并将判断结果发送至所述控制及处理模块；

当电机当前转速N大于保护转速N₁时，控制及处理模块根据加速踏板的状态进入加速踏板被踩下的运行模式或加速踏板未被踩下的运行模式。

其中，在加速踏板未被踩下的运行模式中，所述控制单元执行下述操作：

控制及处理模块基于电机当前转速N和当前车速V获得超速保护扭矩，即：

基于电机当前转速N和恢复驱动转速N₂得到第二转速差N_diff2；根据电机当前转速N得到第一扭矩系数s1；根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；

基于电机当前转速N、s1和s2得到常规再生制动输出扭矩Tq_regen；

根据第二转速差N_diff2和当前车速V得到第三扭矩系数s3；

基于电机当前转速N和第三扭矩系数s3得到修正扭矩Tq_corr；

基于常规再生制动输出扭矩Tq_regen和修正扭矩Tq_corr而得到所述超速保护扭矩Tq_regens，其中超速保护扭矩Tq_regens＝Tq_regen+Tq_corr；

控制及处理模块将包含有所述超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元以控制电机减速；

判断模块还用于判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，并将判断结果发送至所述控制及处理模块；

若减速后的电机当前转速N小于恢复驱动转速N₂，则所述控制及处理模块发出常规驱动指令，使车辆进入常规驱动模式；若减速后的电机当前转速N大于或等于恢复驱动转速N₂，则所述控制及处理模块基于减速后的电机当前转速N重新计算超速保护扭矩Tq_regens，并将其发送至执行单元以控制电机继续减速。

其中，在加速踏板未被踩下的运行模式中，控制单元执行下述操作：

所述控制及处理模块基于电机当前转速N和当前车速V获得超速保护扭矩，即：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；

根据N_diff1和N_diff2得到第四扭矩系数s4，根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；

基于电机当前转速N、第四扭矩系数s4和第五扭矩系数s5得到超速保护扭矩Tq_regens；

控制及处理模块将包含有所述超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元以控制电机减速；

判断模块还用于判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，并将判断结果发送至所述控制及处理模块；

若减速后的电机当前转速N小于恢复驱动转速N₂，则控制及处理模块发出常规驱动指令，使车辆进入常规驱动状态；若减速后的电机当前转速N大于或等于恢复驱动转速N₂，则控制及处理模块基于减速后的电机当前转速N重新计算超速保护扭矩Tq_regens，并将其发送至执行单元以控制电机继续减速。

其中，在加速踏板被踩下的运行模式中，所述控制单元先指示执行单元将驱动扭矩卸载为0，而后执行下述操作：

控制及处理模块基于电机当前转速N和当前车速V获得超速保护扭矩，即：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；

根据N_diff1和N_diff2得到第六扭矩系数s6，根据当前车速V得到第七扭矩系数s7；

基于电机当前转速N、第六扭矩系数s6和第七扭矩系数s7得到超速保护扭矩Tq_regens；

控制及处理模块将包含有所述超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元以控制电机减速；

判断模块判断加速踏板是否仍处于被踩下的状态，若否，则进一步判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则以所述加速踏板未被踩下的运行模式控制电机减速；

若是，则判断减速后的电机当前转速N是否小于保护转速N₁，若是，则对电机当前转速N进行PID控制以将其维持在保护转速N₁附近，直至加速踏板处于未被踩下的状态；若否，则使所述控制及处理模块重新计算超速保护扭矩Tq_regens，并将其发送至执行单元以控制电机继续减速。

为此，本发明提供了一种电动汽车，其包括上述任意一项所述的电动汽车超速保护控制系统。

相对于现有技术，本发明具有下述有益效果：

本发明提供的电动汽车超速保护控制方法，当电机当前转速N达到预设的保护转速N₁时，根据电机当前转速N和当前车速V得到能够使电机主动减速的反向扭矩Tq_regens，并通过施加该反向扭矩Tq_regens来减小电机转速增加的趋势，进而降低电机转速。这样，不仅能够有效避免车辆在下坡时(尤其在长下坡或踩加速踏板下坡时)由于重力作用所导致的电机转速随车速增快而增加的问题；而且还能够避免车辆因超速故障而频繁断开驱动系统的问题，且采用该方法无需对整车进行重新上下电，从而保证了车辆的驾驶连续性，也进一步避免了因超速突然断开整车动力连接而引起的驾驶员心理恐慌，进而提高车辆驾驶的安全型和可靠性。

类似地，本发明提供的电动汽车超速保护控制系统及电动汽车，当电机当前转速N大于预设的保护转速N₁时，控制及处理模块根据电机当前转速N和当前车速V得到能够使车辆主动减速的反向扭矩，并由执行单元控制电机进行减速。这样，不仅能够有效避免车辆在下坡时(尤其在长下坡或踩加速踏板下坡时)由于重力作用所导致的电机转速随车速增快而增加的问题；而且还能够避免车辆因超速故障而频繁断开驱动系统，且无需对整车进行重新上下电，从而保证了车辆的驾驶连续性，也进一步避免了因超速突然断开整车动力连接而引起的驾驶员心理恐慌，进而提高车辆驾驶的安全型和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的电动汽车超速保护控制方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的电动汽车超速保护控制方法的流程图；

图3a为图2中电动汽车超速保护控制方法中在加速踏板未被踩下时的超速保护扭矩第一种获取方法的流程图；

图3b为图2中电动汽车超速保护控制方法中在加速踏板未被踩下时的超速保护扭矩第二种获取方法的流程图；

图4为图2中电动汽车超速保护控制方法中在加速踏板被踩下时的超速保护扭矩获取方法的流程图；

图5为本发明提供的电动汽车超速保护控制系统的框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明实施例提供的电动汽车超速保护控制方法、系统及电动汽车进行详细描述。

本发明实施例一提供的电动汽车超速保护控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤s1，监测电机当前转速N和当前车速V。

在电动车常规驱动运行中，实时检测电机当前转速N和当前转速V。所谓常规驱动是指，电机当前转速N小于保护转速N₁且车辆处于正常行驶状态时所采用的驱动方式。

步骤s2，判断电机当前转速N是否大于预设的保护转速N₁，若是，则进入步骤s3；若否，则返回步骤s1，继续监测电机当前转速N和当前车速V，并维持常规驱动过程。

步骤s3，根据电机当前转速N和当前车速V得到超速保护扭矩Tq_regens，并基于Tq_regens控制电机减速。

本实施例提供的电动汽车超速保护控制方法是在当前电机转速N达到预设的保护转速N₁时，根据电机当前转速N和当前车速V实时得到能够使电机反转的超速保护扭矩Tq_regens，并藉此减小电机转速增加的趋势，进而减小电机转速和当前车速，从而保证车辆的安全行驶。

图2为本发明实施例二提供的电动汽车超速保护控制方法的流程图。

本实施例提供电动汽车超速保护控制方法与图1中提供的电动汽车超速保护控制方法相比，同样包括步骤s1至步骤s3。由于s1和步骤s2在上述实施例一中已有了详细地描述，在此不再赘述。下面仅对本实施例中的步骤s3进行详细地描述。

本实施例的步骤s3中，在当前电机转速N达到预设的保护转速N₁时，根据电机当前转速N和当前车速V得到超速保护扭矩Tq_regens，并基于Tq_regens控制电机减速。该步骤s3具体包括步骤s30、步骤s31和步骤s32。

其中，在步骤s30中，判断加速踏板是否处于被踩下的状态，若否，则进入加速踏板未被踩下的处理进程步骤s31；若是，则进入加速踏板被踩下的处理进程步骤s32。

步骤s31包含加速踏板未被踩下的处理进程，其具体包括步骤s311、步骤s312和步骤s313。

其中，在步骤s311中，基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩Tq_regens。下面请参阅图3a以对超速保护扭矩Tq_regens的获取方法进行详细说明。图3a为图2中电动汽车超速保护控制方法中在加速踏板未被踩下时的超速保护扭矩第一种获取方法的流程图，如图3a所示，在加速踏板未被踩下时，超速保护扭矩Tq_regens的获取包括以下步骤：

基于电机当前转速N和恢复驱动转速N₂，得到第二转速差N_diff2，N_diff2＝N-N₂；

根据电机当前转速N得到第一扭矩系数s1；根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；基于电机当前转速N、s1和s2得到常规再生制动输出扭矩Tq_regen；

根据第二转速差N_diff2和当前车速V得到第三扭矩系数s3；基于电机当前转速N和第三扭矩系数s3得到修正扭矩Tq_corr；

基于常规再生制动输出扭矩Tq_regen和修正扭矩Tq_corr而得到所述超速保护扭矩Tq_regens，其中超速保护扭矩Tq_regens＝Tq_regen+Tq_corr。

其中，常规再生制动输出扭矩Tq_regen能够减小电机转速增快的趋势，在此基础上，基于第二转速差N_diff2和当前车速V获得修正扭矩Tq_corr，从而对常规再生制动输出扭矩Tq_regen进行修正，以达到限制电机转速上升的目的。

请返回图2，继续对步骤s31所示加速踏板未被踩下的处理进程进行说明。

在步骤s312中，根据步骤s311中获得的Tq_regens控制电机减速。

在步骤s313中，检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，如果当前转速N小于恢复驱动转速N₂，则进入常规驱动模式；如果当前转速N不小于恢复驱动转速N₂，则返回步骤s311，重新获得超速保护扭矩Tq_regens，以控制电机继续减速。

对应于步骤s31，步骤s32包含加速踏板被踩下的处理进程，其具体包括步骤s321、步骤s322、步骤s323和步骤s324。

步骤s321，将驱动扭矩卸载为0。若电机当前转速N已经超出预设的保护转速N₁，但加速踏板依然被踩下，此时，迅速将驱动扭矩卸载为0，以强制为车辆减速。

步骤s322，基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩。下面请参阅图4以对超速保护扭矩Tq_regens的获取方法进行详细说明。图4为图2中电动汽车超速保护控制方法中在加速踏板被踩下时的超速保护扭矩获取方法的流程图，如图4所示，在加速踏板被踩下时，超速保护扭矩Tq_regens的获取包括以下步骤：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2，其中N_diff1＝N-N₁，N_diff2＝N-N₂；

根据N_diff1和N_diff2得到第六扭矩系数s6；

根据当前车速V得到第七扭矩系数s7；

基于电机当前转速N、第六扭矩系数s6和第七扭矩系数s7得到超速保护扭矩Tq_regens。

请返回图2，继续对步骤s32所示加速踏板被踩下的处理进程进行说明。

在步骤s323中，根据步骤s322中获得的Tq_regens控制电机减速。

在步骤s324中，判断加速踏板是否仍处于被踩下的状态，若判断处加速踏板已经松开，则进入加速踏板未被踩下的处理进程中的步骤s313，检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若N＜N₂，则进入常规驱动模式；若N＞＝N₂，则返回加速踏板未被踩下的处理进程步骤s31。

若判断处加速踏板依然处于被踩下的状态，则检测减速后的电机当前转速N，并进一步判断减速后的电机当前转速N是否小于保护转速N₁，若是，则对减速后的电机当前转速N进行PID控制以将电机当前转速N维持在保护转速N₁附近，直至加速踏板被松开；若否，则返回步骤s322，重新获取超速保护扭矩Tq_regens。

可替代地，本实施例中的步骤s311可以采用另一种方法来获得超速保护扭矩。具体地，请参阅图3b，图3b为图2中电动汽车超速保护控制方法中在加速踏板未被踩下时的超速保护扭矩第二种获取方法的流程图。

如图3b所示，在步骤s311’中，基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩Tq_regens。具体计算过程如下：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2，其中N_diff1＝N-N₁，N_diff2＝N-N₂；

根据N_diff1和N_diff2得到第四扭矩系数s4；

根据当前车速V得到第五扭矩系数s5；

基于电机当前转速N、第四扭矩系数s4和第五扭矩系数s5得到超速保护扭矩Tq_regens。

可选地，在本实施例步骤s2中，当判断电机当前转速N大于预设的保护转速N₁时，可以将超速标志位置位为1。与之相对应的，在步骤s313中，当减速后的电机当前转速N小于恢复驱动转速N₂时，先将超速标志位复位为0，再返回到常规驱动模式。通过设置超速标志位，保证只有当电机当前转速N达到保护转速N₁后才为车辆增加主动减速的阻力，减少系统失误概率，从而提高系统的稳定性和可靠性。

容易理解的是，上述第一扭矩系数s1、第二扭矩系数s2、第三扭矩系数s3、第四扭矩系数s4、第五扭矩系数s5、第六扭矩系数s6以及第七扭矩系数s7可以通过任意的与各自的自变量之间对应的函数关系得到，如预设的表格或公式等等，在此不做具体限定。

在本实施例中，当电机当前转速N大于预设的保护转速N₁时，还包括向驾驶员发出警告的步骤，以提醒驾驶员电机当前转速过快，车辆将进入自主减速的过程，直到车辆恢复常规驱动模式，以此避免驾驶员因车辆自动减速而造成的心理恐慌，提高车辆驾驶的舒适性。

本实施例提供的电动汽车超速保护控制方法，在电机当前转速N大于预设的保护转速N₁时，结合加速踏板的状态，以获知驾驶员的驾驶意图，进入加速踏板未被踩下的运行模式或加速踏板被踩下的运行模式，主动提供为车辆进行减速的反向扭矩Tq_regens，将电机转速N降至恢复驱动转速N₂以下或通过PID控制将电机转速N维持在较高的保护转速N₁的附近，从而避免车辆因超速而引起驱动系统损坏或频繁断开驱动系统，甚至因超速而酿成的事故，既保证了车辆行驶安全，又保证了驾驶的连续性。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种电动汽车超速保护控制系统。图5为本发明实施例提供的电动汽车超速保护控制系统的框图，如图5所示，电动汽车超速保护控制系统包括监测单元1、控制单元2和执行单元3。

监测单元1用于监测电机当前转速N和当前车速V，并将电机当前转速N和当前车速V发送至控制单元2。在实际应用中，电机当前转速N可以采用电机控制器MCU(Motor Control Unit)或转速传感器进行实时获取，当前车速V可以采用整车控制器VMS(VehicleManagement System)实时计算得到。

控制单元2包括判断模块21和控制及处理模块22，其中：判断模块21用于判断电机当前转速N是否大于预设的保护转速N₁，并将判断结果发送至控制及处理模块22；控制及处理模块22用于当电机当前转速N大于保护转速N₁时，基于电机当前转速N和当前车速V而确定超速保护扭矩Tq_regens，并将包含有超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元3。在实际应用中，由整车控制器VMS来实现电机当前转速N与保护转速N₁之间大小的判断以及控制及处理模块22的功能。

执行单元3用于根据执行信号控制电机减速。在实际应用中，执行单元3可以采用电机控制器MCU来实现。

本实施例中，判断模块21还用于判断加速踏板是否被踩下，并将判断结果发送至所述控制及处理模块22；当电机当前转速N大于保护转速N₁时，控制及处理模块22根据加速踏板的状态进入加速踏板被踩下的运行模式或加速踏板未被踩下的运行模式。在实际应用中，可以采用设置在加速踏板上的传感器进行加速踏板状态的检测，并由整车控制器VMS控制进入加速踏板被踩下的运行模式或加速踏板未被踩下的运行模式。

加速踏板未被踩下的运行模式中，控制单元2执行下述操作：控制单元2中的控制及处理模块22基于电机当前转速N和当前车速V获得超速保护扭矩Tq_regens，并将包含有超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元3以控制电机减速；控制单元2中的判断模块21还用于判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，并将判断结果发送至控制及处理模块22；若减速后的电机当前转速N小于恢复驱动转速N₂，则控制及处理模块22发出常规驱动指令，使车辆进入常规驱动模式；若减速后的电机当前转速N大于或等于恢复驱动转速N₂，则控制及处理模块22基于减速后的电机当前转速N重新计算超速保护扭矩Tq_regens，并将其发送至执行单元3以控制电机继续减速。

类似于前文所述的电动汽车超速保护控制方法，在本发明实施例提供的电动汽车超速保护控制系统中，当处于加速踏板未被踩下的运行模式时，控制及处理模块22获得超速保护扭矩Tq_regens的方法也可以为下述两种方法之一。

方法一，控制及处理模块22基于电机当前转速N和恢复驱动转速N₂得到第二转速差N_diff2；根据电机当前转速N得到第一扭矩系数s1；根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；基于电机当前转速N、s1和s2得到常规再生制动输出扭矩Tq_regen；根据第二转速差N_diff2和当前车速V得到第三扭矩系数s3；基于电机当前转速N和第三扭矩系数s3得到修正扭矩Tq_corr；基于常规再生制动输出扭矩Tq_regen和修正扭矩Tq_corr而得到所述超速保护扭矩Tq_regens，其中超速保护扭矩Tq_regens＝Tq_regen+Tq_corr。

方法二，控制及处理模块22计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；根据N_diff1和N_diff2得到第四扭矩系数s4，根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；基于电机当前转速N、第四扭矩系数s4和第五扭矩系数s5得到超速保护扭矩Tq_regens。

加速踏板被踩下的运行模式中，控制单元2先指示执行单元4将驱动扭矩卸载为0，而后执行下述操作：控制及处理模块22基于电机当前转速N和当前车速V获得超速保护扭矩；控制及处理模块22将包含有所述超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元3以控制电机减速；判断模块21判断加速踏板是否仍处于被踩下的状态，若否，则进一步判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则以加速踏板未被踩下的运行模式控制电机减速；若是，则判断减速后的电机当前转速N是否小于保护转速N₁，若是，则对电机当前转速N进行PID控制以将其维持在保护转速N₁附近，直至加速踏板处于未被踩下的状态；若否，则使控制及处理模块22重新计算超速保护扭矩Tq_regens，并将其发送至执行单元3以控制电机继续减速。

其中，对应于本发明实施例提供的电动汽车超速保护控制方法，在加速踏板被踩下的运行模式中，控制及处理模块22获得超速保护扭矩Tq_regens的具体方法为：

控制及处理模块22计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；根据N_diff1和N_diff2得到第六扭矩系数s6，根据当前车速V得到第七扭矩系数s7；基于电机当前转速N、第六扭矩系数s6和第七扭矩系数s7得到超速保护扭矩Tq_regens。

容易理解的是，监测单元1、控制单元2、执行单元3以及控制单元2中判断模块21和控制及处理模块22之间通过整车CAN(Controller Area Network)网络进行数据交换。

需要说明的是，在实际应用中，本发明实施例提供的电动汽车超速保护控制系统还包括电池管理系统BMS(Battery ManagementSystem)，用于向控制及处理模块22(整车控制器VMS)反馈电池状态信息。另外，在车辆进入再生制动状态时，管理整车动力源存储再生制动回收的能量，以提高能量的利用率，从而节约成本。

在本实施例中，当判断模块21判断电机当前转速N大于预设的保护转速N₁时，控制及处理模块22可以将超速标志位置为1。与之相对应的，当判断模块22判断减速后的电机当前转速N小于恢复驱动转速N₂时，控制机处理模块22先将超速标志位复位为0，再返回到常规驱动模式。通过设置超速标志位，保证只有当电机当前转速N达到保护转速N₁后才为车辆增加主动减速的阻力，减少系统失误概率，从而提高系统的稳定性和可靠性。

需要说明的是，上述第一扭矩系数s1、第二扭矩系数s2、第三扭矩系数s3、第四扭矩系数s4、第五扭矩系数s5、第六扭矩系数s6以及第七扭矩系数s7可以通过在控制及处理模块22中建立与各自的自变量之间的对应函数关系得到，如预设的公式或建立关系对应表格等等，在此不做具体限定。在实际应用中，上述对应函数关系可以设置在整车控制器VMS内。

容易理解的是，当判断模块21判断电机当前转速N大于预设的保护转速N₁时，控制及处理模块22还指示执行单元3以鸣笛、闪烁警报灯或其他任意方式向驾驶员发出警告，以提醒驾驶员电机当前转速过快，车辆将进入自主减速的过程，直到车辆恢复常规驱动模式，避免驾驶员因车辆自动减速而造成的心理恐慌，提高车辆驾驶的舒适性。

作为又一个技术方案，本发明还提供了一种电动汽车，其包括本发明上述实施例提供的任意一种电动汽车超速保护控制系统，或采用本发明上述实施例提供的任意一种电动汽车超速保护控制方法。

还需要说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电动汽车超速保护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)监测电机当前转速N和当前车速V；

2)判断电机当前转速N是否大于预设的保护转速N₁，若否，则返回步骤1)；若是，则转到步骤3)；

3)根据电机当前转速N和当前车速V得到超速保护扭矩Tq_regens，并基于Tq_regens控制电机减速。

2.根据权利要求1所述的电动汽车超速保护控制方法，其特征在于，在所述步骤3)中，判断加速踏板是否处于被踩下的状态，若否，则进入加速踏板未被踩下的处理进程；若是，则进入加速踏板被踩下的处理进程。

3.根据权利要求2所述的电动汽车超速保护控制方法，其特征在于，所述加速踏板未被踩下的处理进程包括：

311)基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩，即：

基于电机当前转速N和恢复驱动转速N₂，得到第二转速差N_diff2；根据电机当前转速N得到第一扭矩系数s1；根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；

基于电机当前转速N、s1和s2得到常规再生制动输出扭矩Tq_regen；

根据第二转速差N_diff2和当前车速V得到第三扭矩系数s3；

基于电机当前转速N和第三扭矩系数s3得到修正扭矩Tq_corr；

基于常规再生制动输出扭矩Tq_regen和修正扭矩Tq_corr而得到所述超速保护扭矩Tq_regens，其中所述超速保护扭矩Tq_regens＝Tq_regen+Tq_corr；

312)根据Tq_regens控制电机减速；

313)检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则返回步骤311)。

4.根据权利要求2所述的电动汽车超速保护控制方法，其特征在于，所述加速踏板未被踩下的处理进程包括：

321)基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩，即：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；

根据N_diff1和N_diff2得到第四扭矩系数s4；

根据当前车速V得到第五扭矩系数s5；

基于电机当前转速N、第四扭矩系数s4和第五扭矩系数s5得到超速保护扭矩Tq_regens；

322)根据Tq_regens控制电机减速；

323)检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则返回步骤321)。

5.根据权利要求2所述的电动汽车超速保护控制方法，其特征在于，在加速踏板被踩下的处理进程中，先将驱动扭矩卸载为0，而后进行下述步骤：

331)基于电机当前转速N和当前车速V，获得超速保护扭矩，即：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；

根据N_diff1和N_diff2得到第六扭矩系数s6；

根据当前车速V得到第七扭矩系数s7；

基于电机当前转速N、第六扭矩系数s6和第七扭矩系数s7得到超速保护扭矩Tq_regens；

332)根据Tq_regens控制电机减速；

333)判断加速踏板是否仍处于被踩下的状态，若否，则检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则进入加速踏板未被踩下的处理进程；

若是，则检测减速后的电机当前转速N，并判断减速后的电机当前转速N是否小于保护转速N₁，若是，则对减速后的电机当前转速N进行PID控制以将电机当前转速N维持在保护转速N₁附近，直至加速踏板处于未被踩下的状态；若否，则返回步骤331)。

6.一种电动汽车超速保护控制系统，其特征在于包括监测单元、控制单元和执行单元，其中：

所述监测单元用于监测电机当前转速N和当前车速V，并将电机当前转速N和当前车速V发送至所述控制单元；

所述控制单元包括判断模块和控制及处理模块，其中：

所述判断模块用于判断电机当前转速N是否大于预设的保护转速N₁，并将判断结果发送至所述控制及处理模块；

所述控制及处理模块用于当电机当前转速N大于保护转速N₁时，基于电机当前转速N和当前车速V而确定超速保护扭矩Tq_regens，并将包含有所述超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元；

所述执行单元用于根据所述执行信号控制电机减速。

7.根据权利要求6所述的电动汽车超速保护控制系统，其特征在于，所述判断模块还用于判断加速踏板是否被踩下，并将判断结果发送至所述控制及处理模块；

当电机当前转速N大于保护转速N₁时，所述控制及处理模块根据加速踏板的状态进入加速踏板被踩下的运行模式或加速踏板未被踩下的运行模式。

8.根据权利要求7所述的电动汽车超速保护控制系统，其特征在于，在加速踏板未被踩下的运行模式中，所述控制单元执行下述操作：

所述控制及处理模块基于电机当前转速N和当前车速V获得超速保护扭矩，即：

基于电机当前转速N和恢复驱动转速N₂得到第二转速差N_diff2；根据电机当前转速N得到第一扭矩系数s1；根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；

基于电机当前转速N、s1和s2得到常规再生制动输出扭矩Tq_regen；

根据第二转速差N_diff2和当前车速V得到第三扭矩系数s3；

基于电机当前转速N和第三扭矩系数s3得到修正扭矩Tq_corr；

基于常规再生制动输出扭矩Tq_regen和修正扭矩Tq_corr而得到所述超速保护扭矩Tq_regens，其中所述超速保护扭矩Tq_regens＝Tq_regen+Tq_corr；

所述控制及处理模块将包含有所述超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元以控制电机减速；

所述判断模块还用于判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，并将判断结果发送至所述控制及处理模块；

若减速后的电机当前转速N小于恢复驱动转速N₂，则所述控制及处理模块发出常规驱动指令，使车辆进入常规驱动模式；若减速后的电机当前转速N大于或等于恢复驱动转速N₂，则所述控制及处理模块基于减速后的电机当前转速N重新计算超速保护扭矩Tq_regens，并将其发送至执行单元以控制电机继续减速。

9.根据权利要求7所述的电动汽车超速保护控制系统，其特征在于，在加速踏板未被踩下的运行模式中，所述控制单元执行下述操作：

所述控制及处理模块基于电机当前转速N和当前车速V获得超速保护扭矩，即：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；

根据N_diff1和N_diff2得到第四扭矩系数s4，根据当前车速V得到第二扭矩系数s2；

基于电机当前转速N、第四扭矩系数s4和第五扭矩系数s5得到超速保护扭矩Tq_regens；

所述控制及处理模块将包含有所述超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元以控制电机减速；

所述判断模块还用于判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，并将判断结果发送至所述控制及处理模块；

若减速后的电机当前转速N小于恢复驱动转速N₂，则所述控制及处理模块发出常规驱动指令，使车辆进入常规驱动状态；若减速后的电机当前转速N大于或等于恢复驱动转速N₂，则所述控制及处理模块基于减速后的电机当前转速N重新计算超速保护扭矩Tq_regens，并将其发送至执行单元以控制电机继续减速。

10.根据权利要求7所述的电动汽车超速保护控制系统，其特征在于，在加速踏板被踩下的运行模式中，所述控制单元先指示执行单元将驱动扭矩卸载为0，而后执行下述操作：

所述控制及处理模块基于电机当前转速N和当前车速V获得超速保护扭矩，即：

计算电机当前转速N与保护转速N₁之间的第一转速差N_diff1、电机当前转速N与恢复驱动转速N₂之间的第二转速差N_diff2；

根据N_diff1和N_diff2得到第六扭矩系数s6，根据当前车速V得到第七扭矩系数s7；

基于电机当前转速N、第六扭矩系数s6和第七扭矩系数s7得到超速保护扭矩Tq_regens；

所述控制及处理模块将包含有所述超速保护扭矩Tq_regens的执行信号发送至执行单元以控制电机减速；

所述判断模块判断加速踏板是否仍处于被踩下的状态，若否，则进一步判断减速后的电机当前转速N是否小于恢复驱动转速N₂，若是，则进入常规驱动模式；若否，则以所述加速踏板未被踩下的运行模式控制电机减速；

若是，则判断减速后的电机当前转速N是否小于保护转速N₁，若是，则对电机当前转速N进行PID控制以将其维持在保护转速N₁附近，直至加速踏板处于未被踩下的状态；若否，则使所述控制及处理模块重新计算超速保护扭矩Tq_regens，并将其发送至执行单元以控制电机继续减速。

11.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求6-10任意一项所述的电动汽车超速保护控制系统。

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