阅读说明：本技术 一种车辆爬行目标怠速转速控制方法及系统 (Vehicle crawling target idle speed control method and system ) 是由 张顺 程晓军 汪侃 陈孔武 彭浩 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种车辆爬行目标怠速转速控制方法及系统,涉及汽车控制技术领域,该方法包括步骤：获取车辆行驶信号,判断车辆当前是否处于爬行工况,并根据车辆的当前工况输出第一怠速转速；获取大气压力、进气温度和冷却液温度,对第一怠速转速进行修正,得到输入怠速转速；对输入怠速转速进行梯度约束,得到发动机目标怠速转速。本申请的车辆爬行目标怠速转速控制方法及系统,在不增加开发成本的前提下,采用已有硬件设备,可优化高目标怠速切换到爬行怠速的控制过程,避免目标怠速转速的突变,进而避免发动机与变速箱结合过程中爬行转速过高引起的高车速现象,增加发动机的怠速平稳性,降低安全隐患。(The application discloses a method and a system for controlling the idling speed of a crawling target of a vehicle, which relate to the technical field of automobile control, and the method comprises the following steps: acquiring a vehicle running signal, judging whether the vehicle is in a crawling working condition at present, and outputting a first idle speed according to the current working condition of the vehicle; acquiring atmospheric pressure, intake air temperature and coolant temperature, and correcting the first idle speed to obtain an input idle speed; and carrying out gradient constraint on the input idle speed to obtain the target idle speed of the engine. According to the method and the system for controlling the idling speed of the crawling target of the vehicle, on the premise that development cost is not increased, existing hardware equipment is adopted, the control process of switching from high target idling to crawling idling can be optimized, sudden change of the target idling speed is avoided, the phenomenon of high vehicle speed caused by overhigh crawling speed in the process that the engine and the gearbox are combined is avoided, idling stability of the engine is increased, and potential safety hazards are reduced.)

一种车辆爬行目标怠速转速控制方法及系统

技术领域

本申请涉及汽车控制技术领域，具体涉及一种车辆爬行目标怠速转速控制方法及系统。

背景技术

目前，车辆爬行阶段的发动机目标怠速转速一般是基于发动机冷却液温度以及各档位目标转速等控制发动机目标怠速转速。

相关技术中，当车辆处于原地怠速状态时，通过设定较高的目标怠速转速，有利于加快暖机速度、提高三元催化转换器转换效率。当车辆处于爬行状态时，即驾驶员松开油门，离合器处于半联动或滑移状态，档位处于1档或者倒挡，油门踏板未踩下，此时，发动机处于怠速控制状态，且车辆依靠发动机动力保持行驶状态。但是，若此时处于发动机冷机高目标怠速转速工况，在发动机与变速箱结合过程中，容易出现爬行转速过高引起的高车速现象，影响乘员舒适性，甚至造成安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种车辆爬行目标怠速转速控制方法及系统以解决相关技术中车辆怠速转速过高容易造成安全隐患的问题。

本申请第一方面提供一种车辆爬行目标怠速转速控制方法，其包括：

获取车辆行驶信号，判断车辆当前是否处于爬行工况，并根据上述车辆的当前工况输出第一怠速转速；

获取大气压力、进气温度和冷却液温度，对上述第一怠速转速进行修正，得到输入怠速转速；

对上述输入怠速转速进行梯度约束，得到发动机目标怠速转速。

一些实施例中，上述根据上述车辆的当前工况输出第一怠速转速，具体包括：

当判断上述车辆当前处于爬行工况时，基于预存的车速信号脉谱表，得到当前车速对应的爬行怠速转速，并以上述爬行怠速转速作为第一怠速转速输出；

否则，以最高怠速转速作为第一怠速转速输出。

一些实施例中，上述车辆行驶信号包括离合器踏板开度、加速踏板开度、刹车信号、变速器档位信号、以及当前车速信号，上述离合器踏板和加速踏板的开度定义为完全踩下时的开度为100，完全松开时的开度为0；

当上述离合器踏板的开度小于开度阈值、加速踏板的开度为0、刹车踏板未踩下、变速器档位非空挡、以及当前车速小于车速阈值时，判定上述车辆当前处于爬行工况。

一些实施例中，上述对第一怠速转速进行修正，得到输入怠速转速，具体包括：

基于预存的大气压力与冷却液温度的目标转速脉谱表，获取当前大气压力与冷却液温度下的第二怠速转速；

基于预存的进气温度与冷却液温度的目标怠速转速脉谱表，获取当前进气温度与冷却液温度下的第三怠速转速；

以第二怠速转速和第三怠速转速的较大值作为第四怠速转速；

以第一怠速转速和第四怠速转速的较小值作为第五怠速转速；

查询变速箱各档位目标怠速转速信息，获取当前变速箱档位下的第六怠速转速；

以第五怠速转速和第六怠速转速的较大值作为输入怠速转速。

一些实施例中，对上述输入怠速转速进行梯度约束，得到发动机目标怠速转速，具体包括：

计算当前时刻的输入怠速转速与上一时刻的目标怠速转速的差值；

若上述差值大于第一约束系数，则以第一约束系数与上一时刻的目标怠速转速之和作为当前时刻的目标怠速转速；

若上述差值小于第二约束系数，则以第二约束系数与上一时刻的目标怠速转速之和作为当前时刻的目标怠速转速；上述第二约束系数小于第一约束系数；

否则，输出当前时刻的输入怠速转速作为当前时刻的目标怠速转速。

本申请第二方面提供一种车辆爬行目标怠速转速控制系统，其包括：

采集设备，其用于获取车辆行驶信号，以及大气压力、进气温度和冷却液温度；

发动机控制器，其用于根据车辆行驶信号，判断车辆当前是否处于爬行工况，并得到第一怠速转速；发动机控制器还用于根据大气压力、进气温度和冷却液温度，对上述第一怠速转速进行修正，得到输入怠速转速，并对上述输入怠速转速进行梯度约束，得到发动机目标怠速转速。

一些实施例中，上述采集设备包括：

离合器位置传感器，其用于获取离合器踏板开度；

加速踏板位置传感器，其用于获取加速踏板开度；

刹车踏板位置传感器，其用于获取刹车信号；

空挡位置传感器，其用于获取变速器档位信号；

车速传感器，其用于获取当前车速信号；

大气压力传感器，其用于获取大气压力；

进气温度传感器，其用于获取进气温度；

冷却液温度传感器，其用于获取冷却液温度；

上述离合器踏板和加速踏板的开度定义为完全踩下时的开度为100，完全松开时的开度为0。

一些实施例中，上述发动机控制器包括：

输入模块，其用于接收上述采集设备采集的车辆行驶信号，并发送至爬行转速控制模块；

上述爬行转速控制模块用于判断车辆当前是否处于爬行工况；上述爬行转速控制模块还用于：在判断为是时，基于预存的车速信号脉谱表，得到当前车速对应的爬行怠速转速，并以上述爬行怠速转速作为第一怠速转速输出；在判断为否时，以最高怠速转速作为第一怠速转速输出。

一些实施例中，上述发动机控制器还包括：

基本转速控制模块，其用于获取当前大气压力与冷却液温度下的第二怠速转速，以及当前进气温度与冷却液温度下的第三怠速转速；其还用于以第二怠速转速和第三怠速转速的较大值作为第四怠速转速输出；

变速器转速控制模块，其用于查询变速箱各档位目标怠速转速信息，获取当前变速箱档位下的第六怠速转速。

控制执行模块，其用于以第一怠速转速和第四怠速转速的较小值作为第五怠速转速，并以第五怠速转速和第六怠速转速的较大值作为输入怠速转速。

一些实施例中，上述控制执行模块还用于对上述输入怠速转速进行梯度约束，得到发动机目标怠速转速。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的车辆爬行目标怠速转速控制方法及系统，通过获取当前车辆行驶信号，确定整车的实际运行工况，然后综合考虑当前大气压力、进气温度和冷却液温度，以此获得可靠维持发动机运转的目标怠速转速，因此，在不增加开发成本的前提下，采用已有硬件设备，可优化高目标怠速切换到爬行怠速的控制过程，避免目标怠速转速的突变，进而避免发动机与变速箱结合过程中爬行转速过高引起的高车速现象，增加发动机的怠速平稳性，降低安全隐患。

附图说明

图1为本申请实施例提供的车辆爬行目标怠速转速控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的爬行工况判断条件的示意图；

图3为本申请实施例提供的非爬行工况判断条件的示意图；

图4为本申请实施例提供的车速信号脉谱表；

图5为本申请实施例提供的进气温度与冷却液温度的目标转速脉谱表；

图6为本申请实施例提供的大气压力与冷却液温度的目标怠速转速脉谱表；

图7为本申请实施例提供的梯度约束的处理示意图；

图8为本申请实施例提供的车辆爬行目标怠速转速控制系统的示意图；

图9为本申请实施例提供的发动机控制器的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本申请作进一步详细说明。

参见图1所示，本申请实施例提供一种车辆爬行目标怠速转速控制方法，其包括步骤：

S1.获取车辆行驶信号，判断车辆当前是否处于爬行工况，并根据上述车辆的当前工况输出第一怠速转速。其中，上述车辆行驶信号包括离合器踏板开度、加速踏板开度、刹车信号、变速器档位信号、以及当前车速信号。上述离合器踏板和加速踏板的开度定义为完全踩下时的开度为100，完全松开时的开度为0。

S2.获取大气压力、进气温度和冷却液温度，对上述第一怠速转速进行修正，得到输入怠速转速。

S3.对上述输入怠速转速进行梯度约束，得到发动机的目标怠速转速。

本实施例的车辆爬行目标怠速转速控制方法，通过获取当前车辆行驶信号，确定整车的实际运行工况，然后综合考虑当前大气压力、进气温度和冷却液温度，以此获得可靠维持发动机运转的目标怠速转速，因此，在不增加开发成本的前提下，采用已有硬件设备，可优化高目标怠速切换到爬行怠速的控制过程，避免目标怠速转速的突变，进而避免发动机与变速箱结合过程中爬行转速过高引起的高车速现象，增加发动机的怠速平稳性，降低安全隐患。

参见图2和图3所示，进一步地，当上述离合器踏板的开度小于开度阈值、加速踏板的开度为0、刹车踏板未踩下(刹车踏板位置信号为0)、变速器档位非空挡(空挡传感器位置信号为0)、以及当前车速小于车速阈值时，判定上述车辆当前处于爬行工况；否则，判定上述车辆当前爬行工况结束，即为非爬行工况。

本实施例中，开度阈值可根据具体车型进行标定，开度阈值A可选为60％-80％。车速阈值B为爬行最大车速，受到轮胎轮径、减速比、以及传动比的影响，可根据具体车型进行标定。可选地，车速阈值为5km/h～15km/h。优选地，车速阈值为10km/h。

进一步地，上述步骤S1中，根据上述车辆的当前工况输出第一怠速转速，具体包括：

参见图4所示，当判断上述车辆当前处于爬行工况时，基于预存的车速信号脉谱表，得到当前车速对应的爬行怠速转速，并以上述爬行怠速转速作为第一怠速转速输出。其中，当前车速越高，则输出的第一怠速转速越低。

本实施例中，车速信号脉谱表即基于车速信号的发动机转速脉谱表，可通过车速标定进行调整。发动机实际车速除了受到各档位速比、主减速比与车轮轮径固有特性影响，还受到发动机转速的影响。

当车辆当前处于爬行结束工况，即离合器踏板的开度不小于开度阈值，加速踏板的开度大于0，刹车踏板踩下(刹车踏板位置信号为1)，变速器档位空挡(空挡传感器位置信号为1)，或当前车速不小于车速阈值时，以最高怠速转速作为第一怠速转速输出。本实施例中，最高怠速转速为2500r/min～3000r/min，可通过实车标定进行调整。

本实施例的控制方法，保证了车辆在不同工况时，均具有适宜的目标怠速转速。

本实施例中，上述步骤S2的对第一怠速转速进行修正，得到输入怠速转速，具体包括：

首先，参见图5和图6所示，基于预存的大气压力与冷却液温度的目标转速脉谱表，获取当前大气压力与冷却液温度下的第二怠速转速，并基于预存的进气温度与冷却液温度的目标怠速转速脉谱表，获取当前进气温度与冷却液温度下的第三怠速转速。

其次，以第二怠速转速和第三怠速转速的较大值作为第四怠速转速，并以第一怠速转速和第四怠速转速的较小值作为第五怠速转速。

然后，查询变速箱各档位目标怠速转速信息，获取当前变速箱档位下的第六怠速转速。

最后，以上述第五怠速转速和第六怠速转速的较大值作为输入怠速转速。

参见图7所示，本实施例中，上述步骤S3的对上述输入怠速转速进行梯度约束，得到发动机目标怠速转速，具体包括：

首先，计算当前时刻的输入怠速转速与上一时刻的目标怠速转速的差值。

若上述差值大于第一约束系数，则表明目标怠速转速的涨幅过大，此时以第一约束系数与上一时刻的目标怠速转速之和作为当前时刻的目标怠速转速。

若上述差值小于第二约束系数，则表明目标怠速转速的跌幅过大，此时以第二约束系数与上一时刻的目标怠速转速之和作为当前时刻的目标怠速转速。其中，第二约束系数小于第一约束系数，且第二约束系数为负数。

否则，输出当前时刻的输入怠速转速作为当前时刻的目标怠速转速。

其中，第一约束系数D控制目标怠速转速上升速率的上限，第二约束系数E控制目标怠速转速下降速率的下限。第一约束系数和第二约束系数均可通过标定进行调整，以优化高目标怠速切换到爬行怠速的控制过程，避免目标怠速转速的突变。

因此，当前时刻的输入怠速转速与上一时刻的目标怠速转速的差值的绝对值过大，表明当前时刻的输入怠速转速不可直接作为目标怠速转速，需进行梯度约束。

可选地，第一约束系数D与第二约束系数E的绝对值相等。本实施例中，第一约束系数D为5r/min，第二约束系数E为-5r/min。

在其他实施例中，第一约束系数D与第二约束系数E的绝对值也可不等，具体根据实车进行标定。

本申请实施例还提供一种车辆爬行目标怠速转速控制系统，其包括采集设备和ECU(engine control unit，发动机控制器)。

上述采集设备用于获取车辆行驶信号，采集设备还用于获取大气压力、进气温度和发动机冷却液温度。

上述发动机控制器用于根据车辆行驶信号，判断车辆当前是否处于爬行工况，得到第一怠速转速。发动机控制器还用于根据大气压力、进气温度和冷却液温度，对上述第一怠速转速进行修正，得到输入怠速转速，并对上述输入怠速转速进行梯度约束，得到发动机目标怠速转速。

参见图8和图9所示，进一步地，上述采集设备包括离合器位置传感器、加速踏板位置传感器、刹车踏板位置传感器、空挡位置传感器和车速传感器。

离合器位置传感器用于获取离合器踏板开度，并发送至发动机控制器。加速踏板位置传感器用于获取加速踏板开度，并发送至发动机控制器。刹车踏板位置传感器用于获取刹车信号，并发送至发动机控制器。空挡位置传感器用于获取变速器档位信号，并发送至发动机控制器。车速传感器用于获取当前车速信号，并发送至发动机控制器。

上述离合器踏板和加速踏板的开度定义为完全踩下时的开度为100，完全松开时的开度为0。

上述采集设备还包括大气压力传感器、进气温度传感器以及冷却液温度传感器。

大气压力传感器用于获取大气压力，并发送至发动机控制器。进气温度传感器用于获取进气温度，并发送至发动机控制器。冷却液温度传感器用于获取冷却液温度，并发送至发动机控制器。

上述发动机控制器包括输入模块、爬行转速控制模块、基本转速控制模块、变速器转速控制模块和控制执行模块。

上述输入模块用于接收上述采集设备采集的车辆行驶信号，包括离合器踏板开度、加速踏板开度、刹车信号、变速器档位信号、以及当前车速信号，并发送至爬行转速控制模块。

上述爬行转速控制模块用于根据上述车辆行驶信号判断车辆当前是否处于爬行工况。

当上述离合器踏板的开度小于开度阈值，加速踏板的开度为0，刹车踏板未踩下(刹车踏板位置信号为0)，变速器档位非空挡(空挡传感器位置信号为0)，且当前车速小于车速阈值时，判定上述车辆当前处于爬行工况；否则，判定上述车辆当前爬行工况结束，即为非爬行工况。

当爬行转速控制模块判断上述车辆当前处于爬行工况时，爬行转速控制模块还用于基于预存的车速信号脉谱表，得到当前车速对应的爬行怠速转速，并以上述爬行怠速转速N1作为第一怠速转速输出。

当爬行转速控制模块判断上述车辆当前处于爬行结束工况时，爬行转速控制模块还用于以最高怠速转速N2作为第一怠速转速输出。

其中，基本转速控制模块、变速器转速控制模块和控制执行模块用于对爬行转速控制模块输出的第一怠速转速进行修正，进而输出当前的发动机怠速目标转速。

具体的，上述输入模块还用于接收上述采集设备采集的大气压力、进气温度以及冷却液温度，并发送至基本转速控制模块。

基本转速控制模块用于根据大气压力与冷却液温度的目标转速脉谱表，获取当前大气压力与冷却液温度下的第二怠速转速，以及根据进气温度与冷却液温度的目标怠速转速脉谱表，获取当前进气温度与冷却液温度下的第三怠速转速。

基本转速控制模块还用于以第二怠速转速和第三怠速转速的较大值作为基本转速控制模块的目标怠速转速，即第四怠速转速输出。

上述输入模块还用于接收上述空挡位置传感器获取的变速器档位信号，并发送至变速器转速控制模块。

变速器转速控制模块用于根据变速器档位信号，查询变速箱各档位目标怠速转速信息，获取当前变速箱档位下的第六怠速转速。

控制执行模块用于判断爬行转速控制模块输出的第一怠速转速和基本转速控制模块输出的第四怠速转速的大小，并以二者中的较小值作为第五怠速转速，并以第五怠速转速和第六怠速转速的较大值作为输入怠速转速。

优选的，控制执行模块还用于对上述输入怠速转速进行梯度约束，得到发动机目标怠速转速。

下面以某车型的某发动机为例进行详述。

在大气压力为101Kpa，进气温度为-30℃，冷却液温度为-30℃时，发动机按照传统模式进行怠速运行，获得发动机的目标怠速转速为1400r/min，以1档速比为5，主减速比为3，轮胎半径为0.31m，按照车速理论计算公式：此时爬行目标车速约为11Km/h。

通过本实施例进行目标怠速转速控制时，当车辆进入爬行工况，基于预存的车速信号的脉谱表，爬行转速控制模块输出的第一怠速转速K1为1100r/min；基于预存的基本转速控制模块中大气压力与冷却液温度的目标转速脉谱表、以及进气温度与冷却液温度的目标怠速转速脉谱表，输出第二怠速转速K2和第三怠速转速K3中的较大值，此时第四怠速转速K4为1400r/min；变速器转速控制模块输出第六怠速转速K6为900r/min。

根据本实施例中的控制策略，第一怠速转速K1与第四怠速转速K4取较小值，得到第五怠速转速K5为1100r/min；第五怠速转速K5与第六怠速转速K6取较大值，得到当前的输入怠速转速L为1100r/min。由于L与上一时刻的发动机目标怠速转速的差值在第二约束系数和第一约束系数之间，因此，此时的发动机目标怠速转速为1100r/min，爬行目标车速约为7km/h，实际车速有效降低约36％。

另一实施例中，实际应用过程中，发动机怠速转速随运行时间变化可能较大。在大气压力为101Kpa，进气温度为40℃，冷却液温度为90℃时，车辆原地进行爬行。当爬行工况触发时，当前的输入怠速转速L为900r/min，上一时刻的发动机目标怠速转速M为700r/min，第一约束系数5r/min，第二约束系数E为-5r/min。

若上一时刻0ms的目标怠速转速M维持在700r/min，当前时刻的输入怠速转速L为900r/min，即发动机目标怠速转速需经过约束提升至900r/min。具体约束过程如下：

时刻0(0ms)，L＝700 D＝5 M＝700

时刻1(10ms)，L＝900 D＝5 M＝＝705

时刻2(20ms)，L＝900 D＝5 M＝＝710

时刻3(30ms)，L＝900 D＝5 M＝＝715

…

时刻X1(390ms)，L＝900 D＝5 M＝＝895

时刻X2(400ms)，L＝900 D＝5 M＝＝900

时刻X3(1s)，L＝900 D＝5 M＝＝900

若上一时刻0ms的目标怠速转速M维持在900r/min，当前时刻的输入怠速转速L为700r/min，即发动机目标怠速转速需经过约束降低至700r/min。

本实施例的控制系统，适用于上述各控制方法，可优化发动机冷机高目标怠速切换到爬行怠速的控制过程，避免目标怠速转速的突变，增加发动机的怠速平稳性，降低安全隐患。

本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围之内。