CN112009264B - 一种防止车辆溜坡的控制方法、设备及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防止车辆溜坡的控制方法、设备及车辆，所述防止车辆溜坡的控制方法，包括：步骤S20，在车辆挡位为D/R挡时，根据车速信息和纵向加速度信息获取坡道行驶阻力；步骤S40，在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，防止车辆溜坡。本发明能够在防止车辆溜坡的同时，避免硬件成本增加，平顺的控制驱动力和制动力的输出。

Description

一种防止车辆溜坡的控制方法、设备及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种防止车辆溜坡的控制方法、设备及车辆。
背景技术
目前，搭载行星齿轮结构的多档位变速器的部分车型，在D/R档上坡时，如驾驶员不踩刹车及油门，车辆在坡道上可能会出现溜坡情况，易导致安全风险。
该风险出现的主要机理为：D/R挡上坡且驾驶员不踩油门和刹车时，车辆进入creep状态，若此时整车动力源的驱动力不足以克服行驶阻力时，则可能会出现滑坡。具体来说，此时会存在两种状态：(1)若车辆驱动力小于整车重力分力减去道路阻力时，整车所受合力指向下坡方向，车辆出现溜坡情况；(2)若车辆驱动力介于整车重力分力±道路阻力之间，此时车辆保持动力平衡状态，车辆将处于静止状态，整车动力来源的驱动能量将转化为动力传递部件，例如液力变矩器或动力离合器等，的热能，当热能累积达到零部件保护温度限制时，车辆将降低驱动力输出，车辆最终出现状态(1)的溜坡情况。
溜坡情况易导致车辆事故，尤其是上述状态(2)时车辆存在驱动力主动减弱的情况，更易导致安全风险。从整车安全角度，动力系统不能主动增加驱动力使车辆行车，仅能通过制动角度避免车辆溜车情况发生。
目前现有的常见方案有种类型：(1)在变速器的输入轴端增加单向离合器机构，使输入轴能仅能正向转动；此方法可应用在具备倒挡机构的变速器中；如车辆倒挡是由动力源反向转动实现，变速器无专用的倒挡结构时，则无法适用；如应用单向离合器方案，需要对变速器重新设计，增加硬件成本。(2)制动系统在溜坡状态时主动建立制动压力，使车辆制动；此方案需要制动系统具备主动建压能力，对制动系统的要求高，且很难保证平顺性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止车辆溜坡的控制方法、设备及车辆，在能够防止车辆溜坡的同时，还可避免硬件成本增加，平顺的控制驱动力和制动力的输出。
本发明提供一种防止车辆溜坡的控制方法，所述车辆具有搭载有行星齿轮结构的多挡位变速器，所述行星齿轮机构具有属于同一行星齿轮系的第一制动器和第二制动器，包括：步骤S20，在车辆挡位为D/R挡时，根据车速信息和纵向加速度信息获取坡道行驶阻力；步骤S40，在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡；其中，所述步骤S40包括：步骤S42，判断驱动力是否小于所述坡道行驶阻力，若是，转入步骤S46，否则结束；步骤S46，计算需要第二制动器提供的制动扭矩，所述制动扭矩计算公式为：制动扭矩＝(坡道行驶阻力-驱动力)*r/主减速比/ZR1*ZS1*安全系数，其中，r为车辆轮胎半径，ZR1为R1的齿数，ZS1为S1的齿数；步骤S48，使第二制动器提供计算得到的制动扭矩，与第一制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡。
进一步地，所述在车辆挡位为D/R挡和车速为零时，获取坡道行驶阻力的步骤，包括：步骤S22，判断挡位是否为D/R挡，若是，则转入步骤S24，否则结束；步骤S24，判断车速是否为零，在车速为零时，转入步骤S26；步骤S26，基于纵向加速度计算坡道行驶阻力。
进一步地，所述基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的步骤中，基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的计算公式为：坡道行驶阻力＝纵向加速度*车重。
进一步地，所述在车辆挡位为D/R挡和车速为零时，获取坡道行驶阻力的步骤包括：步骤S22，判断挡位是否为D/R挡，若是，则转入步骤S24，否则结束；步骤S24，判断车速是否为零，在车速不为零时，转入步骤S28；步骤S28，基于车速变化率和纵向加速度计算坡道行驶阻力。
进一步地，所述基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的步骤中，基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的计算公式为：坡道行驶阻力＝(纵向加速度-车速变化率)*车重；其中，减速时的车速变化率为负值。
进一步地，所述在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡的步骤，还包括：步骤S44，判断车速是否小于设定阈值，在车速小于设定阈值并且在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡。
进一步地，所述防止车辆溜坡的控制方法，还包括：步骤S60，当第二制动器处于制动状态时，若所述驱动力大于所述坡道行驶阻力，或所述挡位不为D/R挡时，释放第二制动器。
本发明还提供一种防止车辆溜坡的设备，其包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述任一种防止车辆溜坡的控制方法。
本发明再提供一种车辆，所述车辆采用上述任一种防止车辆溜坡的控制方法控制车辆行驶。
本发明提供的防止车辆溜坡的控制方法、设备及车辆，能够防止车辆溜坡的同时，还可避免硬件成本增加，平顺的控制驱动力和制动力的输出。
附图说明
图1是一个以行星齿轮系统作为动力传递结构的多档变速器示意图。
图2是本发明较佳实施例中提供的防止车辆溜坡的控制方法的一个流程示意图。
图3是图2所示的防止车辆溜坡的控制方法的一个详细流程示意图。
图4是图2所示的防止车辆溜坡的控制方法的另一个详细流程示意图。
图5是本发明较佳实施例中提供的防止车辆溜坡的控制方法的另一个流程示意图。
图6是图5所示的防止车辆溜坡的控制方法的一个详细流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明针对的车辆是以行星齿轮系统作为动力传递结构的多档变速器，并且是所述车辆在D/R档Creep爬坡时的溜坡问题。图1是一个以行星齿轮系统作为动力传递结构的多档变速器，请参图1，其包括电机、太阳轮S1、太阳轮S2、齿圈半径R1、齿圈半径R2、行星齿轮架PC1、行星齿轮架PC2、第一制动器B1、第二制动器B2和离合器C3。第一制动器B1设置于该行星齿轮系的行星齿轮架PC1和变速箱的壳体M之间，第二制动器B2设置于该行星齿轮系的太阳轮S1和变速箱的壳体M之间，离合器C3设置于电机的输出轴和太阳轮S1之间。图1所示的行星齿轮架是一个3速混动变速器，应用于混动车型，倒挡实现由电机反转实现。在车辆档位为D/R档时，多档变速器工作在1挡，由第一制动器B1结合实现，仅第一制动器B1打开，第二制动器B2和离合器C3释放。如第一制动器B1和第二制动器B2离合器同时结合，则行星齿轮机构可实现锁死状态。下面以应用上述行星齿轮结构的3速混动变速器为例，对本发明的防止坡道溜坡的控制方法进行说明。其他型号的行星齿轮结构变速器，应根据传动原理选择不同的制动器，基本原理相同。
请参图2，本发明较佳实施例中提供的防止车辆溜坡的控制方法，用于具有搭载有行星齿轮结构的多挡位变速器的车辆，所述行星齿轮机构具有属于同一行星齿轮系的第一制动器和第二制动器，包括：步骤S20，在车辆挡位为D/R挡时，根据车速变化信息获取坡道行驶阻力；步骤S40，在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡。在D/R挡下，传动系统控制单元会根据车速信号或者同车速信号关联的转速信号来获取车速变化信息，结合通过纵向加速度信号获得的纵向加速度信息，实时计算车辆行驶阻力和车速变化趋势，以此来判断车辆是否有溜坡风险。如检测到车辆存在溜坡风险时，控制单元使制动器和/或离合器结合，提供反向的制动力矩，防止车辆溜坡。驾驶员踩下油门再起步时，控制单元通过减小制动器的扭矩，使动力系统传输到轮端的驱动力可控的增长，实现起步的平顺控制。本实施例从动力传动系统角度，根据行星齿轮系统的自锁原理，通过有制动作用的两个制动器和离合器限制齿轮系转动，实现驱动力和制动力的控制，避免溜坡情况发生。本实施例避开硬件变更，从软件控制逻辑出发，解决车辆溜坡问题，把影响范围和时间周期压缩至最小，避免硬件成本增加；通过制动器提供的动力，本实施例能平顺的控制驱动力和制动力的输出，实现安全性和舒适性需求。
具体地，在本申请一实施例中，请参图3，所述在车辆挡位为D/R挡和车速为零时，获取坡道行驶阻力的步骤，即所述步骤S20包括：步骤S22，判断挡位是否为D/R挡，若是，则转入步骤S24，否则结束；步骤S24，判断车速是否为零，在车速为零时，转入步骤S26；步骤S26，基于纵向加速度计算坡道行驶阻力。换言之，首先识别挡位是否在D/R挡，如不在D/R挡，则功能不激活，如当前挡位处于D/R挡，则进行车速判断。如车速处于静止状态，即车速为零，则计算坡道行驶阻力。
更具体地，在步骤S26中，基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的计算公式为：坡道行驶阻力＝纵向加速度*车重。
接着，判断驱动力是否小于坡道行驶阻力，若是，则结合B2制动器，即使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡；若否，结束程序。继续参阅图3，在该实施例中，上述步骤S40包括以下步骤：步骤S42，判断驱动力是否小于所述坡道行驶阻力，若是，转入步骤S46，否则结束；步骤S46，计算需要第二制动器提供的制动扭矩，所述制动扭矩计算公式为：制动扭矩＝(坡道行驶阻力-驱动力)*r/主减速比/ZR1*ZS1*安全系数，其中，r为车辆轮胎半径，ZR1为R1的齿数，ZS1为S1的齿数；步骤S48，使第二制动器提供计算得到的制动扭矩，与第一制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡。
具体地，请参图4，在本申请另一实施例中，所述在车辆挡位为D/R挡和车速为零时，获取坡道行驶阻力的步骤，即所述步骤S20包括：步骤S22，判断挡位是否为D/R挡，若是，则转入步骤S24，否则结束；步骤S24，判断车速是否为零，在车速不为零时，转入步骤S28；步骤S28，基于车速变化率和纵向加速度计算坡道行驶阻力。如车辆处于上坡逐渐减速的状态，则需要根据车速和纵向加速度信号，实时计算坡道行驶阻力。
更具体地，在步骤S28中，基于车速变化率和纵向加速度计算坡道行驶阻力的计算公式为：坡道行驶阻力＝(纵向加速度-车速变化率)*车重，在减速时，车速变化率为负值。
接着，继续参阅图4，在该实施例中，所述在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡的步骤，即所述步骤S40，包括：步骤S44，判断车速是否小于设定阈值，在车速小于设定阈值并且驱动力小于所述坡道行驶阻力时，转入步骤S46，否则结束；步骤S46，计算需要第二制动器提供的制动扭矩，所述制动扭矩计算公式为：制动扭矩＝(坡道行驶阻力-驱动力)*r/主减速比/ZR1*ZS1*安全系数，其中，r为车辆轮胎半径，ZR1为R1的齿数，ZS1为S1的齿数；步骤S48，使第二制动器提供计算得到的制动扭矩，与第一制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡。在该实施例中，车速的设定阈值例如可以是0.5kph、0.7kph和0.8kph，优选的，设定阈值为0.5kph，即如驱动力＜坡道行驶阻力，且车速＜0.5kph，则结合B2制动器。
具体地，在本申请一实施例中，可参阅图5和图6，所述防止车辆溜坡的控制方法除了前述步骤S20和步骤S40之外，还包括：步骤S60，在所述驱动力大于所述坡道行驶阻力，或所述挡位不为D/R挡时，释放第二制动器。换言之，可以同时参阅图1，当第二制动器B2处于制动状态时，如驱动力大于坡道行驶阻力，则第二制动器B2的制动力释放。如驱动力小于坡道行驶阻力，则第二制动器B2的制动力保持制动状态。当第二制动器处于制动状态时，如驾驶员切换至PN档，则第二制动器B2打开，功能退出。
本发明还提供一种防止车辆溜坡的设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述任一种防止车辆溜坡的控制方法。
本发明再提供一种车辆，所述车辆采用上述任一种防止车辆溜坡的控制方法控制车辆行驶。
综上所述，本发明针对以行星齿轮系统作为动力传递结构的多档变速器，在D/R档Creep爬坡时的溜坡问题，通过有制动作用的两个制动器和离合器限制齿轮系转动，实现驱动力和制动力的控制，避免溜坡情况发生。本发明通过软件策略设计来实现，与更改硬件相比，具备成本低、周期短，影响面小等优势；同时本发明无需车辆制动系统参与，降低了交互复杂性，同时降低了对制动系统技术难度需求；并且本发明可以平滑控制驱动和制动力大小，具备更好的平顺性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种防止车辆溜坡的控制方法，所述车辆具有搭载有行星齿轮结构的多挡位变速器，所述行星齿轮机构具有属于同一行星齿轮系的第一制动器和第二制动器，其特征在于，包括：
步骤S20，在车辆挡位为D/R挡时，根据车速信息和纵向加速度信息获取坡道行驶阻力；
步骤S40，在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡；
其中，所述步骤S40包括：
步骤S42，判断驱动力是否小于所述坡道行驶阻力，若是，转入步骤S46，否则结束；
步骤S46，计算需要第二制动器提供的制动扭矩，所述制动扭矩计算公式为：
制动扭矩＝(坡道行驶阻力-驱动力)*r/主减速比/ZR1*ZS1*安全系数，
其中，r为车辆轮胎半径，ZR1为R1的齿数，ZS1为S1的齿数；
步骤S48，使第二制动器提供计算得到的制动扭矩，与第一制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡。
2.如权利要求1所述的防止车辆溜坡的控制方法，其特征在于，所述在车辆挡位为D/R挡和车速为零时，获取坡道行驶阻力的步骤包括：
步骤S22，判断挡位是否为D/R挡，若是，则转入步骤S24，否则结束；
步骤S24，判断车速是否为零，在车速为零时，转入步骤S26；
步骤S26，基于纵向加速度计算坡道行驶阻力。
3.如权利要求2所述的防止车辆溜坡的控制方法，其特征在于，所述基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的步骤中，基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的计算公式为：坡道行驶阻力＝纵向加速度*车重。
4.如权利要求1所述的防止车辆溜坡的控制方法，其特征在于，所述在车辆挡位为D/R挡和车速为零时，获取坡道行驶阻力的步骤包括：
步骤S22，判断挡位是否为D/R挡，若是，则转入步骤S24，否则结束；
步骤S24，判断车速是否为零，在车速不为零时，转入步骤S28；
步骤S28，基于车速变化率和纵向加速度计算坡道行驶阻力。
5.如权利要求4所述的防止车辆溜坡的控制方法，其特征在于，所述基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的步骤中，基于纵向加速度计算坡道行驶阻力的计算公式为：坡道行驶阻力＝(纵向加速度-车速变化率)*车重；其中，减速时的车速变化率为负值。
6.如权利要求4所述的防止车辆溜坡的控制方法，其特征在于，所述在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡的步骤还包括：
步骤S44，判断车速是否小于设定阈值，在车速小于设定阈值并且在驱动力小于所述坡道行驶阻力时，使第一制动器和第二制动器结合，止动所述行星齿轮系，防止车辆溜坡。
7.如权利要求1所述的防止车辆溜坡的控制方法，其特征在于，还包括：
步骤S60，当第二制动器处于制动状态时，若所述驱动力大于所述坡道行驶阻力，或所述挡位不为D/R挡时，释放第二制动器。
8.一种防止车辆溜坡的设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-7中任一项所述的防止车辆溜坡的控制方法。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆采用如权利要求1-8中任一项所述的防止车辆溜坡的控制方法控制车辆行驶。
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