水介质缓速器的控制方法及控制装置
阅读：531发布：2020-05-18
专利汇可以提供水介质缓速器的控制方法及控制装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 水 介质 缓速器 的控制方法及控制装置，其中，方法包括以下步骤：获取当前转速下的最大输出 制动 功率 值和最小输出制动功率值；获取允许水介质缓速器的制动 扭矩 值；根据最大输出制动功率值、最小输出制动功率值和制动扭矩值设计观测器，以得到水介质缓速器的输出制动扭矩特性；根据输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到水介质缓速器的制动 力 。该控制方法通过设计观测器得到输出制动扭矩特性，从而得到水介质缓速器输出的制动力，实现控制水介质缓速器的目的，保证冷却系统在任何工况下的可靠性，提高行车的安全性。，下面是水介质缓速器的控制方法及控制装置专利的具体信息内容。
1.一种水介质缓速器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值；
对所述水介质缓速器进行热力学分析，以获取当前冷却系统允许所述水介质缓速器的制动扭矩值；
根据所述最大输出制动功率值、所述最小输出制动功率值和所述制动扭矩值设计观测器，以得到所述水介质缓速器的输出制动扭矩特性；以及
根据所述输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到所述水介质缓速器输出的制动力，以控制所述水介质缓速器。
2.根据权利要求1所述的水介质缓速器的控制方法，其特征在于，所述根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值，进一步包括：
建立驱动力-行驶阻力方程；
根据所述驱动力-行驶方程获取所述当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值。
3.根据权利要求2所述的水介质缓速器的控制方法，其特征在于，所述驱动力-行驶阻力方程的公式为：
其中，Gx为驱动力，FLx为风阻；FR为滚动阻力，Fr为所述水介质缓速器的输出制动力。
4.根据权利要求1所述的水介质缓速器的控制方法，其特征在于，根据以下公式获取所述制动扭矩值，所述公式为：
其中，κ为单位换算系数，+θ为冷却循环允许的温升， 为所述水介质缓速器入口处的流量，Q为所述水介质缓速器生成的热量，c为比热容。
5.根据权利要求4所述的水介质缓速器的控制方法，其特征在于，所述输出制动扭矩特性为：
其中，nc3为最大启动转速，nc0为最小启动转速，α为充液率，l1、l2和l3为预设系数，va为车速，Pc为所述制动扭矩值，n为发动机转速。
6.一种水介质缓速器的控制装置，其特征在于，包括：
功率获取模块，用于根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值；
扭矩获取模块，用于对所述水介质缓速器进行热力学分析，以获取当前冷却系统允许所述水介质缓速器的制动扭矩值；
生成模块，用于根据所述最大输出制动功率值、所述最小输出制动功率值和所述制动扭矩值设计观测器，以得到所述水介质缓速器的输出制动扭矩特性；以及控制模块，用于根据所述输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到所述水介质缓速器输出的制动力，以控制所述水介质缓速器。
7.根据权利要求6所述的水介质缓速器的控制装置，其特征在于，所述功率获取模块包括：
建立单元，用于建立驱动力-行驶阻力方程；
获取单元，用于根据所述驱动力-行驶方程获取所述当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值。
8.根据权利要求7所述的水介质缓速器的控制装置，其特征在于，所述驱动力-行驶阻力方程的公式为：
其中，Gx为驱动力，FLx为风阻；FR为滚动阻力，Fr为所述水介质缓速器的输出制动力。
9.根据权利要求6所述的水介质缓速器的控制方法，其特征在于，根据以下公式获取所述制动扭矩值，所述公式为：
其中，κ为单位换算系数，+θ为冷却循环允许的温升， 为所述水介质缓速器入口处的流量，Q为所述水介质缓速器生成的热量，c为比热容。
10.根据权利要求9所述的水介质缓速器的控制方法，其特征在于，所述输出制动扭矩特性为：
其中，nc3为最大启动转速，nc0为最小启动转速，α为充液率，l1、l2和l3为预设系数，va为车速，Pc为所述制动扭矩值，n为发动机转速。
水介质缓速器的控制方法及控制装置
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种水介质缓速器的控制方法及控制装置。
背景技术
[0002] 随着道路交通的发展，车辆行驶车速和载重量持续增加，行驶工况越来越复杂，车辆对制动的需求变得越来越大。尤其对于客车、货车以及特种车辆，行车制动器长时间持续使用会造成热衰退现象，严重影响制动效能，导致高速行驶的车辆无法及时的减速。并且，制动片在工作过程中，由于摩擦造成的粉尘污染也是很严重的。
[0003] 在非紧急制动工况下，可以使用液力缓速器代替行车制动器来实现车辆减速的目的。液力缓速器将车辆的动能转换成液力缓速器工作液的内能，最后由车辆散热器散出。安装了液力缓速器的车辆可以有效降低行车制动器的使用次数与时间，并且大幅度降低因为长时间使用而导致的制动器热衰退现象，以及可以有效提高行车安全。
[0004] 具体地，车辆上安装的液力缓速器的工作液为油，即油介质缓速器。油介质缓速器的工作原理为将车辆行驶的动能转化为工作油的内能，致使在制动过程中，当工作油温度上升之后，工作油经过油水换热器，将通过制动产生的热量传递给车辆冷却水循环系统，最后由散热器散出。
[0005] 然而，油介质缓速器缺点为：油水换热器的换热效率很低，易导致热量在换热器与油一侧堆积，制动中持续生成的热量无法通过换热器及时传递给冷却水循环系统，从而使工作油的温度升高过快，超高允许温度，则油介质缓速器就自动关闭，由于换热效率所致，使油介质缓速器无法长时间输出制动扭矩。另外，即便油水换热器得到非常好的优化，油介质缓速器也存在需要换热器来散热的结构限制问题，导致严重影响油介质缓速器的制动效率。
发明内容
[0006] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0007] 为此，本发明的一个目的在于提出一种水介质缓速器的控制方法，该控制方法可以保证冷却系统在任何工况下的可靠性，提高行车的安全性。
[0008] 本发明的另一个目的在于提出一种水介质缓速器的控制装置。
[0009] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种水介质缓速器的控制方法，包括以下步骤：根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值；对所述水介质缓速器进行热力学分析，以获取当前冷却系统允许所述水介质缓速器的制动扭矩值；根据所述最大输出制动功率值、所述最小输出制动功率值和所述制动扭矩值设计观测器，以得到所述水介质缓速器的输出制动扭矩特性；以及根据所述输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到所述水介质缓速器输出的制动力，以控制所述水介质缓速器。
[0010] 根据本发明实施例提出的水介质缓速器的控制方法，根据最大输出制动功率值、最小输出制动功率值和制动扭矩值设计观测器，从而得到水介质缓速器的输出制动扭矩特性，通过输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到水介质缓速器的制动力，实现控制水介质缓速器的目的，保证冷却系统在任何工况下的可靠性，并且完成车辆的制动需求，提高行车的安全性。
[0011] 另外，根据本发明上述实施例的水介质缓速器的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0012] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值，进一步包括：建立驱动力-行驶阻力方程；根据所述驱动力-行驶方程获取所述当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值。
[0013] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述驱动力-行驶阻力方程的公式为：
[0014]
[0016] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据以下公式获取所述制动扭矩值，所述公式为：
[0017]
[0018] 其中，κ为单位换算系数，Δθ为冷却循环允许的温升， 为所述水介质缓速器入口处的流量，Q为所述水介质缓速器生成的热量，c为比热容。
[0019] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述输出制动扭矩特性为：
[0020]
[0022] 本发明另一方面实施例提出了一种水介质缓速器的控制装置，包括：功率获取模块，用于根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值；扭矩获取模块，用于对所述水介质缓速器进行热力学分析，以获取当前冷却系统允许所述水介质缓速器的制动扭矩值；生成模块，用于根据所述最大输出制动功率值、所述最小输出制动功率值和所述制动扭矩值设计观测器，以得到所述水介质缓速器的输出制动扭矩特性；以及控制模块，用于根据所述输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到所述水介质缓速器输出的制动力，以控制所述水介质缓速器。
[0023] 根据本发明实施例提出的水介质缓速器的控制装置，根据最大输出制动功率值、最小输出制动功率值和制动扭矩值设计观测器，从而得到水介质缓速器的输出制动扭矩特性，通过输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到水介质缓速器的制动力，实现控制水介质缓速器的目的，保证冷却系统在任何工况下的可靠性，并且完成车辆的制动需求，提高行车的安全性。
[0024] 另外，根据本发明上述实施例的水介质缓速器的控制装置还可以具有如下附加的技术特征：
[0025] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述功率获取模块包括：建立单元，用于建立驱动力-行驶阻力方程；获取单元，用于根据所述驱动力-行驶方程获取所述当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值。
[0026] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述驱动力-行驶阻力方程的公式为：
[0027]
[0028] 其中，Gx为驱动力，FLx为风阻；FR为滚动阻力，Fr为所述水介质缓速器的输出制动力。
[0029] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据以下公式获取所述制动扭矩值，所述公式为：
[0030]
[0031] 其中，κ为单位换算系数，Δθ为冷却循环允许的温升， 为所述水介质缓速器入口处的流量，Q为所述水介质缓速器生成的热量，c为比热容。
[0032] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述输出制动扭矩特性为：
[0033]
[0034] 其中，nc3为最大启动转速，nc0为最小启动转速，α为充液率，l1、l2和l3为预设系数，va为车速，Pc为所述制动扭矩值，n为发动机转速。
[0036] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0037] 图1为相关技术中的水介质缓速器的工作原理示意图；
[0038] 图2为根据本发明实施例的水介质缓速器的控制方法的流程图；
[0039] 图3为根据本发明一个实施例的水介质缓速器的工作原理示意图；
[0040] 图4为根据本发明一个实施例的水介质缓速器的控制方法的流程图；
[0041] 图5为根据本发明一个实施例的车辆行驶示意图；
[0042] 图6为根据本发明一个实施例的根据观测器决策出的Pr-n曲线示意图；
[0043] 图7为根据本发明一个实施例的通过计算得到的Mr-n曲线示意图；
[0044] 图8为根据本发明一个实施例的车辆使用水介质缓速器的制动全程分段示意图；
[0045] 图9为根据本发明一个实施例的速度与时间的关系示意图；
[0046] 图10为根据本发明一个实施例的温升与时间的关系示意图；
[0047] 图11为根据本发明一个实施例的速度随时间的变化示意图；
[0048] 图12为根据本发明一个实施例的充液率随时间的变化示意图；
[0049] 图13为根据本发明一个实施例的制动功率随时间的变化示意图；
[0050] 图14为根据本发明一个实施例的出口温随时间的变化示意图；
[0051] 图15为根据本发明实施例的水介质缓速器的控制装置的结构示意图；以及[0052] 图16为根据本发明一个实施例的水介质缓速器的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0053] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0054] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0055] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0057] 下面在描述根据本发明实施例提出的水介质缓速器的控制方法和水介质缓速器的控制装置之前，先来简单描述一下水介质缓速器。
[0058] 目前，水介质缓速器无需换热器即可完成整个制动过程。水介质缓速器是将车辆冷却水作为工作液的，当水介质缓速器工作时，水介质缓速器流道与发动机水套散热流道的关系是串联的，即冷却水从水泵中流出，先进入发动机散热，之后进入水介质缓速器输出扭矩。因此，缓速器产生的扭矩即可直接进入散热器，而不需要换热器。
[0059] 具体地，参照图1所示，当水介质缓速器不工作时，冷却液从水泵2中泵入到发动机散热，经过二位三通阀3，选择不进入水介质缓速器4，节温器6，根据当前温度选择是否进入散热器，整个控制过程与传统车辆冷却系统的控制过程相同。曲轴1为发动机曲轴，用于将发动机的动力传递出来。
[0060] 进一步地，当水介质缓速器工作时，冷却液从水泵2中泵入到发动机散热，经过二位三通阀3，选择进入水介质缓速器4，通过调节阀5调节需要输出的扭矩，节温器6，根据当前温度选择是否进入散热器。
[0061] 参照图1所示，水介质缓速器工作时与发动机都为热源，需要冷却系统给其散热。发动机的散热优先级必然比水介质缓速器的高，即冷却系统的散热能力应首先满足发动机的散热，其次满足水介质缓速器的散热。
[0062] 水介质缓速器的生热量完全取决于当前制动工况，是实时变化的，从发动机流出的冷却液的温度也是与当前行驶工况有关，是实时变化的。
[0063] 本发明正是基于上述问题，而提出了一种水介质缓速器的控制方法与一种水介质缓速器的控制装置。
[0064] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的水介质缓速器的控制方法及控制装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的水介质缓速器的控制方法。参照图2所示，该控制方法包括以下步骤：
[0065] S101，根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值。
[0066] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值，进一步包括：建立驱动力-行驶阻力方程；根据驱动力-行驶方程获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值。
[0067] 进一步地，在本发明的一个实施例中，驱动力-行驶阻力方程的公式为：
[0068]
[0069] 其中，Gx为驱动力，FLx为风阻；FR为滚动阻力，Fr为水介质缓速器的输出制动力。
[0070] 具体地，在本发明的一个实施例中，参照图3所示，本发明实施例在发动机流道出口与二位三通阀3中间的流道上安装温度传感器7。温度传感器7用来监控从发动机流出，即将进入水介质缓速器4的冷却液的温度。
[0071] 进一步地，参照图4所示，本发明实施例根据水介质缓速器的动力学特性，计算出当前转速下输出制动功率的能力，Prmax和Prmin。
[0072] 下面对动力学分析进行详细赘述：
[0074]
[0075] FLx为风阻；FR为滚动阻力；Fr为水介质缓速器输出扭矩在车轮端的等效制动力。
[0076] 其中，
[0077] Gx＝G·sinθ
[0078] FR＝mg·fR，
[0079] fR＝7.6×10-3+5.6×10-5va
[0080] 另外，
[0081]
[0082] CD为空气阻力系数；A为迎风面积；va为当前速度。G为车重；θ为坡度；fR为滚动阻力系数。即：
[0083]
[0084] 其中，
[0085] c＝7.6×10-3mg
[0086] k＝5.6×10-5mg，
[0087]
[0088] 其中，CD为空气阻力系数，A为迎风面积。
[0089] 在只考虑水介质缓速器自身输出扭矩，而不考虑散热的前提下。表达式可如下表达：
[0090] Mrmax＝λ·ρ·n2·D5
[0091] Mrmin＝α·λ·ρ·n2·D5，
[0092] 其中，α为充液率，满充液时α＝1，输出扭矩最大。需要说明的是，为了保证水介质缓速器中的空气不进入到冷却系统中，α最小取值可以为0.3，此时输出扭矩最小，即0.3≤α≤1；ρ是密度；λ是性能参数；n是转子转速；D是循环圆直径。
[0093] 则相应最大(Prmax)与最小(Prmin)制动功率：
[0094]
[0095]
[0096] S102，对水介质缓速器进行热力学分析，以获取当前冷却系统允许水介质缓速器的制动扭矩值。
[0097] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据以下公式获取制动扭矩值，公式为：
[0098]
[0099] 其中，κ为单位换算系数，Δθ为冷却循环允许的温升， 为所述水介质缓速器入口处的流量，Q为所述水介质缓速器生成的热量，c为比热容。
[0100] 进一步地，参照图4所示，本发明实施例对水介质缓速器上游进行热力学分析，计算出当前冷却系统允许水介质缓速器输出的制动扭矩大小，Pc。
[0101] 下面对热力学分析进行详细赘述：
[0103]
[0104] 其中，κ为单位换算系数；θ为缓速器上游的温度传感器得到的数值(允许最高温度－当前传感器温度＝θ)； 为水介质缓速器上游，即将通过水介质缓速器的流量，可由冷却水泵特性得到；Q为水介质缓速器生成的热量。
[0105] 通过水介质缓速器的流量 取决于冷却系统中水泵。冷却系统中的水泵通过皮带与曲轴相连，流量 是关于发动机转速的函数， 具体公式根据选用的水泵而不同。
[0106] 在本发明的一个实施例中，匹配的水泵可由下式得出：
[0107]
[0108] S103，根据最大输出制动功率值、最小输出制动功率值和制动扭矩值设计观测器，以得到水介质缓速器的输出制动扭矩特性。
[0109] 进一步地，在本发明的一个实施例中，输出制动扭矩特性为：
[0110]
[0111] 其中，nc3为最大启动转速，nc0为最小启动转速，α为充液率，l1、l2和l3为预设系数，va为车速，Pc为制动扭矩值，n为发动机转速。
[0112] 进一步地，参照图4所示，本发明实施例设计观测器，计算出Prmax，Prmin和Pc所确定的水介质缓速器的最优制动功率区间Pr-n，其次利用Pr-n输出Mr-n，即输出制动扭矩特性。
[0113] 下面对观测器设计进行详细赘述：
[0114] 根据上文中动力学与热力学的分析，图6中阴影区域为观测器决策出的最有制动功率区间f(Prmax，Prmin，Pc)。其中，nc3为最大启动转速，当高于nc3时启动水介质缓速器，Prmin也比Pc大；nc0为最小启动转速，当低于nc0时启动水介质缓速器，对发动机不利。
[0115] 参照图6所示，(nc2Pc，此阶段水介质缓速器最大输出制动功率为Pc；(nc0
[0116] 进一步地，根据观测器决策出来的Pr-n，可以计算出Mr-n，参照图7所示。当水介质缓速器工作在此区域中，即可使整个散热系统处于安全的工作区域内。
[0117] 因此，CD段相应的扭矩为：
[0118]
[0119] 其中，va为车速。
[0120] 此时，水介质缓速器为非满充液工况，充液率由下试得到：2 5
[0121] Mc＝α·Mrmax＝α·λ·ρ·n ·D，
[0122] 得到：
[0123]
[0124] 其中，
[0125]
[0126]
[0127] 进一步地，AC段相应的扭矩为：
[0128]
[0129] 此时水介质缓速器为满充液工况，充液率α≡1。
[0130] 其中，
[0131]
[0132] 进一步地，BD段相应的扭矩为：
[0133]
[0134] 此阶段中水介质缓速器为最小输出扭矩，充液率恒为0.3。
[0135] 其中，
[0136] l3＝α·l2＝0.3·l2，
[0137] 综上所述，输出制动功率特性为：
[0138]
[0139] 在本发明的实施例中，本发明实施例设计的观测器可以读取整车的参数之后，自动判断当前工况下，水介质缓速器的输出制动功率与制动扭矩为多少。并且在此基础上，给出能让车辆在坡路上降速并且在任意车速下维持恒速的控制策略。
[0140] S104，根据输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到水介质缓速器输出的制动力，以控制水介质缓速器。
[0141] 进一步地，参照图4所示，本发明实施例在Mr-n的基础上，根据整车的制动需求，来制定相应的控制策略。
[0142] 下面对制动过程进行详细赘述：
[0143] 参照8所示，根据输出制动扭矩特性的结果，将车辆使用水介质缓速器制动全程进行分段。
[0144] 其中，Stage1：(nc2
[0145] 具体地，全过程分为降速控制和恒速控制。其中，Stage1和Stage2属于降速控制，Stage3属于恒速控制。
[0146] 下面具体分析不同Stage中控制策略对整车动力学的影响。
[0147] Stage1：根据输出扭矩特性,本阶段制动扭矩为：
[0148]
[0149] 则由水介质缓速器输出的制动力为：
[0150]
[0151] 其中，
[0152]
[0153] Stage2：根据输出扭矩特性，本阶段制动扭矩为：
[0154]
[0155] 则由水介质缓速器输出的制动力为：
[0156]
[0157] 其中，
[0158]
[0159] l1至l5为系数，可以由技术人员设定。
[0160] Stage3：根据输出制动扭矩特性，本阶段水介质缓速器输出制动扭矩取决于驱动力行驶阻力方程。
[0161] 当车辆启动恒速控制策略时，持续增加或者减少充液率的控制策略被制定，特殊地，当Vc大的时候，每单位t增大10％的充液率；当Vc小的时候，每单位减少10％的充液率。
[0162]
[0163] 其中，
[0164]
[0165] 此时，
[0166] Mr＝α·Mrmax，
[0167] 则由水介质缓速器输出的制动力为：
[0168]
[0169] 综上所述，不同Stage中，充液率控制策略为：
[0170] Stage1：
[0171] Stage2：α≡1；
[0172] Stage3：
[0173] 在本发明的实施例中，本发明实施例核心在于设计观测器，在保证发动机散热安全的前提下，本发明实施例可以最大限度的利用冷却系统为车辆提供制动力，并且计算出水介质缓速器还能生成多大制动功率，从而使整个冷却系统在任何工况下，都是稳定和安全的。
[0174] 由图9可得，当前冷却液允许温升不同对水介质缓速器调节车速能力的影响。当允许温升为10c时，车辆到达目标车速用时36s；当允许温升为12c时，水介质缓速器在Stage 1与Stage 2中允许输出更大的制动力，整车的减速度更大，使车辆到达目标车速的时间缩短，共用时24s。车辆到达目标车速时，本发明实施例给出的控制策略使车辆的速度波动量在5％以内。由图10可知，允许温升12c的控制过程经历了整个三个阶段，Stage 1(0-20s)-最大散热功率制动，Stage 2(20s-24s)-最大制动功率制动，Stage
3(25s以后)-恒速控制策略。而允许温升10c的控制过程只经历了Stage1(0-36s)与Stage
3(36s以后)，由于允许温升的限制，并没有进入过最大制动功率制动的Stage 2阶段。因此，本发明实施例设计的观测器可以有效的分析冷却系统，之后给水介质缓速器制定最佳的输出制动功率，使水介质缓速器安全地输出制动扭矩。
3(25s以后)-恒速控制策略。而允许温升10c的控制过程只经历了Stage1(0-36s)与Stage
3(36s以后)，由于允许温升的限制，并没有进入过最大制动功率制动的Stage 2阶段。因此，本发明实施例设计的观测器可以有效的分析冷却系统，之后给水介质缓速器制定最佳的输出制动功率，使水介质缓速器安全地输出制动扭矩。
[0175] 由图11中可得，整车速度在坡度变化前后都能稳定在目标车速40km/h，并且波动率在5％以内。由图12可得，充液率在0-20s时，充液率越来越大，为Stage1的最大制动功率制动。20s-25s时，充液率恒为1，此时控制处在为Stage2的最大制动功率制动。25s-40s时，控制进入Stage3阶段，维持恒速行驶。40s，坡度发生变化，从2变化到2.5，此时充液率有明显的变化，自动调节充液率后再次进入恒速状态。图13和图14为全程的制动功率与温升随时间变化的曲线。由此可得，即使车辆使行驶在变化的坡度上，本发明实施例也可以实现车辆从降速到恒速的制动目标。
[0176] 根据本发明实施例提出的水介质缓速器的控制方法，根据最大输出制动功率值、最小输出制动功率值和制动扭矩值设计观测器，从而得到水介质缓速器的输出制动扭矩特性，通过输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到水介质缓速器的制动力，实现控制水介质缓速器的目的，保证冷却系统在任何工况下的可靠性，并且完成车辆的制动需求，提高行车的安全性。
[0177] 其次，下面参照附图描述根据本发明实施例提出的水介质缓速器的控制装置。参照图15所示，该控制装置10包括：功率获取模块100、扭矩获取模块200、生成模块300和控制模块400。
[0178] 其中，功率获取模块100用于根据水质缓速器的动力特性获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值。扭矩获取模块200用于对水介质缓速器进行热力学分析，以获取当前冷却系统允许水介质缓速器的制动扭矩值。生成模块300用于根据最大输出制动功率值、最小输出制动功率值和制动扭矩值设计观测器，以得到水介质缓速器的输出制动扭矩特性。控制模块400用于根据输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到水介质缓速器输出的制动力，以控制水介质缓速器。本发明实施例的控制装置10通过设计观测器从而输出制动扭矩特性得到水介质缓速器输出的制动力，实现控制水介质缓速器的目的，保证冷却系统在任何工况下的可靠性，提高行车的安全性。
[0179] 进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图16所示，功率获取模块包括100：建立单元101和获取单元102。建立单元101用于建立驱动力-行驶阻力方程。获取单元102用于根据驱动力-行驶方程获取当前转速下的最大输出制动功率值和最小输出制动功率值。
[0180] 进一步地，在本发明的一个实施例中，驱动力-行驶阻力方程的公式为：
[0181]
[0182] 其中，Gx为驱动力，FLx为风阻；FR为滚动阻力，Fr为水介质缓速器的输出制动力。
[0183] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据以下公式获取制动扭矩值，公式为：
[0184]
[0185] 其中，κ为单位换算系数，Δθ为冷却循环允许的温升， 为水介质缓速器的流量，Q为水介质缓速器生成的热量。
[0186] 进一步地，在本发明的一个实施例中，输出制动扭矩特性为：
[0187]
[0188] 其中，nc3为最大启动转速，nc0为最小启动转速，α为充液率，l1、l2和l3为系数，va为车速，Pc为制动扭矩值，n为启动转速。
[0189] 在本发明的实施例中，本发明实施例在输出制动扭矩特性基础上制定出来的控制策略均可在保证冷却系统安全稳定的前提下，完成车辆的制动需求。本发明实施例通过动力学与热力学分析，利用观测器得出最优制动功率Pr-n和相应扭矩Mr-n，输出制动扭矩特性。
[0190] 需要说明的是，本发明实施例的控制装置的具体实现方式与控制方法部分的具体实现方式类似，为了减少冗余，此处不做详细赘述。
[0191] 根据本发明实施例提出的水介质缓速器的控制装置，根据最大输出制动功率值、最小输出制动功率值和制动扭矩值设计观测器，从而得到水介质缓速器的输出制动扭矩特性，通过输出制动扭矩特性和车辆的制动需求得到水介质缓速器的制动力，实现控制水介质缓速器的目的，保证冷却系统在任何工况下的可靠性，并且完成车辆的制动需求，提高行车的安全性。
[0192] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0193] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0194] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0195] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0196] 此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0197] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0198] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0199] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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