CN103596829A - 用于车辆的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于使车辆运行的方法，使得所述车辆包括燃烧发动机，该发动机可选择性地连接到至少一个传动轴（104、105）以将驱动力传递到传动轴（104、105）用于推动所述车辆，所述车辆可在第一模式（M1）和第二模式（M2）中运行，在第一模式（M1）中，其在所述发动机连接到所述传动轴（104、105）且到所述发动机的燃料供应实质上被切断的情况下运行，而在第二模式（M2）中，其在所述发动机从所述至少一个传动轴（104、105）断开的情况下运行。在车辆正在或将在下坡上行驶的情况下，该方法包括：确定在所述下坡上使所述车辆在所述第一模式（M1）中运行是否导致所述车辆的速度增大，以及如果确定使其在所述第一模式（M1）中运行将导致所述车辆（100）的速度增大，则使车辆在所述第二模式（M2）中运行。

Description

用于车辆的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于使车辆运行的方法和系统。特别是，本发明涉及用于在用于所述车辆的推进的降低的功率要求盛行的情况下使车辆运行的方法和系统。本发明还涉及实施根据本发明的方法的车辆和计算机程序以及计算机程序产品。

背景技术

在重型车辆（例如卡车、公共汽车）等的运行中，车辆经济性随着时间的过去越来越多地影响车辆被使用时的活动的盈利性。除车辆的采购成本之外，在常规操作中涉及的主要费用项还包括驾驶员工资、修理和维护成本和给车辆提供动力的燃料。因此保持在这些领域的每个中涉及的成本尽可能低是重要的。

根据车辆的类型，不同因素的显著性可变化，但燃料消耗通常是主要费用项。重型车辆的容量利用常常很高，导致高的总燃料消耗，所以减少燃料消耗的任何手段可能对盈利性有积极的影响。

重型车辆通常具有很多不同的动力传动系配置，但因为对于驾驶员来说车辆运行尽可能舒适常常是所期望的，所以自动操作的变速箱常常被使用，由此，关于齿轮变速的决定及其实际实施可通过车载控制系统来控制。

在重型车辆中的自动齿轮变速因此通常由控制系统控制的事实使采用控制模式以使得发动机和变速箱控制部分地基于来自车辆的驾驶员的命令但控制和例如齿轮选择也主要由控制系统掌控变得可能（常常被利用的一种可能性）。由于这个原因，常常在控制系统中合并用于通过尽可能燃料节约地使车辆运行的任何可能来改进燃料消耗的功能。这些功能可例如采取用于影响齿轮变化和齿轮选择的功能的形式。

这样的功能的另一例子是以下功能，其中，在下坡处，当提供用于维持车辆速度的扭矩的需要降低时，将车辆的发动机从其牵引轮断开。例如当驾驶员压下加速器踏板或制动踏板时，车辆的动力传动系随后再次闭合。

发明内容

本发明的目的是提出一种解决上述问题的用于使车辆运行的方法。利用根据权利要求1的方法来实现这个目的。

本发明涉及用于在车辆具有燃烧发动机的情况下使所述车辆运行的方法，所述发动机可选择性地连接到至少一个传动轴以将牵引力传递到所述传动轴，以便推动所述车辆，所述车辆可在第一模式和第二模式中运行，在第一模式中，所述发动机连接到所述传动轴且到所述发动机的燃料供应实质上被切断，而在第二模式中，所述发动机从所述至少一个传动轴断开。在车辆正在或将要下坡行驶的情况下，该方法包括：

-确定使所述车辆在所述下坡上在所述第一模式中运行是否导致所述车辆的速度增大，以及

-如果确定在所述第一模式中运行将导致所述车辆的速度增大，则使所述车辆在所述第二模式中运行。

这提供了与以前由现有技术实现的降低相比可进一步降低车辆的燃料消耗的优点。根据本发明，这通过将发动机从车辆的牵引轮（一个或多个传动轴）断开来完成，甚至在以前被认为显然车辆应在所述发动机连接到所述传动轴而没有燃料供应的情况下运行的情况下也是如此。

虽然在很多情况下常规的断开功能工作良好，但本发明的发明人发现，存在由燃烧发动机提供动力的车辆的燃料消耗可在下坡时进一步降低的情况，这因此通过如上所述的系统实现。

如下面将解释的，从燃料经济观点看，更有利的是，甚至在即使发动机连接到车辆的牵引轮而同时燃料供应被切断的时候车辆将加速的情况下，使车辆在动力传动系断开的情况下运行。

然而本发明导致仍然更低的燃料消耗。原因是，保持断开的发动机运行所需的燃料由下列事实抵消：在发动机断开的情况下，车辆可行驶超出下坡的末尾的一段较长距离。这部分地是因为车辆将在其发动机断开的情况下比在发动机连接到所述传动轴但没有燃料供应的情况下在下坡时达到更高的速度。

此外，当发动机从传动轴断开时，抵抗车辆的运动的力将更小（由于没有发动机制动力来抵抗车辆的前向运动），这意味着车辆在它到达下坡的末尾时将更不快地减速。这转而意味着在下坡的末尾处的车辆移动得比例如设定的巡航控制速度更快的情况下，它可在它的速度下降到设定速度且动力传动系因此被闭合（将发动机连接到至少一个传动轴）以使发动机给车辆提供在行驶的方向上的牵引力之前，在下坡的末尾之后行驶一段较长的距离，导致降低的燃料消耗。

根据本发明的实施例，以当车辆到达下坡的末尾时至少只要车辆的当前速度高于设定速度则总是将它的发动机从牵引轮断开的方式来使车辆运行。这意味着即使由于任何原因车辆在下坡的末尾处在发动机连接到牵引轮的情况下行驶，动力传动系也将被断开，因为这导致较低的燃料消耗，一直到车辆的靠惯性滑行速度下降到设定速度时的位置为止。根据实施例，在下坡之后的车辆的速度被允许在动力传动系再次闭合之前下降到所述设定速度之下。

由在下文阐述的实施例示例的详细描述以及附图来指示本发明的另外的特性及其优点。

附图说明

图1A描绘其中可使用本发明的车辆中的动力传动系；

图1B描绘车辆控制系统中的控制单元；

图2描绘了本发明可应用于的下坡的例子；

图3A描绘了在具有使得车辆将在靠惯性滑行时和在拖曳时都加速的坡度角的下坡上的车辆；

图3B示意性描绘当在图3A中描绘的下坡上靠惯性滑行和拖曳时车辆的相应速度；

图3C示意性描绘了当靠惯性滑行和拖曳时在图3A中描绘的车辆的相应燃料消耗；

图4示出根据本发明的方法的例子；

图5A描绘了在具有使得车辆将在靠惯性滑行时和在拖曳时都加速的坡度的下坡上的车辆；

图5B示意性描绘当在图5A中描述的下坡上靠惯性滑行时车辆的速度。

具体实施方式

图1A示意性描绘根据本发明的实施例的车辆100中的动力传动系。动力传动系包括燃烧发动机101，燃烧发动机101以常规方式经由发动机的输出轴，通常经由飞轮102，通过离合器106连接到变速箱103的输入轴109。离合器可例如采取自动控制离合器的形式，并由车辆的控制系统经由控制单元110控制该离合器。控制单元110还控制变速箱103。车辆100还包括连接到车辆的牵引轮113、114并由来自变速箱103的输出轴107经由轴齿轮108（例如常规分速器）驱动的传动轴104、105。

车辆100还包括各种不同的制动系统，例如常规脚踏制动系统（未描绘）。由车辆的控制系统凭借制动控制单元111控制脚踏制动系统，制动控制单元111以常规方式将信号发送到例如调节脚踏制动系统中的制动力的一个或多个调节器。

制动控制单元111还可适合于控制车辆上的其它制动系统以及车辆的脚踏制动系统。重型车辆常常设置有例如以常规减速器112和/或其它补充制动系统（例如各种排气制动系统、电磁制动系统和发动机制动）的形式的另外的制动系统。基于由车辆的驾驶员和/或其它控制单元发起的命令，控制单元111（或某个其它适当的控制单元）将控制信号发送到适当的系统模块以要求来自期望制动系统的期望制动力。补充制动系统还可直接由驾驶员控制，例如经由按钮或踏板控制，在这种情况下，踏板或控制杆可直接连接到将信息发送到例如减速器控制单元的另一控制单元。

在现代车辆中的控制系统通常包括通信总线系统，通信总线系统由用于将若干个电子控制单元（ECU）或控制器与车辆上的各种部件连接在一起的一个或多个通信总线组成。这样的控制系统可包括大量控制单元，且可在它们中的两个或更多个之间划分特定功能的责任。如本领域中的技术人员将肯定认识到的，这里涉及的类型的车辆因此常常设置有比图1A中描绘的控制单元明显更多的控制单元。

根据本发明的实施例，车辆还设置有控制单元130，在控制单元130中实施了用于使用例如所谓的“前视（look ahead）”巡航控制（LACC）的前视功能。LACC是将对前方道路路段的认知（车辆前方的道路的性质的认知）用于根据本发明的确定的巡航控制。前方道路路段的认知可例如包括前方路段的主要地形、道路曲率、交通情况、道路状况和速度限制以及还有邻近该道路的交通标志。

可例如基于例如以来自适当的定位和/或导航系统（例如卫星导航系统）的信息（例如GPS（全球定位系统）定位信息）的形式的定位信息、地图信息和/或地形图信息来得到这些数据。当例如强烈的顺风/逆风可能影响车辆的推进所需的牵引力时，也可使用天气报告。

在所描绘的实施例中，本发明在控制单元110中实施，但也可能全部或部分地在已经在车辆上的一个或多个其它控制单元或专用于本发明的控制单元中实施。由控制单元110在变速箱103上执行的控制也很可能不仅取决于例如发动机控制单元119而且也取决于从车辆上的一个或多个其它控制单元接收的信息。

这里涉及的类型的控制单元通常适合于从车辆的各种部分接收传感器信号，例如控制单元110可接收来自变速箱103的传感器信号和来自例如减速器112和发动机控制单元119的信号。这里涉及的类型的控制单元还通常适合于将控制信号传送到各种车辆部分和部件。在本示例中，控制单元111将信号传送到各种控制设备以要求期望的齿轮比和离合器106的断开/闭合。

控制常常由一般以计算机程序的形式的编程指令掌控，该计算机程序当在计算机或控制单元中被执行时使该计算机/控制单元实现期望形式的控制行动，例如根据本发明的方法步骤。计算机程序通常采取计算机程序产品129的形式，计算机程序产品129被存储在控制单元中的或连接到控制单元的数字存储介质121（见图1B）上并由控制单元执行，数字存储介质121例如是ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除PROM）、闪存、EEPROM（电可擦除PROM）、硬盘单元等。在特定的情况下因此可通过改变计算机程序的指令来修改车辆的行为。

在图1B中示意性描绘了控制单元（控制单元110）的例子，其可能包括可例如采取某种适当类型的处理器或微型计算机（例如用于数字信号处理的电路（数字信号处理器DSP）或具有预定的特定功能的电路（专用集成电路ASIC））的形式的计算单元128。计算单元128连接到存储器单元121，存储器单元121给它提供例如计算单元能够执行计算所需的所存储的程序代码129和/或所存储的数据。计算单元128还被布置成将计算的部分或最后结果存储在存储器单元121中。

控制单元进一步设置有用于接收和发送输入信号和输出信号的相应的设备122、123、124、125。这些输入信号和输出信号可包括输入信号接收设备122、125可作为信息来检测的并可被转换成计算单元128可处理的信号的波形、脉冲或其它属性。这些信号因此被传送到计算单元128。输出信号发送设备123、124被布置成例如通过调制从计算单元128接收的信号来转换它们，以便产生输出信号，输出信号可被传送到车辆的控制系统的其它部分和/或该信号旨在到达的一个/多个部件。到用于接收和发送输入和输出信号的相应设备的每个连接可采取在电缆、数据总线（例如CAN（控制器区域网络）总线）、MOST（媒体导向的系统传输）总线或某种其它总线配置或无线连接之中的一个或多个的形式。

如上所述，当车辆100在运动中时，存在下列情况：可有利的是从牵引轮113、114断开发动机101，从而打开动力传动系。动力传动系的这个打开、断开可例如通过将变速箱103置于空挡中或通过断开离合器106来实现。当车辆处于运动中时将发动机从牵引轮113、114断开在下文被称为靠惯性滑行。以前，靠惯性滑行仅仅在某些条件盛行时被使用。根据本发明，靠惯性滑行在它以前不被采用的情况下也是可能的。

现在将参考图2来例示此，其中车辆100在下坡201的开始处。在所描绘的实施例中，下坡具有恒定的坡度α。取决于角α的幅值，较大或较小的正力将在车辆的行驶方向上作用于车辆100，即，坡度将使重力在车辆的行驶方向上施加正力分量，从而帮助推动车辆并因此取决于坡度角减小或完全消除对来自发动机101的牵引力的需要。

由于这个原因，如前面提到的，常常采用用于降低在下坡上的车辆的燃料消耗的措施。除了使车辆在靠惯性滑行模式中运行以外，这样的措施还采取使车辆在动力传动性闭合（即，发动机连接到牵引轮）同时对发动机的燃料供应被切断的情况下运行的形式。使车辆运行的这种模式的优点是，因为对发动机的燃料供应被切断，它的燃料消耗也将为零。然而这个措施意味着发动机将经由动力传动系由牵引轮驱动——一种被称为“拖曳”的情况，其中发动机的内部损耗导致制动力，即，车辆是发动机制动的。

发动机的内部损耗通常与其速度有关，使得它们随着增加的发动机速度而增加，且因此发动机制动力也增加，所以通常利用啮合在变速箱中的尽可能高的齿轮（即，以尽可能低的齿轮比）进行拖曳以在拖曳期间减小发动机的速度，且因此也减小其损耗。

然而在靠惯性滑行的情况下，牵引轮不受到任何发动机制动影响，这意味着车辆在下坡时将更容易滚动，并从而与拖曳相比还在下坡的末尾处达到更高的速度。然而这个速度增大以保持发动机以怠速速度运行所需的燃料消耗为代价来实现。

根据坡度角α的幅值，车辆在第一模式M1和第二模式M2中分别运行时将以不同的方式运转，在第一模式M1中，发动机被拖曳，而在第二模式M2中，车辆靠惯性滑行。如果图2中的角α小于角α_F，则车辆将在拖曳时和在靠惯性滑行时都减速（虽然在靠惯性滑行时它不如在拖曳时减速得那么多）。如果α=α_F，则车辆在拖曳时仍将被减速，但它在靠惯性滑行期间的加速度将为零，即，在靠惯性滑行期间给定具有这个角（α_F）的恒定坡度，车辆将维持它在下坡的开始处具有的速度。如果随后角增加到α>α_F，则在发动机断开的情况下车辆将在下坡时加速并因此在下坡的末尾处达到超过它在下坡的开始处具有的速度的速度。当动力传动系断开时增大的角α将导致较大的加速度，而在拖曳期间的减速也变得越来越小。如果角α达到比α_F大的角α_S，则车辆在拖曳期间的加速度将为零，即，车辆即使在拖曳时也将维持其速度。最后，如果角α大于α_S，则车辆将在拖曳时和在靠惯性滑行时都加速。

在现有技术中，发动机从牵引轮断开且车辆因此靠惯性滑行的唯一情况是满足条件α<α_S的情况，即，只有在其中加速度在靠惯性滑行时是可能的但是在发动机拖曳时是不可能的下坡上。如果α超过α_S，则拖曳被采用。这是可理解的，在角α>α_S时，当拖曳时也产生加速度，而同时燃料消耗为零（与靠惯性滑行的情况不同）。然而本发明的发明人发现靠惯性滑行在拖曳引起车辆速度增大的情况下，即，甚至在α>α_S时的下坡上也是有利的。现在将参考图3A-C和图4中的方法400来描述其原因。方法400以步骤401开始，步骤401确定车辆是否已到达或将不久到达下坡。这个确定可以用各种不同的方式完成。

在第一实施例中，确定车辆是否到达下坡是基于在行驶方向上影响其运动的力。在下文，车辆的驱动力F_d表示在工作期间作用于车辆上的力的合力的总表示，即，逆风、顺风、滚动阻力、摩擦和车上的能量消耗、来自发动机的动力贡献和使车辆加速/制动的重力。

这个驱动力F_d可通常被确定为：

F_d=–F_air–F_rr+F_eng–F_frict+F_G    方程（1）

其中：

F_air表示车辆的空气阻力，并可由其控制系统通过在现有技术中充分描述的方程尤其基于车辆的速度和在运动方向上的横截面面积来计算，虽然空气阻力取决于可能难以计算但可由实际测试确定的空气阻力系数。空气阻力也可通过从发动机（其可经由发动机控制单元读取）所产生的力减去如下的其它反作用力来估计。也可因此估计空气阻力系数。F_air逆着车辆的前向运动起作用，所以这个力在方程（1）中被给出负号。

F_rr表示车辆的滚动阻力，其同样基于车辆重量和滚动阻力系数通过已知的方程来计算。滚动阻力主要归因于车辆的轮胎/车轮及其当前重量。这个力同样逆着车辆的前向运动起作用，所以它也在方程（1）中被给出负号。

F_eng表示由其发动机赋予车辆的牵引轮的驱动力。在上面的方程中，这个驱动力被描述为推力，但这不适合于拖曳的发动机，拖曳的发动机作为发动机的摩擦的结果相反消极地作用于推进力F_d。除了实际上由发动机传递的扭矩以外，这个力因此还包括发动机的内部损耗以及对发动机加载的附属设备（例如冷却水泵、AC压缩机、发电机、空气压缩机和转向伺服机构）。在发动机断开（靠惯性滑行）的情况下，F_eng=0。在拖曳期间，F_eng可被表达为F_eng=F_{engine_fric}，其中F_{engine_fric}将是负的并将因此逆着车辆的运动起作用。

F_frict不仅表示可由车辆的控制系统在知道齿轮位置和变速箱温度（较高的温度通常意味着较小的摩擦）的基础上估计的变速箱摩擦，而且表示可取决于车辆速度并且也可存储在控制系统中的后轴/密封物/轮轴承中的摩擦。这个力同样逆着在车辆的行驶方向上的运动起作用。

F_G表示在车辆的运动上的重力的效应，其可被表达为F_G=mg sinα，其中m是车辆的重量，g是重力常数，而α是根据附图定义的车辆的运行表面的坡度。根据运行表面的坡度，这个力将具有正或负效应，即，在下坡时它将产生减小对在行驶方向上的车辆运动的阻力的积极贡献。当本发明涉及下坡时的车辆运动时，如附图中的角α的定义所强调的，在本专利申请中的这个力在车辆的行驶方向上被定义为正的。

知道车辆的速度、发动机的传动扭矩、车辆的配置和其它环境数据使计算车辆的驱动力F_d变得可能，F_d也可接着用于确定车辆是将加速还是减速。如果F_d是正的（被定义在行驶方向上），则车辆将加速。因此不需要运行表面的坡度被明确确定，因为它在方程（1）中被满足。图2中的角α_S（α_F等）也不是恒定的，因为它对于不同的车辆实际上将不同，且甚至对同一车辆也不同，例如取决于当前的货物重量，货物重量也被涵盖在对重力的上面描述中。

确定是否α>α_S可以用各种不同的方式完成。

驱动力F_d可被写为

，即，被写为车辆的重量m乘以其加速度。当F_d为正的时，它意味着

也是正的，所以车辆加速，但如果F_d是负的，则车辆减速。车辆的重量m通常对于其控制系统来说是已知的或可通常被确定。车辆的加速度也可由控制系统例如凭借加速度计来确定。

重力F_G也可明确地通过确定车辆的运行表面的当前角α，即，凭借坡度传感器（例如陀螺仪）来确定，或它可（如通常情况下）由控制车辆的变速箱的控制单元估计。

如上确定是否α>α_S可因此通过确定加速度

是否>0，即，在燃料供应被切断而动力传动系闭合的情况下F_d是否>0来完成。

如上知道滚动阻力和空气阻力以及重力F_G并同样如上知道F_frict，使通过确定–F_air–F_rr–F_frict+F_G是否>0来确定是否α>α_S变得可能。如果结果大于零，则意味着当动力传动系断开时车辆将加速，即，α>α_F。

如果结果也大于F_{engine_fric}，则当动力传动系闭合且燃料供应被切断时车辆也将加速。F_{engine_fric}可例如以对应不同的发动机速度的表的形式被存储在车辆的控制系统中。这个确定也可满足此时由发动机驱动的附属设备，在这种情况下也可针对它们中的每个来存储驱动它们所需的功率。

结果为是否α>α_S的立即确定，因为这将是如果–F_air–F_rr–F_frict+F_G>F_{engine_fric}时的情况。

如果例如通过加速度计，加速度是已知的且因而F_d（因为车辆的重量是已知的）是已知的，则计算可通过确定是否F_d>F_eng来进一步简化。F_eng可例如通过将发动机的输出轴上的传动扭矩转换成功率来确定，这可凭借包括车辆的重量和牵引轮的半径的已知数学表达式来完成。如果F_d>F_eng，则车辆将在靠惯性滑行时，即，当α>α_F时加速。如果其后F_d>F_eng+F_{engine_fric}，则车辆也将在拖曳时，即，当α>α_S时加速。

因此可以以如上面所述的直截了当的方式确定是否α>α_S，该确定也可以用本领域技术人员已知的其它方式来完成。如果车辆的制动系统中的任一个在该确定时被启动，则上面的方程可补偿所施加的制动力，所施加的制动力可由制动控制单元111计算和/或估计。

如果在步骤401发现车辆正行驶的道路改变为下坡，则该方法继续前进到步骤402以确定下坡坡度是否使得α>α_S。这可例如如上文那样来确定。

根据本发明，坡度角因此不需要被具体确定，但通过确定对应于这种情况的关系来代替。

如果在步骤402的条件未被满足，则方法回到步骤401，但在步骤402确定运行表面的状态使得车辆将在拖曳时加速的时候，该方法继续前进到步骤403，其中动力传动系被断开以使车辆在所述第二模式M2中运行。切换到所述第二模式M2可因此实质上紧接在车辆到达所述下坡之后或实质上紧接在下坡变成使得坡度α>α_S之后发生。根据本发明的一实施例，车辆一到达下坡，它就总是切换到到所述第二模式M2，且根据一实施例，车辆一到达其中α大于或等于α_F的下坡，车辆就总是切换到到第二模式。

图3A描绘在位置A处开始且在位置B处结束的下坡，所以根据步骤402的确定和根据步骤403的动力传动系断开将在位置A处或附近发生。图3B示出沿着图3A中描绘的道路路段的车辆速度的变化，且图3C示出在同一路段上的其燃料消耗。位置A、B、C在图3A-C中彼此对应。

如可在图3B中看到的，车辆一直到它到达位置A之前具有速度V_CC，速度V_CC可例如是设定的巡航控制速度。如可在图3C中看到的，车辆此时的燃料消耗在水平C₂处。

当它到达位置A，因而到达具有大于如上所述的α_S的坡度角α的下坡时，车辆可如在现有技术中的一样，即在发动机拖曳的情况下运行，或根据本发明，由此该车辆靠惯性滑行。这两个可选方案在图3B和3C中被例示，其中连续的线表示车辆靠惯性滑行，而虚线表示车辆拖曳。因为下坡坡度角大于α_S，使车辆甚至在拖曳时也加速，它的速度将在拖曳时和在发动机断开时都增加。这在图3B中示出，其中车辆在拖曳时在下坡的末尾处达到速度V_S，而它在发动机断开的情况下运行时达到较高的速度V_F。

图3C示出在这两种情况下的燃料消耗，表明在拖曳期间的燃料消耗C_S为零，因为没有燃料被供应，而在靠惯性滑行期间的燃料消耗C_F是保持发动机（和由它驱动的任何辅助设备例如AC压缩机）以怠速速度运行所需的消耗。

当下坡在位置B处结束时，车辆将停止加速并将相反开始减速。当车辆在动力传动系闭合的情况下减速时，它的速度将再一次由于发动机制动效应，比在发动机断开的情况下降低得更快。为了清楚起见，这由角β_S、β_F示出，使得图3B中的角β_S小于角β_F。这在本示例中意味着车辆的速度下降回到当拖曳时在位置C处已经具有的V_CC，而在靠惯性滑行时它的速度未下降到V_CC，直到它到达位置D为止。车辆在靠惯性滑行时达到的这个相对高的速度可因此用于在发动机断开的情况下继续车辆的运动，经过图2中的位置B和图3B中的位置C，直到它例如在位置D处下降到期望巡航速度。这由图4中的步骤404表示。在步骤405，动力传动系对车辆闭合以恢复为由其发动机推动，由此，该方法回到步骤401，待定另一下坡。

这转而意味着当拖曳时车辆的燃料消耗将在位置C处上升回到水平C₂，而当车辆在下坡时靠惯性滑行时，这将不发生，直到位置D为止。因此，车辆的燃料消耗性能在位置A之前和在位置D之后是相同的。这意味着如果当靠惯性滑行时在位置A和D之间的燃料消耗小于当拖曳时的燃料消耗时，靠惯性滑行将优于拖曳。燃料消耗的这个部分在图3C中由在位置A和D之间的相应面积A₁以及在位置C和D之间的相应面积A₂表示。应注意，面积A₁和A₂在位置C和D之间部分地重叠。

只要面积A₁小于面积A₂，车辆的燃料效率就将在靠惯性滑行时大于在拖曳时。这将也是如下面更详细地解释的情况。还应注意，相应的面积A₁和A₂在图3C中被描绘的方式关于评估燃料消耗中的差异不完全是正确的，且实际上对靠惯性滑行不利。

当靠惯性滑行时，车辆将如上达到比在拖曳期间达到的速度V_S高的速度V_F。这也意味着靠惯性滑行的车辆将具有比当在动力传动系闭合的情况下行驶时在位置A和D之间的更高的平均速度。因为车辆在靠惯性滑行时将具有较高的平均速度，它也将在位置A和D之间行驶得更快，这意味着实际上它将以怠速速度运行发动机持续一段比图3C所示的更短的时间，因为这个图将燃料消耗示为位置的函数而不是时间的函数。

例如，拖曳的车辆从位置C行驶到位置D花费的时间将比靠惯性滑行的车辆长，所以实际上图3C中的面积A₂也较宽并因此比面积A₁大。

从燃料消耗观点看靠惯性滑行比拖曳更有利的原因在上面的方程（1）中很清楚。如上所述，方程（1）描述了减速力，该减速力逆着车辆的加速度起作用，且如果将要实现在行驶方向上的速度增大的话必须通过发动机产生的正力F_eng和/或来自下坡时的重力F_G的积极贡献来克服该减速力。在拖曳期间，由于发动机的内部损耗且由于任何辅助设备由发动机驱动，F_eng，即由发动机产生的力将是制动（负）力。这些损耗相当于如上所述的F_{engine_fric}。在拖曳期间，F_eng可如上被表示为F_eng=F_{engine_fric}，其中F_{engine_fric}将是负的，并因此逆着车辆的运动起作用。摩擦力取决于发动机速度并随着增加的发动机速度而增加。这部分地是由于在较高的发动机速度下增加的泵损耗，例如因为由发动机驱动的泵（例如冷却水泵）必须在较高的发动机速度下完成更多的工作。发动机的拖曳扭矩取决于其内部摩擦损耗，其内部摩擦损耗同样取决于发动机速度并构成发动机轴以期望速度旋转所需的扭矩。

与靠惯性滑行比较，在拖曳期间在动能方面的能量损失的总量，即，

（其中m是车辆的重量）将大于为保持发动机以怠速速度运行在燃料中被供应的能量的量，因为在怠速速度下的摩擦损耗小于在发动机在拖曳时所运行的实质上更高的速度下的摩擦损耗。由于归因于发动机速度的发动机损耗，当发动机断开时保持发动机运行所需的燃料的全部成本将因此被车辆在下坡的末尾处（即，在图3A中的位置B处）时将有的更高速度抵消。

根据本发明的实施例，当车辆达到下坡的末尾时，即，当它到达位置B时，在它的当前速度超过设定速度的情况下，发动机因此也总是被从牵引轮断开。换句话说，即使车辆在它到达下坡的末尾时正在拖曳，发动机也被断开以允许车辆的速度通过靠惯性滑行而降低，当如上所述，这从燃料消耗观点和时间观点看是优选的时候。

本发明因此提出了用于在上面描述的类型的下坡时使车辆运行的方法，该方法实现比现有技术更低的燃料消耗。本发明还提供了在下坡时的车辆的平均速度将更高的优点，这意味着车辆将更快地到达其目的地或可以在稍微更低的巡航速度下运行一段时间，从而增加时间节约和/或对如上所述节约的进一步的燃料节约。

根据本发明的实施例，车辆不仅在它在拖曳时将加速的下坡上而且在具有较小的坡度角的下坡（例如车辆在拖曳时减速所在的那些下坡和/或甚至在发动机断开的情况下它也减速所在的那些下坡）上，都在发动机断开的情况下运行。在车辆甚至在发动机断开的情况下也减速的情况下，如果例如它的速度下降到最低的期望速度（例如V_CC减去某个适当的偏移，在这种情况下所述偏移的幅值可例如取决于当前速度V_CC），靠惯性滑行可被中断。

虽然车辆常常可能根据完全如上所述的情况运行，但存在它在靠惯性滑行时可能在下坡时达到不可接受地高的速度的情况。这在图5A-B中被例示。图5A描述与图3A中的相同的下坡。图5B示出车辆的速度。如上所述，当车辆到达位置A且下坡开始时，车辆的速度是V_CC。在位置A处，发动机如上那样被从牵引轮断开，所以车辆开始靠惯性滑行下坡。如果它在所描述的例子中一直向下靠惯性滑行，则它将如上那样在下坡的末尾处达到速度V_F。

车辆然而可具有不允许达到速度V_F的内部速度限制。例如，巡航控制功能常常使用偏移，由此，车辆的速度被允许在设定的巡航控制速度V_CC周围变化。车辆的速度可例如被允许从V_CC偏离在3-15km/h的范围内可选择的速度。车辆也可能受到不被超过的最大速度，例如由于政府规章或因为车辆的制造商规定最大速度。速度也可由车辆的驾驶员设定。该速度由图5B中的V_KFB表示，且如果它被达到，则车辆将自动开始使用补充制动系统以确保V_KFB不被超过。在图5B中描述的例子中，速度V_KFB低于速度V_F，其在所描述的本示例中将意味着车辆在位置A’处开始自动制动并随后被制动以在下坡的其余部分维持速度V_KFB。

通常是下列情况：车辆的速度超过任何特定的最大可允许速度的风险随着下坡的长度和加速度的量而增加。换句话说，下坡越长和越陡，车辆必须被制动的可能性就越大。

然而这样的情况不是合乎需要的，如果车辆即使在拖曳时也将达到速度V_KFB，因为在那种情况下最终速度（V_KFB）将是相同的，但与靠惯性滑行不同，在拖曳期间该速度将在没有燃料消耗的情况下被达到。在图5A-B中描述的实施例因此包括当发动机已被从牵引轮断开时，确定车辆是否预期达到速度V_KFB。可以例如凭借如下的前视功能或当例如车辆达到高于V_CC但低于V_KFB的速度V_FS时，即时地完成这个确定。

车辆的加速度可在靠惯性滑行时被连续地确定，即，可在车辆从位置A行驶到位置A’花费的时间期间完成多个确定，在这种情况下所确定的这个加速度可被评估以确定在速度V_FS被达到时是否应当采取任何行动。如果例如在位置A’’处发现在它的加速度是恒定的，则车辆可被预期在某个时间内达到速度V_KFB。由于这个原因，动力传动系在这种情况下可闭合，使得车辆替代地在拖曳的情况下运行，以便施加较大的推动阻力，而随后具有降低的加速度和因而具有达到速度V_KFB的较小风险（图5B中的连续线）。如果在位置A’’处确定动力传动系应闭合，则可紧接着在该闭合之后，即，在位置A’’之后完成另一确定，以查看动力传动系是否可被重新断开以再次靠惯性滑行，而不达到速度V_KFB。

根据本发明的实施例，确定动力传动系是否应闭合可紧接在它在位置A处的断开之后开始。

在这种情况下，例如可能替代地基于车辆的驱动力F_d做出第一选择，并其后连续地计算驱动力F_d（和/或确定车辆的速度），以便在必要时改变下坡时车辆的推进模式。

一实施例的例子使用前视（LA）功能来确定车辆是否到达或将到达下坡。LA功能可例如包括对地理范围（例如地区、国家、大陆等）内的所有道路的或对车辆通常行驶所沿着的道路路段的地形和因此道路坡度的车载数据库。这些数据与可例如基于来自卫星导航系统的位置数据（例如来自GPS接收器的数据）而得到的车辆位置组合，在这种情况下车辆的控制系统可知道车辆前方的道路的性质，并因此也确定它已到达或将到达下坡。

道路坡度数据可例如也经由某个适当的无线链路被发送到车辆，在这种情况下所发送的数据可例如通过车辆的当前位置来控制。除了地形信息以外，道路数据还可包括关于速度限制、弯道等的信息。这些数据也可在根据本发明的确定中使用，例如以防止速度限制被超过或车辆以不可接受的高速进入弯道的风险。

这个LA功能未来将在车辆中实现，且来自LA功能的数据可在必要时被发送到控制单元110。通过LA功能的确定提供了下列优点：使甚至在车辆到达下坡之前确定它将不久这么做变得可能。LA功能也可用于在知道它的当前速度、前方的下坡坡度和其它车辆数据的基础上计算车辆将达到的最高速度。在车载LA功能的情况下，靠惯性滑行可甚至在下坡开始之前开始，以便在车辆的速度再次在下坡时增加之前降低它。也可在从确定车辆速度将在所述第一模式M1中运行时增加的时候起的第一时间t1内，将所述车辆切换到所述第二模式M2。这种方法可例如用于确保下坡时车辆的速度将不超过如上所述的V_KFB。本发明还可与具有与本申请相同的提交日、发明人和申请人的标题为“Method and system pertaining to vehicles II”的并行的瑞典专利申请中描述的方法和系统组合，由此，车辆被允许甚至在它达到下坡之前靠惯性滑行。

上面的描述还描述根据一种方法的靠惯性滑行，由此，在靠惯性滑行期间的发动机以怠速速度运行，导致燃料消耗。根据一实施例，发动机在靠惯性滑行期间被关闭。

与发动机仅从车辆的传动轴断开的情况和车辆拖曳的情况比较，关闭发动机实现进一步降低的燃料消耗。发动机可在当车辆靠惯性滑行时的时间段的全部部分或一部分或多部分内被关闭。

根据一实施例，发动机只在确定关闭是有利的情况下被关闭。例如可确定发动机在必须被重新启动之前是否可被关闭持续第一时间段。这个确定可例如通过如上所述的前视功能来完成。该时间段可例如基于通过关闭所述发动机而实现的燃料节约，且所述第一时间段可例如是至少实现降低与使用启动器电机重新启动所述发动机所需的燃料消耗对应的燃料消耗的时间段。具有与本申请相同的提交日、发明人和申请人的标题为“Methodand system pertaining to vehicles III”的并行的瑞典专利申请描述了一种方法和系统，由此，当关闭可以持续至少第一时间段时，车辆的发动机在靠惯性滑行期间被关闭。该方法也可在这里被应用。

本发明不限于上面描述的本发明的实施例，而是涉及并包括在所附独立权利要求的保护范围内的所有实施例。例如，在上面针对具有恒定坡度α的下坡例示本发明。如前所指出的，本发明可应用于所有类型的下坡，即，甚至具有变化的坡度的那些下坡。

本发明的本质点是，车辆被允许甚至在拖曳时也存在加速度的情况下也靠惯性滑行。

Claims (23)

1.一种用于使车辆（100）运行的方法，使得所述车辆（100）包括燃烧发动机（101），所述燃烧发动机（101）能够选择性地连接到至少一个传动轴（104、105）以将驱动力传递到所述传动轴（104、105）用于推动所述车辆（100），所述车辆（100）能够在第一模式（M1）和第二模式（M2）中运行，在所述第一模式（M1）中，所述发动机（101）连接到所述传动轴（104、105）且到所述发动机（101）的燃料供应实质上被切断，而在所述第二模式（M2）中，所述发动机（101）从所述至少一个传动轴（104、105）断开，特征在于，在车辆正在或将在下坡上行驶的情况下，所述方法包括：

-确定使所述车辆（100）在所述下坡上在所述第一模式（M1）中运行是否将导致所述车辆（100）的速度增大，以及

-如果使所述车辆（100）在所述第一模式（M1）中运行将导致所述车辆（100）的速度增大，则使所述车辆（100）在所述第二模式（M2）中运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述车辆在来自下列模式中的任一模式中运行时，进行所述确定：

-所述第一模式（M1），

-所述第二模式（M2），

-所述车辆在所述发动机（101）连接到所述传动轴（104、105）而同时燃料被供应到所述发动机（101）的情况下运行的模式。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：

-通过位于所述车辆的控制系统中的至少一个控制单元（110）来执行使所述车辆（100）在所述下坡上在所述第一模式（M1）中运行是否将导致所述车辆（100）的速度增大的所述确定。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，还包括：

-当使所述车辆（100）在所述下坡上在所述第一模式（M1）中运行是否将导致所述车辆的速度增大的所述确定被完成时，紧接在所述车辆到达所述下坡之后将所述车辆的推进切换到所述第二模式（M2）。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，还包括：

-在所述车辆到达所述下坡之前将所述车辆切换到所述第二模式（M2）。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，还包括：

-在从确定了如果在所述第一模式（M1）中运行则所述车辆的速度将增大的时候起的第一时间段（t1）内，将所述车辆切换到所述第二模式（M2）。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，还包括：

-甚至在确定了如果在所述第一模式（M1）中运行则所述车辆的速度将增大的情况下也使所述车辆在所述第二模式（M2）中运行。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，还包括：

-基于影响所述车辆在行驶方向上的运动的力来确定所述车辆是否在下坡上。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

-通过确定影响所述车辆在行驶方向上的运动的力的合力是否超过第一值，来确定对所述车辆（100）的驱动力要求是否使得如果所述车辆（100）在所述下坡上在所述第一模式（M1）中运行则所述车辆（100）的速度将增大。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中，所述车辆是否在或将在下坡上的确定是基于到和/或来自所述发动机的控制信号。

11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法，还包括：

-基于涉及所述车辆的前方路线的坡度的数据和/或基于涉及所述车辆的前方路线的道路地形和/或所述车辆的位置的数据，来确定所述车辆是否正在或将在下坡上行驶。

12.根据权利要求1-11中的任一项所述的方法，其中，在如果使所述车辆（100）在所述下坡上在所述第一模式（M1）中运行，则所述车辆的速度是否将增大的所述确定的时候激活所述车辆（100）的巡航控制功能。

13.根据权利要求1-12中的任一项所述的方法，还包括：

-确定所述车辆（100）是否正在接近所述下坡，以及

-当所述车辆（100）正在接近所述下坡时，在所述车辆（100）到达所述下坡之前的第一位置处从所述至少一个传动轴（104、105）断开所述发动机（101）。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

-基于所述车辆到达所述下坡时所述车辆将具有的速度的确定和/或基于所述车辆（100）从所述第一位置到所述车辆（100）到达所述下坡的位置将经历的速度下降的确定，来确定所述第一位置。

15.根据前述权利要求所述的方法，还包括：

-当所述车辆（100）在所述第二模式中运行时，当所述车辆的速度与针对所述车辆设定的最大速度（v_KFB）相差小于第二值时和/或当所述车辆在与针对所述车辆设定的最大速度（v_KFB）相差小于第二值的速度（v_FS）下的加速度超过第一加速度时，将所述发动机（101）连接到所述传动轴（104、105）。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括在当所述发动机（101）从所述至少一个传动轴（104、105）断开时的时间段的至少部分内关闭所述发动机（101）。

17.一种包括程序代码的计算机程序产品，当所述程序代码在计算机中执行时，所述计算机程序产品使所述计算机应用根据权利要求1-16中的任一项所述的方法。

18.一种包括计算机可读介质和根据权利要求17所述的计算机程序的计算机程序产品，所述程序被包含在所述计算机可读介质中。

19.一种用于使车辆（100）运行的系统，使得所述车辆（100）包括燃烧发动机（101），所述燃烧发动机（101）能够选择性地连接到至少一个传动轴（104、105）以将驱动力传递到所述传动轴（104、105）用于推动所述车辆（100），所述车辆（100）能够在第一模式（M1）和第二模式（M2）中运行，在所述第一模式（M1）中，所述发动机（101）连接到所述传动轴（104、105）且到所述发动机（101）的燃料供应实质上被切断，而在所述第二模式（M2）中，所述发动机（101）从所述至少一个传动轴（104、105）断开，特征在于，所述系统包括：

-在所述车辆（100）正在或将在下坡上行驶的情况下用于确定在所述下坡上在所述第一模式（M1）中的运行是否将导致所述车辆的速度增大的模块，以及

-用于如果确定了所述车辆在所述第一模式（M1）中的运行将导致所述车辆的速度增加则使所述车辆（100）在所述第二模式（M2）中运行的模块。

20.根据权利要求19所述的系统，特征在于，所述变速箱采取包括具有不同齿轮比的多个有区别的齿轮的变速箱的形式，使得在所述第一模式（M1）中所述车辆以所述变速箱中的有区别的齿轮比运行。

21.根据权利要求19或20所述的系统，特征在于，用于通过断开离合器和/或通过将所述变速箱放置在空挡上来将所述发动机从所述传动轴（104、105）断开的模块。

22.一种车辆，特征在于，其设置有根据权利要求19-21中的任一项所述的系统。

23.根据权利要求1-16中的任一项的方法或根据权利要求19-21中的任一项所述的系统在车辆中的应用。

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