基于縱向加速度傳感器輸出來估算道路坡度的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 此申請(qǐng)要求2014年4月1日提交的第61/973, 573號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益。上述申請(qǐng) 的公開內(nèi)容在此通過引用全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地，涉及基于車輛中的縱向加速度傳感器的輸出 來估算道路坡度的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 這里所提供的背景描述用于總地說明本公開的內(nèi)容的目的。署名發(fā)明人的工作 (就此【背景技術(shù)】部分描述的程度而言)、以及在遞交申請(qǐng)時(shí)尚不屬于現(xiàn)有技術(shù)的描述的各個(gè) 方面，既非明確、也非暗示可作為破壞本公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0004] 一些傳動(dòng)系控制系統(tǒng)估算車輛正在其上行駛的道路的坡度并基于估算出的道路 坡度控制發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器。舉例來說，在正常情況下，傳動(dòng)系控制系統(tǒng)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí) 自動(dòng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)且在制動(dòng)踏板被釋放或加速踏板被施力時(shí)自動(dòng)重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，當(dāng) 估算出的道路坡度大于預(yù)定坡度，表明車輛在陡坡上時(shí)，傳動(dòng)系控制系統(tǒng)可以阻止自動(dòng)停 止發(fā)動(dòng)機(jī)。在另一示例中，傳動(dòng)系控制系統(tǒng)可以基于估算出的道路坡度調(diào)整變速器的換檔 形式。
[0005] 道路坡度典型地使用例如以下關(guān)系來估算
其中α是道路坡度，F(xiàn)g是由于重力作用在車輛上的力，F(xiàn)a是由于道路坡度作用在車輛 上的力，m是車輛的質(zhì)量，且&8是車輛由于重力產(chǎn)生的加速度。車輛的質(zhì)量可以基于乘客的 假設(shè)數(shù)量和假設(shè)的有效載荷來預(yù)定。車輛由于重力產(chǎn)生的加速度可以是預(yù)定值(例如9. 8 米每平方秒)。
[0006] 由于道路坡度作用在車輛上的力典型地使用例如以下關(guān)系來估算
其中Σ F是作用在車輛上的縱向力的總和，？_是由于發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出作用在車輛 上的力，F(xiàn)ad是作用在車輛上的氣動(dòng)力，F(xiàn)。是由于道路坡度作用在車輛上的力，m是車輛的 質(zhì)量，且^是車輛的縱向加速度。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出作用在車輛上的力可以基于測(cè)量 出的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況來估算。作用在車輛上的氣動(dòng)力可以基于假設(shè)的風(fēng)力來估算。車輛的 縱向加速度可以基于測(cè)量出的車輛速度來確定。
[0007] 傳動(dòng)系控制系統(tǒng)典型地假設(shè)，當(dāng)基于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況來估算車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)的 扭矩輸出時(shí)車輛正在移動(dòng)。另外，典型地用于估算由于道路坡度作用在車輛上的力的關(guān)系 不計(jì)入由于制動(dòng)作用在車輛上的力。由此，如果車輛停止或如果制動(dòng)器被施力，則傳動(dòng)系控 制系統(tǒng)典型地不會(huì)由于估算出的道路坡度中的可能的不準(zhǔn)確性來估算道路坡度。進(jìn)一步， 即使當(dāng)車輛正在移動(dòng)且制動(dòng)器未被施力，估算出的道路坡度也可能由于在估算道路坡度時(shí) 做出的其他假設(shè)而不準(zhǔn)確。這些其他假設(shè)可以包括假設(shè)的乘客數(shù)量、假設(shè)的有效載荷和/ 或假設(shè)的風(fēng)力。
[0008] 估算出的道路坡度中的不準(zhǔn)確性可能對(duì)傳動(dòng)系控制系統(tǒng)基于估算出的道路坡度 來控制發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的能力產(chǎn)生不利影響。舉例來說，估算出的道路坡度可能錯(cuò)誤地指 示車輛在陡坡上。從而，傳動(dòng)系控制系統(tǒng)可能不會(huì)如所期望地在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)地停止 發(fā)動(dòng)機(jī)，這可能不利地影響到燃料經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括縱向加速度估算模塊、車輛縱向加速度傳感器、道 路坡度估算模塊和致動(dòng)器控制模塊?？v向加速度估算模炔基于變速器輸出速度和輪速中的 至少一個(gè)來估算車輛的縱向加速度。車輛縱向加速度傳感器測(cè)量車輛的縱向加速度。道路 坡度估算模炔基于估算出的縱向加速度和測(cè)量出的縱向加速度來估算車輛所行駛道路的 坡度。致動(dòng)器控制模炔基于估算出的道路坡度來控制車輛的致動(dòng)器。
[0010] 本發(fā)明還公開了以下技術(shù)方案。
[0011] 1、一種系統(tǒng)，其包括： 縱向加速度估算模塊，其基于變速器輸出速度和輪速中的至少一個(gè)來估算車輛的縱向 加速度； 車輛縱向加速度傳感器，其測(cè)量所述車輛的所述縱向加速度； 道路坡度估算模塊，其基于估算出的縱向加速度和測(cè)量出的縱向加速度來估算所述車 輛所行駛道路的坡度；以及 致動(dòng)器控制模塊，其基于估算出的道路坡度來控制所述車輛的致動(dòng)器。
[0012] 2、如方案1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括傳感器偏移確定模塊，所述傳感器偏移確 定模塊確定所述測(cè)量出的縱向加速度中的偏移，其中所述道路坡度估算模塊進(jìn)一步基于所 述偏移來估算所述道路坡度。
[0013] 3、如方案2所述的系統(tǒng)，其中所述道路坡度估算模炔基于所述測(cè)量出的縱向加速 度與所述估算出的縱向加速度和所述偏移的總和之間的差來估算所述道路坡度。
[0014] 4、如方案2所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述車輛停駐在具有預(yù)定坡度的表面上時(shí)，所述 傳感器偏移確定模炔基于所述測(cè)量出的縱向加速度和所述預(yù)定坡度來確定所述偏移。
[0015] 5、如方案2所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器偏移確定模塊： 存儲(chǔ)由所述車輛縱向加速度傳感器在所述車輛的點(diǎn)火系統(tǒng)從開啟切換到關(guān)斷時(shí)測(cè)量 的所述縱向加速度的第一值； 接收由所述車輛縱向加速度傳感器在所述點(diǎn)火系統(tǒng)從關(guān)斷切換到開啟時(shí)測(cè)量的所述 縱向加速度的第二值；以及 基于所述第一值和所述第二值之間的差來確定所述偏移。
[0016] 6、如方案2所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括道路坡度求和模塊，所述道路坡度求和模 塊確定在預(yù)定距離內(nèi)的所述估算出的道路坡度的平均值的總和，其中所述傳感器偏移確定 模塊在所述總和對(duì)應(yīng)于往返行程時(shí)基于所述總和與零之間的差來確定所述偏移。
[0017] 7、如方案2所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括道路坡度直方圖模塊，所述道路坡度直方 圖模塊通過將所述估算出的道路坡度的多個(gè)值歸入統(tǒng)計(jì)堆棧中來維持直方圖，其中所述傳 感器偏移確定模炔基于所述統(tǒng)計(jì)堆棧的總和在預(yù)定范圍之外的量來確定所述偏移。
[0018] 8、如方案2所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括海拔求和模塊，所述海拔求和模塊： 基于所述測(cè)量出的縱向加速度以所述車輛所行駛距離的第一預(yù)定間隔來確定所述車 輛的海拔中的變化；以及 以所述車輛所行駛距離的第二預(yù)定間隔來確定海拔變化的總和，其中所述傳感器偏移 確定模炔基于所述海拔變化的總和在預(yù)定范圍之外的量來確定所述偏移。
[0019] 9、如方案8所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器偏移確定模塊進(jìn)一步基于以下中的至少 一個(gè)來確定所述偏移： 基于環(huán)境空氣壓力估算出的車輛海拔； 最低可能的地面海拔；和 最尚可能的地面海拔。
[0020] 10、如方案2所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器偏移確定模炔基于第一道路坡度和第 二道路坡度來確定所述偏移，所述第一道路坡度是在所述車輛停駐在一位置處同時(shí)頭朝向 第一方向時(shí)估算出的，所述第二道路坡度是在所述車輛停駐在相同的位置且頭朝向與所述 第一方向相反的第二方向時(shí)估算出的。
[0021] 11、一種方法，其包括： 基于變速器輸出速度和輪速中的至少一個(gè)來估算車輛的縱向加速度； 測(cè)量所述車輛的所述縱向加速度； 基于估算出的縱向加速度和測(cè)量出的縱向加速度來估算所述車輛所行駛道路的坡度； 以及 基于估算出的道路坡度來控制所述車輛的致動(dòng)器。
[0022] 12、如方案11所述的方法，其進(jìn)一步包括： 確定所述測(cè)量出的縱向加速度中的偏移；以及 進(jìn)一步基于所述偏移來估算所述道路坡度。
[0023] 13、如方案12所述的方法，其進(jìn)一步包括：基于所述測(cè)量出的縱向加速度與所述 估算出的縱向加速度和所述偏移的總和之間的差來估算所述道路坡度。
[0024] 14、如方案12所述的方法，其進(jìn)一步包括：當(dāng)所述車輛停駐在具有預(yù)定坡度的表 面上時(shí)，基于所述測(cè)量出的縱向加速度和所述預(yù)定坡度來確定所述偏移。
[0025] 15、如方案12所述的方法，其進(jìn)一步包括： 存儲(chǔ)在所述車輛的點(diǎn)火系統(tǒng)從開啟切換到關(guān)斷時(shí)測(cè)量的所述縱向加速度的第一值； 接收在所述點(diǎn)火系統(tǒng)從關(guān)斷切換到開啟時(shí)測(cè)量的所述縱向加速度的第二值；以及 基于所述第一值和所述第二值之間的差來確定所述偏移。
[0026] 16、如方案12所述的方法，其進(jìn)一步包括； 確定在預(yù)定距離內(nèi)的所述估算出的道路坡度的平均值的總和；以及 在所述總和對(duì)應(yīng)于往返行程時(shí)基于所述總和與零之間的差來確定所述偏移。
[0027] 17、如方案12所述的方法，其進(jìn)一步包括： 通過將所述估算出的道路坡度的多個(gè)值歸入統(tǒng)計(jì)堆棧中來維持直方圖；以及 基于所述統(tǒng)計(jì)堆棧的總和在預(yù)定范圍之外的量來確定所述偏移。
[0028] 18、如方案12所述的方法，其進(jìn)一步包括： 基于所述測(cè)量出的縱向加速度以所述車輛所行駛距離的第一預(yù)定間隔來確定所述車 輛的海拔中的變化；以及 以所述車輛所行駛距離的第二預(yù)定間隔來確定海拔變化的總和；以及 基于所述海拔變化的總和在預(yù)定范圍之外的量來確定所述偏移。
[0029] 19、如方案18所述的方法，其進(jìn)一步包括：進(jìn)一步基于以下中的至少一個(gè)來確定 所述偏移： 基于環(huán)境空氣壓力估算出的車輛海拔； 最低可能的地面海拔；和 最尚可能的地面海拔。
[0030] 20、如方案12所述的方法，其進(jìn)一步包括：基于第一道路坡度和第二道路坡度來 確定所述偏移，所述第一道路坡度是在所述車輛停駐在一位置處同時(shí)頭朝向第一方向時(shí)估 算出的，所述第二道路坡度是在所述車輛停駐在相同的位置且頭朝向與所述第一方向相反 的第二方向時(shí)估算出的。
[0031] 通過【具體實(shí)施方式】、權(quán)利要求書和附圖，本公開的其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊们宄?。具體 實(shí)施方式及具體示例僅用于說明的目的，而并不意圖限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0032] 通過詳細(xì)描述及附圖將充分理解本公開，其中： 圖1是根據(jù)本公開的原理的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖； 圖2是根據(jù)本公開的原理的示例性控制系統(tǒng)的功能框圖； 圖3A和3B是圖示根據(jù)本公開的原理確定車輛縱向加速度傳感器的輸出中的偏移的示 例性方法的圖表； 圖4是圖示根據(jù)本公開的原理確定車輛縱向加速度傳感器的輸出中的偏移的示例性 方法的功能框圖； 圖5是圖示根據(jù)本公開的原理基于車輛縱向加速度傳感器的輸出估算道路坡度的示 例性方法的流程圖；以及 圖6到11是圖示根據(jù)本公開的原理確定車輛縱向加速度傳感器的輸出中的偏移的示 例性方法的流程圖(其中Y為"是"，N為"否")。
[0033] 在附圖中，附圖標(biāo)記可以重復(fù)使用以識(shí)別相似和/或相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法通過基于來自車輛縱向加速度傳感器的輸入來估算道 路坡度避免了由于上文描述的假設(shè)而產(chǎn)生的道路坡度中的