基于纯电动汽车的坡道起步控制策略研究

卿高辉

摘 要：为了保证纯电动汽车在各个坡道上能够完成无油门平稳起步，现提出一种驱动电机和制动器协调控制的自适应起步控制方法。现以 MATLAB/Simulink仿真软件平台搭建起步控制模型，探讨纯电动汽车在坡道起步时候的坡度识别进度、溜坡距离控制以及冲击度分析等功能，现将其分析如下。

关键词：纯电动汽车;坡道起步控制;策略研究

电动汽车是解决城市交通和环境污染控制的最佳方法，为了全面提升电动汽车的运行质量，我国相继提出了一系列限排政策，以此来减少传统燃油汽车耗能。纯电动汽车具有节能高效、动力控制好和零污染的特点，因此应用广泛。作为一个复杂的过程，纯电动汽车坡道起步动力性能较弱，十分考验驾驶人员的驾驶技术。本文针对纯电动汽车起步平稳性和安全性进行研究分析，希望能够为相应的生产单位提供参考借鉴。

1 纯电动汽车起步动力学研究分析

纯电动汽车和燃油汽车的主要区别在于其驱动力不同，纯电动汽车的能源来源是电能，使用了电机驱动车轮行驶，對环境影响小，且适合平稳城市内交通。但受到应用环境影响，纯电动汽车的坡道起步动力和稳定性不佳，有待优化。

纯电动汽车的坡道起步稳定的前提是保证加速踏板和制动协调，稳定运行。若制动器和驱动电机协调不加就很有可能造成起步熄火、漏车等问题，直接影响整个车辆的安全性和稳定性。

动力学研究表示，车辆从静止到启动速度过程中会受到多种作用力影响，因此会出现差异性的起步效果（图1 车辆起步受力图）。

1.1 制动器制动力研究

车辆自适应起步调整过程中要针对车辆的制动器和电动驱动机进行优化，为了保证其运行速度和质量，需要针对其运行环境制定计算模型。驾驶员多通过踩制动踏板的方式提速，让动力通过踏板传输到自动钢轮，且在传动过程中制动元件也会其他设备发生摩擦让车辆转向。

1.2 起步新能判断指标

纯电动汽车坡道起步要注意行驶安全性和平稳性，本文多采用冲击度和溜坡距离起步评判标准，且用坡度识别进度来控制测评车的自适应能力。

2 制定纯电动汽车坡道起步策略

2.1 纯电动汽车坡道起步的整个过程

纯电动汽车结构中是没有离合器的，坡道起步的具体流程如下：首先，踩下制动踏板后，驾驶人员将变速器调到D挡。其次，车辆克服一定程度的阻力后可完成起步;再者，起步过程中驾驶员踩踏板家属。最后，到限定速度后车辆起步，但是若动力不足，纯电动汽车可能后溜，起步不安全。

2.2 坡道坡度识别策略

坡道坡度识别是汽车坡道辅助系统的一种，该策略可以估计车辆起步的坡度，进而计算出坡道的阻力，且实现驱动电机的制动和控制。为了有效完成车辆的平稳起步，预防车辆发生后溜的问题，其主要表达方式应该有两种。第一种是基于汽车纵向动力学的识别，另一种基于传感器的直接测量。

2.3 坡道起步自适应控制的策略

以上可知，控制车辆的制动力和驱动力就可以有效控制纯电动汽车的坡道起步质量。现基于坡道坡度识别方法，分析驱动电机和制动器协调配合的相应内容。其具体步骤如下两点所述。

（1）但车辆正处于起步准备阶段时候，驾驶人员及时踩下制动，调试变速器到D挡，若制动踏板的开度角变小了，驱动电机短时间内会控制电机转矩，保持最大坡度驱动力。

（2）随着制动踏板的不断释放和变化，制动力也会随之减少，当驱动电机的制动力大于限定值时候，电机驱动力会直接保持在最大值不变。随着制动踏板的动力不断发生变化，车辆的稳定性也会逐渐变化。

（3）此阶段驾驶人员操作不当如没有控制好目标驱动力，踏板感应器感应不强烈，目标驱动力也会发生变化。

3 起步控制策略和仿真模型分析

3.1 起步控制策略模型分析

本文采用仿真模拟分析法，以某纯电动汽车为研究对象，分析其应用技术参数，并结合仿真软件系统对比分析，探讨在无油起步的模式下，整个自动开度的变化情况，进而识别溜车以及坡度问题。

3.2 自适应起步控制仿真结果计算

对比仿真结果，先采用5s内制动踏板的开度变化分析，对坡度为20%的坡道进行分析，结果如下图2所示.

研究结果可知，在特殊的自适应坡度下，期间坡度的冲击力限定在8.0米每秒，小于我国的推荐值，且行车距离调整为正，没有发生倒溜的问题，保证了起步的平稳性和安全性。

4 结语

综上所述，本文研究对象为纯电动汽车坡道起步流程，利用了 MATLAB/Simulink平台分析纯电动汽车的起步模型，探讨了起步环境下冲击力和电动驱动力对汽车制动的影响，提出了科学控制起步，避免溜坡的方法，结果表示驱动电机和制动器协调能力好，且没有溜车的问题，整个车辆的坡度识别进度高，具有极强的坡度自适应能力。

参考文献：

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