一种车辆坡度起步控制方法及车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆坡度起步控制方法及车辆。


背景技术：

2.最大爬坡度是汽车动力性的重要指标，对于dct车型而言，爬坡过程带来的过热问题是制约当前dct车型开发的重要因素。其中双离合变速器基于奇、偶两个离合器控制，离合器结合的滑摩过程会产生大量的热，散热系统如果不能将热量及时带走，就会形成较大的热应力，容易损坏摩擦副，热量累积超过材料许用极限时，摩擦材料就会烧蚀或者脱落。
3.坡道起步过程需要的起步扭矩较大，且发动机转速与离合器转速实现同步过程时间长，将产生大量的滑摩热，对于一个既定的动力总成，冷却系统的结构是固定的，最大散热能力也是确定的，起步过程产热量大于散热量会导致离合器表面温度逐渐升高，随着起步过程进行，当表面温度超过离合器限扭温度限值，车辆将进入限扭模式，无法完成大坡度起步。现有公开的技术中，当摩擦片表面温度超过限值，系统会限制发动机扭矩输出，并点亮故障灯，强制用户停车冷却，随着温度降低逐渐解除对发动机扭矩的限制，这个过程虽然有效保护了变速器硬件不受破坏，但是一定程度上限制了用户使用工况。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于提供一种车辆坡度起步控制方法，根据当前离合器表面温度及温度上升速率提前进行干预，避免离合器表面超温，解决大坡度起步离合器表面过热问题，提高dct车型车辆的最大爬坡能力。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种车辆坡度起步控制方法，进入坡道起步控制后，包括：
7.每预设周期内计算一次离合器表面温度预测值；
8.判断所述离合器表面温度预测值是否小于发动机限扭温度门限值，其中，发动机限扭温度门限值为标定值，不小于时，则对发动机限扭控制；小于时，则对发动机非限扭控制，发动机扭矩增大，判断发动机转速与对应挡位离合器转速是否同步，是，则完成起步；
9.发动机限扭控制过程中，根据每预设周期内计算的所述离合器表面温度预测值判断发动机限扭控制是否符合恢复条件，符合条件，则对发动机限扭恢复控制，发动机扭矩按预定方式增大，判断发动机转速与对应挡位离合器转速是否同步，是，则完成起步，退出限扭；不符合条件，则继续执行发动机限扭控制。
10.可选地，所述离合器表面温度预测值为t，t＝a b
×
t，其中，t为离合器表面温度预测值，a为离合器当前表面温度值，b为离合器温升速率，t为时间且为标定量。
11.可选地，对发动机非限扭控制时还包括：
12.根据每预设周期内计算的所述离合器表面温度预测值，判断所述离合器表面温度预测值是否小于所述发动机限扭温度门限值，不小于时，则对发动机限扭控制；小于时，则继续对发动机非限扭控制。
13.可选地，所述恢复条件为：
14.离合器表面温度预测值小于发动机限扭温度门限值与温度安全余量值之差，其中，温度安全余量值为标定量。
15.可选地，对发动机限扭控制时：
16.第一限扭控制发动机输出扭矩值＝基础扭矩值 补偿扭矩值，其中，基础扭矩值是基于油温的标定量，补偿扭矩是基于表面温度及奇、偶离合器的标定量；
17.对发动机限扭恢复控制时，每所述预设周期内计算：
18.第二限扭控制发动机输出扭矩值＝基础扭矩值 补偿扭矩值 扭矩恢复值之和，其中，扭矩恢复值为扭矩恢复步长与计算次数之积，扭矩恢复步长为标定值。
19.可选地，实际的发动机输出扭矩取所述第二限扭控制发动机输出扭矩值和发动机pedal map扭矩值中的较小值，其中，发动机pedal map扭矩值为标定量。
20.可选地，离合器总扭矩＝上一周期离合器总扭矩 发动机扭矩的变化量
×
d项系数 离合器pi项扭矩，其中，
21.d项系数为标定量；
22.发动机扭矩的变化量＝当前发动机扭矩
‑
上一周期发动机扭矩；
23.离合器pi项扭矩根据发动机目标转速和发动机实际转速之差通过pi闭环控制计算得到，其中，发动机目标转速为预设值。
24.可选地，所述发动机目标转速为α的最大值对应的发动机转速，
25.α＝((l_f1
‑
l_f0)/l_f0)/((ω_e1
‑
ω_e0)/ω_e0)，其中，
26.l_f1为发动机转速为ω_e1时对应的冷却流量，l_f0为原地怠速状态挂d挡或r挡的冷却流量，ω_e1为当前状态的发动机转速，ω_e0为发动机怠速转速；
27.α值随发动机转速的变化关系根据离合器实际测试获得。
28.可选地，冷却油泵的dct系统中包括主油路和润滑油路，主油路压力设定下限值比离合器压力高1.5
‑
2.5bar。
29.本发明的另一个目的在于提供一种车辆，提高dct车型车辆的最大爬坡能力。
30.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
31.一种车辆，包括能够执行上述的车辆坡度起步控制方法的离合器。
32.本发明的有益效果：
33.本发明提供的一种车辆坡度起步控制方法，根据当前离合器表面及温度上升速率，预测得到离合器表面温度预测值。当离合器表面温度小于发动机限扭温度门限值时，对进行发动机非限扭控制，直至发动机转速与对应挡位离合器转速同步，完成了坡道起步。当离合器表面温度预测值大于或等于发动机限扭温度门限值时，对发动机限扭控制，发动机限扭控制过程中依然有扭矩输出；发动机限扭控制过程中，根据每预设周期内计算的离合器表面温度预测值判断发动机限扭控制是否符合恢复条件，当符合恢复条件时，发动机扭矩按预定方式增大，直至发动机转速与对应挡位离合器转速同步，完成了坡道起步，退出限扭。每预设周期内计算一次离合器表面温度预测值，提高了对离合器表面温度预测值计算精度。且计算离合器表面温度预测值，预测是否存在超温风险，提前对发动机限扭控制或非限扭控制进行干预，避免离合器表面温度超过限值而限制发动机扭矩输出，解决了大坡度起步离合器表面过热问题，提高了dct车型的最大爬坡能力。
34.本发明提供的一种车辆，通过采用能够执行上述的车辆坡度起步控制方法的离合器，根据当前离合器表面温度及温度上升速率提前进行干预，避免离合器表面超温，解决了大坡度起步离合器表面过热问题，提高了dct车型车辆的最大爬坡能力。
附图说明
35.图1是本发明的实施例一提供的车辆坡度起步控制方法的流程图；
36.图2是本发明的实施例二提供的车辆坡度起步控制方法的流程图。
具体实施方式
37.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.实施例一
41.本实施例提供了一种车辆坡度起步控制方法，进入坡道起步控制后，如图1所示，其包括以下步骤：
42.步骤一，每预设周期内计算一次离合器表面温度预测值；
43.步骤二，判断离合器表面温度预测值是否小于发动机限扭温度门限值，其中，发动机限扭温度门限值为标定值，不小于时，则对发动机限扭控制；小于时，则对发动机非限扭控制，发动机扭矩增大，判断发动机转速与对应挡位离合器转速是否同步，是，则完成起步；
44.步骤三，发动机限扭控制过程中，根据每预设周期内计算的离合器表面温度预测值判断发动机限扭控制是否符合恢复条件，符合条件，则发动机限扭恢复控制，发动机扭矩按预定方式增大，判断发动机转速与对应挡位离合器转速是否同步，是，则完成起步，退出限扭；不符合条件，则继续执行发动机限扭控制。
45.根据当前离合器表面及温度上升速率，预测得到离合器表面温度预测值。当离合器表面温度小于发动机限扭温度门限值时，对进行发动机非限扭控制，直至发动机转速与对应挡位离合器转速同步，完成了坡道起步。当离合器表面温度预测值大于或等于发动机限扭温度门限值时，对发动机限扭控制，发动机限扭控制过程中依然有扭矩输出；发动机限
扭控制过程中，根据每预设周期内计算的离合器表面温度预测值判断发动机限扭控制是否符合恢复条件，当符合恢复条件时，发动机扭矩按预定方式增大，直至发动机转速与对应挡位离合器转速同步，完成了坡道起步，退出限扭。每预设周期内计算一次离合器表面温度预测值，提高了对离合器表面温度预测值计算精度。且计算离合器表面温度预测值，预测是否存在超温风险，提前对发动机限扭控制或非限扭控制进行干预，避免离合器表面温度超过限值而限制发动机扭矩输出，解决了大坡度起步离合器表面过热问题，提高了dct车型车辆的最大爬坡能力。
46.具体地，发动机限扭温度门限值为标定值，一般取离合器摩擦材料温度许用极限值与安全余量值之差，安全余量值为标定值，一般取30℃～50℃之间，离合器摩擦材料温度许用极限值由材料供应商提供。
47.可选地，离合器表面温度预测值为t，t＝a b
×
t，其中，t为离合器表面温度预测值，a为离合器当前表面温度值，b为离合器温升速率，t为时间且为标定量，根据离合器当前表面温度值以及离合器的温升速率预测离合器表面温度预测值，计算模型合理，离合器表面温度预测值可靠性高。具体地，离合器表面温度值及离合器温升速率由系统温度模型输出，时间t为标定量，一般取0.5s
‑
1.0s之间。
48.可选地，对发动机限扭控制过程中进行恢复判断，恢复条件为：离合器表面温度预测值小于发动机限扭温度门限值与温度安全余量值之差。具体地，每预设周期内计算一次离合器表面温度预测值，每周期判定一次恢复条件，满足条件，则对发动机限扭恢复控制，否则，继续执行发动机限扭控制，直到满足条件为止；具体地，温度安全余量值为标定量，一般取10℃
‑
30℃之间。
49.可选地，对发动机限扭控制时：第一限扭控制发动机输出扭矩值＝基础扭矩值 补偿扭矩值，其中，基础扭矩值是基于油温的标定量，补偿扭矩是基于表面温度及奇、偶离合器的标定量。通过限制发动机扭矩，实际是变相减慢了坡道起步加速度，对一个确定的坡度，起步转速、主油路压力固定的情况下，系统的最大冷却能力是固定的，在维持产热、散热平衡的条件下，通过最大冷却能力能反向推导出允许输出的最大扭矩的。
50.当满足恢复条件时，对发动机限扭恢复控制时，每预设周期内计算一次：得到当前限扭控制发动机输出扭矩值，即：
51.第二限扭控制发动机输出扭矩值＝基础扭矩值 补偿扭矩值 扭矩恢复值之和，其中，扭矩恢复值为扭矩恢复步长与计算次数之积，扭矩恢复步长为标定值，一般50n
·
m/s；发动机限扭恢复控制过程中，限扭持续存在，每个预设周期增加一个扭矩恢复值，使发动机输出扭矩值不断提高，直至发动机转速与对应挡位离合器转速同步，退出限扭；随着起步过程进行，根据离合器当前表面温度值及温升速率，预测逐步恢复限扭控制，设置扭矩恢复步长，并按照一定步长逐渐减小对发动机扭矩的限制，更加可靠。
52.发动机限扭控制退出条件需同时满足：1)离合器表面温度预测值小于发动机限扭温度门限值与温度安全余量值之差；2)离合器转速与发动机转速实现同步，完成起步过程。
53.可选地，实际的发动机输出扭矩取第二限扭控制发动机输出扭矩值和发动机pedal map扭矩值中的较小值，其中，发动机pedal map扭矩值为标定量，属于ecu控制单元基本扭矩表，使其取较小值，提高可靠性。
54.可选地，离合器总扭矩＝上一周期离合器总扭矩 发动机扭矩的变化量
×
d项系数
离合器pi项扭矩，其中，d项系数为标定量；发动机扭矩的变化量＝当前发动机扭矩
‑
上一周期发动机扭矩；离合器pi项扭矩根据发动机目标转速和发动机实际转速之差通过pi闭环控制计算得到，其中，发动机目标转速为预设值；发动机扭矩通过can信号获取；d项系数为标定量，一般取值0.5～1之间。
55.双离合自动变速器控制过程中，离合器表面温度均以模型计算值为准，本实施例中，控制系统的温度模块包括两部分：产热升温模型、散热降温模型；产热功率与起步过程速差成正比，发动机起步转速增加，起步过程速差增加；散热功率与冷却流量成正比，对于匹配机械泵的变速器冷却系统，冷却流量随发动机转速而升高。可选地，发动机目标转速为α的最大值对应的发动机转速，定义α为流量增益与转速增益的比值，
56.α＝((l_f1
‑
l_f0)/l_f0)/((ω_e1
‑
ω_e0)/ω_e0)，其中，
57.l_f1为发动机转速为ω_e1时对应的冷却流量，l_f0为原地怠速状态挂d挡或r挡的冷却流量，ω_e1为当前状态的发动机转速，ω_e0为发动机怠速转速；
58.发动机转速由转速传感器获取。具体地，α值随发动机转速的变化关系可根据离合器实际测试获得。基于发热功率、散热功率与转速的变化关系，通过取α的最大值对应的转速作为坡道起步的目标转速，以选择合理的起步目标转速。
59.可选地，冷却油泵的dct系统中包括主油路和润滑油路，主油路压力设定下限值比离合器压力高1.5
‑
2.5bar。具体地，配置机械式冷却油泵的dct系统中润滑油路属于二级管路，主油路属于一级油路，液压阀体泄露量随主油路压力升高而增加，试验表明适当降低主油路压力值，将有利于增大润滑油路流量，提升了冷却流量，从而提高冷却效果。可选地，主油路压力设定下限值比离合器压力高2bar；主油路压力由主油路压力传感器获得。
60.具体地，坡道起步控制之前还包括是否满足起步条件，包括：
61.检测加速踏板开度是否大于门限值，发动机转速是否大于起步门限值，系统是否处于驱动状态，判断是否满足起步控制条件；其中，加速踏板开度由加速踏板传感器获取，加速踏板开度门限值为标定值，一般为1％
‑
3％；发动机转速由发动机转速传感器获取；驱动状态是由状态判定模块根据发动机扭矩大小进行判定。
62.具体地，当满足起步控制条件时，再判断是否满足坡道起步控制条件；具体地，判断是否满足起步控制条件时，具体包括：
63.检测坡度值是否大于门限值，判断是否进入坡道起步控制，如果满足条件则执行步骤一，进入坡道起步控制；否则，进行正常起步控制；其中，坡道起步坡度门限值为标定值，一般为15％
‑
20％，其中，坡度大小由坡度传感器获取。
64.具体地，根据档杆位置为d挡或r挡，分别进行坡道起步控制，其中，挡杆位置由挡杆位置传感器获取。
65.具体地，正常起步控制可参照现有技术，不进行限定。
66.具体地，反复长时间坡道起步可能会导致油温超温，执行油温超温的相关逻辑可参照现有技术，不进行限定。
67.具体地，发动机非限扭控制时，主油路压力设定下限值一般比离合器压力高1.5
‑
2.5bar。具体地，发动机非限扭控制时，起步目标转速为α的最大值对应的发动机转速。具体地，发动机扭矩的变化量、离合器pi项扭矩以及离合器总扭矩均可参照发动机限扭恢复控制中的计算方法，不再赘述。
68.该控制方法根据变速器挡杆位置、坡度大小、离合器表面温度、表面温度温升速率、变速器油温等，在合适的时机控制坡道起步过程中变速器主油路压力、发动机转速、发动机输出扭矩值，增加系统散热能力，减小产热量，极限工况下通过促进实现产热、散热平衡，解决了大坡度起步过程中离合器表面过热问题，提高搭载双离合器自动变速器车辆的最大爬坡能力，同时避免离合器摩擦副受热损坏。
69.本实施例还提供了一种车辆，其包括能够执行上述的车辆坡度起步控制方法的离合器，根据当前离合器表面温度及温度上升速率提前进行干预，避免离合器表面超温，解决了大坡度起步离合器表面过热问题，提高了dct车型车辆的最大爬坡能力。
70.实施例二
71.本实施例中与实施例一和实施例二的区别之处在于，如图2所示，对发动机非限扭控制时还包括：
72.根据每预设周期内计算的离合器表面温度预测值，判断离合器表面温度预测值是否小于发动机限扭温度门限值，不小于时，则对发动机限扭控制；小于时，则继续对发动机非限扭控制。
73.可选地，对发动机限扭恢复控制，发动机扭矩按预定方式增大，判断发动机转速与对应挡位离合器转速是否同步的过程中，还包括：
74.判断判断所述离合器表面温度预测值是否小于发动机限扭温度门限值，是，则执行对发动机限扭控制；
75.否，则判断发动机转速与对应挡位离合器转速是否同步，是，完成起步，退出限扭；否，则对发动机限扭恢复控制，且发动机扭矩按预定方式增大，直到完成起步。
76.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。