CN105313861A - 一种载重车辆用坡道起步辅助系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种载重车辆用坡道起步辅助系统及其控制方法，该系统包括两位三通电磁阀及与两位三通电磁阀连接的控制模块；两位三通电磁阀串联在手制动手柄与继动阀之间的回路中；继动阀与驻车制动器连接。该方法通过坡道起步辅助系统实现对车辆用坡道起步辅助。本发明提出的系统及方法，实现了通过坡道辅助系统可实现离合器结合与手制动释放时机的自动协调，避免AMT车辆在坡道起步时出现溜坡或熄火现象，实现车辆的在坡道上的平稳起步；且安全、简化，易于工程实现；可应用于任何搭载AMT变速箱的载重车辆坡道起步辅助控制系统设计中，提高了车辆的路面适应性。

Description

一种载重车辆用坡道起步辅助系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆坡道控制技术领域，具体涉及一种载重车辆用坡道起步辅助系统及其控制方法。

背景技术

随着能源运输、商品流通和人口流动的不断增长，最近几年我国商用车得到了快速发展，自动变速箱作为一种降低驾驶员劳动强度、提高车辆安全性的高科技产品，将借着商用车飞速发展的契机得到越来越多的应用。基于我国商用车大量装备的手动变速箱的国情，AMT变速箱成为我国目前变速箱自动化技术前进的重要方向，起着举足轻重的作用。

AMT变速箱的起步操作流程与手动变速箱相同，起步时先分离离合器，选择起步档，再结合离合器，同步适当加油，实现车辆起步。当车辆在坡道起步时，驾驶员同时还需要利用手制动配合起步，由于驾驶员无法感知离合器的结合过程，极易导致手制动释放过早或过晚，造成车辆溜车或起步失败。设计开发一种坡道起步辅助系统，在车辆起步时自动协调离合器结合与手制动释放的时机，实现车辆在坡道上的顺利起步非常有必要。

目前，国内外的相关专利分别为：智能汽车半坡起步辅助系统及其工作方法，其专利申请号：201310464892.6；及坡道起步辅助方法，其专利申请号：201380054297.3。但其具有安全性不足、复杂且不易于工程实现的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种载重车辆用坡道起步辅助系统及其控制方法，该系统及方法安全、简化，易于工程实现；可应用于任何搭载AMT变速箱的载重车辆坡道起步辅助控制系统设计中，同时避免AMT车辆在坡道起步时出现溜坡或熄火现象，提高载重车辆路面适应性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于载重车辆的坡道起步辅助系统，所述系统包括两位三通电磁阀及与所述两位三通电磁阀连接的控制模块；

所述两位三通电磁阀串联在手制动手柄与继动阀之间的回路中；所述继动阀与驻车制动器连接。

优选的，所述两位三通电磁阀为常开式两位三通电磁阀；所述常开式两位三通电磁阀包括可互相连通的接口一、接口二和接口三；

所述接口一与所述手制动手柄的出气孔连接；

所述接口二与所述继动器的控制口连接；

所述接口三用消音器连接至载重车辆外部；

所述常开式两位三通电磁阀的接线口连接至所述控制模块。

优选的，所述继动器包括控制连通或关闭的接口四、接口五和接口六；

所述接口四及所述接口五的两端分别连接气瓶和所述驻车继动器；

所述接口六用消音器连接至载重车辆外部。

优选的，所述控制模块包括信号处理单元、判断单元及驱动单元；

所述信号处理单元用于对所述车辆运行信号进行信号预处理及滤波，得到运行数据；

所述判断单元根据所述运行数据判断所述车辆的运行状态；

所述驱动单元根据所述运行状态控制所述坡道起步辅助系统，实现车辆坡道起步的辅助控制。

优选的，所述车辆运行信号包括车辆脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号和油门开度信号。

一种用于载重车辆的坡道起步辅助控制方法，所述控制方法通过坡道起步辅助系统实现，所述坡道起步辅助系统包括两位三通电磁阀及与所述两位三通电磁阀接的控制模块；所述两位三通电磁阀串联在手制动手柄与继动阀之间的回路中；所述继动阀与驻车制动器连接；

所述方法包括如下步骤：

步骤1.所述控制模块读取并预处理车辆运行信号；

步骤2.所述控制模块判断所述车辆的运行状态；若所述车辆的运行状态不为坡道起步预状态；则返回步骤1；

若所述车辆的运行状态为坡道起步预状态，则进入步骤3；

步骤3.所述控制模块中的驱动单元根据所述运行状态控制所述坡道起步辅助系统启动驻车制动器；

步骤4.所述控制模块根据所述车辆运行信号判断所述车辆油门状态；并根据判断结果确定发动机起步转速值，同时对所述坡道起步辅助机构的通电时间进行计时；

步骤5.判断当前的所述发动机转速与所述发动机起步转速值，并根据判断结果解除驻车制动，实现所述车辆的坡路起步。

优选的，所述步骤1，包括：

1-1.所述控制模块中的信号处理单元读取所述车辆运行信号，所述车辆运行信号包括车辆脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号和油门开度信号；

1-2.所述信号处理单元对所述车辆运行信号进行信号预处理及滤波，得到运行数据。

优选的，所述步骤2，包括：

所述控制模块中的判断单元判断所述车辆的运行状态；

若所述手制动信号为“真”且车速为0m/s、或所述脚制动信号持续时间大于2s且车速为0m/s；

则判断所述车辆的运行状态不为坡道起步预状态；则返回步骤1；

则判断所述车辆的运行状态为坡道起步预状态，则进入步骤3。

优选的，所述步骤3，包括：

所述控制模块中的判断单元根据所述油门开度信号判断所述车辆油门状态；

若所述油门开度大于0，则依据所述油门开度值确定发动机起步转速值，同时对所述坡道起步辅助机构的通电时间进行计时；

若所述油门开度小于等于0，则重复判断所述车辆油门状态。

优选的，所述步骤5，包括：

5-1.判断当前的所述发动机转速与发动机起步转速值；若当前的所述发动机转速大于所述发动机起步转速值，则进入5-3；

若当前的所述发动机转速小于等于所述发动机起步转速值，则进入5-2；

5-2.判断所述两位三通常开电磁阀通电时间是否大于5s；

若否，返回5-1；

若是，则进入5-3；

5-3.将所述两位三通常开电磁阀断电，解除驻车制动，实现所述车辆的坡路起步。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种载重车辆用坡道起步辅助系统及其控制方法，该系统包括两位三通电磁阀及与两位三通电磁阀连接的控制模块；两位三通电磁阀串联在手制动手柄与继动阀之间的回路中；继动阀与驻车制动器连接。该方法通过坡道起步辅助系统实现对车辆用坡道起步辅助。本发明提出的系统及方法，实现了通过坡道辅助系统可实现离合器结合与手制动释放时机的自动协调，避免AMT车辆在坡道起步时出现溜坡或熄火现象，实现车辆的在坡道上的平稳起步；且安全、简化，易于工程实现；可应用于任何搭载AMT变速箱的载重车辆坡道起步辅助控制系统设计中，提高了车辆的路面适应性。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明提供的技术方案，在载重车辆处于坡道起步工况时，能够通过坡道辅助系统可实现离合器结合与手制动释放时机的自动协调，避免AMT车辆在坡道起步时出现溜坡或熄火现象，实现车辆的在坡道上的平稳起步。

2、本发明所提供的技术方案，安全、简化，易于工程实现；可应用于任何搭载AMT变速箱的载重车辆坡道起步辅助控制系统设计中，同时避免AMT车辆在坡道起步时出现溜坡或熄火现象，提高载重车辆路面适应性。

3、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种用于载重车辆的坡道起步辅助系统的结构示意图；

图2是本发明的坡道起步辅助系统的控制模块的结构示意图；

图3是本发明的一种用于载重车辆的坡道起步辅助控制方法的流程示意图；

图4是本发明的坡道起步辅助控制方法的步骤1的流程示意图；

图5是本发明的坡道起步辅助控制方法的步骤5的流程示意图；

图6是本发明的一种在用于载重车辆的坡道起步辅助系统中实现载重车辆的坡道起步辅助的具体用用例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种用于载重车辆的坡道起步辅助系统，系统包括两位三通电磁阀及与两位三通电磁阀连接的控制模块；

两位三通电磁阀串联在手制动手柄与继动阀之间的回路中；继动阀与驻车制动器连接。

两位三通电磁阀为常开式两位三通电磁阀；常开式两位三通电磁阀包括可互相连通的接口一、接口二和接口三；在本实施例及附图中，接口一显示为P，接口二显示为T，接口三显示为A；

接口一与手制动手柄的出气孔连接；

接口二与继动器的控制口连接；

接口三用消音器连接至载重车辆外部；

常开式两位三通电磁阀的接线口连接至控制模块。

其中，继动器包括控制连通或关闭的接口四、接口五和接口六；

接口四及接口五的两端分别连接气瓶和驻车继动器；

接口六用消音器连接至载重车辆外部。

如图2所示，控制模块包括信号处理单元、判断单元及驱动单元；

信号处理单元用于对车辆运行信号进行信号预处理及滤波，得到运行数据；

其中，本实施例中的信号处理单元中的应用光电耦合器进行车辆脚制动信号、手制动信号的采集；应用比较器进行发动机转速信号、车速信号的采集；应用射随器进行模拟信号的采集。

判断单元根据运行数据判断车辆的运行状态；

其中，本实施例中的判断单元采用飞思卡尔单片机，主要对运行数据进行判断，确定车辆的运行状态，并输出控制信号。

驱动单元根据运行状态控制坡道起步辅助系统，实现车辆坡道起步的辅助控制；

其中，本实施例中的驱动单元采用MOS管进行驱动控制，主要依据判断单元的输出控制信号，对两位三通电磁阀进行驱动，实现车辆坡道起步的辅助控制。

车辆运行信号包括车辆脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号和油门开度信号。

如图3所示，一种用于载重车辆的坡道起步辅助控制方法，控制方法通过坡道起步辅助系统实现，坡道起步辅助系统包括两位三通电磁阀及与两位三通电磁阀接的控制模块；两位三通电磁阀串联在手制动手柄与继动阀之间的回路中；继动阀与驻车制动器连接；

方法包括如下步骤：

步骤1.控制模块读取并预处理车辆运行信号；

步骤2.控制模块判断车辆的运行状态；

若车辆的运行状态不为坡道起步预状态；则返回步骤1；

若车辆的运行状态为坡道起步预状态，则进入步骤3；

步骤3.控制模块中的驱动单元根据运行状态控制坡道起步辅助系统启动驻车制动器；

步骤4.控制模块根据车辆运行信号判断车辆油门状态；并根据判断结果确定发动机起步转速值，同时对坡道起步辅助机构的通电时间进行计时；

步骤5.判断当前的发动机转速与发动机起步转速值，并根据判断结果解除驻车制动，实现车辆的坡路起步。

如图4所示，步骤1，包括：

1-1.控制模块中的信号处理单元读取车辆运行信号，车辆运行信号包括车辆脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号和油门开度信号；

1-2.信号处理单元对车辆运行信号进行信号预处理及滤波，得到运行数据。

其中，步骤2，包括：

控制模块中的判断单元判断车辆的运行状态；

若手制动信号为“真”且车速为0m/s、或脚制动信号持续时间大于2s且车速为0m/s；

则判断车辆的运行状态不为坡道起步预状态；则返回步骤1；

则判断车辆的运行状态为坡道起步预状态，则进入步骤3。

其中，步骤3，包括：

控制模块中的判断单元根据油门开度信号判断车辆油门状态；

若油门开度大于0，则依据油门开度值确定发动机起步转速值，同时对坡道起步辅助机构的通电时间进行计时；

若油门开度小于等于0，则重复判断车辆油门状态。

如图5所示，步骤5，包括：

5-1.判断当前的发动机转速与发动机起步转速值；若当前的发动机转速大于发动机起步转速值，则进入5-3；

若当前的发动机转速小于等于发动机起步转速值，则进入5-2；

5-2.判断两位三通常开电磁阀通电时间是否大于5s；

若否，返回5-1；

若是，则进入5-3；

5-3.将两位三通常开电磁阀断电，解除驻车制动，实现车辆的坡路起步。

本发明提供一种在用于载重车辆的坡道起步辅助系统中实现载重车辆的坡道起步辅助的具体用用例，如下：

一、两位三通常开电磁阀管路安装：

本发明的两位三通常开电磁阀管路安装在手制动手柄与继动阀之间，手制动手柄的出气孔与两位三通常开电磁阀的P口相连，两位三通常开电磁阀的T口与继动阀的控制口①相连，两位三通常开电磁阀的A口通过消音器直接与外界相连，两位三通常开电磁阀的接线口与控制单元相连；

在非坡起工况，两位三通常开电磁阀断电，电磁阀的P口与T口连通，由手制动手柄过来的压缩空气通过P口与T口后直接进入继动阀控制口①，打开继动阀，使继动阀P口与T口连通，继而气瓶中的压缩空气通过继动阀P口与T口进入驻车制动器，解除驻车制动。

在坡起工况，两位三通常开电磁阀通电，电磁阀换向，电磁阀的P口被截止，由手制动手柄过来的压缩无法进入继动阀，此时T口与A口连通，继动阀控制口①中的压缩空气通过两位三通常开电磁阀的A口排出，继动阀换向，使继动阀P口截止，T口与A口连通，驻车制动器中的压缩空气通过继动阀A口排出，实现驻车制动。

二、控制单元结构框图

本发明的控制模块包括脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号、油门开度信号、控制单元以及两位三通常开电磁阀；控制单元采集接收脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号、油门开度信号，并对信号进行调理和滤波，然后依据控制策略进行判断，控制两位三通常开电磁阀通电或断电。

其中，脚制动信号采集制动踏板开关信号，可由整车控制信号获得；手制动信号采集手制动手柄开关信号，可由整车控制信号获得；发动机转速信号采集动力总线上的总线信号，可由发动机控制单元CAN总线接口获得；车速信号采集变速箱输出轴转速信号，可由整车速度里程表信号获得；油门开度信号采集动力总线上的总线信号，可由发动机控制单元CAN总线接口获得。

三、坡道起步辅助功能的实现：

如图6所示，系统上电后控制单元读取脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号、油门开度信号，然后对信号进行处理和滤波；

滤波后，判断手制动信号为“真”、或脚制动信号持续时间大于2s、且车速为0m/s；

如果不满足此条件，程序返回，重新读取信号；

如果满足条件，程序进入坡起控制模式，控制两位三通常开电磁阀通电，实现驻车制动。

然后判断油门开度，当油门开度不大于0时，重复判断油门开度，当油门开度大于0时，依据油门开度确定可以起步的发动机转速，同时对两位三通常开电磁阀通电时间进行计时；

当发动机转速大于可以起步的发动机转速时，两位三通常开电磁阀断电，解除驻车制动，实现坡路起步；

如果油门开度大于0，但发动机转速不大于可以起步的发动机转速时，判断两位三通常开电磁阀通电时间是否大于5s；

如果不大于5s，重复前面两个步骤；

直到发动机转速大于可以起步的发动机转速时，两位三通常开电磁阀断电，解除驻车制动，实现坡路起步；

或两位三通常开电磁阀通电时间大于5s时，两位三通常开电磁阀断电，解除驻车制动；此策略的目的是防止由于采集信号故障造成行车时驻车制动器工作，损坏驻车制动器。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于载重车辆的坡道起步辅助系统，其特征在于，所述系统包括两位三通电磁阀及与所述两位三通电磁阀连接的控制模块；

所述两位三通电磁阀串联在手制动手柄与继动阀之间的回路中；所述继动阀与驻车制动器连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两位三通电磁阀为常开式两位三通电磁阀；所述常开式两位三通电磁阀包括可互相连通的接口一、接口二和接口三；

所述接口一与所述手制动手柄的出气孔连接；

所述接口二与所述继动器的控制口连接；

所述接口三用消音器连接至载重车辆外部；

所述常开式两位三通电磁阀的接线口连接至所述控制模块。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述继动器包括控制连通或关闭的接口四、接口五和接口六；

所述接口四及所述接口五的两端分别连接气瓶和所述驻车继动器；

所述接口六用消音器连接至载重车辆外部。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括信号处理单元、判断单元及驱动单元；

所述信号处理单元用于对所述车辆运行信号进行信号预处理及滤波，得到运行数据；

所述判断单元根据所述运行数据判断所述车辆的运行状态；

所述驱动单元根据所述运行状态控制所述坡道起步辅助系统，实现车辆坡道起步的辅助控制。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述车辆运行信号包括车辆脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号和油门开度信号。

6.一种用于载重车辆的坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述控制方法通过坡道起步辅助系统实现，所述坡道起步辅助系统包括两位三通电磁阀及与所述两位三通电磁阀接的控制模块；所述两位三通电磁阀串联在手制动手柄与继动阀之间的回路中；所述继动阀与驻车制动器连接；

所述方法包括如下步骤：

步骤1.所述控制模块读取并预处理车辆运行信号；

步骤2.所述控制模块判断所述车辆的运行状态；若所述车辆的运行状态不为坡道起步预状态；则返回步骤1；

若所述车辆的运行状态为坡道起步预状态，则进入步骤3；

步骤3.所述控制模块中的驱动单元根据所述运行状态控制所述坡道起步辅助系统启动驻车制动器；

步骤4.所述控制模块根据所述车辆运行信号判断所述车辆油门状态；并根据判断结果确定发动机起步转速值，同时对所述坡道起步辅助机构的通电时间进行计时；

步骤5.判断当前的所述发动机转速与所述发动机起步转速值，并根据判断结果解除驻车制动，实现所述车辆的坡路起步。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1，包括：

1-1.所述控制模块中的信号处理单元读取所述车辆运行信号，所述车辆运行信号包括车辆脚制动信号、手制动信号、发动机转速信号、车速信号和油门开度信号；

1-2.所述信号处理单元对所述车辆运行信号进行信号预处理及滤波，得到运行数据。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤2，包括：

所述控制模块中的判断单元判断所述车辆的运行状态；

若所述手制动信号为“真”且车速为0m/s、或所述脚制动信号持续时间大于2s且车速为0m/s；

则判断所述车辆的运行状态不为坡道起步预状态；则返回步骤1；

则判断所述车辆的运行状态为坡道起步预状态，则进入步骤3。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤3，包括：

所述控制模块中的判断单元根据所述油门开度信号判断所述车辆油门状态；

若所述油门开度大于0，则依据所述油门开度值确定发动机起步转速值，同时对所述坡道起步辅助机构的通电时间进行计时；

若所述油门开度小于等于0，则重复判断所述车辆油门状态。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤5，包括：

5-1.判断当前的所述发动机转速与发动机起步转速值；若当前的所述发动机转速大于所述发动机起步转速值，则进入5-3；

若当前的所述发动机转速小于等于所述发动机起步转速值，则进入5-2；

5-2.判断所述两位三通常开电磁阀通电时间是否大于5s；

若否，返回5-1；

若是，则进入5-3；

5-3.将所述两位三通常开电磁阀断电，解除驻车制动，实现所述车辆的坡路起步。