CN107298101B - 用于车辆的巡航控制系统及动力传动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的巡航控制系统，包括控制器，该控制器被配置为保持车辆速度在设定点附近，并且响应于预测的制动能力下降到基于预测制动衰减的阈值以下，而降低设定点并将车辆的变速器降挡以增加负转矩，从而减少制动衰减。此外，车辆的动力传动系统包括发动机、与发动机连接的自动变速器和控制器。控制器被配置为保持车辆的速度在设定点附近，并且响应于预测的制动能力下降到基于预测制动衰减的阈值以下，而减小设定点并使变速器降挡以增加负转矩。

Description

用于车辆的巡航控制系统及动力传动系统及其控制方法

技术领域

本发明总体上涉及基于由预测制动衰减得出的可用制动能力来控制车辆动力传动系统的方法和装置。

背景技术

许多车辆配备有自动制动系统，自动制动系统运用盘和制动衬片之间的摩擦力，其中制动衬片在制动衬块上，或者自动制动系统运用在制动鼓和制动衬片之间的摩擦力，其中制动衬片在制动蹄上。摩擦制动器的一个特征是车辆制动系统性能的衰减或制动衰减。制动衰减是在重复或持续的摩擦制动器应用后可能发生的停止动力的减少。制动衰减是由制动器的摩擦材料(包括制动衬片、制动盘、制动鼓或制动流体)中的热量积聚引起的。摩擦衰减或制动流体衰减可能导致停止动力的损失或衰减。制动衰减经常发生在沿长的急剧下降行驶的期间。盘式制动器更能抵抗制动衰减，因为热量可以从盘和衬块排出，而制动鼓倾向于保持热量。

此外，许多车辆配备有自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,ACC)系统。采用传统的基于发动机的速度控制的ACC可以自动应用车辆摩擦制动器来保持恒定的速度或跟随距离。下坡行驶或跟随不同车辆的车辆ACC可以通过减少发动机的动力输出或应用车辆制动器来主动地减速车辆以保持车辆的速度或车辆与另一车辆之间的距离。摩擦制动器的持续应用，例如在下坡跟随模式下可能会使摩擦制动器过度工作并导致制动衰减。为了避免制动衰减，一些ACC系统设计为当摩擦制动器超过温度时脱开。

发明内容

一种用于车辆的巡航控制系统，包括控制器。控制器被配置为使车辆的速度保持在设定点附近，并且响应于预测的制动能力下降到基于预测制动衰减的阈值以下，而降低设定点并且使车辆的变速器降挡以增加负转矩，从而减少制动衰减。

一种车辆的动力传动系统，包括发动机、与发动机连接的自动变速器和控制器。控制器被配置为保持车辆的速度在设定点附近，并且响应于基于预测制动衰减来预测的下降到阈值以下的制动能力，而减小设定点并且使变速器降挡以增加负转矩。

一种控制车辆的动力传动系统的方法，包括：响应于预测的车辆制动器能力降低到预定水平以下，而由控制器减小车速设定点；应用车辆的摩擦制动器以减少车辆速度到设定点；并且使变速器降挡，其中预测能力是基于与车辆制动器的摩擦材料相关联的温度和由车辆的速度、质量和车辆当前倾斜角度得出的预测制动衰减阈值。

附图说明

图1示出了包括可配置显示器以便于与驾驶员进行信息通信的车辆计算系统；

图2示出了车辆动力传动系统和用于动力传动系统的控制系统的示意图；

图3示出了相对于发动机曲轴处的发动机转速的发动机制动马力的图示；

图4示出了相对于不同变速器挡位的车速的车轮处的负转矩；

图5示出了基于预测制动衰减改变巡航控制设定点的控制系统的流程图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以采取各种和替代形式。数字不一定按比例；一些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员各种应用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考附图中任一幅示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他图中所示的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，可预期与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。

大多数车辆的如何制动工作的基本原理是相同的。这个原理就是能量守恒，那就是能量既不能被创造也不能被毁灭，而是从一种形式转换成另一种形式。摩擦制动器是能量转换器；它们通过制动衬片和制动鼓表面之间的摩擦或制动衬片和制动盘表面之间的摩擦将动能(例如，运动)转换成热能。摩擦表面是具有制动衬块(例如，制动衬片)的旋转制动部件(例如，制动鼓或制动盘)的表面。由制动系统产生的热的量与车辆的质量和使制动衬块压靠旋转制动部件的力直接相关。热能通常以英制热单位(British Thermal Units,BTU)测量，并且由制动系统产生的BTU的量是被转换的动能的量的结果。动能＝1/2m·V²，其中m是质量且V是速度。制动器必须转换成热量的能量的量通过将车辆质量而加倍并且通过使其速度加倍而成为4倍。

这里，关于由于热饱和导致的制动衰减探讨了两种操作模式，即，正常驾驶操作和自适应巡航控制。当发生制动器的热容量饱和的驾驶事件时，通常制动器不再能够提供有效的制动力。在正常运行中的下坡驾驶期间，如果驾驶员希望保持恒定的速度，驾驶员有几个选择。驾驶员可以使用手动超驰并将变速器推动到低挡。由于增加的RPM(每分钟转数)，低挡将提供更好的发动机制动。如果车辆配备发动机制动，效果会更大。驾驶员也可以选择使用摩擦制动来调节他或她的速度。最佳做法是一踩一放或点刹制动器，从而大大降低速度，而不会过热制动器。没有什么可以强迫驾驶员这样做，并且在常规变速器模式下，这不会强制任何降挡。驾驶员也可以将车辆置于“牵引/托拽”模式中，这允许逐级制动降挡。这些换挡的降挡逻辑是基于制动踏板的速度和实现的制动压力。如果驾驶员点刹制动器，则可能会降挡。如果驾驶员保持较高的制动压力，则会发生多次降挡。

然而，上述速度控制方法都不能完全保护驾驶员免于使热制动能力饱和。即使在牵引/托拽模式下，驾驶员仍然可以施加轻制动压力来保持速度，而不会使变速器变低挡。通过使用热容量模型，可以开发当车辆接近热容量极限时使强制变速器降挡的变速器逻辑。通过强制降挡，它允许动力传动系统提供驾驶员所要求的一些制动力。

当自适应巡航控制有效时，车辆自动地应用摩擦制动器，并且使用不同的逻辑来确定降挡。在自适应巡航控制激活时，变速器逻辑使用基于制动压力和时间的制动计数器。在较高的制动压力下，计数器的计数速度要比较低制动压力更快。精确图表由变速器校准器(transmission calibrator)确定。一旦计数器达到由校准工程师设定的一定限度，变速器将降挡。这是减轻液压制动要求的一种方法。然而，该方法没有考虑制动系统的实际热容量(thermal capacity)。该方法是基于客户满意度和车辆工程师对系统应如何运作的确定。

在自适应巡航控制模式中，热容量降挡逻辑可以是超驰现有降挡逻辑的额外保护。再次，使用热容量模型，变速器逻辑可以将模型的值导入到变速器控制模块(Transmission Control Module,TCM)中，并且可以在变速器逻辑中设置限制。当热容量达到这个限制时，可以要求降挡。

事实上，包括预测的热容量信号可能是有益的。该信号可以使用当前的热容量和当前的热容量变化率。使用这两个信号，TCM可以预测热饱和点和因此预测的降挡点。

对于正常驾驶操作和自适应巡航控制驾驶状况两者，该逻辑可以覆盖所有其它降挡算法。

此外，例如，在自适应巡航控制期间，该逻辑可以被扩展，如果车速被设置为使得当前挡位中不可能降挡，则系统可以将制动器点刹到更低的速度，此处降挡是可能的。

在一些情况下，单个降挡可能不足以减轻也被称为液压制动要求的摩擦制动要求。一旦降挡发生，逻辑可以再次评估热容量的变化率。如果热容量的变化率在降挡后继续增加，则可以设置系统以指令另一个降挡。系统可以继续这样做，直到热容量的变化率为负。

通常，制动衰减可以分为四个主要类别，包括：摩擦衰减、机械衰减、流体衰减(fluid fade)和多米诺(Domino)衰减。

摩擦衰减是用于在制动系统中将动能转换成热量的机制。摩擦是彼此接触的两个物体之间的运动阻力。如果摩擦表面的摩擦力降低到不可接受的水平，则将动能转换成热能的能力也会降低。当由于热量使摩擦表面的摩擦力发生减小时，这被称为摩擦衰减。当液压制动系统中发生摩擦衰减时，对于驾驶员来说仍然会感到踏板较重，但他会注意到车辆制动响应的差异。对于空气制动的车辆，当发生摩擦衰减时，驾驶员可能会记录踏板被踩到底。制动摩擦受摩擦表面温度的影响。热/摩擦分布与从衬片到衬片不同并且可以是线性或曲线。制动衬片的摩擦力随着制动器中的热量累积而逐渐下降(线性)，或者衬片摩擦力可以增大直到到达峰值，然后迅速开始减小(曲线)。

机械衰减最常见地与鼓式制动器相关联，而不是盘式制动器。在鼓式制动器中，衬片的应用向外朝向旋转的鼓摩擦表面。当制动鼓变热时，其向外膨胀。这种膨胀将增加鼓的直径，使其远离衬片应用。制动鼓的膨胀导致需要增加衬片行程和增加作用装置的行程。如果扩展足够大，可能导致作用装置触底并且制动失败。盘式制动器衬片应用与旋转盘成直角，并且盘的膨胀向外朝向作用装置而 不是远离它。因此，盘式制动器具有更好的抗衰减性能。

流体衰减涉及通过使用不可压缩流体(制动流体)将推动制动踏板的驾驶员的力传递到制动衬片来进行工作的液压制动系统。空气和汽化流体是可压缩的，并且如果允许进入液压制动系统，将感觉制动踏板是有弹性的并且传递到衬片的力将被减小。就像水一样，制动流体可以沸腾并变成蒸汽，如果它变得足够热。流体衰减是制动流体过热导致其蒸发。在系统能够将踏板力传递到衬片之前，蒸发的流体将必须被压缩。在大多数情况下，踏板行程都不足。

当系统中的某些制动器具有比其他制动器更大的制动转矩时，发生多米诺衰减。这种不平衡可能是由于维护不良、负载分配不良或轻制动应用造成的。产生更多负转矩的制动器会比它们应有的更快地加热，这可能导致制动器衰减。如果高转矩制动器失效，则其他制动器将接收不成比例的热量的量。这些现在过载的制动器也可能会失效，因此是多米诺骨牌效应。

制动能力的一个实施例包括制动能力的变量，其中变量的大小是基于制动材料的温度与制动衰减发生的温度阈值之间的差异，其通过制动材料温度的预测上升来补偿。制动材料温度的预测上升可以是基于车辆速度、车辆重量和车辆倾斜度的统计确定。对制动材料温度的预测上升的更全面的确定可以包括升高、将应用制动器的预测持续时间、来自指示未来期望速度的导航系统的路线的变化以及沿着路线的高度变化。根据制动能力，驾驶员可能会在紧急情况发生之前采取通知的动作过程。例如，如果在陡峭的下坡公路上行驶的车辆的驾驶员被告知沿着规划路线的潜在的制动衰减情况，则驾驶员可以选择离开高速公路停止车辆并允许制动材料冷却。另一个实施例可以包括响应于制动材料的温度和发生制动衰减的温度阈值而接合的指针。此外，实施例可以包括制动材料的摩擦系数或制动材料的摩擦系数相对于温度的分布。制动材料的摩擦系数或制动材料的摩擦系数的分布可以基于应用的历史制动力和产生的制动力来监测和更新。应用的制动力可以基于制动踏板位置或制动流体压力。所产生的制动力可以基于许多因素，包括车辆的速度分布、车辆的倾斜角度、车辆的高度变化或车辆的重量。

可能希望在穿行陡峭的下坡、牵引拖车或在诸如赛车的闭合路线上操作高性能车辆时监视制动能力，并且可能不希望在很少或没有倾斜度或预测的高度变化的低速行驶时监视制动能力。

图1示出了车辆102的示例100，其包括可配置显示器114，以便于与驾驶员信息通信。车辆102可以包括用于运输人员或物品的各种类型的乘用车辆，例如交叉多用途车(crossover utility vehicle,CUV)、运动型多用途车辆(sport utility vehicle,SUV)、卡车、休旅车(recreational vehicle,RV)、船、飞机或其他移动机器。应当注意的是所示出的车辆102仅仅是示例，并且可以使用更多、更少和/或不同位置的元件。

车辆102的信息显示系统104可以包括被配置为执行支持本文所描述的过程的指令、命令和其他例程的一个或多个处理器106。例如，信息显示系统104可以被配置为基于加载到存储器108的显示设置138来执行显示应用136的指令，以提供信息显示特征，例如旅行计数器、燃料经济性、燃料历史、数字车速表、发动机信息或制动能力。可以使用各种类型的计算机可读存储介质110以非易失性方式保存这样的指令和其他数据。计算机可读介质110(也称为处理器可读介质或存储器)包括参与提供可由信息显示系统104的处理器106读取的指令或其他数据的非瞬时介质(例如，有形介质)。可以从使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序来编译或解释计算机可执行指令，包括但不限于单独或组合的Java、C、C++、C#、Objective C，Fortran、Pascal、Java Script、Python、Perl和PL/SQL。

信息显示系统104可以设置有允许车辆乘客与信息显示系统104交互的各种特征。例如，信息显示系统104可以包括输入控制器112，其被配置为从提供乘客-车辆交互的一个或多个车辆102的人机界面(Human-Machine Interface,HMI)控制器116接收用户输入。这些可以包括被配置为调用信息显示系统104上的功能的一个或多个按钮、旋钮或其它控置器。信息显示系统104还可以驱动或以其它方式与一个或多个可配置显示器114通信，该可配置显示器被配置为通过显示控制器118向车辆乘客提供视觉输出。

可配置显示器114可以设置在车辆的仪表板内，例如在组合仪表板内。在其他示例中，可配置显示器114可以是诸如导航系统的另一显示系统的一部分，或者可以是车辆102中其他地方的专用信息显示系统的一部分。可配置显示器114可以是液晶显示器(LiquidCrystal Display,LCD)、等离子体显示器、有机发光二极管显示器(Organic LightEmitting Display，OLED)或任何其它合适的显示器。在一些情况下，可配置显示器114可以是进一步配置成经由显示控制器118接收用户触摸输入的触摸屏，而在其他情况下，可配置显示器114可以仅是显示器，而不具有触摸输入功能，例如当包括在方向盘后方的组合仪表内时。

信息显示系统104还可以被配置为经由一个或多个车载总线120与车辆102的其他部件通信。车载总线120可以包括作为一些非限制性的可能性的车辆控制器局域网络(controller area network,CAN)、以太网网络和面向媒体系统传输(media orientedsystem transfer,MOST)中的一个或多个。车载总线120可以允许信息显示系统104与车辆102内的其他系统通信。下面详细描述的示例性车辆系统可以通过车载总线120与信息显示系统104通信。在其他示例中信息显示系统104可以连接到更多或更少的车载总线120，并且一个或多个HMI控制器116或其他部件可以经由车载总线120连接到信息显示系统104，或者直接连接到信息显示系统104，无需连接到车载总线120。

在一个示例中，动力传动系统控制模块122可以是与信息显示系统104通信的部件，并且可以被配置为向信息显示系统104提供关于发动机操作部件的控制的信息(例如，空转控制、燃油输送、排放控制、发动机诊断代码、发动机RPM等)。车身控制模块124可以被配置为管理各种功率控制功能，例如外部照明、室内照明、无钥匙进入、远程启动、拖车灯的连接、制动踏板的按下以及向信息显示系统104提供诸如进入点状态信息(例如，发动机罩、车门和/或车辆102的主干的关闭状态)这样的信息。防抱死制动模块126可以被配置为提供对制动系统部件的控制和监视，并且向信息显示系统104提供关于部件的信息(例如，主缸压力、制动液位、施加的制动力、制动流体温度等)。稳定性控制模块128可以被配置为执行诸如主动悬架控制、牵引力控制和制动控制这样的功能，并且向信息显示系统104提供感测的车辆动态信息，诸如侧倾角、俯仰角、横摆角速度、侧倾率、俯仰率、横向和纵向速度、横向和纵向加速度、轮胎滑移、轮胎滑移率以及信息娱乐系统模块。远程信息处理控制模块130可以包括配置成访问通信网络(未示出)的通信服务的车载调制解调器，并且可以提供分组交换网络服务(例如，因特网接入、因特网语音协议(voice over Internet protocol,VoIP)通信服务)到信息显示系统104以及通过车载总线120连接的其他设备。远程信息处理控制模块130可以被配置为与诸如移动电话、平板电脑、手表、个人便携式设备、远程服务器或其他电子系统的这样远程设备或便携式设备通信。通信可以用于将信息传送到处理器或控制器。信息可以是指示计划路线、计划的高度变化或用于制动材料的更新的摩擦系数的数据。导航系统132可以被配置为在输入目的地时规划从当前位置路由到目的地的路径。基于路径，导航系统132可以执行路线规划和显示功能，例如显示路径，跟踪车辆移动，跟踪车辆速度的跟踪变化，以及跟踪车辆高度的变化，以及根据路径预测车辆的未来速度变化，并预测车辆未来高度的变化。当前位置可以由全球定位系统(GPS)模块134确定。GPS模块132可以与远程卫星通信，使得GPS模块能够基于当前车辆位置、车辆行驶方向和指示车辆正在行驶的当前道路的地图数据来预测车辆102的未来速度的变化，并预测车辆102未来高度的变化。

显示应用程序136可以安装到信息显示系统104并用于允许车辆102向显示控制器118提供输出，使得可配置显示器114将与车辆102的操作相关的信息传送到驾驶员。在一个示例中，显示应用程序136可以被配置为经由可配置显示器114提供菜单结构，该菜单结构具有放置信息屏幕的一组类别，诸如性能、卡车、牵引、山路和越野。菜单结构还可以包括可以从类别中选择的信息屏幕。例如，性能类别可以包括用于在闭合过程的连续圈之间的时间分割的搭接计数器屏幕，用于横向加速的g力屏幕和制动能力屏幕。作为更多的示例，卡车信息类别可以包括规格选择屏幕、轮胎压力屏幕、数字测速计屏幕、发动机信息屏幕和制动能力屏幕。作为其他示例，牵引类别可以包括牵引状态屏幕、牵引信息屏幕、拖车灯状态屏幕、拖车设置屏幕、连接清单屏幕和制动能力，并且越野类别可以包括越野状态屏幕、车辆倾斜屏幕、动力分配屏幕以及制动能力屏幕。当从菜单结构(例如，通过到HMI控制器116的用户输入)选择屏幕时，所选择的屏幕可以被显示在可配置显示器114上。另外，显示器可以与在显示器的外围的诸如具有仪表轴的机械指针结合使用，而指针被配置成在显示器上延伸。然后可以将显示器配置为仪表的面板。这里，显示器可以改变以匹配由仪表/显示器组合显示的期望车辆特性。

图2示意性地示出了后轮驱动车辆动力传动系统和驱动器接口。粗实线表示诸如轴的机械动力流连接。虚线表示信息信号流。为了清楚起见，在图中可以省略不受本发明影响的功率流路径和信号。发动机210通过燃烧燃料来产生动力。起动器212使用来自电池的电能将发动机加速到能够维持燃烧过程的速度。变速器214在发动机曲轴和变速器输出轴之间建立各种各样的含多种速度和转矩比的动力流动路径，以使动力适应当前的车辆需求。差速器216例如当车辆转弯时将来自左右后轮218和220之间的变速器输出轴的动力分开，允许轻微的速度差。前轮222和224未被驱动电。四轮驱动动力总成可以包括将变速器输出轴的一些或全部动力转移到前轮的分动箱。前轮驱动动力传动系统与后轮相反地驱动前轮。在前轮驱动动力传动系统中，变速器和差速器可以组合成单个壳体。

制动器226、228、230和232分别选择性地约束车轮218、220、222和224。通常，制动器响应于驾驶员踩下的制动踏板234而被接合。制动器的转矩容量响应于踏板下压的程度和/或施加在踏板234上的力而变化。电子制动器(Electronic Park Brake,EPB)236可以是即使在制动踏板234被释放之后，也被接合以保持至少一个制动器的当前水平的转矩容量。变速器214还包括驻车机构。驻车机构是一种设计用于在不消耗任何功率的情况下将车辆无限期固定的机构。通常，驻车机构包括与变速器输出轴上的驻车齿轮啮合的驻车棘爪。当车辆以比较低的阈值速度高的速度移动时，驻车棘爪通常不被设计成接合驻车齿轮。驻车机构可以包括在该机构以高于阈值速度的速度被触发情况下延迟接合的特征。

驾驶员通过与各种控制器交互来控制动力传动系统的操作。如下所述，驾驶员通过操纵包括电子模块238和启动/停止按钮240的点火控制器来控制发动机的启动和停止。驾驶员使用范围选择器(例如倒车(R)按钮242、空挡(N)按钮244和驱动(D)按钮246)选择所需的运动方向(或空挡)。值得注意的是，变速器不提供对驻车的直接、明确选择。一旦选择了驾驶员范围，驾驶员使用加速踏板248(用于正转矩)和制动踏板234(用于负转矩)来控制车轮转矩。通过显示器250向驾驶员提供关于动力传动总成当前状态的反馈。

控制器252基于上面的控制列表的驾驶员操纵和其它传感器来发送信号以控制各种动力传动系统部件。这些其它传感器可以包括车速传感器254和驾驶员存在传感器256。驾驶员存在传感器可以被配置为检测驾驶员座椅中的重量，类似于用于控制乘客侧安全气囊的启动的乘客传感器。

控制算法在下面和几个示出流程图的附图中进行了描述。控制算法被描述为多个通信的控制器，但是可以以各种方式实现，其包括多个处理器、执行多个控制线程的单个控制器或者执行单个控制线程的单个处理器。在流程图中，控制状态由圆角框表示。对于每个流程图，一次有一个状态处于活动。各种事件会触发执行操作，如远离状态框的标记箭头所示。这些事件可以是其他流程图中的状态改变，或者可以响应于驾驶员动作或车辆状态的变化从传感器发送。方角框表示控制器采取的操作。菱形代表逻辑分支点。事件处理逻辑可能导致转换到另一个状态，但并不总是这样做。转到其他状态可能会触发其他流程图中的事件。

图3示出了发动机制动力302相对于发动机曲轴处的发动机转速304的图示300。发动机制动力302也被称为负转矩，并且是旋转内燃发动机(internal combustion engine,ICE)所需的能量的量。ICE的旋转由于发动机的气缸中的空气压缩、发动机的旋转质量和与发动机相关的摩擦损失而产生负转矩。虽然发动机制动与发动机的旋转相关联，并且因此是发动机转速304的函数，如负转矩302的分布306对发动机转速304所示，可以使用变速器来增加发动机制动的效果。

图4示出了相对于不同变速器挡位的车辆速度404的车辆车轮处的负转矩402的图形表示400。这里，基于约1250rpm至4000rpm的发动机工作范围(如图3所示)，每个齿轮乘以发动机的负转矩。这里，变速器用以下齿轮比示出：二挡为2.25，三挡为1.5，第四挡为1.0，第五挡为0.75，第六挡为0.65。后差速器是3.73比率差动，轮胎周长将500转转换成一英里。差速器和齿轮的比率用于将发动机制动(也称为发动机的负转矩)乘以车轮处的负转矩。齿轮传动比的另一个方面是齿轮减少与发动机工作范围相关联的车轮转速范围。例如，在第二挡中，车轮转速在1000RPM时为约14mph，在4000rpm下为57mph，负转矩从在14mph的-900nm增加至57mph时的-3300nm。实际的影响是降挡变速器增加了车轮的负转矩，可用于增加摩擦制动。例如，以60mph行驶的车辆，发动机制动乘以齿轮比，使得在第六挡中存在大约-344nm的负转矩，降挡到第五挡将负转矩增加到-482nm的负转矩，降挡到第四挡齿轮将负转矩增加到-963nm，降挡到3挡将负转矩增加到-1933nm，降挡到二挡将负转矩增加到-3400nm。然而，在第六挡中，发动机将以大约1200rpm的速度旋转，在第三挡中，发动机将以2800rpm转动，而在第二挡中，发动机将以超过4000RPM的转速旋转，这超出了图3的发动机的推荐转速。因此，从6挡降挡到3挡，负转矩增加了400％以上，从而减少了摩擦制动器的需求。

图5示出了被配置为基于预测制动衰减改变巡航控制设定点的控制系统的流程图500。

在操作502中，控制器接收制动压力信号和与制动压力信号相关联的时间。接下来，在操作504中，控制器接收道路坡度。道路坡度可以来自动力传动系统控制器、变速器控制器、倾斜仪或者可以根据车辆模块和传感器的输入来计算。

在操作506中，控制器接收道路斜坡预测。道路斜坡预测可以基于预测的未来路线。预测道路斜坡可以包括根据导航系统的数据，沿着车辆当前行驶的道路的预测的高度变化或沿着预期行驶的路线的预测道路斜坡。此外，预测的道路斜坡可以是基于来自车载嵌入式调制解调器接收的远程服务器的数据，预期与车辆预期行驶的路线相关联的预测高度变化。

预测的行驶路线可以包括车辆预期用于制动的位置，例如在停车标志、交通灯、具有历史较慢速度的位置或与实时交通拥堵相关联的位置。随着车辆的速度增加，随着车辆的重量增加，随着倾斜角度的减小(即，沿着山坡或斜坡下坡)，或者随着预测路线指示持续时间增加的制动器的应用，预计的制动衰减阈值可以减小。

在操作508中，控制器基于制动压力和时间数据与制动器的温度一起确定可用的制动能力。制动器温度的增加或减少可以基于来自配置成测量制动材料的温度的热电偶的信号，它可以基于诸如表示制动材料的温度的红外光的光的检测，或者它可以基于制动模型。制动模型可以基于许多因素，包括环境温度、制动流体压力、制动力、制动持续时间、盘设计、制动材料、摩擦系数、倾角和车辆重量。车辆重量可以由驾驶员输入，或由车辆的悬挂系统或动力传动系统控制模块(powertrain control module,PCM)、发动机控制模块(engine control module,ECM)或变速器控制模块(transmission control module,TCM)确定。此外，车辆重量可以包括与车辆连接的拖车的重量。拖车的存在可以通过拖车/拖运按钮或拖车灯的检测来确定。随着拖车的存在是拖车制动器的确定，其中制动模型可以补偿拖车制动器的使用。

热电偶传感器可以提供所有四个制动器或制动器的一些组合(例如，一个前制动器和一个后制动器或两个前制动器)的温度。来自热电偶的制动温度信号可能是所有热电偶输入的平均值或最高报告温度。信号可以在诸如CAN总线的车辆总线上发送。

该模型还可能能够补偿卡住的或粘住的制动钳。这里，可用的制动能力是可用于将制动器温度升高到预测制动衰减阈值的制动量。此外，预测制动衰减阈值可以基于包括车辆速度、倾斜角度、预测行驶路线或预测的高度变化的因素而增加或减少。预测的行驶路线可以包括车辆预期应用制动的位置，例如在停车标志、交通灯、具有历史较慢速度的位置或与实时交通拥堵相关联的位置。如果制动能力下降到低于阈值以下，则在操作510中，控制器可以请求降挡以减少摩擦制动器的停止需求。

基于车辆的当前速度、预测的道路斜坡、车辆的质量和其他因素，控制器可以减少或利用显示器提示驾驶员降低操作512中的设定速度。减少设定速度可能导致防抱死制动系统(anti-lock braking system,ABS)点刹制动器以降低速度使得可以执行降挡，其中低挡的发动机RPM在发动机的最大RPM限制之外。如果控制器提示驾驶员降低设定速度，则显示屏可能会显示“降低设定速度以保持制动”或者预定义的显示图标等信息。如果控制器自动降低设定速度，可能会使用多种方法。一种方法是将设定速度降低设定量，例如1mph，直到得到的发动机转速低至足以允许降挡。另一种方法是使用目标齿轮和轴比来计算下一个较低挡位的最大设定速度，并相应地降低设定速度。一旦实现了车辆的设定速度，控制器就会转入低挡，获得额外的发动机制动转矩，如图4所示。该过程可以是迭代的，可以由控制器根据需要频繁地使用以在利用尽可能少的摩擦制动的同时保持下坡的最佳车速。

在操作514中，控制器验证可以执行降挡，其中低挡的发动机RPM小于发动机的最大RPM限制。控制器可以确保低挡的发动机RPM小于发动机的最大RPM极限的预定保护带。例如，如果发动机的最大RPM为4000，则控制器可将最大RPM限制为比最大值小500RPM或为3500RPM。如果控制器确定低挡的发动机RPM高于发动机的最大RPM极限的预定保护带，则控制器可以转到操作512，并进一步降低设定点并点刹制动器。如果控制器确定低挡的发动机RPM小于来自发动机的最大RPM限制的预定保护带，则控制器可以进行到操作516。

在操作516中，控制器可以在车辆中输出消息。例如，卡车或乘用车可能会输出“减少巡航速度以避免制动衰减”的消息。跑车或高性能模式下的操作可能会输出“最佳制动温度达到-降低巡航速度”的消息。混合动力车辆、电动车辆或具有手动变速器的车辆可以输出“选择低挡以避免制动衰减”或“降挡以避免制动衰减”的消息。还可以使用辅助阈值，并且在达到辅助阈值时的消息可以包括“制动衰减邻近-立即安全停止”。

在操作518中，控制器可以确定低挡的发动机RPM是否高于发动机的最大RPM极限的预定保护带，控制器可以分支到操作522，并且使用摩擦制动器来降低车速。如果控制器确定低挡的发动机RPM小于发动机的最大RPM极限的预定保护带，则控制器可以进行到操作522并降挡变速器。

在操作524中，控制器确定预测制动能力的变化率。预测的制动能力的正变化率表示制动能力的增加，并且这当预测的制动能力降到低于低阈值时是期望的。如果预测制动能力的变化率为负，则控制器可以在操作502转移到开始，以重新评估制动条件。

本文公开的过程、方法或算法可以由可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元的处理设备、控制器或计算机递送/实现。类似地，过程、方法或算法可以作为可由许多形式的控制器或计算机执行的数据和指令来存储，包括但不限于永久存储在不可写存储介质(例如ROM设备)上的信息，和可变更地存储在可写存储介质(例如软盘、磁带、CD、RAM(随机存取存储器)设备和其他磁和光介质)上的信息。过程、方法或算法也可以在软件可执行对象中实现。或者，可以使用合适的硬件组件(例如专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC))、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或者设备)或硬件、软件和固件的组合来全部或部分地实现这些过程、方法或算法，。

虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词是描述性的而不是限制性的词语，并且应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如前所述，可以将各种实施例的特征组合以形成本发明的未被明确描述或示出的其它实施例。虽然可以将各种实施例描述为相对于一个或多个期望特征提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方案，但是本领域普通技术人员应认识到一个或多个特征或特征可以被折中以达到期望的整体系统属性，具体取决于具体的应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐用性、寿命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可使用性、重量、可制造性、易于组装等。因此，所描述为关于一个或多个特征不如其他实施例或现有技术实施方式的实施例不在本公开的范围之外，并且对于特定应用可能是期望的。

Claims (17)

1.一种用于车辆的巡航控制系统，包含：

控制器，所述控制器被配置为使所述车辆的速度保持在设定点附近，并且响应于基于预测制动衰减所预测的制动能力下降到阈值以下，而减小所述设定点并且使所述车辆的变速器降挡以增加负转矩，从而减少制动衰减，其中所述预测的制动能力是基于预测制动衰减发生的温度阈值和摩擦材料的温度之间的差来获得的。

2.根据权利要求1所述的巡航控制系统，其中所述预测的制动能力是来源于制动器的摩擦材料的温度和预测制动衰减的温度阈值，预测制动衰减的温度阈值是由所述车辆的速度、质量和当前倾斜角度导出的。

3.根据权利要求1所述的巡航控制系统，其中所述预测的制动能力来源于沿预定路线的预期高度变化。

4.根据权利要求1所述的巡航控制系统，其中所述预测的制动能力来源于预定路线。

5.根据权利要求1所述的巡航控制系统，其中所述预测的制动能力来源于与当前位置和行驶方向相关联的预期高度变化。

6.根据权利要求1所述的巡航控制系统，其中所述控制器还被配置为基于制动材料系数来输出所述预测的制动能力，所述制动材料系数基于应用的历史制动力和产生的制动力来表征。

7.根据权利要求6所述的巡航控制系统，其中所述摩擦材料的温度是来自热电偶的输出或制动模型的结果。

8.根据权利要求6所述的巡航控制系统，其中所述控制器还被配置为在所述预测的制动能力小于所述阈值或所述摩擦材料的温度超过预测制动衰减发生的温度阈值的情况下输出警告。

9.一种车辆的动力传动系统，包含：

发动机

与所述发动机连接的自动变速器；以及

控制器，所述控制器被配置为使所述车辆的速度保持在设定点附近，并且响应于基于预测制动衰减所预测的制动能力降低到阈值以下，而减小所述设定点并且使变速器降挡以增加负转矩，其中所述预测的制动能力是基于预测制动衰减发生的温度阈值和摩擦材料的温度之间的差来获得的。

10.根据权利要求9所述的动力传动系统，其中预测制动衰减的所述温度阈值是由所述车辆的速度、质量和当前倾斜角度导出的。

11.根据权利要求9所述的动力传动系统，其中预测制动衰减的所述温度阈值来源于预定路线。

12.根据权利要求9所述的动力传动系统，其中预测制动衰减的所述温度阈值来源于与所述车辆的当前位置和行驶方向相关联的预期高度变化。

13.根据权利要求9所述的动力传动系统，其中预测制动衰减的所述温度阈值基于制动材料系数，所述制动材料系数基于应用的历史制动力和产生的制动力来表征。

14.一种控制车辆的动力传动系统的方法，包含：

响应于预测的车辆制动能力降低到预定水平以下，而

由控制器降低车辆速度设定点，

应用所述车辆的摩擦制动器，以将车辆速度降低到所述设定点，以及

使变速器降挡，其中所述预测的车辆制动能力是基于与所述车辆制动器的摩擦材料相关联的温度以及预测制动衰减的温度阈值之间的差而获得的，所述预测制动衰减的温度阈值是由所述车辆的速度、质量和当前倾斜角度导出的。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述预测的车辆制动能力还基于制动材料系数。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述预测制动衰减的温度阈值来源于与当前位置和行驶方向相关联的预期高度变化。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述预测制动衰减的温度阈值来源于预定路线。

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