车辆及车辆的坡道起步控制方法和坡道起步控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆的坡道起步控制方法、一种车辆的 坡道起步控制装置和一种车辆。
【背景技术】
[0002] 相关技术中搭载自动变速箱的车辆，其坡道起步控制方法通常以平地起步为 基础，采用恒转速策略对发动机进行控制，并外加坡道辅助装置，例如，ESP (Electronic Stability Program,车身电子稳定系统）、EPB(Electrical Park Brake,电子驻车制动系 统）或手刹信号，从而达到防止溜坡的目的。
[0003] 但是，相关技术中以发动机恒转速为控制策略的坡道起步控制方法存在的缺点 是，发动机扭矩的输出仅以油门踏板为基础，没有考虑到坡道阻力的影响，在坡道跟车的情 况下，驾驶员很难将油门踏板踩到合适的开度以产生合适的扭矩，特别是新手，如果驾驶员 将油门踏板踩到较小的开度，则很容易出现溜坡现象；如果驾驶员将油门踏板踩到较大的 开度，则很容易出现加速过快、撞倒前边的车辆的情况。
[0004] 另外，相关技术中即使外加坡道辅助装置，也只能防止溜坡现象，而不能解决加速 过快的现象。尤其是在坡道较大的情况下，如果驾驶员将油门踏板踩到较小的开度，则很容 易出现车速为零的情况，车辆即不前进也不后退，离合器处于白白磨损状态，离合器温度很 快会达到保护阀值，从而出现无动力输出现象；如果驾驶员将油门踏板踩到较大的开度，则 很容易出现扭矩过大、加速过快的情况，此时，为防止过分接近前面的车辆，又必须踩制动 停车，由此反复重复坡道起步动作，从而降低驾驶员舒适性，增加不必要离合器磨损。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006] 为此，本发明的第一个目的在于提出一种车辆的坡道起步控制方法，该方法能够 有效对车辆的车速进行控制，解决坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高驾驶员舒 适性，减少离合器磨损。
[0007] 本发明的第二个目的在于提出一种车辆的坡道起步控制装置。本发明的第三个目 的在于提出一种车辆。
[0008] 根据本发明一方面实施例提出的车辆的坡道起步控制方法，包括以下步骤：获取 所述车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速，并获取路面坡度和离合器输出扭 矩；根据所述离合器的输出扭矩、所述路面坡度和所述离合器轴速计算车辆加速扭矩和车 辆阻力扭矩；根据所述路面坡度和所述油门开度计算目标车速，并根据所述车速和所述目 标车速计算所述目标车速与所述车速之间的差值，再根据所述差值、所述路面坡度和所述 油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据所述车辆目标加速扭矩、所述车辆阻力扭矩、所述 路面坡度和所述发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩；控制发动机的输出扭 矩达到所述发动机需求扭矩并控制所述离合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩以使车 速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范 围内。
[0009] 根据本发明实施例提出的车辆的坡道起步控制方法，在获取车辆的车速、油门开 度、发动机转速和离合器轴速以及离合器输出扭矩后，据离合器的输出扭矩、路面坡度和离 合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩，再根据路面坡度和油门开度计算目标车速， 并根据车速和目标车速计算目标车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开 度计算车辆目标加速扭矩，并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转 速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，之后，控制发动机的输出扭矩达到发动机需求 扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆 加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。由此，该坡道起步控制方法 通过路面坡度和油门开度获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加 速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩和离合器目标 扭矩，进而对发动机的输出扭矩和离合器输出扭矩进行控制以实现车速与目标车速之间的 误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内，从而能够有效对 车辆的车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很 强的实用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾 驶员舒适性，减少离合器磨损。
[0010] 根据本发明第二方面实施例提出的车辆的坡道起步控制装置，包括以下步骤：获 取模块，用于获取所述车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速；信号估计模块，所 述信号估计模块与所述获取模块相连，所述信号估计模块用于获取路面坡度和离合器输出 扭矩路面坡度，并根据所述离合器的输出扭矩、所述路面坡度和所述离合器轴速计算车辆 加速扭矩和车辆阻力扭矩；扭矩获取模块，所述扭矩获取模块分别与所述获取模块和所述 信号估计模块相连，所述扭矩获取模块用于根据所述路面坡度和所述油门开度计算目标车 速，并根据所述车速和所述目标车速计算所述目标车速与所述车速之间的差值，再根据所 述差值、所述路面坡度和所述油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据所述车辆目标加速 扭矩、所述车辆阻力扭矩、所述路面坡度和所述发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器 目标扭矩；扭矩控制模块，所述扭矩控制模块分别与所述获取模块和所述扭矩获取模块相 连，所述扭矩控制模块用于控制发动机的输出扭矩达到所述发动机需求扭矩并控制所述离 合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩 与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。
[0011] 根据本发明实施例提出的车辆的坡道起步控制装置，在获取模块获取车辆的车 速、油门开度、发动机转速和离合器轴速后，信号估计模块获取路面坡度和离合器输出扭 矩，并根据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩， 扭矩获取模块再根据路面坡度和油门开度计算目标车速，并根据车速和目标车速计算目标 车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根 据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转速计算发动机需求扭矩和离合 器目标扭矩，之后，扭矩控制模块控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合 器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆 目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。由此，该坡道起步控制装置通过路面坡度和 油门开度获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实 现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，进而对发动 机的输出扭矩和离合器输出扭矩进行控制以实现车速与目标车速之间的误差和车辆加速 扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内，从而能够有效对车辆的车速和加 速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实用性和推 广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒适性，减少 离合器磨损。
[0012] 根据本发明第三方面实施例提出的车辆，包括以下步骤：发动机；变速箱；所述的 车辆的坡道起步控制装置，用于对所述发动机和所述变速箱中的离合器进行控制。
[0013] 根据本发明实施例提出的车辆，通过采用坡道起步控制装置，能够有效对车辆的 车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实 用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒 适性，减少离合器磨损。
【附图说明】
[0014] 图1为根据本发明实施例的车辆的坡道起步控制方法的流程图；
[0015] 图2为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中获取路面坡度的流 程图；
[0016] 图3为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中获取离合器输出扭 矩的流程图；
[0017] 图4为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中计算车辆加速扭矩 和车辆阻力扭矩的流程图；
[0018] 图5为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中计算发动机需求扭 矩和离合器目标扭矩的流程图；
[0019] 图6为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中控制发动机的输出 扭矩达到发动机需求扭矩的流程图；
[0020] 图7为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中控制离合器输出扭 矩达到离合器目标扭矩的流程图；
[0021] 图8为根据本发明实施例的车辆的坡道起步控制装置的方框示意图；
[0022] 图9为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中信号估计模块的方 框示意图；
[0023] 图10为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中目标扭矩设定单元 的方框示意图；
[0024] 图11为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中离合器目标扭矩设 定单元的方框示意图；
[0025] 图12为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中发动机扭矩修正单 元的方框示意图；
[0026] 图13为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中扭矩控制模块的方 框示意图；
[0027] 图14为根据本发明实施例的车辆的方框示意图；以及
[0028] 图15为根据本发明一个实施例的车辆的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0030] 下面参照附图来描述根据本发明实施例的提出的车辆的坡道起步控制方法、车辆 的坡道起步控制装置和车辆。
[0031] 图1为根据本发明实施例的车辆的坡道起步控制方法的流程图。如图1所示，该 车辆的坡道起步控制方法包括以下步骤：
[0032] S1 :获取所述车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速，并获取路面坡度 和离合器输出扭矩。
[0033] 具体地，整车上0N档电后，即开始采集车辆的车速、加速度、油门开度、发动机转 速和离合器轴速，另外，还采集车辆的发动机输出扭矩、离合器油压、刹车、换档杆位置、档 位及其他必要传感器信号，并且根据换档杆位置对档位、离合器进行初始化控制。
[0034] 其中，油门开度的单位为百分比，当油门踏板被踩到底时，油门开度是100%，当油 门踏板被踩到一半时，油门开度是50%。
[0035] 在本发明的一个实施例中，如图2所示，获取离合器输出扭矩具体包括：
[0036] S101 :获取车辆的加速度。
[0037] S102 :根据车速和加速度获取路面坡度。
[0038] 也就是说，可实时采集车辆的车速和加速度，并根据车速和加速度实时获取路面 坡度以判断路面坡度是否大于预设阈值。
[0039] 其中，需要说明的是，路面坡度是指坡道垂直方向距离与水平方向的距离的比值， 即车辆在坡道行驶时垂直方向增加的距离与水平方向增加的距离的比值，路面坡度的单位 为百分比。
[0040] 具体地，可根据以下公式计算路面坡度：
[0042] 其中,G为路面坡度,Κ为可调系数，frrorl为车速误差修正，V为车速，f为估算的 车速，Acc为加速度。