CN107264510B - 一种基于交通拥堵情况的车辆动力控制系统及方法 - Google Patents

一种基于交通拥堵情况的车辆动力控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆控制系统领域，特指一种交通拥堵情况下的车辆动力控制系统和方法，其包括路况识别程序和执行程序。路况识别程序通过车速和踏板开度来判断当前路况是处于正常、拥堵还是严重拥堵，并且可利用实时路况信息来提升识别的速度和精确度；执行程序在执行过程中会根据实际情况来判断是保持当前模式还是切换至其他模式。本发明可以使得搭载AMT/DCT变速箱的车辆在拥堵路况下减少变速箱的换挡次数，从而减少车辆在行驶时由于挡位切换带来的冲击，提升车辆在拥堵路况下的平顺性，并且可以减少换挡时离合器片带来的能量损耗，保证在拥堵路况下离合器不会因为温度过高而失效，延长离合器的使用寿命。

Description

一种基于交通拥堵情况的车辆动力控制系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆控制系统领域，特指一种基于交通拥堵情况的车辆动力控制系统及方法。
背景技术
与液力机械式变速器(AT)相比，机械式自动变速器(AMT)与双离合变速器(DCT)具有结构相对简单、操作方便、传动效率高、制造成本低等优点，因此被各大汽车制造商广泛应用。但是AMT/DCT变速箱也存在一些问题，由于离合器接合时其主从动端转速不同，在起步或者换挡时的平顺性不如AT变速箱。
随着中国经济的高速发展，居民可支配收入不断提高，中国机动车保有量已达到2.9亿辆。与此同时，交通拥堵也已经成为当今社会一大问题，并且有从大城市向中小城市蔓延的趋势。在道路拥堵的情况下，若按照原有动力控制系统，离合器将会频繁进行接合或分离动作，变速箱也会频繁进行换挡操作，进一步放大了AMT/DCT的缺点，在平顺性恶化的同时加剧了离合器的磨损。
发明内容
鉴于现有搭载AMT/DCT变速箱的车辆在拥堵工况下顿挫严重，离合器温升高的情况，本发明旨在提出一种新的动力控制系统，使得车辆能够提升在交通拥堵情况下行驶平顺性，降低换挡以及离合器接合频率，延长离合器以及同步器的使用寿命。
为实现上述目的本发明提供了一种控制系统，具体如下所示：
一种基于交通拥堵情况的车辆动力控制系统，包括：
路况识别单元，路况识别单元用于根据实时路况信息、当前车速变化情况以及踏板开度变化情况将当前路况进行级别划分；
执行单元，执行单元用于根据路况识别的结果选择挡位和行驶模式控制车辆运行，ECU进行协同控制。
进一步的改进，路况识别单元用于根据实时路况信息、当前车速变化情况以及踏板开度变化情况将当前路况划分为严重拥堵、拥堵和正常三个级别；执行单元用于根据路况识别的结果控制车辆处于对应行驶模式运行，所述行驶模式包括严重拥堵模式、拥堵模式和正常模式。
进一步的改进，在拥堵模式和严重拥堵模式下ECU对节气门开度、喷油时间、点火提前角参数进行修正。
进一步的改进，当前路况处于严重拥堵或拥堵模式时，执行单元检测挡位是否在预设挡位，若不是则向预设挡位切换并保持。
进一步的改进，严重拥堵模式下预设挡位为1挡，拥堵模式下预设挡位为2挡。
进一步的改进，车辆的驾驶员可以手动选择当前路况对系统进行干预。
进一步的改进，车辆的变速箱为AMT变速箱或DCT变速箱。
本发明的实现方法如下：
本车辆动力控制系统由路况识别单元和执行单元两大部分组成。其中，路况识别单元将道路状况分为正常、拥堵以及严重拥堵三种情况，通过道路状况识别程序进行识别或由驾驶员手动干预进行选择。路况的识别过程共分为三个阶段。进一步，执行单元也相应地分为正常模式、拥堵模式、严重拥堵模式三种模式。一般正常即可以车辆正常形式、拥堵即道路上车辆速度平均在15km/h到30km/h；以及严重拥堵即道路上车辆的平均车速低于15km/h。
当车速低于35km/h时道路状况识别程序开始工作，若路况识别单元可从车载导航或车联网系统读取当前路况信息，则进入第一阶段工作模式。进一步，若在路况识别单元接收到严重拥堵路况信息10s后车速低于15km/h就向控制系统发出严重拥堵信号；若在路况识别单元接收到严重拥堵路况信息10s内车速都没有低于15km/h但低于30km/h，则向控制系统发出拥堵信号；若在路况识别单元接收到拥堵或严重拥堵路况信息10s内车速都没有低于30km/h，则维持正常模式。
进一步，当车辆无法得到实时路况信息且车速低于35km/h时或者当车速低于35km/h但没有接收到拥堵信息时，则进入第二阶段工作模式，即若车速高于30km/h且刹车踏板未被踩下，则维持正常模式。若车速在0-30km/h之间，且油门踏板被踩下则进入第三阶段工作模式；当车速为0时开始计时，若停车时间超过120s，则向控制系统发出严重拥堵信号；若停车时间不足120s，则进入第三阶段工作模式。
进一步，第三阶段识别方式为先检测10s后的车速，若车速不超过15km/h且刹车踏板被踩下，则向控制系统发出严重拥堵信号；若车速超过15km/h但不超过30km/h且刹车踏板被踩下，则向控制系统发出拥堵信号；若车速超过30km/h则维持正常模式。若车速不超过30km/h但刹车踏板未被踩下，则再等待10s检测车速，若车速不超过15km/h则向控制系统发出严重拥堵信号，若车速超过15km/h但不超过30km/h则向控制系统发出拥堵信号，若车速超过30km/h则维持正常模式。
此外，也可以由驾驶员手动选择或退出当前拥堵模式。
当在正常模式下路况识别单元判别当前为严重拥堵工况时，执行单元切换至严重拥堵模式，TCU会将车辆挡位限定在1挡。进一步，为防止1挡时油门踏板开度变化过大导致的行驶不平顺，ECU将会对节气门开度和喷油量进行修正。当车速超过一设定值且油门踏板开度同时超过一设定值时，车辆动力控制系统切换至正常模式；当车速超过一设定值但油门踏板开度未超过一设定值时，车辆动力控制系统切换至拥堵模式。
当车辆动力控制系统处于拥堵模式时，TCU会将车辆挡位限定在2挡。进一步，当车速长时间低于某一设定值时，在变速箱挡位退回空挡后，车辆动力控制系统将会切换至严重拥堵模式；当车速高于某一设定值时，车辆动力控制系统将会切换至正常模式。
与常规的车辆动力控制系统相比，本发明的优点在于：1.减少了车辆在拥堵路况下的换挡次数，提高了行驶平顺性；2.缩短了在行驶过程中离合器滑摩时间，防止在拥堵路况由离合器温度过高造成的动力中断，延长了离合器的使用寿命；3.对于搭载DCT的车辆，还可以使两个离合器的磨损量接近。
附图说明
图1为本车辆动力控制系统的总流程图。
图2为本车辆动力控制系统路况识别单元流程图。
图3为本车辆动力控制系统执行单元流程图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本车辆动力控制系统由路况识别单元(P1)和执行单元(P2)两部分组成。当车速低于35km/h时，路况识别单元开始工作，路况识别单元将根据实时路况信息、车速、油门踏板开度、刹车踏板开度、停车时间等信号来识别当前路况是处于正常、拥堵还是严重拥堵状态，并将信息发送给执行单元。进一步，当执行单元接收到严重拥堵信息时控制系统进入严重拥堵模式，此时变速箱挡位将被限定在一挡，ECU会对喷油量和节气门开度进行修正，并根据车速和踏板开度信息判断是维持当前模式还是进入其他模式。进一步，当执行单元接收到拥堵信息是控制系统进入拥堵模式，此时变速箱挡位将被限定在二挡ECU会对喷油量和节气门开度进行修正，并根据车速、踏板开度以及路况识别单元的信息判断是维持当前模式还是进入其他模式。
图2为本车辆动力控制系统路况识别单元流程图。路况识别单元分为三个阶段，分别是第一阶段(P1-1)、第二阶段(P1-2)和第三阶段(P1-3)。
进一步，当车速低于35km/h时路况识别单元开始工作，识别步骤如下：
P1-1-1：判断是否从车载导航或车联网系统收到严重拥堵信息，如果是则转到P1-1-2，否则转到P1-1-4；
P1-1-2：等待10s；
P1-1-3：判断当前车速是否低于15km/h，是则向执行单元发出严重拥堵信号，否则转到P1-1-6；
P1-1-4：判断是否从车载导航或车联网系统收到拥堵信息，如果是则转到P1-1-5，否则转到P1-2-1；
P1-1-5：等待10s；
P1-1-6：判断当前车速是否低于30km/h，是则向执行单元发出拥堵信号，否则维持正常模式；
P1-2-1：判断刹车踏板开度是否大于0，是则转到P1-2-2，否则维持正常模式；
P1-2-2：判断车速是否低于30km/h，是则转到P1-2-3，否则转到P1-2-1；
P1-2-3：判断油门踏板开度是否大于0，是则转到P1-3-1，否则转到P1-2-4；
P1-2-4：判断车速是否大于0，是则转到P1-2-3，否则转到P1-2-5；
P1-2-5：开始计时；
P1-2-6：判断车速是否大于0，是则转到P1-2-7，否则无操作；
P1-2-7：停止计时；
P1-2-8：判断停车时间是否大于120秒，是则向执行单元发出严重拥堵信号，否则转到P1-3-1；
P1-3-1：等待10s；
P1-3-2：检测当前车速，若车速不超过15km/h则转到P1-3-3，若车速超过15km/h但不超过30km/h则转到P1-3-6，若车速超过30km/h则维持正常模式；
P1-3-3：判断刹车踏板开度是否大于0，是则向执行单元发出严重拥堵信号，否则转到P1-3-4；
P1-3-4：等待10s；
P1-3-5：判断当前车速是否不超过15km/h，是则向执行单元发出严重拥堵信号，否则转到P1-3-8；
P1-3-6：判断刹车踏板开度是否大于0，是则向执行单元发出拥堵信号，否则转到P1-3-7；
P1-3-7：等待10s；
P1-3-8：判断当前车速是否不超过30km/h，是则向执行单元发出拥堵信号，否则维持正常模式。
进一步，驾驶员可手动选择或退出当前模式，本实例中手动干预的实现方法为，在车辆中控区域安装一模式选择按键并在按键上集成两盏指示灯，当车辆处于正常模式时两盏指示灯均熄灭；此时按压按键，执行单元将切换至拥堵模式并亮起一盏指示灯；在拥堵模式下按压按键，执行单元将切换至严重拥堵模式并亮起两盏指示灯；再次按压按键，执行单元切换至正常模式，指示灯熄灭。进一步，当连续按压按键时，执行单元会直接切换到最终的模式。
此外，当执行单元处于严重拥堵模式时，路况识别单元不工作。
接着，结合图3详细解释执行单元的具体步骤。执行单元分为严重拥堵模式(P2-1)和拥堵模式(P2-2)。
当在正常模式下从路况识别单元收到严重拥堵信号时转到P2-1-1；
当在正常模式下从路况识别单元收到拥堵信号时转到P2-2-1；
P2-1-1：进入严重拥堵模式；
P2-1-2：判断车速是否低于5km/h，是则转到P2-1-3，否则转到P2-1-6；
P2-1-3：离合器开始分离；
P2-1-4：判断油门踏板开度是否大于5％，是则转到P2-1-5，否则转到P2-1-8；
P2-1-5：离合器接合；
P2-1-6：判断车速是否高于20km/h，是则转到P2-1-7，否则转到P2-1-2；
P2-1-7：判断油门踏板开度是否大于40％，是则恢复正常模式，否则转到P2-2-1；
P2-1-8：判断车速是否大于0，是则转到P2-1-4，否则转到P2-1-9；
P2-1-9：停车；
P2-1-10：判断刹车踏板开度是否大于0，是则转到P2-1-9，否则转到P2-1-5；
P2-2-1：进入拥堵模式；
P2-2-2：判断车速是否低于8km/h，是则转到P2-2-3，否则转到P2-2-6；
P2-2-3：离合器开始分离；
P2-2-4：判断油门踏板开度是否大于5％，是则转到P2-2-5，否则转到P2-2-7；
P2-2-5：离合器接合；
P2-2-6：判断车速是否高于35km/h，是则恢复正常模式，否则转到P2-2-2；
P2-2-7：判断车速是否大于0，是则转到P2-2-4，否则转到P2-2-8；
P2-2-8：停车；
P2-2-9：判断是否收到严重拥堵信号，是则转到P2-1-1，否则转到P2-2-10；
P2-2-10：判断刹车踏板开度是否大于0，是则转到P2-2-8，否则转到P2-2-5。
进一步，当执行单元处于严重拥堵或拥堵模式时，控制系统会向ECU发出相应指令，当驾驶员改变油门踏板开度时ECU会对节气门开度和喷油量进行优化，从而保证瞬时加速度或减速度的变化率不会过大，以减小由驾驶员操作带来的冲击。
以上所举实例仅为本发明的优选实例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于交通拥堵情况的车辆动力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、根据实时路况信息、当前车速变化情况以及踏板开度变化情况将当前路况进行级别划分；
步骤二、根据路况识别的结果自动或手动选择合适的挡位和行驶模式控制车辆运行，ECU进行协同控制；
根据实时路况信息、当前车速变化情况以及踏板开度变化情况将当前路况划分为严重拥堵、拥堵和正常三个级别；根据路况车辆的工作模式划分为严重拥堵模式、拥堵模式和正常模式；
若路况识别单元可从车载导航或车联网系统读取当前路况信息，则进若在路况识别单元接收到严重拥堵路况信息10s后车速低于15km/h就向控制系统发出严重拥堵信号；若在路况识别单元接收到严重拥堵路况信息10s内车速都没有低于15km/h但低于30km/h，则向控制系统发出拥堵信号；若在路况识别单元接收到拥堵或严重拥堵路况信息10s内车速都没有低于30km/h，则维持正常模式；
当车辆无法得到实时路况信息且车速低于35km/h时或者当车速低于35km/h但没有接收到拥堵信息时，则若车速高于30km/h且刹车踏板未被踩下，则维持正常模式，当车速为0时开始计时，若停车时间超过120s，则向控制系统发出严重拥堵信号，车辆的工作模式进入严重拥堵模式；
若车速在0-30km/h之间，且油门踏板被踩下或当车速为0时开始计时，若停车时间不足120s，则进入如下工作模式：先检测10s后的车速，若车速不超过15km/h且刹车踏板被踩下，则向控制系统发出严重拥堵信号，车辆的工作模式进入严重拥堵模式；若车速超过15km/h但不超过30km/h且刹车踏板被踩下，则向控制系统发出拥堵信号，车辆的工作模式进入拥堵模式；若车速超过30km/h则车辆的工作模式维持正常模式；若车速不超过30km/h但刹车踏板未被踩下，则再等待10s检测车速，若车速不超过15km/h则向控制系统发出严重拥堵信号，车辆的工作模式进入严重拥堵模式；若车速超过15km/h但不超过30km/h则向控制系统发出拥堵信号，车辆的工作模式进入拥堵模式；若车速超过30km/h则车辆的工作模式维持正常模式；当执行单元处于严重拥堵或拥堵模式时，控制系统会向ECU发出相应指令，当驾驶员改变油门踏板开度时ECU会对节气门开度和喷油量进行修正，以减小由驾驶员操作带来的冲击；
当在正常模式下从路况识别单元收到严重拥堵信号时转到P2-1-1；
当在正常模式下从路况识别单元收到拥堵信号时转到P2-2-1；
P2-1-1：进入严重拥堵模式；
P2-1-2：判断车速是否低于5km/h，是则转到P2-1-3，否则转到P2-1-6；
P2-1-3：离合器开始分离；
P2-1-4：判断油门踏板开度是否大于5％，是则转到P2-1-5，否则转到P2-1-8；
P2-1-5：离合器接合；
P2-1-6：判断车速是否高于20km/h，是则转到P2-1-7，否则转到P2-1-2；
P2-1-7：判断油门踏板开度是否大于40％，是则恢复正常模式，否则转到P2-2-1；
P2-1-8：判断车速是否大于0，是则转到P2-1-4，否则转到P2-1-9；
P2-1-9：停车；
P2-1-10：判断刹车踏板开度是否大于0，是则转到P2-1-9，否则转到P2-1-5；
P2-2-1：进入拥堵模式；
P2-2-2：判断车速是否低于8km/h，是则转到P2-2-3，否则转到P2-2-6；
P2-2-3：离合器开始分离；
P2-2-4：判断油门踏板开度是否大于5％，是则转到P2-2-5，否则转到P2-2-7；
P2-2-5：离合器接合；
P2-2-6：判断车速是否高于35km/h，是则恢复正常模式，否则转到P2-2-2；
P2-2-7：判断车速是否大于0，是则转到P2-2-4，否则转到P2-2-8；
P2-2-8：停车；
P2-2-9：判断是否收到严重拥堵信号，是则转到P2-1-1，否则转到P2-2-10；
P2-2-10：判断刹车踏板开度是否大于0，是则转到P2-2-8，否则转到P2-2-5。
2.如权利要求1所述的基于交通拥堵情况的车辆动力控制方法，其特征在于，当路况识别单元判别当前为严重拥堵工况时，执行单元切换车辆的工作模式至严重拥堵模式，TCU会将车辆挡位限定在1挡，且为防止1挡时油门踏板开度变化过大导致的行驶不平顺，ECU将会对节气门开度和喷油量进行修正；
当车速超过一设定值且油门踏板开度同时超过一设定值时，车辆的工作模式切换至正常模式；当车速超过一设定值但油门踏板开度未超过一设定值时，车辆动力控制系统切换至拥堵模式；
当车辆的工作模式处于拥堵模式时，TCU会将车辆挡位限定在2挡；当车速长时间低于某一设定值时，在变速箱挡位退回空挡后，车辆动力控制系统将会切换至严重拥堵模式；当车速高于某一设定值时，车辆动力控制系统将会切换至正常模式。
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