CN104908747A - 基于离合器位移及can总线的自动上坡辅助系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于离合器位移及CAN总线的自动上坡辅助系统及控制方法，具有一个连接在CAN总线上的控制器，一个固定在变速器箱体上的离合器助力器，一个安装在离合器助力器上的位移传感器，一个安装在变速箱上的车速传感器；控制器通过CAN总线实时采集既有的油门踏板开度、发动机转速、发动机扭矩的数据信号，通过电缆采集位移传感器、制动踏板、车速传感器信号，实时计算车辆所处工况后，输出动态控制信号给手制动回路上的电磁阀，通过电磁阀动态控制车辆制动与缓解状态切换，实现自动上坡辅助起步。本发明能避免在车辆尚处于制动状态下加油而消耗油量；能避免因车辆溜车而造成事故；解决了既有系统依赖司机经验需人工控制的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于离合器位移及CAN总线的自动上坡辅助系统及其控制方法，可广泛应用于新能源(混合动力、纯电动)客车、自动机械变速器(AMT)客车及传统大、中型客车和中重型载货车辆。
背景技术
上坡辅助系统(Hill-start Assist Control，HAC)，是在ESP系统基础上衍生开发出来的一种功能，它可让车辆在不适用手刹情况下在坡上起步时，右脚离开制动踏板车辆仍能继续保持制动几秒，这样便可为让驾驶者轻松的将脚由刹车踏板转向油门踏板，以防止溜车而造成事故，并且还不会让驾车者感到手忙脚乱。
未配备上坡起步辅助控制系统时，要求驾驶员必须熟练掌握油门离合器的配合技巧，快速且准确地从制动踏板切换至油门踏板。配备上坡起步辅助控制时，因为上坡起步辅助控制可以防止车辆向后下滑，所以驾驶员可以轻松驾车起步并从容切换踏板。
目前的上坡起步辅助控制系统普遍存在以下问题：
1、因采用基于制动踏板位置信号延时固定时间再释放制动控制的方式，踏板过早切换，在车辆尚处于制动状态下加油，大大消耗油量，并导致刹车片快速磨损；
2、因采用基于制动踏板位置信号延时固定时间再释放制动控制的方式，踏板过晚切换，因车辆已处于制动缓解状态，导致车辆溜车，造成事故；
3、无法区分空载、重载、坡道程度等具体车辆工况，导致平道起步延时，坡道起步油门大小依赖于司机的经验，控制难度过大。
发明内容
本发明的目的是要提供一种基于离合器位移及CAN总线自动上坡辅助系统及其控制方法，主要解决的技术问题是：1、踏板过早切换，在车辆尚处于制动状态下加油，大大消耗油量，并导致刹车片快速磨损。2、踏板过晚切换，因车辆已处于制动缓解状态，导致车辆溜车，造成事故。3、无法区分空载、重载、坡道程度等具体车辆工况，导致平道起步延时，坡道起步油门大小依赖于司机的经验，控制难度过大。
为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以实现：
一种基于离合器位移及CAN总线的自动上坡辅助系统，包括一个连接在CAN总线上具有CAN总线接口的控制器，及通过所述CAN总线分别与该控制器连接的固定在变速器箱体上的离合器助力器、安装在离合器助力器上的位移传感器、安装在驾驶室内带有模拟量信号输出的制动踏板和安装在变速箱上的车速传感器；
所述控制器通过所述CAN总线实时采集油门踏板开度、发动机转速、发动机扭矩的数据信号，并通过电缆采集所述位移传感器、制动踏板位置、车速信号，实时计算车辆所处工况后，输出动态控制信号给手制动回路上的电磁阀，通过电磁阀动态控制车辆制动与缓解状态切换，实现自动上坡辅助起步。
作为优选的技术方案：
本发明所述的自动上坡辅助系统，所述车辆所处工况是指离合器半结合点，该离合器半结合点为：车速为零，司机切换制动踏板到油门踏板，同时释放离合器踏板，此时，所述控制器通过CAN总线收到所述发动机转速和发动机扭矩的突变信号，该突变点即为离合器半结合点。
本发明还提出以上通过自动上坡辅助系统实现的自动上坡辅助控制方法，包括以下步骤：
1)所述控制器通过CAN总线实时采集发动机扭矩、发动机转速、油门踏板开度、车速信号；
同时，控制器通过系统内部信号电缆采集制动踏板位置、离合器位移；在车辆起步时，所述控制器得车速为零信号，司机切换制动踏板到油门踏板，同时释放离合器踏板，此时，所述控制器通过CAN总线收到所述发动机转速和发动机扭矩的突变信号，该突变点为离合器半结合点；所述控制器根据离合器接近所述离合器半结合点的程度动态控制所述电磁阀通电释放制动信号，并将所述离合器半结合点位移传感器对应的位移值存储在在所述控制器的存储器内；
2)所述控制器根据采集到的油门踏板开度和制动踏板位置控制车辆的运行状态，当所述制动踏板位置由100％变为0％后，根据所述离合器位移值控制刹车释放时刻，当所述离合器位移值到达所述离合器结合点±10％位置时，刹车自动释放，实现车辆上坡启动；当所述制动踏板位置不是0％，车辆停止，判断司机没有起步意图，不必启动控制策略。
本发明所述的自动上坡辅助控制方法，所述步骤1)中所述控制器根据离合器接近所述离合器半结合点的程度动态控制所述电磁阀通电释放制动信号指的是：所述离合器位移值到达所述离合器半结合点位置后，所述控制器通过所述电磁阀控制制动系统制动与缓解状态的切换。
本发明的有益效果是：
1、因采用基于离合器位移及CAN总线的控制的方式，只在离合器位移值到达半离合结合点位置时，才控制电磁阀释放手制动。避免了在车辆尚处于制动状态下加油而消耗油量；
2、因采用基于离合器位移及CAN总线的控制的方式，在离合器位移值到达离合器半结合点位置后，车辆才会缓解制动，此时动力已脱离中断状态，避免了因车辆溜车而造成事故；
3、因采用CAN总线的控制的方式，可依据总线上发动机转速、扭矩等信息，实时计算空载、重载、坡道程度等具体车辆工况，车辆在平道起步时可快速起步，坡道起步时自动调节离合器结合点，解决了既有系统依赖司机经验需人工控制的问题。
附图说明
图1是本发明的基于离合器位移及CAN总线的自动上坡辅助系统示意图；
图2是现有坡道辅助起步系统方案中固定延时处理时正常状态图；
图3是现有坡道辅助起步系统方案中固定延时处理时溜车状态图；
图4是现有坡道辅助起步系统方案中固定延时处理时拖车状态图；
图5是本发明的坡道起步系统方案刹车提前状态图；
图6是本发明的坡道起步系统方案刹车滞后状态图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于离合器位移及CAN总线的自动上坡辅助系统，包括控制器1、位移传感器2、制动踏板3、电磁阀4、车速传感器5、离合器助力器6、CAN总线7。
具有CAN总线接口的控制器1通过电缆连接在CAN总线7上，可以实时采集发动机扭矩、发送机转速、油门踏板开度等信号；固定在变速器箱体上的离合器助力器6，安装在离合器助力器6上的位移传感器2，安装在手制动回路上的电磁阀4，安装在驾驶室内带有模拟量信号输出的制动踏板3，安装在变速箱上的车速传感器5，均通过电缆与控制器1连接。
控制器1通过CAN总线7实时采集既有的油门踏板开度、发动机转速、发动机扭矩的数据信号，通过电缆采集位移传感器2、制动踏板3、车速传感器5等信号，通过嵌入式软件算法实时计算车辆所处工况，动态控制车辆手制动系统电磁阀4控制制动与缓解状态切换，实现自动上坡辅助起步。
通过以上自动上坡辅助系统实现的自动上坡辅助控制方法，包括以下步骤：
1)控制器1通过CAN总线实时采集发动机扭矩、发动机转速、油门踏板开度、车速信号；
同时，控制器1通过系统内部信号电缆采集制动踏板位置、离合器位移；
在车辆起步时，控制器1得车速为零信号，司机切换制动踏板到油门踏板，同时释放离合器踏板，此时，控制器1通过CAN总线收到发动机转速和发动机扭矩的突变信号，该突变点为离合器半结合点，该点即车辆动力中断和接续点，保证在离合器到达该点后一定范围(±10％)内再释放制动，即可保证车辆在坡道上不发生后溜事故；控制器根据离合器接近离合器半结合点的程度动态控制电磁阀4通电释放制动信号，即，离合器位移值到达离合器半结合点位置后，控制器1通过电磁阀4控制制动系统制动与缓解状态的切换；并将离合器半结合点位移传感器对应的位移值存储在在控制器的存储器内；
2)控制器1根据采集到的油门踏板开度和制动踏板位置控制车辆的运行状态，当制动踏板位置由100％变为0％后，根据离合器位移值控制刹车释放时刻，当离合器位移值到达离合器结合点±10％位置时，刹车自动释放，实现车辆上坡启动；当制动踏板位置不是0％，车辆停止，判断司机没有起步意图，不必启动控制策略。
如图2所示，现有坡道辅助起步系统方案，司机右脚抬起刹车，此时车辆尚处于制动状态，固定延时时间后，刹车再自动释放，此时油门及离合器位置合适，在离合器到达结合点后，刹车随后释放，此时车辆动力接续，不会溜车。
如图3所示，现有坡道辅助起步系统方案，司机右脚抬起刹车，此时车辆尚处于制动状态，固定延时时间后，刹车再自动释放，如果油门及离合器位置滞后，在离合器到达结合点之前，刹车已经释放，此时车辆动力尚未接续，造成溜车。
如图4所示，现有坡道辅助起步系统方案，司机右脚抬起刹车，此时车辆尚处于制动状态，固定延时时间后，刹车再自动释放，如果油门及离合器位置超前，在离合器到达结合点之后，刹车尚未释放，此时车辆处于制动状态，油门加大，造成拖车现象。
如图5、6所示，本方案坡道起步系统方案，司机右脚抬起刹车，此时车辆尚处于制动状态，只有在离合器位移到达结合点附近时(±10％)，刹车再自动释放，无论油门及离合器位置超前还是落后，都会在合适的油门及离合器位置时，即释放刹车、又接续动力，即不会溜车也不会拖车。
Claims (4)
1.一种基于离合器位移及CAN总线的自动上坡辅助系统，其特征在于：包括一个连接在CAN总线上具有CAN总线接口的控制器，及通过所述CAN总线分别与该控制器连接的固定在变速器箱体上的离合器助力器、安装在离合器助力器上的位移传感器、安装在驾驶室内带有模拟量信号输出的制动踏板和安装在变速箱上的车速传感器；
所述控制器通过所述CAN总线实时采集油门踏板开度、发动机转速、发动机扭矩的数据信号，并通过电缆采集所述位移传感器、制动踏板位置、车速信号，实时计算车辆所处工况后，输出动态控制信号给手制动回路上的电磁阀，通过电磁阀动态控制车辆制动与缓解状态切换，实现自动上坡辅助起步。
2.根据权利要求1所述的自动上坡辅助系统，其特征在于：所述车辆所处工况是指离合器半结合点，该离合器半结合点为：车速为零，司机切换制动踏板到油门踏板，同时释放离合器踏板，此时，所述控制器通过CAN总线收到所述发动机转速和发动机扭矩的突变信号，该突变点即为离合器半结合点。
3.根据权利要求1所述的自动上坡辅助系统实现的自动上坡辅助控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）所述控制器通过CAN总线实时采集发动机扭矩、发动机转速、油门踏板开度、车速信号；
同时，控制器通过系统内部信号电缆采集制动踏板位置、离合器位移；在车辆起步时，所述控制器得车速为零信号，司机切换制动踏板到油门踏板，同时释放离合器踏板，此时，所述控制器通过CAN总线收到所述发动机转速和发动机扭矩的突变信号，该突变点为离合器半结合点；所述控制器根据离合器接近所述离合器半结合点的程度动态控制所述电磁阀通电释放制动信号，并将所述离合器半结合点位移传感器对应的位移值存储在在所述控制器的存储器内；
2）所述控制器根据采集到的油门踏板开度和制动踏板位置控制车辆的运行状态，当所述制动踏板位置由100%变为0%后，根据所述离合器位移值控制刹车释放时刻，当所述离合器位移值到达所述离合器结合点±10%位置时，刹车自动释放，实现车辆上坡启动；当所述制动踏板位置不是0%，车辆停止，判断司机没有起步意图，不必启动控制策略。
4.根据权利要求3所述的自动上坡辅助控制方法，其特征在于：所述步骤1）中所述控制器根据离合器接近所述离合器半结合点的程度动态控制所述电磁阀通电释放制动信号指的是：所述离合器位移值到达所述离合器半结合点位置后，所述控制器通过所述电磁阀控制制动系统制动与缓解状态的切换。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |