CN105235683A - 车辆及车辆的坡道起步控制方法和坡道起步控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆及车辆的坡道起步控制方法和坡道起步控制装置，方法包括：获取车速、油门开度、发动机转速、离合器轴速、路面坡度和离合器输出扭矩；根据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩；根据路面坡度和油门开度计算目标车速，再根据计算得到的目标车速与车速之间的差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩和发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩；控制发动机输出扭矩达到发动机需求扭矩、离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速达到目标车速、车辆加速扭矩达到车辆目标加速扭矩，从而对车辆的车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员意图。

Description

车辆及车辆的坡道起步控制方法和坡道起步控制装置

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆的坡道起步控制方法、一种车辆的坡道起步控制装置和一种车辆。

背景技术

相关技术中搭载自动变速箱的车辆，其坡道起步控制方法通常以平地起步为基础，采用恒转速策略对发动机进行控制，并外加坡道辅助装置，例如，ESP(ElectronicStabilityProgram，车身电子稳定系统)、EPB(ElectricalParkBrake，电子驻车制动系统)或手刹信号，从而达到防止溜坡的目的。

但是，相关技术中以发动机恒转速为控制策略的坡道起步控制方法存在的缺点是，发动机扭矩的输出仅以油门踏板为基础，没有考虑到坡道阻力的影响，在坡道跟车的情况下，驾驶员很难将油门踏板踩到合适的开度以产生合适的扭矩，特别是新手，如果驾驶员将油门踏板踩到较小的开度，则很容易出现溜坡现象；如果驾驶员将油门踏板踩到较大的开度，则很容易出现加速过快、撞倒前边的车辆的情况。

另外，相关技术中即使外加坡道辅助装置，也只能防止溜坡现象，而不能解决加速过快的现象。尤其是在坡道较大的情况下，如果驾驶员将油门踏板踩到较小的开度，则很容易出现车速为零的情况，车辆即不前进也不后退，离合器处于白白磨损状态，离合器温度很快会达到保护阀值，从而出现无动力输出现象；如果驾驶员将油门踏板踩到较大的开度，则很容易出现扭矩过大、加速过快的情况，此时，为防止过分接近前面的车辆，又必须踩制动停车，由此反复重复坡道起步动作，从而降低驾驶员舒适性，增加不必要离合器磨损。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种车辆的坡道起步控制方法，该方法能够有效对车辆的车速进行控制，解决坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高驾驶员舒适性，减少离合器磨损。

本发明的第二个目的在于提出一种车辆的坡道起步控制装置。本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

根据本发明一方面实施例提出的车辆的坡道起步控制方法，包括以下步骤：获取所述车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速，并获取路面坡度和离合器输出扭矩；根据所述离合器的输出扭矩、所述路面坡度和所述离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩；根据所述路面坡度和所述油门开度计算目标车速，并根据所述车速和所述目标车速计算所述目标车速与所述车速之间的差值，再根据所述差值、所述路面坡度和所述油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据所述车辆目标加速扭矩、所述车辆阻力扭矩、所述路面坡度和所述发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩；控制发动机的输出扭矩达到所述发动机需求扭矩并控制所述离合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。

根据本发明实施例提出的车辆的坡道起步控制方法，在获取车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速以及离合器输出扭矩后，据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩，再根据路面坡度和油门开度计算目标车速，并根据车速和目标车速计算目标车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，之后，控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。由此，该坡道起步控制方法通过路面坡度和油门开度获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，进而对发动机的输出扭矩和离合器输出扭矩进行控制以实现车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内，从而能够有效对车辆的车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒适性，减少离合器磨损。

根据本发明第二方面实施例提出的车辆的坡道起步控制装置，包括以下步骤：获取模块，用于获取所述车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速；信号估计模块，所述信号估计模块与所述获取模块相连，所述信号估计模块用于获取路面坡度和离合器输出扭矩路面坡度，并根据所述离合器的输出扭矩、所述路面坡度和所述离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩；扭矩获取模块，所述扭矩获取模块分别与所述获取模块和所述信号估计模块相连，所述扭矩获取模块用于根据所述路面坡度和所述油门开度计算目标车速，并根据所述车速和所述目标车速计算所述目标车速与所述车速之间的差值，再根据所述差值、所述路面坡度和所述油门开度计算车辆目标加速扭矩,并根据所述车辆目标加速扭矩、所述车辆阻力扭矩、所述路面坡度和所述发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩；扭矩控制模块，所述扭矩控制模块分别与所述获取模块和所述扭矩获取模块相连，所述扭矩控制模块用于控制发动机的输出扭矩达到所述发动机需求扭矩并控制所述离合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。

根据本发明实施例提出的车辆的坡道起步控制装置，在获取模块获取车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速后，信号估计模块获取路面坡度和离合器输出扭矩，并根据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩，扭矩获取模块再根据路面坡度和油门开度计算目标车速，并根据车速和目标车速计算目标车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩,并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，之后，扭矩控制模块控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。由此，该坡道起步控制装置通过路面坡度和油门开度获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，进而对发动机的输出扭矩和离合器输出扭矩进行控制以实现车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内，从而能够有效对车辆的车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒适性，减少离合器磨损。

根据本发明第三方面实施例提出的车辆，包括以下步骤：发动机；变速箱；所述的车辆的坡道起步控制装置，用于对所述发动机和所述变速箱中的离合器进行控制。

根据本发明实施例提出的车辆，通过采用坡道起步控制装置，能够有效对车辆的车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒适性，减少离合器磨损。

附图说明

图1为根据本发明实施例的车辆的坡道起步控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中获取路面坡度的流程图；

图3为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中获取离合器输出扭矩的流程图；

图4为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩的流程图；

图5为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩的流程图；

图6为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩的流程图；

图7为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制方法中控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩的流程图；

图8为根据本发明实施例的车辆的坡道起步控制装置的方框示意图；

图9为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中信号估计模块的方框示意图；

图10为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中目标扭矩设定单元的方框示意图；

图11为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中离合器目标扭矩设定单元的方框示意图；

图12为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中发动机扭矩修正单元的方框示意图；

图13为根据本发明一个实施例的车辆的坡道起步控制装置中扭矩控制模块的方框示意图；

图14为根据本发明实施例的车辆的方框示意图；以及

图15为根据本发明一个实施例的车辆的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例的提出的车辆的坡道起步控制方法、车辆的坡道起步控制装置和车辆。

图1为根据本发明实施例的车辆的坡道起步控制方法的流程图。如图1所示，该车辆的坡道起步控制方法包括以下步骤：

S1：获取所述车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速，并获取路面坡度和离合器输出扭矩。

具体地，整车上ON档电后，即开始采集车辆的车速、加速度、油门开度、发动机转速和离合器轴速，另外，还采集车辆的发动机输出扭矩、离合器油压、刹车、换档杆位置、档位及其他必要传感器信号，并且根据换档杆位置对档位、离合器进行初始化控制。

其中，油门开度的单位为百分比，当油门踏板被踩到底时，油门开度是100％，当油门踏板被踩到一半时，油门开度是50％。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，获取离合器输出扭矩具体包括：

S101：获取车辆的加速度。

S102：根据车速和加速度获取路面坡度。

也就是说，可实时采集车辆的车速和加速度，并根据车速和加速度实时获取路面坡度以判断路面坡度是否大于预设阈值。

其中，需要说明的是，路面坡度是指坡道垂直方向距离与水平方向的距离的比值，即车辆在坡道行驶时垂直方向增加的距离与水平方向增加的距离的比值，路面坡度的单位为百分比。

具体地，可根据以下公式计算路面坡度：

$\left\{\begin{array}{c}G={\∫}_0^{\∞}K*\hat{E}\mathrm{rror}1*\mathrm{dt}\\ \hat{E}\mathrm{rror}1=V-\hat{V}\\ \hat{V}={\∫}_0^{\∞}(\mathrm{ACC}-G)\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，G为路面坡度，K为可调系数，为车速误差修正，V为车速，为估算的车速，Acc为加速度。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，获取离合器输出扭矩具体包括：

S11：获取离合器油压和发动机的输出扭矩；

S12：根据发动机转速、离合器油压和发动机的输出扭矩获取离合器输出扭矩。

具体来说，当换档杆位于D档模式或R档模式时，TCU(TransmissionControlUnit，变速箱控制单元)会控制变速箱挂入目标档位，即D1档(前进1档)或R档，并完成离合器的充油准备工作，之后，判断路面坡度是否大于预设阈值。同时，可根据发动机转速、离合器油压和发动机输出扭矩以及发动机转动惯量计算离合器输出扭矩。

具体地，可根据以下公式获取离合器输出扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{Clutch}}=(P_{\mathrm{Clutch}}-P_{\mathrm{Touch}})*\widehat{\mathrm{\μ}}+K1*\hat{E}\mathrm{rror}2\\ \hat{E}\mathrm{rror}2=E-\hat{E}\\ \hat{E}={\∫}_0^{\∞}\frac{(T_{\mathrm{Engine}}-T_{\mathrm{Clutch}})}{J_{\mathrm{Engine}}}\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，T_Clutch为离合器输出扭矩，为离合器摩擦系数，为经验数值，P_Clutch为离合器油压，P_Touch为离合器的滑模点压力，为转速修正误差，E为发动机转速，为估算的发动机转速，T_Engine为发动机输出扭矩，J_Engine为发动机转动惯量，K1为修正系数。

S2：据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，根据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩具体包括：

S21：根据路面坡度获取坡道阻力扭矩。

具体地，可根据以下公式计算坡道阻力扭矩：

$T_{\mathrm{slope}}=\frac{m*G*R}{i}$

其中，T_slope为坡道阻力扭矩，m为车辆的整车质量、R为车辆的车轮半径、i为车辆的变速箱的有效传动比，G为路面坡度。

S22：根据离合器的输出扭矩、坡道阻力扭矩和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩。

具体地，可根据以下公式计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{ACC}}=T_{\mathrm{Cluch}}-T_{\mathrm{Slope}}+K3*\hat{E}\mathrm{rror}3\\ \hat{E}\mathrm{rror}3=A_{\mathrm{clutch}}-{\hat{A}}_{\mathrm{clutch}}\\ {\hat{A}}_{\mathrm{clutch}}={\∫}_0^{\∞}\frac{T_{\mathrm{ACC}}}{J_C}\mathrm{dt}\end{array}\right.\\ T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}=T_{\mathrm{Clutch}}-T_{\mathrm{ACC}}\end{array}\right.$

其中，T_ACC为车辆加速扭矩，T_Clutch为离合器输出扭矩，T_slope为坡道阻力扭矩，为轴速修正误差，A_clutch为离合器轴速，为估算的离合器轴速，J_C为离合器有效惯量，T_Resistance为车辆阻力扭矩，K3为可调系数。

也就是说，在准备阶段，当换档杆处于D档模式或R档模式时，TCU会控制变速箱挂入目标档位，并完成离合器充油准备工作，之后，根据车辆的车速、加速度、发动机输出扭矩、发动机转速、离合器油压、离合器轴速信号以及相关模型分别计算出路面坡度、坡道阻力扭矩、离合器输出扭矩和车辆加速扭矩，并且判断路面坡度是否大于预设阈值，如果路面坡度大于预设阈值，则可调用坡道起步程序准备坡道起步，继续执行本发明实施例的车辆的坡道起步控制方法即继续执行下面的步骤S3，其中，预设阈值可以为3％。当然，如果路面坡度小于或等于预设阈值，则可返回步骤S1继续获取路面坡度。

由此，在驾驶员松开刹车且路面坡度大于预设阈值时，可调用坡道起步程序准备坡道起步，根据离合器的输出扭矩、坡道阻力扭矩和离合器轴速并参考变速箱的传动模型获取车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩。

S3：根据路面坡度和油门开度计算目标车速，并根据车速和目标车速计算目标车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩。

具体地，可根据以下公式计算目标车速和车辆目标加速扭矩：

其中，Ref_V为目标车速，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩，Accpedalposition为油门开度，G为路面坡度，V0为油门开度为零时的目标车速，T0为油门开度为零时的车辆目标加速扭矩，V为车速，T1为中间变量，K4、K5、K6、K7均为匹配参数。

也就是说，当驾驶员松开刹车时，首先根据路面坡度和油门开度计算得到合适的车辆的目标车速，从而使驾驶员在当前油门开度和当前路面坡度下当车速接近目标车速时驾驶员既不会感觉车速过快也不会感觉车速过慢。

在计算目标车速后，可计算目标车速Ref_V与当前车速V之间的差值即误差A＝Ref_V_-V，再根据目标车速与当前车速之间的误差A以及油门开度和路面坡度计算得到合适的车辆目标加速扭矩，从而当车辆加速扭矩接近车辆目标加速扭矩时，既能实现驾驶员在当前油门开度下、当前路面坡度下的加速意图，也能够将车速控制到目标车速。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩具体包括：

S31：根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩和坡道阻力扭矩计算发动机需求扭矩。

也就是说，在获取目标车速和车辆目标加速扭矩后，可计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩。

具体地，可根据以下公式计算发动机需求扭矩：

$T_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}+T_{\mathrm{Slope}}& T_{\mathrm{Slope}}\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}+T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}& T_{\mathrm{Slope}}<T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}\end{array}\right.$

其中，T_{Engine_request}为发动机需求扭矩，T_Resistance为车辆阻力扭矩，T_Slope为坡道阻力扭矩，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩。

S32：根据发动机需求扭矩和发动机转速扭矩特性获取发动机目标转速。

也就是说，在根据车辆目标加速扭矩和车辆阻力扭矩、坡道阻力扭矩计算发动机需求扭矩后，还根据发动机需求扭矩和发动机转速扭矩特性，得到最佳的发动机目标转速，从而在发动机转速达到目标转速时，既能够使发动机的扭矩按照发动机需求扭矩平稳的输出，又能够保证发动机转速不会过高、离合器滑磨功不会过大、减少离合器的磨损。

具体地，可按照下表1并根据发动机需求扭矩确定发动机目标转速：

表1

发动机需求扭矩(Nm)	30	50	70	90	110	130	150	170
									发动机转速(rpm)	1000	1200	1300	1400	1500	1700	1900	2000

S33：根据目标加速扭矩、车辆加速扭矩、发动机目标转速、发动机转速和发动机输出扭矩计算离合器目标扭矩。

也就是说，可根据车辆目标加速扭矩与车辆加速扭矩之间的误差C和发动机目标转速与发动机转速之间的误差D并参考发动机输出扭矩来获取离合器目标扭矩，其中，误差C为车辆目标加速扭矩与车辆加速扭矩之差，即误差C＝Ref_T_ACC-T_ACC；误差D为发动机目标转速与发动机转速之差，即误差D＝Ref_E-E。

具体地，可根据以下公式计算离合器目标扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}T2=K9*(\mathrm{Ref}\_E-E)+T_{\mathrm{Engine}}+K10*(\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}-T_{\mathrm{ACC}})\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{Clutch}}=\left\{\begin{array}{cc}T2& T2\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Slope}}\\ T_{\mathrm{Slope}}& T2<T_{\mathrm{Slope}}\end{array}\right.\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，Ref_T_Clutch为离合器目标扭矩，T_Engine为发动机输出扭矩，Ref_E为发动机目标转速，E为发动机转速，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩，T_ACC为车辆加速扭矩，T_Slope为坡道阻力扭矩，T2为中间变量，K9、K10均为匹配参数。

总的来说，为了快速实现驾驶员的意图、将车速控制到目标车速，也为了减少车辆在大坡度下的离合器磨损，可根据以下公式以及当前油门开度、路面坡度、车速、车辆阻力扭矩和坡道阻力扭矩获取目标车速、车辆目标加速扭矩和发动机需求扭矩：

其中，Ref_V为目标车速，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩，T_{Engine_request}为发动机需求扭矩，Accpedalposition为油门开度，G为坡道坡度，V0为油门开度为零时的目标车速，T0为油门开度为零时的车辆目标加速扭矩，V为车速，T_Resistance为车辆阻力扭矩、T_Slope为坡道阻力扭矩，T1为中间变量，K4、K5、K6、K7均为匹配参数。

之后，可根据发动机需求扭矩和发动及转速扭矩特性获取发动机目标转速，即发动机目标转速要根据发动机转速扭矩特性、发动机需求扭矩和离合器的滑模功确定，从而既能够保证发动机有稳定持续的扭矩输出，也尽可能的减小转速差、减小离合器的滑模功。

具体来说，如果坡道坡大于预设阈值，当驾驶员松开刹车时，根据路面坡度和油门开度计算能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩以及发动机产生此扭矩所需要的最佳发动机转速，进而获取所需的离合器目标扭矩。

另外，为了更加准确的实现驾驶员的意图，当油门开度在0-50％范围内时，可使车辆目标加速扭矩和车辆目标车速均与油门开度成正比例增加关系，同时为了减小离合器磨损，可使车辆目标车速随着路面坡度的增加而适当增加；当油门开度超过50％时，表明驾驶员急切希望车辆加速，且前面路况没有堵车现象，以发动机最大扭矩输出为目标，将车辆目标加速扭矩设置到最大，尽快完成坡道起步，此时车速不再作为控制对象，车速会根据车辆加速而持续增加，直至升档。其中，发动机最大扭矩输出是根据发动机MAP图得出当前油门开度下发动机输出扭矩的最大值，即言，当油门开度大于50％时，发动机就会输出当前油门开度下的最大扭矩值，并将发动机转速控制到合适的转速。

S4：控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。

即言，通过控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩，可使车速与目标车速之间的误差A的绝对值在预设范围内，车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差C的绝对值在预设范围内，即可使车速达到目标车速，车辆加速扭矩与达到车辆目标加速扭矩。

例如，预设控制范围可以在正负预设阈值M内，即预设控制范围可以为[-M,+M],预设阈值M可以为2％-3％。

具体来说，结合步骤S33中的公式(1)可知，在计算出离合器目标扭矩后，对离合器输出扭矩进行控制，增加或者减小离合器输出扭矩，使离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩，进而逐步减小目标加速扭矩与车辆加速扭矩之间的误差C和发动机目标转速与发动机转速之间的误差D，使发动机转速达到发动机目标转速、车辆加速扭矩达到目标加速扭矩、车速达到目标车速。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩具体包括：

S41：获取发动机的输出扭矩。

S42：根据发动机的输出扭矩与发动机需求扭矩计算发动机修正扭矩。

具体地，根据以下公式计算发动机修正扭矩：

$T_{\mathrm{Tcu}\_\mathrm{Correct}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}K8*(T_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}-T_{\mathrm{Engine}})*\mathrm{dt}$

其中，T_{Tcu_Correct}为发动机修正扭矩，T_Engine为发动机输出扭矩，T_{Engine_request}为发动机需求扭矩，K8为匹配参数。

S43：根据发动机修正扭矩对发动机进行控制以使发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩。

也就是说，可根据发动机需求扭矩与发动机输出扭矩之间的误差B计算出发动机修正扭矩，并将计算出的发动机修正扭矩发送到ECU控制单元(ElectronicControlUnit，发动机控制单元)，让ECU增加或者减小发动机输出扭矩，进而减小误差B以使发动机输出扭矩达到发动机需求扭矩。其中，误差B为发动机需求扭矩与发动机输出扭矩之差，即误差B＝T_{Engine_request}-T_Engine。

总的来说，可根据获得的发动机需求扭矩与当前发动机输出扭矩之间的误差确定发动机修正扭矩，从而让发动机输出扭矩快速达到发动机需求扭矩，并且，可根据目标加速扭矩与车辆加速扭矩之间的误差C和发动机目标转速与发动机转速之间的误差D并参考发动机输出扭矩来获取离合器目标扭矩。另外，为了防止溜坡，离合器目标扭矩需大于等于坡道阻力扭矩，具体地，可根据以下公式获取发动机修正扭矩和离合器目标扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{Tcu}\_\mathrm{Correct}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}K8*(T_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}-T_{\mathrm{Engine}})*\mathrm{dt}\\ T2=K9*(\mathrm{Ref}\_E-E)+T_{\mathrm{Engine}}+K10*(\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}-T_{\mathrm{ACC}})\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{Clutch}}=\left\{\begin{array}{cc}T2& T2\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Slope}}\\ T_{\mathrm{Slope}}& T2<T_{\mathrm{Slope}}\end{array}\right.\end{array}\right.$

其中，T_{Tcu_Correct}为发动机修正扭矩、T_Engine为发动机输出扭矩，T_{Engine_request}为发动机需求扭矩，Ref_E为发动机目标转速，E为发动机转速，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩，T_ACC为车辆加速扭矩，Ref_T_Clutch为离合器目标扭矩，T_Slope为坡道阻力扭矩，T2为中间变量，K8、K9、K10均为匹配参数。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩具体包括：

S44：根据离合器目标扭矩和离合器输出扭矩获取离合器目标压力的增量。

S45：根据离合器目标压力的增量获取离合器的目标压力。

S46：获取离合器油压，并根据离合器目标压力和离合器油压获取离合器阀电流的增量。

S47：根据离合器阀电流的增量获取离合器阀电流以对离合器进行控制以使离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩。

具体来说，可根据获得的离合器目标扭矩与离合器输出扭矩之间的误差E调整离合器目标压力，尤其是当离合器输出扭矩小于坡道阻力扭矩时，增大离合器目标压力的变化幅值，以防止溜坡，具体地，可根据以下公式所示的增量式PI控制算法以及误差E调整离合器目标压力：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;U}1=I1*e1+P1*\frac{\mathrm{de}1}{\mathrm{dt}}\\ U1={\&Integral;}_0^{\&infin;}\mathrm{\&Delta;U}1*\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，e1为第一控制误差，P1为第一比例增益，I1为第一积分增益，U1为离合器目标压力，ΔU1为离合器目标压力的增量。

具体地，第一控制误差e1可为离合器目标扭矩与离合器输出扭矩之间的误差E。

同样的，可根据离合器目标压力与当前反馈的离合器油压之间F的误差来调整离合器压力阀的阀电流，具体地，可根据以下公式所示的增量式PI控制算法以及误差F调整离合器阀电流：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;U}2=I2*e2+P2*\frac{\mathrm{de}2}{\mathrm{dt}}\\ U2={\&Integral;}_0^{\&infin;}\mathrm{\&Delta;U}2*\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，e2为第二控制误差，P2为第二比例增益，I2为第二积分增益，U2为离合器阀电流，ΔU2为离合器阀电流的增量。

具体地，第二控制误差e2可为离合器目标压力与当前反馈的离合器油压之间F。

这样，按照如上控制，经过10个控制周期之后，发动机输出扭矩将跟随发动机需求扭矩、发动机转速将跟随发动机目标转速、离合器输出扭矩将跟随离合器目标扭矩、车辆加速扭矩将跟随目标加速扭矩，车辆车速也将逐步逼近目标车速，车辆完成坡道起步。

也就是说，可根据离合器目标扭矩与离合器输出扭矩之间的误差E经过计算输出离合器目标压力，增加或者减小离合器压力，使误差E逐步减小，并根据离合器目标压力与离合器油压之间的误差F经过计算输出离合器压力阀电流以驱动离合器压力阀，使误差F逐步减小。这样，随着误差F、误差E、误差D、误差C、误差B、误差A的逐步减小，离合器油压将跟随离合器目标压力、离合器输出扭矩将跟随离合器目标扭矩、发动机转速将跟随发动机目标转速、车辆加速扭矩将跟随目标加速扭矩、发动机输出扭矩将跟随发动机需求扭矩、车速将跟随目标车速。由此，按照如上控制，车辆加速扭矩和车辆车速被控制在目标范围之内，车辆既不会溜坡，也不会加速过快，驾驶员可以很轻松的控制车辆车速和加速度，即便是新手也可以很舒服的在坡道上跟车行驶。

总而言之，首先获取车辆的换档杆所在位置，并实时采集刹车、车速、加速度、油门开度、发动机输出扭矩、发动机转速。之后，当换档杆从P档模式或N档模式换到D档模式/R档模式时，TCU可控制变速箱挂入目标档位D1档(前进1档)/R档，并完成充油准备工作后，可根据车速和加速度获取路面坡度，并判断路面坡度是否大于设定阀值3％；如果是，当驾驶员松开刹车时，可根据车速、油门开度和路面坡度计算获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩以及发动机产生此发动机需求扭矩所需要的最佳发动机转速，进而获取所需的离合器目标扭矩；然后根据发动机需求扭矩修正发动机输出扭矩，使发动输出扭矩和发动需求扭矩的误差B在预设控制范围之内；同时根据离合器目标扭矩控制离合器压力进行坡道起步，以使离合器压力跟随设定的目标压力，离合器输出扭矩跟随设定的离合器目标扭矩，进而使得发动机转速和发动机目标转速之间的误差D、车辆加速扭矩和车辆目标加速扭矩之间的误差C、车速和目标车速之间的误差A在预设控制范围之内。

综上，根据本发明实施例提出的车辆的坡道起步控制方法，在获取车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速以及离合器输出扭矩后，据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩，再根据路面坡度和油门开度计算目标车速，并根据车速和目标车速计算目标车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，之后，控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。由此，该坡道起步控制方法通过路面坡度和油门开度获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，进而对发动机的输出扭矩和离合器输出扭矩进行控制以实现车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内，从而能够有效对车辆的车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒适性，减少离合器磨损。

图8为根据本发明实施例的车辆的坡道起步控制装置方框示意图。如图8所示，车辆的坡道起步控制装置包括获取模块10、信号估计模块20、扭矩获取模块30和扭矩控制模块40。获取模块10、信号估计模块20、扭矩获取模块30和扭矩控制模块40可集成设置于TCU(TransmissionControlUnit，自动变速箱控制单元)中。

其中，获取模块10用于获取车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速。

具体地，整车上ON档电后，车辆的坡道起步控制装置即开始工作，获取模块10采集车辆的车速、加速度、发动机转速、油门开度和离合器轴速，另外，还获取车辆的发动机输出扭矩、离合器油压、刹车、换档杆位置、档位及其他必要传感器信号，并且根据换档杆位置对档位、离合器进行初始化控制。其中，油门开度的单位为百分比，当油门踏板被踩到底时，油门开度是100％，当油门踏板被踩到一半时，油门开度是50％。

如图8所示，信号估计模块20与获取模块10相连，信号估计模块20用于获取路面坡度和离合器输出扭矩，并根据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩。扭矩获取模块30分别与获取模块10和信号估计模块20相连，扭矩获取模块30用于根据路面坡度和油门开度计算目标车速，并根据车速和目标车速计算目标车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩,并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转速计算机需求扭矩和离合器目标扭矩。扭矩控制模块40分别与获取模块10和扭矩获取模块30相连，扭矩控制模块40用于控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。

即言，通过控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩，可使车速与目标车速之间的误差A的绝对值在预设范围内，车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差C的绝对值在预设范围内，即可使车速达到目标车速，车辆加速扭矩与达到车辆目标加速扭矩。例如，预设控制范围可以在正负预设阈值M内，即预设控制范围可以为[-M,+M],预设阈值M可以为2％-3％。

这样，通过路面坡度和油门开度获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，进而对发动机的输出扭矩和离合器输出扭矩进行控制以实现车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内，从而能够有效对车辆的车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒适性，减少离合器磨损。

在本发明一个实施例中，如图9所示，获取模块10还用于获取车辆的加速度，其中，信号估计模块20包括坡道信号观测单元201。坡道信号观测单元201用于根据车速和加速度获取路面坡度。

其中，需要说明的是，路面坡度是指坡道垂直方向距离与水平方向的距离的比值，即车辆在坡道行驶时垂直方向增加的距离与水平方向增加的距离的比值，路面坡度的单位为百分比。

具体地，坡道信号观测单元201可根据以下公式计算路面坡度：

$\left\{\begin{array}{c}G={\&Integral;}_0^{\&infin;}K*\hat{E}\mathrm{rror}1*\mathrm{dt}\\ \hat{E}\mathrm{rror}1=V-\hat{V}\\ \hat{V}={\&Integral;}_0^{\&infin;}(\mathrm{ACC}-G)\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，G为路面坡度，K为可调系数，为车速误差修正，V为车速，为估算的车速，Acc为加速度。

在本发明一个实施例中，如图9所示，获取模块10还用于获取离合器油压和发动机的输出扭矩，其中，信号估计模块20包括：离合器扭矩观测单元202。离合器扭矩观测单元202用于根据发动机转速、离合器油压和发动机的输出扭矩获取离合器输出扭矩。

具体来说，当换档杆位于D档模式或R档模式时，TCU(TransmissionControlUnit，变速箱控制单元)会控制变速箱挂入目标档位，即D1档(前进1档)或R档，并完成离合器的充油准备工作，之后，TCU可判断路面坡度是否大于预设阈值。同时，TCU可控制离合器扭矩观测单元202启动，离合器扭矩观测单元202根据发动机输出扭矩、发动机转速、离合器油压，并根据发动机惯量计算离合器输出扭矩。

具体地，离合器扭矩观测单元202可根据以下公式获取离合器输出扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{Clutch}}=(P_{\mathrm{Clutch}}-P_{\mathrm{Touch}})*\widehat{\mathrm{\&mu;}}+K1*\hat{E}\mathrm{rror}2\\ \hat{E}\mathrm{rror}2=E-\hat{E}\\ \hat{E}={\&Integral;}_0^{\&infin;}\frac{(T_{\mathrm{Engine}}-T_{\mathrm{Clutch}})}{J_{\mathrm{Engine}}}\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，T_Clutch为离合器输出扭矩，为离合器摩擦系数，为经验数值，P_Clutch为离合器油压，P_Touch为离合器的滑模点压力，为转速修正误差，E为发动机转速，为估算的发动机转速，T_Engine为发动机输出扭矩，J_Engine为发动机转动惯量，K1为修正系数。

在本发明的一个实施例中，如图9所示，坡道信号观测单元201还用于根据路面坡度计算坡道阻力扭矩，信号估计模块20还包括：加速扭矩观测单元203。其中，加速扭矩观测单元203用于根据离合器的输出扭矩、坡道阻力扭矩和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩。

也就是说，当换档杆位于D档模式或R档模式并完成离合器的充油准备工作时，TCU可控制坡道信号观测单元201启动，在根据车速和加速度获取路面坡度后，根据路面坡度计算坡道阻力扭矩。

具体的，坡道信号观测单元201可根据以下公式计算坡道阻力扭矩：

$T_{\mathrm{slope}}=\frac{m*G*R}{i},$

其中，T_slope为坡道阻力扭矩，m为车辆的整车质量、R为车辆的车轮半径、i为车辆的变速箱的有效传动比，G为路面坡度。

具体地，加速扭矩观测单元203可根据以下公式计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{ACC}}=T_{\mathrm{Cluch}}-T_{\mathrm{Slope}}+K3*\hat{E}\mathrm{rror}3\\ \hat{E}\mathrm{rror}3=A_{\mathrm{clutch}}-{\hat{A}}_{\mathrm{clutch}}\\ {\hat{A}}_{\mathrm{clutch}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}\frac{T_{\mathrm{ACC}}}{J_C}\mathrm{dt}\end{array}\right.\\ T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}=T_{\mathrm{Clutch}}-T_{\mathrm{ACC}}\end{array}\right.$

其中，T_ACC为车辆加速扭矩，T_Clutch为离合器输出扭矩，T_slope为坡道阻力扭矩，为轴速修正误差，A_clutch为离合器轴速，为估算的离合器轴速，J_C为离合器有效惯量，T_Resistance为车辆阻力扭矩，K3为可调系数。

也就是说，在准备阶段，当换档杆处于D档模式或R档模式时，TCU会控制变速箱挂入目标档位，即D1档(前进1档)或R档，并完成离合器充油准备工作，之后，信号估计模块20根据采集到的车速、加速度、发动机输出扭矩、发动机转速、离合器油压、离合器轴速信号以及相关模型分别计算出路面坡度、坡道阻力扭矩、离合器输出扭矩和车辆加速扭矩，并且判断路面坡度是否大于预设阈值，如果路面坡度大于预设阈值，则可调用坡道起步程序准备坡道起步，其中，预设阈值可以为3％。当然，如果路面坡度小于或等于预设阈值，则可返回继续获取路面坡度。

由此，在驾驶员松开刹车且路面坡度大于预设阈值时，坡道起步控制装置可调用坡道起步程序准备坡道起步，同时信号估计模块20根据离合器的输出扭矩、坡道阻力扭矩和离合器轴速并参考变速箱的传动模型获取车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩。

在本发明的一个实施例中，如图10和图11所示，扭矩获取模块30具体包括目标扭矩设定单元301和离合器目标扭矩设定单元303。

如图10所示，目标扭矩设定单元301根据路面坡度和油门开度计算目标车速，并根据车速和目标车速计算目标车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩和坡道阻力扭矩计算发动机需求扭矩，根据发动机需求扭矩和发动机转速扭矩特性获取发动机目标转速。

如图11所示，离合器目标扭矩设定单元303用于根据目标加速扭矩、车辆加速扭矩、发动机目标转速、发动机转速和发动机输出扭矩计算离合器目标扭矩。

也就是说，当驾驶员松开刹车时，目标扭矩设定单元301首先根据路面坡度和油门开度计算得到合适的车辆的目标车速，从而使驾驶员在当前油门开度和当前路面坡度下当车速接近目标车速时驾驶员既不会感觉车速过快也不会感觉车速过慢。

在计算目标车速后，目标扭矩设定单元301可计算目标车速Ref_V与当前车速V之间的差值即误差A＝Ref_V_-V，再根据目标车速与当前车速之间的误差A以及油门开度和路面坡度计算得到合适的车辆目标加速扭矩，从而当车辆加速扭矩接近车辆目标加速扭矩时，既能实现驾驶员在当前油门开度下、当前路面坡度下的加速意图，也能够将车速控制到目标车速。

具体地，目标扭矩设定单元301可根据以下公式计算目标车速和车辆目标加速扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ref}\_V=K4*\mathrm{Accpedalposition}+K5*G+V0\\ \left\{\begin{array}{c}T1=K6*\mathrm{Accpedalposition}+K7*G+T0\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}=\left\{\begin{array}{cc}T1& V\&le;(\mathrm{Ref}\_V-2)\\ \frac{T1*(\mathrm{Ref}\_V-V)}{2}& V>(\mathrm{Ref}\_V-2)\&\&V\&le;\mathrm{Ref}\_V\\ \frac{T0*(\mathrm{Ref}\_V-V)}{2}& V>\mathrm{Ref}\_V\&\&V\&le;(\mathrm{Ref}\_V+2)\\ T0*(-1)& V>(\mathrm{Ref}\_V+2)\end{array}\right.\end{array}\right.\end{array}\right.$

其中，Ref_V为目标车速，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩，Accpedalposition为油门开度，G为路面坡度，V0为油门开度为零时的目标车速，T0为油门开度为零时的车辆目标加速扭矩，V为车速，T1为中间变量，K4、K5、K6、K7均为匹配参数。

进一步地，在获取目标车速和车辆目标加速扭矩后，目标扭矩设定单元301可计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩。

具体地，目标扭矩设定单元301可根据以下公式计算发动机需求扭矩：

$T_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}+T_{\mathrm{Slope}}& T_{\mathrm{Slope}}\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}+T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}& T_{\mathrm{Slope}}<T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}\end{array}\right.$

其中，T_{Engine_request}为发动机需求扭矩，T_Resistance为车辆阻力扭矩，T_Slope为坡道阻力扭矩，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩。

在根据车辆目标加速扭矩和车辆阻力扭矩、坡道阻力扭矩计算发动机需求扭矩后，目标扭矩设定单元301还根据发动机需求扭矩和发动机转速扭矩特性，得到最佳的发动机目标转速，从而在发动机转速达到目标转速时，既能够使发动机的扭矩按照发动机需求扭矩平稳的输出，又能够保证发动机转速不会过高、离合器滑磨功不会过大、减少离合器的磨损。

具体地，目标扭矩设定单元301可按照下表1并根据发动机需求扭矩确定发动机目标转速：

表1

发动机需求扭矩(Nm)	30	50	70	90	110	130	150	170
									发动机转速(rpm)	1000	1200	1300	1400	1500	1700	1900	2000

进一步地，在目标扭矩设定单元301计算出车辆目标加速扭矩和发动机目标转速后，离合器目标扭矩设定单元303可根据车辆目标加速扭矩与车辆加速扭矩之间的误差C和发动机目标转速与发动机转速之间的误差D并参考发动机输出扭矩来获取离合器目标扭矩，其中，误差C为车辆目标加速扭矩与车辆加速扭矩之差，即误差C＝Ref_T_ACC-T_ACC；误差D为发动机目标转速与发动机转速之差，即误差D＝Ref_E-E。

具体地，离合器目标扭矩设定单元303可根据以下公式计算离合器目标扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}T2=K9*(\mathrm{Ref}\_E-E)+T_{\mathrm{Engine}}+K10*(\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}-T_{\mathrm{ACC}})\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{Clutch}}=\left\{\begin{array}{cc}T2& T2\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Slope}}\\ T_{\mathrm{Slope}}& T2<T_{\mathrm{Slope}}\end{array}\right.\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，Ref_T_Clutch为离合器目标扭矩，T_Engine为发动机输出扭矩，Ref_E为发动机目标转速，E为发动机转速，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩，T_ACC为车辆加速扭矩，T_Slope为坡道阻力扭矩，T2为中间变量，K9、K10均为匹配参数。

总的来说，为了快速实现驾驶员的意图、将车速控制到目标车速，也为了减少车辆在大坡度下的离合器磨损，目标扭矩设定单元301可根据以下公式以及当前油门开度、路面坡度、车速、车辆阻力扭矩和坡道阻力扭矩获取目标车速、车辆目标加速扭矩和发动机需求扭矩：

其中，Ref_V为目标车速，Ref_T_ACC为车辆目标加速扭矩，T_{Engine_request}为发动机需求扭矩，Accpedalposition为油门开度，G为坡道坡度，V0为油门开度为零时的目标车速，T0为油门开度为零时的车辆目标加速扭矩，V为车速，T_Resistance为车辆阻力扭矩、T_Slope为坡道阻力扭矩，T1为中间变量，K4、K5、K6、K7均为匹配参数。

之后，目标扭矩设定单元301可根据发动机需求扭矩和发动及转速扭矩特性获取发动机目标转速，即发动机目标转速要根据发动机转速扭矩特性、发动机需求扭矩和离合器的滑模功确定，从而既能够保证发动机有稳定持续的扭矩输出，也尽可能的减小转速差、减小离合器的滑模功。

具体来说，如果坡道坡大于预设阈值，当驾驶员松开刹车时，目标扭矩设定单元301根据路面坡度和油门开度计算能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩以及发动机产生此扭矩所需要的最佳发动机转速，进而离合器目标扭矩设定单元303获取所需的离合器目标扭矩。

另外，为了更加准确的实现驾驶员的意图，当油门开度在0-50％范围内时，可使车辆目标加速扭矩和车辆目标车速均与油门开度成正比例增加关系，同时为了减小离合器磨损，可使车辆目标车速随着路面坡度的增加而适当增加；当油门开度超过50％时，表明驾驶员急切希望车辆加速，且前面路况没有堵车现象，以发动机最大扭矩输出为目标，将车辆目标加速扭矩设置到最大，尽快完成坡道起步，此时车速不再作为控制对象，车速会根据车辆加速而持续增加，直至升档。其中，发动机最大扭矩输出是根据发动机MAP图得出当前油门开度下发动机输出扭矩的最大值，即言，当油门开度大于50％时，发动机就会输出当前油门开度下的最大扭矩值，并将发动机转速控制到合适的转速。

进一步地，在本发明的一个实施例中，获取模块10还用于获取发动机的输出扭矩，如图12所示，扭矩控制模块40可包括发动机扭矩修正单元302，发动机扭矩修正单元302用于根据发动机的输出扭矩与发动机需求扭矩计算发动机修正扭矩，并根据发动机修正扭矩对发动机进行控制以使发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩。

具体地，发动机扭矩修正单元302可根据以下公式计算发动机修正扭矩：

$T_{\mathrm{Tcu}\_\mathrm{Correct}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}K8*(T_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}-T_{\mathrm{Engine}})*\mathrm{dt}$

其中，T_{Tcu_Correct}为发动机修正扭矩，T_Engine为发动机输出扭矩，T_{Engine_request}为发动机需求扭矩，K8为匹配参数。

具体来说，发动机扭矩修正单元302可根据发动机需求扭矩与发动机输出扭矩之间的误差B计算出发动机修正扭矩，并将计算出的发动机修正扭矩发送到ECU控制单元(ElectronicControlUnit，发动机控制单元)，让ECU对发动机进行控制以增加或者减小发动机输出扭矩，进而减小误差B使发动机输出扭矩达到发动机需求扭矩。即言，发动机扭矩修正单元302可根据获得的发动机需求扭矩与当前发动机输出扭矩之间的误差确定发动机修正扭矩，从而让发动机输出扭矩快速达到发动机需求扭矩。其中，误差B为发动机需求扭矩与发动机输出扭矩之差，即误差B＝T_{Engine_request}-T_Engine。

总的来说，发动机扭矩修正单元302可根据获得的发动机需求扭矩与当前发动机输出扭矩之间的误差确定发动机修正扭矩，从而让发动机输出扭矩快速达到发动机需求扭矩，并且，离合器目标扭矩设定单元303可根据目标加速扭矩与车辆加速扭矩之间的误差C和发动机目标转速与发动机转速之间的误差D并参考发动机输出扭矩来获取离合器目标扭矩。另外，为了防止溜坡，离合器目标扭矩需大于等于坡道阻力扭矩，具体地，可根据以下公式获取发动机修正扭矩和离合器目标扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{Tcu}\_\mathrm{Correct}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}K8*(T_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}-T_{\mathrm{Engine}})*\mathrm{dt}\\ T2=K9*(\mathrm{Ref}\_E-E)+T_{\mathrm{Engine}}+K10*(\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}-T_{\mathrm{ACC}})\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{Clutch}}=\left\{\begin{array}{cc}T2& T2\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Slope}}\\ T_{\mathrm{Slope}}& T2<T_{\mathrm{Slope}}\end{array}\right.\end{array}\right.$

进一步地，在本发明一个实施例中，如图13所示，扭矩控制模块40还包括：离合器扭矩控制单元401和离合器压力控制单元402。其中，离合器扭矩控制单元401用于根据离合器目标扭矩和离合器输出扭矩获取离合器目标压力的增量，并根据离合器目标压力的增量获取离合器的目标压力；离合器扭矩控制单元402用于根据离合器目标压力和离合器油压获取离合器阀电流的增量，并根据离合器阀电流的增量获取离合器阀电流以对离合器进行控制以使离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩。

也就是说，结合计算离合器目标扭矩的公式(1)可知，在离合器目标扭矩设定单元303计算出离合器目标扭矩后，扭矩控制模块40对离合器输出扭矩进行控制，增加或者减小离合器输出扭矩，使离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩，进而逐步减小目标加速扭矩与车辆加速扭矩之间的误差C和发动机目标转速与发动机转速之间的误差D，使发动机转速达到发动机目标转速、车辆加速扭矩达到目标加速扭矩、车速达到目标车速。

具体来说，离合器扭矩控制单元401可根据获得的离合器目标扭矩与离合器输出扭矩之间的误差E调整离合器目标压力，尤其是当离合器输出扭矩小于坡道阻力扭矩时，增大离合器目标压力的变化幅值，以防止溜坡。其中，误差E为离合器目标扭矩与离合器输出扭矩之差，具体地，离合器扭矩控制单元401可根据以下公式所示的增量式PI控制算法以及误差E调整离合器目标压力：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;U}1=I1*e1+P1*\frac{\mathrm{de}1}{\mathrm{dt}}\\ U1={\&Integral;}_0^{\&infin;}\mathrm{\&Delta;U}1*\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，e1为第一控制误差，P1为第一比例增益，I1为第一积分增益，U1为离合器目标压力，ΔU1为离合器目标压力的增量。

具体地，第一控制误差e1为离合器目标扭矩与离合器输出扭矩之间的误差E。

同样的，离合器压力控制单元402可根据离合器目标压力与当前反馈的离合器油压之间的误差F来调整离合器压力阀的阀电流，即言，误差F为离合器目标压力与当前反馈的离合器油压之差，具体地，离合器压力控制单元402可根据以下公式所示的增量式PI控制算法以及误差F调整离合器阀电流：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;U}2=I2*e2+P2*\frac{\mathrm{de}2}{\mathrm{dt}}\\ U2={\&Integral;}_0^{\&infin;}\mathrm{\&Delta;U}2*\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，e2为第二控制误差，P2为第二比例增益，I2为第二积分增益，U2为离合器阀电流，ΔU2为离合器阀电流的增量。

具体地，第二控制误差e2为离合器目标压力与当前反馈的离合器油压之间的误差F。

这样，经过10个控制周期之后，发动机输出扭矩将跟随发动机需求扭矩、发动机转速将跟随发动机目标转速、离合器输出扭矩将跟随离合器目标扭矩、车辆加速扭矩将跟随目标加速扭矩，车辆车速也将逐步逼近目标车速，车辆完成坡道起步。

也就是说，离合器目标扭矩设定单元303可根据目标加速扭矩与车辆加速扭矩之间的误差C和发动机目标转速与发动机转速之间的误差D并参考发动机输出扭矩来获取离合器目标扭矩，并输出到离合器扭矩控制单元401，离合器扭矩控制单元401将根据离合器目标扭矩增加或者减小离合器输出扭矩，使离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩，进而逐步减小误差C和误差D，使车辆加速扭矩达到目标加速扭矩、发动机转速达到发动机目标转速。

具体地，离合器扭矩控制单元401可根据离合器目标扭矩与离合器输出扭矩之间的误差E经过计算输出离合器目标压力到离合器压力控制单元402，离合器压力控制单元402增加或者减小离合器压力，使误差E逐步减小；之后，离合器压力控制单元402根据离合器目标压力与离合器油压之间的误差F经过计算输出离合器压力阀电流以驱动离合器压力阀，使误差F逐步减小。这样，随着误差F、误差E、误差D、误差C、误差B、误差A的逐步减小，使得离合器油压将跟随离合器目标压力、离合器输出扭矩将跟随离合器目标扭矩、发动机转速将跟随发动机目标转速、车辆加速扭矩将跟随目标加速扭矩、发动机输出扭矩将跟随发动机需求扭矩、车速将跟随目标车速。由此，按照如上控制，车辆加速扭矩和车辆车速被控制在目标范围之内，车辆既不会溜坡，也不会加速过快，驾驶员可以很轻松的控制车辆车速和加速度，即便是新手也可以很舒服的在坡道上跟车行驶。

总而言之，首先获取模块10获取车辆的换档杆所在位置，并实时采集刹车、车速、加速度、油门开度、发动机输出扭矩、发动机转速。之后，当换档杆从P档模式或N档模式换到D档模式/R档模式时，TCU可控制变速箱挂入目标档位即D1档(前进1档)/R档，并完成充油准备工作后，坡道信号观测单元201可根据车速和加速度获取路面坡度，TCU可判断路面坡度是否大于设定阀值3％；如果是，当驾驶员松开刹车时，目标扭矩设定单元301可根据车速、油门开度和路面坡度计算获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩以及发动机产生此发动机需求扭矩所需要的最佳发动机转速，进而离合器目标扭矩设定单元303获取所需的离合器目标扭矩；然后发动机扭矩修正单元302根据发动机需求扭矩修正发动机输出扭矩，使发动输出扭矩和发动需求扭矩的误差B在预设控制范围之内；同时离合器扭矩控制单元401和离合器压力控制单元402根据离合器目标扭矩控制离合器压力进行坡道起步，以使离合器压力跟随设定的目标压力，离合器输出扭矩跟随设定的离合器目标扭矩，进而使得发动机转速和发动机目标转速之间的误差D、车辆加速扭矩和车辆目标加速扭矩之间的误差C、车速和目标车速之间的误差A在预设控制范围之内。

综上，根据本发明实施例提出的车辆的坡道起步控制装置，在获取模块获取车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速后，信号估计模块获取路面坡度和离合器输出扭矩，并根据离合器的输出扭矩、路面坡度和离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩，扭矩获取模块再根据路面坡度和油门开度计算目标车速，并根据车速和目标车速计算目标车速与车速之间的差值，再根据差值、路面坡度和油门开度计算车辆目标加速扭矩,并根据车辆目标加速扭矩、车辆阻力扭矩、路面坡度和发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，之后，扭矩控制模块控制发动机的输出扭矩达到发动机需求扭矩并控制离合器输出扭矩达到离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。由此，该坡道起步控制装置通过路面坡度和油门开度获取能够反映驾驶员意图和路面状况的目标车速和车辆目标加速扭矩，并计算实现此目标车速和车辆目标加速扭矩所需的发动机需求扭矩和离合器目标扭矩，进而对发动机的输出扭矩和离合器输出扭矩进行控制以实现车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内，从而能够有效对车辆的车速和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒适性，减少离合器磨损。

图14为根据本发明实施例的车辆的方框示意图。如图14所示，该车辆包括：发动机1、变速箱2和车辆的坡道起步控制装置3。其中，车辆的坡道起步控制装置3分别与发动机1和变速箱2相连，变速箱2包括离合器，变速箱2可以为湿式双离合自动变速箱；车辆的坡道起步控制装置3用于对发动机和变速箱中的离合器进行控制。

具体来说，如图15所示，车辆的坡道起步控制装置3具体包括发动机控制单元4和TCU单元5。其中，发动机控制单元4对发动机1的发动机输出扭矩进行控制，TCU单元5用于对变速箱2中的离合器进行控制。

具体来说，TCU单元5可根据采集到的车辆的车速、加速度、发动机输出扭矩、发动机转速、离合器油压、油门开度、离合器轴速获取发动机修正扭矩和离合器阀电流信号，并将发动机修正扭矩发送至发动机控制单元4，让发动机控制单元4根据发动机修正扭矩对发动机输出扭矩进行修正以使发动机输出扭矩跟随发动机需求扭矩，同时，将离合器阀电流信号发送至离合器以驱动离合器，使得离合器油压将跟随离合器目标压力、离合器输出扭矩将跟随离合器目标扭矩、发动机转速将跟随发动机目标转速、车辆加速扭矩将跟随目标加速扭矩、车速将跟随目标车速。由此，按照如上控制，车辆加速扭矩和车辆车速被控制在目标范围之内，车辆既不会溜坡，也不会加速过快，驾驶员可以很轻松的控制车辆车速和加速度，即便是新手也可以很舒服的在坡道上跟车行驶。

综上，根据本发明实施例提出的车辆，通过采用坡道起步控制装置，能够有效对车辆的车速和和加速度进行控制，快速实现驾驶员的意图，大大提高驾驶员的可操控性，有很强的实用性和推广价值，尤其是解决了坡道跟车情况下驾驶员难于操作的问题，提高了驾驶员舒适性，减少离合器磨损。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (29)

1.一种车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速，并获取路面坡度和离合器输出扭矩；

根据所述离合器输出扭矩、所述路面坡度和所述离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩；

根据所述路面坡度和所述油门开度计算目标车速，并根据所述车速和所述目标车速计算所述目标车速与所述车速之间的差值，再根据所述差值、所述路面坡度和所述油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据所述车辆目标加速扭矩、所述车辆阻力扭矩、所述路面坡度和所述发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩；以及

控制发动机的输出扭矩达到所述发动机需求扭矩并控制所述离合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。

2.如权利要求1所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，所述获取路面坡度具体包括：

获取所述车辆的加速度；

根据所述车速和所述加速度获取所述路面坡度。

3.如权利要求1所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，所述获取离合器输出扭矩具体包括：

获取离合器油压和发动机的输出扭矩；

根据所述发动机转速、所述离合器油压和所述发动机的输出扭矩获取所述离合器输出扭矩。

4.如权利要求2所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据所述离合器的输出扭矩、所述路面坡度和所述离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩具体包括：

根据所述路面坡度获取坡道阻力扭矩；

根据所述离合器的输出扭矩、所述坡道阻力扭矩和所述离合器轴速计算所述车辆加速扭矩和所述车辆阻力扭矩。

5.如权利要求4所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据所述车辆目标加速扭矩、所述车辆阻力扭矩、所述路面坡度和所述发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩具体包括：

根据所述车辆目标加速扭矩、所述车辆阻力扭矩和所述坡道阻力扭矩计算所述发动机需求扭矩；

根据所述发动机需求扭矩和发动机转速扭矩特性获取所述发动机目标转速；

根据所述目标加速扭矩、所述车辆加速扭矩、所述发动机目标转速、所述发动机转速和所述发动机输出扭矩计算离合器目标扭矩。

6.如权利要求1或5所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，所述控制发动机的输出扭矩达到所述发动机需求扭矩具体包括：

获取所述发动机的输出扭矩；

根据所述发动机的输出扭矩与所述发动机需求扭矩计算发动机修正扭矩；

根据所述发动机修正扭矩对发动机进行控制以使所述发动机的输出扭矩达到所述发动机需求扭矩。

7.如权利要求1或5所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，所述控制所述离合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩具体包括：

根据所述离合器目标扭矩和所述离合器输出扭矩获取离合器目标压力的增量；

根据所述离合器目标压力的增量获取离合器的目标压力；

获取离合器油压，并根据所述离合器目标压力和所述离合器油压获取离合器阀电流的增量；

根据所述离合器阀电流的增量获取离合器阀电流以对离合器进行控制以使所述离合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩。

8.如权利要求2所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述路面坡度：

$\left\{\begin{array}{c}G={\&Integral;}_0^{\&infin;}K*\hat{E}\mathrm{rror}1*\mathrm{dt}\\ \hat{E}\mathrm{rror}1=V-\hat{V}\\ \hat{V}={\&Integral;}_0^{\&infin;}(\mathrm{ACC}-G)\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，G为所述路面坡度，K为可调系数，为车速误差修正，V为所述车速，为估算的车速，Acc为所述加速度。

9.如权利要求4所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述坡道阻力扭矩：

$T_{\mathrm{slope}}=\frac{m*G*R}{i}$

其中，T_slope为所述坡道阻力扭矩，m为所述车辆的整车质量、R为所述车辆的车轮半径、i为所述车辆的变速箱的有效传动比，G为所述路面坡度。

10.如权利要求3所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据以下公式获取所述离合器输出扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{Clutch}}=(P_{\mathrm{Clutch}}-P_{\mathrm{Touch}})*\widehat{\mathrm{\&mu;}}+K1*\hat{E}\mathrm{rror}2\\ \hat{E}\mathrm{rror}2=E-\hat{E}\\ \hat{E}={\&Integral;}_0^{\&infin;}\frac{(T_{\mathrm{Engine}}-T_{\mathrm{Clutch}})}{J_{\mathrm{Engine}}}\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，T_Clutch为所述离合器输出扭矩，为离合器摩擦系数，P_Clutch为离合器油压，P_Touch为离合器的滑模点压力，为转速修正误差，E为所述发动机转速，为估算的发动机转速，T_Engine为所述发动机输出扭矩，J_Engine为发动机转动惯量，K1为修正系数。

11.如权利要求4所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述车辆加速扭矩和所述车辆阻力扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{ACC}}=T_{\mathrm{Cluch}}-T_{\mathrm{Slope}}+K3*\hat{E}\mathrm{rror}3\\ \hat{E}\mathrm{rror}3=A_{\mathrm{clutch}}-{\hat{A}}_{\mathrm{clutch}}\\ {\hat{A}}_{\mathrm{clutch}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}\frac{T_{\mathrm{ACC}}}{J_C}\mathrm{dt}\end{array}\right.\\ T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}=T_{\mathrm{Clutch}}-T_{\mathrm{ACC}}\end{array}\right.$

其中，T_ACC为所述车辆加速扭矩，T_Clutch为所述离合器输出扭矩，T_slope为所述坡道阻力扭矩，为轴速修正误差，A_clutch为离合器轴速，为估算的离合器轴速，J_C为离合器有效惯量，T_Resistance为车辆阻力扭矩，K3为可调系数。

12.如权利要求1所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述目标车速和所述车辆目标加速扭矩：

其中，Ref_V为所述目标车速，Ref_T_ACC为所述车辆目标加速扭矩，Accpedalposition为所述油门开度，G为所述路面坡度，V0为油门开度为零时的目标车速，T0为油门开度为零时的车辆目标加速扭矩，V为所述车速，T1为中间变量，K4、K5、K6、K7均为匹配参数。

13.如权利要求5所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述发动机需求扭矩和所述离合器目标扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}+T_{\mathrm{Slope}}& T_{\mathrm{Slope}}\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}+T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}& T_{\mathrm{Slope}}<T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}T2=K9*(\mathrm{Ref}\_E-E)+T_{\mathrm{Engine}}+K10*(\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}-T_{\mathrm{ACC}})\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{Clutch}}=\left\{\begin{array}{cc}T2& T2\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Slope}}\\ T_{\mathrm{Slope}}& T2<T_{\mathrm{Slope}}\end{array}\right.\end{array}\right.\end{array}\right.$

其中，T_{Engine_request}为所述发动机需求扭矩，T_Resistance为所述车辆阻力扭矩，T_Slope为所述坡道阻力扭矩，Ref_T_Clutch为所述离合器目标扭矩，T_Engine为所述发动机输出扭矩，Ref_E为所述发动机目标转速，E为所述发动机转速，Ref_T_ACC为所述车辆目标加速扭矩，T_ACC为所述车辆加速扭矩，T2为中间变量，K9、K10均为匹配参数。

14.如权利要求6所述的车辆的坡道起步控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述发动机修正扭矩：

$T_{\mathrm{Tcu}\_\mathrm{Correct}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}K8*(T_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}-T_{\mathrm{Engine}})*\mathrm{dt}$

其中，T_{Tcu_Correct}为所述发动机修正扭矩，T_Engine为所述发动机输出扭矩，T_{Engine_request}为所述发动机需求扭矩，K8为匹配参数。

15.一种车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述车辆的车速、油门开度、发动机转速和离合器轴速；

信号估计模块，所述信号估计模块与所述获取模块相连，所述信号估计模块用于获取路面坡度和离合器输出扭矩，并根据所述离合器的输出扭矩、所述路面坡度和所述离合器轴速计算车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩；

扭矩获取模块，所述扭矩获取模块分别与所述获取模块和所述信号估计模块相连，所述扭矩获取模块用于根据所述路面坡度和所述油门开度计算目标车速，并根据所述车速和所述目标车速计算所述目标车速与所述车速之间的差值，再根据所述差值、所述路面坡度和所述油门开度计算车辆目标加速扭矩,并根据所述车辆目标加速扭矩、所述车辆阻力扭矩、所述路面坡度和所述发动机转速计算发动机需求扭矩和离合器目标扭矩；

扭矩控制模块，所述扭矩控制模块分别与所述获取模块和所述扭矩获取模块相连，所述扭矩控制模块用于控制发动机的输出扭矩达到所述发动机需求扭矩并控制所述离合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩以使车速与目标车速之间的误差和车辆加速扭矩与车辆目标加速扭矩之间的误差在预设控制范围内。

16.如权利要求15所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述获取模块还用于获取所述车辆的加速度，其中，所述信号估计模块包括：

坡道信号观测单元，用于根据所述车速和所述加速度获取所述路面坡度。

17.如权利要求15所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述获取模块还用于获取离合器油压和发动机的输出扭矩，其中，所述信号估计模块包括：

离合器扭矩观测单元，用于根据所述发动机转速、所述离合器油压和所述发动机的输出扭矩获取所述离合器输出扭矩。

18.如权利要求16所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述坡道信号观测单元还用于根据所述路面坡度计算坡道阻力扭矩，所述信号估计模块还包括：

加速扭矩观测单元，用于根据所述离合器的输出扭矩、所述坡道阻力扭矩和所述离合器轴速计算所述车辆加速扭矩和所述车辆阻力扭矩。

19.如权利要求18所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述扭矩获取模块包括：

目标扭矩设定单元，用于根据所述路面坡度和所述油门开度计算目标车速，并根据所述车速和所述目标车速计算所述目标车速与所述车速之间的差值，再根据所述差值、所述路面坡度和所述油门开度计算车辆目标加速扭矩，并根据所述车辆目标加速扭矩、所述车辆阻力扭矩和所述坡道阻力扭矩计算所述发动机需求扭矩，根据所述发动机需求扭矩和发动机转速扭矩特性获取所述发动机目标转速；

离合器目标扭矩设定单元，用于根据所述目标加速扭矩、所述车辆加速扭矩、所述发动机目标转速、所述发动机转速和所述发动机输出扭矩计算离合器目标扭矩。

20.如权利要求15或19所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述获取模块还用于获取所述发动机的输出扭矩，所述扭矩控制模块包括：

发动机扭矩修正单元，用于根据所述发动机的输出扭矩与所述发动机需求扭矩计算发动机修正扭矩，并根据所述发动机修正扭矩对发动机进行控制以使所述发动机的输出扭矩达到所述发动机需求扭矩。

21.如权利要求15或19所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述获取模块还用于获取离合器油压，所述扭矩控制模块包括：

离合器扭矩控制单元，用于根据所述离合器目标扭矩和所述离合器输出扭矩获取离合器目标压力的增量，并根据所述离合器目标压力的增量获取离合器的目标压力；

离合器压力控制单元，用于根据所述离合器目标压力和所述离合器油压获取离合器阀电流的增量，并根据所述离合器阀电流的增量获取离合器阀电流以对离合器进行控制以使所述离合器输出扭矩达到所述离合器目标扭矩。

22.如权利要求16所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述信号估计模块根据以下公式计算所述路面坡度：

$\left\{\begin{array}{c}G={\&Integral;}_0^{\&infin;}K*\hat{E}\mathrm{rror}1*\mathrm{dt}\\ \hat{E}\mathrm{rror}1=V-\hat{V}\\ \hat{V}={\&Integral;}_0^{\&infin;}(\mathrm{ACC}-G)\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，G为所述路面坡度，K为可调系数，为车速误差修正，V为采集到的所述车速，为估算的车速，Acc为采集到的所述加速度。

23.如权利要求18所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述坡道信号观测单元根据以下公式计算所述坡道阻力扭矩：

$T_{\mathrm{slope}}=\frac{m*G*R}{i}$

其中，T_slope为所述坡道阻力扭矩，m为所述车辆的整车质量、R为所述车辆的车轮半径、i为所述车辆的变速箱的有效传动比，G为所述路面坡度。

24.如权利要求16所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述离合器扭矩观测单元根据以下公式获取所述离合器输出扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{Clutch}}=(P_{\mathrm{Clutch}}-P_{\mathrm{Touch}})*\widehat{\mathrm{\&mu;}}+K1*\hat{E}\mathrm{rror}2\\ \hat{E}\mathrm{rror}2=E-\hat{E}\\ \hat{E}={\&Integral;}_0^{\&infin;}\frac{(T_{\mathrm{Engine}}-T_{\mathrm{Clutch}})}{J_{\mathrm{Engine}}}\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，T_Clutch为所述离合器输出扭矩，为离合器摩擦系数，P_Clutch为离合器油压，P_Touch为离合器的滑模点压力，为转速修正误差，E为所述发动机转速，为估算的发动机转速，T_Engine为所述发动机输出扭矩，J_Engine为发动机转动惯量，K1为修正系数。

25.如权利要求18所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述加速扭矩观测单元根据以下公式计算所述车辆加速扭矩和车辆阻力扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{ACC}}=T_{\mathrm{Cluch}}-T_{\mathrm{Slope}}+K3*\hat{E}\mathrm{rror}3\\ \hat{E}\mathrm{rror}3=A_{\mathrm{clutch}}-{\hat{A}}_{\mathrm{clutch}}\\ {\hat{A}}_{\mathrm{clutch}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}\frac{T_{\mathrm{ACC}}}{J_C}\mathrm{dt}\end{array}\right.\\ T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}=T_{\mathrm{Clutch}}-T_{\mathrm{ACC}}\end{array}\right.$

其中，T_ACC为所述车辆加速扭矩，T_Clutch为所述离合器输出扭矩，T_slope为所述坡道阻力扭矩，为轴速修正误差，A_clutch为离合器轴速，为估算的离合器轴速，J_C为离合器有效惯量，T_Resistance为车辆阻力扭矩，K3为可调系数。

26.如权利要求1所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述目标扭矩设定单元根据以下公式计算所述目标车速和所述车辆目标加速扭矩：

其中，Ref_V为所述目标车速，Ref_T_ACC为所述车辆目标加速扭矩，Accpedalposition为所述油门开度，G为所述路面坡度，V0为油门开度为零时的目标车速，T0为油门开度为零时的车辆目标加速扭矩，V为所述车速，T1为中间变量，K4、K5、K6、K7均为匹配参数。

27.如权利要求19所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述离合器目标扭矩设定单元根据以下公式计算所述发动机需求扭矩和所述离合器目标扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}+T_{\mathrm{Slope}}& T_{\mathrm{Slope}}\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}+T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}& T_{\mathrm{Slope}}<T_{\mathrm{Resis}\tan \mathrm{ce}}\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}T2=K9*(\mathrm{Ref}\_E-E)+T_{\mathrm{Engine}}+K10*(\mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{ACC}}-T_{\mathrm{ACC}})\\ \mathrm{Ref}\_T_{\mathrm{Clutch}}=\left\{\begin{array}{cc}T2& T2\&GreaterEqual;T_{\mathrm{Slope}}\\ T_{\mathrm{Slope}}& T2<T_{\mathrm{Slope}}\end{array}\right.\end{array}\right.\end{array}\right.$

其中，T_{Engine_request}为所述发动机需求扭矩，T_Resistance为所述车辆阻力扭矩，T_Slope为所述坡道阻力扭矩，Ref_T_Clutch为所述离合器目标扭矩，T_Engine为所述发动机输出扭矩，Ref_E为所述发动机目标转速，E为所述发动机转速，Ref_T_ACC为所述车辆目标加速扭矩，T_ACC为所述车辆加速扭矩，T2为中间变量，K9、K10均为匹配参数。

28.如权利要求20所述的车辆的坡道起步控制装置，其特征在于，所述发动机扭矩修正单元根据以下公式计算所述发动机修正扭矩：

$T_{\mathrm{Tcu}\_\mathrm{Correct}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}K8*(T_{\mathrm{Engine}\_\mathrm{request}}-T_{\mathrm{Engine}})*\mathrm{dt}$

其中，T_{Tcu_Correct}为所述发动机修正扭矩，T_Engine为所述发动机输出扭矩，T_{Engine_request}为所述发动机需求扭矩，K8为匹配参数。

29.一种车辆，其特征在于，包括：

发动机；

变速箱；

如权利要求15-28任一项所述的车辆的坡道起步控制装置，用于对所述发动机和所述变速箱中的离合器进行控制。