汽車上坡行駛的控制方法和系統與流程
本發明涉及汽車控制技術領域，尤其涉及一種汽車上坡行駛的控制方法和系統。
背景技術：
在坡道行駛的過程中，為了增加汽車的動力性，具有自動變速箱的汽車可根據汽車的行駛狀態控制汽車的自動變速器進行換擋，其中，汽車的行駛狀態包括上坡行駛狀態和非上坡行駛狀態。
具體地，在汽車上坡行駛時，可獲取汽車的車速、車速加速度、加速踏板位置，并根據車速、車速加速度、加速踏板位置共同決定一個合適的換擋點，然后獲取當前坡道的坡度，并根據當前的坡度補償對應的換擋點，以及根據補償后的換擋點選擇自動變速器的檔位。
然而，由于行駛工況比較復雜，駕駛員習慣不同，為了控制汽車上坡行駛，駕駛員在駕駛過程中需要頻繁踩油門，以及頻繁切換汽車的檔位，這增加了機械磨損，尤其當汽車行駛在坡度較大且路況擁堵，駕駛員頻繁踩油門或者切換檔位的現象尤為突出，通過頻繁踩油門或者切換檔位來控制汽車上坡行駛，駕駛員控制汽車所需的操作較多，駕駛員的駕乘體驗較差。
技術實現要素：
本發明旨在至少解決上述技術問題之一。
為此，本發明的第一個目的在于提出一種汽車上坡行駛的控制方法。該方法有效控制了發動機的輸出扭矩，減少了用戶頻繁踩油門和切換檔位的操作，大大提高了汽車的操控性，減少了汽車的機械磨損，同時提高了用戶駕乘體驗度。
本發明的第二個目的在于提出一種汽車上坡行駛的控制系統。
本發明的第三個目的在于提出一種汽車。
為了實現上述目的，本發明第一方面實施例的汽車上坡行駛的控制方法，包括：變速箱控制單元獲取汽車的縱向傾斜角度信息；所述變速箱控制單元根據所述縱向傾斜角度信息判斷所述汽車的行駛是否為上坡行駛，若是，則根據所述縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩，并向發動機電子控制單元發送所述坡道修正扭矩；以及所述發動機電子控制單元獲取用戶需求扭矩，并根據所述用戶需求扭矩和所述坡道修正扭矩控制發動機的輸出扭矩。
本發明實施例的汽車上坡行駛的控制方法，變速箱控制單元獲取汽車的縱向傾斜角度信息，然后根據縱向傾斜角度信息判斷汽車的行駛是否為上坡行駛，若是，則根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩，并向發動機電子控制單元發送坡道修正扭矩，以及發動機電子控制單元獲取用戶需求扭矩，并根據用戶需求扭矩和坡道修正扭矩控制發動機的輸出扭矩，有效控制了發動機的輸出扭矩，減少了用戶頻繁踩油門和切換檔位的操作，大大提高了汽車的操控性，減少了汽車的機械磨損，同時提高了用戶駕乘體驗度。
為了實現上述目的，本發明第二方面實施例的汽車上坡行駛的控制系統，包括發動機電子控制單元和變速箱控制單元，其中，所述變速箱控制單元用于獲取汽車的縱向傾斜角度信息，并根據所述縱向傾斜角度信息判斷所述汽車的行駛是否為上坡行駛，若是，則根據所述縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩，并向所述發動機電子控制單元發送所述坡道修正扭矩；所述發動機電子控制單元用于獲取用戶需求扭矩，并根據所述用戶需求扭矩和所述坡道修正扭矩控制發動機的輸出扭矩。
本發明實施例的汽車上坡行駛的控制系統，通過速箱控制單元獲取汽車的縱向傾斜角度信息，然后根據縱向傾斜角度信息判斷汽車的行駛是否為上坡行駛，若是，則根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩，并向發動機電子控制單元發送坡道修正扭矩，以及通過發動機電子控制單元獲取用戶需求扭矩，并根據用戶需求扭矩和坡道修正扭矩控制發動機的輸出扭矩，有效控制了發動機的輸出扭矩，減少了用戶頻繁踩油門和切換檔位的操作，大大提高了汽車的操控性，減少了汽車的機械磨損，同時提高了用戶駕乘體驗度。
為了實現上述目的，本發明第三方面實施例的汽車，包括本發明第二方面實施例的汽車上坡行駛的控制系統。
本發明實施例的汽車，根據汽車的行駛狀態智能調整控制發動機的輸出扭矩，減少了用戶頻繁踩油門和切換檔位的操作，大大提高了汽車的操控性，減少了汽車的機械磨損，同時提高了用戶駕乘體驗度。
本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中，
圖1是本發明一個實施例的汽車上坡行駛的控制方法的流程圖。
圖2是本發明一個實施例的根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩的流程圖。
圖3是本發明一個實施例的汽車上坡行駛的控制系統的結構示意圖。
圖4是本發明另一個實施例的汽車上坡行駛的控制系統的結構示意圖。
圖5是本發明一個實施例的汽車上坡行駛的控制系統的控制信號連接的示例圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。相反，本發明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。此外，在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現特定邏輯功能或過程的步驟的可執行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發明的優選實施方式的范圍包括另外的實現，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執行功能，這應被本發明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。
下面參考附圖描述本發明實施例的汽車上坡行駛的控制方法、系統和汽車。
圖1是本發明一個實施例的汽車上坡行駛的控制方法的流程圖。如圖1所示，該汽車上坡行駛的控制方法包括：
S101，變速箱控制單元獲取汽車的縱向傾斜角度信息。
具體地，在汽車正常行駛過程中，汽車中的縱向傾斜角度傳感器測量汽車在行駛過程中的縱向傾斜角度信息。然后變速箱控制單元TCU(Transmission Control Unit)按照預設時間間隔從縱向傾斜角度傳感器中獲取汽車的縱向傾斜角度信息。例如，變速箱控制單元可每10ms采集一次縱向傾斜角度傳感器中的縱向傾斜角度信息。
需要說明的是，在實際應用中，可將縱向傾斜角度傳感器可以集成在變速箱控制單元中。
S102，變速箱控制單元根據縱向傾斜角度信息判斷汽車的行駛是否為上坡行駛，若是，則根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩，并向發動機電子控制單元發送坡道修正扭矩。
其中，變速箱控制單元根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩的過程如圖2所示。
S1021，變速箱控制單元根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道阻力扭矩。
具體地，計算發動機的坡道阻力扭矩Tslop的公式為：
Tslop＝M*g*Slop*R (1)
其中，M表示整車質量；g表示重力加速度；Slop表示汽車的縱向傾斜角度；R表示滾動半徑。
需要說明的是，上述整車質量、重力加速度和滾動半徑等參數可通過現有技術獲得，此處不贅述。
S1022，變速箱控制單元獲取汽車的發動機轉速和發動機功率，并根據坡道阻力扭矩、發動機轉速和發動機功率確定變速箱的檔位。
具體地，在計算出汽車的坡道阻力扭矩Tslop后，可獲取汽車的發動機轉速和發動機功率，然后通過下面的公式計算變速箱的檔位傳動比i。
其中，i0表示主減速比；η表示變速器傳動效率；Tmax發動機在一定發動機轉速下所能輸出的最大扭矩，可通過發動機扭矩映射MAP圖查表得到；Ta表示在發動機機輸出最大扭矩時所能獲得的加速扭矩，可根據不同檔位設置不同的閥值。需要說明的是，對于Ta的值，可根據實際情況進行設置。
具體而言，變速箱控制單元預先獲得主減速比i0、變速器傳動效率η、發動機在一定發動機轉速下所能輸出的最大扭矩Tmax和發動機機輸出最大扭矩時所能獲得的加速扭矩Ta，在獲得坡道阻力扭矩Tslop后，通過公式(2)計算變速箱的檔位傳動比i。
在計算出變速箱的檔位傳動比i后，可判斷變速箱是否為有級變速箱，若變速箱為有級變速箱，則將與檔位傳動比i最相近且大于檔位傳動比i的檔位作為變速箱的檔位k，同時確定該檔位在當前車速下所對應的發動機轉速不能超速。其中，需要說明的是，該變速箱的檔位是汽車處于當前行駛狀態時，變速箱所對應的最佳檔位。
S1023，變速箱控制單元根據變速箱的檔位和坡道阻力扭矩計算發動機的坡道修正扭矩。
具體地，變速箱控制單元獲得變速箱的檔位k后，可通過變速箱的檔位k和坡道坡道阻力扭矩Tslop計算發動機的坡道修正扭矩Tr，其中，計算發動機的坡道修正扭矩Tr的公式為：
其中，i0表示主減速比；η表示變速器傳動效率。
需要說明的是，若汽車的變速箱是無級變速箱，則變速箱控制單元可根據變速箱的檔位 傳動比i計算發動機的坡道修正扭矩Tr。
在計算出發動機的坡道修正扭矩Tr，變速箱控制單元向發動機電子控制單元ECU(Electronic Control Unit)發送發動機的坡道修正扭矩Tr。
S103，發動機電子控制單元獲取用戶需求扭矩，并根據用戶需求扭矩和坡道修正扭矩控制發動機的輸出扭矩。
在該實施例中，發動機電子控制單元獲取用戶需求扭矩后，可將用戶需求扭矩和坡道修正扭矩進行疊加，并根據疊加后的結果調整發動機的輸出扭矩。
其中，需要說明的是，上述用戶需求扭矩與汽車的車型有關，汽車廠家根據車型對用戶需求扭矩進行設定，即在汽車的發動機轉速一定的情況下，用戶踩多大油門，發動機的輸出扭矩是對應的，也就是說，汽車的油門與發動機的輸出扭矩存在對應關系。
具體地，發動機電子控制單元在接收到變速箱控制單元發送的發動機的坡道修正扭矩Tr后，可獲取用戶需求扭矩，即確定用戶是否在踩油門，若用戶沒有踩油門，即用戶需求扭矩為零，則發動機電子控制單元直接根據發動機的坡道修正扭矩Tr對發動機的輸出扭矩進行調整，以使發動機的輸出扭矩與坡道扭矩平衡，保證汽車勻速行駛。
若用戶踩油門踏板，則發動機電子控制單元獲得對應的用戶需求扭矩，然后，把用戶需求扭矩與坡道修正扭矩Tr進行疊加，并根據疊加后的結果調整發動機的輸出扭矩，以使發動機的當前輸出扭矩等于用戶需求扭矩與坡道修正扭矩Tr之和。
綜上所述，在汽車處于上坡行駛過程中，該實施例的變速箱控制單元根據汽車的縱向傾斜角度信息計算出發動機的坡道修正扭矩，然后發動機電子控制單元獲取用戶需求扭矩，并根據用戶需求扭矩和坡道修正扭矩對發動機的輸出扭矩進行調整，由此，能夠快速的響應用戶意圖，減少了用戶頻繁踩油門和切換檔位的操作，大大提高了汽車的操控性，減少了汽車的機械磨損，同時提高了用戶駕乘體驗度。
本發明實施例的汽車上坡行駛的控制方法，變速箱控制單元獲取汽車的縱向傾斜角度信息，然后根據縱向傾斜角度信息判斷汽車的行駛是否為上坡行駛，若是，則根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩，并向發動機電子控制單元發送坡道修正扭矩，以及發動機電子控制單元獲取用戶需求扭矩，并根據用戶需求扭矩和坡道修正扭矩控制發動機的輸出扭矩，有效控制了發動機的輸出扭矩，減少了用戶頻繁踩油門和切換檔位的操作，大大提高了汽車的操控性，減少了汽車的機械磨損，同時提高了用戶駕乘體驗度。
為了實現上述實施例，本發明還提出一種汽車上坡行駛的控制系統。
圖3是本發明一個實施例的汽車上坡行駛的控制系統的結構示意圖。
如圖3所示，該汽車上坡行駛的控制系統包括：變速箱控制單元100和發動機電子控制 單元200，其中：
變速箱控制單元100用于獲取汽車的縱向傾斜角度信息，并根據縱向傾斜角度信息判斷汽車的行駛是否為上坡行駛，若是，則根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩，并向發動機電子控制單元發送坡道修正扭矩；發動機電子控制單元200用于獲取用戶需求扭矩，并根據用戶需求扭矩和坡道修正扭矩控制發動機的輸出扭矩。
另外，如圖4所示，上述控制系統還可以包括縱向傾斜角度傳感器300，該縱向傾斜角度傳感器300用于獲取汽車的縱向傾斜角度信息。
需要說明的是是，在實際應用中，可將縱向傾斜角度傳感器300集成在變速箱控制單元100中。
具體地，變速箱控制單元100按照預設時間間隔從縱向傾斜角度傳感器300中獲取汽車的縱向傾斜角度信息。
其中，上述預設時間間隔是控制系統預設設置的。例如，預設時間間隔為10ms。具體而言，變速箱控制單元100在每間隔預設時間間隔采集一次汽車的縱向傾斜角度信息后，變速箱控制單元100可根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道阻力扭矩；獲取汽車的發動機轉速和發動機功率，并根據坡道阻力扭矩、發動機轉速和發動機功率確定變速箱的檔位；以及根據變速箱的檔位和坡道阻力扭矩計算發動機的坡道修正扭矩。
其中，計算發動機的坡道阻力扭矩Tslop的公式為：
Tslop＝M*g*Slop*R (1)
其中，M表示整車質量；g表示重力加速度；Slop表示汽車的縱向傾斜角度；R表示滾動半徑。
在變速箱控制單元100計算出算出汽車的坡道阻力扭矩Tslop后，可獲取汽車的發動機轉速和發動機功率，然后通過下面的公式計算變速箱的檔位傳動比i。
其中，i0表示主減速比；η表示變速器的傳動效率；Tmax發動機在一定發動機轉速下所能輸出的最大扭矩，可通過發動機扭矩MAP圖查表得到；Ta表示在發動機機輸出最大扭矩時所能獲得的加速扭矩，可根據不同檔位設置不同的閥值。需要說明的是，對于Ta的值，可根據實際情況進行設置。
變速箱控制單元100在計算出發動機的檔位傳動比i后，還可以判斷變速箱是否為有級變速箱，若變速箱為有級變速箱，則將與檔位傳動比i最相近且大于檔位傳動比i的檔位作為變速箱的檔位k，同時確定該檔位在當前車速下所對應的發動機轉速不能超速。其中，需要說明的是，該變速箱的檔位是汽車處于當前行駛狀態時變速箱所對應的最佳檔位。
變速箱控制單元100在獲得變速箱的檔位k后，可通過變速箱的檔位k和坡道坡道阻力扭矩Tslop計算發動機的坡道修正扭矩Tr，其中，計算發動機的坡道修正扭矩Tr的公式為：
其中，i0表示主減速比；η表示變速器的傳動效率。
需要說明的是，若汽車的變速箱是無級變速箱，則變速箱控制單元200可根據變速箱的檔位傳動比i計算發動機的坡道修正扭矩Tr。
變速箱控制單元100在計算出發動機的坡道修正扭矩Tr后，向發動機電子控制單元200發送發動機的坡道修正扭矩Tr。
其中，需要說明的是，上述用戶需求扭矩與汽車的車型有關，汽車廠家根據車型對用戶需求扭矩進行設定，即在汽車的發動機轉速一定的情況下，用戶踩多大油門，發動機的輸出扭矩是對應的，也就是說，汽車的油門與發動機的輸出扭矩存在對應關系。
上述發動機電子控制單元200獲取用戶需求扭矩后，可將用戶需求扭矩和坡道修正扭矩進行疊加，并根據疊加后的結果調整發動機的輸出扭矩。
具體地，發動機電子控制單元200在接收到變速箱控制單元100發送的發動機的坡道修正扭矩Tr后，可獲取用戶需求扭矩，即確定用戶是否在踩油門，若用戶沒有踩油門，即用戶需求扭矩為零，則發動機電子控制單元200直接根據發動機的坡道修正扭矩Tr對發動機的當前輸出扭矩進行控制，以使發動機的輸出扭矩與坡道扭矩平衡，保證汽車勻速行駛。
若用戶踩油門踏板，則發動機電子控制單元200獲得對應的用戶需求扭矩，然后把用戶需求扭矩與坡道修正扭矩Tr進行疊加，并根據疊加后的結果調整發動機的輸出扭矩，以使發動機的當前輸出扭矩等于用戶需求扭矩與坡道修正扭矩Tr之和。
需要說明的是，前述對汽車上坡行駛的控制方法的實施方式的解釋說明也適用于本實施例的汽車上坡行駛的控制系統，此處不再贅述。
本發明實施例的汽車上坡行駛的控制系統，通過速箱控制單元獲取汽車的縱向傾斜角度信息，然后根據縱向傾斜角度信息判斷汽車的行駛是否為上坡行駛，若是，則根據縱向傾斜角度信息計算發動機的坡道修正扭矩，并向發動機電子控制單元發送坡道修正扭矩，以及通過發動機電子控制單元獲取用戶需求扭矩，并根據用戶需求扭矩和坡道修正扭矩控制發動機的輸出扭矩，有效控制了發動機的輸出扭矩，減少了用戶頻繁踩油門和切換檔位的操作，大大提高了汽車的操控性，減少了汽車的機械磨損，同時提高了用戶駕乘體驗度。
圖5是本發明一個實施例的汽車上坡行駛的控制系統的控制信號連接的示例圖。
下面以圖5為例說明汽車上坡行駛的控制系統的具體控制過程。
具體地，在汽車行駛的過程中，縱向傾斜角度傳感器300獲得汽車的縱向傾斜角度信息，然后變速箱控制單元100按照預設時間間隔從縱向傾斜角度傳感器300中獲取汽車的縱向傾 斜角度信息，并根據坡道阻力計算模型計算發動機的坡道阻力扭矩，然后變速箱控制單元100獲得發動機轉速、加速踏板位置和制動踏板信號并輸入至換擋模型中，換擋模型根據上述信號和坡道阻力扭矩計算出變速箱的檔位，并對變速箱的檔位進行調整。
變速箱控制單元100在獲得變速箱的檔位后，可通過變速箱的檔位和坡道坡道阻力扭矩計算發動機的坡道修正扭矩，并向發動機控制單元200發送坡道扭矩修正指令。
發動機控制單元200接收變速箱控制單元100發送的坡道扭矩修正指令，并從需求扭矩模型中獲得用戶需求扭矩，然后將坡道修正扭矩與用戶需求扭矩進行疊加，并通過發動機扭矩MAP圖獲得發動機的輸出扭矩。
為了實現上述實施例，本發明還提出一種汽車。
一種汽車，包括本發明第二方面實施例的汽車上坡行駛的控制系統。
本發明實施例的汽車，根據汽車的行駛狀態智能調整控制發動機的輸出扭矩，減少了用戶頻繁踩油門和切換檔位的操作，大大提高了汽車的操控性，減少了汽車的機械磨損，同時提高了用戶駕乘體驗度。
應當理解，本發明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執行系統執行的軟件或固件來實現。例如，如果用硬件來實現，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現：具有用于對數據信號實現邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現場可編程門陣列(FPGA)等。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
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