CN109720214A - 车辆坡道蠕行控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆控制技术领域，提供一种车辆坡道蠕行控制方法及车辆，所述车辆坡道蠕行控制方法包括：确定所述车辆所驾驶的坡道的坡度；确定对应于所述坡度的补偿扭矩，其中所述补偿扭矩与所述坡度之间呈正相关关系；输出所述补偿扭矩以补偿所述驱动扭矩至期望扭矩，其中在所述期望扭矩的作用下，使得所述车辆能够在所述坡度的坡道上按照所述目标蠕行速度行驶。由此，通过本发明所述的车辆坡道蠕行控制方法，使得车辆能够在各种坡度的路面上都能较佳地实现蠕行功能，提高了车辆蠕行驾驶的安全性和驾驶舒适度。

Description

车辆坡道蠕行控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种车辆坡道蠕行控制方法及车辆。

背景技术

当今汽车保有量成级数增加，道路基础设施的进步明显落后于汽车增长速度，从而交通拥堵成为今后一段时间的常态，车辆的蠕行功能在走走停停的拥堵路况下省去驾驶员频繁操作，解放驾驶员双脚，减少疲劳，增加了驾驶舒适度。

在相关技术中，为了实现车辆的该蠕行功能，一般车辆制造商会对车辆(尤其是纯电动汽车)采用控制输出与目标蠕行速度相对应的扭矩来实现该蠕行功能。

但是，本申请的发明人在实践本申请的过程中发现相关技术中以目标蠕行速度为目标来调控扭矩至少存在以下缺陷：由于目标蠕行速度所对应的扭矩一般是车辆制造商根据车辆针对水平路面驾驶的情况所标定的，而不符合该车辆行驶在坡道时的应用场景，例如：当车辆需要上坡蠕行时，一方面，当遇到较大的坡度容易因为扭矩不足而出现起步困难、溜坡等现象，另一方面，当通过扭矩累加而完成爬坡时，会因扭矩过大又无法及时得到调节而发生蹿车的现象。

需说明的是，关于以上相关技术的描述，仅是为了让公众更方便和清楚地了解本申请的技术方案，而并不代表申请人承认上述相关技术的技术方案是现有技术。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆坡道蠕行控制方法及车辆，以至少解决相关技术中车辆无法较佳地在坡道上实现蠕行功能的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆坡道蠕行控制方法，车辆设置有驱动控制器，该驱动控制器用于控制输出对应于目标蠕行速度的驱动扭矩，所述车辆坡道蠕行控制方法包括：确定所述车辆所驾驶的坡道的坡度；确定对应于所述坡度的补偿扭矩，其中所述补偿扭矩与所述坡度之间呈正相关关系；输出所述补偿扭矩以补偿所述驱动扭矩至期望扭矩，其中在所述期望扭矩的作用下，使得所述车辆能够在所述坡度的坡道上按照所述目标蠕行速度行驶。

进一步的，所述确定对应于所述坡度的补偿扭矩包括：基于补偿映射表和所确定的所述坡度，确定对应于所确定的所述坡度的补偿扭矩，其中所述补偿映射表预存储有多个补偿扭矩和相应的多个坡度之间的映射关系。

进一步的，还包括映射表建立步骤，其中所述映射表建立步骤包括：选定参照目标蠕行速度，确定所述车辆对应于所述参照目标蠕行速度的参照驱动扭矩；选定参照坡度，并确定所述车辆对应于所述参照坡度的参照期望扭矩；将所述参照期望扭矩和所述参照驱动扭矩的差确定为参照补偿扭矩；基于所述参照补偿扭矩和所述参照坡度，建立所述补偿映射表。

进一步的，在所述确定所述车辆所驾驶的驾驶表面的坡度之前还包括使能步骤，其中所述使能步骤包括：获取所述车辆的车辆状态参数，其中所述车辆状态参数包含选自以下中的一者或多者：挡位参数、制动参数、电机转速、电机扭矩状态；基于所述车辆状态参数，判断是否存在坡道蠕行驾驶意图；以及当存在所述坡道蠕行驾驶意图时，生成关于确定所述坡度的使能指令。

进一步的，所述确定对应于所述坡度的补偿扭矩包括：判断所述坡度是否大于预定的坡度阈值；以及当所述坡度大于所述坡度阈值时，确定对应于所述坡度的补偿扭矩。

进一步的，所述确定所述车辆所驾驶的坡道的坡度包括：获取所述车辆在预定时间段内的水平位移；获取所述车辆在所述预定时间段的行驶路程；基于所述水平位移和所述行驶路程，确定所述坡道的坡度。

进一步的，所述获取所述车辆在预定时间段内的水平位移包括：检测所述车辆在所述预定时间段内的车辆定位信息；以及基于所述定位信息，计算所述水平位移。

进一步的，所述获取所述车辆在所述预定时间段的行驶路程包括：检测所述车辆在所述预定时间段内的车辆行驶速度；以及基于所述车辆行驶速度和所述预定时间段，计算所述行驶路程。

进一步的，所述车辆坡道蠕行控制方法还包括：按照预定的采样周期，以采样监测的方式获取所述行驶路程和/或所述水平位移。

相对于现有技术，本发明所述的车辆坡道蠕行控制方法具有以下优势：

在本发明所述的车辆坡道蠕行控制方法中，在车辆执行坡道蠕行控制的时候，其不仅以蠕行速度为目标，还利用补偿扭矩来补偿原驱动控制器所输出的驱动扭矩，并且该补偿扭矩还是对应(也就是定制于)呈正相关关系的该坡度的；由此，车辆能够在不同坡度的坡道上得到不同的扭矩补偿，也就是车辆在遇到较大的坡度时会输出相应较大的扭矩以避免起步困难、溜坡等现象，以及车辆在遇到坡度较小的坡道会输出相应较小的扭矩以避免蹿车的现象，从而使得车辆在各种坡度的路面上都能较佳地实现蠕行功能；另一方面，本发明实施例方案的实施不需要改变车辆所固有的蠕行扭矩控制结构(例如驱动控制器)，使得本发明实施例方案能够简单实施且被广泛应用。

本发明的另一目的在于提出一种车辆，以至少解决相关技术中车辆无法较佳地在坡道上实现蠕行功能的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆，包括：驱动控制器，用于控制输出对应于目标蠕行速度的驱动扭矩；扭矩补偿装置，用于执行上述的车辆坡道蠕行控制方法。

所述车辆与上述车辆坡道蠕行控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施方式所述的车辆的结构示意图；

图2为本发明实施方式所述的车辆坡道蠕行控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施方式所述的关于补偿映射表的建立的流程示意图；

图4为本发明实施方式所述的车辆坡道蠕行控制方法的流程示意图。

附图标记说明：

10 车辆 101 驱动控制器

102 扭矩补偿装置

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

另外，在本发明的实施方式中所提到的坡道，是指具有一定坡度的驾驶表面，关于该坡道坡度的大小在此应不作限定，例如可以是0度～90度之间任意的值。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

参见图1示出的是本发明一实施例的车辆的结构示意图，该车辆10中设置有相互连接的驱动控制器101和驱动补偿装置102；该驱动控制器101用于控制输出对应于目标蠕行速度的驱动扭矩。更具体地，该驱动控制器101可以是PI控制器(Proportion-IntegralController，比例-积分调节控制器)，相应地该驱动扭矩可以是由PI控制器所控制输出的P部扭矩和I部扭矩，并且该驱动扭矩可以是对应于车辆在水平驾驶表面行驶时的目标蠕行速度。

需说明的是，在车辆仅利用该PI控制器控制输出扭矩尝试蠕行爬坡时，尤其是坡度较大的坡道，仅依靠I部扭矩的不断累加使得车辆能够进行爬坡，但是造成I部扭矩过大和蠕行扭矩过大，导致在爬坡完成之后易出现蹿车的现象；以及在另一方面，若对I部累加进行限制，则会使得车辆驱动力不足而导致坡起困难、溜坡等隐患。

有鉴于此，本发明实施例所提供的车辆10中还设置有与驱动控制器101相连接的扭矩补偿装置102，更具体地，该扭矩补偿装置102用于执行车辆坡道蠕行控制方法以使得车辆10能够在坡道较佳地实现蠕行功能。

参见图2示出的是本发明一实施例的车辆坡道蠕行控制方法的流程示意图，如图2所示，该方法具体包括以下步骤：

步骤201：确定车辆所驾驶的坡道的坡度；

更具体的，可以是车辆通过安装坡度采集设备(例如坡度传感器)来直接采集或感应坡道的坡度，还可以是通过采集车辆的其他状态参数、工作参数以及基本参数，来通过计算来获得该坡度(更具体的细节将在下文其他实施例中展开)，且都属于本发明实施例的范围。

步骤202：确定对应于坡度的补偿扭矩，其中补偿扭矩与坡度之间呈正相关关系；

需说明的是，在本发明实施例中，补偿扭矩和坡度之间可以是呈正相关关系，当坡度被确定时，借助于该正相关关系，可以确定出相应的补偿扭矩；更具体的，该关系可以是基于智能神经网络的关系，还可以是基于映射表的关系等，都属于本发明实施例的保护范围。例如，当车辆所驾驶的坡道的坡度越大时，相应地所输出的补偿扭矩也越大，而当车辆所驾驶的坡道的坡度越小时，相应地所输出的补偿扭矩也越小。

步骤203：输出补偿扭矩以补偿驱动扭矩至期望扭矩，其中在期望扭矩的作用下，使得车辆能够在坡度的坡道上按照目标蠕行速度行驶。

更具体的，可以是将补偿扭矩和驱动扭矩进行叠加，以得到该期望扭矩；作为示例，将PI控制器的P部扭矩、I部扭矩和该补偿扭矩进行叠加，得到该期望扭矩。以及本发明实施例中的补偿扭矩的作用可以是来补偿由坡度所引起的重力加速度分量，使得在不改变驱动控制器(例如PI控制器)的正常输出扭矩的情况下，在坡道上仍能实现良好正常的蠕行功能。以及可以理解的是，本实施例中所阐述的车辆能够按照目标蠕行速度行驶，可以是指代在期望扭矩输出之后，车辆就以该目标蠕行速度行驶，还可以是指代车辆会将实时速度朝着该目标蠕行速度逼近，且都属于本发明实施例的范围。

作为图2所示实施例中的步骤202的进一步的公开和优化，可以是基于补偿映射表和所确定的坡度，确定对应于所确定的坡度的补偿扭矩，其中补偿映射表预存储有多个补偿扭矩和相应的多个坡度之间的映射关系。该补偿映射表可以是以一维MAP表的形式，由此使得输入为坡度，输出就能对应为补偿扭矩，使得车辆能够实时快捷地输出补偿扭矩来及时自主调节车辆的蠕行状态，也因此消除了相关技术中因扭矩积累所导致的隐患。

本发明实施例还一方面提供关于上述补偿映射表的建立步骤，更具体地，该建立步骤包含如图3所示的以下步骤：

步骤301：选定参照目标蠕行速度，确定车辆对应于参照目标蠕行速度的参照驱动扭矩；

步骤302：选定参照坡度，并确定车辆对应于参照坡度的参照期望扭矩；

步骤303：将参照期望扭矩和参照驱动扭矩的差确定为参照补偿扭矩；

步骤304：基于参照补偿扭矩和参照坡度，建立补偿映射表。

如上所述的，期望扭矩的组成为补偿扭矩+P部扭矩+I部扭矩；作为示例，当在水平路面时，车速0km/h起步，补偿扭矩为0，如果PI调节为aN·m，则输出蠕行请求扭矩为aN·m；当坡度为0.3(例如，行驶在较大的坡度上)时，如果扭矩为bN·m便能使车辆按照目标蠕行速度正常爬坡(其中b指代期望扭矩)，则补偿扭矩的作用就是输出(b-a)N·m的扭矩来补偿由坡度引起的重力加速分量，使PI控制器在仍输出aN·m的情况下就进行正常的蠕行。更具体地，可以通过多次参照试验，将该多次试验所选定的坡度和相应的多个b-a，以一一映射的关系写入补偿映射表，由此完成该补偿映射表的建立。

参见图4示出的是本发明一实施例的车辆坡道蠕行控制方法的流程示意图，如图4所示，该方法具体包括以下步骤：

步骤401：获取车辆的车辆状态参数，其中车辆状态参数包含选自以下中的一者或多者：挡位参数、制动参数、电机转速、电机扭矩状态；

步骤402：基于车辆状态参数，判断是否存在坡道蠕行驾驶意图；

步骤403：当存在坡道蠕行驾驶意图时，生成关于确定坡度的使能指令；

其中，当步骤402中的判断结果指示当前不存在坡道蠕行行驶意图时，跳转至重新执行步骤401，以实现对车辆状态参数的监测，并实现对坡道蠕行驾驶意图的监测。

关于步骤401-403所执行的目的，是为了判断驾驶员意图是否对应于车辆蠕行。作为示例，可以是通过车辆VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器)来得到挡位参数、制动参数、电机转速、电机扭矩以及车辆基本参数等。当挡位为驱动挡且无制动操作时，蠕行使能；当车辆10为纯电动汽车时，由于纯电动汽车的电机转矩转速易于控制的优势，电机的转矩和转速可以精确得到，以及电机转速、扭矩通过MCU(Motor Control Unit，电机控制器)经由CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)来发送。

步骤404：获取车辆在预定时间段内的水平位移；

更具体地，可以是通过传感技术等直接检测该水平位移，还可以是通过计算的方式来获取该水平位移，例如：通过检测车辆在预定时间段内的车辆定位信息；以及基于该定位信息来计算水平位移。例如，可以通过对比在预定时间段前后车辆的定位信息的变化来确定水平位移。

步骤405：获取车辆在预定时间段的行驶路程；

更具体地，可以是通过传感技术等直接检测该水平位移，还可以是通过计算的方式来获取该水平位移，例如：通过检测车辆在预定时间段内的车辆行驶速度；以及基于该车辆行驶速度和预定时间段，计算行驶路程。例如，通过检测预定时间段下车辆的行驶速度，得知车辆的平均行驶速度为v，然后基于公式s＝vt就可以得到车辆的行驶路程。

步骤406：基于水平位移和行驶路程，确定坡道的坡度；

关于步骤404-406所执行的目的，是为了阐述本发明的一种用于确定坡度的实施方式。更具体地，可以是按照预定的采样周期(例如50Hz)，以采样监测的方式来执行步骤404-406来获取行驶路程和/或水平位移，并基于该行驶路程和/或水平位移定期监测车辆所驾驶的路面的坡度，由此实现了对车辆所驾驶的路面的坡度的自主监测和控制。以及，车辆行驶速度可以是由电机转速计算而得到，并由ABS(Anti-Brake System，防抱死系统)发送的车速信号进行校正；行驶路程s由纵向车速v计算得到，即电动车t时间内行驶的距离；电动车行驶的水平距离l由GPS(Global Positioning System，全球定位系统)或北斗定位系统提供的定位坐标计算得到，即电动车t时间发生的水平位移；最后根据式θ＝arccos(l/s)，即可计算出当前坡度；

步骤407：判断坡度是否大于预定的坡度阈值；

步骤408：当坡度大于坡度阈值时，确定对应于坡度的补偿扭矩。

步骤409：当坡度不大于坡度阈值时，确定补偿扭矩为0。

关于步骤417-步骤409所执行的目的，是为了判断是否需要配合输出补偿扭矩。作为示例，当坡度较小，即坡度θ<Δθ时(该Δθ例如可以是0，即对应于水平面。当然也可以是其他某一预定的值，在此应不作限定)，蠕行控制仅依靠PI控制便能进行正常蠕行，则不进行扭矩补偿；当θ>Δθ时，依靠PI控制无法正常蠕行时，需要额外的扭矩对重力分量进行抵消，以使车辆能在坡道正常蠕行而不会溜坡。

步骤410：输出补偿扭矩以补偿驱动扭矩至期望扭矩。

需说明的是，本发明实施例所提供的车辆10可以是指代燃油汽车、纯电动汽车以及混合动力汽车，但是需强调的是，当车辆为纯电动汽车时，其实施起来更加方便(如上文已阐述的)，且相应的车辆坡道蠕行控制的效果将更加显著。

通过本发明实施例的实施，对蠕行特别是坡道起步能够较快的识别出坡度，输出较大的补偿扭矩，来抵消坡度引起的重力分量阻力，再加上PI调节输出的扭矩，能够轻松的实现坡道起步；避免了出现坡道起步时驾驶员操作不及时造成的溜坡现象，提高了安全性和驾驶舒适性；

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆坡道蠕行控制方法，车辆设置有驱动控制器，该驱动控制器用于控制输出对应于目标蠕行速度的驱动扭矩，其特征在于，所述车辆坡道蠕行控制方法包括：

确定所述车辆所驾驶的坡道的坡度；

确定对应于所述坡度的补偿扭矩，其中所述补偿扭矩与所述坡度之间呈正相关关系；

输出所述补偿扭矩以补偿所述驱动扭矩至期望扭矩，其中在所述期望扭矩的作用下，使得所述车辆能够在所述坡度的坡道上按照所述目标蠕行速度行驶。

2.根据权利要求1所述的车辆坡道蠕行控制方法，其特征在于，所述确定对应于所述坡度的补偿扭矩包括：

基于补偿映射表和所确定的所述坡度，确定对应于所确定的所述坡度的补偿扭矩，其中所述补偿映射表预存储有多个补偿扭矩和相应的多个坡度之间的映射关系。

3.根据权利要求2所述的车辆坡道蠕行控制方法，其特征在于，还包括映射表建立步骤，其中所述映射表建立步骤包括：

选定参照目标蠕行速度，确定所述车辆对应于所述参照目标蠕行速度的参照驱动扭矩；

选定参照坡度，并确定所述车辆对应于所述参照坡度的参照期望扭矩；

将所述参照期望扭矩和所述参照驱动扭矩的差确定为参照补偿扭矩；

基于所述参照补偿扭矩和所述参照坡度，建立所述补偿映射表。

4.根据权利要求1所述的车辆坡道蠕行控制方法，其特征在于，在所述确定所述车辆所驾驶的驾驶表面的坡度之前还包括使能步骤，其中所述使能步骤包括：

获取所述车辆的车辆状态参数，其中所述车辆状态参数包含选自以下中的一者或多者：挡位参数、制动参数、电机转速、电机扭矩状态；

基于所述车辆状态参数，判断是否存在坡道蠕行驾驶意图；以及

当存在所述坡道蠕行驾驶意图时，生成关于确定所述坡度的使能指令。

5.根据权利要求1所述的车辆坡道蠕行控制方法，其特征在于，所述确定对应于所述坡度的补偿扭矩包括：

判断所述坡度是否大于预定的坡度阈值；以及

当所述坡度大于所述坡度阈值时，确定对应于所述坡度的补偿扭矩。

6.根据权利要求1所述的车辆坡道蠕行控制方法，其特征在于，所述确定所述车辆所驾驶的坡道的坡度包括：

获取所述车辆在预定时间段内的水平位移；

获取所述车辆在所述预定时间段的行驶路程；

基于所述水平位移和所述行驶路程，确定所述坡道的坡度。

7.根据权利要求6所述的车辆坡道蠕行控制方法，其特征在于，所述获取所述车辆在预定时间段内的水平位移包括：

检测所述车辆在所述预定时间段内的车辆定位信息；以及

基于所述定位信息，计算所述水平位移。

8.根据权利要求6所述的车辆坡道蠕行控制方法，其特征在于，所述获取所述车辆在所述预定时间段的行驶路程包括：

检测所述车辆在所述预定时间段内的车辆行驶速度；以及

基于所述车辆行驶速度和所述预定时间段，计算所述行驶路程。

9.根据权利要求6所述的车辆坡道蠕行控制方法，其特征在于，所述车辆坡道蠕行控制方法还包括：按照预定的采样周期，以采样监测的方式获取所述行驶路程和/或所述水平位移。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

驱动控制器，用于控制输出对应于目标蠕行速度的驱动扭矩；

扭矩补偿装置，用于执行权利要求1-9中任一项所述的车辆坡道蠕行控制方法。