新能源汽车控制之防溜坡功能

新能源汽车控制之防溜坡功能

Anti-Roll Back（简称ARB）是新能源车独有的防溜坡系统，主要利用驱动电机堵转扭矩来实现车辆在坡道上稳定停车。本文将从控制策略、软件实现、仿真验证三方面，来谈谈ARB控制的具体内容。

ARB基本控制思路：整车控制器根据车速、档位等信息，判断是否激活ARB功能，并将激活标志位发给驱动电机；电机根据ARB标志位判断是否进入零转速控制，保持车辆稳定。所以，ARB控制策略可分为两部分：功能激活判定和零转速控制。一般，前者属于VCU控制，后者属于DCU控制。

功能激活判定

激活条件（以下条件都满足可激活）：

1）车辆处于驱动档；

2）车速小于一定值；

3）电池有一定的充电能力；

4）电机温度正常；

5）车辆请求扭矩小于电机实际扭矩；

6）道路坡度大于一定值（如估计不准可无）；

7）车辆蠕行功能处于关闭状态；

8）以上相关状态的传感器或通信正常。

退出条件：

以上激活条件任何一个不满足都需要退出。

零转速控制

当ARB激活标志位置位时，电机进入零转速控制模式；当ARB激活标志位重置后，电机重新回到正常的扭矩控制模式。

基于上面的控制策略，在Simulink中设计了ARB控制软件，与车辆模型一起构成了一个基础的仿真平台，如下图所示。

主要考虑了车速、电机请求扭矩对激活ARB功能的影响，其他几个条件相对比较好理解，在模型中暂未体现。

进行以下三组仿真测试：

仿真工况1：屏蔽ARB功能，坡度5度，车辆以10km/h的初速度在坡道上滑行10秒。

可以看出，屏蔽ARB功能后，由于坡度的存在，车辆会逐渐减速至负车速，会出现溜坡现象。

仿真工况2：放开ARB功能，坡度5度，车辆以10km/h的初速度在坡道上滑行10秒。

可以看出，放开ARB功能后，当车速减速接近于0时，ARB标志位成功激活，电机迅速出扭矩把车速控制在0车速附近，保证车辆驻坡稳定。

仿真工况3：放开ARB功能，坡度5度，车辆以10km/h的初速度在坡道上滑行10秒，在第6秒开始逐渐给一个驾驶员请求扭矩。

可以看出，前6秒与仿真2工况一样，曲线也一致。从第6秒开始，驾驶员扭矩开始缓慢上升，ABS依然处于激活状态维持车辆稳定，直到7.1秒左右，驾驶员请求扭矩大于电机实际扭矩时，才退出ARB功能，电机进入扭矩模式，电机开始响应驾驶员扭矩请求，车辆也逐渐开始加速。

小结：通过三组仿真测试，可以看出本文的ARB控制策略基本有效，能让车辆驻坡时自动进入和适时退出ARB功能。

低附路面下，车轮打滑时用轮速计算的车速不能代表真实车速，所以容易误触发ARB功能，需要做好车速估计或者采用其他可替代的方法。

以上，从控制策略、软件实现、仿真验证三方面简要介绍了ARB控制的相关内容，供大家学习参考，想实现ARB功能实车级别的使用，还有较多细节和功能交互需要考虑。