一种车辆起步方法及装置与流程

本发明涉及汽车领域，尤其是混合动力汽车领域，包括一种车辆起步方法及装置。

背景技术：

为了适应国家的车辆减排标准，电动汽车以及混合动力汽车成为了未来汽车的主要发展趋势。对于混合动力汽车通常情况下采用驱动方式是，前轴动力来源于传统发动机以及与其皮带传动的启动发电机bsg(beltstartergenerator)，后轮由一个电机驱动行驶，电机动力来源于高压电池包，电池包可由外部电源通过车载充电机充电，也可由行驶中bsg发电以及能量回收进行能量储存。通常情况下，上述驱动方式的混合电动四驱系统可满足一定越野工况下的行驶需求，例如雪地、泥地、沙地。而三种路况中沙地的行驶阻力，尤其是松软沙地对于车辆的动力需求较高，需进行精确才能保证车辆在沙地中平稳起步。

现有技术中，搭载越野工况的车辆大多为传统机械四驱，可通过匹配好的发动机、变速器系统实现动力的合理输出，同时借助机械四驱的控制实现前轴的0％-50％、后轴的50％-100％的动力分配，但对于混动车辆的电动四驱控制，无法借用机械四驱的控制原理，尤其，若使用现有的混动四驱控制混动汽车在沙地模式的起步时，会由于行驶阻力过大、电机扭矩输出不正常进而造成后轴电机的堵转，导致车辆在沙地起步失败，烧毁电机的安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，由于现有技术中通过混动车辆的电动四驱控制来实现混合动力汽车的在沙地的起步控制，导致车辆在沙地起步失败，烧毁电机的安全隐患的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆起步方法，所述方法应用于混合动力汽车，所述汽车包括后轴电机，所述方法包括：当检测到所述汽车开启沙地驾驶功能时，获取所述汽车的当前车速；根据所述当前车速判断所述汽车是否处于起步状态；若所述汽车处于起步状态，则判断所述后轴电机是否处于堵转状态；若所述后轴电机处于堵转状态，则执行沙地起步功能对应的预设控制策略；所述沙地起步功能对应的预设控制策略包括：控制所述后轴电机以预设扭矩梯度递增的方式输出扭矩，并且控制所述车身稳定控制单元esp增大后驱滑移率门限。

进一步的，所述根据所述当前车速判断所述汽车是否处于起步状态的步骤，包括：若所述当前车速为0，则获取所述汽车当前执行挡位；若所述汽车当前执行挡位为行车档，则所述汽车处于起步状态。

进一步的，所述若所述汽车处于起步状态，则判断所述后轴电机是否处于堵转状态的步骤，包括：若所述汽车处于起步状态，则判断所述汽车的加速踏板是否踩下；若所述汽车的加速踏板踩下，则判断所述后轴电机的扭矩和电机转速的乘积是否为0；若所述后轴电机的扭矩和电机转速的乘积为0，则所述后轴电机处于堵转状态。

进一步的，还包括：若所述后轴电机未处于堵转状态，则执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略，控制所述汽车的行驶状态。

进一步的，所述执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略，控制所述汽车的行驶状态的步骤，包括：

混合动力控制单元hcu将所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略的控制信号，分别发送至发动机控制单元ems、传动控制单元dct，车身稳定控制单元esp、电机控制单元mcu；所述混合动力控制单元hcu获取所述发动机控制单元ems、所述传动控制单元dct、所述车身稳定控制单元esp、所述电机控制单元mcu返回的状态信号；所述混合动力控制单元hcu结合所述返回的状态信号以及所述后轴电机的电量，执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略；所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略包括，控制所述汽车的起步扭矩和高速扭矩输出、提供最大扭矩传递；根据加速踏板开度计算前后轴输出扭矩并输出。

相对于现有技术，本发明所述的车辆起步方法具有以下优势：通过监测驾驶员当前操作以及车辆实时状态，对车辆是否处于沙地起步工况进行判断，当检测到车辆处于起步状态、后轴电机有堵转趋势时，主动调节后轴电机扭矩输出，同时调节后轮的滑移率，以辅助混合动力汽车在沙地起步。具有通过控制前后轴(尤其是后轴)的输出扭矩，使得车辆在沙地模式下起步更轻松、行车更安全的有益效果。

本发明的另一目的在于提出一种车辆起步装置，所述装置应用于混合动力汽车，所述汽车包括后轴电机，所述装置包括：车速获取模块，用于当检测到所述汽车开启沙地驾驶功能时，获取所述汽车的当前车速；起步状态判断模块，用于根据所述当前车速判断所述汽车是否处于起步状态；电机状态判断模块，用于若所述汽车处于起步状态，则判断所述后轴电机是否处于堵转状态；沙地起步模块，用于若所述后轴电机处于堵转状态，则执行沙地起步功能对应的预设控制策略；所述沙地起步功能对应的预设控制策略包括：控制所述后轴电机以预设扭矩梯度递增的方式输出扭矩，并且控制所述车身稳定控制单元esp增大后驱滑移率门限。

进一步的，起步状态判断模块，包括：挡位状态获取子模块，用于若所述当前车速为0，则获取所述汽车当前执行挡位；起步状态获取子模块，用于若所述汽车当前执行挡位为行车档，则所述汽车处于起步状态。

进一步的，沙地起步模块，包括：加速踏板状态获取子模块，用于若所述汽车处于起步状态，则判断所述汽车的加速踏板是否踩下；电机状态若所述汽车的加速踏板踩下，则判断所述后轴电机的扭矩和电机转速的乘积是否为0；若所述后轴电机的扭矩和电机转速的乘积为0，则所述后轴电机处于堵转状态。

进一步的，还包括：沙地驾驶模块，用于若所述后轴电机未处于堵转状态，则执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略，控制所述汽车的行驶状态。

进一步的，所述沙地驾驶模块，包括：控制信号发送子模块，用于混合动力控制单元hcu将所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略的控制信号，分别发送至发动机控制单元ems、传动控制单元dct，车身稳定控制单元esp、电机控制单元mcu；状态信号获取子模块，用于所述混合动力控制单元hcu获取所述发动机控制单元ems、所述传动控制单元dct、所述车身稳定控制单元esp、所述电机控制单元mcu返回的状态信号；控制策略执行子模块，用于所述混合动力控制单元hcu结合所述返回的状态信号以及所述后轴电机的电量，执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略；所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略包括，控制所述汽车的起步扭矩和高速扭矩输出、提供最大扭矩传递；根据加速踏板开度计算前后轴输出扭矩并输出。

所述一种车辆起步装置与上述一种车辆起步方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一所述的一种车辆起步方法的流程图；

图2为本发明实施例中的一种整车控制架构示意图；

图3为本发明实施例二所述的一种车辆起步方法的流程图；

图4为本发明实施例中的一种汽车受力示意图；

图5为本发明实施例中的沙地起步系统执行流程示意图；

图6为本发明实施例三所述的一种车辆起步装置的结构框图；

图7为本发明实施例三所述的一种车辆起步装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

参照图1，为本发明实施例所述的一种车辆起步方法的流程图，所述方法应用于混合动力汽车，所述汽车包括后轴电机，具体可以包括如下步骤：

步骤101，当检测到所述汽车开启沙地驾驶功能时，获取所述汽车的当前车速。

本发明实施例中，所述整车控制模块检测到车辆的沙地驾驶功能处于开启状态时，通过车辆上装置的速度感应器获取车辆的当前行驶速度。

在实际应用中，如图2所示，当驾驶员选择使用越野模式中的沙地驾驶模式时，通过道路检测模块检测到当前道路状况为沙地，则沙地驾驶模式开关开启，开关模块发送驾驶模式开关信号(drivingmode)经过lin总线至车身控制模块bcm(bodycontrolmodule)，bcm将驾驶模式开关信号(drivingmode)转化为模式信号(drvmod)转发至can总线，然后由can总线将模式信号(drvmod)转发至整车控制模块。整车控制模块向传感器信号处理模块发送请求信号，获取车辆的当前行驶速度。

步骤102，根据所述当前车速判断所述汽车是否处于起步状态。

本发明实施例中，当获取了当前车速后，根据当前车速以及车辆的行驶状态可以判断出当前车辆是否处于起步状态。例如在获取的车速很低，且车辆处于行驶状态时，则车辆处于起步状态。

步骤103，若所述汽车处于起步状态，则判断所述后轴电机是否处于堵转状态。

本发明实施例中，在混合动力汽车中，一般装置有发动机和电机作为车辆的动力驱动，通常情况下，根据电机在动力系统的布置位置，分为p0(电机布置在发动机前端轮系，通过皮带与发动机曲轴耦合连接)、p1(电机布置在发动机飞轮端，直接与曲轴耦合连接)、p2(电机布置在发动机与变速箱中间，通过离合器控制动力传输)、p3(电机布置在变速箱后端，与输出轴耦合)、p4(电机布置在后桥，单独作为驱动模块输出动力)。对于p0+p4动力配置的混合电动四驱系统，前轴动力来源于传统发动机以及与其皮带传动的启动发电机bsg(beltstartergenerator)，前轴扭矩trqact_fa为发动机输出扭矩engtrqcrankshaftlvl与bsg实际扭矩bsgacttrq之和，即trqact_fa＝engtrqcrankshaftlvl+bsgacttrq；后轮由一个电机驱动行驶，电机动力来源于高压电池包，电池包可由外部电源通过车载充电机充电，也可由行驶中bsg发电以及能量回收进行能量储存。整车扭矩经过混合动力控制单元hcu(hybridcontrolunite)控制策略协调，按照一定的比例单独控制前后轴动力输出。

所以，本发明实施例中介绍的是p0+p4动力配置的混合电动四驱系统，电机布置在后桥，单独作为驱动模块输出动力，也称之为ead，所以在沙地驾驶模式下，时刻检测后轴电机的运转状态，判断其是否发生堵转。

步骤104，若所述后轴电机处于堵转状态，则执行沙地起步功能对应的预设控制策略；所述沙地起步功能对应的预设控制策略包括：控制所述后轴电机以预设扭矩梯度递增的方式输出扭矩，并且控制所述车身稳定控制单元esp增大后驱滑移率门限。

本发明实施例中，当检测到后轴电机处于堵转状态时，则根据预先设置的处理模式协调车辆各子系统，控制车辆的在沙地起步的行驶状态。

例如，如图2所示，整车控制模块将当前车辆状态以及发送对应的模式信号hcu_drvmodselect至各子系统，其中包括发动机控制单元ems(enginemanagementsystem)、传动控制单元dct(dualclutchtransmission)、车身稳定控制单元esp(electronicstabilityprogram)以及电机控制单元mcu(motorcontrolunite)，各子系统根据模式信号结合自身系统可用状态，发送状态信号至hcu，hcu接收各系统状态信号结合当前电池电量soc(stateofcharge)，扭矩分配控制器控制后轴电机以预设扭矩梯度递增的方式输出扭矩，并且控制车身稳定控制单元esp增大后驱滑移率门限，再协调驾驶员输入信息进行最终的执行，以辅助车辆在沙地起步驾驶时处于稳定状态。

在本发明实施例中，通过检测到所述汽车开启沙地驾驶功能时，获取所述汽车的当前车速；根据所述当前车速判断所述汽车是否处于起步状态；若所述汽车处于起步状态，则判断所述后轴电机是否处于堵转状态；若所述后轴电机处于堵转状态，则执行沙地起步功能对应的预设控制策略；所述沙地起步功能对应的预设控制策略包括：控制所述后轴电机以预设扭矩梯度递增的方式输出扭矩，并且控制所述车身稳定控制单元esp增大后驱滑移率门限。达到了更精确的辅助驾驶员通过沙地起步预设控制策略，控制车辆在沙地稳定起步的目的。

实施例二

参照图3，为本发明实施例所述的一种车辆起步方法的流程图，所述方法应用于混合动力汽车，所述汽车包括后轴电机，具体可以包括如下步骤：

步骤201，当检测到所述汽车开启沙地驾驶功能时，获取所述汽车的当前车速。

此步骤与步骤101相同，在此不再详述。

步骤202，若所述当前车速为0，则获取所述汽车当前执行挡位。

本发明实施例中，当获取当前车速为0，则进一步通过挡位控制模块获取当前驾驶员的驾驶意图，通常驾驶挡位可以分为倒车档、行车挡和停车挡。

步骤203，若所述汽车当前执行挡位为行车档，则所述汽车处于起步状态。

步骤204，若所述汽车处于起步状态，则判断所述汽车的加速踏板是否踩下。

步骤205，若所述汽车的加速踏板踩下，则判断所述后轴电机的扭矩和电机转速的乘积是否为0。

本发明实施例中，当车速vehspd＝0时，对当前档位进行判断，如果未处于行车档，即处在neutral或parking时，车辆则保持驻车模式，即p档驻车或epb驻车，如果此时档位处于行车档，则继续对加速踏板进行判断，如果加速踏板未踩下(即accelpedalposn＝0)，则认为驾驶员请求蠕行模式，即由dct判定蠕行速度并计算发动机扭矩，如果检测到加速踏板踩下(即accelpedalposn>0)，则判断车辆处于sanddriveoff。此时对后轴电机扭矩和电机转速进行判断，如果电机转速与扭矩乘积为0。

步骤206，若所述后轴电机的扭矩和电机转速的乘积为0，则所述后轴电机处于堵转状态。

本发明实施例中，当电机转速与扭矩乘积为0，则电机存在堵转趋势，如果电机转速与扭矩乘积不为0，则认为电机工作正常，则请求沙地模式。

具体地，由于能量回收的关系，不能单纯依据电机扭矩信号的正负来判断电机状态，故利用电机转速和扭矩的状态同时判断，所以在电机转速与扭矩乘积为0的时候，确定电机存在堵转趋势。

步骤207，若所述后轴电机处于堵转状态，则执行沙地起步功能对应的预设控制策略；所述沙地起步功能对应的预设控制策略包括：控制所述后轴电机以预设扭矩梯度递增的方式输出扭矩，并且控制所述车身稳定控制单元esp增大后驱滑移率门限。

本发明实施例中，若后轴电机处于堵转趋势状态，则执行沙地起步功能对应的预设控制策略，沙地起步预设策略如表一所示：

表一

其中，通过向各子系统发送沙地起步模式信号，例如向ecm(enginecontrolmodule引擎控制模块)发送控制信号，控制扭矩响应速度，向tcu(transmissioncontrolunite变速器控制系统)发送信号，控制变速器传输扭矩，向e-motor是电机发送信号，以目标扭矩输出为基础，按照一定上升梯度输出扭矩，向esp(electronicstabilityprogram电子稳定控制系统)发送信号，增大后轴滑移率门限。

具体地，如图4所示，目标扭矩ttgt的计算方式，其中，车辆在坡道为α的沙地路面上行驶，

∑f＝ffa+fra-fi-fj-ff(1)

fi＝gsinα(2)

fj＝μgcosα(3)

ft——牵引力，车辆前轴牵引力与后轴牵引力之和，ffa+fra

fi——坡道阻力，汽车重力沿坡道的分力表现为汽车坡度阻力，g作用于汽车上的重力，g＝mg，m为汽车质量，g为重力加速度，α为坡度。

fj——滚动阻力，垂直于坡道路面的汽车重力分力为gcosα，路面摩擦系数为μ。

ff——其他阻力，汽车加速行驶时需克服的其他力的合力，包括空气阻力、加速阻力等。

当车辆在坡道上行驶时，为保证车辆可起步需有∑f≥0，即：

ffa+fra-fi-fj-ff≥0(4)

取临界情况考虑，∑f＝0

fra＝fi+fj+ff-ffa(5)

由此可得，目标扭矩ttgt

步骤208，若所述后轴电机未处于堵转状态，则执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略，控制所述汽车的行驶状态。

本发明实施例中，如果车辆后轴电机没有发生堵转以及堵转趋势，则按照沙地驾驶模式继续控制汽车即可，如表二所示：

表二

优选地，步骤208包括，子步骤a11-a13；

子步骤a11，混合动力控制单元hcu将所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略的控制信号，分别发送至发动机控制单元ems、传动控制单元dct，车身稳定控制单元esp、电机控制单元mcu。

本发明实施例中，对于phev(混合动力)车辆，动力来源通常有两个，动力源一负责控制前轴驱动，扭矩数值为发动机扭矩与电机扭矩乘以速比之和，动力源二负责后轴驱动，后轴扭矩来源于350v高压电池以及后轴电机。前后轴转矩分配策略和转矩架构都置于hcu之中，由hcu依据车速、坡度、方向盘转角、静态轴荷、高压电池soc(电池电量)等变量进行前后轴扭矩分别控制。同时当车辆发生不稳定情况(车轮打滑、减速度过大、转向不足或过度)等情况时，esp系统将介入控制，分别对前后轴进行扭矩干涉或制动力分配。车辆在路面行驶时，轮胎受到地面的摩擦阻力，此力可分解成为纵向力和侧向力，二力此消彼长。纵向力影响车辆的转向能力，侧向力影响车辆的稳定能力。受轮胎特性影响，侧向力在一定范围内与轮胎滑移率呈现线性关系，当滑移率超过一定范围(20％左右)后，二者呈现非线性关系，且稳定控制能力下降，故esp通常将驱动轮滑移率控制在15％-20％之间，既有一定的转向能力，又保证汽车的稳定性。

所以，当混合动力控制单元hcu将所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略的对应的控制信号，如扭矩输出信号发送至发动机控制单元ems和传动控制单元dct，滑移率控制信号发送至车身稳定控制单元esp和电机控制单元mcu。

子步骤a12，所述混合动力控制单元hcu获取所述发动机控制单元ems、所述传动控制单元dct、所述车身稳定控制单元esp、所述电机控制单元mcu返回的状态信号。

本发明实施例中，混合动力控制单元hcu发送控制信号后，进一步接收各子单元返回的状态信号，例如，接收发动机控制单元ems和所述传动控制单元dct的扭矩输出信号，接收车身稳定控制单元esp和电机控制单元mcu返回的滑移率控制信号。

子步骤a13，所述混合动力控制单元hcu结合所述返回的状态信号以及所述后轴电机的电量，执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略；所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略包括，控制所述汽车的起步扭矩和高速扭矩输出、提供最大扭矩传递；根据加速踏板开度计算前后轴输出扭矩并输出。

本发明实施例中，根据上述步骤描述的，当混合动力控制单元hcu接收到各子系统返回的状态信号后，由hcu依据该返回的状态信号，并根据当前车辆的车速、坡度、方向盘转角、静态轴荷、高压电池soc(电池电量)等变量进行前后轴扭矩分别控制，前后轴需要输出的扭矩以及滑移率控制，实现车辆的沙地起步辅助控制功能。

综上所述，如图5所示，本发明提供了一种沙地起步系统，首先在沙地驾驶模式下判断车速，通过车速和挡位判断车辆的起步状态，在起步状态下根据后轴电机转速和扭矩乘积的值判断后轴电机是否存在堵转，如果是，则通过控制汽车中发动机模块、变速器模块、电机以及电子稳定控制系统，协调控制车辆的平稳起步与形式状态，并显示在各参数在电子仪表盘上。

在本发明实施例中，基于p0+p4动力配置的混合电动四驱系统配置，针对沙地驾驶模式下，通过检测车辆行驶速度判断车辆是否在起步状态，再进一步在沙地驾驶模式中根据电机状态根据电机转速和电机扭矩共同判断后轴电机堵转趋势，在存在堵转趋势的时候，基于后轴目标扭矩的计算方法，实现了沙地起步模式的控制方式保证车辆平稳起步。

实施例三

参照图6，为本发明实施例所述的一种车辆起步装置的结构框图，所述装置应用于混合动力汽车，所述汽车包括后轴电机，所述装置包括：

车速获取模块301、起步状态判断模块302、电机状态判断模块303、沙地起步模块304。

参照图7下面分别详细介绍各模块的功能以及各模块之间的交互关系。

车速获取模块301，用于当检测到所述汽车开启沙地驾驶功能时，获取所述汽车的当前车速；

起步状态判断模块302，用于根据所述当前车速判断所述汽车是否处于起步状态；

优选地，所述起步状态判断模块302，包括：

挡位状态获取子模块3021，用于若所述当前车速为0，则获取所述汽车当前执行挡位；

起步状态获取子模块3022，用于若所述汽车当前执行挡位为行车档，则所述汽车处于起步状态。

电机状态判断模块303，用于若所述汽车处于起步状态，则判断所述后轴电机是否处于堵转状态；

沙地起步模块304，用于若所述后轴电机处于堵转状态，则执行沙地起步功能对应的预设控制策略；所述沙地起步功能对应的预设控制策略包括：控制所述后轴电机以预设扭矩梯度递增的方式输出扭矩，并且控制所述车身稳定控制单元esp增大后驱滑移率门限。

优选地，所述沙地起步模块304，包括：

加速踏板状态获取子模块3041，用于若所述汽车处于起步状态，则判断所述汽车的加速踏板是否踩下；

判断子模块3042，用于电机状态若所述汽车的加速踏板踩下，则判断所述后轴电机的扭矩和电机转速的乘积是否为0；

确定子模块3043，用于若所述后轴电机的扭矩和电机转速的乘积为0，则所述后轴电机处于堵转状态。

优选地，还包括：

沙地驾驶模块305，用于若所述后轴电机未处于堵转状态，则执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略，控制所述汽车的行驶状态。

优选地，所述沙地驾驶模块305，包括：

控制信号发送子模块，用于混合动力控制单元hcu将所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略的控制信号，分别发送至发动机控制单元ems、传动控制单元dct，车身稳定控制单元esp、电机控制单元mcu；

状态信号获取子模块，用于所述混合动力控制单元hcu获取所述发动机控制单元ems、所述传动控制单元dct、所述车身稳定控制单元esp、所述电机控制单元mcu返回的状态信号；

控制策略执行子模块，用于所述混合动力控制单元hcu结合所述返回的状态信号以及所述后轴电机的电量，执行所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略；所述沙地驾驶功能对应的预设控制策略包括，控制所述汽车的起步扭矩和高速扭矩输出、提供最大扭矩传递；根据加速踏板开度计算前后轴输出扭矩并输出。

在本发明实施例中，基于p0+p4动力配置的混合电动四驱系统配置，针对沙地驾驶模式下，通过检测车辆行驶速度判断车辆是否在起步状态，再进一步在沙地驾驶模式中根据电机状态根据电机转速和电机扭矩共同判断后轴电机堵转趋势，在存在堵转趋势的时候，基于后轴目标扭矩的计算方法，实现了沙地起步模式的控制方式保证车辆平稳起步。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。