使用重力加速度传感器估算道路坡度的装置和方法与流程

本申请要求2015年5月14日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2015-0067329号的优先权，其全部内容引入本文以供参考。

技术领域

本发明涉及使用重力加速度传感器估算道路坡度的装置和方法。更具体地，本发明涉及使用通过反映在牵引或载货时增加的行驶阻力来估算道路坡度的重力加速度传感器，估算道路坡度的装置和方法。

背景技术：

一般情况下，估算道路坡度的方法被分为使用驱动转矩的方法和使用重力加速度传感器的方法。

车辆的负载取决于道路坡度而变化，因此与驱动转矩相关的车辆速度的加速率根据道路坡度变化。因此，使用驱动转矩估算道路坡度的方法通过使用车辆速度的增加率的差异估算道路坡度。使用驱动转矩估算道路坡度的方法可以在没有附加传感器的情况下估算道路坡度。然而，由于驱动转矩的变化，通过使用驱动转矩估算道路坡度的方法不能准确地估算道路坡度。因此，由于驱动转矩的变化产生道路坡度估算的过大误差。此外，使用驱动转矩估算道路坡度的方法不能区分道路坡度的负载和载货或牵引的负载。

另一方面，使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法涉及到当车辆位于斜坡上时检测纵向加速度。因此，使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法涉及到通过比较纵向加速度和车辆速度的增加率计算车辆的俯仰坡度。如果车辆的车轮具有固定的高度则俯仰坡度就是道路坡度，因此使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法可以无关于驱动转矩而估算道路坡度。而且，即使车辆载货或被牵引，使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法仍可以估算道路坡度。

与使用驱动转矩估算道路坡度的方法相比，使用重力加速度传感 器估算道路坡度的方法具有高准确度和快速的响应性。然而，当行驶阻力由于牵引或载货而增加时，使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法可能无法反映增加的行驶阻力。与之相反，使用驱动转矩估算道路坡度的方法可以通过将道路坡度估算为向上坡度而补偿行驶阻力。

在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于加强对本发明背景的理解，因此可包含不形成本领域普通技术人员在该国已经熟知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明致力于提供通过使用重力加速度传感器估算道路坡度的装置和方法，其具有通过反映在牵引或载货时增加的行驶阻力而正确地估算道路坡度的优点。

本发明的示例性实施方式提供一种通过使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法，该方法包括：确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式；当车辆的行驶模式是牵引或载货模式时，计算使用重力加速度传感器测量的道路坡度与使用驱动转矩测量的道路坡度之间的差值；通过基于所述差值校正使用重力加速度传感器测量的道路坡度来估算道路坡度；并根据所估算的道路坡度控制车辆的换挡。

该方法还可包括当车辆的行驶模式不是牵引或载货模式时通过使用重力加速度传感器估算道路坡度。

该方法还可包括检测底盘测功计(chassis dynamometer)的信号，并当未检测到底盘测功计的信号时确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式。

该方法还可包括当检测到底盘测功计的信号时通过使用驱动转矩估算道路坡度。

通过校正使用重力加速度传感器测量的道路坡度而进行的道路坡度的估算，可将所述差值的最大值添加到使用重力加速度传感器测量的道路坡度。

确定车辆的行驶模式可包括：确定是否满足模式确定条件；确定车辆是否在预定时间内低于预定速度行驶；当车辆未在预定时间内低 于预定速度行驶时，将使用重力加速度传感器测量的道路坡度与预定值进行比较；并当使用重力加速度传感器测量的道路坡度小于预定值时，确定车辆的行驶模式是牵引或载货模式。

当档位阶段是D阶段，重力加速度传感器和车辆速度传感器的信号有效，并且车辆速度、油门踏板的位置值、发动机转速和发动机转矩在预定范围内时，满足所述模式确定条件。

使用重力加速度传感器测量的道路坡度与预定值的比较可将使用重力加速度传感器测量的道路坡度的绝对值与第一预定值进行比较，并将使用重力加速度传感器测量的道路坡度和第二预定值之和与使用驱动转矩测量的道路坡度进行比较。

本发明的另一示例性实施方式提供一种用于通过使用重力加速度传感器估算道路坡度的装置，该装置包括：经配置以检测用于估算道路坡度的数据的数据检测器；以及控制器，其经配置以确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式，并当车辆的行驶模式为牵引或载货模式时，通过基于使用重力加速度传感器测量的道路坡度与使用驱动转矩测量的道路坡度之间的差值校正使用重力加速度传感器测量的道路坡度来估算道路坡度。

当车辆的行驶模式不是牵引或载货模式时，该控制器可通过使用重力加速度传感器估算道路坡度。

该控制器可检测底盘测功计的信号，并且当未检测到底盘测功计的信号时，确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式。

当检测到底盘测功计的信号时，该控制器可通过使用驱动转矩估算道路坡度。

该控制器可通过将所述差值的最大值添加到使用重力加速度传感器测量的道路坡度来估算道路坡度。

控制器可确定是否满足模式确定条件，并当满足所述模式确定条件并且车辆未在预定时间内低于预定速度行驶时，通过将使用重力加速度传感器测量的道路坡度与预定值进行比较来确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式。

当档位阶段是D阶段，重力加速度传感器和车辆速度传感器的信号有效，并且车辆速度、油门踏板的位置值、发动机转速和发动机转 矩在预定范围内时，满足所述模式确定条件。

当使用重力加速度传感器测量的道路坡度的绝对值小于第一预定值，并且使用重力加速度传感器测量的道路坡度和第二预定值之和小于使用驱动转矩测量的道路坡度时，控制器可确定车辆的行驶模式是牵引模式或是载货模式。

数据可包括关于车辆的速度、油门踏板的位置值、制动踏板的位置值、车辆的档位阶段、车辆的车轮速度、发动机转速和车辆的转向角中的至少一个的信息。

根据如上所述的本发明的示例性实施方式，可以当行驶阻力由于牵引或载货而增加时通过反映行驶阻力来控制车辆的换挡，因此车辆的驾驶性能可以提高。

另外，通过预测增加的车辆重量，可以在加速时补偿发动机转矩。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器估算道路坡度的装置的框图。

图2是描述根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器的道路坡度估算原理的视图。

图3是根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法的流程图。

图4是详细示出根据本发明示例性实施方式的确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式的方法的部分步骤的流程图。

具体实施方式

在以下详细说明中，仅仅通过举例说明的方式示出和描述本发明的某些示例性实施方式。本领域的技术人员应当明白，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，所述实施方式均可以以各种不同方式更改。

在本说明书和附属权利要求中，除非有相反的明确说明，否则词语“包括”及其变体，诸如“包含”或“含有”，应当理解为意味着包括所述的要素，但不排除任何其他要素。

相同的附图标号在整个说明书中指示相同要素。

在下文中，本发明的示例性实施方式将参考附图详细描述。

图1是根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器估算道路坡度的装置的框图。

如图1所示，根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器估算道路坡度的装置可包括数据检测器10、控制器20和传动装置30。

数据检测器10检测涉及道路坡度估算的数据以用于确定车辆的运行状态并控制车辆的换挡，并且通过数据检测器10检测的数据传送给控制器20。数据检测器10可包括油门踏板位置传感器11、制动踏板位置传感器12、档位阶段传感器13、车辆速度传感器14、车轮速度传感器15、发动机转速传感器16、重力加速度传感器17和转向角传感器18。

油门踏板位置传感器11检测驾驶员推进油门踏板的程度。当油门踏板被完全踩下时，油门踏板的位置值是100％，而当油门踏板完全没有踩下时，油门踏板的位置值是0％。就是说，油门踏板位置传感器11检测涉及驾驶员加速意向的数据。

制动踏板位置传感器12检测制动踏板是否压下。当制动踏板被完全压下时，制动踏板的位置值是100％，而当制动踏板完全没有压下时，制动踏板的位置值是0％。就是说，制动踏板位置传感器12与油门踏板位置传感器11协同检测驾驶员的加速意向或减速意向。

档位阶段传感器13检测目前啮合的档位阶段。车辆速度传感器14检测车辆速度，并且可安装在车辆的车轮处。相反，车辆速度可基于由车轮速度传感器15收到的信号计算。

同时，目标档位速度(shift-speed)可基于油门踏板位置传感器11的信号和车辆速度传感器14的信号通过使用换挡模式计算，并且至目标换挡速度的换挡由此得以控制。就是说，供应给多个摩擦元件的液压力或从多个摩擦元件释放的液压力在设有多个行星齿轮组和多个摩擦元件的自动传动装置中进行控制。另外，施加于多个同步装置和致动器的电流在双离合变速器中进行控制。

车轮速度传感器15可检测车辆的车轮转速，并且安装在车辆的车轮处。当车辆的车轮打滑时，车轮速度传感器15可根据快速刹车控制 刹车液压力。

发动机转速传感器16可由曲轴或凸轮轴的相位的变化检测发动机的转速。

重力加速度传感器17可检测车辆的加速度。除了车辆速度传感器14以外，重力加速度传感器17也可安装到车辆并且可直接检测车辆的加速度，或通过将由车辆速度传感器14检测的车辆速度微分，重力加速度传感器17可计算车辆的加速度。

而且，重力加速度传感器17可检测当车辆位于斜坡上时的纵向加速度。

转向角传感器18可检测车辆的转向角。就是说，转向角传感器18检测车辆行进的方向。

控制器20基于从数据检测器10输出的信息控制传动装置30。

控制器20基于由数据检测器10检测的数据确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式，并在车辆的行驶模式是牵引或载货模式时，通过基于使用重力加速度传感器测量的道路坡度与使用驱动转矩测量的道路坡度之间的差值校正使用重力加速度传感器测量的道路坡度，从而估算道路坡度。

当车辆的行驶模式不是牵引或载货模式时，控制器20可使用重力加速度传感器估算道路坡度。相反，当检测到底盘测功计的信号时，控制器20可使用驱动转矩估算道路坡度。

控制器20可确定是否满足模式确定条件，并当满足模式确定条件并且车辆未在预定时间内低于预定速度行驶时，通过比较使用重力加速度传感器测量的道路坡度与预定值来确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式。

控制器20可根据通过校正重力加速度传感器的误差所计算的道路坡度改变档位模式、目标档位速度的啮合感、发动机转矩图(torque map)和/或发动机转矩过滤器。

为此目的，根据本发明的示例性实施方式，控制器20可实施为通过预定程序操作的至少一个处理器，并且所述预定程序可经编程以便执行使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法的每个步骤。

本文所述的各种实施方式可在通过计算机或类似装置读取的记录 介质内实现，例如通过使用软件、硬件或其组合。

根据硬件实施，本文所述的实施方式可通过使用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、以及经设计执行任何其他功能的电子单元或部件中的至少一种以及来实现。

根据软件实施，实施方式诸如在本实施方式中描述的程序和功能可通过单独的软件模块实现。软件模块中的每个可执行在本发明中描述的一个或多个功能和操作。软件代码可通过以适当的程序语言编写的软件应用程序实现。

图2是描述根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器的道路坡度估算原理的视图。

控制器20可根据图2所示的原理使用重力加速度传感器估算道路坡度，但不局限于图2所示的原理。

参考图2，道路坡度可从下面方程式计算：

道路坡度(％)＝tanθ*100＝k*(G–dVs)

其中，角度θ表示车辆在道路上的坡度，G表示车辆的行进方向(水平)加速度，且dVs表示车辆速度的变化率。

G可从下面的方程式计算：

G＝dVs+gx＝dVs+g sinθ

另外，k可从下面的方程式计算。

$k=\frac{1}{g\left(1-{\sin }^2\mathrm{\θ}\right)}$

在上面的方程式中，g表示车辆的重力加速度。

在下文中，根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法将参考图3和图4详细描述。

图3是根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法的流程图。

如图3所示，根据本发明示例性实施方式的使用重力加速度传感器估算道路坡度的方法始于步骤S100，检测底盘测功计的信号。

当在步骤S100检测到底盘测功计的信号时，在步骤S120，控制器 20通过使用驱动转矩估算道路坡度。

如果检测到底盘测功计的信号，则意味着车辆以底盘测功计的程序行驶，因此重力加速度传感器的输出值可能异常输出。因此，当检测到底盘测功计的信号时，控制器20可使用驱动转矩代替使用重力加速度传感器来估算道路坡度。

另一方面，当在步骤S100未检测到底盘测功计的信号时，在步骤S110控制器20确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式。

确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式的方法在图4中示出。

图4是详细示出根据本发明示例性实施方式的确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式的方法的部分步骤的流程图。

如图4所示，确定车辆的行驶模式是否为牵引或载货模式的方法始于步骤S200，确定是否满足模式确定条件。

当档位阶段是D阶段，重力加速度传感器和车辆速度传感器的信号有效，并且车辆速度、油门踏板的位置值、发动机转速和发动机转矩在预定范围内时，满足所述模式确定条件。

就是说，当档位阶段不是D阶段或重力加速度传感器或车辆速度传感器的任一信号无效时，控制器20可确定车辆的行驶模式不是牵引或载货模式。此外，当车辆速度、油门踏板的位置值、发动机转速和发动机转矩中的任一个超出预定范围时，控制器20确定车辆的行驶模式不是牵引或载货模式。

当在步骤S200满足所述模式确定条件时，在步骤S210控制器20确定车辆是否在预定时间内低于预定速度行驶。

在车辆在预定时间内低于预定速度行驶的低速条件下，不必检测行驶阻力。因此，当在步骤S210车辆在预定时间内低于预定速度行驶时，控制器20确定车辆的行驶模式不是牵引或载货模式。

相反，当在步骤S210车辆未在预定时间内低于预定速度行驶时，在步骤S220控制器20将使用重力加速度传感器测量的道路坡度与预定值进行比较。

在步骤S220，控制器20将使用重力加速度传感器测量的道路坡度的绝对值与第一预定值相比较，并且将使用重力加速度传感器测量的道路坡度和第二预定值之和与使用驱动转矩测量的道路坡度进行比 较。

当使用重力加速度传感器测量的道路坡度的绝对值小于第一预定值，并且使用重力加速度传感器测量的道路坡度和第二预定值之和小于使用驱动转矩测量的道路坡度时，在步骤S230控制器20确定车辆的行驶模式是牵引或载货模式。

另一方面，当使用重力加速度传感器测量的道路坡度的绝对值大于或等于第一预定值，或使用重力加速度传感器测量的道路坡度和第二预定值之和大于或等于使用驱动转矩测量的道路坡度时，在步骤S240控制器20确定车辆的行驶模式不是牵引或载货模式。

当在步骤S110车辆的行驶模式不是牵引或载货模式时，在步骤S130控制器20使用重力加速度传感器估算道路坡度。

相反，如果在步骤S110车辆的行驶模式是牵引或载货模式，则在步骤S140控制器20计算使用重力加速度传感器测量的道路坡度与使用驱动转矩测量的道路坡度之间的差值。

当在步骤S140计算出使用重力加速度传感器测量的道路坡度与使用驱动转矩测量的道路坡度之间的差值时，控制器20通过基于所述差值校正使用重力加速度传感器测量的道路坡度，从而估算道路坡度。

就是说，在步骤S150控制器20通过向使用重力加速度传感器测量的道路坡度添加所述差值的最大值，估算道路坡度。

当在步骤S120、S130和S150估算出道路坡度时，在步骤S160控制器20根据所估算的道路坡度控制车辆的换挡。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，当行驶阻力由于牵引或载货而增加时，可以通过反映行驶阻力来控制车辆的换挡。因此，可以防止频繁的换挡并且提高车辆的驾驶性能。

尽管本发明已结合目前认为是实用的示例性实施方式来描述，但应当理解本发明并不局限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在涵盖包括在附属权利要求的精神和范围内的各种更改和等同配置。