CN102019930B - 用于响应于斜坡、拖挂和重负荷中的至少一者控制车辆功能的方法和系统 - Google Patents

用于响应于斜坡、拖挂和重负荷中的至少一者控制车辆功能的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于响应于斜坡、拖挂和重负荷中的至少一者控制车辆功能的方法和系统，具体地，一种用于控制车辆系统的控制模块和方法包括：确定可能的车辆加速度的可能的加速度模块；确定实际车辆加速度的实际加速度模块；以及车辆系统控制模块，其响应于可能的车辆加速度和实际车辆加速度之间的差值来控制或提供对所述车辆系统的输入。

Description

用于响应于斜坡、拖挂和重负荷中的至少一者控制车辆功能的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆功能的系统，以补偿操作具有以下条件中的至少一个条件的车辆：在斜坡(坡道)上；具有拖挂；以及具有负荷，例如货物、乘员或行李。
背景技术
这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。在本背景技术部分中所描述的程度上，当前署名的发明人的作品和本描述中在申请时不构成现有技术的各方面，既非明示也非默示地被认为是本发明的现有技术。
用于拖挂或运送重型负荷的车辆通常具有尺寸设计成处理扩展的重型用途的系统。过去，被出售用于扩展的重型用途的卡车有时根据预期的扩展的重型用途而使用解调(detuned)发动机来限制峰值扭矩。解调模式运行而无论特定车辆被使用用于斜坡还是拖挂的情况。
许多当前车辆具有用于快速性能的高的特定输出，并且还定期用于拖挂或运送重型负荷。
一些当前车辆使用拖挂模式开关来改变变速器换档方式。开关由驾驶员手动操作。当驾驶员适当地使用开关时，车辆称心能力和系统的功能(例如，致冷)得到增强。另外，在一些应用中，电子节气门以某种方式控制加速器响应，以产生合适的预备加速度。这是增强车辆称心能力的另一种技术。一些应用还使用换档稳定，以在斜坡上、具有拖挂和/或重负荷的运行期间防止档位重复地改变。这是增强车辆称心能力的又一种技术。
上述技术中的若干种技术增强车辆称心能力；但是，另外，车辆系统被设计成处理重型用途和在斜坡、拖挂和/或重型负荷情况下发生的扩展的重型用途。斜坡、拖挂和/或重负荷施加“额外负荷”，在车辆的设计寿命期间，就车辆的“使用寿命”而言，可以补偿该额外负荷。
发明内容
因此，本发明提供了一种用于感测车辆是否在斜坡上运行、具有拖挂和/或具有重负荷的“自动化”技术。系统监控传感器信息，并调节车辆系统，以补偿重型使用。所获得的信息用于“自动地”调节系统操作，提供能够令人满意的操作，提供适当的系统功能，并且其将用于系统的扭矩管理，从而根据重型使用和扭矩管理的量通过调节系统的尺寸来使系统成本最小化。持续的逆风将以与斜坡、拖挂和/或重负荷相同的方式影响车辆性能；然而，该影响相对于斜坡、拖挂和/或重负荷的影响而言是微不足道的。由于逆风的微小影响而做出的调节还将正确地调节其对车辆性能的影响。
在本发明的一方面，一种方法包括确定可能的车辆减速度和/或加速度以及实际车辆减速度和/或加速度。所述可能的与所述实际的之间的差值表示车辆正在运行在斜坡上、具有拖挂和/或具有重负荷；并且将相应地控制所述车辆系统。这种方法还可以请求检测轮胎空转，从而不会混淆由于具有低加速度的轮胎空转导致的缓慢运动。
在本发明的另一方面，一种方法包括使用学习算法。学习算法的使用最适合于待被处理的信息的类型，但不是必需的。为了最佳的系统性能，将开发、调整并校准最优的运行系统。包括与空转损失、效率和部件惯性有关的信息(在控制模块中)是也将提供本发明的最大准确度和能力的技术之一。
本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解的是，该详细描述和具体示例仅用于说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。
本发明还提供如下方案：
方案1.一种方法，其包括：
确定可能的车辆加速度；
确定实际车辆加速度；以及
响应于所述可能的加速度和所述实际加速度来控制车辆系统。
方案2.如方案1所述的方法，其特征在于，控制所述车辆系统包括：响应于所述可能的车辆加速度和所述实际车辆加速度之间的差值控制所述车辆系统。
方案3.如方案1所述的方法，其特征在于，确定实际车辆加速度包括：根据车辆加速计来确定所述实际车辆加速度。
方案4.如方案3所述的方法，其特征在于，其还包括：
根据车辆速度信号来确定所述车辆加速度。
方案5.如方案3所述的方法，其特征在于，其还包括：
根据与车辆速度成比例的信号例如变速器输出速度信号来确定所述车辆加速度。
方案6.如方案1所述的方法，其特征在于，确定可能的车辆加速度包括：根据发动机扭矩、发动机速度、变速器速度、节气门位置、变速器档位、变矩器倍增和车辆速度中的至少一者来确定所述可能的车辆加速度。
方案7.如方案1所述的方法，其特征在于，确定可能的车辆加速度包括：根据牵引力来确定所述可能的车辆加速度。
方案8.如方案1所述的方法，其特征在于，其还包括：
确定轮胎空转。
方案9.如方案8所述的方法，其特征在于，其还包括：
其中，响应于可能的加速度和实际加速度来确定高坡度或者高车辆负荷或拖挂，并确定轮胎空转。
方案10.如方案1所述的方法，其特征在于，其还包括：
其中，响应于可能的加速度和实际加速度来确定高坡度或者高车辆负荷或拖挂。
方案11.如方案1所述的方法，其特征在于，控制车辆系统包括：控制发动机扭矩、变速器扭矩、车桥扭矩、差速器扭矩、传动轴扭矩和分动箱扭矩中的至少一者。
方案12.如方案1所述的方法，其特征在于，控制车辆系统包括：控制拖或拉模式、拖挂模式、拉模式、牵引控制系统、稳定性控制系统、操纵控制系统、换档稳定性系统、冷却控制系统和后转向控制系统中的至少一者。
方案13.一种控制模块，其包括：
确定可能的车辆加速度的可能的加速度模块；
确定实际车辆加速度的实际加速度确定模块；以及
响应于所述可能的加速度和所述实际车辆加速度控制车辆系统的车辆系统控制模块。
方案14.如方案13所述的控制模块，其特征在于，其还包括：
确定所述可能的加速度和所述实际加速度之间的差值的差值模块，所述车辆系统控制模块响应于所述差值控制所述车辆系统。
方案15.如方案13所述的控制模块，其特征在于，其还包括：
确定所述可能的加速度和所述实际加速度之间的差值的差值模块，所述车辆系统控制模块响应于所述差值的幅值控制所述车辆系统。
方案16.如方案13所述的控制模块，其特征在于，所述可能的加速度模块根据发动机扭矩、发动机速度、节气门、档位、所述变矩器的扭矩倍增或牵引力中的至少一者来确定所述可能的车辆加速度。
方案17.如方案13所述的控制模块，其特征在于，其还包括：
确定轮胎空转的轮胎空转模块。
方案18.如方案13所述的控制模块，其特征在于，所述车辆控制模块基于实际加速度或可能的加速度确定高坡度、高车辆负荷或拖挂。
方案19.如方案13所述的控制模块，其特征在于，所述车辆系统控制模块控制发动机扭矩、变速器扭矩、车桥扭矩、差速器扭矩、传动轴扭矩和分动箱扭矩中的至少一者。
方案20.如方案13所述的控制模块，其特征在于，所述车辆系统控制模块控制拖/拉模式、拖挂模式、拉模式、牵引控制系统、车辆稳定性控制系统、操纵控制系统、换档稳定性系统、冷却控制系统或后转向控制系统中的至少一者。
附图说明
通过详细描述和附图将更全面地理解本发明，在附图中：
图1是详细示出由本发明影响的输入信号和车辆系统的图示；以及
图2是详细示出本发明的控制模块的图示。所述控制模块将可能的减速度和/或加速度与实际的减速度和/或加速度进行比较。
具体实施方式
下面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。
如这里所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为是指使用非排他逻辑或的逻辑(A或B或C)，或者应当理解的是，在不改变本发明的原理的情况下，可以不同的顺序执行方法内的步骤。
另外，以各种方式导出的输入信号能够实现所需要的功能，车辆系统可以以各种方式得到控制。所描述的系统可以是指具有变矩器的自动变速器；然而，本发明可以应用于其它类型的变速器或混合驱动系统，并且不需要变矩器。
如这里所使用的，术语“模块”指专用集成电路(“ASIC”)、电子电路、执行一个或多个软件程序或固件程序的处理器(共用的、专用的、或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其它适合组件。如这里所使用的，术语“模块”还可以指控制器内的子程序、与车辆系统操作有关的功能或者现有的或新的输入或系统控制程序。术语“模块”还可以指由程序实现的功能或者指硬件设备。例如，术语“模块”可以指发动机扭矩模型、扭矩管理技术、冷却系统程序、冷却系统设备、后转向硬件设备或控制系统等。
术语“加速度”还可以指在矢量意义上为负加速度的减速度。
现在参照图1，示出了输入14。输入提供用于做出决策的数据。输入可以来自于位于整个车辆上的各种传感器、由其它模块提供或者从在相同模块内发现的信息导出。
发动机速度传感器16产生与发动机的转速对应的发动机速度信号。发动机的转速可以从曲轴位置传感器等导出。
变速器输入速度传感器18产生与变速器输入的转速对应的变速器速度信号。传感器18可以位于变速器的内部或外部。变速器输入速度通常被视为在配备有变矩器的变速器的机械(变速箱)部分之前和在变矩器之后的转速。
节气门信号20与位于附接到汽油供能车辆的发动机的节气门体内的节气门片的位置对应。然而，对于柴油供能车辆，加速器响应由控制所递送的燃料的量的电子值来实现。在控制系统中，电子值有时被取成“节气门”值。对于汽油或柴油供能车辆，可以使用节气门片位置、电子值或修改的值。
档位信号22与变速器正在运行的档位对应。例如，其可以通过读取由变速器控制模块指令的档位状态来获得。
变矩器模块24提供用于变矩器倍增的值。变矩器模块24使用各种信号(通常为34、16和18)，并获得变矩器正在提供的扭矩倍增的量。本发明不要求使用配备变矩器的变速器。
换档进行模块26指示变速器换档正在进行。如果不能获得(通过在现有的模块中检测)，则其可以通过监控所指令的档位状态的变化并在变速器换档期间调节液压和机械延迟来获得。
变速器输出速度28是与变速器输出速度(通常为传动轴速度)对应的速度信号。
与车辆的纵向减速度和/或加速度对应的车辆减速度和/或加速度30可以经由来自加速计的信号来阐明。减速度和/或加速度信号还可以从车辆速度、变速器输出速度28、车轮速度32或其它适当的信号来导出。
多个车轮速度传感器32获得每个或大多数车轮/轮胎的车轮速度。
发动机扭矩模块34提供用于发动机扭矩的值。其使用各种输入信号(这里未列出)来确定发动机的输出扭矩。
从适当的温度传感器36来获取温度。动力传动系统(发动机、变速器、差速器等)根据它们的温度执行。监控温度将使得用于表征空转损失、效率等的准确度最佳。
控制模块10解释输入信号14，并将输入提供给车辆系统70。在图2中更详细地示出了控制模块10。
发动机扭矩管理模块72用于限制所供给的扭矩的量。发动机扭矩由发动机扭矩管理模块72根据其例如从变速器控制模块或其它模块接收的数据来管理。在特定的情况下，减小发动机扭矩，以限制扭矩。
拖挂(拖/拉)模块74可以向变速器控制模块发送数据和控制信号，以请求例如选择特定的档位。例如，拖挂(拖/拉)模式可以根据坡度、拖挂和/或重负荷向发动机扭矩管理模块发送信息，从而请求在特定运行条件期间管理发动机扭矩。
车桥/差速器/传动轴扭矩管理模块76向发动机扭矩管理模块72发送数据或控制信号，从而请求在影响车桥/差速器/传动轴的特定运行条件期间管理发动机扭矩。
变速器扭矩管理模块78向发动机扭矩管理模块72发送数据或控制信号，从而请求在影响变速器的特定运行条件期间管理发动机扭矩。例如，在坡度、拖挂和/或重负荷期间，在第一档位运行过程中，可以自动地管理扭矩。
诸如牵引/稳定性/操纵控制模块80的车辆稳定性系统可以向牵引/稳定性/操纵程序或设备发送数据和控制信号，以请求做出适当的牵引/稳定性/操纵调节。可以通过稳定性系统提供稳定性功能中的一项或多项功能。
分动箱扭矩管理模块82可以向发动机扭矩管理模块72发送数据或控制信号，以请求在影响分动箱的特定运行条件期间管理发动机扭矩。
后转向控制模块86可以向后转向程序或设备发送数据或控制信号，以请求在坡度、拖挂和/或重负荷期间发生后转向。后转向至关重要的场景之一是在拖挂期间。
冷却系统控制模块84可以向发动机扭矩管理模块72发送数据或控制信号，从而请求在影响发动机或变速器冷却的特定运行条件期间管理发动机扭矩。可以以这种方式控制辅助冷却器或冷却系统控制设备。另外，可以向变速器控制(器)发送数据，以请求选择特定的档位。
当车辆在坡度上运行、具有拖挂和/或重负荷时，换档稳定性模块88用于防止档位反复地变化。
换档稳定性模块88的换档稳定性可以通过与在本发明中阐述的装置不同的装置来实现。换档稳定性是控制车辆系统的一个示例。本文阐述的教导可以允许高级的方法来实现换档稳定性，或者其实用性可以简化计算。换档稳定性的需要直接涉及到具有坡度、拖挂和/或重负荷的操作。
现在参照图2，更详细地示出控制模块10。
可能的减速度和/或加速度确定模块130可以通过使用来自发动机扭矩模块34的信息来确定。发动机扭矩产生使车辆运动的力。该力与车辆质量160有关，并且减速度和/或加速度为结果。在模块130中确定可能的减速度和/或加速度。可能的减速度和/或加速度是如果车辆不具有坡度、拖挂和/或重负荷则将发生的减速度和/或加速度。使车辆运动的力可以由发动机扭矩、发动机速度、节气门、档位和变矩器的扭矩倍增来确定，如果使用的话。空转损失162、效率164和部件惯性166是可以包括的已知值，以提高可能的减速度和/或加速度的确定的准确度。空转损失的综合表可以与诸如速度和温度的条件有关，计算空转损失的使用将提高技术的精度。同样，效率和部件惯性的计算也将提高准确度。
可选地，可能的减速度和/或加速度可以通过使用牵引力信息来确定。牵引力的推导是在使用本发明的特定车辆中可适用的当前发展的技术。牵引力信息可以在诸如牵引/稳定性/操纵控制的程序中可用。当可用且可靠时，使用它可以简化计算方法。
实际减速度和/或加速度模块132可以确定来自加速度传感器的实际加速度，或者其可以通过估计车辆速度、变速器输出速度或其它成比例的信号来确定。车辆的实际减速度和/或加速度会受到坡度、拖挂和/或重负荷的妨碍(相对于可能的减速度和/或加速度)，因此，会与可能的减速度和/或加速度不同。
将可能的减速度和/或加速度与实际减速度和/或加速度信号提供到差值确定模块134。任何差值将与坡度、拖挂和/或重负荷的量相关。如果换档进行模块显示出正在进行换档，则将不激活差值确定。正在换档将暂时影响车辆的明显的减速度和/或加速度。
估计差值模块136的幅值，如果差值的幅值显著，则可产生最初的确定。这种类型的处理对于输入到学习算法138中而言是有用的。当产生的所有信号被100％确定为绝对正确的值时，学习算法是适当的，而累积给出了运行的正确表示。如果模块136将差值的幅值确定为是显著的，则将“最初的确定”输入到学习算法。当“最初的确定”频繁发生时，学习算法138将决定出车辆正在经历坡度、拖挂和/或重负荷。估计差值的幅值的显著性以及使用学习算法是有用的，但是对于本发明的作用而言不是必需的；本发明可以在没有它们的情况下发挥作用。
重要的是，不要将由于轮胎打滑(例如在光滑路面上)导致的低减速度和/或加速度误认为是由于重负荷导致的低减速度和/或加速度。通过比较前后轮速度，轮胎空转模块150可以确定出轮胎打滑或空转。如果车辆减速度和/或加速度比可能的低，则可能是由于具有坡度、拖挂和/或重负荷的运行或者由于轮胎空转。当存在轮胎空转时，学习算法将不学习坡度、拖挂和/或重负荷。轮胎空转的获知对于本发明而言不是必需的；学习算法的使用将允许在做出坡度、拖挂和/或重负荷的确定时有些许偏差。
另外，可以确定坡度、拖挂和/或重负荷的各种水平。例如，可以使用无变化水平、低水平、中等水平或高水平来控制各种系统功能。例如，低水平的确定可以仅需要某些部件进行调节。其它部件可以在中等水平中进行调节，更多个部件可以在高水平中进行调节。另外，对于不同水平的确定，调节的量也可以不同。
本发明的宽泛教导可以以各种方式来实现。因此，尽管本发明包括特定的示例，但本发明的真实范围不应当受限于此，因为在研究附图、说明书和以下权利要求书的基础上，其它修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

Claims (18)

1.一种用于车辆的方法，其包括：
确定在车辆不具有坡度和没有负荷时车辆的可能加速度；
确定在实际拖挂情况下、在实际承载负荷情况下和在实际坡度情况下中之一情况下车辆的实际加速度；以及
响应于所述可能加速度和所述实际加速度来控制车辆系统，其中所述车辆系统包括发动机系统、变速器系统、牵引控制系统、稳定性控制系统、操纵控制系统、换档稳定性系统、冷却控制系统和后转向控制系统中的至少一者。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述车辆系统包括：响应于所述可能加速度和所述实际加速度之间的差值控制所述车辆系统。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定实际加速度包括：根据车辆加速计来确定所述实际加速度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其还包括：
根据车辆速度信号来确定所述实际加速度。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其还包括：
根据与车辆速度成比例的信号来确定所述实际加速度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定可能加速度包括：根据发动机扭矩、发动机速度、变速器速度、节气门位置、变速器档位、变矩器倍增和车辆速度中的至少一者来确定所述可能加速度。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定可能加速度包括：根据牵引力来确定所述可能加速度。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括：
确定轮胎空转情况。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，其还包括：
响应于所述可能加速度、所述实际加速度和所述轮胎空转，确定实际坡度情况为高、车辆在拖挂负荷和车辆在承载重负荷中的至少一者。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括：
响应于所述可能加速度和所述实际加速度来确定实际坡度情况为高、车辆在拖挂负荷和车辆在承载重负荷中的至少一者。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制车辆系统包括：控制发动机扭矩、变速器扭矩、车桥扭矩、差速器扭矩、传动轴扭矩和分动箱扭矩中的至少一者。
12.一种用于车辆的控制模块，其包括：
确定在车辆不具有坡度和没有负荷时所述车辆的可能加速度的可能加速度模块；
确定在实际拖挂情况下、在实际承载负荷情况下和在实际坡度情况下中之一情况下所述车辆的实际加速度的实际加速度确定模块；以及
响应于所述可能加速度和所述实际加速度控制车辆系统的车辆系统控制模块，其中所述车辆系统包括发动机系统、变速器系统、牵引控制系统、稳定性控制系统、操纵控制系统、换档稳定性系统、冷却控制系统和后转向控制系统中的至少一者。
13.如权利要求12所述的控制模块，其特征在于，其还包括：
确定所述可能加速度和所述实际加速度之间的差值的差值模块，所述车辆系统控制模块响应于所述差值控制所述车辆系统。
14.如权利要求12所述的控制模块，其特征在于，其还包括：
确定所述可能加速度和所述实际加速度之间的差值的差值模块，所述车辆系统控制模块响应于所述差值的幅值控制所述车辆系统。
15.如权利要求12所述的控制模块，其特征在于，所述可能加速度模块根据发动机扭矩、发动机速度、节气门、档位、变矩器的扭矩倍增或牵引力中的至少一者来确定所述可能加速度。
16.如权利要求12所述的控制模块，其特征在于，其还包括：
确定轮胎空转情况的轮胎空转模块。
17.如权利要求12所述的控制模块，其特征在于，响应于所述可能加速度和所述实际加速度，所述车辆系统控制模块确定实际坡度情况为高、车辆在拖挂负荷和车辆在承载重负荷中的至少一者。
18.如权利要求12所述的控制模块，其特征在于，所述车辆系统控制模块控制发动机扭矩、变速器扭矩、车桥扭矩、差速器扭矩、传动轴扭矩和分动箱扭矩中的至少一者。
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