CN109080636A - 基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，包括：(10)阻力参数获取：测得坡道角度；预设车辆空载质量为汽车质量；(20)坡道阻力计算：根据坡道角度和汽车质量计算坡道阻力；(30)起步动力计算：计算驱动力和制动力；(40)车辆坡道起步：进行坡道起步控制；(50)车辆后溜判别，纵向若加速度小于阈值，转至(60)汽车质量识别计算步骤；否则转至(70)车辆起动判别步骤；(60)汽车质量识别：将车辆实际质量设为汽车质量，转至(20)坡道阻力计算步骤；(70)车辆起动判别：车辆仍未起动时,转至(40)车辆坡道起步步骤。本发明的商用车辆坡道起步控制方法，起步控制准确、及时，适应性好。

Description

基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法
技术领域
本发明属于汽车控制技术领域，特别是一种起步控制准确、及时，适应性好的基于实时质量识别的商用车辆坡道起步控制方法。
背景技术
车辆坡道起步是汽车行驶的典型工况之一。需要驾驶员协调控制离合器、油门和手刹；如果操作不当，会造成起步熄火、溜车等不良现象。车辆坡道起步控制，又称车辆坡道起步辅助，是通过主动控制制动力的释放，来减少驾驶员操作，辅助驾驶员进行坡道起步，从而避免发动机熄火和溜车现象。
现有车辆坡道起步控制方法如中国发明专利申请“汽车的坡道起步稳坡方法和汽车” (申请号：201610796038.3，公开日：2018.03.20)所述，包括检测汽车的倾斜角度A；根据所述倾斜角度A确定稳坡扭矩P；对汽车增施所述稳坡扭矩P；在制动深度低于第一制动深度的持续时间达到预定时间后或汽车达到预定车速后卸载所述稳坡扭矩P。以达到在释放刹车前提前增施稳坡扭矩，避免汽车在坡道起步时滑坡，提高行车安全性的目的。
由上述控制过程可以看出，坡道阻力的确定是影响起步控制的关键项。由车辆动力学公式可知，坡道角度和汽车质量是决定坡道阻力的可变参数。坡道角度容易通过汽车的加速度传感器信号获得，汽车质量的准确获取成了影响车辆坡道起步控制的关键。
当前对于汽车质量的识别主要采用以下方法：
一种方法是加装传感器，对车辆的悬架所受载荷进行测量，进而计算出整车质量。典型如中国发明专利“汽车质量及质心位置动态辨识系统”(申请号：201310544449.X，公开日：2014.03.12)和中国发明专利申请“基于悬架压缩量的车辆重量测定方法与装置” (申请号：201710118886.3，公开日：2017.05.17)。但是此种方法需要额外加装传感器，增加了整车成本和系统复杂度。且由于货物的装载位置等差异，会导致质心位置的变化，若要提高质量的识别精度，需要在各车轴位置均安装测重传感器，这更会大大增加系统成本。还有一些特殊车辆，比如牵引车等，因为要频繁更换挂车，难以通过安装测重传感器的方式获取质量。为不增加整车成本和系统复杂度，另一种获取汽车质量的方法是基于车辆纵向动力学模型的质量动态识别。该方法通过检测车辆在运动过程中的发动机/电机驱动转矩、车速、加速度等信号，并基于以上信号，计算获取车辆的当前质量。典型如中国发明专利“一种汽车质量估计系统和方法”(申请号：200510100119.7，公开日：2007.04.04)和美国发明专利申请“Recursive vehicle mass estimation”(申请号： 09/065366，公开日：2000.12.26)。但是此种方法需要车辆处于运动状态，而商用车通常会在静态的时候进行货物的装卸或者人员的上下，起步之前其质量可能已经发生了变化。因此，采用此方法用于商用车辆坡道起步控制，不能有效的应对坡道起步的需求，尤其是商用车辆质量改变后的第一次起步。
总之，现有技术存在的问题是：在不增加整车成本和系统复杂度的情况下，由于不能及时、准确获取商用车辆的质量，导致车辆坡道起步控制不准确、不及时，难以有效实施车辆坡道起步控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于实时质量识别的商用车辆坡道起步控制方法，起步控制准确、及时，适应性好。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，包括如下步骤：
(10)阻力参数获取：测量得到驻车所在坡道角度；预设车辆空载质量为汽车质量；
(20)坡道阻力计算：根据坡道角度和汽车质量，计算得到坡道阻力；
(30)起步动力计算：实时计算坡道起步车辆驱动力和制动力；
(40)车辆坡道起步：根据车辆驱动力和坡道阻力，控制制动力的释放，进行车辆坡道起步；
(50)车辆后溜判别：实时测量车辆纵向加速度，当车辆纵向加速度小于设定阈值时，表明车辆后溜，转至(60)汽车质量识别计算步骤；否则转至(70)车辆起动判别步骤；
(60)汽车质量识别：根据车辆纵向加速度、车辆驱动力、制动力，计算得到车辆实际质量，并将车辆实际质量设为汽车质量，转至(20)坡道阻力计算步骤；
(70)车辆起动判别：当同时满足车辆速度大于0、驱动力大于坡道阻力且制动力为0，则完成坡道起步控制；否则转至(40)车辆坡道起步步骤。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、起步控制准确、及时：本发明在坡道起步时能够有效进行质量识别，且无需考虑不同载质量下的车辆质心位置变化造成的影响，计算简便，质量识别精度高，从而保证起步控制准确、及时；
2、适应性好：汽车质量识别无需额外安装传感器，不但有效降低系统成本和复杂度，而且能够应用在各型商用车辆上，无安装条件的限制，适应性好。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明基于实时质量识别的商用车辆坡道起步控制方法的主流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)阻力参数获取：测量得到驻车所在坡道角度；预设车辆空载质量为汽车质量；
所述(10)阻力参数获取步骤中，驻车所在坡道角度由加速度传感器测量，并按下式计算获得：
式中，Vout,θ为在角度为θ的坡道上对应的加速度传感器输出电压，Vref为加速度传感器水平放置，即加速度为0时的输出电压，Se为加速度传感器的灵敏度。
(20)坡道阻力计算：根据坡道角度和汽车质量，计算得到坡道阻力；
所述(20)坡道阻力计算步骤具体为：
Fi＝mgsinθ，
式中，Fi为坡道阻力，m为汽车质量，g为重力加速度，θ为坡道角度。
(30)起步动力计算：实时计算坡道起步车辆驱动力和制动力；
所述(30)起步动力计算步骤具体为：
驱动力
制动力
式中，Ttq为发动机或驱动电机所输出的转矩，ig为变速器传动比，i0为主减速器传动比，η为传动系机械效率，r为轮胎半径。
FXbmax为制动系统的最大制动力，此时制动系统制动缸的压力为0，P0为制动完全解除时的制动缸压力，P为实时的制动缸压力。
(40)车辆坡道起步：根据车辆驱动力和坡道阻力，控制制动力的释放，进行车辆坡道起步；
(50)车辆后溜判别：实时测量车辆纵向加速度，当车辆纵向加速度小于设定阈值时，表明车辆后溜，转至(60)汽车质量识别计算步骤；否则转至(70)车辆起动判别步骤；
所述(50)车辆后溜判别步骤中，车辆纵向加速度由加速度传感器测量，并按下式计算获得：
式中，Vout为加速度传感器的输出电压。
设定阈值at的选取原则是：在保证质量识别精度的前提下，尽早识别出汽车质量，设定阈值at需尽可能小，且不受加速度a在车辆怠速或运动状态即将改变前的波动影响而产生误识别。
(60)汽车质量识别：根据车辆纵向加速度、车辆驱动力、制动力，计算得到车辆实际质量，并将车辆实际质量设为汽车质量，转至(20)坡道阻力计算步骤；
所述(50)汽车质量识别步骤具体为：
式中，mrec为车辆实际质量。
按照此公式对汽车质量进行识别，然后将识别质量mrec对预设质量mps进行迭代，以修正坡道起步的控制参数，从而提高坡道起步的控制效果。
(70)车辆起动判别：当同时满足车辆速度大于0、驱动力大于坡道阻力且制动力为0，则表明车辆正常起动，完成坡道起步控制；否则转至(40)车辆坡道起步步骤。
本发明的基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，由于在车坡道起步中通过实时识别车辆实际质量，克服了基于车辆纵向动力学模型的质量识别方法无法用于坡道起步的缺点，同时又避免了额外安装测重传感器，系统简单、成本低；无需考虑质心位置对质量识别精度造成的影响，质量识别精度高，从而保证起步控制准确、及时；且适应性好，能够用于各型商用车辆上，无安装条件的限制。

Claims (6)

1.一种基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)阻力参数获取：测量得到驻车所在坡道角度；预设车辆空载质量为汽车质量；
(20)坡道阻力计算：根据坡道角度和汽车质量，计算得到坡道阻力；
(30)起步动力计算：实时计算坡道起步车辆驱动力和制动力；
(40)车辆坡道起步：根据车辆驱动力和坡道阻力，控制制动力的释放，进行车辆坡道起步；
(50)车辆后溜判别：实时测量车辆纵向加速度，当车辆纵向加速度小于设定阈值时，表明车辆后溜，转至(60)汽车质量识别计算步骤；否则转至(70)车辆起动判别步骤；
(60)汽车质量识别：根据车辆纵向加速度、车辆驱动力、制动力，计算得到车辆实际质量，并将车辆实际质量设为汽车质量，转至(20)坡道阻力计算步骤；
(70)车辆起动判别：当同时满足车辆速度大于0、驱动力大于坡道阻力且制动力为0，则完成坡道起步控制；否则转至(40)车辆坡道起步步骤。
2.根据权利要求1所述的基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述(10)阻力参数获取步骤中，驻车所在坡道角度由加速度传感器测量，并按下式计算获得：
式中，Vout,θ为在角度为θ的坡道上对应的加速度传感器输出电压，Vref为加速度传感器水平放置，即加速度为0时的输出电压，Se为加速度传感器的灵敏度。
3.根据权利要求2所述的基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述(20)坡道阻力计算步骤具体为：
Fi＝mg sinθ，
式中，Fi为坡道阻力，m为汽车质量，g为重力加速度，θ为坡道角度。
4.根据权利要求3所述的基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述(30)起步动力计算步骤具体为：
驱动力
制动力
式中，Ttq为发动机或驱动电机所输出的转矩，ig为变速器传动比，i0为主减速器传动比，η为传动系机械效率，r为轮胎半径。
FXbmax为制动系统的最大制动力，此时制动系统制动缸的压力为0，P0为制动完全解除时的制动缸压力，P为实时的制动缸压力。
5.根据权利要求4所述的基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述(50)车辆后溜判别步骤中，车辆纵向加速度由加速度传感器测量，并按下式计算获得：
式中，Vout为加速度传感器的输出电压。
6.根据权利要求5所述的基于实时质量识别的商用车辆坡道起步辅助控制方法，其特征在于，所述(60)汽车质量识别步骤具体为：
式中，mrec为车辆实际质量。
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