CN111845697B - 驻坡控制系统、驻坡控制方法及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，提供一种驻坡控制系统、驻坡控制方法及电动车。所述驻坡控制系统包括：状态检测装置，用于检测电动车的运行状态；以及驻坡控制装置，用于在所述运行状态满足驻坡条件的情况下，执行以下操作：采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态；以及控制电机控制器的开关元件的频率切换为第一预设频率以减缓电机和电机控制器的发热速度。本发明一方面可缩短达到驻坡转矩的响应时间，另一方面可降低汽驻坡时电机控制器的开关的频率，有效地减缓电机和电机控制器的发热速度，保证足够时间内的驻坡转矩，从而实现驻坡的及时性和平稳性。

Description

驻坡控制系统、驻坡控制方法及电动车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种驻坡控制系统、驻坡控制方法及电动车。

背景技术

随着新能源汽车的飞速发展，人们对纯电动汽车行使安全要求也越来越高。当汽车处于坡道(尤其是拥挤路况、车流量大的路况)时，由于受车身负载重力的影响，会产生向后溜的力而导致车向后溜车，危害汽车行使安全。为了防止汽车坡道溜车，大多数纯电动汽车都具有坡道驻坡功能，一般有两种实现方式，一种是基于零速锁定的速度闭环方式控制，另外一种是基于记录最后一次油门非零转矩方式，在驻坡时提供记录的转矩或记录的转矩乘以某个系数作为预转矩。虽然这两种驻坡方式都可以实现驻坡，但在驻坡响应及时性、以及精准找到驻坡所需真实转矩等方面都还存在些许欠缺。另外，当汽车处于驻坡状态时，电机基本处于持续堵转状态，导致电机发热温升迅速，尤其如果电机控制器的开关(用于将直流电转换为交变流电)的频率较高，则会加快电机和电机控制器的发热，导致到达电机或电机控制器的温度降额点，从而无法提供足够的驻坡转矩。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种驻坡控制系统，其一方面可缩短达到驻坡转矩的响应时间，另一方面可降低汽驻坡时电机控制器的开关的频率，有效地减缓电机和电机控制器的发热速度，保证足够时间内的驻坡转矩，从而实现驻坡的及时性和平稳性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种驻坡控制系统包括：状态检测装置，用于检测电动车的运行状态；以及驻坡控制装置，用于在所述运行状态满足驻坡条件的情况下，执行以下操作：采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态；以及控制电机控制器的开关元件的频率切换为第一预设频率以减缓所述电机和电机控制器的发热速度。

进一步的，所述状态检测装置包括：电机转速检测模块，用于检测所述电机转速；驻坡使能检测模块，用于检测驻坡使能信号；油门信号检测模块，用于检测油门的信号；以及刹车信号检测模块，用于检测刹车的信号，其中，所述驻坡条件包括：所述驻坡使能信号满足驻坡使能条件、所述油门的信号为0且所述刹车的信号为0，其中，所述驻坡使能信号包括：电机转速符号及档位的方向，优选地，所述驻坡使能检测模块包括：档位信号检测单元，用于检测档位的信号；以及电机转速符号检测单元，用于在所述电动车进入驻坡状态之前的驻坡使能阶段内，执行以下操作：比较所述电机转速与第一预设转速阈值；以及根据比较结果执行以下操作：在所述电机转速大于或等于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为正值；在所述电机转速小于或等于所述第一预设转速阈值的相反值的情况下，输出所述电机转速符号为负值；或在所述电机转速的大小小于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为0，其中，所述第一预设转速阈值为正值，其中，所述驻坡使能条件包括：所述电机转速符号变为非零且所述电机转速符号与所述档位的方向相反。

进一步的，所述状态检测装置还包括：进入驻坡预使能检测模块，用于在所述电动车进入所述驻坡使能阶段之前的驻坡预使能阶段内，执行以下操作：比较所述电机转速与第二预设转速阈值；以及在所述电机转速的大小小于或等于所述第二预设转速阈值的情况下，将驻坡预使能符号设置为预设符号，其中，所述第二预设转速阈值小于或等于所述第一预设转速阈值；其中，所述驻坡使能条件还包括所述驻坡预使能符号为所述预设符号。

进一步的，所述驻坡控制装置还用于输出驻坡转矩，其中，所述驻坡转矩为驻坡状态下的电机转矩；所述驻坡控制系统还包括：坡起控制装置，用于在所述运行状态满足坡起条件的情况下，执行以下操作：采用转矩控制模式驱动所述电机以控制所述电动车进入坡起状态；以及控制所述开关的频率切换为第二预设频率以提高所述电机控制器的控制精度，其中，所述第二预设频率大于所述第一预设频率，以及转矩控制装置，用于在所述电动车进入坡起状态的情况下，控制油门的输出转矩为所述驻坡转矩。

进一步的，所述坡起条件包括：所述油门的转矩大于或等于所述驻坡转矩、所述档位变为空档或所述运行状态不满足所述驻坡条件。

进一步的，所述状态检测装置还包括：退出驻坡预使能检测模块，用于在满足以下条件的情况下，对驻坡预使能符号进行复位，所述电机转速的方向与所述档位的方向同向；所述电机转速的大小大于第三预设转速阈值；以及驱动所述电机的模式为所述转矩控制模式，其中，所述第三预设转速阈值大于所述第二预设转速阈值，所述坡起条件包括：所述驻坡预使能符号复位。

相对于现有技术，本发明所述的驻坡控制系统具有以下优势：

(1)由非零速锁定的速度指令驱动电动机产生向前的预转矩，从而缩短达到驻坡转矩的响应时间，同时，通过变频控制方式减小驻坡时的电机控制器的开关的频率以有效地减缓电机和电机控制器的发热速度，保证足够时间内的驻坡转矩，从而实现驻坡的及时性和平稳性。

(2)在坡道起步时，采用将驻坡转矩赋给油门起步转矩的方式，使得控制电机的模式由速度控制模式平滑地切换至转矩控制模式，从而保证了转矩的连续性，进而可实现坡道起步的平稳性。

本发明的另一目的在于提出一种驻坡控制方法，其一方面可缩短达到驻坡转矩的响应时间，另一方面可降低汽车驻坡时电机控制器的开关的频率，有效地减缓电机和电机控制器的发热速度，保证足够时间内的驻坡转矩，从而实现驻坡的及时性和平稳性。

一种驻坡控制方法包括：检测电动车的运行状态；以及在所述运行状态满足驻坡条件的情况下，执行以下操作：采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态；以及控制电机控制器的开关元件的频率切换为第一预设频率以减缓所述电机和所述电机控制器的发热速度。

进一步的，所述驻坡控制方法还包括：检测所述电机转速，所述检测电动车的运行状态包括：检测驻坡使能信号；检测油门的信号；以及检测刹车的信号，其中，所述驻坡条件包括：所述驻坡使能信号满足驻坡使能条件、所述油门的信号为0且所述刹车的信号为0，优选地，所述检测驻坡使能信号包括：检测档位的信号；以及在所述电动车进入驻坡状态之前的驻坡使能阶段内，执行以下操作：比较所述电机转速与第一预设转速阈值；以及并根据比较结果执行以下操作：在所述电机转速大于或等于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为正值；在所述电机转速小于或等于所述第一预设转速阈值的相反值的情况下，输出所述电机转速符号为负值；或在所述电机转速的大小小于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为0，其中，所述第一预设转速阈值为正值，其中，所述驻坡使能条件包括：所述电机转速符号变为非零且所述电机转速符号与所述档位的方向相反。

进一步的，所述检测电动车的运行状态还包括：在所述电动车进入所述驻坡使能阶段之前的驻坡预使能阶段内，用于执行以下操作：比较所述电机转速与第二预设转速阈值；以及在所述电机转速的大小小于或等于所述第二预设转速阈值的情况下，将所述驻坡预使能符号设置为预设符号，其中，所述第二预设转速阈值小于或等于所述第一预设转速阈值，其中，所述驻坡使能条件还包括所述驻坡预使能符号为所述预设符号。

进一步的，所述驻坡控制方法还包括：在执行所述采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态的步骤后，输出驻坡转矩，其中，所述驻坡转矩为驻坡状态下的电机转矩；在所述运行状态满足坡起条件的情况下，采用转矩控制模式驱动所述电机以控制所述电动车进入坡起状态，并控制所述开关的频率切换为第二预设频率以提高电机控制器的控制精度，其中，所述第二预设频率大于所述第一预设频率；以及在所述电动车进入坡起状态的情况下，控制油门的输出转矩为所述驻坡转矩。

进一步的，所述坡起条件包括：所述油门的转矩大于或等于所述驻坡转矩、所述档位变为空档或所述运行状态不满足所述驻坡条件。

进一步的，所述检测电动车的运行状态还包括：在满足以下条件的情况下，对驻坡预使能符号进行复位，所述电机转速的方向与所述档位的方向同向；所述电机转速的大小大于第三预设转速阈值；以及驱动所述电机的模式为所述转矩控制模式，其中，所述第三预设转速阈值大于所述第二预设转速阈值，所述坡起条件包括：所述驻坡预使能符号复位。

所述驻坡控制方法与上述驻坡控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的又一目的在于提出一种电动车，所述电动车包括所述的驻坡控制系统。

所述电动车与上述驻坡控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施方式所述的驻坡控制系统的结构图；

图2为本发明实施方式所述的状态检测装置的结构图；

图3为本发明实施方式所述的驻坡控制过程的流程图；以及

图4为本发明实施方式所述的驻坡控制方法的流程图。

附图标记说明：

10 状态检测装置 20 驻坡控制装置

30 进入驻坡预使能检测模块 40 退出驻坡预使能检测模块

50 驻坡使能检测模块 60 进入驻坡状态检测模块

70 退出驻坡状态检测模块 80 坡起控制装置

90 转矩控制模块 500 电机转速符号检测单元

510 进入驻坡使能状态检测单元

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在详细地阐述本发明的技术方案之前，对电机转速的方向和电机转速符号进行简单的介绍。对于电机转速的方向，电机需正确安装在电动车上，默认将沿电机输出轴的逆时针旋转方向作为正方向，当电机转速为正时，车辆前进且档位的方向为正；当电机转速为负时，车辆后退且档位的方向为负。对于电机转速符号，通过比较电机转速与第一预设转速阈值来确定，关于确定所述电机转速符号的过程将会在下文进行详细描述。本发明中的实施例是基于无整车控制器的纯电动车控制的，但并不局限于此种情况。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

图1是本发明实施例提供的驻坡控制系统的结构图。如图1所示，所述驻坡控制系统可包括：状态检测装置10，用于检测电动车的运行状态；以及驻坡控制装置20，用于在所述运行状态满足驻坡条件的情况下，执行以下操作：采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态；以及控制电机控制器的开关元件的频率切换为第一预设频率以减缓所述电机和电机控制器的发热速度。其中，所述开关元件可为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)元件。具体地，在运行状态满足所述驻坡条件的情况下，基于所述驻坡控制装置中的速度闭环PI调节装置调节电机的转速，使得所述电机的转速最终可锁定为某一非零速度，该非零速度经速度闭环PI调节装置可提供维持电动车在坡上稳定不动的转矩。所述非零速度为足够小的预设速度，可保证电动车没有前进的趋势，同时可平衡由于整车重力分量而致使车向后溜的力矩。与此同时，采用变频控制方式降低电动车驻坡时电机控制器的开关的频率，有效减缓了电机和电机控制器的发热速度，从而保证了足够时间内的驻坡转矩，使得坡道驻坡更加安全可靠。

所述状态检测装置10可包括：电机转速检测模块，用于检测所述电机转速；驻坡使能检测模块，用于检测驻坡使能信号；油门信号检测模块，用于检测油门的信号；以及刹车信号检测模块，用于检测刹车的信号，其中，所述驻坡条件包括：所述驻坡使能信号满足驻坡使能条件、所述油门的信号为0且所述刹车的信号为0，其中，所述驻坡使能信号包括：电机转速符号及所述档位的方向。

所述驻坡使能检测模块可包括：档位信号检测单元，用于检测档位的信号；以及电机转速符号检测单元，用于在所述电动车进入驻坡状态之前的驻坡使能阶段内，执行以下操作：比较所述电机转速与第一预设转速阈值；以及根据比较结果执行以下操作：在所述电机转速大于或等于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为正值；在所述电机转速小于或等于所述第一预设转速阈值的相反值的情况下，输出所述电机转速符号为负值；或在所述电机转速的大小小于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为0，其中，所述第一预设转速阈值为正值，其中，所述驻坡使能条件包括：所述电机转速符号变为非零且所述电机转速符号与档位的方向相反。

下面对所述驻坡使能条件进行详细的描述，例如，在上坡驻坡过程中，当电动车由静止开始溜坡时，电机转速(为负值)的大小逐渐增大，在电机转速小于或等于第一预设转速阈值Threshold1的相反值的情况下，电机转速符号由0变为负值；此时，挂的档位是前进档(档位的符号为正)，故电机转速符号变为负值且电机转速符号与档位的方向相反，才满足驻坡使能条件。在下坡驻坡过程中，当电动车由静止开始溜坡时，电机转速(为正值)的大小逐渐增大，在电机转速大于或等于第一预设转速阈值Threshold1的情况下，电机转速符号由0变为正值；此时，挂的档位是后退档(档位的符号为负)，故电机转速符号变为正值且电机转速符号与档位的方向相反，才满足驻坡使能条件。因此，上述两种情形中，电机转速符号与档位的方向相乘结果为负值且该相乘结果由0变为负值(即具有下降沿)。

本实施例中的所述第一预设转速阈值Threshold1可由驻坡转速门限调节单元提供，所述驻坡使能条件中的所述电机转速符号与所述档位的方向相反的条件设置，可保证所述转速的符号不为0，故排除了电动车因偶然因素导致电机有较小的转速而进入驻坡状态的情况。

假设电动车在平路(包括具有小坑小洼的路面)起步时误执行后退档，尽管电机转速符号变为非零且电机转速符号与档位的方向相反，即满足驻坡使能条件，但与驻坡时的同等情况相比，在上述情形下的电机转速会明显增大。为了防止在平路上前进时误执行后退档的情况下，电动车进入驻坡状态，在优选的实施例中，设置了第二预设转速阈值，并在所述电动车进入所述驻坡使能阶段之前的驻坡预使能阶段内，即所述电机转速很小的情况下，将电机转速与该第二预设转速阈值进行比较，只有在所述电机转速的大小小于或等于所述第二预设转速阈值的情况下，才将驻坡预使能符号设置为预设符号，进入驻坡使能阶段，然后在电动车的运行状态满足所述驻坡使能条件的情况，才确定该电动车的运行状态满足驻坡条件。

具体地，所述状态检测装置还可包括：进入驻坡预使能检测模块，用于在所述电动车进入所述驻坡使能阶段之前的驻坡预使能阶段内，执行以下操作：比较所述电机转速与第二预设转速阈值；以及在所述电机转速的大小小于或等于所述第二预设转速阈值的情况下，将驻坡预使能符号PreFlag设置为预设符号(例如，1)，其中，所述第二预设转速阈值小于或等于所述第一预设转速阈值，其中，所述驻坡使能条件还包括所述驻坡预使能符号PreFlag为所述预设符号(例如，1)。继而，再通过驻坡控制装置判断电动车的运行状态，在所述运行状态满足所述驻坡使能条件、所述油门的信号为0且所述刹车的信号为0的情况下，确定满足驻坡条件，继而执行相应的控制操作。

在电动车成功进入驻坡状态的情况下，所述驻坡控制装置还用于输出驻坡转矩，其中，所述驻坡转矩为驻坡状态下的电机转矩。在电动车处于驻坡状态的过程中，会实时检测该电动车的运行状态是否满足坡起条件，故所述驻坡控制系统还可包括：坡起控制装置，用于在所述运行状态满足坡起条件的情况下，执行以下操作：采用转矩控制模式驱动所述电机以控制所述电动车进入坡起状态；以及控制所述开关的频率切换为第二预设频率以提高电机控制器的控制性能(如减小纹波电流，减小噪声)，其中，所述第二预设频率大于所述第一预设频率，以及转矩控制装置，用于在所述电动车进入坡起状态的情况下，控制油门的输出转矩为所述驻坡转矩。由此，采用转矩控制模式进入坡道起步状态，且将驻坡转矩赋值给油门转矩以作为坡道起步的初始转矩，从而保证了由驻坡状态过渡至坡起状态中转矩的连续性，实现状态的平滑过渡，避免异常噪音、车辆抖动及乘坐不舒适感。与此同时，采用变频控制方式增大电动车驻坡时电机控制器的开关的频率，以使其恢复为正常开关频率，从而维持正常情况下的所述电机控制器的控制性能。

所述坡起条件可包括：所述油门的转矩大于或等于所述驻坡转矩、所述档位变为空档或所述运行状态不满足所述驻坡条件。一旦判断得到上述条件中任一者成立，状态检测装置10中的退出驻坡状态检测模块70(如图2所示)将驻坡标志HillholdFlag置为0，其表明电动车的运行状态不再满足驻坡条件，然后，控制电动车进入坡起状态。

在优选的实施例中，所述驻坡控制系统还包括：退出驻坡预使能检测模块，用于在满足以下条件的情况下，对驻坡预使能符号进行复位(例如，将驻坡预使能符号PreFlag置为0)，所述电机转速的方向与所述档位的方向同向；所述电机转速的大小大于第三预设转速阈值；以及驱动所述电机的模式为所述转矩控制模式，其中，所述第三预设转速阈值大于所述第二预设转速阈值，所述坡起条件可包括：所述驻坡预使能符号复位。

上述驻坡控制系统适用于纯电动车的永磁同步电机和异步电机。所述驻坡控制系统中的驻坡控制装置和坡起控制装置可独立设置，也可集成在电机控制器中。

具体而言，以包括驻坡控制装置、坡起控制装置在内的驻坡控制系统为例，对电动车的驻坡过程和坡起过程进行详细地解释和说明，如图3所示，相关的步骤如下：

步骤S301，判断驻坡预使能符号是否为预设符号，若该驻坡预使能符号为所述预设符号，则执行步骤S302；否则，执行步骤S311。

在所述电动车进入所述驻坡使能阶段之前的驻坡预使能阶段内，由于刚开始溜车，电机转速非常小，在所述电机转速的大小小于或等于第二预设转速阈值Threshold2的情况下，通过进入驻坡预使能检测模块30(如图2所示)将驻坡预使能符号PreFlag设置为预设符号。例如，可将所述预设符号PreFlag设置为1。当所述驻坡预使能符号PreFlag为1时，表明驻坡使能信号满足驻坡使能条件，并且电动车进入驻坡使能阶段。接下来，执行步骤S301来判断其他条件，以判定所有条件是否满足驻坡条件；否则，当电机转速和档位同向、电机转速超出第三预设转速阈值Threshold3、并且电机的模式处于转矩控制模式时，通过状态检测装置10中的退出驻坡预使能检测模块40(如图2所示)将驻坡预使能符号PreFlag复位，即将所述驻坡预使能符号PreFlag置为0，并执行步骤S311进入坡起状态。

步骤S302，判断电机转速的大小是否大于第一预设转速阈值，若所述电机转速的大小大于所述第一预设转速阈值，则执行步骤S303；否则，执行步骤S305。

在电动车溜车的过程中，所述电机转速的大小越来越大。在所述电动车进入驻坡状态之前的驻坡使能阶段内，在下坡情况下，所述电机转速为正，当所述电机转速大于或等于所述第一预设转速阈值时，通过驻坡使能检测模块50中的电机转速符号检测单元500(如图2所示)输出所述电机转速符号为正值；在上坡情况下，所述电机转速为负，当所述电机转速小于或等于所述第一预设转速阈值的相反值时，通过驻坡使能检测模块50中的电机转速符号检测单元500(如图2所示)输出所述电机转速符号为负值。若电机转速的大小大于第一预设转速阈值，则执行步骤S303来判断其他条件，以判定所有条件是否满足驻坡条件；否则，表明不满足驻坡使能条件，执行步骤S305。

步骤S303，判断电机转速符号与档位的方向相反且所述电机转速符号与所述档位的方向的乘积具有下降沿是否同时成立，若同时成立，则执行步骤S304；否则，执行步骤S305。

通过驻坡使能检测模块50中的进入驻坡使能状态检测单元510(如图2所示)，判定电机转速符号与档位的方向是否相反，以及所述电机转速符号与所述档位的方向的乘积具有下降沿。在电机转速符号与档位的方向相反且所述电机转速符号与所述档位的方向的乘积具有下降沿同时成立的情况下，将驻坡使能标志EnFlag置为1，并执行步骤S304来判断其他条件，以判定所有条件是否满足驻坡条件；否则，执行步骤S305。

步骤S304，判断刹车的信号为0且油门的信号为0是否同时成立，若同时成立，则执行步骤S306；否则，执行步骤S305。

在上述步骤S301-S304中的各个条件均成立的情况下，即当所述驻坡使能标志EnFlag为1、油门的信号Accelerator为0及刹车的信号Brake为0时，通过状态检测装置中的进入驻坡状态检测模块60(如图2所示)将驻坡标志HillholdFlag置为1，其表明运行状态满足驻坡条件，执行步骤S306；否则，执行步骤S305。

步骤S305，确定电动车不需驻坡。

步骤S306，采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态，且控制电机控制器的开关的频率切换为第一预设频率以减缓所述电机和电机控制器的发热速度。

基于所述驻坡控制装置中的速度闭环PI调节装置调节电机的转速，驻坡控制装置20(如图2所示)可控制所述电机的转速最终锁定为某一足够小的预设速度，该预设速度可提供维持电动车在坡上稳定不动的转矩。也就是说，所述预设速度不仅可保证电动车没有前进的趋势，还可通过速度闭环PI调节装置产生向前的转矩，用以平衡由于整车重力分量而致使车向后溜的力矩。即，所述驻坡控制装置20用于输出驻坡状态下的电机转矩，即驻坡转矩HillholdTq。

另外，采用变频控制方式降低电动车驻坡时电机控制器的开关的频率，有效减缓了电机和电机控制器的发热速度，从而保证了足够时间内的驻坡转矩，使得坡道驻坡更加安全可靠。

步骤S307，判断电动车的运行状态是否不满足驻坡条件，在不满足所述驻坡条件的情况下，执行步骤S311；否则，执行步骤S310。

例如，所述电机转速符号变为非零且所述电机转速符号与所述档位的方向相反不同时成立、所述油门的信号不为0或所述刹车的信号不为0。一旦判断得到上述条件中任一者成立，通过状态检测装置中的退出驻坡状态检测模块70(如图2所示)将驻坡标志HillholdFlag置为0，其表明电动车的运行状态不再满足驻坡条件，则执行步骤S310控制电动车进入坡起状态；否则，表明电动车的运行状态满足驻坡条件，则执行步骤S310维持驻坡状态。

步骤S308，判断油门的转矩是否大于或等于驻坡转矩，在所述油门的转矩大于或等于所述驻坡转矩的情况下，执行步骤S311；否则，执行步骤S310。

在所述油门的转矩大于或等于所述驻坡转矩HillholdTq的情况下，表明电动车的运行状态满足坡起条件，执行步骤S311控制电动车进入坡起状态；否则，执行步骤S310维持驻坡状态。

步骤S309，判断档位是否变为空档，在所述档位变为空挡的情况下，执行步骤S311；否则，执行步骤S310。

在所述档位变为空档的情况下，表明电动车的运行状态满足坡起条件，执行步骤S311控制电动车进入坡起状态；否则，执行步骤S310维持驻坡状态。

步骤S310，确定电动车不需坡起，并控制继续处于驻坡状态。

步骤S311，采用转矩控制模式驱动所述电机以控制所述电动车进入坡起状态，控制所述开关的频率切换为第二预设频率以提高所述电机控制器的控制精度。

在上述步骤S307-S309中的任一条件成立的情况下，表明运行状态满足坡起条件，通过坡起控制装置80采用转矩控制模式控制电动车进入坡起状态，并将所述开关的频率切换为正常开关频率，从而维持正常情况下的电机控制器的控制性能。

步骤S312，控制油门的输出转矩为所述驻坡转矩。

通过转矩控制模块90将驻坡转矩HillholdTq赋予油门，作为油门坡道起步初始输出转矩，以保证速度控制模式向转矩控制模式平滑过渡切换，避免异常噪音、汽车抖动及乘坐者的不舒适感。

本发明中的实施例采用基于模型的开发方式，整套控制逻辑及算法全部采用模型实现，避免了C代码开发的缺点，在实现逻辑的可读性、延续性、敏捷性及快速性上具有明显的改善。

经过实际调试验证，本发明中的驻坡控制系统大大减小了进入驻坡前的溜坡距离，可将汽车坡道后溜距离控制在10公分内立刻进入驻坡，解决了其他预转矩方式(如记录最后一次油门非零转矩)控制汽车稳定驻坡前前后摆动的问题。

综上所述，本发明创造性地由非零速锁定的速度指令驱动电动机产生向前的预转矩，从而缩短达到驻坡转矩的响应时间，同时，通过变频控制方式减小驻坡时的电机控制器的开关的频率以有效地减缓电机和电机控制器的发热速度，保证足够时间内的驻坡转矩，从而实现驻坡的及时性和平稳性。

相应地，如图4所示，本发明实施例还提供一种驻坡控制方法，所述驻坡控制方法可包括如下步骤：步骤S401，检测电动车的运行状态；以及步骤S402，在所述运行状态满足驻坡条件的情况下，执行以下操作：采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态；以及控制电机控制器的开关元件的频率切换为第一预设频率以减缓电机和电机控制器的发热速度。

本发明实施例的驻坡控制方法与上述驻坡控制系统的实施例的具体实施细节及效果相同，在此则不再赘述。

相应地，本发明实施例还提供一种电动车，所述电动车可包括上述的驻坡控制系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种驻坡控制系统，其特征在于，所述驻坡控制系统包括：

状态检测装置，用于检测电动车的运行状态；以及

驻坡控制装置，用于在所述运行状态满足驻坡条件的情况下，执行以下操作：

采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态，以保证所述电动车没有前进的趋势；以及

控制电机控制器的开关元件的频率切换为第一预设频率以减缓所述电机和所述电机控制器的发热速度，

所述状态检测装置包括：

驻坡使能检测模块，用于检测驻坡使能信号；

油门信号检测模块，用于检测油门的信号；以及

刹车信号检测模块，用于检测刹车的信号，

其中，所述驻坡条件包括：所述驻坡使能信号满足驻坡使能条件、所述油门的信号为0且所述刹车的信号为0。

2.根据权利要求1所述的驻坡控制系统，其特征在于，所述状态检测装置还包括：

电机转速检测模块，用于检测电机转速，

其中，所述驻坡使能信号包括：电机转速符号及档位的方向，

所述驻坡使能检测模块包括：

档位信号检测单元，用于检测档位的信号；以及

电机转速符号检测单元，用于在所述电动车进入驻坡状态之前的驻坡使能阶段内，执行以下操作：

比较所述电机转速与第一预设转速阈值；以及

根据比较结果执行以下操作：

在所述电机转速大于或等于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为正值；

在所述电机转速小于或等于所述第一预设转速阈值的相反值的情况下，输出所述电机转速符号为负值；或

在所述电机转速的大小小于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为0，其中，所述第一预设转速阈值为正值，

其中，所述驻坡使能条件包括：所述电机转速符号变为非零且所述电机转速符号与所述档位的方向相反。

3.根据权利要求2所述的驻坡控制系统，其特征在于，所述状态检测装置还包括：

进入驻坡预使能检测模块，用于在所述电动车进入所述驻坡使能阶段之前的驻坡预使能阶段内，执行以下操作：

比较所述电机转速与第二预设转速阈值；以及

在所述电机转速的大小小于或等于所述第二预设转速阈值的情况下，将驻坡预使能符号设置为预设符号，其中，所述第二预设转速阈值小于或等于所述第一预设转速阈值；

其中，所述驻坡使能条件还包括所述驻坡预使能符号为所述预设符号。

4.根据权利要求3所述的驻坡控制系统，其特征在于，所述驻坡控制装置还用于输出驻坡转矩，其中，所述驻坡转矩为驻坡状态下的电机转矩；

所述驻坡控制系统还包括：

坡起控制装置，用于在所述运行状态满足坡起条件的情况下，执行以下操作：

采用转矩控制模式驱动所述电机以控制所述电动车进入坡起状态；以及

控制所述开关元件的频率切换为第二预设频率以提高所述电机控制器的控制精度，其中，所述第二预设频率大于所述第一预设频率，以及

转矩控制装置，用于在所述电动车进入坡起状态的情况下，控制油门的输出转矩为所述驻坡转矩。

5.根据权利要求4所述的驻坡控制系统，其特征在于，所述坡起条件包括：所述油门的转矩大于或等于所述驻坡转矩、所述档位变为空档或所述运行状态不满足所述驻坡条件。

6.根据权利要求4所述的驻坡控制系统，其特征在于，所述状态检测装置还包括：

退出驻坡预使能检测模块，用于在满足以下条件的情况下，对驻坡预使能符号进行复位，

所述电机转速的方向与所述档位的方向同向；

所述电机转速的大小大于第三预设转速阈值；以及

驱动所述电机的模式为所述转矩控制模式，

其中，所述第三预设转速阈值大于所述第二预设转速阈值；

所述坡起条件包括：所述驻坡预使能符号复位。

7.一种驻坡控制方法，其特征在于，所述驻坡控制方法包括：

检测电动车的运行状态；以及

在所述运行状态满足驻坡条件的情况下，执行以下操作：

采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态，以保证所述电动车没有前进的趋势；以及

控制电机控制器的开关元件的频率切换为第一预设频率以减缓所述电机和所述电机控制器的发热速度，

其中，所述检测电动车的运行状态包括：

检测驻坡使能信号；

检测油门的信号；以及

检测刹车的信号，

其中，所述驻坡条件包括：所述驻坡使能信号满足驻坡使能条件、所述油门的信号为0且所述刹车的信号为0。

8.根据权利要求7所述的驻坡控制方法，其特征在于，所述驻坡控制方法还包括：检测电机转速，

所述检测驻坡使能信号包括：

检测档位的信号；以及

在所述电动车进入驻坡状态之前的驻坡使能阶段内，执行以下操作：

比较所述电机转速与第一预设转速阈值；以及

并根据比较结果执行以下操作：

在所述电机转速大于或等于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为正值；

在所述电机转速小于或等于所述第一预设转速阈值的相反值的情况下，输出所述电机转速符号为负值；或

在所述电机转速的大小小于所述第一预设转速阈值的情况下，输出所述电机转速符号为0，

其中，所述第一预设转速阈值为正值，

其中，所述驻坡使能条件包括：所述电机转速符号变为非零且所述电机转速符号与所述档位的方向相反。

9.根据权利要求8所述的驻坡控制方法，其特征在于，所述检测电动车的运行状态还包括：

在所述电动车进入所述驻坡使能阶段之前的驻坡预使能阶段内，用于执行以下操作：

比较所述电机转速与第二预设转速阈值；以及

在所述电机转速的大小小于或等于所述第二预设转速阈值的情况下，将所述驻坡预使能符号设置为预设符号，其中，所述第二预设转速阈值小于或等于所述第一预设转速阈值，

其中，所述驻坡使能条件还包括所述驻坡预使能符号为所述预设符号。

10.根据权利要求9所述的驻坡控制方法，其特征在于，所述驻坡控制方法还包括：

在执行所述采用非零速锁定的速度控制模式驱动电机以控制所述电动车进入驻坡状态的步骤后，输出驻坡转矩，其中，所述驻坡转矩为驻坡状态下的电机转矩；

在所述运行状态满足坡起条件的情况下，采用转矩控制模式驱动所述电机以控制所述电动车进入坡起状态，并控制所述开关的频率切换为第二预设频率以提高所述电机控制器的控制精度，其中，所述第二预设频率大于所述第一预设频率；以及

在所述电动车进入坡起状态的情况下，控制油门的输出转矩为所述驻坡转矩。

11.根据权利要求10所述的驻坡控制方法，其特征在于，所述坡起条件包括：所述油门的转矩大于或等于所述驻坡转矩、所述档位变为空档或所述运行状态不满足所述驻坡条件。

12.根据权利要求10所述的驻坡控制方法，其特征在于，所述检测电动车的运行状态还包括：在满足以下条件的情况下，对驻坡预使能符号进行复位，

所述电机转速的方向与所述档位的方向同向；

所述电机转速的大小大于第三预设转速阈值；以及

驱动所述电机的模式为所述转矩控制模式，

其中，所述第三预设转速阈值大于所述第二预设转速阈值，

所述坡起条件包括：所述驻坡预使能符号复位。

13.一种电动车，其特征在于，所述电动车包括根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的驻坡控制系统。

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