CN105465229B - 车辆的平地起步控制方法、装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆的平地起步控制方法、装置和车辆，所述方法包括：获取车辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号；根据油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号确定离合器目标轴速，并进一步获取离合器当前轴速；根据离合器当前轴速和离合器目标轴速确定车辆的目标轴速处理模式，并获取车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速；以及根据离合器当前轴速、离合器目标轴速、油门踏板信号、发动机当前转速和发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，并根据离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。本发明实施例的方法，提升了起步的平顺性，减小了起步冲击，降低了离合器磨损，从而提升了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆的平地起步控制方法、装置和车辆。
背景技术
对于当前市场上的搭载有自动变速箱的车辆，关于对平地起步的控制是整个自动变速箱控制部分中的难点与核心之一，其控制方法多采用以发动机恒转速的控制策略，在此过程中控制目标要求有：车辆起步平顺性好、冲击度小、滑磨功小。而在实际实施阶段，这三点控制目标之间本身存在一定的矛盾性，不能完全将每个指标优化设计到极佳状态，即存在的不足之处在于：如果为了较好响应驾驶员的平地工况起步驾驶意图，因发动机的输出扭矩受油门大小影响，正常平地起步过程中如果离合器结合过快，传递扭矩过大，则会影响起步的平顺性，造成较大起步冲击，更为严重的是引起发动机转速过大波动，甚至造成发动机熄火的可能性。反之，如果为了改善起步平顺性而过分追求降低离合器的结合速度及结合量，将会导致发动机出现轰油，且增大滑磨功，从而降低了离合器的有效使用寿命，降低起步品质，最终影响整车驾驶性能。
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平地起步控制方法。该方法提升了起步的平顺性，减小了起步冲击，降低了离合器磨损，从而提升了用户体验。
本发明的第二个目的在于提出一种车辆的平地起步控制装置。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆。
为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的车辆的平地起步控制方法，包括以下步骤：获取所述车辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号；根据所述油门踏板信号、所述制动踏板信号、所述发动机当前转速和所述坡道信号确定离合器目标轴速，并进一步获取离合器当前轴速；根据所述离合器当前轴速和所述离合器目标轴速确定所述车辆的目标轴速处理模式，并获取所述车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速；以及根据所述离合器当前轴速、所述离合器目标轴速、所述油门踏板信号、所述发动机当前转速和所述发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，并根据所述离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。
根据本发明实施例的车辆的平地起步控制方法，根据油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号确定离合器目标轴速，并根据离合器当前轴速和离合器目标轴速确定车辆的目标轴速处理模式，并获取车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速，然后计算离合器传递扭矩的增量，从而获取离合器接合位置，以调节离合器接合量与接合速率，提升了起步的平顺性，减小了起步冲击，降低了离合器磨损，从而提升了用户体验。
为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的车辆的平地起步控制装置，包括：获取模块，用于获取所述车辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号；目标轴速确定模块，用于根据所述油门踏板信号、所述制动踏板信号、所述发动机当前转速和所述坡道信号确定离合器目标轴速，并进一步获取离合器当前轴速；模式确定模块，用于根据所述离合器当前轴速和所述离合器目标轴速确定所述车辆的目标轴速处理模式；目标转速获取模块，用于获取所述车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速；以及离合器接合位置确定模块，用于根据所述离合器当前轴速、所述离合器目标轴速、所述油门踏板信号、所述发动机当前转速和所述发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，并根据所述离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。
根据本发明实施例的车辆的平地起步控制装置，目标轴速确定模块根据油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号确定离合器目标轴速，模式确定模块根据离合器当前轴速和离合器目标轴速确定车辆的目标轴速处理模式，目标转速获取模块获取车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速，离合器接合位置确定模块则计算离合器传递扭矩的增量，从而获取离合器接合位置，以调节离合器接合量与接合速率，提升了起步的平顺性，减小了起步冲击，降低了离合器磨损，从而提升了用户体验。
为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的车辆，包括本发明第二方面实施例的车辆的平地起步控制装置。
根据本发明实施例的车辆，由于具有了本发明第二方面实施例的车辆的平地起步控制装置，提升了起步的平顺性，减小了起步冲击，降低了离合器磨损，从而提升了用户体验。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的车辆的平地起步控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的根据离合器当前轴速、离合器目标轴速、油门踏板信号、发动机当前转速和发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量的流程图；
图3是根据本发明一个实施例的车辆的平地起步控制装置的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的获取发动机目标转速的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的获取离合器传递扭矩的增量的示意图；
图6是根据本发明另一个实施例的车辆的平地起步控制装置的结构示意图。
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。
图1是根据本发明一个实施例的车辆的平地起步控制方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的车辆的平地起步控制方法包括下述步骤。
S101，获取车辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号。
具体地，由车辆的TCU(Transmission Control Unit，自动变速箱控制单元)采集辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号。其中，车辆中的TCU采集坡度传感器AD值，计算出坡道信号，以此作为坡道与平地起步控制区分的基础。
更具体地，在平地起步准备阶段，TCU接收来源于CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线上的换挡杆信号并根据换挡杆信号判定是否进入D档或R档(即动力行驶档位)，进而TCU会控制变速箱档位执行机构挂入相应档位，并且离合器结合到相应滑磨点后一定位置以作起步工作准备。
S102，根据油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号确定离合器目标轴速，并进一步获取离合器当前轴速。
具体地，当车速为零并且制动踏板被踩下时，车辆处于起步等待状态；当车速不等于零或者松开制动踏板时，根据当前油门大小、制动状态及坡道信号，确定车辆进入正常平地起步状态，目标轴速控制器计算车辆处于不同的工况状态时的离合器目标轴速。
更具体地，在车辆处于不同的工况状态时，离合器目标轴速是不同的。例如，当车辆处于加油工况时(即油门开度大于零时)，确定离合器目标轴速Cset为发动机当前转速Espeed，当车辆处于怠速工况时(即油门开度等于零时)，设定离合器目标轴速Cset为常量C0。
此外，离合器的轴速是指当前需要传递扭矩的轴所对应的转速，双离合器是有两个轴，档位1、3、5在轴一，档位2、4、6和R在轴二，轴的转速是通过相关的转速传感器采集获取的。
S103，根据离合器当前轴速和离合器目标轴速确定车辆的目标轴速处理模式，并获取车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速。
在本发明的一个实施例中，根据离合器当前轴速Cspeed和离合器目标轴速Cset确定车辆的目标轴速处理模式具体包括：判断离合器目标轴速是否大于或等于离合器当前轴速；如果是，则确定车辆的目标轴速处理模式为第一目标轴速处理模式；如果否，则确定车辆的目标轴速处理模式为第二目标轴速处理模式。
具体地，比较器比较离合器当前轴速和离合器目标轴速的大小，以确定车辆的目标轴速处理模式，以便后续目标发动机转速控制器区分计算发动机目标转速。当发动机转速高于离合器轴速时，认为是正扭矩控制，此时发动机目标转速的变化趋势代表着当前离合器实际传递扭矩的变化趋势，当发动机目标转速低于当前发动机转速时，表示离合器所传递的扭矩可以适当的结合调节；当发动机转速低于离合器轴速时，认为是负扭矩控制，此时表示的意思与正扭矩相反，但是，在负扭矩控制中，当发动机转速由低于离合器轴速转向即将穿过离合器轴速时，此时离合传递的扭矩存在一个正负变化的问题，也即是起步控制中的关键点之一。
在本发明的一个实施例中，当车辆的目标轴速处理模式为第一目标轴速处理模式时(即Cset>＝Cspeed)，根据下述公式(1)获取发动机目标转速：
Eset＝E'set+K*Eslope+M*Cslope+D， (1)
其中，Eset为发动机目标转速、E′set为上一时刻发动机目标转速、Eslope为发动机转速变化率、Cslope为离合器轴速变化率，K、M和D为常数。
在本发明的一个实施例中，当车辆的目标轴速处理模式为第二目标轴速处理模式时(即Cset<Cspeed)，根据下述公式(2)获取发动机目标转速：
Eset＝E′set+K*CSpeed+M*Eslope， (2)
其中，Eset为发动机目标转速、E′set为上一时刻发动机目标转速、Eslope为发动机转速变化率、CSpeed为离合器当前轴速，K和M为常数。
S104，根据离合器当前轴速、离合器目标轴速、油门踏板信号、发动机当前转速和发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，并根据离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，根据离合器当前轴速、离合器目标轴速、油门踏板信号、发动机当前转速和发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，具体包括：
S1041，通过增量式PID控制器根据离合器当前轴速和离合器目标轴速计算第一增量。
在本发明的一个实施例中，第一增量通过下述公式(3)获取：
其中，U1为第一增量，CSpeed为离合器当前轴速，Cset为离合器目标轴速，P为增量式PID控制器的比例系数，I为增量式PID控制器的积分系数，D为增量式PID控制器的微分系数。
S1042，获取离合器轴速变化率和离合器目标轴速变化率，并通过增量式PID控制器根据离合器轴速变化率和离合器目标轴速变化率计算第二增量。
在本发明的一个实施例中，第二增量通过下述公式(4)获取：
其中，U2为第二增量，Cslope为离合器轴速变化率，Cacc_set为离合器目标轴速变化率，P为增量式PID控制器的比例系数，I为增量式PID控制器的积分系数，D为增量式PID控制器的微分系数。
在本发明的一个实施例中，离合器目标轴速变化率通过下述公式(6)或(7)获取：
Cacc_set＝k*(Espeed_100-Cspeed_ave)油门开度>0， (6)
其中，Cacc_set为离合器目标轴速变化率，Espeed_100为估算当前发动机100ms之后转速，Cspeed_ave为离合器当前轴平均120ms轴速，k为匹配系数；
Cacc_set＝k*(Cset-Cspeed_ave)油门开度＝0， (7)
其中，Cacc_set为离合器目标轴速变化率，Cset为离合器目标轴速，Cspeed_ave为离合器当前轴平均120ms轴速，k为匹配系数。
具体地，Espeed_100是通过参考发动机当前转速和发动机转速变化率进行估算得到的，Cspeed_ave是以120ms为单位来计算当前轴速的平均值。
S1043，通过可变系数增量式PID控制器，根据油门踏板信号、发动机当前转速和发动机目标转速计算第三增量。
在本发明的一个实施例中，第三增量通过下述公式(5)获取：
其中，U3为第三增量，Espeed为发动机当前转速，Eset为发动机目标转速，P(e3,Acc)为可变系数增量式PID控制器的比例系数，I(e3,Acc)为可变系数增量式PID控制器的积分系数，D(e3,Acc)为可变系数增量式PID控制器的微分系数，其中，P(e3,Acc)、I(e3,Acc)和D(e3,Acc)均由发动机当前转速与发动机目标转速的差值e3和油门踏板信号Acc确定。
S1044，获取第一增量、第二增量和第三增量中的最小值作为离合器传递扭矩的增量。
具体地，比较器通过油门踏板信号、制动信号的状态，将对三个PID控制器输出结果进行比较，且不同工况下均采用三个PID控制值的输出值中较小的输出值作为最终比较结果，即作为离合器传递扭矩的增量。
进一步地，根据离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。
具体地，根据离合器的扭矩位置特性曲线和离合器传递扭矩的增量来确定当前离合器目标扭矩，从而确定离合器接合位置。其中，离合器的扭矩位置特性曲线是控制离合器传递扭矩的核心参考基础，是匹配工作的核心，也是每一个离合器所固有的扭矩特性，可以通过专门的设备测量或者匹配试验计算，即离合器不同的结合位置对应离合器传递不同的扭矩能力。通过参考离合器的扭矩位置特性曲线，依据离合器目标扭矩来插值计算对应的接合位置，从而对离合器进行相应控制，进而来改变传递发动机的扭矩到车轮上，从而作用于整车起步，最终使发动机当前转速按照发动机目标转速趋势方向进行工作，整体满足起步要求性能指标参数。
本发明实施例的车辆的平地起步控制方法，根据油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号确定离合器目标轴速，并根据离合器当前轴速和离合器目标轴速确定车辆的目标轴速处理模式，并获取车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速，然后计算离合器传递扭矩的增量，从而获取离合器接合位置，以调节离合器接合量与接合速率，提升了起步的平顺性，减小了起步冲击，降低了离合器磨损，从而提升了用户体验。
在本发明的一个实施例中，车辆的平地起步控制方法还包括：获取车辆的阻力扭矩和滑磨功参数；根据阻力扭矩和滑磨功参数对离合器传递扭矩的增量进行修正。
具体地，为了减少离合器过多滑磨，以及在不同阻力工况下，对于离合器传递的扭矩进行适当的缓解，可以根据车辆的阻力扭矩和滑磨功参数对离合器传递扭矩的增量进行修正。通过计算车辆当前行驶阻力，依据阻力大小来优化离合器传递扭矩的增量，以不至于出现过多的压制发动机而产生离合保护的情况。
在本发明的一个实施例中，参考发动机动力传递原理(其中，Je为等效离合器输入端转动惯量，ωe为发动机角速度，Te为发动机输出净扭矩，Tc为离合器传递扭矩)，并根据下述公式(8)和(9)计算阻力扭矩和滑磨功参数：
Tresistance＝Tc+Tm， (8)
其中，Tresistance为阻力扭矩，Tc为离合器传递扭矩，Tm为车辆等效行驶惯性扭矩，ΔW为瞬时滑磨功，ωe为发动机角速度，ωc为离合器角速度，Tn为损失扭矩，W为滑磨功参数。
更具体地，在起步半离合工况下，阻力扭矩的估算公式为：Tresistance＝Tc+Tm＝Tc*i/r+M*a，其中，Tc为当前离合传递扭矩，i为当前档位的传动比，r为轮胎滚动半径，M为车辆重量，a为车辆当前加速度。
进一步地，根据当前阻力扭矩和滑磨功参数的大小变化来决定对离合器传递扭矩的增量进行修正，即：Δu＝k*Δu’，其中，Δu为修正后的离合器传递扭矩的增量，Δu’为修正前的离合器传递扭矩的增量，k为综合阻力扭矩和滑磨功比较得来的修正系数，此值在实际匹配中获取，且0<k<1。
本发明实施例的车辆的平地起步控制方法，以调节发动机目标转速为核心，同时结合对离合器目标轴速和离合器目标轴速变化率的调节，并且对不同滑磨功与阻力模式下的离合器传递扭矩的增量进行修正，该方法完善了搭载自动变速箱车辆的起步控制模型设计，提升了整体平地起步性能，兼顾了起步的平顺性与滑磨功问题，有效降低离合器的过多磨损，通过采用以发动机目标转速调节来控制起步离合器扭矩传递，该原理和方法同样可以适用于其它类型的自动变速箱的平地起步控制中。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种车辆的平地起步控制装置。
图3是根据本发明一个实施例的车辆的平地起步控制装置的结构示意图。如图3所示，本发明实施例的车辆的平地起步控制装置包括：获取模块100、目标轴速确定模块200、模式确定模块300、目标转速获取模块400和离合器接合位置确定模块500。
其中，获取模块100用于获取车辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号。
具体地，获取模块100(即车辆的TCU)采集辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号。其中，车辆中的TCU采集坡度传感器AD值，计算出坡道信号，以此作为坡道与平地起步控制区分的基础。
更具体地，在平地起步准备阶段，TCU接收来源于CAN总线上的换挡杆信号并根据换挡杆信号判定是否进入D档或R档(即动力行驶档位)，进而TCU会控制变速箱档位执行机构挂入相应档位，并且离合器结合到相应滑磨点后一定位置以作起步工作准备。
目标轴速确定模块200用于根据油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号确定离合器目标轴速，并进一步获取离合器当前轴速，如图4所示。
具体地，当车速为零并且制动踏板被踩下时，车辆处于起步等待状态；当车速不等于零或者松开制动踏板时，根据当前油门大小、制动状态及坡道信号，确定车辆进入正常平地起步状态，目标轴速确定模块200计算车辆处于不同的工况状态时的离合器目标轴速。
更具体地，在车辆处于不同的工况状态时，离合器目标轴速是不同的。例如，当车辆处于加油工况时(即油门开度大于零时)，确定离合器目标轴速Cset为发动机当前转速Espeed，当车辆处于怠速工况时(即油门开度等于零时)，设定离合器目标轴速Cset为常量C0。
模式确定模块300用于根据离合器当前轴速和离合器目标轴速确定车辆的目标轴速处理模式。
在本发明的一个实施例中，模式确定模块300具体用于：判断离合器目标轴速是否大于或等于离合器当前轴速；如果是，则确定车辆的目标轴速处理模式为第一目标轴速处理模式；如果否，则确定车辆的目标轴速处理模式为第二目标轴速处理模式。
具体地，模式确定模块300比较离合器当前轴速和离合器目标轴速的大小，以确定车辆的目标轴速处理模式，以便后续区分计算发动机目标转速。当发动机转速高于离合器轴速时，认为是正扭矩控制，此时发动机目标转速的变化趋势代表着当前离合器实际传递扭矩的变化趋势，当发动机目标转速低于当前发动机转速时，表示离合器所传递的扭矩可以适当的结合调节；当发动机转速低于离合器轴速时，认为是负扭矩控制，此时表示的意思与正扭矩相反，但是，在负扭矩控制中，当发动机转速由低于离合器轴速转向即将穿过离合器轴速时，此时离合传递的扭矩存在一个正负变化的问题，也即是起步控制中的关键点之一。
目标转速获取模块400用于获取车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速。具体地，如图4所示。
在本发明的一个实施例中，当车辆的目标轴速处理模式为第一目标轴速处理模式时，目标转速获取模块根据下述公式(1)获取发动机目标转速：
Eset＝E'set+K*Eslope+M*Cslope+D， (1)
其中，Eset为发动机目标转速、E′set为上一时刻发动机目标转速、Eslope为发动机转速变化率、Cslope为离合器轴速变化率，K、M和D为常数。
在本发明的另一个实施例中，当车辆的目标轴速处理模式为第二目标轴速处理模式时，目标转速获取模块根据下述公式(2)获取发动机目标转速：
Eset＝E′set+K*CSpeed+M*Eslope， (2)
其中，Eset为发动机目标转速、E′set为上一时刻发动机目标转速、Eslope为发动机转速变化率、CSpeed为离合器当前轴速，K和M为常数。
离合器接合位置确定模块500用于根据离合器当前轴速、离合器目标轴速、油门踏板信号、发动机当前转速和发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，并根据离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。
在本发明的一个实施例中，离合器接合位置确定模块500具体用于：通过增量式PID控制器根据离合器当前轴速和离合器目标轴速计算第一增量；获取离合器轴速变化率和离合器目标轴速变化率，并通过增量式PID控制器根据离合器轴速变化率和离合器目标轴速变化率计算第二增量；通过可变系数增量式PID控制器，根据油门踏板信号、发动机当前转速和发动机目标转速计算第三增量；以及获取第一增量、第二增量和第三增量中的最小值作为离合器传递扭矩的增量。
具体地，离合器接合位置确定模块500计算离合器传递扭矩的增量的过程，如图5所示。
在本发明的一个实施例中，离合器接合位置确定模块500通过下述公式(3)、(4)和(5)获取第一增量、第二增量和第三增量：
其中，U1为第一增量，CSpeed为离合器当前轴速，Cset为离合器目标轴速，P为增量式PID控制器的比例系数，I为增量式PID控制器的积分系数，D为增量式PID控制器的微分系数；
其中，U2为第二增量，Cslope为离合器轴速变化率，Cacc_set为离合器目标轴速变化率，P为增量式PID控制器的比例系数，I为增量式PID控制器的积分系数，D为增量式PID控制器的微分系数；
其中，U3为第三增量，Espeed为发动机当前转速，Eset为发动机目标转速，P(e3,Acc)为可变系数增量式PID控制器的比例系数，I(e3,Acc)为可变系数增量式PID控制器的积分系数，D(e3,Acc)为可变系数增量式PID控制器的微分系数，其中，P(e3,Acc)、I(e3,Acc)和D(e3,Acc)均由发动机当前转速与发动机目标转速的差值e3和油门踏板信号Acc确定。
在本发明的一个实施例中，离合器接合位置确定模块500通过下述公式(6)或(7)获取离合器目标轴速变化率：
Cacc_set＝k*(Espeed_100-Cspeed_ave)油门开度>0， (6)
其中，Cacc_set为离合器目标轴速变化率，Espeed_100为估算当前发动机100ms之后转速，Cspeed_ave为离合器当前轴平均120ms轴速，k为匹配系数；
Cacc_set＝k*(Cset-Cspeed_ave)油门开度＝0， (7)
其中，Cacc_set为离合器目标轴速变化率，Cset为离合器目标轴速，Cspeed_ave为离合器当前轴平均120ms轴速，k为匹配系数。
具体地，Espeed_100是通过参考发动机当前转速和发动机转速变化率进行估算得到的，Cspeed_ave是以120ms为单位来计算当前轴速的平均值。
具体地，离合器接合位置确定模块500通过油门踏板信号、制动信号的状态，对三个PID控制器输出结果进行比较，且不同工况下均采用三个PID控制值的输出值中较小的输出值作为最终比较结果，即作为离合器传递扭矩的增量。
进一步地，离合器接合位置确定模块500根据离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。
具体地，离合器接合位置确定模块500根据离合器的扭矩位置特性曲线和离合器传递扭矩的增量来确定当前离合器目标扭矩，从而确定离合器接合位置。其中，离合器的扭矩位置特性曲线是控制离合器传递扭矩的核心参考基础，是匹配工作的核心，也是每一个离合器所固有的扭矩特性，可以通过专门的设备测量或者匹配试验计算，即离合器不同的结合位置对应离合器传递不同的扭矩能力。通过参考离合器的扭矩位置特性曲线，依据离合器目标扭矩来插值计算对应的接合位置，从而对离合器进行相应控制，进而来改变传递发动机的扭矩到车轮上，从而作用于整车起步，最终使发动机当前转速按照发动机目标转速趋势方向进行工作，整体满足起步要求性能指标参数。
本发明实施例的车辆的平地起步控制装置，目标轴速确定模块根据油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号确定离合器目标轴速，模式确定模块根据离合器当前轴速和离合器目标轴速确定车辆的目标轴速处理模式，目标转速获取模块获取车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速，离合器接合位置确定模块则计算离合器传递扭矩的增量，从而获取离合器接合位置，以调节离合器接合量与接合速率，提升了起步的平顺性，减小了起步冲击，降低了离合器磨损，从而提升了用户体验。
另外，为了减少离合器过多滑磨，以及在不同阻力工况下，对于离合器传递的扭矩进行适当的缓解，可以根据车辆的阻力扭矩和滑磨功参数对离合器传递扭矩的增量进行修正。通过计算车辆当前行驶阻力，依据阻力大小来优化离合器传递扭矩的增量，以不至于出现过多的压制发动机而产生离合保护的情况。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，车辆的平地起步控制装置，还包括：阻力扭矩获取模块600和修正模块700。
阻力扭矩获取模块600用于获取车辆的阻力扭矩和滑磨功参数。
修正模块700用于根据阻力扭矩和滑磨功参数对离合器传递扭矩的增量进行修正。
在本发明的一个实施例中，参考发动机动力传递原理(其中，Je为等效离合器输入端转动惯量，ωe为发动机角速度，Te为发动机输出净扭矩，Tc为离合器传递扭矩)，阻力扭矩获取模块600根据下述公式(8)和(9)获取阻力扭矩和滑磨功参数：
Tresistance＝Tc+Tm， (8)
其中，Tresistance为阻力扭矩，Tc为离合器传递扭矩，Tm为车辆等效行驶惯性扭矩，ΔW为瞬时滑磨功，ωe为发动机角速度，ωc为离合器角速度，Tn为损失扭矩，W为滑磨功参数。
更具体地，在起步半离合工况下，阻力扭矩的估算公式为：Tresistance＝Tc+Tm＝Tc*i/r+M*a，其中，Tc为当前离合传递扭矩，i为当前档位的传动比，r为轮胎滚动半径，M为车辆重量，a为车辆当前加速度。
进一步地，修正模块700根据当前阻力扭矩和滑磨功参数的大小变化来决定对离合器传递扭矩的增量进行修正，即：Δu＝k*Δu’，其中，Δu为修正后的离合器传递扭矩的增量，Δu’为修正前的离合器传递扭矩的增量，k为综合阻力扭矩和滑磨功比较得来的修正系数，此值在实际匹配中获取，且0<k<1。
本发明实施例的车辆的平地起步控制装置，以调节发动机目标转速为核心，同时结合对离合器目标轴速和离合器目标轴速变化率的调节，并且对不同滑磨功与阻力模式下的离合器传递扭矩的增量进行修正，该装置完善了搭载自动变速箱车辆的起步控制模型设计，提升了整体平地起步性能，兼顾了起步的平顺性与滑磨功问题，有效降低离合器的过多磨损。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种车辆。该车辆包括本发明实施例的车辆的平地起步控制装置。
本发明实施例的车辆，由于具有了车辆的平地起步控制装置，提升了起步的平顺性，减小了起步冲击，降低了离合器磨损，从而提升了用户体验。
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 (19)
1.一种车辆的平地起步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述车辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号；
根据所述油门踏板信号、所述制动踏板信号、所述发动机当前转速和所述坡道信号确定离合器目标轴速，并进一步获取离合器当前轴速；
根据所述离合器当前轴速和所述离合器目标轴速确定所述车辆的目标轴速处理模式，并获取所述车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速；以及
根据所述离合器当前轴速、所述离合器目标轴速、所述油门踏板信号、所述发动机当前转速和所述发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，并根据所述离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。
2.如权利要求1所述的车辆的平地起步控制方法，其特征在于，还包括：
获取所述车辆的阻力扭矩和滑磨功参数；
根据所述阻力扭矩和所述滑磨功参数对所述离合器传递扭矩的增量进行修正。
3.如权利要求1所述的车辆的平地起步控制方法，其特征在于，所述根据所述离合器当前轴速和所述离合器目标轴速确定所述车辆的目标轴速处理模式具体包括：
判断所述离合器目标轴速是否大于或等于所述离合器当前轴速；
如果是，则确定所述车辆的目标轴速处理模式为第一目标轴速处理模式；
如果否，则确定所述车辆的目标轴速处理模式为第二目标轴速处理模式。
4.如权利要求3所述的车辆的平地起步控制方法，其特征在于，当所述车辆的目标轴速处理模式为所述第一目标轴速处理模式时，根据下述公式(1)获取所述发动机目标转速：
Eset＝E′set+K*Eslope+M*Cslope+D， (1)
其中，Eset为所述发动机目标转速、E′set为上一时刻发动机目标转速、Eslope为发动机转速变化率、Cslope为离合器轴速变化率，K、M和D为常数。
5.如权利要求3所述的车辆的平地起步控制方法，其特征在于，当所述车辆的目标轴速处理模式为所述第二目标轴速处理模式时，根据下述公式(2)获取所述发动机目标转速：
Eset＝E′set+K*CSpeed+M*Eslope， (2)
其中，Eset为所述发动机目标转速、E′set为上一时刻发动机目标转速、Eslope为发动机转速变化率、CSpeed为所述离合器当前轴速，K和M为常数。
6.如权利要求1所述的车辆的平地起步控制方法，其特征在于，所述根据所述离合器当前轴速、所述离合器目标轴速、所述油门踏板信号、所述发动机当前转速和所述发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，具体包括：
通过增量式PID控制器根据所述离合器当前轴速和所述离合器目标轴速计算第一增量；
获取离合器轴速变化率和离合器目标轴速变化率，并通过增量式PID控制器根据所述离合器轴速变化率和所述离合器目标轴速变化率计算第二增量；
通过可变系数增量式PID控制器，根据所述油门踏板信号、所述发动机当前转速和所述发动机目标转速计算第三增量；以及
获取所述第一增量、所述第二增量和所述第三增量中的最小值作为所述离合器传递扭矩的增量。
7.如权利要求6所述的车辆的平地起步控制方法，其特征在于，所述第一增量、所述第二增量和所述第三增量分别通过下述公式(3)、(4)和(5)获取：
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其中，U1为所述第一增量，CSpeed为所述离合器当前轴速，Cset为所述离合器目标轴速，P为所述增量式PID控制器的比例系数，I为所述增量式PID控制器的积分系数，D为所述增量式PID控制器的微分系数，u1为第一增量对应的离合器传递扭矩的变化量，e1为离合器当前轴速与离合器目标轴速之间的差值；
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其中，U2为所述第二增量，Cslope为所述离合器轴速变化率，Cacc_set为所述离合器目标轴速变化率，P为所述增量式PID控制器的比例系数，I为所述增量式PID控制器的积分系数，D为所述增量式PID控制器的微分系数，u2为第二增量对应的离合器传递扭矩的变化量，e2为离合器轴速变化率与离合器目标轴速变化率之间的差值；
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其中，U3为所述第三增量，Espeed为所述发动机当前转速，Eset为所述发动机目标转速，P(e3,Acc)为所述可变系数增量式PID控制器的比例系数，I(e3,Acc)为所述可变系数增量式PID控制器的积分系数，D(e3,Acc)为所述可变系数增量式PID控制器的微分系数，其中，P(e3,Acc)、I(e3,Acc)和D(e3,Acc)均由所述发动机当前转速与所述发动机目标转速的差值e3和所述油门踏板信号Acc确定，u3为第三增量对应的离合器传递扭矩的变化量。
8.如权利要求7所述的车辆的平地起步控制方法，其特征在于，所述离合器目标轴速变化率通过下述公式(6)或(7)获取：
Cacc_set＝k*(Espeed_100-Cspeed_ave)油门开度>0， (6)
其中，Cacc_set为所述离合器目标轴速变化率，Espeed_100为估算当前发动机100ms之后转速，Cspeed_ave为离合器当前轴平均120ms轴速，k为匹配系数；
Cacc_set＝k*(Cset-Cspeed_ave)油门开度＝0， (7)
其中，Cacc_set为所述离合器目标轴速变化率，Cset为所述离合器目标轴速，Cspeed_ave为离合器当前轴平均120ms轴速，k为匹配系数。
9.如权利要求2所述的车辆的平地起步控制方法，其特征在于，所述阻力扭矩和所述滑磨功参数根据下述公式(8)和(9)获取：
Tresistance＝Tc+Tm， (8)
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其中，Tresistance为所述阻力扭矩，Tc为离合器传递扭矩，Tm为车辆等效行驶惯性扭矩，ΔW为瞬时滑磨功，ωe为发动机角速度，ωc为离合器角速度，Tn为损失扭矩，W为所述滑磨功参数。
10.一种车辆的平地起步控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取所述车辆的油门踏板信号、制动踏板信号、发动机当前转速和坡道信号；
目标轴速确定模块，用于根据所述油门踏板信号、所述制动踏板信号、所述发动机当前转速和所述坡道信号确定离合器目标轴速，并进一步获取离合器当前轴速；
模式确定模块，用于根据所述离合器当前轴速和所述离合器目标轴速确定所述车辆的目标轴速处理模式；
目标转速获取模块，用于获取所述车辆的目标轴速处理模式对应的发动机目标转速；以及
离合器接合位置确定模块，用于根据所述离合器当前轴速、所述离合器目标轴速、所述油门踏板信号、所述发动机当前转速和所述发动机目标转速计算离合器传递扭矩的增量，并根据所述离合器传递扭矩的增量确定离合器接合位置。
11.如权利要求10所述的车辆的平地起步控制装置，其特征在于，还包括：
阻力扭矩获取模块，用于获取所述车辆的阻力扭矩和滑磨功参数；
修正模块，用于根据所述阻力扭矩和所述滑磨功参数对所述离合器传递扭矩的增量进行修正。
12.如权利要求10所述的车辆的平地起步控制装置，其特征在于，所述模式确定模块，具体用于：
判断所述离合器目标轴速是否大于或等于所述离合器当前轴速；
如果是，则确定所述车辆的目标轴速处理模式为第一目标轴速处理模式；
如果否，则确定所述车辆的目标轴速处理模式为第二目标轴速处理模式。
13.如权利要求12所述的车辆的平地起步控制装置，其特征在于，当所述车辆的目标轴速处理模式为所述第一目标轴速处理模式时，所述目标转速获取模块根据下述公式(1)获取所述发动机目标转速：
Eset＝E′set+K*Eslope+M*Cslope+D， (1)
其中，Eset为所述发动机目标转速、Es'et为上一时刻发动机目标转速、Eslope为发动机转速变化率、Cslope为离合器轴速变化率，K、M和D为常数。
14.如权利要求12所述的车辆的平地起步控制装置，其特征在于，当所述车辆的目标轴速处理模式为所述第二目标轴速处理模式时，所述目标转速获取模块根据下述公式(2)获取所述发动机目标转速：
Eset＝E′set+K*CSpeed+M*Eslope， (2)
其中，Eset为所述发动机目标转速、E′set为上一时刻发动机目标转速、Eslope为发动机转速变化率、CSpeed为所述离合器当前轴速，K和M为常数。
15.如权利要求10所述的车辆的平地起步控制装置，其特征在于，所述离合器接合位置确定模块，具体用于：
通过增量式PID控制器根据所述离合器当前轴速和所述离合器目标轴速计算第一增量；
获取离合器轴速变化率和离合器目标轴速变化率，并通过增量式PID控制器根据所述离合器轴速变化率和所述离合器目标轴速变化率计算第二增量；
通过可变系数增量式PID控制器，根据所述油门踏板信号、所述发动机当前转速和所述发动机目标转速计算第三增量；以及
获取所述第一增量、所述第二增量和所述第三增量中的最小值作为所述离合器传递扭矩的增量。
16.如权利要求15所述的车辆的平地起步控制装置，其特征在于，所述离合器接合位置确定模块通过下述公式(3)、(4)和(5)获取所述第一增量、所述第二增量和所述第三增量：
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其中，U1为所述第一增量，CSpeed为所述离合器当前轴速，Cset为所述离合器目标轴速，P为所述增量式PID控制器的比例系数，I为所述增量式PID控制器的积分系数，D为所述增量式PID控制器的微分系数，u1为第一增量对应的离合器传递扭矩的变化量，e1为离合器当前轴速与离合器目标轴速之间的差值；
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其中，U2为所述第二增量，Cslope为所述离合器轴速变化率，Cacc_set为所述离合器目标轴速变化率，P为所述增量式PID控制器的比例系数，I为所述增量式PID控制器的积分系数，D为所述增量式PID控制器的微分系数，u2为第二增量对应的离合器传递扭矩的变化量，e2为离合器轴速变化率与离合器目标轴速变化率之间的差值；
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</mrow>
其中，U3为所述第三增量，Espeed为所述发动机当前转速，Eset为所述发动机目标转速，P(e3,Acc)为所述可变系数增量式PID控制器的比例系数，I(e3,Acc)为所述可变系数增量式PID控制器的积分系数，D(e3,Acc)为所述可变系数增量式PID控制器的微分系数，其中，P(e3,Acc)、I(e3,Acc)和D(e3,Acc)均由所述发动机当前转速与所述发动机目标转速的差值e3和所述油门踏板信号Acc确定，u3为第三增量对应的离合器传递扭矩的变化量。
17.如权利要求16所述的车辆的平地起步控制装置，其特征在于，所述离合器接合位置确定模块通过下述公式(6)或(7)获取所述离合器目标轴速变化率：
Cacc_set＝k*(Espeed_100-Cspeed_ave)油门开度>0， (6)
其中，Cacc_set为所述离合器目标轴速变化率，Espeed_100为估算当前发动机100ms之后转速，Cspeed_ave为离合器当前轴平均120ms轴速，k为匹配系数；
Cacc_set＝k*(Cset-Cspeed_ave)油门开度＝0， (7)
其中，Cacc_set为所述离合器目标轴速变化率，Cset为所述离合器目标轴速，Cspeed_ave为离合器当前轴平均120ms轴速，k为匹配系数。
18.如权利要求11所述的车辆的平地起步控制装置，其特征在于，所述阻力扭矩获取模块根据下述公式(8)和(9)获取所述阻力扭矩和所述滑磨功参数：
Tresistance＝Tc+Tm， (8)
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</mrow>
</mrow>
其中，Tresistance为所述阻力扭矩，Tc为离合器传递扭矩，Tm为车辆等效行驶惯性扭矩，ΔW为瞬时滑磨功，ωe为发动机角速度，ωc为离合器角速度，Tn为损失扭矩，W为所述滑磨功参数。
19.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求10-18中任一项所述的车辆的平地起步控制装置。
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