一种机动车上坡助力系统设计方案的制作方法

本发明属于机械装置及运输技术领域，涉及一种机动车的控制技术方案，特别涉及一种机动车上坡助力系统的设计方案。

背景技术：

机动车在上坡路段停车后再开启行车时，常会出现溜坡现象，控制不好会带来不少麻烦和危险。

为此，有了上坡辅助和自动驻车等技术。有效地防止了机动车溜坡的问题。这类技术的一个共同点就是：在坡道上停车后，为防止溜坡，系统自动在驾驶员松开制动踏板后仍保持车辆处于制动状态，并保证只有在发动机的驱动力大于溜坡下滑力时，车辆的制动状态才会解除，从而可以保证车辆陡坡起步时不会出现溜坡现象。

其实车辆溜坡的根本原因是，在坡道上，车辆的下滑力大于发动机怠速时能提供的驱动力，也就是说，当发动机怠速时的驱动力不足以驱动车辆前进时，此时松开制动踏板，车辆就会出现溜坡现象。由于从松开制动踏板到踩踏油门踏板使车辆起步前行这一过程，有一个时间间隔，有经验的驾驶员可用较短时间换脚并将油门踏板踩踏到合适的位置，而大量的新驾驶员和开车较少的人员会用较长的时间换脚，且很难快速将油门踏板踩踏到合适的位置，这就造成了溜坡和窜车的问题。特别是在狭小的空间中，换脚慢了要溜坡，油门踩重了要窜车，再加上驾驶员的心理因素，事故就这样发生了。前面提到的上坡辅助和自动驻车等技术可以防止溜坡，但在狭小的空间中如果油门踩重了发生窜车，还得快速换过脚来踩踏制动踏板，慢了，慌了都要出事故。

技术实现要素：

本发明提供一种机动车上坡助力系统设计方案，能有效地解决机动车溜坡及陡坡起步控制困难的问题。

本发明的基本特征是：在车辆处于上坡路段时，给油门系统提供一个坡度信息，让油门系统根据这个坡度信息，把发动机的转速提升到一个相应的值，保证在车辆的制动踏板松开之后，发动机有足够大的驱动力驱动车辆上坡前行或上坡倒车。

这种方案的优点是：车辆在起步阶段不用去踩油门，驾驶员的脚一直在制动踏板上，遇有紧急情况时会有更快更安全的制动能力，增加了机动车的安全性。

进一步的，增加一个制动踏板位移传感器，用这个制动踏板位移传感器的输出信息来调整前述的坡度信息，使得制动踏板在完全松开到全部踩下的过程中，坡度信息的值会从最大值逐渐变化到零，从而保证当制动踏板全部踩下后，车辆发动机的转速会回归到怠速。

进一步的，加装一个坡度传感器，并结合档位信息，来自动地给油门系统提供坡度信息。

进一步的，用车辆的速度信息来限制上坡助力系统起作用的速度范围。如设定上坡助力系统起作用的速度范围是0到10公里/小时，则可设定5到10公里时速区间为限速区间，即在车辆时速超5公里后，自动将该系统输出的坡度信息减小，并让车辆时速达10公理时，将该系统输出的坡度信息减小到零；这样能保证上坡助力系统只在0到5公里时速范围内起作用，也就是只在车辆起步阶段或低速时起作用，不对正常行使产生影响。

下面用两个实例和附图来详细说明。

实例一 自动型上坡助力系统

图1是自动型上坡助力系统结构示意图，图2是自动型上坡助力系统工作流程图。

图1中，坡度传感器1检测车辆在前后方向上的倾斜角度，并输出该角度值到电子控制单元5。来自车辆的档位信息２和车辆的速度信息８同时输入到电子控制单元５，同时，制动踏板３的位置信息由位移传感器4检测并输入到电子控制单元５。电子控制单元５综合这些信息进行计算，并将结果输出到步进电机系统６，步进电机系统6则带动油门系统7工作，使发动机能根据车辆所处不同坡度给出相应的功率增量。

图2给出了自动型上坡助力系统的工作流程，结合此图详解如下：

当车辆发动机启动后，上坡助力系统开始工作。如坡度传感器检测到坡度大于设定的阀值时，则输出坡度值Ｐ，并设定车头向上Ｐ为正值，车头朝下Ｐ为负值；而此时的档位信息Ｄ被分为三种：前进档时Ｄ为＋１，倒车档时Ｄ为－１，驻车档和空档时则Ｄ值为０。Ｐ×Ｄ为负时，表示车辆处于下坡状态，不用上坡助力系统的帮助，则该系统待命中；Ｐ×Ｄ为零时，表示车辆正在休息，所需帮助为０；Ｐ×Ｄ为正时，表示车辆处于前进上坡或倒车上坡状态，这两种状态下，车辆需要上坡助力系统的帮助；Ｐ×Ｄ的值就是输出给步进电机去驱动油门系统的增量值。这个增量值的最大值，以保证在车辆允许的最大坡度上，可以驱动车辆以最大5公里时速（这个速度由实践得出为佳，此处选用人行平均时速，以为安全）前进为限。

再用制动踏板的位移量来调节Ｐ×Ｄ的值，使制动踏板完全踩下时，Ｐ×Ｄ值变为０，即油门的增加量为０，发动机仍处于怠速状态；随着制动踏板的松开，Ｐ×Ｄ值逐渐回归到其原值：Ｐ×Ｄ×1 ，此时，Ｐ×Ｄ的值全部输出，用于控制油门的增量。

最后，用车辆当前的速度值再次调节Ｐ×Ｄ的值，保证车速大于一个设定值时，Ｐ×Ｄ的值会在一个设定的速度区间内逐渐减小到0。这将保证上坡助力系统只在车辆低速行进时起作用。

关于和油门系统的连接：本实例通过步进电机系统来驱动油门系统，用步进电机输出的位移，单方向带动油门踏板向加速方向产生位移；当驾驶员踩踏油门踏板时，并不限制油门踏板继续向加速方向移动，这样可保证车辆正常加速时不受影响。对于电子油门系统，也可以将Ｐ×Ｄ的值作为电子油门系统的加速增量电信号，直接接入电子油门系统来控制发动机的转速；这样可以省去步进电机系统。

实例二 手动型上坡助力系统

手动型上坡助力系统，就是用一个手动坡度信息发生器，来代替自动型上坡助力系统中的坡度传感器；由驾驶员目测坡度，并手动发出坡度信息，且和自动型上坡助力系统一样控制、驱动发动机；但是，当车速大于等于限速区间的最大速度时，要使手动坡度信息发生器回位到0坡度状态。

关于手动坡度信息发生器：最简单的，用一个多档位开关加上复位装置即可。

之所以提出手动型上坡助力系统，是考虑在下述情况下会有用处，可以避免一些事故的发生：如在半山腰一个狭小的平地上，或在一个狭小的水平空间内，车辆需要起步或倒车，而在车轮行进方向正好有一个坡坎，此时，自动型上坡助力系统不会检测到坡度并发出坡度信息，而手动型上坡助力系统就能帮上忙了。

当然，把手动坡度信息发生器叠加在自动型上坡助力系统中也是不错的方案。

以上实例只是对本发明的说明，并非对本发明实施形式的限定。凡是以本发明基本思想为基础的实施形式，均应属于本专利的保护范围之内。