CN109795496B - 一种坡道坡度的识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坡道坡度的识别方法，根据车辆驱动力公式，使用车辆的参数和车速计算得到车辆的驱动力、滚动阻力、加速阻力和空气阻力得到最终的坡道阻力，然后根据坡道阻力计算得到最终的坡度值。采用上述技术方案，车辆自身可以准确识别坡道坡度，然后根据坡度判断是否打开电子驻车功能以及电子驻车自动释放功能，这样当车辆半坡起步时，就可以有效防止溜车现象，提高了产品质量，为用户的出行安全作出最大保障。

Description

一种坡道坡度的识别方法

技术领域

本发明属于车辆行驶控制的技术领域。更具体地说，本发明涉及一种坡道坡度的识别方法。

背景技术

面对节能与环保的双重压力，汽车工业要想可持续发展就必须大力发展新能源汽车。新能源汽车中插电式混合动力汽车是传统燃油车到纯电动汽车的一个过渡产品。新能源汽车由于技术原因，半坡起步总是不好控制。现有技术在坡道上出现驱动力抖动和跳变的现象。

因此，人们希望车辆自身可以识别坡道坡度，然后根据坡度判断是否打开电子驻车功能以及电子驻车自动释放功能，这样当我们半坡起步时，就可以有效防止溜车现象。

但是，现有技术中还没有相关的报导和记载，因此公开的文献资料中也没有此类技术出现过。

发明内容

本发明提供一种坡道坡度的识别方法，其目的是实现道路坡度的准确识别，以利于车辆坡道起步。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的坡道坡度的识别方法，根据车辆驱动力公式，使用车辆的参数和车速计算得到车辆的驱动力、滚动阻力、加速阻力和空气阻力得到最终的坡道阻力，然后根据坡道阻力计算得到最终的坡度值。

所述的识别方法策略是，当调用周期为10ms时：

首先，根据车辆驱动公式，计算车辆的驱动力：

其中：

T_q是发动机输出扭矩，标定量TQ_AV；

i_g是变速箱当前速比，跟档位相关，档位查表：

ID_Reduction_ratio__GR_Now，在空挡时是0；

i₀是主减速比(标定量GEAR_i0)；

η_r是变速箱和主减速器的联合效率，取93％；

r是车轮半径，其标定量是WHEEL_R，单位m；

车辆行驶时驱动力和阻力相同，因此：

F_t＝F_f+F_w+F_j+F_g

其中：

F_f是滚动阻力；

F_w是空气阻力；

F_j是加速阻力；

F_g是坡道阻力；

最终得到车辆的坡道阻力计算如下：

F_g＝F_t-F_f-F_w-F_j＝G_a·i

其中，坡道的坡度值计算如下：

根据此公式来搭建模型得到最终的坡度值。

防止驱动力出现跳变和抖动，按以下方式进行：

设置一个油门查表值修正系数，通过标定量：

LC_GRADE_I_ACCPED_K_ON来确定修正，置1使用油门值查表：

ID_A_GRADE_I_TQ_K_ACCPED得到修正值，置0则修正为1，不进行修正；

防止跳变，加入梯度或者过滤，当标定量lc_f_tq_add_or_fac置1时，使用上下梯度值控制，上升梯度是c_grd_add_f_tq，下降梯度是c_grd_sub_f_tq；

当标定量lc_f_tq_add_or_fac置0时，使用如下的过滤系数过滤：过滤系数是c_fac_f_tq_crk，本次值减去上次输出值乘以此系数，再加上上次输出值得到本次输出值。

所述的车辆滚动阻力计算公式如下：

F_f＝G_a·f

其中：

G_a是车重，标定量C_WEIGHT_N；

f是滚动阻力系数，使用f＝0.0116+0.000142V计算，标定量C_GRADE_I_B为0.000142，C_GRADE_I_C为0.0116；

V是车速值，单位m/s。

所述的车辆空气阻力计算公式如下：

其中：

C_D是空气阻力，一般取0.4-0.6之间，现取0.5；

A是车辆迎风面积，标定量C_FRONTAL_AREA_m2，单位m²；

V是车速值，单位m/s。

所述的车辆加速阻力计算公式如下：

其中：

δ是车辆旋转质量系数，一般取1.1-1.4之间，现取1.2；

g是重力加速度，9.8m/s2；

是加速度值，1s周期内速度变化值。

由于加速度和车辆旋转质量系数的特性，计算坡道时需要使用滤波或者不同的系数，车辆旋转质量系数是由F_tq查的A_IP_FAC_TQ_GRADE_I表值，同样采用车速加速度或者一轴变化率都需要修正系数；

当lc_nofones_for_grade_i置1时，使用一轴变化率和当前档位查A_IP_FAC_nofones_dif_grade_1修正系数相乘；当lc_nofones_for_grade_i置0时，使用车速加速度和当前档位查A_IP_FAC_nofones_dif_grade_2修正系数相乘。

所述的一轴转速经过系数c_fac_uilVS_crk的滤波后，减去100ms前的值，得到100ms的一轴转速变化率，标定量crk_dif_i1；一轴转速变化率经过系数c_fac_nofmcu_dif_clc的滤波得到最终输出的一轴转速变化率滤波值，标定量crk_dif_i2。

本发明采用上述技术方案，车辆自身可以准确识别坡道坡度，然后根据坡度判断是否打开电子驻车功能以及电子驻车自动释放功能，这样当车辆半坡起步时，就可以有效防止溜车现象，提高了产品质量，为用户的出行安全作出最大保障。

附图说明

附图所示内容简要说明如下：

图1为本发明的根据坡道阻力计算得到最终的坡度值的示意图；

图2为标定量lc_f_tq_add_or_fac置1时算法结构示意图；

图3为标定量lc_f_tq_add_or_fac置0时算法结构示意图；

图4为考虑加速度和车辆旋转质量系数特性时的算法结构示意图；

图5为最终输出的一轴转速变化率滤波值的运算结构示意图；

图6为坡道计算完成后需要过滤的算法结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1至图6所示，本发明为一种坡道坡度的识别方法。本发明采用matlab软件编辑。为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现道路坡度的准确识别，以利于车辆坡道起步的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1至图4所示，本发明的坡道坡度的识别方法根据车辆驱动力公式，使用车辆的参数和车速计算得到车辆的驱动力、滚动阻力、加速阻力和空气阻力得到最终的坡道阻力，然后根据坡道阻力计算得到最终的坡度值。

根据车辆驱动力公式，使用车辆的参数和车速计算得到车辆的驱动力、滚动阻力、加速阻力和空气阻力得到最终的坡道阻力，然后根据坡道阻力计算得到最终的坡度值。

具体策略(10ms调用周期)：

首先，根据车辆驱动公式，计算车辆的驱动力：

其中：

T_q是发动机输出扭矩(TQ_AV)；

i_g是变速箱当前速比，跟档位相关(档位查表ID_Reduction_ratio__GR_Now)，在空挡时是0；i₀是主减速比(标定量GEAR_i0)；

η_r是变速箱和主减速器的联合效率，取93％；

r是车轮半径(标定量WHEEL_R)，单位m。

防止驱动力出现跳变和抖动，做以下处理：

添加一个油门查表值修正系数：

通过标定量LC_GRADE_I_ACCPED_K_ON来确定修正；：

置1使用油门值查ID_A_GRADE_I_TQ_K_ACCPED得到修正值；

置0则修正为1(不进行修正)；

防止跳变加入梯度或者过滤，当标定量lc_f_tq_add_or_fac置1时，使用上下梯度值控制，上升梯度是c_grd_add_f_tq，下降梯度是c_grd_sub_f_tq；当标定量lc_f_tq_add_or_fac置0时，使用如下的系数过滤，过滤系数是c_fac_f_tq_crk，本次值减去上次输出值乘以此系数在加上上次输出值得到本次输出值。

车辆行驶时驱动力和阻力相同，因此：

F_t＝F_f+F_w+F_j+F_g

其中：

F_f是滚动阻力；

F_w是空气阻力；

F_j是加速阻力；

F_g是坡道阻力。

车辆滚动阻力计算公式如下：

F_f＝G_a·f

其中：

G_a是车重(标定量C_WEIGHT_N)；

f是滚动阻力系数，使用f＝0.0116+0.000142V计算，(标定量C_GRADE_I_B为0.000142，C_GRADE_I_C为0.0116)；

V是车速值(m/s)。

车辆空气阻力计算公式如下：

其中：

C_D是空气阻力，一般取0.4-0.6之间，现取0.5；

A是车辆迎风面积，标定量C_FRONTAL_AREA_m2，单位m²；

V是车速值，单位m/s；

车辆加速阻力计算公式如下：

其中：

δ是车辆旋转质量系数，一般取1.1-1.4之间，现取1.2；

g是重力加速度，9.8m/s2；

是加速度值，1s周期内速度变化值。

如图4所示，由于加速度和车辆旋转质量系数的特性，计算坡道时需要使用滤波或者不同的系数，车辆旋转质量系数是由F_tq查的A_IP_FAC_TQ_GRADE_I表值，同样采用车速加速度或者一轴变化率都需要修正系数。

当lc_nofones_for_grade_i置1时，使用一轴变化率和当前档位查A_IP_FAC_nofones_dif_grade_1修正系数相乘；当lc_nofones_for_grade_i置0时，使用车速加速度(来自通讯1.4.4)和当前档位查A_IP_FAC_nofones_dif_grade_2修正系数相乘.

如图5所示，一轴转速经过系数c_fac_uilVS_crk的滤波(本次值减去上次输出值乘以此系数在加上上次输出值得到本次输出值)后，减去100ms前的值，得到100ms的一轴转速变化率(crk_dif_i1)，一轴转速变化率经过系数c_fac_nofmcu_dif_clc的滤波(本次值减去上次输出值乘以此系数在加上上次输出值得到本次输出值)得到最终输出的一轴转速变化率滤波值(crk_dif_i2)。

最终得到车辆的坡道阻力计算如下：

F_g＝F_t-F_f-F_w-F_j＝G_a·i

其中，坡道的坡度值计算如下：

根据此公式来搭建模型得到最终的坡度值。

坡道计算完成后需要过滤才能使用，当车速大于c_vs_min_grade_i且当前档位大于0小于8(在前进挡上)时，当当前档位等于目标档位延迟c_t_min_grade_i_hold_gr_chg_end(1ms)且没有刹车时使用坡道计算值，当踩刹车延迟c_t_min_grade_i_hold_brake_end(1ms)后或者当前档位不等于目标档位，此时使用上一次值；当车速小于c_vs_min_grade_i或者当前档位在空挡或倒挡时，坡道等于0。

需要添加的观测量：

F_tq：计算得到的发动机输出的车辆驱动力；

F_wind：计算得到的车辆空气阻力；

F_f：计算得到的车辆滚动阻力；

F_j：计算得到的车辆加速阻力；

vs_ms_1：车速转换成m/s后的数值；

vs_dif_1s_ms_1：1s内的车速变化值，即加速度值；

grade_i：计算得到的坡度滤波后的值。

grade_i_1：计算得到的坡度值；

uilvs_crk1：一轴转速值；

uilvs_crk2：一轴转速滤波值；

crk_dif_i1：一轴变化率，100ms；

dif_i2：一轴变化率滤波值，100ms。

本发明的重点是防止坡道驱动力抖动和跳变的算法。因此，希望车辆自身可以识别坡道坡度，然后根据坡度判断是否打开电子驻车功能以及电子驻车自动释放功能，这样当我们半坡起步时，就可以有效防止溜车现象，提高产品质量，为客户的出行安全作出最大保障。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种坡道坡度的识别方法，根据车辆驱动力公式，使用车辆的参数和车速计算得到车辆的驱动力、滚动阻力、加速阻力和空气阻力得到最终的坡道阻力，然后根据坡道阻力计算得到最终的坡度值；

其特征在于：

所述的识别方法采取的策略是，当调用周期为10ms时：

首先，根据车辆驱动公式，计算车辆的驱动力：

其中：

T_q是发动机输出扭矩，标定量TQ_AV；

i_g是变速箱当前速比，跟档位相关，档位查表：

ID_Reduction_ratio__GR_Now，在空挡时是0；

i₀是主减速比，其标定量为GEAR_i0；

η_r是变速箱和主减速器的联合效率，取93％；

r是车轮半径，其标定量是WHEEL_R，单位m；

车辆行驶时驱动力和阻力相同，因此：

F_t＝F_f+F_w+F_j+F_g

其中：

F_f是滚动阻力；

F_w是空气阻力；

F_j是加速阻力；

F_g是坡道阻力；

最终得到车辆的坡道阻力计算如下：

F_g＝F_t-F_f-F_w-F_j＝G_g·i

其中，坡道的坡度值计算如下：

根据此公式来搭建模型得到最终的坡度值；

防止驱动力出现跳变和抖动，按以下方式进行：

设置一个油门查表值修正系数，通过标定量：

LC_GRADE_I_ACCPED_K_ON来确定修正，置1使用油门值查表：

ID_A_GRADE_I_TQ_K_ACCPED得到修正值，置0则修正为1，不进行修正；

防止跳变，加入梯度或者过滤，当标定量lc_f_tq_add_or_fac置1时，使用上下梯度值控制，上升梯度是c_grd_add_f_tq，下降梯度是c_grd_sub_f_tq；

当标定量lc_f_tq_add_or_fac置0时，使用如下的过滤系数过滤：过滤系数是c_fac_f_tq_crk，本次值减去上次输出值乘以此系数，再加上上次输出值得到本次输出值；

所述的车辆滚动阻力计算公式如下：

F_f＝G_g·f

其中：

G_a是车重，标定量C_WEIGHT_N；

f是滚动阻力系数，使用f＝0.0116+0.000142V计算，标定量C_GRADE_I_B为0.000142，C_GRADE_I_C为0.0116；

V是车速值，单位m/s；

所述的车辆空气阻力计算公式如下：

其中：

C_D是空气阻力，取0.5；

A是车辆迎风面积，标定量C_FRONTAL_AREA_m2，单位m²；

V是车速值，单位m/s；

所述的车辆加速阻力计算公式如下：

其中：

δ是车辆旋转质量系数，取1.2；

g是重力加速度，9.8m/s²；

是加速度值，1s周期内速度变化值；

由于加速度和车辆旋转质量系数的特性，计算坡道时需要使用滤波或者不同的系数，车辆旋转质量系数是由F_tq查的A_IP_FAC_TQ_GRADE_I表值，同样采用车速加速度或者一轴变化率都需要修正系数；

当lc_nofones_for_grade_i置1时，使用一轴变化率和当前档位查A_IP_FAC_nofones_dif_grade_1修正系数相乘；当lc_nofones_for_grade_i置0时，使用车速加速度和当前档位查A_IP_FAC_nofones_dif_grade_2修正系数相乘；

一轴转速经过系数c_fac_uilVS_crk的滤波后，减去100ms前的值，得到100ms的一轴转速变化率，标定量crk_dif_i1；一轴转速变化率经过系数c_fac_nofmcu_dif_clc的滤波得到最终输出的一轴转速变化率滤波值，标定量crk_dif_i2。

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