CN115973165A - 坡度检测方法、系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种坡度检测方法、系统和控制方法，包括以下步骤：获取预设速度，所述预设速度用于界定制动时车身的极限平衡状态；采集运行车速；当所述运行车速大于或等于所述预设速度时，根据动力学方程计算并输出坡度值；当所述运行车速小于所述预设速度时，根据车身电子稳定系统获取的加速度计算并输出坡度值；利用动力学方程计算并输出坡度值，使得系统无需大量标定，即可获得准确的坡度值；利用加速度计算并输出坡度值，通过纵向加速度可以得到重力加速度沿坡道方向的分量进而准确计算坡度值；利用动力学方程和加速度两种坡度计算方法的组合，更加适用于车辆运行的实际工况，能够提高坡度识别的精度。

Description

坡度检测方法、系统和控制方法

技术领域

本申请涉及电动汽车路面检测领域，具体涉及一种坡度检测方法、系统和控制方法。

背景技术

P2 AMT构型的混合动力汽车由于速比和发动机的最低转速限制，该种构型的混合动力汽车必须采用纯电模式启动，所以其对起步和电量保持的性能要求较高。同时，坡度对于车辆起步和电量保持性能具有重要的影响，当坡度增大时，起步需要的扭矩就会增大，因而启动时耗费的能量也会增加。

现有技术中，坡度识别的方式主要包括两种，配备有加速度计的汽车可以根据测量得到的加速度计算坡度；未配备加速度计的汽车可以采用车辆动力学方程来计算。

当利用加速度计识别坡度时，转鼓试验台通过在轮上加载阻力的方式模拟坡度时，弹力F_n为0，使得坡度计算结果完全依靠实际的纵向加速度，因而坡度值易被加速度的波动影响，使得坡度值发生失真。

当利用车辆动力学方程检测坡度时，当整车处于制动工况或者驱动轮打滑时，坡度值的计算结果易发生失真。

在对现有技术的研究和实践过程中，本申请的发明人发现，现有技术中单一的坡度计算方式易发生失真，降低了坡度检测结果的准确性。

发明内容

本申请实施例提供一种坡度检测方法、系统和控制方法，可以根据获取的车速切换不同的坡度计算方法，提高了坡度识别的精度。

本申请实施例提供一种坡度检测方法，包括以下步骤：

获取预设速度，所述预设速度用于界定制动时车身的极限平衡状态；

采集运行车速，所述运行车速大于或等于所述预设速度时，所述运行车速位于第一速度区间；所述运行车速小于所述预设速度时，所述运行车速位于第二速度区间；

基于当前所述运行车速的速度区间及车速状态，根据动力学方程或车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值。

可选的，

当所述运行车速在所述第一速度区间处于稳态时，根据动力学方程计算所述坡度值；

当所述运行车速在所述第二速度区间处于稳态时，根据车身电子稳定系统获取的加速度计算所述坡度值。

可选的，当所述运行车速处于稳态，但车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，输出上一时刻的所述坡度值；否则输出当前时刻的所述坡度值。

可选的，所述运行车速的速度区间发生瞬态切换时，若车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准，则适用切换前的所述坡度值的计算方法；否则，适用切换后的所述坡度值的计算方法。

可选的，在所述根据车身电子稳定系统获取的加速度计算所述坡度值之后，所述坡度检测方法还包括：

根据换挡杆控制器获取换挡杆位置；

当所述换挡杆位于后退档位时，对所述坡度值进行数值反向运算；

当所述换挡杆位于前进档位时，保持所述坡度值。

可选的，

所述干扰力为排除动力部件的驱动力、路面阻力或空气阻力的力；受到所述干扰力的情形包括防抱死制动系统激活、防滑控制系统激活、转弯时驱动力产生分力、车辆产生制动力、车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²中的一种或几种；

所述加速度计反馈的所述加速度失准的方式包括防抱死制动系统激活、防滑控制系统激活、转弯时驱动力产生分力、车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²中的一种或几种。

相应的，本申请实施例还提供一种坡度检测系统，包括：

预设模块，所述预设模块用以获取预设速度；

转速传感器，用以采集运行车速，所述运行车速大于或等于所述预设速度时，所述运行车速位于第一速度区间；所述运行车速小于所述预设速度时，所述运行车速位于第二速度区间；

动力模块，所述动力模块根据动力学方程计算坡度值；以及

加速度模块，所述加速度模块利用车身电子稳定系统获取的加速度计算所述坡度值；

其中，基于当前所述运行车速的速度区间及车速状态，利用所述动力模块或所述加速度模块计算所述坡度值。

可选的，

当所述运行车速在所述第一速度区间处于稳态时，所述动力模块根据动力学方程计算坡度值；

当所述运行车速在所述第二速度区间处于稳态时，所述加速度模块利用所述车身电子稳定系统获取的所述加速度计算所述坡度值。

可选的，所述动力模块包括第一判断模块，所述第一判断模块用于判断干扰力的产生；

所述加速度模块包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断所述加速度计反馈的加速度失准；

其中，当所述运行车速处于稳态，但车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，输出上一时刻计算得到的所述坡度值；否则，输出当前时刻计算得到的所述坡度值。

可选的，坡度检测系统还包括：

切换程序模块，用于转换所述动力模块和所述加速度模块；所述运行车速在所述第二速度区间和所述第一速度区间切换时，激活所述切换程序模块；

若车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，适用切换前的所述坡度值的计算方法；否则，适用切换后的所述坡度值的计算方法。

可选的，

所述加速度模块包括换挡杆控制器，用以获取换挡杆的位置；

当所述换挡杆位于后退档位时，对所述坡度值进行数值反向运算；

当所述换挡杆位于前进档位时，保持所述坡度值。

相应的，本申请实施例还提供一种控制方法，包括以下步骤：

根据上述权利要求所述的坡度检测方法获取坡度值；

获取剩余电池可用容量；

获取行驶时间和行驶距离；

当所述剩余电池可用容量小于或等于预设剩余电池可用容量，所述坡度值大于或等于第一预设坡度值，所述行驶时间大于或等于预设时间，且所述行驶距离大于或等于预设距离时，激活坡道模式；

当所述坡度值小于第二预设坡度值，所述行驶时间大于或等于所述预设时间，且所述行驶距离大于或等于所述预设距离时；或者所述剩余电池可用容量大于所述预设剩余电池可用容量时，退出所述坡道模式；所述第二预设坡度值小于所述第一预设坡度值；

本实施例中的坡度检测方法，根据采集的运行车速的速度区间以及车速的状态，可以对应的选择动力学方程或车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值；利用动力学方程和加速度两种坡度计算方法的组合，可以同时应用在实际工况和转鼓试验台中，能够提高坡度识别的精度。

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：当运行车速连续地大于或等于预设速度时，利用动力学方程计算并输出坡度值，使得系统无需大量标定，即可获得准确的坡度值；当运行车速连续地小于预设速度时，利用加速度计算并输出坡度值，通过纵向加速度可以得到重力加速度沿坡道方向的分量，进而准确计算坡度值；利用动力学方程和加速度两种坡度计算方法的组合，可以同时应用在实际工况和转鼓试验台中，能够提高坡度识别的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是基于P2AMT混合动力汽车的动力总成结构示意图；

图2是坡度检测方法的流程图；

图3是控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

本申请实施例提供一种坡度检测方法、系统和控制方法。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。

实施例一

本申请的第一实施例提供了一种坡度检测方法，具体是适用于纯电动汽车或者混合动力汽车的坡度识别方法，本申请以P2 AMT构型的混合动力汽车为例进行说明。如图1所示，基于电控机械式自动变速箱的混合动力汽车传动系统的简图，发动机通过主离合器接合介入驱动。同时，由于成本的考虑，本申请中的离合器可以选用不可滑摩式离合器。

坡度检测方法，参照图2，具体包括以下步骤：

S100、对坡度检测系统进行初始化处理；

当车辆上电后就激活了坡度检测系统进行初始化处理，本申请的初始化处理中，坡度值的初始值为0。对坡度检测系统的初始化处理能够降低坡度计算时的干扰，提高坡度识别的准确性。

S200、获取预设速度，所述预设速度用于界定制动时车身的极限平衡状态；

在排放或耐久转鼓实验中，当车辆以大于预设速度的运行速度测试时，制动时车身发生超出平衡状态的晃动，从而会导致安装在ESP系统中的加速度计反馈的加速度失准。同时，在车轮打滑以及车辆制动的工况下，利用动力学方程计算坡度会发生失真。而在测试和车辆的实际运行中，当车辆以大于预设速度的运行速度行驶时，车辆不会频繁制动，并且也不易发生打滑，因而，根据实际测试结果以及坡度计算方式的分析，本申请中预设速度的范围为5-12km/h。利用预设速度界定动力学方程和加速度两种坡度计算方式，使得车辆行驶的工况分别与两种坡度计算方式对应，因而提高了坡度识别的精度。

S300、采集运行车速，当运行车速大于或等于预设速度时，定义运行车速位于第一速度区间；当运行车速小于预设速度时，定义运行车速位于第二速度区间；

本申请的底盘控制系统设置有转速传感器，利用上述转速传感器可以直接采集车轮的转速，从而获取运行车速。

S400、基于当前运行车速的速度区间及车速状态，根据动力学方程或车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值；其中速度区间包括上述定义的第一速度区间和第二速度区间，车速状态包括稳态和瞬态切换。其中定义稳态为连续状态，即相邻的运行车速连续处于第一速度区间或者连续处于第二速度区间时，都可以认定车速状态为稳态。同时，定义瞬态切换为运行车速在第一速度区间和第二速度区间之间切换的状态；即相邻的运行车速由第一速度区间切换至第二速度区间，或者由第二速度区间切换至第一速度区间时，都可以认定为车速状态为瞬态切换。

结合运行车速的速度区间以及车速的状态，选择使用动力学方程或车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值。上述坡度检测方法不仅能够利用动力学方程和加速度两种坡度计算方法的组合，使得上述坡度检测方法可以同时应用在实际工况和转鼓试验台中，能够提高坡度识别的精度。同时，在选择动力学方程或车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值时，参考了运行车速以及车速的状态等多种因素，从而可以选取更加准确的计算方式，提高坡度识别的精度。

步骤S400具体包括以下步骤：

S410、当运行车速在第一速度区间处于稳态时，根据动力学方程计算坡度值；

S420、当运行车速在第二速度区间处于稳态时，根据车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值。

根据动力学方程计算坡度值时，通过实际的驱动力减去路面阻力、空气阻力以及加速阻力，即可得到坡道阻力。坡道的大小表现为坡道阻力的大小，因而通过确定坡道阻力的大小，即可计算出坡道值。当运行车速连续地大于或等于预设速度时，车辆处于中高速的运行工况中，在上述工况下车辆不会频繁制动并且也不易打滑。同时，在利用动力学方程计算坡度值时，车辆行驶过程中驱动力是可以通过计算得到的，空气阻力和路面阻力也可以通过相关系数得到，并且加速度表现为车辆速度的变化率也是可以通过计算得到的，因此，利用动力学方程计算坡度值时，得到的坡度值是一个准确的数值，因此提高了坡度识别的精度。此外，在利用动力学方程计算时，无需大量标定即可做出坡度判别，因而提高了坡度计算的效率，降低了坡度识别的难度。

根据车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值时，利用速度求导得到的加速度计算坡度值的纵向坡度识别法应用于实车控制时，具有运算量小、实时性好以及准确性高的特点。汽车坡道静止起步前、低速行驶中、以及行驶停止后，利用纵向加速度传感信息可以直接得到重力加速度沿坡道方向的分量，进而准确的计算出坡度值。

若车辆在转鼓试验台上被平行固定，此时，应变片测得的弹力为0，需要指出的是，转鼓试验台是通过在轮上加载阻力的方式来模拟坡度。利用速度求导得到的加速度计算坡度值就完全依靠实际的纵向加速度，因而当纵向加速度波动越大时，坡度值就越失真。当车辆连续地小于预设速度时，车辆处于低速运行工况中，此时，制动时车身的晃动较小，车身处于较为平衡状态。因而当运行车速小于预设速度时，根据安装在ESP系统中的加速度计反馈的加速度计算并输出坡度值，降低了对加速度计测量结果的影响，提高了坡度识别的准确性。

本申请中结合了动力学方程和纵向坡度识别两种坡度计算的优势，通过预设速度和采集的运行车速之间比较，根据实时的运行车速选择对应的坡度计算方法。同时，动力学方程以及纵向坡度识别对应的运行车速结合了两种计算方式各自的优点以及对应的坡度失真的工况，因而通过对运行车速进行划分，然后选择对应的坡度计算方法，能够在降低坡度识别的同时，提高坡度值的准确性。

在进一步的优选方案中，当所述运行车速大于或等于预设速度时，根据动力学方式计算并输出坡度值的步骤以下步骤包括：

S410、当所述运行车速大于或等于所述预设速度，且处于稳态时，根据以下公式计算坡度值；

其中，F_t是整车驱动力，f是摩擦系数，F_w是空气阻力，m是整车质量，v是车辆速度，G是重力，α是坡度值；

在利用动力学方程计算坡度值时，车辆行驶过程中整车驱动力F_t是可以通过计算得到的，空气阻力F_w和路面阻力也可以通过重力G和摩擦系数f得到，并且加速度表现为车辆速度的变速率

也是可以通过计算得到的，因此，利用动力学方程计算坡度值时，得到的坡度值是一个准确的数值，因此提高了坡度识别的精度。

当所述运行车速小于所述预设速度时，根据车身电子稳定系统获取的加速度计算并输出坡度值的步骤包括：

S420、当所述运行车速小于所述预设速度，且运行车速处于稳态时，根据以下公式计算坡度值，

其中，F_N是弹力，g是重力加速度，m是整车质量，v是车辆速度，α是坡度；

当运行车速连续地小于预设速度时，利用纵向加速度计算坡度值，在低速工况下运行时，纵向加速度波动较小。此时，制动时车身的晃动较小，车身处于较为平衡状态。因而降低了对加速度计测量结果的影响，提高了坡度识别的准确性。

在进一步优选的方案中，当运行车速处于稳态，但车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，输出上一时刻的所述坡度值；否则输出当前时刻的所述坡度值。

上述步骤可以具体包括以下步骤：

S411、当运行车速在第一速度区间处于稳态，但是车辆产生干扰力时，系统输出根据动力学方程计算的上一时刻的坡度值；当运行车速在第一速度区间处于稳态，但是车辆未产生干扰力时，系统输出根据动力学方程计算的该时刻的坡度值。

S421、当运行车速在第二速度区间处于稳态，但是加速度计反馈的加速度失准时，系统输出根据车身电子稳定系统获取的加速度计算的上一时刻的坡度值；当运行车速在第二速度区间处于稳态，但是加速度计反馈的加速度未失准时，系统输出根据车身电子稳定系统获取的加速度计算的该时刻的坡度值。

上述干扰力为排除动力部件的驱动力、路面阻力和空气阻力的力；当车辆产生除驱动力、路面阻力以及空气阻力之外的其他干扰力时，易造成计算失准。为了防止坡度值发生跳变，保证坡度值是连续的，因而本申请中当车辆产生干扰力时，系统输出上一时刻的坡度值。本申请中通过一个采样周期的时延1/z输出上一时刻的坡度值。当未产生干扰力时，即代表坡度值未发生跳变，计算得到的坡度值是连续的，因而系统直接将计算得到的坡度值输出即可。

在进一步优选的方案中，产生所述干扰力的方式包括防抱死制动系统激活、防滑控制系统激活、转弯时驱动力产生分力、车辆产生制动力、车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²中的一种或几种。

其中，防抱死制动系统是通过底盘控制系统反馈给整车控制器，整车控制器通过判断防抱死制动系统的状态，判断是否产生干扰力。防滑控制系统也是通过底盘控制系统反馈给整车控制器，整车控制器通过判断防滑控制系统的状态，从而判断是否产生干扰力。转弯过程中通过方向盘转角传感器获取信号，从而判断转弯的状态，进而判断是否产生干扰力。车辆通过制动主缸压力的大小判定制动踏板是否被踩下，从而判断是否产生干扰力。此外，车辆通过对车速进行求导即可获得整车加速度，因而根据车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²的条件判断是否产生干扰力。

利用动力学方程计算坡度值时，对车速求导获得的加速度过大以及过小都意味着车辆已经打滑或者抱死了，因而本申请中标定车辆加速度大于3m/s²即为加速度过大；车辆加速度小于-3m/s²即为加速度过小。

当设置在车身电子稳定系统中的加速度计反馈的加速度失准时，利用上述加速度进行坡度计算时会造成坡度值失准。为了防止坡度值发生跳变，保证坡度值是连续的，因而本申请中当加速度计反馈的加速度失准时，系统输出上一时刻的坡度值，本申请中通过一个采样周期的时延1/z输出上一时刻的坡度值。当加速度计反馈的加速度未失准时，即代表坡度值未发生跳变，计算得到的坡度值是连续的，因而利用车身电子稳定系统计算得到的坡度值输出即可。

在进一步优选的方案中，所述加速度计反馈的加速度失准的方式包括防抱死制动系统激活、防滑控制系统激活、转弯时驱动力产生分力、车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²中的一种或几种。

其中，防抱死制动系统是通过底盘控制系统反馈给整车控制器，整车控制器通过判断防抱死制动系统的状态，判断加速度计反馈的加速度是否失准。防滑控制系统也是通过底盘控制系统反馈给整车控制器，整车控制器通过判断防滑控制系统的状态，从而判断加速度计反馈的加速度是否失准。转弯过程中通过方向盘转角传感器获取信号，从而判断转弯的状态，进而判断加速度计反馈的加速度是否失准。此外，车辆通过对车速进行求导即可获得整车加速度，因而根据车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²的条件判断加速度计反馈的加速度是否失准。

本申请中标定车辆加速度大于3m/s²即为加速度过大；车辆加速度小于-3m/s²即为加速度过小，加速度过大以及过小都意味着车辆已经打滑或者抱死了，即坡度值发生失准导致计算结果不准确。

在进一步优选的方案中，所述运行车速的速度区间发生瞬态切换时，若车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准，则适用切换前的所述坡度值的计算方法；否则，适用切换后的所述坡度值的计算方法。

上述步骤可以具体包括以下步骤：

S412、当运行车速由第一速度区间瞬态切换至第二速度区间，同时加速度计反馈的所述加速度失准时，根据动力学方程计算当前时刻的坡度值；

S512、当运行车速由第二速度区间瞬态切换至第一速度区间，同时车辆产生干扰力时，根据车身电子稳定系统获取的加速度计算当前时刻的坡度值。

当运行车速由第一速度区间瞬态切换至第二速度区间时，此时由于运行车速的变化需要根据加速度计获取的加速度进行当前时刻的坡度值计算；但是在计算的过程中若加速度计反馈的加速度失准，系统基于坡度值连续性的要求，会根据动力学方程计算当前时刻的坡度值，以防止坡度值向历史值波动。

同理，当运行车速由第二速度区间瞬态切换至第一速度区间时，此时由于运行车速的变化需要根据动力学方程计算进行当前时刻的坡度值计算；但是在计算的过程中若车辆产生所述干扰力，系统基于坡度值连续性的要求，会根据车身电子稳定系统获取的加速度计算当前时刻的坡度值，以防止坡度值向历史值波动。

在进一步优选的方案中，在所述根据车身电子稳定系统获取的加速度计算所述坡度值之后，所述坡度检测方法还包括：

S520、根据换挡杆控制器获取换挡杆位置；

坡度值与车辆处于前进或者后退的状态有关，比如，对于相同的道路，若车辆前进表示上坡，则车辆后退就表示下坡，坡度值即为一正一负。加速度计反映的只是车身的姿态，并不能反映出车辆处于上坡还是下坡的状态，换挡杆控制器获取换挡杆的位置后，将上述信号反馈给整车控制器，以便于整车控制器根据换挡杆位置进行判断。

S530、当所述换挡杆位于后退档位时，坡度值进行数值反向运算后输出；

当换挡杆位于后退档位时，换挡杆控制器将上述换挡杆的位置反馈给整车控制器，整车控制器根据后退档位判断车辆处于下坡状态，将坡度值进行数值反向运算，然后将运算后的坡度值输出，用以表示车辆处于下坡状态。

S540、当所述换挡杆位于前进档位时，输出坡度值。

当换挡杆位于前进档位时，换挡杆控制器将上述换挡杆的位置反馈给整车控制器，整车控制器根据前进档位判断车辆处于上坡状态，然后将计算后的坡度值直接输出，用以表示车辆处于上坡状态。

在坡度识别的过程中，若连续采集的运行车速均小于预设速度，因而需要连续利用获取的加速度计算坡度值。若在连续的检测过程中，换挡杆控制器获取的换挡杆的位置发生变化，即换挡杆由前进档位转变为后退档位，或者由后退档位转变为前进档位时，对于后输出的坡度值必须进行数值反向运算。

根据上述论证，本申请中当运行车速连续地小于预设速度时，首先利用设置在车身电子稳定系统中的加速度计获取加速度数值，并将上述数值反馈给整车控制器。当上述加速度计反馈的加速度失准时，将保持上一时刻的坡度值。换挡杆控制器将获取的换挡杆的位置反馈给整车控制器，当换挡杆位于后退档位时，将上一时刻的坡度值进行数值反向运算后输出；当所述换挡杆位于前进档位时，直接输出上一时刻的坡度值。

若加速度计反馈的加速度未失准，则根据加速度计算公式计算当前时刻的坡度值，并利用换挡杆控制器将获取的换挡杆的位置反馈给整车控制器。当换挡杆位于后退档位时，将当前时刻的坡度值进行数值反向运算后输出；当所述换挡杆位于前进档位时，直接输出当前时刻的坡度值。

当所述运行车速大于或等于所述预设速度时，根据动力学方程计算坡度值；当下一时刻所述运行车速小于所述预设速度，并且所述加速度计反馈的加速度失准时，根据动力学方程计算坡度值；

否则，下一时刻所述运行车速小于所述预设速度，并且所述加速度计反馈的加速度未失准时，根据车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值。

本申请中利用转速传感器实时采集车辆的运行车速，然后将上述采集的运行车速与预设速度进行实时比较判断，并根据判断结果选择对应的坡度计算方式。在车辆运行的过程中，可能会由于运行车速的变化，导致计算程序发生切换。举例说明，当N时刻采集的运行车速大于预设速度时，根据动力学方程进行坡度值计算，若车辆产生干扰力时，系统会输出N-1时刻的坡度值；否则，系统会输出N时刻的坡度值。

当N+1时刻采集的运行车速小于预设速度时，此时由于运行车速的变化需要根据加速度计获取的加速度进行坡度值计算，但是在计算的过程中若加速度计反馈的加速度失准，系统基于坡度值连续性的要求，会根据动力学方程计算N+1时刻的坡度值，以防止坡度值向历史值波动。若加速度计反馈的加速度未失准，则系统会利用车身电子稳定系统获取的加速度计算N+1时刻的坡度值；然后再结合换挡杆的位置进行判断并输出。

同理，当N时刻采集的运行车速小于预设速度时，根据车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值，若加速度计反馈的加速度失准时，系统会输出N-1时刻的坡度值；否则，系统会输出N时刻的坡度值。

当N+1时刻采集的运行车速大于或等于预设速度时，此时计算的过程中若车辆产生所述干扰力，系统基于坡度值连续性的要求，会根据车身电子稳定系统获取的加速度计算N+1时刻的坡度值，以防止坡度值向历史值波动。若加速度计反馈的加速度未失准，则系统会利用动力学方程计算N+1时刻的坡度值；然后再结合换挡杆的位置进行判断并输出。

在另一优选的方案中，上述坡度检测方法还包括对计算后的坡度值进行滤波处理，本申请中利用T型滤波器过滤坡度计算的毛刺，以提高坡度识别的精度。

此外，本申请中若连续采集的运行车速均小于预设速度，因而需要连续利用获取的加速度计算坡度值。若在连续的检测过程中，换挡杆控制器获取的换挡杆的位置发生变化时，不应使用滤波器对获取的信号进行滤波处理，防止在换挡杆切换的过程中车辆溜坡。

实施例二

与上述方法实施例相关联，本申请还提供了一种坡度检测系统。上述坡度检测系统包括：

预设模块，所述预设模块用以获取预设速度；

转速传感器，用以采集运行车速，所述运行车速大于或等于所述预设速度时，所述运行车速位于第一速度区间；所述运行车速小于所述预设速度时，所述运行车速位于第二速度区间；

动力模块，所述动力模块根据动力学方程计算坡度值；以及

加速度模块，所述加速度模块利用车身电子稳定系统获取的加速度计算所述坡度值；

其中，基于当前所述运行车速的速度区间及车速状态，利用所述动力模块或所述加速度模块计算所述坡度值。

在另一优选方案中，当所述运行车速在所述第一速度区间处于稳态时，所述动力模块根据以下公式计算坡度值；

其中，F_t是整车驱动力，f是摩擦系数，F_w是风阻，m是整车质量，v是车辆速度，G是重力，α是坡度值；

当所述运行车速在所述第二速度区间处于稳态时，所述加速度模块利用所述车身电子稳定系统获取的所述加速度计算所述坡度值，即所述加速度模块根据以下公式计算当前的坡度值，

其中，F_N是弹力，g是重力加速度，m是整车质量，v是车辆速度，α是坡度，a＝_N/m，a是加速度。

在另一优选方案中，所述动力模块包括第一判断模块，所述第一判断模块用于判断干扰力的产生；

所述加速度模块包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断所述加速度计反馈的加速度失准；

其中，当所述运行车速处于稳态，但车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，输出上一时刻计算得到的所述坡度值；否则，输出当前时刻计算得到的所述坡度值。

在另一优选方案中，坡度检测系统还包括：

切换程序模块，用于转换所述动力模块和所述加速度模块；所述运行车速在所述第二速度区间和所述第一速度区间切换时，激活所述切换程序模块；

若车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，适用切换前的所述坡度值的计算方法；否则，适用切换后的所述坡度值的计算方法。

所述干扰力为排除动力部件的驱动力、路面阻力或空气阻力的力；受到所述干扰力的情形包括防抱死制动系统激活、防滑控制系统激活、转弯时驱动力产生分力、车辆产生制动力、车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²中的一种或几种；

所述加速度计反馈的所述加速度失准的方式包括防抱死制动系统激活、防滑控制系统激活、转弯时驱动力产生分力、车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²中的一种或几种。

在另一优选方案中，所述加速度模块包括换挡杆控制器，用以获取换挡杆的位置；

当所述换挡杆位于后退档位时，坡度值进行数值反向运算后输出；

当所述换挡杆位于前进档位时，输出坡度值。

在另一优选方案中，所述加速度模块包括第二判断模块，当所述运行车速小于所述预设速度时，所述加速度模块中的加速度计获取加速度数值a；

当激活所述第二判断模块，保持上一时刻的坡度值；所述第二判断模块用于判断所述加速度计反馈的加速度失准；

否则，所述加速度模块根据以下公式计算当前的坡度值，

其中，F_N是弹力，g是重力加速度，m是整车质量，v是车辆速度，α是坡度，a＝_N/m，a是加速度。

在另一优选方案中，坡度检测系统还包括滤波器，用以对计算后的坡度值进行滤波处理。

本实施例提供的坡度检测系统的功能与实施例一中坡度检测方法实现的功能相对应，所以关于本实施例的其他功能可参见实施例一中的内容，在此不再一一赘述。

实施例三

与上述方法实施例相关联，参照图3所示的控制方法流程图，本申请还提供了一种控制系统，上述控制系统能够基于坡度检测方法获取的坡度值对车辆进行判断和控制。上述控制系统包括以下步骤：

T100、根据坡度检测方法获取坡度值；

利用前述的坡度检测方法获取准确的坡度值，当然，获取坡度值的方法包括但不仅限于前述的坡度检测方法。

T200、获取剩余电池可用容量；

仪表盘能够将剩余电池可用容量的信号反馈给整车控制器，以便于结合剩余电池可用容量进行坡道模式的判断。

T300、获取行驶时间和行驶距离；

整车控制器能够获取行驶时间和行驶距离，在判断的过程中加入行驶时间和行驶距离的因素，用于防止坡道模式的误触发，避免频繁升降挡或者启停发动机。

T400、当所述剩余电池可用容量小于或等于预设剩余电池可用容量，所述坡度值大于或等于第一预设坡度值，所述行驶时间大于或等于预设时间，且所述行驶距离大于或等于预设距离时，激活坡道模式；

本申请中预设剩余电池可用容量、第一预设坡度值、第二预设坡度值、预设时间以及预设距离等因素，需要结合车重、电机、发动机以及电池容量进行综合判断。在进行坡道判断时，需要综合考虑剩余电池可用容量、坡度值、行驶时间以及行驶距离等多种因素进行综合分析。相比较于现有技术中，坡道模式激活时对剩余电池可用容量和坡度值进行判断，通过加入行驶时间和行驶距离的因素，能够避免坡道模式的反应过于积极，避免频繁升降挡或者启停发动机，从而减轻对变速箱或者发动机的寿命造成的影响。

若在坡道模式的判断因素中，只设置了剩余电池可用容量、坡度值和行驶时间，那么在车辆停留在原地的情况下也可能会激活坡道模式；若在坡道模式的判断因素中，只设置了剩余电池可用容量、坡度值和行驶距离，则车辆在行驶距离连续且较短的坡道路段也会激活坡道模式；因而本申请综合行驶时间和行驶距离进行分析，提高了状态判断的准确性，能有效地避免坡道模式的误触发。

T500、当所述坡度值小于第二预设坡度值，所述行驶时间大于或等于所述预设时间，且所述行驶距离大于或等于所述预设距离时；或者所述剩余电池可用容量大于所述预设剩余电池可用容量时，退出所述坡道模式；所述第二预设坡度值小于所述第一预设坡度值；

当坡度值小于第二预设坡度值，行驶时间大于或等于预设时间，且行驶距离大于或等于预设距离时，或者剩余电池可用容量大于预设剩余电池可用容量时，在上述两种状态下，车辆均会退出坡道模式，进入正常行驶模式。

所述爬坡模式包括启动发动机、提高剩余电池可用容量和调整变速箱的换挡线。当爬坡模式激活时能够有效提升AMT的坡道起步以及保电性能。

本申请中假设车重1800kg-2500kg，发动机1.4T L3，最大功率为92kw，电机的峰值功率为105kw，峰值扭矩为320N*m，电池容量为10kwh-15kwh。根据上述参数，本申请中预设剩余电池可用容量为30％—45％，第一预设坡度值为7％—9％，预设时间为50s—65s，预设距离为180m—250m，第二预设坡度为4％—6％。

本申请中坡道模式基于P2AMT构型的混合动力汽车，由于离合器不能够滑摩，因而在低速状态下只能采用纯电动行驶，因而要求剩余电池可用容量尽可能的保持在较高的状态下。同时本申请中的坡道模式不仅能够适时地启动发动机，也能够在坡道模式的状态下提高目标剩余电池可用容量，调整变速箱的换挡线，释放预留扭矩进入快速发电的状态，从而提升车辆的坡道起步以及保电性能。

本实施例提供的控制方法的功能与实施例一中坡度检测方法实现的功能相对应，所以关于本实施例的其他功能可参见实施例一中的内容，在此不再一一赘述。

与上述坡度检测系统实施例相关联，本申请还提供了一种汽车，所述汽车包括所述的坡度检测系统。

与上述坡度检测方法实施例相关联，本申请还提供了一种用以存储处理器可执行指令的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储的处理器可执行指令在被执行时能够致使处理器实施所述的坡度检测方法。

以上对本申请实施例所提供的一种坡度检测方法、系统和控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种坡度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取预设速度，所述预设速度用于界定制动时车身的极限平衡状态；

采集运行车速，所述运行车速大于或等于所述预设速度时，所述运行车速位于第一速度区间；所述运行车速小于所述预设速度时，所述运行车速位于第二速度区间；

基于当前所述运行车速的速度区间及车速状态，根据动力学方程或车身电子稳定系统获取的加速度计算坡度值。

2.根据权利要求1所述的一种坡度检测方法，其特征在于，

当所述运行车速在所述第一速度区间处于稳态时，根据动力学方程计算所述坡度值；

当所述运行车速在所述第二速度区间处于稳态时，根据车身电子稳定系统获取的加速度计算所述坡度值。

3.根据权利要求2所述的一种坡度检测方法，其特征在于，当所述运行车速处于稳态，但车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，输出上一时刻的所述坡度值；否则输出当前时刻的所述坡度值。

4.根据权利要求1-3中任一所述的一种坡度检测方法，其特征在于，

所述运行车速的速度区间发生瞬态切换时，若车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准，则适用切换前的所述坡度值的计算方法；否则，适用切换后的所述坡度值的计算方法。

5.根据权利要求1所述的一种坡度检测方法，其特征在于，在所述根据车身电子稳定系统获取的加速度计算所述坡度值之后，所述坡度检测方法还包括：

根据换挡杆控制器获取换挡杆位置；

当所述换挡杆位于后退档位时，对所述坡度值进行数值反向运算；

当所述换挡杆位于前进档位时，保持所述坡度值。

6.根据权利要求3所述的一种坡度检测方法，其特征在于，所述干扰力为排除动力部件的驱动力、路面阻力或空气阻力的力；受到所述干扰力的情形包括防抱死制动系统激活、防滑控制系统激活、转弯时驱动力产生分力、车辆产生制动力、车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²中的一种或几种；

所述加速度计反馈的所述加速度失准的方式包括防抱死制动系统激活、防滑控制系统激活、转弯时驱动力产生分力、车辆加速度大于3m/s²或车辆加速度小于-3m/s²中的一种或几种。

7.一种坡度检测系统，其特征在于，包括：

预设模块，所述预设模块用以获取预设速度；

转速传感器，用以采集运行车速，所述运行车速大于或等于所述预设速度时，所述运行车速位于第一速度区间；所述运行车速小于所述预设速度时，所述运行车速位于第二速度区间；

动力模块，所述动力模块根据动力学方程计算坡度值；以及

加速度模块，所述加速度模块利用车身电子稳定系统获取的加速度计算所述坡度值；

其中，基于当前所述运行车速的速度区间及车速状态，利用所述动力模块或所述加速度模块计算所述坡度值。

8.根据权利要求7所述的一种坡度检测系统，其特征在于，

当所述运行车速在所述第一速度区间处于稳态时，所述动力模块根据动力学方程计算坡度值；

当所述运行车速在所述第二速度区间处于稳态时，所述加速度模块利用所述车身电子稳定系统获取的所述加速度计算所述坡度值。

9.根据权利要求8所述的一种坡度检测系统，其特征在于，

所述动力模块包括第一判断模块，所述第一判断模块用于判断干扰力的产生；

所述加速度模块包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断所述加速度计反馈的加速度失准；

其中，当所述运行车速处于稳态，但车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，输出上一时刻计算得到的所述坡度值；否则，输出当前时刻计算得到的所述坡度值。

10.根据权利要求9所述的一种坡度检测系统，其特征在于，还包括：

切换程序模块，用于转换所述动力模块和所述加速度模块；所述运行车速在所述第二速度区间和所述第一速度区间切换时，激活所述切换程序模块；

若车辆产生干扰力或加速度计反馈的所述加速度失准时，适用切换前的所述坡度值的计算方法；否则，适用切换后的所述坡度值的计算方法。

11.根据权利要求7所述的一种坡度检测系统，其特征在于，所述加速度模块包括换挡杆控制器，用以获取换挡杆的位置；

当所述换挡杆位于后退档位时，对所述坡度值进行数值反向运算；

当所述换挡杆位于前进档位时，保持所述坡度值。

12.一种包括权利要求1至6任一项所述的坡度检测方法的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据坡度检测方法获取坡度值；

获取剩余电池可用容量；

获取行驶时间和行驶距离；

当所述剩余电池可用容量小于或等于预设剩余电池可用容量，所述坡度值大于或等于第一预设坡度值，所述行驶时间大于或等于预设时间，且所述行驶距离大于或等于预设距离时，激活坡道模式；

当所述坡度值小于第二预设坡度值，所述行驶时间大于或等于所述预设时间，且所述行驶距离大于或等于所述预设距离时；或者所述剩余电池可用容量大于所述预设剩余电池可用容量时，退出所述坡道模式；所述第二预设坡度值小于所述第一预设坡度值。

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