CN102167032B - 一种深度混合动力汽车的上坡辅助控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深度混合动力汽车的上坡辅助控制方法，其包括以下步骤：1)车辆坡路起步的检测：整车控制单元实时采集车辆的加速踏板位置、档位位置、制动主缸压力以及电机的转速和力矩信息；当车辆坡路起步时，如果整车控制单元检测到电机的转动方向与车辆的档位所对应的电机旋转方向相反，则启动坡路辅助控制系统并进入坡路辅助控制程序，并记录上一时刻制动主缸压力及液压制动踏板开度值；2)车辆坡路起步过程中力矩的分配及起步控制策略：整车控制单元计算车辆起步力矩，再根据电池荷电状态、电机所能提供的最大驱动力矩、发动机状态、液压制动主缸状态统一动态协调电机、发动机、离合器及液压制动装置保证车辆坡路起步过程中不后退，并辅助驾驶员实现车辆的平稳起步。

Description

一种深度混合动力汽车的上坡辅助控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车的辅助驾驶技术，特别是关于一种深度混合动力汽车的上坡辅助控制方法。

背景技术

随着汽车保有量的增加及人们对汽车驾驶的安全性和舒适性要求的提高，汽车的主动安全(辅助驾驶技术)已成为汽车工业界的研究重点之一。混合动力汽车的上坡辅助技术(即车辆静止，当驾驶员将排档置于前进(倒退)位置后，在驾驶员解除手制动，松开制动踏板和踩下加速踏板的过程中，车辆由程序控制，保证车辆不因自身所受重力沿斜坡上的分力作用向档位相反方向运动，并能顺利平稳起步的技术)因可减轻驾驶员的操作负担，减少因驾驶员驾驶技术不足导致车辆起步溜坡引发的危险，具有良好的应用前景及应用价值。现有的上坡辅助技术分为以下五类：1、在传动装置中安装单向离合器，以保证车辆只能按排档方向行进的上坡起步控制方法。2、通过连杆连接离合器及制动器，根据离合器位置控制制动力(只有当离合器开始接合，才释放制动)的上坡起步控制方法。3、通过坡度及重量传感器估计车辆的起动力矩，当驾驶员释放制动踏板时，车辆由程序控制继续保持制动力矩，只有当加速踏板对应的转矩达到起动转矩时，接合离合器，完全释放制动力矩，使车辆起步的方法。4、利用电机力矩的快速响应特性，通过提高车辆响应加速踏板的能力及减少响应时间实现车辆在上坡路上或重负荷下车辆起步的方法。5、基于电机力矩控制的比例积分环节实现电驱动车辆上坡的控制方法。6、现有的混合动力汽车由于具有蠕行功能，仅当蠕行起动力矩大于坡度阻力矩和滚动阻力矩之和时，可以实现坡路平稳起步。

上述现有的上坡辅助技术存在的缺点是：1、通过机械装置实现的上坡辅助方法，由于没有对车辆起动力矩的估算，无法保证车辆上坡起步过程中的不熄火或平稳起步。2、坡度传感器及重量传感器虽可估算出车辆上坡起步时的起动力矩，但成本过高无法广泛应用。3、现有的车速传感器在低速时精度均不高，利用车速信号判断车辆起步过程中的后退误差较大。4、在专利200680006586.6中所涉及的混合动力汽车的上坡控制方法重点强调车辆驱动力快速相应驾驶员需求的能力，而未涉及车辆起步可能出现的后退现象。5、现有混合动力汽车虽在坡度较小的情况下可实现坡路起步，但当坡度增加到一定程度后同样会出现起步过中车辆的溜坡，因而并非是实际意义上的混合动力汽车上坡辅助技术。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种上坡起步过程中不后退，并辅助驾驶员实现车辆平稳起步的深度混合动力汽车的上坡辅助控制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种深度混合动力汽车的上坡辅助控制方法，其包括以下步骤：1)基于深度混合动力汽车驱动电机转速可精确测量特性的车辆坡路起步检测：车辆坡路辅助控制系统中的整车控制单元实时采集车辆的加速踏板位置、档位位置、制动主缸压力以及电机的转速和力矩信息；当车辆坡路起步时，如果整车控制单元检测到电机的转动方向与车辆的档位所对应的电机旋转方向相反，则启动坡路辅助控制系统并进入坡路辅助控制程序，并记录上一时刻制动主缸压力及液压制动踏板开度值；2)深度混合动力汽车坡路起步过程中发动机与电机的驱动力矩分配及起步过程中发动机、电机、离合器与制动器的协调控制策略：整车控制单元计算车辆起步力矩，再根据电池荷电状态、电机所能提供的最大驱动力矩、发动机状态、液压制动主缸状态统一动态协调电机、发动机、离合器及液压制动装置保证车辆坡路起步过程中不后退，并能顺利平稳起步。

在执行步骤2)时，其包括以下内容：(1)深度混合动力汽车坡路起步过程中起动力矩的计算：根据电机旋转前的液压制动主缸压力所对应的制动力矩与车辆正常起步所需的力矩之和得出车辆坡路起步力矩；(2)深度混合动力汽车坡路起步过程中力矩的分配及各部件的协调控制策略：整车控制单元检查电池荷电状态及电机所能提供的最大驱动力矩：①若电池荷电状态不低于正常工作范围的下限，且车辆坡路起步力矩小于电机所能提供的最大力矩，则车辆的起步选用电机驱动，然后整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋与电机控制单元，并以电机的速度反馈，控制电机的驱动力矩，实现车辆的平稳起步；②若电池荷电状态低于电池正常工作范围的下限，或车辆坡路起步力矩大于电机所提能供的最大力矩，则车辆起步选用发动机为主动力源：i)整车控制单元给液压制动控制单元发出命令控制液压制动主缸压力恢复到电机旋转之前；ii)整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元：a)若发动机已起动，整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元；b)若发动机未起动，首先起动发动机，然后整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元；iii)整车控制单元发出命令接合离合器；iv)当离合器接合至半联动位置，整车控制单元动态协调电机的驱动力矩，使离合器输出轴的驱动力矩与电机的驱动力矩之和等于车辆起步力矩，同时整车控制单元给液压制动控制单元发出命令解除液压制动；v)以电机转速信号的闭环，控制电机的驱动力矩，实现车辆的平稳起步；(3)深度混合动力汽车坡路起步辅助控制的退出策略：当加速踏板所对应的驱动力矩值大于当前上坡辅助控制输出的总驱动力矩，或制动踏板开度大于电机旋转前的制动踏板开度时，退出坡路辅助控制系统。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用实际电机旋转方向与档位所对应的电机旋转方向相反作为判断车辆坡路起步条件，由于电机的转速可精确测量，且电机转速与车轮间存在一定的速比(主减速器)，因此以电机的旋转作为上坡时车辆起步的触发条件更为精确。2、本发明采用电机旋转前的液压主缸压力作为坡起起动力矩的参考条件，较采用坡度及车重传感器的坡路起步方法可大幅降低成本。3、本发明采用混合动力汽车中原有的坡路辅助控制系统，因此较机械式坡路起步控制方法，不仅具有不需加装机械结构的特点，且由于起动力矩的闭环控制，可避免起动过程中因起动力矩不足导致的发动机熄火、坡路起步失败及减少离合器的磨损。4、本发明还提出了上坡辅助平稳退出的条件。

附图说明

图1是本发明的流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明采用深度混合动力汽车中原有的整车控制单元、电机控制单元、发动机控制单元和液压制动控制单元组成坡路辅助控制系统。电机、发动机和液压制动装置由各自控制单元及其内部控制逻辑控制，三者之间受整车控制单元在上层协调控制，上述所有控制单元的控制程序由单片机编程完成。

如图1所示，本发明的上坡辅助控制方法包括以下步骤：

1、基于深度混合动力汽车驱动电机转速可精确测量特性的车辆坡路起步检测：车辆坡路辅助控制系统中的整车控制单元实时采集车辆的加速踏板位置、档位位置、制动主缸压力以及电机的转速和力矩信息。当车辆坡路起步时，如果整车控制单元检测到电机的转动方向与车辆的档位所对应的电机旋转方向相反，则启动坡路辅助控制系统并进入坡路辅助控制程序，并记录上一时刻制动主缸压力及液压制动踏板开度值。

2、深度混合动力汽车坡路起步过程中发动机与电机的驱动力矩分配及起步过程中发动机、电机、离合器与制动器的协调控制策略：整车控制单元计算车辆起步力矩，再根据电池SOC(荷电状态)、电机所能提供的最大驱动力矩、发动机状态、液压制动主缸状态统一动态协调电机、发动机、离合器及液压制动装置保证车辆坡路起步过程中不后退，并能顺利平稳起步，其具体包括以下内容：

1)深度混合动力汽车坡路起步过程中起动力矩的计算：根据电机旋转前的液压制动主缸压力所对应的制动力矩与车辆正常起步所需的力矩之和得出车辆坡路起步力矩。

2)深度混合动力汽车坡路起步过程中力矩的分配及各部件的协调控制策略：整车控制单元检查电池SOC及电机所能提供的最大驱动力矩：

①若电池SOC不低于正常工作范围的下限，且车辆坡路起步力矩小于电机所能提供的最大力矩，则车辆的起步选用电机驱动，然后整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋与电机控制单元，并以电机的速度反馈，控制电机的驱动力矩，实现车辆的平稳起步；

②若电池SOC低于电池正常工作范围的下限，或车辆坡路起步力矩大于电机所提能供的最大力矩，则车辆起步选用发动机为主动力源：

i)整车控制单元给液压制动控制单元发出命令控制液压制动主缸压力恢复到电机旋转之前；

ii)整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元：

a)若发动机已起动，整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元；

b)若发动机未起动，首先起动发动机，然后整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元。

iii)整车控制单元发出命令接合离合器；

iv)当离合器接合至半联动位置，整车控制单元动态协调电机的驱动力矩，使离合器输出轴的驱动力矩与电机的驱动力矩之和等于车辆起步力矩，同时整车控制单元给液压制动控制单元发出命令解除液压制动；

v)以电机转速信号的闭环，控制电机的驱动力矩，实现车辆的平稳起步。

3)深度混合动力汽车坡路起步辅助控制的退出策略：当加速踏板所对应的驱动力矩值大于当前上坡辅助控制输出的总驱动力矩，或制动踏板开度大于电机旋转前的制动踏板开度时，退出坡路辅助控制系统。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (1)

1.一种深度混合动力汽车的上坡辅助控制方法，其包括以下步骤：

1)基于深度混合动力汽车驱动电机转速可精确测量特性的车辆坡路起步检测：车辆坡路辅助控制系统中的整车控制单元实时采集车辆的加速踏板位置、档位位置、制动主缸压力以及电机的转速和力矩信息；当车辆坡路起步时，如果整车控制单元检测到电机的转动方向与车辆的档位所对应的电机旋转方向相反，则启动坡路辅助控制系统并进入坡路辅助控制程序，并记录上一时刻制动主缸压力及液压制动踏板开度值；

2)深度混合动力汽车坡路起步过程中发动机与电机的驱动力矩分配及起步过程中发动机、电机、离合器与制动器的协调控制策略：整车控制单元计算车辆起步力矩，再根据电池荷电状态、电机所能提供的最大驱动力矩、发动机状态、液压制动主缸状态统一动态协调电机、发动机、离合器及液压制动装置保证车辆坡路起步过程中不后退，并能顺利平稳起步，其具体包括以下内容：

(1)深度混合动力汽车坡路起步过程中起动力矩的计算：根据电机旋转前的液压制动主缸压力所对应的制动力矩与车辆正常起步所需的力矩之和得出车辆坡路起步力矩；

(2)深度混合动力汽车坡路起步过程中力矩的分配及各部件的协调控制策略：整车控制单元检查电池荷电状态及电机所能提供的最大驱动力矩：

①若电池荷电状态不低于正常工作范围的下限，且车辆坡路起步力矩小于电机所能提供的最大力矩，则车辆的起步选用电机驱动，然后整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋与电机控制单元，并以电机的速度反馈，控制电机的驱动力矩，实现车辆的平稳起步；

②若电池荷电状态低于电池正常工作范围的下限，或车辆坡路起步力矩大于电机所提能供的最大力矩，则车辆起步选用发动机为主动力源：

i)整车控制单元给液压制动控制单元发出命令控制液压制动主缸压力恢复到电机旋转之前；

ii)整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元：

a)若发动机已起动，整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元；

b)若发动机未起动，首先起动发动机，然后整车控制单元将计算得到的车辆坡路起步力矩赋予发动机控制单元；

iii)整车控制单元发出命令接合离合器；

iv)当离合器接合至半联动位置，整车控制单元动态协调电机的驱动力矩，使离合器输出轴的驱动力矩与电机的驱动力矩之和等于车辆起步力矩，同时整车控制单元给液压制动控制单元发出命令解除液压制动；

v)以电机转速信号的闭环，控制电机的驱动力矩，实现车辆的平稳起步；

(3)深度混合动力汽车坡路起步辅助控制的退出策略：当加速踏板所对应的驱动力矩值大于当前上坡辅助控制输出的总驱动力矩，或制动踏板开度大于电机旋转前的制动踏板开度时，退出坡路辅助控制系统。