CN104973065A - 估算车辆的道路坡度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种估算车辆的道路坡度的装置和方法。所述估算车辆的道路坡度的方法可以包括：确定重力加速度传感器的补偿值；确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离；将行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差与预定值相比较；基于比较结果通过使用驱动扭矩或者重力加速度传感器来估算道路坡度；以及根据估算的道路坡度控制车辆的换挡。

Description

估算车辆的道路坡度的装置和方法

相关申请交叉引用

本申请要求2014年4月2日提交的韩国专利申请No.10-2014-0039326的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种估算车辆的道路坡度的装置和方法。特别地，本发明涉及一种估算车辆的道路坡度的装置和方法，其通过依据车辆的行驶状态使用驱动扭矩或者重力加速度传感器来确定车辆是否在汽车底盘测功器上驱动程序(drive procedure)和估算道路坡度。

背景技术

一般地，估算车辆的道路坡度的方法分为使用驱动扭矩的方法和使用重力加速度传感器的方法。

车辆的负载依据道路坡度而改变，这样与驱动扭矩相关的车辆速度的增长率也会根据道路坡度而改变。因而，通过使用驱动扭矩的估算道路坡度的方法通过使用车辆速度的增长率的差来估算道路坡度。通过使用驱动扭矩的估算道路坡度的方法不需要额外的传感器就能估算道路坡度。然而，通过使用驱动扭矩的估算道路坡度的方法因驱动扭矩改变的原因而不能正确地估算道路坡度。因而，因驱动扭矩的改变的原因会出现道路坡度的过量误差。

另一方面，当车辆位于斜坡上时，通过使用重力加速度传感器的估算道路坡度的方法检测纵向加速度。因而，通过使用重力加速度传感器的估算道路坡度的方法通过将纵向加速度与车辆速度的增长率相比较来计算车辆的倾斜坡度。由于如果车辆的车轮具有固定高度则倾斜坡度为道路坡度，因此通过使用重力加速度传感器的估算道路坡度的方法无论驱动扭矩如何都能够估算道路坡度。

通过使用重力加速度传感器的估算道路坡度的方法与通过使用驱动扭矩的估算道路坡度的方法相比，具有高准确性和快速响应能力。然而，当车辆在汽车底盘测功器上驱动程序时，因为车辆不移动而只是车辆的车轮速度改变，重力加速度传感器的纵向的输出值(不能正确反映道路坡度的变化)。因而，道路坡度估算在加速时错误地被估算为负值而在减速时错误地被估算为正值。根据道路坡度执行车辆换挡控制。因而，当在汽车底盘测功器上驱动程序用于燃料消耗认证或者功率性能测试的过程中错误估算道路坡度时，不能确认车辆的燃料消耗和功率性能。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种估算车辆的道路坡度的装置和方法，其具有以下优点：通过依据车辆的行驶状态使用驱动扭矩或者重力加速度传感器来确定车辆是否在汽车底盘测功器上驱动程序并且估算道路坡度。

根据本发明的各个方面，估算车辆的道路坡度的方法可以包括：确定重力加速度传感器的补偿值；确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离；将行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离与预定值相比较；基于比较结果通过使用驱动扭矩或者重力加速度传感器来估算道路坡度；以及根据估算的道路坡度控制车辆的换挡。

该方法可以进一步包括：当行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差大于或者等于预定值时，输出汽车底盘测功器的检测信号。

当汽车底盘测功器的检测信号输出时，可以通过使用驱动扭矩估算道路坡度。

当行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差小于预定值时，可以通过使用重力加速度传感器估算道路坡度。

重力加速度传感器的补偿值的确定可以包括：当发动机启动时将重力加速度传感器的补偿值设为0；确定车辆是否停止；当车辆没有停止时，确定在预定时间内的重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值；以及在该预定时间过去后，将重力加速度传感器的补偿值设为该重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值。

该方法可以进一步包括：当车辆停止时，将重力加速度传感器的纵向的输出值设为0。

重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离的确定可以包括：确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度；当重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度为负值时，将重力加速度传感器的纵向的行驶速度设为0；以及通过对重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度进行积分而确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离。

重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度可以通过将重力加速度传感器的纵向方向的输出值的校正值和重力加速度传感器的补偿值结合(integrating)而确定。

根据本发明的各个方面，用于估算车辆的道路坡度的装置可以包括：数据检测器，其配置为检测用于换挡控制的数据；以及控制器，其配置为基于该数据确定重力加速度传感器的补偿值和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离，通过将行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离相比较而确定车辆是否在汽车底盘测功器上驱动程序，以及依据汽车底盘测功器上的驱动程序通过使用的驱动扭矩或重力加速度传感器来估算道路坡度。

当行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差大于或者等于预定值时，控制器可以输出汽车底盘测功器的检测信号。

当汽车底盘测功器的检测信号输出时，控制器可以确定车辆在汽车底盘测功器上驱动程序，并且可以通过使用驱动扭矩估算道路坡度。

当行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差小于预定值时，控制器可以确定车辆没有在汽车底盘测功器上驱动程序，并且通过使用重力加速度传感器估算道路坡度。

控制器可以通过确定预定时间内的重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值来确定重力加速度传感器的补偿值。

控制器可以通过对重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度进行积分而确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离。

控制器可以通过将重力加速度传感器的纵向方向的输出值的校正值和重力加速度传感器的补偿值结合而确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度。

数据可以包括车辆的速度、车辆的加速度、车辆的换挡以及车辆的转向角中至少一个上的信息。

如上所述，根据本发明的各个实施例，当车辆在汽车底盘测功器上驱动程序时，能够通过停止使用重力加速度传感器的估算道路坡度的方法，并且应用使用驱动扭矩的估算道路坡度的方法而正确地估算道路坡度。因而，能够根据道路坡度而精确地控制变速箱的换挡控制，并且能够正确地确认车辆的燃料消耗和功率性能。

应当理解，此处使用的术语“车辆”、“车辆的”以及其他类似术语一般是包括机动车辆，例如客车，包括SUV、巴士、卡车、各种商用车、包括各种车船的船只、飞机等等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合动力电动汽车、氢动力汽车和其他可替代的燃料汽车(例如：从除了石油以外的资源获得的燃料)。此处，混合动力车是具有两个或者更多动力源的车辆，例如：既能汽油发动又能电力发动的车辆。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。

附图说明

图1为根据本发明的示例性的估算道路坡度的装置的框图。

图2为根据本发明的示例性的估算道路坡度的方法的流程图。

图3为示出了根据本发明的示例性的详细计算重力加速度传感器的补偿值的方法的部分步骤的流程图。

图4为示出了根据本发明的示例性的详细计算重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离的方法的部分步骤的流程图。

应理解的是，附图呈现了说明本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施方案，其示例在附图中示出并在下文中描述。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖各种替代方案、修改、等同方案以及其他实施方案，这些替代方案、修改、等同方案以及其他实施方案能够被包括于由所附权利要求书限定的本发明的精神及范畴内。

图1为根据本发明的各个实施例的估算道路坡度的装置的框图。

如图1所示，根据本发明的各个实施例的估算道路坡度的装置包括数据检测器10、控制器20以及变速箱30。

数据检测器10检测用于确定车辆是否在汽车底盘测功器上驱动程序的数据以及用于控制车辆换挡的数据，并且被数据检测器10检测到的数据被传递至控制器20。数据检测器10包括加速踏板位置传感器11、制动踏板位置传感器12、换挡传感器13、车速传感器14、车轮速度传感器15、重力加速度传感器16以及转向角传感器17。

加速踏板位置传感器11检测驾驶员压下加速踏板的程度。即，加速踏板位置传感器11检测与驾驶者的加速意愿相关的数据。

制动踏板位置传感器12检测制动踏板是否被压下。即，制动踏板位置传感器12和加速踏板位置传感器11一起检测驾驶者的加速意愿。

换挡传感器13检测当前接合的换挡阶段。

车速传感器14检测车辆速度，并且安装在车辆的车轮上。相反地，车辆速度可以基于车轮速度传感器15接收到的信号计算得出。

同时，目标换挡速度可以通过使用基于加速踏板位置传感器11的信号和车速传感器14的信号的换挡模式(pattern)计算得出，由此控制至目标换挡速度的换挡。即，在自动变速箱中控制供应至多个摩擦元件的液压或者从多个摩擦元件释放出的液压，该自动变速箱设置有多个行星齿轮组和所述多个摩擦元件。此外，在双离合变速箱中控制施加到多个同步设备和致动器的电流。

车轮速度传感器15检测车辆的车轮转速，并且安装在车辆的车轮上。当车辆的车轮由于快速制动而打滑时，车轮速度传感器15控制制动液压。

重力加速度传感器16检测车辆的加速度。除车速传感器14之外，还可以安装重力加速度传感器16，并且重力加速度传感器可以直接检测车辆的加速度，或者重力加速度传感器16可以通过对由车速传感器14检测到的车速进行微分运算来计算车辆的加速度。

而且，当车辆位于斜坡上时，重力加速度传感器16可以检测纵向的加速度。

转向角传感器17检测车辆的转向角。即，转向角传感器17检测车辆行驶的方向。

控制器20基于由数据检测器10检测到的数据估算道路坡度，并且根据该道路坡度控制变速箱30。控制器20可以改变换挡模式(对目标换挡速度的接合感觉)、发动机扭矩映射和/或发动机扭矩滤波。

同时，控制器20可以确定车辆是否在汽车底盘测功器上驱动程序。控制器20可以根据汽车底盘测功器上的驱动程序来选择估算道路坡度的方法。当车辆在汽车底盘测功器上驱动程序时，控制器20可以通过使用驱动扭矩来估算道路坡度。

与此相反，当车辆没有在汽车底盘测功器上驱动程序时，控制器20可以通过使用重力加速度传感器来估算道路坡度。

此外，控制器20可以包括存储器。存储器可以用作暂时存储由数据检测器10检测到的输入/输出数据。存储器22可以存储每份数据的使用频率。

存储器22可以包括以下存储介质中的至少一种存储介质：快闪存储器类型、硬盘类型、多媒体卡微类型、卡型存储器(例如：SD存储器或者XD存储器等等)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁存储器、磁盘以及光碟。

为了这些目的，控制器20可以作为至少一个由预定程序操作的处理器来实施，并且预定程序可以编程，以便于执行根据本发明的车辆的估算道路坡度的方法的每一步。

在此描述的各个实施例可以在记录介质中实施，该记录介质可以由例如是电脑或者相似的设备通过使用软件、硬件或者其结合来读取。

根据硬件的实施，在此描述的各个实施例可以通过使用以下至少一种来实施：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器以及设计为执行任何其他功能的电子单元。

根据软件的实施，本发明中描述的各个实施例(例如程序或者功能)可以通过单独的软件模块实施。每一个软件模块可以执行一个或者多个本发明中描述的功能和操作。软件代码可以通过以合适的编程语言写的软件应用来实施。

在下文中，将会参考图2、图3和图4详细描述根据本发明的各个实施例的估算车辆的道路坡度的方法。

图2为示出了根据本发明的各个实施例的估算道路坡度的方法的流程图。

如图2所示，根据本发明的各个实施例的估算车辆的道路坡度的方法开始于在步骤S100中计算重力加速度传感器的补偿值。

重力加速度传感器16的纵向方向的输出值包括根据重力加速度传感器16的安装角度的误差。因此，当车辆停止或者在汽车底盘测功器上驱动程序时，补偿值也会从重力加速度传感器16输出。

同时，控制器20可以基于通过数据检测器10检测到数据来确定车辆的行驶状态，用于计算重力加速度传感器16的补偿值。

数据可以包括在车辆的速度、车辆的加速度、车辆的换挡以及车辆的转向角中至少一个上的信息。

图3为示出了根据本发明的各个实施例的详细计算重力加速度传感器的补偿值的方法的部分步骤的流程图。

参考图3，重力加速度传感器的补偿值的计算包括：当发动机启动时将重力加速度传感器的补偿值设为0；确定车辆是否停止；当车辆没有停止时，计算预定时间内的重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值；以及在该预定时间过去后，将重力加速度传感器的补偿值设为该重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值。

在计算重力加速度的补偿值之前，在步骤S101中控制器确定车辆的发动机是否启动。

当在步骤S101中车辆的发动机启动时，过程进行到下一步，否则计算重力加速度传感器的补偿值的方法结束。

当在步骤S101中车辆的发动机启动时，在步骤S102中控制器20将重力加速度传感器的补偿值设为0。

在这之后，在步骤S103中控制器20确定车辆是否停止。

当在步骤S103中车辆停止时，在步骤S104中控制器20将重力加速度传感器的纵向方向的输出值设为0。

另一方面，在步骤S103中车辆没有停止或者在步骤S104中重力加速度传感器的纵向方向的输出值为0，在步骤S105中控制器20计算重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值。

控制器20通过在步骤S106中确定预定时间是否过去，计算预定时间内的重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值，并且在步骤S107中，当预定时间过去后，将重力加速度传感器的补偿值设为重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值。

当在步骤S100中计算重力加速度传感器的补偿值时，在步骤S110中控制器20计算重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离。

图4为显出了根据本发明的各个实施例的详细计算在重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离的方法的部分步骤的流程图。

重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离的计算包括：计算重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度；当重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度为负值时，将重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度设为0；以及通过对重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度进行积分而计算重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离。

在步骤S111中控制器20计算重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度，以便于计算重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离。

重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度可以通过将重力加速度传感器的纵向方向的输出值的校正值和重力加速度传感器的补偿值结合(integrating)而计算得出。

由于例如暂时性冲击之类的干扰，重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度可能输出为负值。然而，当车辆向前行驶时，纵向方向的行驶速度不能为负值。因此，在步骤S112中控制器20确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度是否为负值。当重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度为负值时，在步骤S113中控制器20将重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度设为0。

在这之后，在步骤S114中控制器20通过使用重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度来计算重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离。

重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离可以通过对重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度进行积分而计算得出。

当在步骤S110中计算重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离时，在步骤S120中控制器20将行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差与预定值相比较。

当行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差大于或者等于预定值时，在步骤S130中控制器20确定车辆在汽车底盘测功器上驱动程序并且输出汽车底盘测功器上的检测信号。

然后，在步骤S140中控制器20通过使用驱动扭矩估算道路坡度。

另一方面，当在步骤S120中行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差小于预定值时，在步骤S150中控制器20确定车辆没有在汽车底盘测功器上驱动程序并且通过使用重力加速度传感器估算道路坡度。

当在步骤S140或者步骤S150中根据车辆的行驶状态估算道路坡度时，在步骤S160中控制器20根据估算的道路坡度控制变速箱的换挡。

如上所述，根据本发明的各个实施例，当车辆在汽车底盘测功器上驱动程序的时候，通过停止使用重力加速度传感器的估算道路坡度的方法并且应用使用驱动扭矩的估算道路坡度的方法而正确估算道路坡度，以使得变速箱的换挡能够根据道路坡度精确地被控制。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。对示例性实施方案进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (16)

1.一种估算车辆的道路坡度的方法，包括：

确定重力加速度传感器的补偿值；

确定所述重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离；

将行驶距离和所述重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差与预定值相比较；

基于比较结果，通过使用驱动扭矩或者所述重力加速度传感器来估算道路坡度；以及

根据估算的道路坡度控制车辆的换挡。

2.根据权利要求1所述的估算车辆的道路坡度的方法，进一步包括：当所述行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差大于或者等于所述预定值时，输出汽车底盘测功器的检测信号。

3.根据权利要求2所述的估算车辆的道路坡度的方法，其中当输出所述汽车底盘测功器的检测信号时，通过使用驱动扭矩来估算道路坡度。

4.根据权利要求1所述的估算车辆的道路坡度的方法，其中当所述行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差小于所述预定值时，通过使用重力加速度传感器来估算道路坡度。

5.根据权利要求1所述的估算车辆的道路坡度的方法，其中所述确定重力加速度传感器的补偿值的步骤包括：

在发动机启动时，将所述重力加速度传感器的补偿值设为0；

确定车辆是否停止；

当车辆没有停止时，确定预定时间内的重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值；以及

在所述预定时间过去后，将所述重力加速度传感器的补偿值设为所述重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值。

6.根据权利要求5所述的估算车辆的道路坡度的方法，进一步包括：当车辆停止时，将所述重力加速度传感器的纵向方向的输出值设为0。

7.根据权利要求1所述的估算车辆的道路坡度的方法，其中所述确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离的步骤包括：

确定所述重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度；

当所述重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度为负值时，将所述重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度设为0；

通过对所述重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度进行积分而确定所述重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离。

8.根据权利要求7所述的估算车辆的道路坡度的方法，其中通过将所述重力加速度传感器的纵向方向的输出值的校正值和重力加速度传感器的补偿值结合而确定所述重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度。

9.一种估算车辆的道路坡度的装置，包括：

数据检测器，其配置为检测用于换挡控制的数据；以及控制器，其配置为基于所述数据确定重力加速度传感器的补偿值和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离；通过将行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离相比较而确定车辆是否在汽车底盘测功器上驱动程序；以及依据汽车底盘测功器上的驱动程序通过使用驱动扭矩或重力加速度传感器来估算道路坡度。

10.根据权利要求9所述的估算车辆的道路坡度的装置，其中当所述行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差大于或者等于预定值时，所述控制器输出所述汽车底盘测功器的检测信号。

11.根据权利要求10所述的估算车辆的道路坡度的装置，其中当输出所述汽车底盘测功器的检测信号时，所述控制器确定车辆在所述汽车底盘测功器上驱动程序，并且通过使用驱动扭矩估算道路坡度。

12.根据权利要求10所述的估算车辆的道路坡度的装置，其中当所述行驶距离和重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离之间的差小于所述预定值时，所述控制器确定车辆没有在汽车底盘测功器上驱动程序，并且通过使用重力加速度传感器估算道路坡度。

13.根据权利要求9所述的估算车辆的道路坡度的装置，其中所述控制器通过确定预定时间内的重力加速度传感器的纵向方向的输出值的累计平均值来确定重力加速度传感器的补偿值。

14.根据权利要求9所述的估算车辆的道路坡度的装置，其中所述控制器通过对重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度进行积分而确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶距离。

15.根据权利要求14所述的估算车辆的道路坡度的装置，其中所述控制器通过将重力加速度传感器的纵向方向的输出值的校正值和重力加速度传感器的补偿值结合而确定重力加速度传感器的纵向方向的行驶速度。

16.根据权利要求9所述的估算车辆的道路坡度的装置，其中所述数据包括车辆的速度、车辆的加速度、车辆的换挡以及车辆的转向角中的至少一个的信息。