专利名称：混合的道路坡度确定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合动力车辆，更具体地涉及一用于确定混合动力车 辆行驶的道路的坡度角的系统。
背景技术：
混合动力车辆是由多种动力装置驱动，这些动力装置包括，但不 限于一内燃机和一电机。所述电机起到电机/发电机的作用。在发电机 模式，所述电机是由所述发动机驱动进而产生用来给电负载供电或给 电池充电的电能。在电机模式，所述电机补充所述发动机，提供驱动 力矩用以驱动车辆动力传递系统。
在混合动力车辆操作期间，混合动力车辆行驶在各种道路坡度坡 度的路面上，道路坡度是相对于水平面的道路角。所述道路坡度的坡 度经常影响操纵性能和车辆工作参数。此外，能基于所述道路坡度调 节某些车辆工作条件是人们所期望的。
发明内容
相应地，本发明提供一种调节行驶在具有坡度的路面上的混合动 力车辆操作的方法。所述方法包括确定混合动力车辆的驱动力，计算
制动压力值以及基于制动压力值确定是否存在一坡度冻结情况。所述 方法进一步地包括当所述冻结情况不存在时基于驱动力计算所述地面 的坡度值并基于所述坡度值调节混合动力车辆的操作。
其他特征是，所述方法进一步地包括当存在所述冻结情况时保持 所述坡度值等于一先前的坡度值。在冻结情况从存在到不存在过渡后 经过一预定时间时所述混合动力车辆的操作基于所述坡度值被调节。
另一特征是，所述方法进一步地包括当制动压力值超过一阈值时
表明一制动开启状态。当所述制动开启状态被表明时，存在所述坡度 冻结情况。
另一特征是，所述方法进一步地包括基于所述制动压力值和车速 计算底盘制动力。所述坡度值进一步地基于所述底盘制动力确定。
另一特征是，所述方法进一步地包括以坡度力与混合动力车辆质 量和重力加速度常数乘积的商的余弦的正切来计算所述坡度值。
另一个特征是，所述方法进一步地包括过滤所述坡度值。
其他特征是，所述方法进一步地包括监测多个坡度冻结情况且当 所述多个冻结情况种的 一个都不真实时表明所述冻结情况不存在。所
述多个冻结情况包括下列中的至少一个制动启动情况，变速进行情 况，从变速开始的时间小于其阈值时间的情况，从范围变速开始的时 间小于其阈值时间的情况，降低车辆速度情况，从车轮滑动被发现时
的时间小于其阈值时间的情况，节气门改变率情况，从节气门改变开 始的时间小于其阈值时间的情况，制动改变率情况，从制动变化开始 的时间小于其阈值时间的状况，以及从燃料切断开始计时时间小于各 自阈值时间的状况。
本发明应用的进一步的方面从下述详细i兌明中将变得明显。应当 理解，本发明的所述说明和具体实施例，以及优选实施例，只是为了 说明的目的，决不是为了限制该发明。
从下述详细的说明和附图中本发明将变得完全明白，其中 图l是一示例性混合动力车辆的功能方框图，该混合动力车基于 本发明的道路坡度确定控制而操作；
图2是一示例性混合动力车辆的示意图，包括了作用在其上面的
力；
图3是一流程图，该流程图说明了本发明的道路坡度确定控制所 执行的示意性步骤；以及
图4是一示例性模块功能方框图，该示意性模块执行本发明的道 路坡度确定控制。
具体实施方式
下面具体实施例的说明实际上只是示意性，决不是对本发明及其 应用或运用的限制。为清楚起见，在附图中同样的附图标记表示类似
的元件。这里用到的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)，电子 电路，处理器(共用，专用，或集群)以及执行一个或多个软件或固 定软件的存贮器，组合逻辑电路，或其他合适的提供上述功能的元件。 现在参见图1，示意性混合动力车辆IO包括一发动机12和一电机 14，其驱动变速器16。空气通过节气门13吸进发动机12，节气门13 的位置由节气门致动器15调节。所述空气与燃料混合，所述空气/燃料 混合物在汽缸(未显示)内燃烧以产生驱动力矩。电机14补充所述发 动机12以产生驱动变速器16的驱动力矩。如此，燃油效率增加而排 放减少。发动机12和电机14是通过一带式发电-起动机(BAS)系统 18连接。更准确地说，所述电机14操作为一起动机(也就是，电机) 和一交流发电机(也就是发电机)并通过一带和轮系统与发动机12连 接。发动机12和电机14包括各自的皮带轮20， 22，皮带轮20， 22通 过带24连接一起转动。皮带轮20与发动机12的曲轴26连接并一起转 动。
在一个模式中，发动机12驱动电机14进而产生能量用来给储能 装置(ESD)28充电。在另一个模式中，电机14利用来自所述ESD28 的能量驱动发动机12。所述ESD28可以包括，但不限于， 一电池或一 超级电容器。可选择地，所述BAS系统18可以替换为一飞轮-发电机陽 起动机(FAS)系统(未显示)，该系统包括一可操作地位于发动机与 所述变速器或一链或齿轮传动装置之间的电机，所述齿轮传动装置位 于电才;u 14和曲轴26之间。
所述变速器16可以包括，但是不限于， 一手动变速器， 一自动变 速器， 一连续变速传动(CVT)以及一自动手动变速器(AMT)。驱 动力矩通过连接装置30从发动机曲轴26传递26变速器16。所述连接 装置30可以包括，但不局限于，取决于使用的变速器的种类的一摩擦 离合器或一变矩器。所述变速器16通过多个传动比中的一个放大用于 驱动传动轴32的驱动力矩。
一控制模块34调节车辆IO的操作。所述控制模块34控制燃料喷 射和点火进而选择性地起动和停用发动机12的汽缸。更准确地说，当 车辆处于静止时，发动机l2的汽缸没有一个被点火(也就是停用)并
且发动机12停止。在车辆起动时(也就是从静止加速)，电机14驱 动所述曲轴进而加快转动发动机12至一怠速进而开始车辆加速。在车 辆需要低的驱动力矩期间，所述发动机气缸不点火且所述阀被停用。 驱动力矩通过电机14提供。当停用时，至发动机12汽缸的燃料和点 火被切断。进一步地，进气及排气阀的打开和闭合循环可以被禁止进 而抑制汽缸内的气流。
提供一加速踏板36。一踏板位置传感器38响应于所述加速踏板36 的位置并基于此产生一踏板位置信号。提供一制动踏板40,并且一制 动踏板位置传感器42响应于所述制动踏板40的位置并基于其产生一 踏板位置信号。所述控制模块34基于所述制动踏板位置信号操作制动 系统43进而调整制动系统内的压力，制动系统依次调节制动装置(未 显示)的制动力。在制动系统43内提供一制动位置传感器45并响应 于主缸下游的制动液压力产生一制动压力信号(BPS)。
本发明的道路坡度确定控制确定行驶中的道路的坡度角(e)。所 述坡度角可以表示为一带符号的坡度百分数坡度或e角的正切值，其中
100%坡度等于45。的坡度角(也就是100%"an ( 45° ) =100%)。例 如，一 4。坡度角等于一 6，99%坡度(也就是，tan (4。) =0.0699; 0.0699"00%=6.99%坡度)。进一步说，正坡度相当于一上坡的坡度
而负坡度相当于一下坡坡度。
参见图2，示意地说明了作用于车辆的示例性的力。相应地，总 的牵引力等式为
FDRIVE是驱动力且根据下列关系确定
且DRIVE —
rTIRE
其中Td-轴扭矩；以及
rTIRE-轮胎滚动半径。
FGRADE是坡度力且根据下列关系确定:FGRADE = mgsin(9)
其中m-车辆质量(例如，标定质量};和 g-重力加速度(也就是，9.81m/s2}。 FAERO是空气阻力且根据下列关系确定:
Faero
cdApVVEH 2
其中Cd-车辆飘浮系数； A:车辆正面面积；
p-空气密度(例如，为气压和气温的函数)；以及
VvEH-车辆速度(KPH)。
FROLL是轮胎的滚动阻力且根据下列关系确定
Fr。ix =crmgcos(e)
其中c产所述车辆滚动阻力系数；和
cos (e)-l用于可驱动的道路坡度角。
FBRAKE是所述底盘制动系统力且确定为所述BPS的涵数。更准确 地说，FBRAKE基于下列关系确定
T
P = 'brake
'brake
T肌AKE是一制动转矩校准值，其根据基于车速和BPS的对照表确定。
上述-关系中，sin(e)唯一未知的。相应地， 一道路坡度的实时 预测可以基于下列关系执行
e 二 tan(sin 1 X)
其中X=FGRADE/ (m*g)
Fgrade基于下列关系最初确定
1 GRADE 一 * DRIVE — 1 ROLL —量AERO _ 1 BRAKE ■
其中a是车辆加速度；
e然后根据下列关系确定
e二tan(sin-1(^5^)) m*g
e可以被过滤以提供一过滤的e (eFILT) 。 0FiLT可以基于下列关系 作为e的分组平均值确定
其中n是计算环的平均数。
本发明的道路坡度确定控制监测在下面将详细描述的多种情况，
且选择性地基于其设定坡度力冻结标志(FLAGfrz)。所述多个情况
响应于导致车辆工作参数突然的改变的那些情况，车辆工作参数将较 大地影响道路坡度的确定。如果所述情况的一个是真实的，e固定在上
次确定值上。 一旦FLAGFRZ被设定(例如，等于l表明e应当冻结)，
一解冻定时器(tUNFRZ)被启动。在tuNFRZ达到一阈值时间(tTHR )后
FLAGFRZ被解除设定(例如，设定等于0)。如此，e只在tT股(阈值 时间)内保持冻结。
所述多个情况包括，但是不局限于，制动是否启动，是否处于变 速过程，从变速开始的时间，从范围变速开始的时间，车速，从车轮 滑动被发现的时间，节气门变化的正/负比，从所述节气门变化的正/ 负比开始的时间，制动变化的正/负比，从所述制动变化的正/负比开始 的时间，以及从燃料被切断的时间。如果制动压力大于一阈值制动压 力，如果变速正在进行，如果从上次变速的时间小于一阈值时间，如 果从范围变化的时间(例如在停车(P)，空档(N)，倒退(R)和 驱动(D)之间的改变)，如果车速小于一阈值车速(Vveh (VTHR)) 或如果从车轮滑动(该滑动可以利用传统的ABS传感器检测)的时间 小于其阈值时间，FLAGFRZ被设定。所述节气门位置还^皮监测且如果
所述节气门位置的正或负变化率大于其阈值FLAGFRz被设定。如果从 变化的正或负变化率超过各自的阈值开始的时间超过其阈值时间 FLAGFRz也被设定。最后，从燃料关闭(例如传递至混合动力引擎关 闭(HEOFF模式))计时的时间小于其阈值时间FLAGFRz也被设定。
控制模块34基于道路坡度调节车辆的操作。例如，如果所述道路 坡度超过一极限道路坡度，所述控制模块34不会关掉所述发动机12 和进入所述HEOff模式，即便其他的车辆工作参数表明所述HEOff模 式是合适的。如此，所述发动机12在陡峭的道路坡度上保持主动。换 句话说，所述控制模块34可以基于道路坡度值选择性地起动山地-保持 装置(例如，所述制动装置，冗余传输离合器和/或一停车棘爪)。此 外，所述控制模块34可以基于所述道路坡度值调节变速器16的传动 比。例如，对于陡峭的下坡道路坡度，选择一低档传动比，特别是如 果车辆正处于一巡航操纵模式。此外，发动机12的怠速速度可以基于 道路坡度调节进而抑制车辆后翻。例如，所述发动机怠速速度可以与 道路坡度成比例。
参见图3，由道路坡度确定控制执行的示例性步骤将被详细描 述。在步骤300，控制确定所述力(例如，FDRIVE， FROLL， Fgrade， Faero和F冊ake)如上所述。在步骤304，控制基于所述力计算入在 步骤306控制过滤器0并在步骤308确定所述道路坡度。
在步骤310，控制确定是否任何所述冻结情况是真实的。如果所述 冻结情况没有一个是真实的，控制在步骤312设定FLAGfrz等于0， 控制结束。如果所述冻结情况中有一个或多个是真实的，控制在步骤 314设定FLAGraz等于1。在步骤316，控制起动tUNFRZ。在步骤318
控制确定是否tuNFRZ等于tthr。如果tuNFRZ不等于tTHR，控制在步骤
320增加tuNFRz且返回步骤318。如果tuNFRz等于tTHR，控制在步骤322
恢复道路坡度确定且控制结束。
参见图4,由所述道路坡度确定控制执行的示例性模块将被详细描 述。所述示例性模块包括一Td确定模块400， 一FDR!vE确定模块402， 一 FGRADE确定模块404, FAERO确定模块406 ， 一 FROLL确定模块408 ， 一 FBRAKE确定模块410， 一道路坡度确定模块412和一车辆控制模块 414。
所述基于发动机工作参数确定Td的Td确定模块400包括，但不限
于每分钟转数，地图和TPS。所述FmnvE确定模块402基于Td及其他
车辆参数(例如 1*TIRE )确定F。RiVE。 这样的车辆参数可以保存在存J^
器中，或可以被确定。就roRE来说，例如，rrmE可以利用轮胎气压检 测程序确定。所述Fgrade和froll确定模块404， 408各自地确定FGRADE 和Froll，如上所述。
所述FAERo确定模块406基于车辆工作参数和环境参数确定
FAERO，车辆工作参数和环境参数包括，但不限于车速，大气压(pbaro)
和气温(TAIR )。所述FBRAKE确定模块410基于BSP和车速确定FBRAKE。
所述道路坡度确定模块412基于如上所述的各种力确定道路坡度。所
述道路坡度确定模块412还监测响应于道路坡度冻结情况的各种输入
(例如，BPS, TPS,车速，换档状态，燃料中断等)。所述车辆控制
模块414基于所述道路坡度调节车辆的操作。
本领域技术人员从上述说明可以理解，本发明充分的教导可以以
各种形式执行。所以，尽管发明已经结合特别的例子进行了描述，本
发明的真正的范围将不会被因此限制。因为在研究所述附图，所述说 曰/
变得明显，
权利要求
1.一种用于行驶在地面上的混合电动车辆的坡度确定系统，包括确定混合动力车辆驱动力的第一模块；基于制动压力值确定是否存在坡度冻结情况且当不存在所述冻结情况时基于所述驱动力计算所述地面坡度值的第二模块；和基于所述坡度值调节所述混合动力车辆操作的第三模块。
2. 如权利要求l所述的坡度确定系统，其中当所述冻结情况存在 时，第二模块保持所述坡度价值等于一在前的坡度值。
3. 如权利要求2所述的坡度确定系统，其特征在于，在冻结情况从存在到不存在过渡后一预定时间结束 时所述混合动力车辆的操作基于所述坡度值被调节。
4. 如权利要求l所述的坡度确定系统，其中当所述制动压力值超过一阈值对一制动开启状态被表明，当 制动开启状态被表明时，存在所述坡度冻结情况。
5. 如权利要求l所述的坡度确定系统，进一步地包括基于所述制动压力值和车辆速度计算底盘制动力的 第四模块，其中所述坡度值进一步地基于所述底盘制动力确定。
6. 如权利要求l所述的坡度确定系统，其中所述坡度价值被计算 为坡度力与混合动力车辆质量和重力加速度乘积的商的余弦的正切 值。
7. 如权利要求1所述的坡度确定系统，进一步地包括过滤所述坡 度值。
8. 如权利要求l所述的坡度确定系统，其中所述第二模块监测多 个坡度冻结情况且当所述多个冻结情况种的一个不真实时表明所述冻 结情况不存在。
9. 如权利要求8所述的坡度确定系统，其中所述多个冻结情况包 括下列中的至少一个制动启动情况，变速进行情况，从变速开始计 时时间小于其阈值时间的情况，从范围变速开始计时时间小于其阚值 时间的情况，降低车辆速度情况， 一从车轮滑动被发现时计时时间小 于其阈值时间的情况，节气门改变率情况，从节气门变化起计时时间 小于其阈值时间的状况，制动改变率情况，从制动变化起计时时间小 于其阈值时间的状况，以及从燃料切断开始计时时间小于其阈值时间 的状况。
10. —种调节行驶在具有一坡度的地面上的混合动力车辆操作的 方法，包括确定述混合动力车辆驱动力； 计算制动压力值；基于所述制动压力值确定是否存在坡度冻结情况； 当所述冻结情况不存在时基于所述驱动力计算所述地面的坡度 值；和基于所述坡度值调节所述混合动力车辆的操作。
11. 如权利要求10所述的方法，进一步地包括当所述冻情况存在时，保持所述坡度价值等于一在前的坡度值。
12. 如权利要求ll所述的方法，进一 步地包括，在冻结情况从存在到不存在过渡后 一预定时间结 束时基于所述坡度值调节所述混合动力车辆的操作。
13. 如权利要求10所述的方法，进一步地包括当所述制动压力值超过一阈值时一制动开启状态被 表明，当制动开启状态被表明时，存在所述坡度冻结情况。
14. 如权利要求10所述的方法，进一步地包括基于所述制动压力值和车辆速度计算底盘制动力， 其中所述坡度值进一步地基于所述底盘制动力确定。
15. 如权利要求10所述的方法，进一步地包括所述坡度值被计算为坡度力与混合动力车辆质量和 重力加速度乘积的商的余弦的正切值。
16. 如权利要求10所述的方法，进一步地包括过滤所述坡度值。
17. 如权利要求10所述的方法，进一步地包括监测多个坡度冻结情况；且当所述多个冻结情况中的 一 个不真实 时表明所述冻结情况不存在。
18. 如权利要求17所述的方法，其中所述多个冻结情况包括下列 中的至少一个制动启动情况，变速进行情况，从变速开始计时时间 小于其阈值时间的情况，从范围变速开始计时时间小于其阈值时间的 情况，降低车辆速度情况，从车轮滑动被发现时计时时间其阈值时间 的情况，节气门改变率情况，从节气门变化起计时时间小于其阈值时 间的状况，制动改变率情况，从制动变化起计时时间小于其阈值时间 的状况，以及从燃料切断开始计时时间小于阈值时间的状况。
19. 一种基于地面坡度调节混合动力车辆操作的方法，车辆行驶 在所述地面上，包括确定混合动力车辆的驱动力； 计算制动压力值；基于所述制动压力值确定是否存在坡度冻结情况； 当所述冻结情况不存在时基于所述驱动力计算所述地面的坡度值；当所述制动压力值超过一阈值时一制动开启状态被表明，当制动 开启状态被表明时，存在所述坡度冻结情况。当所述冻结情况存在时，保持所述坡度价值等于一在前的坡度 值；和基于所述坡度值抑制所述混合动力车辆至发动机停车模式的转变。
20. 如权利要求19所述的方法，进一步地包括，在冻结情况从存 在到不存在过渡后一预定时间结束时基于所述坡度值调节所述混合动 力车辆的操作。
21. 如权利要求19所述的方法，进一步地包括基于所述制动压力值和车辆速度计算底盘制动力，其中所述坡度值进一步地基于所述底盘制动力确定。
22. 如权利要求19所述的方法，进一步地包括所述坡度值被计算为坡度力与混合动力车辆质量和重力加速度乘积的商的余弦的正切值。
23. 如权利要求19所述的方法，进一步地包括过滤所述坡度值。
24. 如权利要求19所述的方法，进一步地包括监测多个坡度冻结情况；且当所述多个冻结情况中的 一 个不真实时表明所述冻结情况不存在D
25. 如权利要求24所述的方法，其中所述多个冻结情况包括下列中的至少 一个变速进行情况， 从变速开始计时时间小于其阈值时间的情况，从范围变速开始计时时 间小于其阈值时间的情况，降低车辆速度情况，从车轮滑动被发现时计时时间其阈值时间的情况，节气门改变率情况，从节气门变化起计 时时间小于其阈值时间的状况，制动改变率情况，从制动变化起计时 时间小于其阈值时间的状况，以及从燃料切断开始计时时间小于阈值 时间的状况。
全文摘要
本发明涉及一种调节行驶在具有一坡度的地面上的混合动力车辆操作的方法包括确定混合动力车辆的驱动力，计算制动压力值和基于制动压力值确定是否存在一坡度冻结情况。所述方法进一步地包括当所述冻结情况不存在时基于驱动力计算所述地面的坡度值并基于所述坡度值调节混合动力车辆的操作。
文档编号B60W40/076GK101101238SQ200710111878
公开日2008年1月9日 申请日期2007年6月20日 优先权日2006年6月20日
发明者G·塔梅, M·A·泽尔比尼 申请人:通用汽车环球科技运作公司